JP6893292B1 - 偏光フィルムの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 偏光フィルムの製造方法であって、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら1対のニップロール間で延伸処理を施す延伸処理工程を含み、
前記延伸処理工程において、前記1対のニップロールのうちフィルム搬送方向において上流側のニップロールの幅をA[mm]、フィルム搬送方向において下流側のニップロールの幅をB[mm]、前記フィルム搬送方向において下流側のニップロールに接触する直前のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅をC[mm]とするとき、下記式(1):3.0≦Y<7.0 (1)
[式中、Y=(A+B+C)/Cとする]
を満たす、偏光フィルムの製造方法。
[2] 前記A[mm]及び前記C[mm]は、下記式(2):
1.0<A/C<3.0 (2)
を満たす、[1]に記載の偏光フィルムの製造方法。
[3] 前記B[mm]及び前記C[mm]は、下記式(3):
1.0<B/C<3.0 (3)
を満たす、[1]又は[2]に記載の偏光フィルムの製造方法。
[4] 以下の工程:
長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを原反ロールから巻出す巻出工程、
前記巻出工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを膨潤浴に浸漬させた後に引き出す膨潤処理工程、
前記膨潤処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを染色浴に浸漬させた後に引き出す染色処理工程、及び
前記染色処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋浴に浸漬させた後に引き出す架橋処理工程
をさらに含み、
前記延伸処理工程は、前記膨潤処理工程、前記染色処理工程及び前記架橋処理工程のうちいずれか1以上において行う、[1]〜[3]に記載の偏光フィルムの製造方法。
[5] 前記延伸処理工程は、前記架橋処理工程において行う、[4]に記載の偏光フィルムの製造方法。
[6] 前記架橋処理工程は、染色処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを第1架橋浴に浸漬させた後に引き出す第1架橋処理工程、及び第1架橋処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを第2架橋浴に浸漬させた後に引き出す第2架橋処理工程を含み、前記延伸処理工程は、前記第2架橋処理工程において施す、[5]に記載の偏光フィルムの製造方法。
[7] 偏光フィルムの製造装置であって、
長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを原反ロールから巻出しながらフィルム搬送経路に沿って搬送させるガイドロール、及び
巻出されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに延伸処理を施す1対のニップロールを備え、
前記フィルム搬送経路の上流側に配置されたニップロールの幅をA[mm]、前記フィルム搬送経路の下流側に配置されたニップロールの幅をB[mm]、前記フィルム搬送経路の下流側に配置されたニップロールに接触する直前のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅をC[mm]とするとき、下記式(4):
3.0≦Y<7.0 (4)
[式中、Y=(A+B+C)/Cとする]
を満たす、偏光フィルムの製造装置。
[8] 前記A[mm]及び前記C[mm]は、下記式(5):
1.0<A/C<3.0 (5)
を満たす、[7]に記載の偏光フィルムの製造装置。
[9] 前記B[mm]及び前記C[mm]は、下記式(6):
1.0<B/C<3.0 (6)
を満たす、[7]又は[8]に記載の偏光フィルムの製造装置。
[10] 前記フィルム搬送経路上に膨潤処理を施すための浴槽、染色処理を施すための浴槽及び架橋処理を施すための浴槽をこの順に備え、
前記浴槽のうちいずれか1以上の浴槽の入口及び出口に前記1対のニップロールを備える、[7]〜[9]に記載の偏光フィルムの製造装置。
[11] 前記架橋処理を施すための浴槽の入口及び出口に前記1対のニップロールを備える、[10]に記載の偏光フィルムの製造装置。
[12] 前記架橋処理を施すための浴槽は、前記フィルム搬送経路の上流側から順に第1架橋浴槽及び第2架橋浴槽を備え、前記第2架橋浴槽の入口及び出口に前記1対のニップロールを備える、[11]に記載の偏光フィルムの製造装置。
本発明の一態様に係る偏光フィルムの製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら1対のニップロール間で延伸処理を施す延伸処理工程を含む。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを構成するポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものを用いることができる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体が例示される。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有する(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常約85モル%以上、好ましくは約90モル%以上、より好ましくは約99モル%以上である。本明細書において「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルから選択される少なくとも一方を意味する。「(メタ)アクリロイル」についても同様である。
延伸処理工程は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら1対のニップロール間で延伸処理を施す工程である。延伸処理は一軸延伸処理であることができる。延伸処置は、空中で延伸を行う乾式延伸、後述の処理浴槽中で延伸を行う湿式延伸のいずれであってもよく、これらの双方を行ってもよい。延伸処理は、1対のニップロール間に周速差をつけてフィルム搬送方向に一軸延伸を行うロール間延伸であることができる。
3.0≦Y<7.0 (1)
[式中、Y=(A+B+C)/Cとする]
を満たす。
ニップロールは通常、2本のロールから構成される。図1において、ニップロール1は、2本のロール1aおよび1bから構成され、ニップロール2は2本のロール2aおよび2bから構成されている。ニップロールを構成する2本のロールの幅は同一であってよく、又は互いに異なっていてよい。
1.0<A/C<3.0 (2)
をさらに満たすことができる。
1.0<B/C<3.0 (3)
をさらに満たすことができる。
偏光フィルムの製造方法は、以下の工程:長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを原反ロールから巻出す巻出工程、巻出工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを膨潤浴に浸漬させた後に引き出す膨潤処理工程、膨潤処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを染色浴に浸漬させた後に引き出す染色処理工程、及び染色処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋浴に浸漬させた後に引き出す架橋処理工程をさらに含むことができる。
原反フィルムであるポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、例えば、長尺の未延伸又は延伸ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのロール(巻回品)として用意することができる。この場合、偏光フィルムもまた、長尺物として得られる。巻出工程S10は、長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを巻出装置を用いて原反ロールから巻出すことができる。巻き出されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、フィルム搬送経路に沿って連続的に搬送される。
膨潤処理は、原反フィルムであるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの異物除去、可塑剤除去、易染色性の付与、フィルムの可塑化等の目的で必要に応じて実施される処理であり、具体的には、水を含有する処理液を収容する膨潤処理を施すための浴槽(以下、膨潤浴槽ともいう)にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬させることにより行うことができる。当該フィルムは、1つの膨潤浴槽に浸漬されてもよいし、2以上の膨潤浴槽に順次浸漬されてもよい。
本工程における染色処理は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着、配向させる目的で行われる処理であり、具体的には、二色性色素を含有する処理液を収容する染色処理を施すための浴槽(以下、染色浴槽ともいう)にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬させることにより行うことができる。当該フィルムは、1つの染色浴槽に浸漬されてもよいし、2以上の染色浴槽に順次浸漬されてもよい。例えば2の染色浴槽に順次浸漬する場合、フィルム搬送方向において上流側から第1染色処理工程、第2染色処理工程ということがある。
染色処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋剤で処理する架橋処理は、架橋による耐水化や色相調整等の目的で行う処理であり、具体的には、架橋剤を含有する架橋処理を施すための浴槽(以下、架橋浴槽ともいう)に収容される処理液に染色処理工程後のフィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの架橋浴槽に浸漬されてもよいし、2以上の架橋浴槽に順次浸漬されてもよい。架橋処理時に延伸処理工程を行ってもよい。例えば2の架橋浴槽に順次浸漬する場合、フィルム搬送方向において上流側から第1架橋処理工程、第2架橋処理工程ということがある。
本工程における洗浄処理は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに付着した余分な架橋剤や二色性色素等の薬剤を除去する目的で必要に応じて実施される処理であり、水を含有する洗浄液を用いて架橋処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄する処理である。具体的には、洗浄槽に収容される処理液(洗浄液)に架橋処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬させる処理であることができる。当該フィルムは、1つの洗浄槽に浸漬されてもよいし、2以上の洗浄槽に順次浸漬されてもよい。あるいは、洗浄処理は、架橋処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対して洗浄液をシャワーとして噴霧する処理であってもよく、上記の浸漬と噴霧とを組み合わせてもよい。
乾燥工程S60は、洗浄工程S50後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させるためのゾーンである。洗浄工程S50後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを引き続き搬送させながら、乾燥工程S60に当該フィルムを導入することによって乾燥処理を施すことができ、これにより偏光フィルムが得られる。
その他の処理工程としては、例えば架橋処理の後に行われる、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液へ浸漬する補色処理工程等であってよい。
偏光フィルムの厚みは、例えば4μm以上40μm以下であってよく、好ましくは4μm以上30μm以下、より好ましくは4μm以上24μm以下である。
本発明の別の一実施態様に係る偏光フィルムの製造装置は、長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを原反ロールから巻出しながらフィルム搬送経路に沿って搬送させるガイドロール、及び巻出されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに延伸処理を施す1対のニップロールを備える。ポリビニルアルコール系樹脂フィルム、原反ロール、フィルム搬送経路、ガイドロール、延伸処理及び1対のニップロールについての説明は、上述の偏光フィルムの製造方法における説明が適用される。
3.0≦Y<7.0 (4)
[式中、Y=(A+B+C)/Cとする]
を満たす。
1.0<A/C<3.0 (5)
をさらに満たすことができる。
1.0<B/C<3.0 (6)
をさらに満たすことができる。
偏光フィルムの製造装置は、フィルム搬送経路上に膨潤処理を施すための浴槽、染色処理を施すための浴槽及び架橋処理を施すための浴槽をこの順に備え、上記浴槽のうちいずれか1以上の浴槽の入口及び出口に延伸処理を施すための1対のニップロールを備えることができる。膨潤処理、染色処理及び架橋処理についての説明は、上述の偏光フィルムの製造方法における説明が適用される。
偏光フィルムの遅相軸が長辺と一致するように、偏光フィルムを幅方向において中央部及び端部から短辺2mm、長辺50mmの矩形にスーパーカッター(株式会社荻野精機製作所製)により切り出し、試験片とした。試験片の収縮力を熱機械分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、型式TMA/6100)を用いて測定した。この測定は、寸法一定モードにおいて実施し(チャック間距離を10mmとした)、試験片を20℃の室内に十分な時間放置した後サンプルの室内の温度設定を20℃から80℃まで10分間で昇温させ、昇温後はサンプルの室内の温度を80℃で維持するように設定した。昇温後さらに4時間放置した後、80℃の環境下で試験片の長辺方向の収縮力を測定した。この測定において静荷重は0mNとし、治具にはSUS製のプローブを使用した。中央部及び端部の収縮力の差を偏差として求めた。
偏光フィルムに、(メタ)アクリル系粘着剤層を介して無アルカリガラス板(コーニング社製の商品名「EAGLE XG」、厚み0.7mm)を貼合して、測定サンプルを得た。この測定サンプルを積分球付き分光光度計(日本分光(株)製の「V7100」、2度視野;C光源)にセットして、透過率Ty及び偏光度Pyを測定した。測定サンプルは、無アルカリガラス板とは反対側から入射光が入射されるようにセットした。
なお、透過率Ty及び偏光度Pyは、それぞれ下記式:
透過率(λ)=0.5×(Tp(λ)+Tc(λ))
偏光度(λ)=100×(Tp(λ)−Tc(λ))/(Tp(λ)+Tc(λ))
で定義される。Tp(λ)は、入射する波長λnmの直線偏光とパラレルニコルの関係で測定したときの透過率(%)であり、Tc(λ)は、入射する波長λnmの直線偏光とクロスニコルの関係で測定したときの透過率(%)である。
透過率Ty及び偏光度Pyは、各波長毎に求めた単体透過率(λ)及び偏光度(λ)に対して、JlS Z 8701の2度視野(C光源)により視感度補正を行ったものである。Ty及びPyは、波長380〜780nmの範囲において5nm刻みで測定した。
(株)ニコン製のデジタルマイクロメーター「MH−15M」を用いて、偏光フィルムの幅方向(フィルム搬送方向に対して垂直方向)における厚みを複数点測定し、そのうちの最大値と最小値との差を偏差としたとき、以下の式にしたがって改善率を求めた。
改善率[%]=[(比較例1の偏差ー実施例の偏差)/比較例1の偏差]×100
長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルム(原反幅:550mm、平均重合度:約2400、ケン化度:99.9モル%以上、厚み:30μm)を連続的に搬送しながら、以下の[1]〜[4]の浴に順次、張力を付与しながら浸漬し、フィルム搬送方向に延伸した。引き続き、純水で洗浄した後、乾燥して、一軸延伸されたポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向された長尺の偏光フィルムを得た。
ただしながら、[4]の第2架橋浴槽で1対のニップロール間で延伸処理を施す際には、第2架橋浴槽の入口側(フィルム搬送方向上流側)のニップロールの幅(ニップロール幅A)を900mm、出口側(フィルム搬送方向下流側)のニップロールの幅(ニップロール幅B)を900m、出口側のニップロール幅に接触する直前のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅(PVA幅C)が355nmとなるようにした。(A+B+C)/C=6.1であった。
[1]膨潤浴槽:40℃の純水
[2]染色浴槽:ヨウ素及びヨウ化カリウムを含有する水溶液
[3]第1架橋浴槽:ヨウ化カリウム及びホウ酸を含有する水溶液
[4]第2架橋浴槽:ヨウ化カリウム及びホウ酸を含有する水溶液
得られた偏光フィルムの収縮力、光学性能、厚み偏差の改善率を表1に示す。
長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの原反幅、ニップロール幅A及びB、PVA幅Cを表1に示す値としたこと以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを作製した。結果を表1に示す。
Claims (12)
- 偏光フィルムの製造方法であって、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送させながら1対のニップロール間で延伸処理を施す延伸処理工程を含み、
前記延伸処理工程において、前記1対のニップロールのうちフィルム搬送方向において上流側のニップロールの幅をA[mm]、フィルム搬送方向において下流側のニップロールの幅をB[mm]、前記フィルム搬送方向において下流側のニップロールに接触する直前のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅をC[mm]とするとき、下記式(1):3.0≦Y<7.0 (1)
[式中、Y=(A+B+C)/Cとする]
を満たす、偏光フィルムの製造方法。 - 前記A[mm]及び前記C[mm]は、下記式(2):
1.0<A/C<3.0 (2)
を満たす、請求項1に記載の偏光フィルムの製造方法。 - 前記B[mm]及び前記C[mm]は、下記式(3):
1.0<B/C<3.0 (3)
を満たす、請求項1又は2に記載の偏光フィルムの製造方法。 - 以下の工程:
長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを原反ロールから巻出す巻出工程、
前記巻出工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを膨潤浴に浸漬させた後に引き出す膨潤処理工程、
前記膨潤処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを染色浴に浸漬させた後に引き出す染色処理工程、及び
前記染色処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを架橋浴に浸漬させた後に引き出す架橋処理工程
をさらに含み、
前記延伸処理工程は、前記膨潤処理工程、前記染色処理工程及び前記架橋処理工程のうちいずれか1以上において行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の偏光フィルムの製造方法。 - 前記延伸処理工程は、前記架橋処理工程において行う、請求項4に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記架橋処理工程は、染色処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを第1架橋浴に浸漬させた後に引き出す第1架橋処理工程、及び第1架橋処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを第2架橋浴に浸漬させた後に引き出す第2架橋処理工程を含み、前記延伸処理工程は、前記第2架橋処理工程において施す、請求項5に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 偏光フィルムの製造装置であって、
長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを原反ロールから巻出しながらフィルム搬送経路に沿って搬送させるガイドロール、及び
巻出されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに延伸処理を施す1対のニップロールを備え、
前記フィルム搬送経路の上流側に配置されたニップロールの幅をA[mm]、前記フィルム搬送経路の下流側に配置されたニップロールの幅をB[mm]、前記フィルム搬送経路の下流側に配置されたニップロールに接触する直前のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅をC[mm]とするとき、下記式(4):
3.0≦Y<7.0 (4)
[式中、Y=(A+B+C)/Cとする]
を満たす、偏光フィルムの製造装置。 - 前記A[mm]及び前記C[mm]は、下記式(5):
1.0<A/C<3.0 (5)
を満たす、請求項7に記載の偏光フィルムの製造装置。 - 前記B[mm]及び前記C[mm]は、下記式(6):
1.0<B/C<3.0 (6)
を満たす、請求項7又は8に記載の偏光フィルムの製造装置。 - 前記フィルム搬送経路上に膨潤処理を施すための浴槽、染色処理を施すための浴槽及び架橋処理を施すための浴槽をこの順に備え、
前記浴槽のうちいずれか1以上の浴槽の入口及び出口に前記1対のニップロールを備える、請求項7〜9のいずれか一項に記載の偏光フィルムの製造装置。 - 前記架橋処理を施すための浴槽の入口及び出口に前記1対のニップロールを備える、請求項10に記載の偏光フィルムの製造装置。
- 前記架橋処理を施すための浴槽は、前記フィルム搬送経路の上流側から順に第1架橋浴槽及び第2架橋浴槽を備え、前記第2架橋浴槽の入口及び出口に前記1対のニップロールを備える、請求項11に記載の偏光フィルムの製造装置。
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