JP2023145299A - ポリビニルアルコールフィルム、それにより製造された光学フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ポリビニルアルコールフィルム、それにより製造された光学フィルム及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、ポリビニルアルコールフィルム、それにより製造された光学フィルム及びその製造方法に関する。当該ポリビニルアルコールフィルムを幅方向に均等に裁断して複数枚にした後、水中で４．３ｃｍ／ｍｉｎの速度で延伸し、長さを２倍にして乾燥してから、延伸して乾燥した後のポリビニルアルコールフィルムの秤量値はＷ３であり、延伸して乾燥した後のポリビニルアルコールフィルムを純水内で５分間攪拌してから再び絶乾した後の秤量値はＷ４であり、（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００％の値の標準偏差は０．０５～０．６０である。当該ポリビニルアルコールフィルムにより調製された光学フィルムは、良好な染色均一性を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、光学フィルムの製造、特に偏光フィルムの製造に用い得る、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムに関する。

ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムは、ポリビニルアルコールポリマーと可塑剤が含まれた水溶液を塗布、乾燥して得られる一種の親水性材料であり、高い透明性、機械的強度、水溶性、良好な加工性などの性能を有し、包装材料や偏光フィルムなどの電子製品の光学フィルムにおいて広く用いられている。

ポリビニルアルコールフィルムを偏光工程で加工して得られる偏光フィルムは、特定方向の光線だけを通過させる特性を有しており、これによって通過する光線の明暗度をコントロールすることができる。この特性に基づき、偏光フィルムは各種のディスプレイや眼鏡、ウェアラブルデバイスに使われている。偏光フィルムを製造する工程には膨潤、延伸及び染色などが含まれる。具体的には、ポリビニルアルコールフィルムを溶液中に入れて前述の工程を行うが、染料分子をポリビニルアルコールフィルムのポリビニルアルコール分子間に拡散進入させて規則的に配列することで、偏光フィルムがその配列方向に平行な光成分を吸収できるようにし、垂直方向の光成分は透過させて、偏光を有する特性が生じるようにさせる。

良好な光学特性を提供するうえで理想的な偏光フィルムは、色が均一で、色斑が少なく、皺がなく、色相効果が良いなどの特性を有していなければならない。そのため、従来技術では、ポリビニルアルコールの構造を調節したり、官能基（例えばカチオン基）を加えたりするなどの方法を用いて、粘度や鹸化度を変えることや、可塑剤含有量を調節することによって光学性質を向上させるのが一般的であった。

従来技術では、ポリビニルアルコールフィルムから光学フィルムを製造する際、完成品に染色斑が発生するという問題がよく生じていた。本発明者は、前述の問題が引き起こされる原因はおそらく、ポリビニルアルコールフィルムを光学フィルムの製造に用いる際に添加剤を混合しなければならないが、添加剤がポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸の工程後に析出され、一部がフィルム上に残留するためであることに気づいた。例えば、添加剤が析出される量の分布が不均一である場合には、後の染色時にヨウ化物イオンがフィルム上に均一に付着できず、染色が不均一になる状態を招いてしまう。

さらに、本発明者は、特定の理論に限定されるものではないが、上述の状況には数多くの要素も関係しており、例えば、ポリビニルアルコールフィルムの製造過程中、予備成形フィルムが加熱ローラを経た後に乾燥を行う乾燥器の温度標準偏差や、乾燥器内における予備成形フィルムの上下表面の温度差などの要素はいずれもフィルム体が膨潤を経た後に添加剤が析出されて残留する量に少なくとも部分的には影響を与えることに気づいた。

さらに、本発明者は、ポリビニルアルコールフィルムから光学フィルムを製造する際の、膨潤・延伸後の遅相軸角度が偏光フィルム完成品の偏光度と関係していることに気づいた。また、特定の理論に限定されるものではないが、本発明者は、ポリビニルアルコールフィルムの調製過程中には上述の状況に影響を与える複数の要素があると考えた。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤及び水を加熱して溶解する際の攪拌温度、攪拌方向の転換頻度、及び界面活性剤の添加などの要素である。

そこで、上述の問題を解決するために、本発明は、ポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における添加剤残留量の標準偏差を一定の範囲内に調節することによってポリビニルアルコールフィルムを提供するが、それは染色が均一な光学フィルムの製造に用いられる。さらに、本発明は、ポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の遅相軸角度を一定の範囲内に調節することによってポリビニルアルコールフィルムを得るが、それによって調製された偏光フィルムは良好な偏光度を具備する。

具体的には、本発明の一実施態様において提供されるポリビニルアルコールフィルムは、幅方向に均等に裁断した複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の添加剤残留量の標準偏差が０．０５～０．６０である。上述の膨潤・延伸については、複数枚のポリビニルアルコールフィルムを水中で４．３ｃｍ／ｍｉｎの速度で延伸して、長さを２倍にした。上述の添加剤残留量は、計算式：（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００％により得た。式中、Ｗ３は、ポリビニルアルコールフィルムを膨潤・延伸し、乾燥した後の重量であり、Ｗ４は、ポリビニルアルコールフィルムを膨潤・延伸し、乾燥した後に、純水内に入れて５分間攪拌してから再び絶乾した後の重量である。

好ましい実施形態において、複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における添加剤残留量平均値は１．４０～４．１５ｗｔ％である。

好ましい実施形態において、複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における遅相軸角度の標準偏差は、０．３０～２．７９である。

好ましい実施形態において、複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における遅相軸角度の平均値は、８９．００～９１．００である。

好ましい実施形態において、ポリビニルアルコールフィルムは、６～１５ｗｔ％の添加剤初期含有量を有する。

好ましい実施形態において、ポリビニルアルコールフィルムの重合度は１８００～３０００である。

好ましい実施形態において、ポリビニルアルコールフィルムの含水率は１．０～５．０ｗｔ％である。

本発明の別の実施態様において提供される光学フィルムは、上述のポリビニルアルコールフィルムで製造されたものである。

好ましい実施形態において、光学フィルムは偏光フィルムである。好適には、偏光フィルムは９９．８％以上の偏光度を有する。

本発明のさらに別の実施態様において提供されるポリビニルアルコールフィルムの製造方法は、以下の工程を含む。
（ａ）ポリビニルアルコール系樹脂、界面活性剤、可塑剤及び水を攪拌し、且つ１００℃超の溶解温度まで加熱して２～４時間温度を維持し、且つ攪拌方向を１時間に少なくとも３回反転させて、ポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する。
（ｂ）ポリビニルアルコール鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込み、乾燥して予備成形フィルムを調製する。
（ｃ）予備成形フィルムを高温から低温へと温度が徐々に下がる複数本の加熱ローラに接触させた後、複数のセクションを備えた乾燥器に進入させて熱処理を行う。そのうち、乾燥器の温度の標準偏差（幅方向沿い）は０．９３～３．００であり、且つ乾燥器内におけるポリビニルアルコールフィルムの上下表面の温度差は５℃以下である。

好ましい実施形態において、工程（ａ）の溶解温度は１３０～１４０℃である。

好ましい実施形態において、工程（ｂ）のポリビニルアルコール鋳造溶液中のポリビニルアルコール系樹脂濃度は２０．０～４０．０％である。

好ましい実施形態において、界面活性剤の最終含有量は０．１０～０．２０ｗｔ％である。

好ましい実施形態において、工程（ｃ）の乾燥器は、フローティング型ドライヤーである。

本発明の上述の特定に基づいて提供されるポリビニルアルコールフィルムは、均一に染色することができ、いっそう良好な偏光度を具備する。また、本発明の特定内容は、上述のポリビニルアルコールフィルムをより正確に調節・製造するのに用い得る。

本発明の上述及び他の目的、特徴、優位点並びに実施例をより明解にするため、図面について以下の通り説明する。
本発明の１つの実施例に基づくポリビニルアルコールフィルム製造工程の概念図である。 本発明の１つの実施例に基づくポリビニルアルコールフィルム製造装置の概念図である。

本明細書において、図における各種特徴や構成要素の比率については実際の比率ではなく、本発明に関する具体的な特徴や構成要素を最適な方式で示すため、慣例の作業方式を基にした作図方式により描いている。また、別々の図において、同一又は類似の構成要素符合は、類似の構成要素や部材を指している。

本発明をより詳細且つ不備なく叙述するため、以下に本発明の実施形態及び具体的な実施例について説明した記述を提出するが、それらは本発明を実施又は応用する具体的な実施例の唯一の形態ではない。本明細書及び添付する請求項において、別途文脈に記載がない限り、「１つ」及び「当該」という用語は複数であると解釈し得る。また、本明細書及び添付する請求項において、別途に記載がない限り、「ある物の上に設置される」とは、直接又は間接的にある物の表面と貼り付けられるか、その他の形態で接触すると見なすことができ、表面の画定は明細書の内容の前後／段落の含意及び本明細書が属する分野における通常の知識により判断されるものとする。

本発明を特定する数値範囲やパラメータはいずれもおおよその数値ではあるが、具体的な実施例における関連数値は可能な限り精確に示している。しかしながら、如何なる数値であれ、個別の試験方法に起因する標準偏差を含むことは本質的に不可避である。これにおいて、「約」は一般的に、実際の数値が特定の数値又は範囲の±１０％、５％、１％又は０．５％以内であることを指す。或いは、「約」という用語は、本発明が属する分野の当業者によって考慮・判断される場合、実際の数値が平均値の許容可能な標準誤差内にあることを意味する。従って、反対の説明がない限り、本明細書及び添付する請求項が開示する数値のパラメータはいずれも近似値であり、必要に応じて変化すると見なし得る。少なくとも、それらの数値のパラメータは、指し示される有効な桁数と通常の桁上げ法方法を適用することによって得た数値であると解釈されるべきである。

本発明が提供するポリビニルアルコールフィルムは、幅方向に均等に裁断して複数枚にし、膨潤・延伸した後の添加剤残留量の標準偏差が０．０５～０．６０である。上述の膨潤・延伸については、幅方向に均等に裁断した複数枚のポリビニルアルコールフィルムを水中で４．３ｃｍ／ｍｉｎの速度で延伸して、長さを２倍にした。上述の添加剤残留量は、計算式：（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００％により得た。式中、Ｗ３は、ポリビニルアルコールフィルムを膨潤・延伸し、乾燥した後の重量であり、Ｗ４は、ポリビニルアルコールフィルムを膨潤・延伸し、乾燥した後に、純水内に入れて５分間攪拌してから再び絶乾した後の重量である。前述の添加剤残留量の標準偏差は、例えば、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、０．６０又は上述の任意の２つの数値の間であるが、これらに限定されない。ポリビニルアルコールフィルムの膨潤過程では添加剤が析出されるが、析出量が少ない場所はヨウ化物イオンがポリビニルアルコールと錯体を形成しにくくなり、反対に、析出量が多い場所はおそらく錯体が多く形成されるため、析出量が不均一だと偏光フィルムの染色斑が生じてしまう。

本発明の好ましい実施形態によれば、複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における添加剤残留量平均値は１．４０～４．１５ｗｔ％であり、例えば、１．４４、１．７１、１．９２、１．９３、２．９１、３．８９又は４．１２ｗｔ％などである。

本発明は、膨潤・延伸後のポリビニルアルコールフィルムの添加剤残留量の標準偏差を調節すること、即ち偏光フィルムに染色を行う前の条件を模して、それが染色槽に進入する前の添加剤残留量の標準偏差をコントロールすることにより、偏光フィルムの染色斑の問題を解決する。本発明者は、実際に偏光フィルムの製造工程を行う際に、ポリビニルアルコールフィルムは膨潤・延伸処理を経るが、その過程でポリビニルアルコール中の添加剤や他の不純物が析出され、最終的に偏光フィルムに製造されるポリビニルアルコールフィルムの各部分の添加剤含有量を異ならせるため、ポリビニルアルコールフィルムの添加剤初期量又は添加剤初期量の差分を測定しただけでは、実際に偏光板の製造工程を行ったときの添加剤の残留状態を表すことができず、偏光フィルムの染色斑の問題を解決し得ないことに気づいた。具体的には、上述のパラメータはポリビニルアルコールフィルムを光学フィルム、特に偏光フィルムに調製する工程に基づき特定したものである。ポリビニルアルコールフィルムを偏光フィルムに調製する方法は特に限定されないが、好適には、ポリビニルアルコールフィルムを水中に入れて延伸する膨潤・延伸処理、二色性色素で染色する染色処理、及びフィルム体に一軸延伸を行う延伸処理が含まれる。そのうち、必要に応じてホウ酸架橋処理、固定処理、洗浄処理、加熱処理などの方法をさらに実施してもよい。その場合、各処理の順序は特に限定されないが、好適には、膨潤処理、染色処理及び延伸処理の順で実施する。業界では一般的に、偏光フィルムを調製する際は２倍の長さに延伸することが膨潤槽におけるおおよその延伸倍率となっている。

上述の添加剤の残留量は、膨潤・延伸し、乾燥した後のポリビニルアルコールフィルムを純水内で５分間攪拌して、フィルム中の添加剤を析出したものである。具体的には、添加剤残留量の計算式は、（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００％であり、好適には、幅方向に均等に切断した複数のフィルム（例えば５枚又はそれ以上）の平均値である。このほかに、ポリビニルアルコールフィルムの評価やコントロール、選別に用いられるこのパラメータの精度をより高めるために、本明細書では、添加剤残留量の標準偏差の数値範囲を採用するのが好ましい。本明細書で用いる「標準偏差（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）」は、試料の標準偏差を指しており、試料群中のデータの散らばり具合を評価するのに用いられる。具体的には、その標準偏差ｓの計算式は以下の式の通りである。
式中、ｘは試料の平均値であり、ｎは試料のサイズである。

本明細書で用いる「添加剤」は、初期添加剤、界面活性剤、白濁剤、乳化剤又は起泡剤のうち少なくとも１つを含むが、これらに限らない。そのうち、「可塑剤」は、材料の柔軟性の増加や、材料の液化が可能であり、例えば、フタル酸エステル（Ｐｈｔｈａｌａｔｅ）、フタル酸ビス（２－エチルヘキシル）（ＤＥＨＰ）、グリセリン、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジイソデシル（ＤＩＤＰ）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール又はトリメチロールプロパンなどであるが、これらに限らない。好適には、可塑剤はグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール又はトリメチロールプロパンである。「界面活性剤」はカチオン、アニオン又は非イオン型界面活性剤に限定されず、それは例えば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸塩型、ラウレス硫酸ナトリウムなどの硫酸エステル塩型、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などのスルホン酸塩型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリエチレングリコールモノオクチルフェニルエーテルなどのアルコール系のフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミンなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、ラウリン酸ジエタノールアミド、オレイルジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシエチレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型、又はポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムなどであるが、これらに限らない。本発明の好ましい実施形態によれば、ポリビニルアルコールフィルムは、６～１５ｗｔ％の間の添加剤初期含有量を有し、それは例えば、７～１４、８～１３、９～１２又は１０～１１ｗｔ％などである。

本発明の好ましい実施形態によれば、ポリビニルアルコールフィルムが有する添加剤は主に可塑剤と界面活性剤であるか、または可塑剤のみである。可塑剤と界面活性剤は低分子量化合物であり、ポリマーとブレンドすると材料の自由体積が増加する。それらの添加剤は膨潤過程で特に容易に析出され、染色工程において添加剤残留量を不均一にさせる。具体的には、ポリビニルアルコールフィルムの膨潤過程では、添加剤がポリビニルアルコールフィルム内に一部残留するが、残留量が多すぎると自由空洞（ｆｒｅｅ ｃａｖｉｔｙ）が添加剤に占有されてしまい、ポリビニルアルコールフィルムが染色槽に着いたとき、ヨウ化物イオンが自由空洞においてポリビニルアルコールと錯体を形成することができず、反対に、添加剤残留量が少なすぎると分子配列に影響を及ぼし、錯体が過度に形成され、偏光フィルム全体に染色斑の問題が生じてしまう。

本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、幅方向に均等に裁断した複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の遅相軸角度は０．３０～２．７９であり、例えば、０．３０、０．３５、０．４３、０．７５、０．９１、１．２５又は２．７８などである。好適には、前述の遅相軸角度の平均値は８９．００～９１．００であり、例えば、８９．２２、８９．９０、９０．１６、９０．１７、９０．２７、９０．２９又は９０．６４などである。

本明細書で用いる「遅相軸」は、面内で屈折率が最大となる軸方向を指しており、一般的には試料中の分子配列の方向を表すのに用いられている。分子配列の方向にずれがある場合、試料の偏光度分析において直交の透過率が部分的に上昇する状態が生じ、これによって偏光度が低下してしまう。ポリビニルアルコールフィルムの遅相軸とは、複屈折値が大きい軸を指し、通常は分子配列の方向である。配列方向にずれが生じると、偏光度分析を行う際に直交の透過率が部分的に増加する状態が生じ、偏光度の低下を招いてしまう。そのため、本願では、位相差解析装置を用いて膨潤・延伸後における複数枚のポリビニルアルコールフィルム試料の遅相軸角度の標準偏差を測定し、且つそれを一定範囲内にコントロールすることによって、良好な偏光度を具備するポリビニルアルコールフィルムを取得する。

本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、ポリビニルアルコールフィルムの重合度は１８００～３０００の間であり、例えば、１８００、１９００、２０００、２１００、２２００、２３００、２４００、２５００、２６００、２７００、２８００、２９００又は３０００などであるが、これらに限定されない。また、本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、ポリビニルアルコールフィルムの含水率は１．０～５．０ｗｔ％の間であり、例えば、１、１．１、１．３、１．５、１．７、１．９、２．０、２．１、２．３、２．５、２．７、２．９、３．０、３．１、３．３、３．５、３．７、３．９、４．０、４．１、４．３、４．５、４．７、４．９又は５．０ｗｔ％などであるが、これらに限定されない。このほかに、本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、ポリビニルアルコールフィルムの厚さは２０～１００μｍであり、好適には６０～７５μｍであり、例えば、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４又は７５μｍである。

さらに、本発明は光学フィルムを提供するが、それは上述のポリビニルアルコールフィルムから調製したものである。本明細書に記載の「光学フィルム」とは、偏光フィルム、ブルーライトカットフィルム、フィルターレンズなどを指し得るが、本発明はこれらに限定されない。好適には、本発明のポリビニルアルコールフィルムは偏光フィルムとされる。さらに、本発明が提供する好ましい実施形態の偏光フィルムの偏光度は９９．８％以上であり、好適には９９．９％である。

別の態様において、本発明はポリビニルアルコールフィルムの製造方法も提供するが、その工程及び製造装置については、ともに図１と図２に示す内容を参照することができる。当該製造方法は、以下を含む。工程Ｓ１００：ポリビニルアルコール系樹脂、界面活性剤、可塑剤及び水を攪拌し、且つ加熱して、ポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する。工程Ｓ１０２：ポリビニルアルコール鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込み、乾燥して予備成形フィルムを調製する。工程Ｓ１０４：予備成形フィルムを高温から低温へと温度が徐々に下がるｎ本の加熱ローラに接触させた後、複数のセクションを備えた乾燥器に進入させて熱処理する。

具体的には、工程Ｓ１００では、ポリビニルアルコール系樹脂、界面活性剤、可塑剤及び水を溶解槽１１０内に入れて攪拌し、且つ１００℃超の溶解温度まで加熱して２～４時間温度を維持し、且つ攪拌方向を１時間に少なくとも３回反転させて、ポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する。溶解温度は、好適には１３０～１４０℃であり、例えば、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８、１３９又は１４０℃などである。可塑剤の添加量は通常、ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して３～３０重量部の間であり、好適には７～２０重量部の間であり、例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９又は３０重量部などである。可塑剤の含有量が不足すると、形成されるポリビニルアルコールフィルムに結晶が生じやすくなり、後続の加工における染色効果に影響を及ぼしてしまう。反対に、可塑剤の含有量が高すぎると、ポリビニルアルコールフィルムの機械的性質が損なわれてしまう。界面活性剤の最終含有量は０．１０～０．２０ｗｔ％であり、例えば、０．１０ｗｔ％、０．１５ｗｔ％、０．２０ｗｔ％又は上述の任意の２つの数値の間であるが、これらに限定されない。好適には、界面活性剤の最終含有量は０．１５ｗｔ％である。少なくとも１つの実施形態によれば、工程Ｓ１００は溶解槽内で行われる。また、ポリビニルアルコール鋳造溶液を調製する際のポリビニルアルコール系樹脂濃度は１０．０～６０．０重量％であり、好適には１５．０～４０．０重量％、より好適には２０．０～４０．０重量％であり、例えば、１０．０、１５．０、２０．０、２５．０、３０．０、３５．０、４０．０、４５．０、５０．０、５５．０又は６０．０重量％などである。上述のポリビニルアルコール系樹脂濃度の計算方法は、ポリビニルアルコール系樹脂／（ポリビニルアルコール系樹脂＋水＋可塑剤＋界面活性剤）である。ポリビニルアルコール系樹脂の含有量が不足すると、ポリビニルアルコール鋳造溶液の粘度が低くなり過ぎて、乾燥負荷が過度に大きくなり、ＰＶＡフィルム調製における成膜効率が悪くなってしまう。反対に、ポリビニルアルコール樹脂の含有量が高すぎると、ポリビニルアルコール系樹脂が全体的に均一に溶解しにくくなり、クラスターが残りやすくなってしまう。

具体的には、工程Ｓ１０２では、ポリビニルアルコール鋳造溶液は選択的にフィルタで濾過を行い、ポリビニルアルコール鋳造溶液を定量方法でＴ型スリットダイに導入し、吐出して鋳造ドラム１２０上に流延して予備成形フィルムＭを調製する。細かく言うと、鋳造ドラム１２０の回転速度は約５～３０ｍ／ｍｉｎであり、好適には５～７ｍ／ｍｉｎである。鋳造ドラム１２０の速度が遅すぎると、生産性が低下する恐れがある。反対に、鋳造ドラム１２０の速度が速すぎると、鋳造溶液の乾燥が不十分となり、剥離性が低下してしまう。また、好ましい実施形態中、鋳造ドラム１２０の温度は９０～９５℃に設定し、具体的には、例えば９０、９１、９２、９３、９４、９５℃又は上述の任意の２つの数値の間であり、鋳造ドラム１２０の温度が高すぎると、鋳造溶液に起泡現象が生じやすくなる。

具体的には、工程Ｓ１０４では、予備成形フィルムＭは、鋳造ドラム１２０から剥離した後、複数の加熱ローラ１３０に接触させて、フィルム体の上下両面を乾燥する。ここで、複数の加熱ローラ１３０中の１本目はすべての加熱ローラ１３０の中で最も高温であり、続く加熱ローラ１３０の温度は徐々に下がるように調節する。複数の加熱ローラ１３０の個数は１０～２０の間であり、例えば、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９又は２０である。続けて、複数のセクションを備えた乾燥器１４０で熱処理を行う。そのうち、複数のセクションを備えた乾燥器１４０の温度間の標準偏差（幅方向沿い）は０．９３～３．００であり、好適には０．９３～２．５の間であり、例えば、０．９３、１．０、１．３、２．３又は２．５などである。複数のセクションを備えた乾燥器の温度の標準偏差とは、各セクションの乾燥器空間中の温度の標準偏差（幅方向沿い）がいずれも０．９３～３．００であることを指し、その標準偏差は、幅方向に均等に３点を測定して取得したものであり、乾燥器の平均温度は４５～１３０℃の間である。また、複数セクションの乾燥器については、具体的には、２～１０セクションの乾燥器でよく、好適には３～８セクションであり、例えば、３、４、５、６、７又は８である。さらに、乾燥器１４０内の上下キャビティの温度は熱風量によって調節することができ、これにより乾燥器１４０内で熱処理中のポリビニルアルコールフィルムの上下表面の温度差を５℃以下にさせるが、好適には０．５～３．４℃であり、例えば、０．５１、１．５２、１．８７又は３．４℃などである。少なくとも１つの実施形態によれば、工程Ｓ１０４の乾燥器はフローティング型ドライヤーである。乾燥器の温度調節は、例えば上下キャビティの熱風量を調節することで温度をコントロールすることができる。別の実施形態によれば、熱処理は加熱ローラを用いて行ってもよい。

本発明者は、複数のセクションを備えた乾燥器１４０の温度間の標準偏差（幅方向沿い）と、乾燥器１４０内で熱処理中のポリビニルアルコールフィルムの上下表面の温度差を特定の範囲内に調節することにより、ポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の添加剤残留量範囲を有効にコントロールすることができ、これによって染色を均一にさせる効果が達成されることに気づいた。またさらに、本願発明者は、溶解槽１１０においてポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤及び水を加熱して溶解する際の攪拌温度、攪拌方向の転換頻度を調節することにより、溶解がより均一になり、後に形成されるフィルム体の分子配列方向をより規則的にさせ得ることや、界面活性剤の添加の有無が予備成形フィルムＭの離型性に影響を与えており、剥離時の分子配列方向の変化防止につながることに気づいた。上述の分子配列方向に影響する特定の要素は、ポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における遅相軸角度の標準偏差範囲を実質的にコントロールするものであり、これらに基づいてポリビニルアルコールフィルムの偏光度を改善することができる。

上述のポリビニルアルコール系樹脂は、ビニルエステル系樹脂単量体の重合によりポリビニルエステル系樹脂を形成した後、鹸化反応を行って得たものである。そのうち、ビニルエステル系樹脂単量体は、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ペンタン酸ビニル又はオクタン酸ビニルなどのビニルエステル類を含むが、本発明はこれらに限定されず、好適には酢酸ビニルである。また、オレフィン類化合物又はアクリレート誘導体と上述のビニルエステル系樹脂単量体との共重合により形成された共重合体も使用可能である。オレフィン類化合物は、エチレン、プロピレン又はブチレンなどを含むが、本発明はこれらに限定されない。アクリレート誘導体はアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－プロピル、アクリル酸イソプロピル又はアクリル酸ｎ－ブチルなどを含むが、本発明はこれらに限定されない。

上述で開示するポリビニルアルコール樹脂の鹸化度／アルカリ化度は、好適には９９．００％以上であり、これにより良好な光学特性が得られるが、具体的には、例えば９９．００％～１００．００％、９９．００％～９９．９９％、９９．００％～９９．９５％、９９．００％～９９．９０％、９９．００％～９９．８５％、９９．００％～９９．８０％、９９．００％～９９．７５％、９９．００％～９９．７０％、９９．００％～９９．６５％、９９．００％～９９．６０％、９９．００％～９９．５５％、９９．００％～９９．５０％、９９．００％～９９．４５％、９９．００％～９９．４０％、９９．００％～９９．３５％、９９．００％～９９．３０％、９９．００％～９９．２５％、９９．００％～９９．２０％、９９．００％～９９．１５％、９９．００％～９９．１０％、９９．００％～９９．０５％、９９．２０％～１００．００％、９９．２０％～９９．９９％、９９．２０％～９９．９５％、９９．２０％～９９．９０％、９９．２０％～９９．８５％、９９．２０％～９９．８０％、９９．２０％～９９．７５％、９９．２０％～９９．７０％、９９．２０％～９９．６５％、９９．２０％～９９．６０％、９９．２０％～９９．５５％、９９．２０％～９９．５０％、９９．２０％～９９．４５％、９９．２０％～９９．４０％、９９．２０％～９９．３５％、９９．２０％～９９．３０％、９９．２０％～９９．２５％、９９．４０％～１００．００％、９９．４０％～９９．９９％、９９．４０％～９９．９５％、９９．４０％～９９．９０％、９９．４０％～９９．８５％、９９．４０％～９９．８０％、９９．４０％～９９．７５％、９９．４０％～９９．７０％、９９．４０％～９９．６５％、９９．４０％～９９．６０％、９９．４０％～９９．５５％、９９．４０％～９９．５０％、９９．４０％～９９．４５％、９９．６０％～１００．００％、９９．６０％～９９．９９％、９９．６０％～９９．９５％、９９．６０％～９９．９０％、９９．６０％～９９．８５％、９９．６０％～９９．８０％、９９．６０％～９９．７５％、９９．６０％～９９．７０％、９９．６０％～９９．６５％、９９．８０％～１００．００％、９９．８０％～９９．９９％、９９．８０％～９９．９５％、９９．８０％～９９．９０％又は９９．８０％～９９．８５％などである。

以下では、実施例と合わせて本発明についてより詳しく説明する。但し、それらの実施例は本発明をより容易に理解できるよう助けるためのものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

１．ポリビニルアルコールフィルムの調製
以下、ポリビニルアルコールフィルムの非限定的な調製方法を提供する。以下に開示する方法と同様の方法に基づき、非限定的な実施例ポリビニルアルコールフィルムを７種類（実施例１～７）、及び比較例ポリビニルアルコールフィルムを５種類（比較例１～５）調製した。但し、実施例１～７及び比較例１～５を調製する具体的な方法は、通常、１つ以上の面で以下に開示する方法と異なっている。

具体的には、ポリビニルアルコールフィルムの調製方法は以下の工程を含む。アルカリ化度が＞９９．９％で且つ重合度が約２４００のポリビニルアルコール系樹脂１８００ｋｇ、水４０００ｋｇ、可塑剤のグリセリン２０７ｋｇ及び界面活性剤を加えて、攪拌しながら１４０℃まで昇温させ、１４０℃に維持しながら１８０分間溶解を行った。ここで、溶解時の攪拌方向は一定頻度で転換することができ、これによって溶解効果を増加させて、クラスターが残るのを防ぐことができる。例えば、攪拌方向を１時間に３回反転の転換頻度で行う。具体的には、本実施例１～４と比較例１で用いた界面活性剤はポリオキシエチレンラウリルエーテルであり、実施例５～６と比較例３で用いた界面活性剤はポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムであり、それらの最終含有量は０．１５ｗｔ％である。次に、均一に溶解したポリビニルアルコール系樹脂溶液に水を加えて樹脂濃度が３０．０％になるまで調整し、ポリビニルアルコール鋳造溶液を得た。ポリビニルアルコール鋳造溶液は消泡後、Ｔ型スリットダイから吐出し、回転する高温の鋳造ドラムにカーテンコーティングして乾燥し、予備成形フィルムを調製した。予備成形フィルムを鋳造ドラムから剥離した後、複数の加熱ローラと接触させてフィルムの上下両面を乾燥してから、フローティング型ドライヤーを用いて熱処理を行い、且つドライヤー温度の標準偏差（幅方向沿い）とドライヤー内で熱処理中のフィルム体の上下表面の温度差を特定の範囲内にコントロールした。

２．分析及び測定方法
以下では、ポリビニルアルコールフィルムの性質を判断するために、実施例１～７及び比較例１～５についての分析と測定の方法を提供する。

２－１．添加剤初期含有量の分析
試料の調製方法は、先ず、ポリビニルアルコールフィルムを幅（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ＴＤ）方向に沿って５等分し、等分後のポリビニルアルコールフィルムの中央部をカットした。各片のカット面積はＭＤ５ｃｍ×ＴＤ１０ｃｍとした（ＭＤとはＭａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎをいう。即ち縦方向又は機械方向である）。次に、恒温恒湿器内で２３℃、相対湿度（ＲＨ）５０％の条件で２４時間放置した。

測定条件は、まず、ポリビニルアルコールフィルムを１０５℃／１０分間で乾燥・脱水し、乾燥後に秤量した（Ｗ１）。次に、ポリビニルアルコールフィルムを３０℃／２０００ｍｌの純水において攪拌機（回転数１１５～１２０ｒｐｍ）で５分間攪拌し、グリセリンを析出させて、完了後にポリビニルアルコールフィルム表面の水分を脱水し、乾燥器に入れて１０５℃／１時間で絶乾し、重さを測定した（Ｗ２）。すると、添加剤初期含有量は（Ｗ１－Ｗ２）／Ｗ１×１００％となる。

２－２．膨潤・延伸後の添加剤残留量の分析
試料の調製方法は、先ず、ポリビニルアルコールフィルムを横断方向に沿って５等分し、等分後のポリビニルアルコールフィルムの中央部をカットした。各片のカット面積はＭＤ２０ｃｍ×ＴＤ１５ｃｍとした。次に、恒温恒湿器内で２３℃、５０％ＲＨの条件で２４時間放置した。次に、ポリビニルアルコールフィルム（ＭＤ５ｃｍ×ＴＤ１５ｃｍ）を固定し、３０℃の純水中でポリビニルアルコールフィルムを４．３ｃｍ／ｍｉｎの方式で２倍の長さに延伸し、完了後にポリビニルアルコールフィルム表面の水分を吸い尽くし、恒温恒湿器に２３℃、５０％ＲＨの条件で２４時間放置した。最後に、延伸された部分からＭＤ５ｃｍ×ＴＤ１０ｃｍのポリビニルアルコールフィルムを切り出した。

測定条件：
先ず、延伸後のポリビニルアルコールフィルムを１０５℃／１０分間で乾燥・脱水し、乾燥後に秤量した（Ｗ３）。次に、ポリビニルアルコールフィルムを３０℃／２０００ｍｌの純水において攪拌機（回転数１１５～１２０ｒｐｍ）で５分間攪拌し、グリセリンと界面活性剤を析出させて、完了後にポリビニルアルコールフィルム表面の水分を脱水し、乾燥器に入れて１０５℃／１時間で絶乾し、重さを測定した（Ｗ４）。すると、膨潤後の可塑剤残留量は（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００％となる。

２－３．膨潤・延伸後の遅相軸角度の分析
試料の調製方法は、先ず、ポリビニルアルコールフィルムを横断方向に沿って５等分し、等分後のポリビニルアルコールフィルムの中央部をカットした。各片のカット面積はＭＤ２０ｃｍ×ＴＤ１５ｃｍとした。次に、恒温恒湿器内で２３℃、５０％ＲＨの条件で２４時間放置した。次に、ポリビニルアルコールフィルム（ＭＤ５ｃｍ×ＴＤ１５ｃｍ）を固定して、３０℃の純水中でポリビニルアルコールフィルムを４．３ｃｍ／ｍｉｎの方式で２倍の長さに延伸し、完了後にＰｈｏｔｏｎｉｃ Ｌａｔｔｉｃｅ ＰＡ ｓｅｒｉｅｓの位相差解析装置を用いて延伸範囲内（ＭＤ５ｃｍ×ＴＤ５ｃｍ）の平均遅相軸角度とその標準偏差を測定した。ここで、試料片は、膨潤・延伸方向（ＭＤ）が位相差解析装置中の座標軸の０度に対して９０度と同じ方向になるように置いた。

２－４．偏光度表現の測定
試料の調製方法は、先ず、ポリビニルアルコールフィルムを偏光フィルムに調製する工程である。ポリビニルアルコールフィルムを偏光フィルムに調製する方法は特に限定されないが、好適には、ポリビニルアルコールフィルムを水中に入れて延伸する膨潤処理、二色性色素で染色する染色処理、及びフィルム体に一軸延伸を行う延伸処理が含まれる。そのうち、必要に応じてホウ酸架橋処理、固定処理、洗浄処理、加熱処理などの方法をさらに実施してもよい。その場合、各処理の順序は特に限定されないが、好適には、膨潤処理、染色処理及び延伸処理の順で実施する。

また、ここで使用した測定計器はＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ ３６５である。測定条件は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２の標準方法に基づき、Ｃ光源を用いて２°の可視光領域の視感度補正を行い、次に２枚の偏光フィルムを配向方向が同じ状態で重ね、波長下における光透過率（Ｈ_０）を測定し、別に２枚の偏光フィルムを配向方向が垂直な状態で重ね、波長下における光透過率（Ｈ_９０）を測定した。最後に、偏光度データを偏光度＝［（Ｈ_０－Ｈ_９０）／（Ｈ_０＋Ｈ_９０）］^１／２という式で計算して得た。

２－５．染色均一性のパフォーマンス評価
得た偏光フィルムから３０ｃｍ×３０ｃｍの長さの試料片を切り出し、直交偏光状態の２枚の試料片（単体透過率４３．５％、偏光度９９．９％）の間に４５°の角度で挟んでから、光源照度が１４０００ｌｘのランプハウスを用いて試料片の色均一性を透過モードで観察した。

３．実施例と比較例のデータ内容
先ず、実施例と比較例の以下の変数についてパラメータ設定を行った。ポリビニルアルコールフィルム調製工程中の乾燥器の温度の標準偏差（幅方向沿い）、乾燥器内で熱処理中のポリビニルアルコールフィルムの上下表面の温度差、ポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤及び水を加熱・溶解する際の溶解方法（攪拌温度、及び攪拌方向の転換頻度）、界面活性剤の添加の有無（Ｖ：添加あり／Ｘ：添加なし）。設定内容の詳細は表１を参照されたい。なお、表１中の溶解方法の部分で１と表記されている場合は、「掻き混ぜ式溶解、攪拌方向の転換頻度は３（回／時間）、且つ溶解の最高温度は１３０℃以上」を表し、２と表記されている場合は、「掻き混ぜ式溶解、攪拌方向の転換頻度は１（回／時間）、且つ溶解の最高温度は１３０℃未満」を表している。

次に、上述の実施例１～７と比較例１～５の条件で、それらの膨潤・延伸後の添加剤残留量（平均および標準偏差の値）と遅相軸角度（平均および標準偏差の値）などの特徴パラメータをさらに測定し、且つそれらに関連する効果をさらに測定した。詳細は表２を参照されたい。なお、表２中の染色均一性の状態の部分で、「Ｏ」は染色斑がない状態であることを表し、「Ｘ」は面積の２０％以上に染色斑がある状態であることを表している。

表１と表２をともに参照して、実施例１～７の調製過程中、前述の変数の設定において、実施例１～７の膨潤・延伸後の添加剤残留量の標準偏差は０．０５～０．６０の間であり、これが実施例１～７によるポリビニルアルコールフィルムの染色を均一にさせていることが分かる。反対に、比較例１～５の膨潤・延伸後の添加剤残留量の標準偏差はいずれも望ましくなく、これが染色斑を招いていた。

さらに、表１と表２をともに参照して、前述の変数の設定において、実施例１～７の膨潤・延伸後の遅相軸角度の標準偏差はいずれも０．３０～２．７９の間であり、これが実施例１～７に従って調製して得たポリビニルアルコールフィルムのいずれにも９９．８以上の偏光度を具備させていることが分かる。実施例１～６の遅相軸角度の標準偏差はいずれも２未満であり、これが実施例１～６に従って調製して得たポリビニルアルコールフィルムのいずれにも９９．９以上のいっそう良好な偏光度を具備させていた。反対に、比較例１～５の膨潤・延伸後の遅相軸角度の標準偏差はいずれも２．６より大きく、これらの比較例に従って調製して得たポリビニルアルコールフィルムはいずれも９９．８の偏光度を具備していた。

上述の結果を鑑みて、本発明者は、乾燥器の温度の標準偏差（幅方向沿い）の数値と、乾燥器内で熱処理中のポリビニルアルコールフィルムの上下表面の温度差の数値範囲を調節することで、ポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の添加剤残留量の標準偏差範囲をコントロールすることができ、調製されたポリビニルアルコールフィルムの染色を均一にさせる効果も達成されることに気づいた。またさらに、本発明者は、ポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤及び水を加熱して溶解する際の攪拌温度、攪拌方向の転換頻度、及び界面活性剤の添加の有無がいずれもポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後における遅相軸角度の標準偏差範囲と実質的に関係しており、且つポリビニルアルコールフィルムの偏光度に影響を与えることに気づいた。

本発明の上述の特定に基づいて提供されるポリビニルアルコールフィルムは、均一に染色することができ、いっそう良好な偏光度を具備することができる。また、本発明の特定内容は、上述のポリビニルアルコールフィルムの調節、製造及び選別をより正確に行うのに用い得る。

本明細書において提供する全ての範囲は、割り当て範囲内における各特定の範囲及び割り当て範囲の間の二次範囲の組み合わせを含むという意味である。また、特段の説明がない限り、本明細書が提供する全ての範囲は、いずれも範囲のエンドポイントを含む。従って、範囲１～５は、具体的には１、２、３、４及び５、並びに２～５、３～５、２～３、２～４、１～４などの二次範囲を含む。

本明細書において参照される全ての刊行物及び特許出願はいずれも参照により本明細書に組み込まれ、且つありとあらゆる目的から、各刊行物又は特許出願はいずれも各々参照により本明細書に組み込まれることを明確且つ個々に示している。本明細書と参照により本明細書に組み込まれるあらゆる刊行物又は特許出願との間に不一致が存在する場合には、本明細書に準ずる。

１１０ 溶解槽
１２０ 鋳造ドラム
１３０ 加熱ローラ
１４０ 乾燥器
Ｍ 予備成形フィルム
Ｓ１００～Ｓ１０４ 工程

Claims (15)

1. ポリビニルアルコールフィルムであって、幅方向に均等に裁断して複数枚のポリビニルアルコールフィルムにし、膨潤・延伸した後の添加剤残留量の標準偏差が０．０５～０．６０である、ポリビニルアルコールフィルム：
   前記膨潤・延伸は、前記複数枚のポリビニルアルコールフィルムを水中で４．３ｃｍ／ｍｉｎの速度で延伸して、長さを２倍にするものであり、
   前記添加剤残留量は、計算式：（Ｗ３－Ｗ４）／Ｗ３×１００％（式中、Ｗ３は、前記ポリビニルアルコールフィルムを膨潤・延伸し、乾燥した後の重量であり、Ｗ４は、前記ポリビニルアルコールフィルムを膨潤・延伸し、乾燥した後に、純水内に入れて５分間攪拌してから再び絶乾した後の重量である）から取得したものである。
2. 前記複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の添加剤残留量平均値は、１．４０～４．１５ｗｔ％である、請求項１に記載のポリビニルアルコールフィルム。
3. 前記複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の遅相軸角度の標準偏差は、０．３０～２．７９である、請求項１に記載のポリビニルアルコールフィルム。
4. 前記複数枚のポリビニルアルコールフィルムの膨潤・延伸後の遅相軸角度の平均値は、８９．００～９１．００である、請求項１に記載のポリビニルアルコールフィルム。
5. 前記ポリビニルアルコールフィルムは、６～１５ｗｔ％の添加剤初期含有量を有する、請求項１に記載のポリビニルアルコールフィルム。
6. 前記ポリビニルアルコールフィルムの重合度は、１８００～３０００である、請求項１に記載のポリビニルアルコールフィルム。
7. 前記ポリビニルアルコールフィルムの含水率は、１．０～５．０ｗｔ％である、請求項１に記載のポリビニルアルコールフィルム。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載のポリビニルアルコールフィルムにより製造されたものである、光学フィルム。
9. 偏光フィルムである、請求項８に記載の光学フィルム。
10. 前記フィルムが有する偏光度は９９．８％以上である、請求項９に記載の光学フィルム。
11. 請求項１～７のいずれか１項に記載のポリビニルアルコールフィルムを製造する方法であって、
    （ａ）ポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤、界面活性剤及び水を攪拌し、且つ１００℃超の溶解温度まで加熱して２～４時間温度を維持し、且つ攪拌方向を１時間に少なくとも３回反転させて、ポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する工程と、
    （ｂ）前記ポリビニルアルコール鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込み、乾燥して予備成形フィルムを調製する工程と、
    （ｃ）前記予備成形フィルムを高温から低温へと温度が徐々に下がる複数本の加熱ローラに接触させた後、複数のセクションを備えた乾燥器に進入させて熱処理を行う工程と、を含み、
    前記乾燥器の温度の標準偏差（幅方向沿い）は０．９３～３．００であり、且つ前記乾燥器内における前記ポリビニルアルコールフィルムの上下表面の温度差は５℃以下である、ポリビニルアルコールフィルムの製造方法。
12. 前記工程（ａ）の溶解温度は１３０～１４０℃である、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記工程（ａ）の前記ポリビニルアルコール鋳造溶液中の前記ポリビニルアルコール系樹脂濃度は２０．０～４０．０％である、請求項１１に記載の製造方法。
14. 前記界面活性剤の最終含有量は０．１０～０．２０ｗｔ％である、請求項１１に記載の製造方法。
15. 前記工程（ｃ）の乾燥器は、フローティング型ドライヤーである、請求項１１に記載の製造方法。