TWI621533B

TWI621533B - Method for manufacturing extended laminate

Info

Publication number: TWI621533B
Application number: TW103114071A
Authority: TW
Inventors: Takashi Kamijo; Tomohiro Mori
Original assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2018-04-21
Also published as: TW201540509A

Abstract

本發明提供一種延伸積層體，其確保所獲得之偏光膜之光學特性，並且可達成高生產性。

本發明之延伸積層體之製造方法包括如下步驟：於長條狀之聚酯系樹脂基材(11)上形成聚乙烯醇系樹脂層(12)而製作積層體(10)；將積層體(10)一面於長度方向進行搬送，一面藉由輥間之周速差於100℃以下進行空中延伸；及將該經延伸之積層體加熱至110℃以上。於上述延伸步驟中，延伸間距L₁與積層體(10)之寬度W滿足L₁/W≧0.3之關係。

Description

延伸積層體之製造方法

本發明係關於一種延伸積層體之製造方法。

代表性之圖像顯示裝置即液晶顯示裝置係由於其圖像形成方式而於液晶單元之兩側配置有偏光膜。近年來，由於期望偏光膜之薄膜化，故而提出有例如如下方法：藉由對特定之熱塑性樹脂基材與聚乙烯醇系樹脂層之積層體進行空中延伸，並進而於硼酸水溶液中進行延伸，而獲得偏光膜(例如專利文獻1)。根據此種方法，可高倍率地延伸積層體，而獲得具有優異光學特性之偏光膜。

然而，通常已知，於製造偏光膜時因延伸而於與延伸方向大致垂直方向發生收縮，且已知藉由收縮而可提高光學特性。但，若收縮率過高，則無法獲得具有所需尺寸(製品寬度)之偏光膜，例如有無法充分應對高速生產之問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-73580號公報

本發明係為了解決上述先前課題而完成者，其主要目的在於提供一種延伸積層體，其確保所獲得之偏光膜之光學特性，並且可達成高生產性。

本發明之延伸積層體之製造方法包括如下步驟：於長條狀之聚酯系樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層而製作積層體；將該積層體一面於長度方向進行搬送，一面藉由輥間之周速差於100℃以下進行空中延伸；及將該經延伸之積層體加熱至110℃以上；且於該延伸步驟中，延伸間距L₁與該積層體之寬度W滿足L₁/W≧0.3之關係。

於較佳之實施形態中，上述空中延伸之延伸倍率為1.4倍以上。

於較佳之實施形態中，於上述加熱步驟中於長度方向延伸上述積層體。該延伸較佳為實質上為固定端單軸延伸。

於較佳之實施形態中，於上述加熱步驟中，將上述積層體一面於長度方向進行搬送，一面藉由輥間之周速差進行延伸，且該延伸間距L₂與即將進行該延伸前之積層體之寬度W'滿足L₂/W'≦0.12之關係。

於較佳之實施形態中，延伸至1.7倍~2.3倍。

根據本發明之另一態樣，提供一種延伸積層體。該延伸積層體係藉由上述製造方法而製造。

根據本發明之又一態樣，提供一種偏光膜之製造方法。該偏光膜之製造方法使用上述延伸積層體。

於較佳之實施形態中，於硼酸水溶液中延伸上述延伸積層體。

根據本發明，將於長條狀之聚酯系樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層而獲得之積層體於100℃以下進行自由端延伸之後，於110℃以上進行加熱，藉此可達成高生產性，並製造具有優異光學特性之偏光膜。

1‧‧‧輥

2‧‧‧輥

3‧‧‧第1輥

4‧‧‧第2輥

5‧‧‧第3輥

9‧‧‧烘箱

10‧‧‧積層體

10'‧‧‧延伸積層體

11‧‧‧聚酯系樹脂基材

11'‧‧‧樹脂基材

12‧‧‧PVA系樹脂層

12'‧‧‧偏光膜

13‧‧‧黏著劑層

14‧‧‧隔片

15‧‧‧接著劑層

16‧‧‧光學功能膜

16'‧‧‧第2光學功能膜

100‧‧‧光學膜積層體

101‧‧‧捲出部

110‧‧‧硼酸水溶液之浴

111‧‧‧輥

112‧‧‧輥

120‧‧‧二色性物質(碘)及碘化鉀之水溶液之浴

121‧‧‧輥

122‧‧‧輥

130‧‧‧硼酸及碘化鉀之水溶液之浴

131‧‧‧輥

132‧‧‧輥

140‧‧‧硼酸水溶液之浴

141‧‧‧輥

142‧‧‧輥

150‧‧‧碘化鉀水溶液之浴

151‧‧‧輥

152‧‧‧輥

160‧‧‧捲取部

200‧‧‧光學膜積層體

300‧‧‧光學功能膜積層體

400‧‧‧光學功能膜積層體

L₁‧‧‧延伸間距

L₂‧‧‧延伸間距

W‧‧‧寬度

W'‧‧‧寬度

圖1係本發明之較佳實施形態之積層體之部分剖面圖。

圖2(a)、(b)係表示本發明之空中延伸步驟之一例之概略圖。

圖3(a)、(b)係表示本發明之加熱步驟之一例之概略圖。

圖4係表示本發明之偏光膜之製造方法之一例之概略圖。

圖5(a)、(b)係使用藉由本發明之製造方法獲得之偏光膜的光學膜積層體之概略剖面圖。

圖6(a)、(b)係使用藉由本發明之製造方法獲得之偏光膜的光學功能膜積層體之概略剖面圖。

以下，對本發明之較佳實施形態進行說明，但本發明並不限定於該等實施形態。

A.製造方法

本發明之延伸積層體之製造方法包括如下步驟：於長條狀之聚酯系樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層而製作積層體；將該積層體一面於長度方向進行搬送，一面藉由輥間之周速差於100℃以下進行空中延伸；及將該經延伸之積層體加熱至110℃以上。以下，對各個步驟進行說明。

A-1.積層體之製作步驟

圖1係本發明之較佳實施形態之積層體之部分剖面圖。積層體10具有聚酯系樹脂基材11及聚乙烯醇系樹脂層12。積層體10係藉由在長條狀之聚酯系樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層12而製作。作為聚乙烯醇系樹脂層12之形成方法，可採用任意適合之方法。較佳為，於聚酯系樹脂基材11上塗佈包含聚乙烯醇系樹脂(以下稱為「PVA系樹脂」)之塗佈液，並使其乾燥，藉此形成PVA系樹脂層12。

上述聚酯系樹脂基材之延伸前之厚度較佳為20μm~300μm，更佳為50μm~200μm。若未達20μm，則有PVA系樹脂層之形成變得困難之虞。若超過300μm，則有延伸時需要過大負荷之虞。

作為聚酯系樹脂基材之形成材料，可較佳地使用非晶質之(未結晶化之)聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂。其中，可尤佳地使用非晶性之(難以結晶化之)聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂。作為非晶性之聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂之具體例，可列舉進而包含間苯二甲酸作為二羧酸之共聚物、或進而包含環己烷二甲醇作為二醇之共聚物。

聚酯系樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為170℃以下，更佳為120℃以下，進而較佳為80℃以下。另一方面，聚酯系樹脂基材之玻璃轉移溫度較佳為60℃以上。再者，玻璃轉移溫度(Tg)係依據JIS K 7121而求出之值。

聚酯系樹脂基材亦可預先(形成PVA系樹脂層之前)經延伸。於一實施形態中，於長條狀之聚酯系樹脂基材之橫向延伸。橫向較佳為與下述積層體之延伸方向正交之方向。再者，於本說明書中，所謂「正交」，亦包含實質上正交之情況。此處，所謂「實質上正交」，包含90°±5.0°之情況，較佳為90°±3.0°，進而較佳為90°±1.0°。

聚酯系樹脂基材之延伸溫度係相對於玻璃轉移溫度(Tg)較佳為Tg-10℃~Tg+50℃。聚酯系樹脂基材之延伸倍率較佳為1.5倍~3.0倍。

作為聚酯系樹脂基材之延伸方法，可採用任意適合之方法。具體而言，可為固定端延伸，亦可為自由端延伸。延伸方式可為乾式，亦可為濕式。聚酯系樹脂基材之延伸可以一階段進行，亦可以多階段進行。於以多階段進行之情形時，上述之延伸倍率為各階段之延伸倍率之積。

作為形成上述PVA系樹脂層之PVA系樹脂，可採用任意適合之樹脂。例如，可列舉聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇係藉由使聚乙酸乙烯酯皂化而獲得。乙烯-乙烯醇共聚物係藉由使乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而獲得。PVA系樹脂之皂化度通常為85莫耳%~100 莫耳%，較佳為95.0莫耳%~99.95莫耳%，進而較佳為99.0莫耳%~99.93莫耳%。皂化度可依據JIS K 6726-1994求出。藉由使用此種皂化度之PVA系樹脂，可獲得耐久性優異之偏光膜。於皂化度過高之情形時，有凝膠化之虞。

PVA系樹脂之平均聚合度可根據目的適當地選擇。平均聚合度通常為1000~10000，較佳為1200~4500，進而較佳為1500~4300。再者，平均聚合度可依據JIS K 6726-1994求出。

代表性情況下，上述塗佈液係使上述PVA系樹脂溶解於溶劑中而成之溶液。作為溶劑，例如可列舉：水、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、各種二醇類、三羥甲基丙烷等多元醇類、乙二胺、二伸乙基三胺等胺類。該等可單獨或組合兩種以上而使用。該等之中，較佳為水。溶液之PVA系樹脂濃度係相對於溶劑100重量份較佳為3重量份~20重量份。若為此種樹脂濃度，則可形成與聚酯系樹脂基材密接之均勻塗佈膜。

亦可於塗佈液中調配添加劑。作為添加劑，例如可列舉塑化劑、界面活性劑等。作為塑化劑，例如可列舉乙二醇或甘油等多元醇。作為界面活性劑，例如可列舉非離子界面活性劑。該等可以更進一步提高所獲得之PVA系樹脂層之均勻性或染色性、延伸性為目的而使用。

作為塗佈液之塗佈方法，可採用任意適合之方法。例如可列舉：輥式塗佈法、旋轉塗佈法、線棒塗佈法、浸漬塗佈法、模具塗佈法、淋幕式塗佈法、噴塗法、刮塗法(刮刀式塗佈法等)等。

上述塗佈液之乾燥溫度較佳為50℃以上。

PVA系樹脂層之延伸前之厚度較佳為3μm~20μm。

於形成PVA系樹脂層之前，可對聚酯系樹脂基材實施表面處理(例如電暈處理等)，亦可於聚酯系樹脂基材上形成易接著層。藉由進行此種處理，可提高聚酯系樹脂基材與PVA系樹脂層之密接性。

雖未圖示，但亦可於聚酯系樹脂基材11之未形成PVA系樹脂層12之側形成任意適合之功能層。於較佳之實施形態中，功能層具有耐熱性。藉由具有耐熱性，例如於對積層體施加聚酯系樹脂基材之玻璃轉移溫度以上之溫度之情形時，亦可防止積層體(樹脂基材)貼附於用於製造之輥，而實現優異之耐黏連性。

上述功能層例如為包含導電性材料及黏合劑樹脂之防靜電層。根據此種構成，可實現優異之耐黏連性，並提高製造效率。又，可使防靜電性優異。

作為上述導電性材料，可使用任意適合之導電性材料。較佳為使用導電性聚合物。作為導電性聚合物，例如可列舉：聚噻吩系聚合物、聚乙炔系聚合物、聚二乙炔系聚合物、多炔系聚合物、聚苯系聚合物、聚萘系聚合物、聚茀系聚合物、聚蒽系聚合物、聚芘系聚合物、聚薁系聚合物、聚吡咯系聚合物、聚呋喃系聚合物、聚硒吩系聚合物、聚異苯并噻吩系聚合物、聚二唑系聚合物、聚苯胺系聚合物、聚噻唑系聚合物、聚苯乙炔系聚合物、聚伸噻吩基乙烯系聚合物、多并苯系聚合物、聚菲系聚合物、聚周萘系聚合物等。該等係單獨或組合2種以上而使用。較佳為使用聚噻吩系聚合物。其中，使用可溶解或分散於水性溶劑中之聚噻吩系聚合物。

作為構成上述聚噻吩系聚合物之噻吩，例如可列舉聚乙二氧基噻吩等。

防靜電層中之導電性材料之含量較佳為1重量%~10重量%，更佳為3重量%~8重量%。又，導電性材料之含量係相對於下述黏合劑樹脂100重量份較佳為1重量份~50重量份，進而較佳為2重量份~20重量份。

作為上述黏合劑樹脂，可使用任意適合之樹脂。較佳為使用兼具與上述樹脂基材之密接性與柔軟性、且可溶解或分散於水性溶劑中之樹脂。作為黏合劑樹脂之具體例，可列舉：(甲基)丙烯酸系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂、聚酯系樹脂(例如聚乳酸系樹脂)、酚樹脂、聚乙烯醇樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯樹脂、環氧樹脂、矽樹脂、氰基丙烯酸樹脂、聚醯胺系樹脂(例如尼龍)等。較佳為使用聚胺基甲酸酯系樹脂。黏合劑樹脂較佳為具有羧基。藉由具有羧基，可獲得與樹脂基材之密接性優異之防靜電層。

防靜電層中之黏合劑樹脂之含量較佳為50重量%~99重量%，更佳為70重量%~95重量%。

代表性情況下，防靜電層係藉由在上述樹脂基材上塗佈包含上述導電性材料及黏合劑樹脂之樹脂組合物並使其乾燥而設置。樹脂組合物較佳為水性。

上述樹脂組合物較佳為包含交聯劑。藉由進行交聯，可對所獲得之防靜電層賦予耐水性。其結果為，例如可良好地進行下述之水中延伸。該交聯劑可採用任意適合之交聯劑。例如，作為交聯劑，可較佳地使用具有可與羧基反應之基之聚合物。作為可與羧基反應之基，例如可列舉有機胺基、唑啉基、環氧基、碳二醯亞胺基等。較佳為交聯劑具有唑啉基。

作為上述聚合物，例如可列舉丙烯酸系聚合物、苯乙烯-丙烯酸系聚合物等。較佳為丙烯酸系聚合物。藉由使用丙烯酸系聚合物，可穩定地與水性之樹脂組合物相溶。

如上所述，樹脂組合物較佳為水性。樹脂組合物中之黏合劑樹脂之濃度較佳為1.5重量%~15重量%，進而較佳為2重量%~10重量%。樹脂組合物之交聯劑(固形物成分)之含量係相對於黏合劑樹脂(固形物成分)100重量份較佳為1重量份~30重量份，進而較佳為3重量份~20重量份。

作為樹脂組合物之塗佈方法，可採用任意適合之方法。例如採用與上述塗佈液之塗佈方法相同之方法。作為乾燥溫度，較佳為50℃以上，進而較佳為60℃以上。另一方面，乾燥溫度較佳為樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)+30℃以下，進而較佳為Tg以下。

防靜電層之厚度較佳為0.1μm~10μm，進而較佳為0.2μm~2μm。

防靜電層之表面電阻值較佳為未達10×10¹³Ω/□，更佳為未達10×10¹¹Ω/□，進而較佳為未達10×10¹⁰Ω/□。

防靜電層較佳為實施延伸處理。藉由延伸處理，可於防靜電層形成由裂縫形成之凹凸形狀。其結果為，可賦予滑動性，實現更優異之耐黏連性。該延伸處理較佳為於在樹脂基材上形成PVA系樹脂層之前進行(與上述聚酯系樹脂基材之延伸一併)。

防靜電層之表面之算術平均粗糙度Ra較佳為10nm以上。另一方面，防靜電層之算術平均粗糙度Ra較佳為100nm以下。再者，算術平均粗糙度Ra可依據JIS B0601求出。

A-2.空中延伸步驟

於上述空中延伸步驟中，將上述積層體一面於其長度方向進行搬送一面藉由輥間之周速差進行延伸。具體而言，藉由輥間之周速差對積層體賦予張力，而於長度方向進行單軸延伸。

圖2係表示空中延伸步驟之一例之概略圖，(a)係自正面觀察之圖，(b)係自上方觀察之圖。於圖示例中，於積層體之搬送方向(MD)空出特定間隔設置輥對1、1及輥對2、2，藉由各個輥對夾持積層體10。輥1與輥2以不同周速旋轉，下游側之輥2設定為周速大於上游側之輥1。

作為加熱至延伸溫度之方法，可採用任意適合之方法。於圖示例中，於輥1與輥2之間設置有烘箱9。延伸溫度為100℃以下，較佳為 95℃以下。另一方面，空中延伸之延伸溫度較佳為70℃以上。再者，空中延伸步驟之延伸溫度(積層體之溫度)例如可使用溫度測定用貼紙或熱電偶進行確認。

輥1及輥2係以延伸間距L₁與積層體之寬度(即將進行空中延伸前之)W滿足L₁/W≧0.3之關係之方式設置，較佳為滿足0.4≦L₁/W≦2.0之關係。藉由滿足此種關係，可選擇自由端延伸。自由端延伸通常意指僅於一方向進行延伸之延伸方法。將若對積層體於某一方向進行延伸則積層體可於相對於該延伸方向大致垂直之方向收縮但並未抑制該收縮而進行延伸的方法稱為自由端延伸。再者，於本說明書中，所謂「延伸間距」，係指藉由輥間之周速差附加張力之距離。又，亦為加熱至上述特定延伸溫度之距離。例如，於圖示例中，烘箱9於搬送方向之長度相當於延伸間距L₁。

代表性情況下，積層體之寬度W為500mm~6000mm，較佳為1000mm~5000mm。

空中延伸之延伸倍率係相對於積層體之原長度較佳為1.4倍以上，更佳為1.5倍以上。另一方面，空中延伸之延伸倍率較佳為2.2倍以下，更佳為2.0倍以下。

藉由在上述溫度下進行自由端延伸，可抑制收縮並且提高PVA系樹脂之配向性。藉由提高PVA系樹脂之配向性，於下述之硼酸水中延伸後亦可提高PVA系樹脂之配向性。具體而言，推定：預先利用本步驟提高PVA系樹脂之配向性，藉此於硼酸水中延伸時PVA系樹脂變得容易與硼酸交聯，於硼酸成為結節點之狀態下進行延伸，藉此硼酸水中延伸後PVA系樹脂之配向性亦變高。其結果為，可製作具有優異光學特性之偏光膜。

A-3.加熱步驟

於加熱步驟中，將上述經空中延伸之積層體加熱至110℃以上。加熱溫度較佳為120℃以上。另一方面，加熱溫度較佳為160℃以下。藉由在此種溫度下對經空中延伸之積層體進行加熱，可提高PVA系樹脂之結晶性。藉由提高結晶性，於下述之水中延伸中可防止PVA系樹脂層溶解於水中而配向性降低。其結果為，可製作具有優異光學特性之偏光膜。

作為加熱至上述加熱溫度之方法，可採用任意適合之方法。具體而言，加熱例如可於加熱環境下搬送積層體而進行(熱風乾燥方式)，亦可對搬送輥進行加熱(使用所謂熱輥)而進行(熱輥乾燥方式)，亦可併用該等。較佳為使用熱輥對積層體進行加熱。藉由使用熱輥，可抑制由熱所引起之積層體之收縮。

圖3係表示加熱步驟之一例之概略圖，(a)係自正面觀察之圖，(b)係自上方觀察之圖。於圖示例中，溫度可控之第1輥3、第2輥4及第3輥5係沿著搬送方向空出特定間隔而設置。該等輥之表面例如以防止積層體貼附為目的而實施有表面處理(例如鍍敷處理)。於圖示例中，積層體10係其一面(例如PVA系樹脂層側)與第1輥3及第3輥5接觸、另一面(例如基材側)與第2輥4接觸而搬送。上游側之第1輥3及第2輥4被加熱至上述加熱溫度而成為熱輥，積層體10自上側、下側均被加熱。第3輥5可設定為任意適合之溫度，例如設定為積層體之玻璃轉移溫度(Tg)以下，而冷卻積層體。藉由如此進行冷卻，可抑制於積層體產生皺褶(例如成為鍍鋅鐵皮狀地形成有表面波紋之狀態)。冷卻輥之溫度例如為30℃~60℃。再者，於圖示例中，使用3根輥，但所使用之輥之數量、熱輥之數量或配置等各種條件當然可適當進行變更。

於一實施形態中，於加熱步驟中於長度方向延伸積層體。代表性情況下，將積層體一面於其長度方向進行搬送一面藉由輥間之周速差進行延伸。於圖3所示之例中，藉由經加熱之第1輥3與第2輥4對積層體進行延伸。具體而言，第1輥3與第2輥4以不同周速旋轉，下游側之第2輥4設定為周速大於上游側之第1輥3。

加熱步驟中之延伸較佳為實質上為固定端單軸延伸。具體而言，較佳為一面抑制積層體向相對於延伸方向大致垂直之方向之收縮一面進行延伸。於加熱步驟中，藉由進行固定端單軸延伸，可有助於寬度殘留率之提高。又，例如，可防止寬度方向端部與寬度方向中央部相比因收縮而厚度變厚等不良情況，而使厚度於寬度方向上均勻。於上述圖示例中，例如第1輥3及第2輥4係以其延伸間距L₂與即將進行該延伸前之積層體10之寬度W'滿足L₂/W'≦0.12之關係之方式設置，較佳為滿足L₂/W≦0.06之關係。藉由滿足此種關係，可實現固定端單軸延伸。延伸間距L₂係指離開第1輥3直至與第2輥4接觸之距離。再者，於該延伸，於遠離第1輥及第2輥時，積層體實質上亦可保持為上述加熱溫度。

加熱步驟中之延伸之延伸倍率較佳為超過1.0倍且為1.4倍以下。

A-4.延伸積層體

本發明之延伸積層體較佳為相對於積層體之原長度經延伸至1.5倍~2.5倍，更佳為1.7倍~2.3倍。該延伸倍率於在加熱步驟中進行延伸之情形時，相當於空中延伸步驟之延伸倍率與加熱步驟之延伸倍率之積，於在加熱步驟中不進行延伸之情形時，相當於空中延伸步驟之延伸倍率。藉由使用由本發明獲得之延伸積層體，例如較僅利用下述之水中延伸對上述積層體進行延伸，最終可達成更高之延伸倍率。具體而言，延伸積層體之聚酯系樹脂基材係一面抑制配向一面進行延伸。配向性越高，延伸張力變得越大，穩定之延伸變得越困難，或樹脂基材斷裂，藉由抑制配向，最終可達成更高之延伸倍率。其結果為，可製作具有優異光學特性(例如偏光度)之偏光膜。

B.使用方法

代表性情況下，本發明之延伸積層體係供於偏光膜之製造。具體而言，本發明之延伸積層體適當地實施用以將其PVA系樹脂層製成偏光膜之處理。作為用以製成偏光膜之處理，例如可列舉：延伸處理、染色處理、不溶化處理、交聯處理、清洗處理、乾燥處理等。再者，該等處理之次數、順序等並無特別限定。

B-1.水中延伸

於較佳之實施形態中，對上述延伸積層體進行水中延伸(硼酸水中延伸)。具體而言，於與上述積層體之延伸方向平行之方向進行水中延伸。藉由水中延伸，可於低於上述樹脂基材或PVA系樹脂層之玻璃轉移溫度(代表性情況下為80℃左右)之溫度下進行延伸，對PVA系樹脂層可抑制其結晶化並且高倍率地進行延伸。其結果為，可製作具有優異光學特性(例如偏光度)之偏光膜。再者，於本說明書中，所謂「平行之方向」，包含0°±5.0°之情況，較佳為0°±3.0°，進而較佳為0°±1.0°。

延伸積層體之延伸方法可採用任意適合之方法。具體而言，可為固定端延伸，亦可為自由端延伸。延伸積層體之延伸方向實質上為上述空中延伸之延伸方向(長度方向)。延伸積層體之延伸可以一階段進行，亦可以多階段進行。

水中延伸較佳為將延伸積層體浸漬於硼酸水溶液中而進行(硼酸水中延伸)。藉由使用硼酸水溶液作為延伸浴，可對PVA系樹脂層賦予承受延伸時之張力之剛性、及不溶解於水中之耐水性。具體而言，硼酸於水溶液中生成四羥基硼酸根陰離子，可與PVA系樹脂藉由氫鍵而交聯。其結果為，對PVA系樹脂層賦予剛性及耐水性而可良好地進行延伸，並可製作具有優異光學特性(例如偏光度)之偏光膜。

上述硼酸水溶液較佳為藉由使硼酸及/或硼酸鹽溶解於作為溶劑之水中而獲得。硼酸濃度係相對於水100重量份較佳為1重量份~10重量份。藉由將硼酸濃度設為1重量份以上，可有效地抑制PVA系樹脂層之溶解，並可製作更高特性之偏光膜。再者，除硼酸或硼酸鹽以外，亦可使用將硼砂等硼化合物、乙二醛、戊二醛等溶解於溶劑中而獲得之水溶液。

於藉由下述染色處理而預先使二色性物質(代表性情況下為碘)吸附於PVA系樹脂層之情形時，較佳為於上述延伸浴(硼酸水溶液)中調配碘化物。藉由調配碘化物，可抑制吸附於PVA系樹脂層之碘之溶出。作為碘化物，例如可列舉：碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等。該等之中，較佳為碘化鉀。碘化物之濃度係相對於水100重量份較佳為0.05重量份~15重量份，更佳為0.5重量份~8重量份。

水中延伸之延伸溫度(延伸浴之液溫)較佳為40℃~85℃，更佳為50℃~85℃。若為此種溫度，則可抑制PVA系樹脂層之溶解並且高倍率地進行延伸。具體而言，如上所述，聚酯系樹脂基材之玻璃轉移溫度(Tg)基於與PVA系樹脂層之形成之關係，較佳為60℃以上。於該情形時，若延伸溫度低於40℃，則有即便考慮由水所引起之聚酯系樹脂基材之可塑化亦無法良好地進行延伸之虞。另一方面，有延伸浴之溫度越高PVA系樹脂層之溶解性越高而無法獲得優異光學特性之虞。延伸積層體向延伸浴之浸漬時間較佳為15秒~5分鐘。

藉由將上述聚酯系樹脂基材與水中延伸(硼酸水中延伸)組合，可高倍率地進行延伸，可製作具有優異光學特性(例如偏光度)之偏光膜。具體而言，最大延伸倍率係相對於上述積層體之原長度(包含延伸積層體之延伸倍率)較佳為5.0倍以上，更佳為5.5倍以上，進而較佳為6.0倍以上。於本說明書中，所謂「最大延伸倍率」，係指延伸積層體即將斷裂前之延伸倍率，另外，係指確認延伸積層體斷裂之延伸倍率而較該值低0.2之值。再者，使用上述聚酯系樹脂基材之積層體之最大延伸倍率係經過水中延伸時可變得高於僅利用空中延伸進行延伸。

B-2.其他

代表性情況下，上述染色處理係利用二色性物質對PVA系樹脂層進行染色之處理。較佳為藉由使二色性物質吸附於PVA系樹脂層而進行。作為該吸附方法，例如可列舉如下方法：將PVA系樹脂層(延伸積層體)浸漬於包含二色性物質之染色液中之方法；於PVA系樹脂層塗佈該染色液之方法；將該染色液噴霧於PVA系樹脂層之方法等。較佳為將延伸積層體浸漬於包含二色性物質之染色液中之方法。其原因在於二色性物質可良好地吸附。

作為上述二色性物質，例如可列舉碘、二色性染料。較佳為碘。於使用碘作為二色性物質之情形時，上述染色液為碘水溶液。碘之調配量係相對於水100重量份較佳為0.1重量份~0.5重量份。為了提高碘對水之溶解度，較佳為於碘水溶液中調配碘化物。碘化物之具體例如上所述。碘化物之調配量係相對於水100重量份較佳為0.02重量份~20重量份，更佳為0.1重量份~10重量份，進而較佳為0.7重量份~3.5重量份。為了抑制PVA系樹脂之溶解，染色液於染色時之液溫較佳為20℃~50℃。於將PVA系樹脂層浸漬於染色液中之情形時，為了確保PVA系樹脂層之透過率，浸漬時間較佳為5秒~5分鐘。又，染色條件(濃度、液溫、浸漬時間)可以最終獲得之偏光膜之偏光度或者單體透過率成為特定範圍之方式設定。於一實施形態中，以所獲得之偏光膜之偏光度成為99.98%以上之方式設定浸漬時間。於另一實施形態中，以所獲得之偏光膜之單體透過率成為40%~44%之方式設定浸漬時間。

較佳為，染色處理於上述水中延伸之前進行。

代表性情況下，上述不溶化處理係藉由將PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液中而進行。藉由實施不溶化處理，可對PVA系樹脂層賦予耐水性。該硼酸水溶液之濃度係相對於水100重量份較佳為1重量份~4重量份。不溶化浴(硼酸水溶液)之液溫較佳為20℃~50℃。較佳為不溶化處理於上述水中延伸或上述染色處理之前進行。

代表性情況下，上述交聯處理係藉由將PVA系樹脂層浸漬於硼酸水溶液中而進行。藉由實施交聯處理，可對PVA系樹脂層賦予耐水性。該硼酸水溶液之濃度係相對於水100重量份較佳為1重量份~4重量份。又，於在上述染色處理後進行交聯處理之情形時，較佳為進而調配碘化物。藉由調配碘化物，可抑制吸附於PVA系樹脂層之碘之溶出。碘化物之調配量係相對於水100重量份較佳為1重量份~5重量份。碘化物之具體例如上所述。交聯浴(硼酸水溶液)之液溫較佳為20℃~50℃。較佳為交聯處理於上述水中延伸之前進行。於較佳之實施形態中，依序進行染色處理、交聯處理及水中延伸。

代表性情況下，上述清洗處理係藉由將PVA系樹脂層浸漬於碘化鉀水溶液中而進行。上述乾燥處理之乾燥溫度較佳為30℃~100℃。

圖4係表示偏光膜之製造方法之一例之概略圖。自捲出部101捲出延伸積層體10'，藉由輥111及112將其浸漬於硼酸水溶液之浴110中之後(不溶化處理)，藉由輥121及122將其浸漬於二色性物質(碘)及碘化鉀之水溶液之浴120中(染色處理)。繼而，藉由輥131及132將其浸漬於硼酸及碘化鉀之水溶液之浴130中(交聯處理)。其後，將延伸積層體10'一面浸漬於硼酸水溶液之浴140中，一面利用速比不同之輥141及142於縱向(長度方向)賦予張力而進行延伸(水中延伸)。藉由輥151及152將經水中延伸之延伸積層體10'浸漬於碘化鉀水溶液之浴150中(清洗處理)，並供於乾燥處理(未圖示)。其後，將延伸積層體10'捲取於捲取部160。

C.偏光膜

如上所述，藉由對本發明之延伸積層體實施上述各處理，而於上述樹脂基材上形成偏光膜。該偏光膜實質上為二色性物質吸附配向而成之PVA系樹脂膜。偏光膜之厚度較佳為10μm以下，更佳為7μm以下，進而較佳為5μm以下。另一方面，偏光膜之厚度較佳為0.5μm以上，更佳為1.5μm以上。偏光膜較佳為於波長380nm~780nm中之任一波長顯示吸收二色性。偏光膜之單體透過率較佳為40.0%以上，更佳為41.0%以上，進而較佳為42.0%以上。偏光膜之偏光度較佳為99.8%以上，更佳為99.9%以上，進而較佳為99.95%以上。

作為上述偏光膜之使用方法，可採用任意適合之方法。具體而言，可於與上述樹脂基材成為一體之狀態下使用，亦可自上述樹脂基材轉印於其他構件而使用。

D.光學積層體

本發明之光學積層體具有上述偏光膜。圖5(a)及(b)係本發明之較佳實施形態之光學膜積層體之概略剖面圖。光學膜積層體100依序具有樹脂基材11'、偏光膜12'、黏著劑層13及隔片14。光學膜積層體200依序具有樹脂基材11'、偏光膜12'、接著劑層15、光學功能膜16、黏著劑層13及隔片14。於本實施形態中，不將上述樹脂基材自所獲得之偏光膜12'剝離而直接用作光學構件。樹脂基材11'例如可作為偏光膜12'之保護膜而發揮作用。

圖6(a)及(b)係本發明之另一較佳實施形態之光學功能膜積層體之概略剖面圖。光學功能膜積層體300依序具有隔片14、黏著劑層13、偏光膜12'、接著劑層15及光學功能膜16。於光學功能膜積層體400中，除光學功能膜積層體300之構成以外，第2光學功能膜16'介隔黏著劑層13設置於偏光膜12'與隔片14之間。於本實施形態中，去除上述樹脂基材。

於構成本發明之光學積層體之各層積層，並不限定於圖示例，可使用任意適合之黏著劑層或接著劑層。代表性情況下，黏著劑層由丙烯酸系黏著劑形成。作為接著劑層，代表性情況下由乙烯醇系接著劑形成。上述光學功能膜例如可作為偏光膜保護膜、相位差膜等發揮作用。

[實施例]

以下，藉由實施例具體地說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。再者，各特性之測定方法如下所述。

1.厚度

使用數位式測微計(Anritsu公司製造，製品名「KC-351C」)進行測定。

2.玻璃轉移溫度(Tg)

依據JIS K 7121進行測定。

[實施例1]

將水系胺基甲酸酯樹脂(第一工業製藥股份有限公司製造，商品名：Superflex 210R，固形物成分：35%)、唑啉系交聯劑(日本觸媒股份有限公司製造，商品名：Epocros WS700，固形物成分：25%)、導電材料(AGFA製造，商品名：Orgacon LBS，固形物成分：1.2%)、濃度1%之氨水及水以重量比9.03：1.00：18.1：0.060：39.5進行混合，而製備混合液。

將所獲得之混合液以乾燥後之厚度成為1μm之方式塗佈於厚度200μm且為長條狀之非晶質聚對苯二甲酸乙二酯(A-PET)膜(Tg：70℃，三菱樹脂公司製造，商品名：SH046)之一面。

繼而，將A-PET膜一面於其長度方向進行搬送，一面於115℃下於橫向延伸至2倍。

繼而，於A-PET膜之另一面塗佈聚乙烯醇(聚合度：4200，皂化度：99.2莫耳%)之水溶液，並於60℃下使其乾燥，而形成厚度10μm之PVA系樹脂層。

藉由此種方式，獲得寬度(W)1500mm之積層體。

(延伸積層體之製作)

如圖2所示，使所獲得之積層體夾持於分別設置於可調溫烘箱(搬送方向之長度L₁：900mm，L₁/W：0.6)之入口與出口之輥對，並使該等輥間具有周速差，而於長度方向延伸至1.5倍(空中延伸步驟)。此時，適當地調整烘箱之溫度、風量，將延伸時之積層體之最高到達溫度設為88℃。再者，延伸時之積層體之溫度(最高到達溫度)係藉由在積層體之表面貼附熱標籤(Micron股份有限公司製造，商品編號：6R-65或者6R-99)而確認。

繼而，如圖3所示，於表面實施硬質鉻鍍敷，使積層體通過溫度可控之3根鐵輥。此處，使積層體之PVA系樹脂層面與第1輥及第3輥接觸，使另一面(基材側)與第2輥接觸。將第1輥及第2輥之表面溫度設為120℃，將第3輥之表面溫度設為50℃。第1輥與第2輥不具有周速差。即將通過第1輥前之積層體之寬度W'為1220mm，自積層體離開第1輥直至與第2輥接觸之距離L₂為37mm，L₂/W'為0.03。

藉由此種方式，獲得延伸積層體。

將所獲得之延伸積層體於液溫30℃之硼酸3重量%水溶液(不溶化浴)中浸漬30秒鐘(不溶化處理)。

繼而，將積層體以最終獲得之偏光膜之單體透過率(Ts)成為40~44%之方式浸漬於液溫30℃之染色浴(將碘及碘化鉀以重量比1：7調配於水中而獲得之碘水溶液)中(染色處理)。

繼而，將積層體於液溫30℃之包含硼酸3重量%、碘化鉀3重量%之水溶液(交聯浴)中浸漬30秒鐘(交聯處理)。

其後，將積層體於液溫70℃且包含硼酸4重量%、碘化鉀5重量%之水溶液中，於周速不同之複數組輥間，於縱向(長度方向)進行單軸延伸直至即將斷裂前(硼酸水中延伸)。

其後，浸漬於液溫30℃之碘化鉀4重量%水溶液(清洗浴)中後，利用60℃之溫風使其乾燥(清洗、乾燥處理)。

藉由此種方式，獲得厚度4.5μm之偏光膜。

[實施例2-1]

於製作延伸積層體時，將延伸倍率設為1.8倍，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.1μm。

[實施例2-2]

藉由下述方式，製作延伸積層體，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

(延伸積層體之製作)

如圖2所示，使所獲得之積層體夾持於分別設置於可調溫烘箱(搬送方向之長度L₁：900mm，L₁/W：0.6)之入口與出口之輥對，並使該等輥間具有周速差，而於長度方向延伸至1.6倍(空中延伸步驟)。此時，適當地調整烘箱之溫度、風量，將延伸時之最高到達溫度設為88℃。

繼而，如圖3所示，於表面實施硬質鉻鍍敷，使積層體通過溫度可控之3根鐵輥(加熱步驟)。此處，使積層體之PVA系樹脂層面與第1輥及第3輥接觸，使另一面(基材側)與第2輥接觸。將第1輥及第2輥之表面溫度設為120℃，將第3輥之表面溫度設為50℃。使第1輥與第2輥之間具有周速差而延伸至1.13倍。又，即將通過第1輥前之積層體之寬度W'為1160mm，自積層體離開第1輥直至與第2輥接觸之距離L₂為35mm，L₂/W'為0.03。

[實施例2-3]

於製作延伸積層體時，將空中延伸步驟之延伸倍率設為1.4倍，將加熱步驟之延伸倍率設為1.29倍，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

[實施例3-1]

於製作延伸積層體時，將延伸倍率設為2.0倍，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

[實施例3-2]

於製作延伸積層體時，將空中延伸步驟之延伸倍率設為1.8倍，將加熱步驟之延伸倍率設為1.11倍，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為3.9μm。

[實施例3-3]

於製作延伸積層體時，將空中延伸步驟之延伸倍率設為1.6倍，將加熱步驟之延伸倍率設為1.25倍，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為3.9μm。

[實施例4]

於製作延伸積層體時，將延伸倍率設為2.2倍，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.1μm。

[實施例5]

於製作延伸積層體時，將延伸倍率設為2.5倍，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.1μm。

[實施例6-1]

於製作延伸積層體時，以空中延伸時之最高到達溫度成為99℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.2μm。

[實施例6-2]

於製作延伸積層體時，以空中延伸時之最高到達溫度成為71℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為3.6μm。

[實施例6-3]

於製作延伸積層體時，於加熱步驟中，將第1輥及第2輥之表面溫度設為110℃，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

[實施例6-4]

於製作延伸積層體時，於加熱步驟中，將第1輥及第2輥之表面溫度設為130℃，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

[實施例6-5]

於製作延伸積層體時，於空中延伸步驟中，將烘箱之搬送方向之長度L₁設為600mm(L₁/W：0.4)，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

[實施例6-6]

於製作延伸積層體時，於加熱步驟中，將延伸間距L₂設為115mm(將L₂/W'設為0.1)，除此以外，以與實施例2-2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為3.9μm。

(比較例1)

於製作延伸積層體時，不進行加熱步驟，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.5μm。

(比較例2)

於製作延伸積層體時，不進行加熱步驟，除此以外，以與實施例2-1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.1μm。

(比較例3)

於製作延伸積層體時，不進行加熱步驟，除此以外，以與實施例3-1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.0μm。

(比較例4)

於製作延伸積層體時，不進行加熱步驟，除此以外，以與實施例4相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.1μm。

(比較例5)

於製作延伸積層體時，不進行加熱步驟，除此以外，以與實施例5相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.1μm。

(比較例6)

以空中延伸時之最高到達溫度成為121℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與比較例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.3μm。

(比較例7)

以空中延伸時之最高到達溫度成為121℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與比較例2相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.5μm。

(比較例8)

以空中延伸時之最高到達溫度成為121℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與比較例3相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.4μm。

(比較例9)

以空中延伸時之最高到達溫度成為121℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與比較例4相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.6μm。

(比較例10)

以空中延伸時之最高到達溫度成為121℃之方式進行烘箱之溫度調節，除此以外，以與比較例5相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為4.3μm。

(比較例11)

於製作延伸積層體時，使用拉幅式之延伸機(Bruckner公司製造，製品名「KARO IV」)，以2.0倍之固定端單軸延伸進行空中延伸，以空中延伸時之最高到達溫度成為121℃之方式進行烘箱之溫度調節，及不進行加熱步驟，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得偏光膜。所獲得之偏光膜之厚度為2.8μm。

於各實施例及比較例中，對所獲得之延伸積層體及偏光膜相對於延伸前之積層體之寬度殘留率進行測定。將測定結果與最大延伸倍率(相對於延伸前之積層體)一併示於表1。

對各實施例及比較例中獲得之偏光膜之偏光度進行測定。於測定偏光度時，於所獲得之偏光膜之表面塗佈接著劑(日本合成公司製造之GOHSEFIMER Z200之3%水溶液)，貼合厚度80μm之三乙醯纖維素(TAC)膜(Fuji Film公司製造，商品名「TD80UL」，厚度80μm)，並於60℃下加熱5分鐘後，剝離基材(A-PET膜)。如此，將偏光膜轉印於TAC膜，而供於偏光度之測定。

偏光度之測定方法如下所述，將偏光度99.99%時之單體透過率之結果示於表1。

(偏光度之測定方法)

使用紫外可見分光光度計(日本分光公司製造，製品名「V7100」)對偏光膜之單體透過率(Ts)、平行透過率(Tp)及正交透過率(Tc)進行測定，並藉由下述式求出偏光度(P)。

偏光度(P)(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}^1/2×100

再者，上述Ts、Tp及Tc係藉由JIS Z 8701之2度視野(C光源)進行測定並進行可見度修正而得之Y值。

各實施例之寬度殘留率、單體透過率均較高，相對於此，比較例1~5、11之單體透過率較低，比較例6~10之寬度殘留率較低。再者，最大延伸倍率為5.4倍之實施例1、比較例1、比較例6及比較例10中，實施例1、比較例1及比較例6之A-PET膜之延伸性不充分，比較例10之PVA系樹脂層之延伸性不充分。

[產業上之可利用性]

本發明之延伸積層體較佳地用於偏光膜之製造。所獲得之偏光膜具有高光學特性，例如可較佳地用於液晶面板或有機 EL(Electroluminescence，電致發光)面板。

Claims

一種延伸積層體之製造方法，其包括如下步驟：於長條狀之聚酯系樹脂基材上形成聚乙烯醇系樹脂層而製作積層體，將該積層體一面於長度方向進行搬送一面藉由輥間之周速差進行空中延伸，及將該經延伸之積層體加熱至110℃以上；且於該延伸步驟中，延伸間距L₁與該積層體之寬度W滿足L₁/W≧0.3之關係，於該加熱步驟中，將上述積層體一面於長度方向進行搬送一面藉由輥間之周速差進行延伸，且該延伸間距L₂與即將進行該延伸前之積層體之寬度W'滿足L₂/W'≦0.12之關係。
如請求項1之製造方法，其中上述空中延伸之延伸倍率為1.4倍以上。
如請求項1之製造方法，其中於上述加熱步驟中，於長度方向延伸上述積層體。
如請求項3之製造方法，其中上述延伸實質上為固定端單軸延伸。
如請求項1之製造方法，其中上述空中延伸步驟之延伸溫度為100℃以下。
如請求項1之製造方法，其中延伸至1.7倍~2.3倍。
一種延伸積層體，其係藉由如請求項1之製造方法而製造。
一種偏光膜之製造方法，其使用如請求項7之延伸積層體。
如請求項8之製造方法，其於硼酸水溶液中延伸上述延伸積層體。