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ポリビニルアルコール系フィルム、およびその用途
説明

ポリビニルアルコール系フィルム、およびその用途

【課題】光線透過率、特に青色領域の光線透過率の高い無色透明のフィルムおよびその用途を提供する。
【解決手段】波長360〜700nmの可視光全域における光線透過率が90%以上であり、かつYI値が0.5以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムである。(A)Crを12〜20重量%およびNiを6〜11重量%含むステンレス鋼からなる溶解槽中で、ポリビニルアルコール系樹脂を水に溶解させて、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製する工程、および(B)ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法により製膜する工程により、本発明のポリビニルアルコール系フィルムを製造することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムに関する。さらに詳しくは、本発明は、色相に優れ、光学フィルムにしたときの光学特性にも優れたポリビニルアルコール系フィルムおよびその用途に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を水などの溶媒に溶解して原液を調製したのち、溶液流延法(キャスティング法)により製膜して、金属加熱ロールなどを使用して乾燥することにより製造される。このようにして得られるポリビニルアルコール系フィルムは、透明性に優れたフィルムとして多くの用途に利用されており、その有用な用途の一つに偏光膜があげられる。かかる偏光膜は液晶ディスプレイの基本構成要素として用いられており、近年では高品位で高信頼性の要求される機器へとその使用が拡大されている。
【0003】
このような中、液晶テレビなどの画面の高輝度化、高精細化に伴い、従来品より一段と無色透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルム、および光線透過率に優れた偏光膜が要望されている。さらに、ディスプレイの高輝度化に伴い、光源からの紫外線による偏光膜の黄変が問題になっており、改善が望まれている。このような問題への対策として、たとえば、重合度が1500〜5000であり、エチレン単位の含有量が1〜4モル%であり、1,2−グリコール結合量が1.4モル%以下である変性ポリビニルアルコールから製膜されたYI値20以下(複数枚のフィルムを重ね合わせて測定)のポリビニルアルコール系フィルムが提案されている(たとえば、特許文献1参照。)。
【0004】
しかし、特許文献1に開示されたような技術により得られるフィルムでは、黄色度を示すYI値が10程度であり、1枚で測定してもそのYI値は1をこえると予想される。YI値が1をこえると、人間の目にも黄色味が感じられ、無色透明なフィルムとは言い難い。
【0005】
また、YI値が1をこえるポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造した偏光膜も充分な光線透過率を有するとは言い難い。特に、このような偏光膜は、青色領域の光線透過率が不足する傾向にある。従来、光線透過率に関しては、JIS K7361−1に準拠した全光線透過率の数値で性能が評価されてきた。しかし、近年重要性を増しているのは、可視光領域の中でも青色領域の光線透過率である。たとえば、液晶表示の場合には、光源として冷陰極管を用いたバックライトが使用されるが、バックライト自体の青色光量が少ないため、この波長領域の光線透過率が重要になってくる。具体的には、波長360〜400nmの領域である。この波長領域において、偏光膜の光線透過率が40%以上であれば、近年の高輝度化の要望に対応することができるのである。
【0006】
ところで、一般的に、化学工業や機械工業においては、各種化学成分を有するステンレス鋼(以下SUSと呼ぶ)が用いられる。機械工学便覧(第6版、昭和52年)、第5編工業材料、第2章鉄鋼材料、P5−36(日本機械学会出版)にも記載されているように、SUSは、Feを主として、Cr、Niなどの化学成分で構成されている。通常、SUSは、Feを主成分とし、Crを10〜30重量%、Niを0〜20重量%含むものである。ポリビニルアルコール系フィルムの製造においても、樹脂水溶液の溶解槽(調製槽)、液の保管槽、押出機、T型スリットダイ、キャストドラム、乾燥ロール、そしてこれらを結ぶ配管に各種SUSが使用されている。たとえば、特許文献2には、濾過フィルターにSUSを使うことが、また特許文献3には、T型スリットダイにSUSを使うことが記載されている。
【0007】
しかし、腐食に優れるSUSも、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液と接するとなんらかの腐食が起こる。特に、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が調製される溶解槽、水溶液が接する配管部および水溶液が接する最終設備であるT型スリットダイにおいて腐食が生じる。腐食の原因としては、ポリビニルアルコール系水溶液に添加される界面活性剤、使用される水に含まれる金属イオン、あるいはポリビニルアルコール自身によるものなどが考えられる。いずれにしろ、腐食により生じる錆は、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液に混入し、水溶液、ひいては得られるフィルム、さらにはポリビニルアルコール系フィルムから製造される偏光膜の変色をも引き起こし、その結果、ポリビニルアルコール系フィルムの青色領域における光線透過率の低下とYI値の増大が生じていた。さらに、ポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造される偏光膜の耐紫外線劣化の原因ともなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2003−342322号公報
【特許文献2】特開2001−316492号公報
【特許文献3】特開2002−28941号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、光線透過率、特に青色領域の光線透過率の高い無色透明のフィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、波長360〜700nmの可視光全域における光線透過率が90%以上であり、かつYI値が0.5以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムに関するものである。
【0011】
前記ポリビニルアルコール系フィルムは、波長300〜400nmの紫外線を20J照射後のYI値が、1以下であることが好ましい。
【0012】
前記ポリビニルアルコール系フィルムにおいて、重量平均分子量140000〜260000のポリビニルアルコール系樹脂を用いてなることが好ましく、また、フィルムの厚みが30〜70μmであることが好ましく、さらに、フィルム幅が2m以上であることが好ましい。
【0013】
前記ポリビニルアルコール系フィルムは、偏光膜の原反フィルムとして用いることが好ましい。
【0014】
さらに、本発明は、前記ポリビニルアルコール系フィルムからなることを特徴とする偏光膜、さらには、偏光膜の少なくとも片面に保護膜を設けてなることを特徴とする偏光板に関するものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、光線透過率、特に青色領域の光線透過率の高い無色透明のフィルムである。したがって、本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、偏光サングラスや液晶表示装置などに用いられる偏光膜や、液晶テレビなどの画面の高輝度化、高精細化に対応した偏光膜の原反として、あるいは衣類や食品などの包装に用いられる包装材料として有用である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、波長360〜700nmの可視光全域における光線透過率が90%以上であり、かつYI値が0.5以下である。
【0017】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を製膜して得られるものである。ポリビニルアルコール系樹脂としては、通常、酢酸ビニルを重合したポリ酢酸ビニルをケン化して得られる樹脂が用いられる。しかし、本発明のポリビニルアルコール系フィルムにおいては、必ずしもこれに限定されるものではなく、酢酸ビニルと、少量の酢酸ビニルと共重合可能な成分との共重合体をケン化して得られる樹脂を用いることもできる。酢酸ビニルと共重合可能な成分としては、たとえば、不飽和カルボン酸や、その塩、エステル、アミド、ニトリルなど;エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブテンなどの炭素数2〜30のオレフィン類;ビニルエーテル類;不飽和スルホン酸塩などを用いることができる。
【0018】
ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量はとくに限定されないが、好ましくは120000〜300000、より好ましくは140000〜260000、さらに好ましくは160000〜200000である。重量平均分子量が120000未満では、ポリビニルアルコール系樹脂を光学フィルムとする場合に充分な光学性能が得られず、300000をこえると、フィルムを偏光膜とする場合に延伸が困難となり、工業的な生産が難しく好ましくない。尚、ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、GPC−LALLS法により測定される。
【0019】
ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は97モル%以上であることが好ましく、98〜100モル%がより好ましく、99〜100モル%がさらに好ましい。ケン化度が97モル%未満では、光学フィルムとする場合に充分な光学性能が得られず好ましくない。
【0020】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、波長360〜700nmの可視光全域における光線透過率が、90%以上、好ましくは91%以上、より好ましくは91.5%以上である。光線透過率が90%未満では偏光膜としての光線透過率が低下する。
【0021】
また、本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、YI値が0.5以下、好ましくは0.4以下、より好ましくは0.3以下である。YI値が0.5をこえると液晶表示の色再現性に劣る。
【0022】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、波長300〜400nmの紫外線を20J照射後のYI値が1以下であることが好ましく、0.7以下であることがより好ましく、0.5以下であることがさらに好ましい。YI値が1をこえると、長期の使用に、無色透明性を維持することができず好ましくない。
【0023】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を用いてポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製し、該水溶液をドラム型ロールまたはエンドレスベルト、特に好ましくはドラム型ロールに流延して製膜、乾燥する方法などにより、製造することができ、製造方法は特に限定されない。たとえば、
(A)Crを12〜20重量%およびNiを6〜11重量%含むステンレス鋼からなる溶解槽中で、ポリビニルアルコール系樹脂を水に溶解させて、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製する工程、および
(B)ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法により製膜する工程
からなる工程により、製造することもできる。
【0024】
以下、前記工程(A)および工程(B)からなる製造方法について説明する。
【0025】
ポリビニルアルコール系フィルムを形成するポリビニルアルコール系樹脂としては、前述のような樹脂を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂には、通常、製造時に生じる酢酸ナトリウムが含まれている。したがって、ポリビニルアルコール系樹脂粉末を製膜に使用する際には、まず酢酸ナトリウムを除去するために粉末を洗浄する。洗浄にあたっては、メタノールまたは水で洗浄されるが、メタノールで洗浄する方法では溶剤回収などが必要になるため、水で洗浄する方法がより好ましい。
【0026】
次に、洗浄後の含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを水に溶解してポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製するのであるが、洗浄後の含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを、そのまま水に溶解すると所望する高濃度の水溶液が得られないため、一旦脱水を行なうことが好ましい。脱水方法は特に限定されないが、遠心力を利用した方法が一般的である。
【0027】
洗浄および脱水により、含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキの含水率を、50重量%以下とすることが好ましく、30〜45重量%とすることがより好ましい。含水率が50重量%をこえると、所望する水溶液濃度にすることが難しくなり、好ましくない。
【0028】
つづいて、含水率を調整した含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを水に溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製する。このとき、ポリビニルアルコール系樹脂には、必要に応じて、グリセリンなどの一般的に使用される可塑剤や、ノニオン性、アニオン性またはカチオン性の界面活性剤などの添加剤を配合する。添加剤の配合量は、ポリビニルアルコール系樹脂に対して好ましくは30重量%以下、より好ましくは3〜25重量%、さらに好ましくは5〜20重量%である。添加剤の配合量が30重量%をこえると、得られるフィルム強度が劣り好ましくない。
【0029】
また、本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法においては、本発明の主旨をそこなわない範囲で、ブルーイング剤などを添加して、着色を行なうことができる。当然のことながら、着色によりある波長域の光線透過率は低下するため、波長360〜700nmの可視光全域で90%以上の光線透過率を確保するためには、ブルーイング剤の添加量は、樹脂に対して、好ましくは10ppm以下、より好ましくは2ppm以下、さらに好ましくは1ppm以下とする。
【0030】
ポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、窒素置換された溶解槽に、含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキ、水、および必要に応じて可塑剤や界面活性剤などの添加剤を仕込み、加温し、撹拌して溶解させることにより得られる。本発明の製造方法においては、特に、上下循環流発生型撹拌翼を備えた溶解槽中に水蒸気を吹き込んで含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを溶解させて水溶液を得ることが、溶解性の点より好ましい。
【0031】
SUSの腐食が進行しやすいのは、高温でポリビニルアルコール系樹脂の溶解作業が行なわれる溶解槽や、溶解液を長時間保管する保管槽である。したがって、本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法においては、溶解槽や保管槽として、Crを12〜20重量%およびNiを6〜11重量%含むSUSからなる槽を用いる。このような槽を用いることにより、SUSの腐食を回避することができ、無色透明なフィルムを得ることができる。
【0032】
溶解槽や保管槽を形成するSUS中のCrは、12〜20重量%が好ましく、さらには16〜20重量%、特には18〜20重量%であることが好ましい。Crの含有量が12重量%未満でも、20重量%をこえても腐食の度合いが大きくなり好ましくない。また、SUS中のNiは、6〜11重量%が好ましく、さらには7〜11重量%、特には8〜11重量%であるが好ましい。Niの含有量が6重量%未満でも、11重量%をこえても腐食の度合いが大きくなり好ましくない。腐食低減の機構は明らかではないが、これらの化学組成が、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液に対し、電気化学的に安定なためと思われる。
【0033】
Crを12〜20重量%およびNiを6〜11重量%含むSUSとしては、JIS規格に示されるSUS301、SUS302、SUS303、SUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼、SUS631などの析出硬化系ステンレス鋼があげられる。これらの中では、SUS304およびSUS631が、腐食低減の点より、特に好ましい。
【0034】
また、本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法においては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液と接触する全ての装置において、水溶液との接触面が、Crを12〜20重量%含むSUSからなることが好ましい。本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法において、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液と接触する全ての装置とは、溶解槽からT型スリットダイまでの区間に設けられた全ての装置を意味している。これは、T型スリットダイからキャストドラムに吐出される原液は、すでに水分量が低下し、低温化しているため、SUS腐食への影響が少ないためである。溶解槽からT型スリットダイまでの区間に設けられた装置には、たとえば、溶解槽、攪拌翼、液保管槽、フィルター、脱泡装置、ギアポンプ、3方弁、押出機、T型スリットダイ、溶解槽から押出機への配管、押出機からT型スリットダイへの配管などが含まれる。ここで用いられるSUSにおいて、Crの含有量は、12〜20重量%が好ましく、さらには16〜20重量%、特には18〜20重量%であることが好ましい。Crの含有量が12重量%未満でも、20重量%をこえても腐食の度合いが大きくなり好ましくない。
【0035】
Crを12〜20重量%含むSUSとしては、JIS規格に示されるSUS201、SUS202、SUS301、SUS302、SUS303、SUS303Se、SUS304、SUS304L、SUS304TP、SUS305、SUS305J1、SUS316、SUS316L、SUS316J1、SUS316J1L、SUS317、SUS317L、SUS321、SUS347、SUS384などのオーステナイト系ステンレス鋼、SUS429、SUS430、SUS430F、SUS434などのフェライト系ステンレス鋼、SUS416、SUS420、SUS420J1、SUS420J2、SUS420F、SUS431、SUS440A、SUS440B、SUS440C、SUS440Fなどのマルテンサイト系ステンレス鋼、SUS630、SUS631などの析出硬化系ステンレス鋼があげられる。
【0036】
溶解槽においては、水蒸気を吹き込み、樹脂温度が40〜80℃、好ましくは45〜70℃となった時点で撹拌を開始することが、均一溶解できる点で好ましい。樹脂温度が40℃未満ではモーターの負荷が大きくなり、80℃をこえるとポリビニルアルコール系樹脂の固まりができて均一な溶解ができなくなり好ましくない。さらに、水蒸気を吹き込み、樹脂温度が90〜100℃、好ましくは95〜100℃となった時点で、槽内を窒素などで加圧することが、均一溶解ができる点で好ましい。樹脂温度が90℃未満では未溶解物ができ好ましくない。そして、樹脂温度が130〜150℃となったところで、水蒸気の吹き込みを終了し、その後0.5〜3時間撹拌を続け、溶解が行なわれる。溶解後は、所望する濃度となるように濃度調整が行なわれる。
【0037】
このようにして得られるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の濃度は、15〜60重量%であることが好ましく、より好ましくは17〜55重量%、さらに好ましくは20〜50重量%である。濃度が15重量%未満では乾燥負荷が大きくなり生産能力が劣り、60重量%をこえると粘度が高くなりすぎて均一な溶解ができず好ましくない。
【0038】
次に、得られたポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、脱泡処理される。脱泡方法としては、静置脱泡や多軸押出機による脱泡などの方法があげられるが、本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法においては、生産性の点より、多軸押出機を用いて脱泡する方法が好ましい。多軸押出機としては、ベントを有した多軸押出機であれば、特に限定されないが、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が接する押出機内部は、前述のように、Crを12〜20重量%含むSUSであることが好ましい。また、溶解槽から押出機への配管も同様に、Crを12〜20重量%含むSUSからなることが好ましい。
【0039】
脱泡処理は、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を多軸押出機に供給し、ベント部の樹脂温度を105〜180℃、好ましくは110〜160℃とし、かつ押出機先端圧力を2〜100kg/cm2、好ましくは5〜70kg/cm2として行なわれる。ベント部の樹脂温度が105℃未満では脱泡が不充分となり、180℃をこえると樹脂劣化が起こることとなる。また、多軸押出機の先端圧力が2kg/cm2未満では脱泡が不充分となり、100kg/cm2をこえると配管での樹脂漏れなどが発生し、安定生産することができなくなる。
【0040】
多軸押出機による脱泡処理ののち、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、一定量ずつT型スリットダイに導入され、ドラム型ロール又はエンドレスベルト、好ましくはドラム型ロールに流延して製膜、乾燥される。多軸押出機からT型スリットダイへの配管およびT型スリットダイも、Crを12〜20重量%含むSUSであることが好ましい。T型スリットダイ出口の樹脂温度は80〜100℃であることが好ましく、より好ましくは85〜98℃である。T型スリットダイ出口の樹脂温度が80℃未満では流動不良となり、100℃をこえると発泡して好ましくない。
【0041】
流延に際しては、ドラム型ロール又はエンドレスベルトで行われるが、幅広化や長尺化、膜厚の均一性などの点からドラム型ロールで行うことが好ましい。
【0042】
ドラム型ロールで流延製膜するにあたり、ドラム型ロールの回転速度は5〜30m/分であることが好ましく、6〜20m/分であることがより好ましい。回転速度が5m/分未満では生産性が劣る傾向があり、30m/分をこえると水分の乾燥が不充分となる傾向がある。また、ドラム型ロールの表面温度は70〜99℃であることが好ましく、75〜97℃であることがより好ましい。表面温度が70℃未満では乾燥不良となり、99℃をこえると発泡して好ましくない。
【0043】
ポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液をドラム型ロールに流延し、製膜後、乾燥させることにより得ることができる。乾燥は、膜の表面と裏面とを複数の乾燥ロールに交互に通過させることにより行なわれる。乾燥ロールの表面温度は、特に限定されないが、60〜100℃であることが好ましく、65〜90℃であることがより好ましい。表面温度が60℃未満では乾燥不良となり、100℃をこえると乾燥しすぎることとなり、外観不良を招き好ましくない。
【0044】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法においては、Crを12〜20重量%およびNiを6〜11重量%含むSUSやCrを12〜20重量%含むSUSの耐食性を向上させるために、さらにCrメッキやNiメッキなどの手法を用いてもよい。しかし、メッキの欠陥や、メッキ層の脱落を考慮すると、またコストを考慮すると、基材となるSUS自体の材質を選定することが必須である。
【0045】
SUSの選定にあたっては、腐食回避以外に、加工性、強度、耐久性、コストなどを加味して決定しなければならない。特に、多軸押出機などの複雑な形状を有する装置は、加工性を充分考慮する必要がある。
【0046】
また、本発明のポリビニルアルコール系フィルムの製造方法においては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液と接触する全ての装置の内部が、不活性ガス雰囲気であることが、製造されるフィルムの無色透明性の向上に有効である点でより好ましい。ここでも、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液と接触する全ての装置とは、前述の理由により、溶解槽からT型スリットダイまでの区間に設けられた全ての装置を意味するものである。ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を100℃以上の高温で加熱すると、樹脂自身もしくは界面活性剤の酸化劣化に起因するかすかな着色が生じる。特に、高温下の溶解槽内に酸素が多量に存在すると、酸化劣化が起こりやすい。このような着色は、フィルムの色相悪化の原因となるが、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液と接触する全ての装置の内部を、不活性ガス雰囲気とすることにより、回避することができる。また、系内を不活性ガス化することにより、SUSの腐食を低減することもできる。不活性ガス化の手法としては、一般的に実施されている手法を使うことができるが、たとえば、溶解槽内や配管内を数回に分けて窒素置換する手法、溶解槽内で水溶液の下部から窒素をバブリングする手法などがある。系内の酸素量は、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下である。
【0047】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムの幅、長さおよび厚さは任意であるが、近年の幅広長尺化を鑑みると、幅は2m以上、好ましくは2.5m以上、特に好ましくは3m以上であり、長さは1000m以上、好ましくは2000m以上、特に好ましくは3000m以上である。幅が2m未満または長さが1000m未満では、偏光膜製造時の生産性に劣り好ましくない。また厚さは、好ましくは10〜200μm、より好ましくは30〜100μm、特に好ましくは30〜80μm、さらに好ましくは30〜70μmである。厚さが10μm未満では延伸が難しく、200μmをこえると膜厚精度が低下することとなり好ましくない。
【0048】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、無色透明なフィルムである。したがって、本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、光学用、特に偏光膜の製造に、原反として好ましく用いられる。
【0049】
本発明の偏光膜は、本発明のポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造される。偏光膜の製造に用いられるポリビニルアルコール系フィルムの膜厚は、好ましくは30〜100μm、さらに好ましくは30〜80μm、さらに好ましくは30〜70μmである。膜厚が30μm未満では延伸が難しい上に充分な偏光性能も得られず、100μmをこえると膜厚精度が低下して好ましくない。
【0050】
本発明の偏光膜は、通常の染色、延伸、ホウ酸架橋および熱処理などの工程を経て製造される。偏光膜の製造方法としては、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸してヨウ素または二色性染料の溶液に浸漬し染色したのち、ホウ素化合物処理する方法、延伸と染色を同時に行なったのち、ホウ素化合物処理する方法、ヨウ素または二色性染料により染色して延伸したのち、ホウ素化合物処理する方法、染色したのち、ホウ素化合物の溶液中で延伸する方法などがあり、適宜選択して用いることができる。このように、ポリビニルアルコール系フィルム(未延伸フィルム)は、延伸と染色、さらにホウ素化合物処理を別々に行なっても同時に行なってもよいが、染色工程、ホウ素化合物処理工程の少なくとも一方の工程中に一軸延伸を実施することが、生産性の点より望ましい。
【0051】
延伸は一軸方向に3〜10倍、好ましくは3.5〜6倍延伸することが望ましい。この際、延伸方向の直角方向にも若干の延伸(幅方向の収縮を防止する程度、またはそれ以上の延伸)を行なっても差し支えない。延伸時の温度は、40〜170℃から選ぶのが望ましい。さらに、延伸倍率は最終的に前記範囲に設定されればよく、延伸操作は一段階のみならず、製造工程の任意の範囲の段階に実施すればよい。
【0052】
フィルムへの染色は、フィルムにヨウ素または二色性染料を含有する液体を接触させることによって行なわれる。通常は、ヨウ素−ヨウ化カリウムの水溶液が用いられ、ヨウ素の濃度は0.1〜20g/L、ヨウ化カリウムの濃度は10〜70g/L、ヨウ化カリウム/ヨウ素の重量比は10〜100が適当である。染色時間は30〜500秒程度が実用的である。処理浴の温度は5〜60℃が好ましい。水溶液には、水溶媒以外に水と相溶性のある有機溶媒を少量含有させても差し支えない。接触手段としては浸漬、塗布、噴霧などの任意の手段が適用できる。
【0053】
染色処理されたフィルムは、ついでホウ素化合物によって処理される。ホウ素化合物としてはホウ酸、ホウ砂が実用的である。ホウ素化合物は水溶液または水−有機溶媒混合液の形で濃度0.3〜2モル/L程度で用いられ、液中には少量のヨウ化カリウムを共存させるのが実用上望ましい。処理法は浸漬法が望ましいが、もちろん塗布法、噴霧法も実施可能である。処理時の温度は40〜70℃程度、処理時間は2〜20分程度が好ましく、また必要に応じて処理中に延伸操作を行なってもよい。
【0054】
このようにして得られる本発明の偏光膜の偏光度は、好ましくは98〜99.9%、より好ましくは99〜99.9%である。偏光度が98%未満では、液晶表示のコントラストが低下することとなり好ましくない。
【0055】
本発明の偏光膜は、波長360nm〜700nmの可視光全域における光線透過率が、好ましくは40%以上、より好ましくは43%以上である。光線透過率が40%未満では、近年の高輝度化に対応することができない。
【0056】
また、本発明の偏光膜は、波長300〜400nmの紫外線を20J照射後の光線透過率が40%以上であることが好ましく、42%以上であることがより好ましい。この光線透過率が40%未満では、高輝度化の要望に答えられない。
【0057】
本発明の偏光膜は、その片面または両面に光学的に等方性の高分子フィルムまたはシートを保護膜として積層接着して、偏光板として用いることもできる。保護膜としては、たとえば、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンエステル、ポリ−4−メチルペンテン、ポリフェニレンオキサイドなどのフィルムまたはシートがあげられる。
【0058】
また、偏光膜には、薄膜化を目的として、前記保護膜の代わりに、その片面または両面にウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレア樹脂などの硬化性樹脂を塗布し、積層させることもできる。
【0059】
偏光膜(少なくとも片面に保護膜あるいは硬化性樹脂を積層させたものを含む)は、その一方の表面に、必要に応じて透明な感圧性接着剤層が通常知られている方法で形成されて、実用に供される場合もある。感圧性接着剤層としては、たとえば、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステルと、たとえばアクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα−モノオレフィンカルボン酸との共重合物(アクリルニトリル、酢酸ビニル、スチロールのようなビニル単量体を添加したものも含む)を主体とするものが、偏光フィルムの偏光特性を阻害することがないので特に好ましいが、これに限定されることなく、透明性を有する感圧性接着剤であれば使用可能で、たとえば、ポリビニルエーテル系、ゴム系などでもよい。
【0060】
また、さらに偏光膜(前記感圧性接着剤が設けられたもの)の片面(前記感圧性接着剤が設けられていない面)に各種機能層を設けることも可能である。機能層としては、たとえば、アンチグレア層、ハードコート層、アンチリフレクション層、ハーフリフレクション層、反射層、蓄光層、拡散層、エレクトロルミネッセンス層、視野角拡大層、輝度向上層などがあげられる。さらに、各種2種以上の組み合わせをすることも可能で、たとえば、アンチグレア層とアンチリフレクション層、蓄光層と反射層、蓄光層とハーフリフレクション層、蓄光層と光拡散層、蓄光層とエレクトロルミネッセンス層、ハーフリフレクション層とエレクトロルミネッセンス層などの組み合わせがあげられる。ただし、これらに限定されることはない。
【0061】
本発明の偏光膜は、電子卓上計算機、電子時計、ワープロ、パソコン、携帯情報端末機、自動車や機械類の計器類などの液晶表示装置、サングラス、防目メガネ、立体メガネ、表示素子(CRT、LCDなど)用反射低減層、医療機器、建築材料、玩具などに好ましく用いられる。
【実施例】
【0062】
実施例中、重量平均分子量、光線透過率、YI値および偏光度は、次の方法により求めた。
【0063】
(1)重量平均分子量
GPC−LALLS法により以下の条件で測定する。
【0064】
1)GPC
装置:Waters製244型ゲル浸透クロマトグラフ
カラム:東ソー(株)製TSK−gel−GMPWXL(内径8mm、長さ30cm、2本)
溶媒:0.1M−トリス緩衝液(pH7.9)
流速:0.5ml/分
温度:23℃
試料濃度:0.040%
ろ過:東ソー(株)製0.45μmマイショリディスクW−25−5
注入量:0.2ml
検出感度(示差屈折率検出器):4倍
【0065】
2)LALLS
装置:Chromatrix製KMX−6型低角度レーザー光散乱光度計
温度:23℃
波長:633nm
第2ビリアル係数×濃度:0mol/g
屈折率濃度変化(dn/dc):0.159ml/g
フィルター:MILLIPORE製0.45μmフィルターHAWP01300
ゲイン:800mV
【0066】
(2)光線透過率
分光光度計(日本分光工業(株)製、商品名:Ubest−35)を用いて、380nm、550nmおよび650nmにおける光線透過率を測定する。
【0067】
(3)YI値
測色計(スガ試験機(株)製カラーコンピューター)を用いて、JIS Z8722に準拠し測定する。
【0068】
(4)偏光度
下式に従って算出する。
〔(H11−H1)/(H11+H1)〕1/2
式中、H11は、2枚の偏光膜を、その配向方向が同一方向になる様に重ね合わせた状態で測定した550nmにおける光線透過率を表わし、H1は、2枚の偏光膜を、配向方向が互いに直交する方向になる様に重ね合わせた状態で測定した550nmにおける光線透過率を表わす。
【0069】
実施例1
(ポリビニルアルコール系フィルムの製造)
50Lのタンクに18℃の水200kgを入れ、撹拌しながら、重量平均分子量142000、ケン化度99.8モル%のポリビニルアルコール系樹脂40kgを加え、15分間撹拌を続けた。その後一旦水を抜いたのち、さらに水200kgを加え15分間撹拌した。得られたスラリーを脱水し、含水率43重量%のポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを得た。
【0070】
得られたポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキ70kgを、SUS304製の溶解槽に入れ、可塑剤としてグリセリン4.2kg、界面活性剤としてポリオキシエチレンドデシルアミン42gおよび水10kgを加えた。缶底から水蒸気を吹き込み、内部樹脂温度が50℃になった時点で撹拌(回転数:5rpm)を行ない、内部樹脂温度が100℃になった時点で系内を加圧した。150℃まで昇温したのち、水蒸気の吹き込みを停止し、30分間撹拌(回転数:20rpm)を行なった。均一に溶解したのち、濃度調整により濃度25重量%のポリビニルアルコール系樹脂水溶液を得た。
【0071】
次に、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液(液温147℃)を、SUS316製の配管を通して、ギアポンプ(P1)よりSUS630製の2軸押出機に供給し、脱泡したのち、ギアポンプ(P2)より排出した。ベント部の樹脂温度は、130℃、押出機の先端圧力は30kg/cm2、ギアポンプ(P2)の入口圧力は30kg/cm2であった。排出されたポリビニルアルコール系樹脂水溶液を、SUS316製の配管を通して、SUS420J2製のT型スリットダイ(ストレートマニホールドダイ)よりドラム型ロールに流延して製膜した。流延製膜の条件は下記のとおりである。
【0072】
ドラム型ロール
直径(R1):3200mm、幅:4200mm、回転速度:8m/分、表面温度:90℃、T型スリットダイ出口の樹脂温度:95℃
得られた膜の表面と裏面とを、下記の条件にて乾燥ロールに交互に通過させながら乾燥を行なった。
【0073】
乾燥ロール
直径(R2):320mm、幅:4200mm、本数:10本、回転速度:8m/分、表面温度:70℃
得られたポリビニルアルコール系フィルム(幅:4000mm、厚さ:50μm、長さ4000m)の光学特性を、表2に示す。なお、耐光性試験において、20Jの紫外線照射は、(株)オーク製作所製の露光機EXM−1201を用いて(80W超高圧水銀ランプ)、照度12mw/cm2で139分間照射することにより行なった。
【0074】
(偏光膜の製造)
得られたポリビニルアルコール系フィルムを、ヨウ素0.2g/L、ヨウ化カリウム15g/Lよりなる水溶液中に30℃にて240秒浸漬し、ついでホウ酸60g/L、ヨウ化カリウム30g/Lの組成の水溶液(55℃)に浸漬すると共に、同時に4倍に一軸延伸しつつ5分間にわたってホウ酸処理を行なった。その後、乾燥して、偏光膜を得た。得られた偏光膜の光学特性を、表3に示す。
【0075】
実施例2および3
表1に示される条件以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムおよび偏光膜を得た。これらの光学特性を、表2および表3に示す。
【0076】
実施例4
重量平均分子量175000のポリビニルアルコール系樹脂を用いる以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムおよび偏光膜を得た。これらの光学特性を、表2および表3に示す。
【0077】
比較例1および2
表1に示される条件以外は実施例1と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムおよび偏光膜を得た。これらの光学特性を、表2および表3に示す。
【0078】
【表1】

【0079】
【表2】

【0080】
【表3】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
波長360〜700nmの可視光全域における光線透過率が90%以上であり、かつYI値が0.5以下であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項2】
波長300〜400nmの紫外線を20J照射後のYI値が、1以下であることを特徴とする請求項1記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項3】
重量平均分子量140000〜260000のポリビニルアルコール系樹脂を用いてなることを特徴とする請求項1または2記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項4】
フィルムの厚みが30〜70μmであることを特徴とする請求項1、2または3記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項5】
フィルム幅が2m以上であることを特徴とする請求項1、2、3または4記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項6】
偏光膜の原反フィルムとして用いることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項7】
請求項1、2、3、4または5記載のポリビニルアルコール系フィルムからなることを特徴とする偏光膜。
【請求項8】
請求項7記載の偏光膜の少なくとも片面に保護膜を設けてなることを特徴とする偏光板。

【公開番号】特開2011−94156(P2011−94156A)
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−20263(P2011−20263)
【出願日】平成23年2月1日(2011.2.1)
【分割の表示】特願2005−307425(P2005−307425)の分割
【原出願日】平成17年10月21日(2005.10.21)
【出願人】(000004101)日本合成化学工業株式会社 (572)
【Fターム(参考)】