JPS6012367B2 - 偏光フイルムの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は偏光特性に優れ、且つ耐溢性、耐熱性などの
耐久性が良好な偏光フィルムを提供する新規な製法に関
するものである。

近年、偏光フィルムの少なくとも片面に表面保護フィル
ム層を設けてなる偏光板を用いてなる液晶表示方式はト
時計、卓上電子計算機などの小型物質から、自動車「計
器などの大型物品へ、その使用範囲が拡大される傾向を
示している。

この傾向に伴い、偏光板の一部を構成する偏光フィルム
には、益々高度な耐久性及び偏光特性が要求されている
。これまで偏光板の一部を構成する偏光フィルムとして
、次の３つのタイプものが知られている。

その一つは上記の小型物品の液晶表示方式用として最も
汎用されている沃素系のタイプでＬ このタイプの偏光
フィルムは例えばポリビニルアルコール系フィルムに沃
素を吸着配向せしめることによって作られているが、沃
素の遊離、拡散のために充分な耐湿’性及び耐熱性が得
られにくく、高度な耐久性が要求される大型物品へは不
向きである。かかる沃素系タイプと類似する２色性色素
系偏光フィルムも同様の欠点である。他の１つの偏光フ
ィルムは、ポリ塩化ビニル系フィルムを部分的に脱塩酸
処理した後、該フィルムを一方向に延伸してポリェンを
生成せしめたポリェン系の偏光フィルムであり、該偏光
フィルムは前述の沃素系又は２色性色素系の偏光フィル
ムに比して改善された耐緑性を有するが、該偏光フィル
ムを構成の一部とする偏光板を高温下例えば６０ｑｏに
曝されるような用途例えば自動車の表示装置類などに使
用すると、温度の影響により色調が変化したり、濃色化
したりするという問題があり、耐熱性の点においてより
改善が望まれているのが実情である。

更に他の一つの偏光フィルムは、ポリビニルアルコール
系フィルムを部分的に脱水処理した後、該フィルムを一
方向に延伸してポリェンを生成せしめたポリェン系の偏
光フィルムであり、該フィルムは上記二種類の偏光フィ
ルムの如く、吸着物質（沃素）の遊離や拡散、又は高温
下での濃色化などが超生し尊こくいために、比較的長時
間の使用に供しうるという利点を有するが、該フィルム
はその製造工程中において、ポリェンを生成する前或い
は生成した後に単に加熱空気中又は過熱水蒸気中で延伸
するために「フィルム中のセグメントの配向が充分でな
く、必ずしも充分に満足し得る偏光特性が得られないも
のである。従って、本発明の目的は、耐緑性及び耐熱性
などの耐久性と充分且つ良好な偏光特性とを有するポリ
ビニルアルコール系フィルムからなる偏光フィルムを、
簡単な操作で製造しうる方法を提供するものである。

即ち本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムに、酸
触媒を含浸させる工程と水中で延伸する工程とを必須工
程とする前処理工程と「乾燥延伸する第一工程と熱処理
をしてポリェンを生成させる第二工程とからなる後処理
工程とを施すことを特徴とする偏光フィルムの製造を提
供するものである。

本発明の方法は、延伸前のポリビニルアルコール系フィ
ルムに存在する「不均一な長さと絡まり合いからなるセ
グメントを持つ非晶領域に、水中で延伸する工程と乾熱
延伸する工程を施して、長さの揃ったしかも方向性を有
するセグメントを持つ非晶領域を形成させて、最終的に
は高度に配向した偏光フィルムを得るものである。

本発明に用いられるポリビニルアルコール系フィルムと
しては、ポリビニルアルコール単独又は、該アルコール
とボリ酢酸ビニルとの共重合体からなるフィルムが用い
られる。

しかして共重合体からなる系においては酢酸ビニルの含
有量が１０モル％以下、実用的には５モル％以下の共重
合体からなるフィルムが好ましく、酢酸ビニルの含有量
が上記値を越えると水溶液中での物理的強度が不充分で
、目的とする偏光フィルムは得られないものである。ま
た上記ポリビニルアルコール又は該アルコールとポリ塩
化ビニルとの共重合体の平均重合度は、１１００〜２６
０止実用的には１３００〜２２００が好ましくＬＩＩＯ
Ｏ以下では水溶液中で膨潤しすぎたり、セグメントの配
向性に劣り、２６００以上では造膜化が困難となるので
好ましくないものである。このようなボリビニルアルコ
ール系フィルムには、まず酸触媒を含浸させる工程と水
中で延伸する工程とを必須工程とする前処理工程が施さ
れる。

該酸触媒を含浸させる工程と水中で延伸する工程とは、
この順序で或いは逆の順序でポリビニルアルコール系フ
ィルムを処理する工程として用いられ、また水中で延伸
する工程を施して次に酸触媒を含浸させる工程を施す場
合は、必要に応じて両工程間にポリビニルアルコール系
フィルムを適度に乾燥させる乾燥工程を入れてもよいも
のである。次にポリビニルアルコール系フィルムに酸触
媒を含浸させる工程について説明する。

酸触媒としては、塩化水素、臭化水素、沃化水素、硝酸
、硫酸、燐酸、棚酸などの無機酸及び／又はバラトルェ
ンスルフオン酸、酢酸などの有機酸が使用される。酸触
媒をポリビニルアルコール系フィルムに含浸させるため
に調整される処理水溶液中の酸濃度は、該含浸工程の前
或いは後に行なわれる水中で延伸する工程時の処理条件
や後処理工程中の熱処理工程の温度及び時間などによっ
ても異なるが、０．０１〜１の重量％、実用的には０．
０５〜５重量％が好ましいものである。しかして、処理
水溶液及び／又は延伸用水溶液中の酸濃度、フィルムの
浸燈時間などを設定して、熱処理工程の直前におけるフ
ィルム中の酸触媒の含浸量を１０×１０‐４〜２００×
１０‐４タ′タポリマー、好ましくは２０×１０‐４〜
１００×１０‐４タ′タポリマーに調整することは「フ
ィルム良好なポリェン形成能を付与すると共に偏光フィ
ルムを工業ベースで生産する上で望ましいものである。

なお処理水溶液の温度は、０〜７０ｑｏ、実用的には０
〜３０ｏｏが好ましいものであり、この範囲外であると
、確実に酸触媒を含浸することができなかったり、或い
は不均一な含浸状態によって着色ムラが発生したりする
ために好ましくないものである。水中で酸触媒を含浸さ
せた或いは含浸させないポリピニルアルコール系フィル
ムを延伸する工程について説明する。

延伸用水溶液中の温度は０〜４０ｑｏ、好ましくは０〜
３０００の冷水に設定される。該水溶液の温度が０００
以下では目的とする均一な延伸ができず、４ぴ０以上で
はフィルムの膨潤度合が大きくなりすぎて、良好なセグ
メントの配向が得られない。該水溶液中には必要に応じ
て前述の酸触媒を添加することができ、予め酸触媒を含
浸させたポリビニルアルコール系フィルムを延伸用水溶
液中で延伸する場合は酸触媒脱離防止の点から、水溶液
中への少量酸触媒の添加は好ましいものである。このよ
うな設定された延伸用水溶液中に導入されたポリビニル
アルコール系フィルムは、常法の手段により、約１．１
〜６倍、好ましくは１．５〜４倍の倍率となるように延
伸される。このように酸触媒が含浸されると共に所定倍
率に延伸する前処理工程が施されたポリビニルアルコー
ル系フィルムは、次に乾な熱頚匡伸する第一工程と熱処
理する第二工程とからなる後処理工程が施されて、本発
明の目的とする耐久性と偏光特性とが良好な偏光フィル
ムが作られる。しかして、前処理工程が施され、後処理
工程に移される延伸ポリビニルアルコール系フィルムに
は、０．１〜２の重量％、好ましくは１〜１０重量％の
水分が含まれていると、次の後処理工程の作業性が良い
ばかりか、セグメントの配向性向上にも寄与するので望
ましいものである。

かかるフィルムの含水量は、前処理工程に風乾しても経
験的に掴むことは熟練者であれば然程困難なことではな
いが、所定の条件に設定した乾燥工程を通すことによっ
て均一化した含水量とすることは、最終製品である偏光
フィルムの品質面でのバラッキを少なくする上で好まし
いものである。上記において乾燥工程を用いる場合の乾
燥方法は、加熱された金属ドラムの接触させたり、或い
は加熱健気中を通過せしめたりする、一般的な方法でよ
い。このような前処理工程及び必要にじて乾燥工程を施
された延伸ポリビニルアルコール系フィルムは、次に乾
燥延伸する工程へ導入され、さらに１．１〜５倍、好ま
しくは１．５〜４倍に延伸される。

しかして、前記前処理工程中の水中で延伸する倍率と更
に上記乾熱下で延伸する倍率との積、即全延伸倍率は３
〜８倍、実用的には４〜７倍となるように調整すること
が必要であり、この範囲を外れると良好な偏光特性が得
られないなどの問題があり好ましくないものである。な
お乾熱延伸時の温度は約８０〜１６ぴ０が好ましく、こ
の範囲を外れると延伸作業性が悪かったり、偏光特性が
不充分となったりする問題がある。乾熱延伸処理は別段
の装置を用いる必要がなく、例えばフィルム供給ロール
と引取ロールとの間に加熱装置を備えたもの、或いは加
熱した供Ｖ給ールと低温の引取ロールとからなるものな
どが用いられる。このように乾熱延伸されたフィルムは
、ポリヱンを生成するために、１００〜１８０ｑｏ、実
用的には１２０〜１５０℃で熱処理され、偏光フィルム
が作られる。

熱処理温度が１００午０以下では長時間要し経済的にポ
リヱンを生成することができず、１８０ｑｏ以上ではポ
リェン以外に偏光特性を低下させる酸化によるカルポニ
ル基が生成されるために好ましくないものである。以上
のような前処理工程と後処理工程とを、ポリビニルアル
コール系フィルムに施して作製した偏光フィルムは、ポ
リピニルアルコール系フィルムに存在する非晶領域に含
まれる不均一な長さと絡まり合いからなるセグメントが
、長さの揃ったしかも高度に方向性を有するセグメント
に変換されているために、良好な耐湿性、耐熱性などの
耐久性と偏光特性を有する。

本発明の製法により得られる偏光フィルムがかかる良好
な耐久性と偏光特性とを有するのは、前処理工程におい
て、ポリビニルアルコール系フィルムを冷水中で延伸す
る処理を行なうためと考れられる。

即ちポリビニルアルコール系フィルムは、結晶領域と非
晶領域とがランダムに配向され、しかも非晶領域は不均
一な長さと絡まり合からなるセグメントから形成されて
いるが、乾熱延伸前にフィルムを冷水中に浸潰し、しか
も延伸することによって、フィルムに適度な膨潤と一部
の結晶領域の破壊と非晶領域内のセグメントの絡まり合
いの解きほぐしとを行なうと共に制限された延伸倍率に
よって長さが揃えられしかも適度に方向性を有する非晶
領域が形成され、これを更に乾熱延伸するために非晶領
域のセグメントが高度に配向した状態になるためと思料
される。本発明の製法により製造される良好な偏光フィ
ルムは、該フィルムの片面又は両面に表面保護フィルム
層が形成されて、種々の物品の液晶表示装置に組み込ま
れて使用される。

表面保護フィルム層は光学的透明性を有する合成樹脂類
で形成されるが、これらの樹脂類は偏光フィルム面に塗
布硬化して塗膜を形成するか、或いは樹脂類を予めフィ
ルム状に成形して貼着することによって形成される。

偏光フィルム面に塗布硬化して樹脂塗膜を形成しうる樹
脂としては、例えばポリアクリル系重合樹脂、ポリウレ
タン系樹脂などが使用され、フィルム状に成形しておい
て貼着される樹脂類としては酢酸セルロース系樹脂、ポ
リアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが使用
される。

そしてこのように偏光フィルム面の片面又は両面に表面
保護フィルム層を形成した偏件光板は、さらに片面が梨
地様の表面を有するアルミニュウム板などの反射板と貼
り合わせるか、或いは光拡散透過性を有する構造体例え
ばスチレンベーパーと光拡散透過能を付与した接着性物
質（酸化チタン、真珠顔料などを適量添加したもの）を
用いて貼り合わせて光拡散透過及び反射体とするなど、
他の機能を有する物品と組み合わせて使用することがで
きるものである。以下本発明の実施例を示す。

実施例 １ 平均重合度１３００のポリビニルアルコール−酢酸ビニ
ル共重合体（結合酢酸基０．２モル％）からなる厚さ７
０ムのフィルムを塩化水素１重量％の処理水溶液（水温
３０こ○）に１０分間浸簿する。

次いで、該フィルムを塩化水素０．２重量％の延伸用水
溶液（水温１．５ｑｏ）中で、一方向に２．３音に延伸
し、つづいて６５ｑ０に保持された陣温室内で１５分間
乾燥する。次にこの延伸フィルムを１２０℃の加熱炉中
でさらに２．４倍延伸（全延伸率６倍）し、次いで１３
０００で１０分間熱処理し「偏光フィルムを得る。

比較例 １−ィ実施例１と同一のフィルムを、１７０ｏ
ｏの加熱炉中で６倍に乾熱延伸した後、塩化水素０．５
重量％の水溶液（水温３０℃）に３び分間浸簿する。次
いで表面の水溶液を拭き取った後８０００で５分間乾燥
し、さらに１５０００で３０分間処理した、偏光フィル
ムを得る。比較例 １−ロ 実施例１と同一のフィルムを、塩化水素１重量％の水溶
液（水温３０ｑｏ）に１び分間浸溝する。

次いで塩化水素０．５重量％の水溶液（水温１．５℃）
に浸潰しつつ、１２分間で５倍に延伸する。これを６５
００で１５分間乾燥して、１３０ｑｏで１８分間熱処理
して、偏光フィルムを得る。実施例 ２ 平均重合度１７００のポリビニルアルコール一酢酸ビニ
ル共重合体（結合酢酸基２モル％）の粉末を溶解して１
５％水溶液とした後、離型ライナー上に乾燥後の厚みが
７５仏となるように流延して、ポリビニルアルコール−
酢酸ピニル共重合体フィルムを得る。

次に該フィルムを硫酸２重量％の処理水溶液（水温５０
０）に５分間浸澄する。

これを硫酸０．１重量％の延伸用水溶液（水温０．５℃
）中で３倍延伸し、次いで６５％で１５分間乾燥する。

次に１１０ｏｏの加熱炉中で２倍延伸（全延伸率６倍）
し、これを１４０午０で１５分間熱処理し、偏光フィル
ムを得る。実施例 ３ 平均重合度１５００のポリビニルアルコール−酢酸ビニ
ル共重合体（結合酢酸１．４モル％）からなる厚さ７０
山のフィルムをバラトルェンスルフオン酸の処理水溶液
（水温３０ｏＣ）に５分間浸潰する。

次いで、該フィルムをバラトルェンスルフオン酸０．０
２重量％の延伸用水溶液（水温１．５℃）中で、一方向
に２倍に延伸し、つづいて６５℃で１９分間乾燥する。
次にこの延伸フィルムを１１０こ０の加熱供給ロールと
１５ｑｏの引取ロールとの間で２倍延伸（全延伸率４倍
）し、さらに１３０ｑＣで１０分間熱信処理し、偏光フ
ィルムを得る。

実施例 ４ 実施例１と同一のフィルムを、塩化水素０．８重量の処
理水溶液（水温ｌ５ｑＣ）に５分間浸糟する。

次いで、該フィルムを塩化水素０．１重量％の延伸用水
溶液（水温２℃）中で、一方向に２倍延伸し、つづいて
７０℃で１０分間乾燥する。次にこの延伸フィルムを１
２０午０の加熱炉中で３倍延伸（全延伸率６倍）し、さ
らに１３５℃で７分間熱処理し、偏光フィルムを得る。

次に上記実施例１〜４及び比較例１ーィ〜ロの試験結果
を第１表に示す。

第１表に示す偏光特性の尺度としての偏光率は、次式に
て求めたものである。

偏光率く％）＝ノ鑑三葦Ｘ，。

。但し、Ｈｏは４５０〜７０仇仇における平行平均透過
率（２板の偏光フィルムを同軸が互いに平行になるよう
に配置したときの透過率）であり、日９ｏは４５０〜７
０触れにおける直交平均透過率（２枚の偏光フィルムを
同藤が互いに直交になるように配置したときの透過率）
である。

第１表 （単位多） 本発明の製法により得られる偏光フィルムは、上記各実
施例から明らかな如く、良好な偏光特性を有する事実が
顕著である。

そしてポリビニルアルコール系フィルムを偏光フィルム
の出発材料としているから、耐温性、耐熱性などの耐久
性に優れるものである。従って本発明の製法より得られ
る偏光フィルムを偏光子とする偏光板は、時計、卓上電
子計算機の如き小型物品から、自動車、計器の如き大型
物品に至るまでの液晶表示装置に有用に使用できるもの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリビニルアルコール系フイルムに、酸触媒を含浸
   させる工程と水中で延伸する工程とを必須工程とする前
   処理工程と、乾熱延伸する第一工程と熱処理をしてポリ
   エンを生成させる第二工程とからなる後処理工程とを施
   すことを特徴とする偏光フイルムの製法。 ２ 前処理工程が酸触媒を含浸させる工程及び水中で延
   伸する工程の順序で行なわれるものである特許請求の範
   囲第１項記載の偏光フイルムの製法。 ３ 前処理工程が水中で延伸する工程及び酸触媒を含浸
   させる工程の順序で行なわれるものである特許請求の範
   囲第１項記載の偏光フイルムの製法。 ４ 水中で延伸する工程と酸触媒を含浸させる工程との
   間に乾燥工程を経るものである特許請求の範囲第３項記
   載の偏光フイルムの製法。 ５ 前処理工程と後処理工程との間に乾燥工程を経るも
   のである特許請求の範囲第１項記載の偏光フイルムの製
   法。 ６ ポリビニルアルコール系フイルムの平均重合度が１
   １００〜２６００である特許請求の範囲第１〜５項の各
   れかに記載の偏光フイルムの製法。 ７ ポリビニルアルコール系フイルムに対する酸触媒の
   含浸量が１０×１０＾−＾４〜２００×１０＾−＾４ｇ
   ／ｇポリマーである特許請求の範囲第１〜５項の各れか
   に記載の偏光フイルムの製法。 ８ 水中の延伸時温度が０〜４０℃である特許請求の範
   囲第１〜５項の各れかに記載の偏光フイルムの製法。 ９ 水中での延伸倍率が１．１〜６倍である特許請求の
   範囲第１〜５項の各れかに記載の偏光フイルムの製法。 １０ 乾熱延伸する前のポリビニルアルコール系フイル
   ムの含水量が０．１〜２０重量％である特許請求の範囲
   第１〜５項の各れかに記載の偏光フイルムの製法。１１
   乾熱延伸する際の温度が８０〜１６０℃である特許請
   求の範囲第１〜５項の各れかに記載の偏光フイルムの製
   法。 １２ 乾熱延伸時の倍率が１．１〜５倍である特許請求
   の範囲第１〜５項の各れかに記載の偏光フイルムの製法
   。 １３ 水中での延伸と乾熱延伸との全延伸率が３〜８倍
   である特許請求の範囲第１〜５項の各れかに記載の偏光
   フイルムの製法。 １４ 熱処理する温度が１００〜１８０℃である特許請
   求の範囲第１〜５項の各れかに記載の偏光フイルムの製
   法。