ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法およびポリビニルアルコール系フィルム
【課題】光学特性に加え、無色透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程により、ポリビニルアルコール系フィルムを製造する。
【解決手段】アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程により、ポリビニルアルコール系フィルムを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無色透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムの製造方法及びそれにより得られ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。
【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後、溶液流延法（キャスティング法）により製膜して、金属加熱ロール等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た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挙げられる。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が要望されている。また、高輝度化に伴い、光源からの紫外線や熱線によるフィルムの黄変が問題になっている。かかる対策として、重合度が１５００〜５０００、エチレン単位の含有量が１〜４モル％、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以下のポリビニルアルコール系フィルムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１の開示技術では、得られるポリビニルアルコール系フィルムの無色透明性が不充分である。黄色度を表すＹＩ値が１０程度では無色とは言えず、また、原反フィルムの色調に関しては言及されていない。
【０００５】
したがって、近年の無色性に対する要望を鑑みると、Ｌａｂ表色系におけるａ値、ｂ値が、共に限りなくゼロに近いフィルムが必要とされている。なお、ａ値が０のとき、ｂ値５程度がＹＩ値１０程度に相当する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４２３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光学特性に加え、無色透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程からなるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法に関する。
【０００９】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、一般式（１）：
Ｒ1ＳＯ3- （１）
（ここで、Ｒ1はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。）
を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩であること、または一般式（２）：
Ｒ2−Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3- （２）
（ここで、Ｒ2はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。ｎは１〜２０の整数を表わす。）
を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩であることが好ましい。
【００１０】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液中に、ポリビニルアルコール系樹脂に対して５０〜１０００ｐｐｍ含有されていることが好ましい。
【００１１】
前記製造方法は、さらに、ブルーイング剤をポリビニルアルコール系樹脂に添加する工程を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記製造方法により得られるポリビニルアルコール系フィルムに関する。
【００１３】
さらに、本発明は、重量平均分子量が１４００００〜２６００００であるポリビニルアルコール系樹脂を用いること、フィルムの厚みが３０〜７０μｍであること、フィルム幅が３ｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
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偏光板に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法により製造されるポリビニルアルコール系フィルムは、光線透過率に優れるうえ、色調に優れて無色透明性に優れており、偏光サングラスや液晶表示装置などに用いられる偏光フィルムの原反として、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最良の形態】
【００１６】
本発明は、アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程からなるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法に関する。
【００１７】
以下、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ついて具体的に説明する。
【００１８】
本発明の製造方法においては、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（以下キャストドラムと呼ぶ）また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、乾燥することにより、ポリビニルアルコール系フィルムを製造する。
【００１９】
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製造される樹脂が用いられるが、本発明の製造方法では、必ずしもこれに限定されるものではなく、少量の不飽和カルボン酸（塩、エステル、アミド、ニトリル等を含む）、炭素数２〜３０のオレフィン類（エチレン、プロピレン、ｎ−ブテン、イソブテン等）、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸塩等、酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有するものであってもよい。
【００２０】
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。なお、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。
【００２１】
さらに、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、さらには９８〜１００モル％、特には９９〜１００モル％が好ましい。ケン化度が９７モル％未満では、得られるフィルム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好ましくない。
【００２２】
本発明の製造方法において、まず、ポリビニルアルコール系樹脂粉末は、通常樹脂に含有されている酢酸ナトリウムを除去するため、洗浄される。洗浄に当たっては、メタノールあるい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。
【００２３】
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溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製するが、かかる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。
【００２４】
前記洗浄及び脱水により、含水率５０重量％以下、好ましくは３０〜４５重量％の含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキとすることが好ましい。含水率が５０重量％を超えると、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。
【００２５】
通常、ポリビニルアルコール系樹脂には、製膜後のポリビニルアルコール系フィルムをキャストドラムやエンドレスベルトから剥離しやすくするために、界面活性剤が添加される。アニオン性界面活性剤としては、特開２００３−３４２３２２号公報に、オクチルサルフェートやドデシルベンゼンスルホネートが例示されている。しかし、スルホン酸塩の中でもドデシルベンゼンスルホネートなどの芳香族基を有するものは黄変しやすく、フィルムのｂ値を増大させる。また、オクチルサルフェートなどの硫酸塩は、１００℃以上の高温下で分解し、生成するＮａＨＳＯ4がＳＵＳ製の槽や配管を腐食させる。その結果、配管中のポリビニルアルコール系樹脂に錆や金属が混入し、ａ値あるいはｂ値がゼロからずれる原因となっていた。なお、スルホン酸塩は高温下でも安定であり、ＳＵＳを腐食することは無い。
【００２６】
したがって、本発明の製造方法においては、界面活性剤として、アルキルスルホン酸塩系のアニオン界面活性剤を使用する。本発明の製造方法で用いられるアルキルスルホン酸塩系のアニオン界面活性剤としては、
一般式（１）：
Ｒ1ＳＯ3- （１）
を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩、
一般式（２）：
Ｒ2−Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3- （２）
を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩、
等が挙げられる。
【００２７】
一般式（１）及び（２）中、Ｒ1、Ｒ2はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０、好ましくは８〜２０である。Ｒ1、Ｒ2は、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。また、やし油、パーム油、パーム核油、牛脂等から得られるアルキル分布を有するアルキル基であってもよい。また、一般式（２）中のｎは１〜２０、好ましくは１〜１０の整数を表わす。
【００２８】
これらの中では、耐熱性の観点から、脂肪族アルキルスルホン酸塩が好ましい。脂肪族アルキルスルホン酸塩の具体例としては、例えば、ヘキシルスルホン酸ナトリウム、ヘプチルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ノニルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシルスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルスルホン酸ナトリウム、オクタデシルスルホン酸ナトリウム、炭素数６〜１８の脂肪族アルキルスルホン酸ナトリウムの混合物等が挙げられる。好適には、ドデシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシルスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルスルホン酸ナトリウム、炭素数１０〜１８の二級アルキルスルホン酸ナトリウムの混合物等が使用される。特に、炭素数６〜３０の脂肪族アルキル基を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩が、耐光性の点より好ましく用いられる。
【００２９】
また、本発明の製造方法で用いられるアルキルスルホン酸塩のカウンターカチオンとしては、特に限定されないが、Ｎａ+、Ｃａ2+、ＮＨ4+、またはこれらの混合物が挙げられる。これらの中では、Ｎａ+が好ましい。
【００３０】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤の添加量は、ポリビニルアルコール系樹脂に対して、好ましくは５０〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは１００〜８００ｐｐｍ、特に好ましくは２００〜６００ｐｐｍの範囲である。添加量が５０ｐｐｍ未満では、界面活性剤の能力が発揮されず、製膜性が確保できない。特に、２０００ｍ以上の長尺フィルムを製膜する際に、キャストドラムからフィルムを剥離するのが困難になる。逆に、１０００ｐｐｍを超えると、析出が発生し外観不良となる。
【００３１】
本発明の製造方法において、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が、ポリビニルアルコール系樹脂に対して３０重量％以下、好ましくは３〜２５重量％、さらに好ましくは５〜２０重量％添加される。添加量が３０重量％を超えるとフィルム強度が劣り好ましくない。
【００３２】
また、本発明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ポリビニルアルコール系樹脂に添加して着色を行なうことができる。当然のことながら、得られるフィルムは、着色により、ある波長域の光線透過率が低下するが、可視光全域で９０％以上の光線透過率は確保する必要がある。また、ａ値およびｂ値も限りなくゼロに近くなるようにする必要がある。以上を考慮すると、例えば、ブルーイング剤をポリビニルアルコール系樹脂に添加する場合、その添加量は、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以下である。
【００３３】
ポリビニルアルコール系フィルムの製膜に用いられるポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、溶解槽に、水、前述した脱水後の含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキ、アルキルスルホン酸塩系界面活性剤、可塑剤などを仕込み、加温し、撹拌して溶解させることにより調製される。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で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ることが、溶解性の点より好ましい。
【００３４】
上下循環流発生型撹拌翼を備えた溶解槽中で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る際には、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℃を超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、缶内を加圧することも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、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。
【００３５】
かく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、１０〜５０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは１５〜４０重量％、特に好ましくは２０〜３０重量％である。水溶液濃度が１０重量％未満では乾燥負荷が大きくなり生産能力が劣り、５０重量％を超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。
【００３６】
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等が挙げられるが、本発明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。
【００３７】
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℃を超えると樹脂劣化が起こることとなる。また、押出機先端圧力が２ｋｇ／ｃｍ2未満では脱泡が不充分となり、１００ｋｇ／ｃｍ2を超えると配管での樹脂漏れ等が発生し、安定生産することができなくなる。
【００３８】
脱泡処理が行なわれたのち、多軸押出機から排出された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、キャストドラムまたはエンドレスベルトに流延されて、製膜、乾燥される。
【００３９】
Ｔ型スリットダイとしては、通常、細長の矩形を有したＴ型スリットダイが用いられる。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℃を超えると発泡し好ましくない。
【００４０】
流延に際しては、キャストドラムまた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キャストドラムで行うことが好ましい。
【００４１】
キャストドラムで流延製膜するにあたり、例えばドラムの回転速度は５〜３０ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは６〜２０ｍ／分である。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、より好ましくは７５〜９７℃である。ドラム型ロールの表面温度が７０℃未満では乾燥不良となり、９９℃を超えると発泡し好ましくない。
【００４２】
キャストドラムで製膜されたポリビニルアルコール系フィルムの乾燥は、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℃、さらには６５〜９０℃であることが好ましい。かかる表面温度が６０℃未満では乾燥不良となり、１００℃を超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。また本発明においては、乾燥の後、必要に応じて熱処理を行なってもよい。
【００４３】
本発明の製造方法により得られる本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、界面活性剤として、分子中に芳香環を含まないアルキルスルホン酸塩を用いて製造されているため、ほぼ完全に無色透明であり、波長３６０ｎｍから波長７００ｎｍの可視光全域において、光線透過率が９０％以上であり、かつａ値、ｂ値がともに−０．１〜＋０．１である。また、本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、空気中で１２０℃、１時間加熱した後、もしくは空気中で３００〜４００ｎｍの紫外線を２０Ｊ照射した後のａ値、ｂ値がともに−１〜＋１であり、充分な耐熱性と耐光性を有するものである。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、偏光膜の原反フィルムとして好ましく用いられる。
【００４４】
以下、本発明のポリビニルアルコール系フィルムを用いた本発明の偏光膜の製造方法について説明する。
【００４５】
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。
【００４６】
延伸は一軸方向に３〜１０倍、好ましくは３．５〜７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。
【００４７】
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０．１〜２ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウムの濃度は１０〜５０ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム／ヨウ素の重量比は２０〜１００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５〜５０℃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。
【００４８】
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３〜２０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。
【００４９】
このようにして得られる本発明の偏光膜は、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。本発明の偏光板に用いられる保護膜としては、例えば、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、シクロ系ないしはノルボルネン系ポリオレフィンなどのフィルムまたはシートが挙げられる。
【００５０】
また、偏光膜には、薄膜化を目的として、上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。
【００５１】
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、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、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、例えばポリビニルエーテル系、ゴム系などでもよい。
【００５２】
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、玩具などに用いられる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。なお、実施例中「部」、「％」とあるのは特に断りのない限り重量基準である。
【００５４】
重量平均分子量、フィルムの光線透過率、ａ値、ｂ値および製膜性の評価、ならびに耐熱試験および耐光試験は、次のようにして行なった。
【００５５】
（１）重量平均分子量
ＧＰＣ−ＬＡＬＬＳ法により、以下の条件で測定する。
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
【００５６】
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
【００５７】
（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３６０ｎｍから７００ｎｍにおける光線透過率を測定し、この波長域における最低値を求める。
【００５８】
（３）ａ値およびｂ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 Ｚ−８７２２に準拠して測定する。
【００５９】
（４）製膜性
４０００ｍ以上の長尺フィルムの製膜において、キャストドラムから膜を剥離する際に、ドラムへの付着で剥離できなかったものを×、問題なく剥離できたものを○として評価する。
【００６０】
（５）耐熱試験
１２０℃で１時間の加熱は、熱風循環オーブンを用いて空気中で行なう。
【００６１】
（６）耐光試験
２０Ｊの紫外線照射は、（株）オーク製作所製露光機「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う。
【００６２】
実施例１
５００ｌ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１６５０００、ケン化度９９．８モル％のポリビニルアルコール系樹脂４２ｋｇを加え、１５分間撹拌を続けた。その後一旦水を抜いた後、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４０％のポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを得た。
【００６３】
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（樹脂分４２ｋｇ）を溶解槽に入れ、可塑剤としてグリセリン４．２ｋｇ、界面活性剤としてドデシルスルホン酸ナトリウム２１ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し５００ｐｐｍ）、水１０ｋｇを加え、槽底から水蒸気を吹き込んだ。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、１５０℃まで昇温した後、水蒸気の吹き込みを停止した（水蒸気の吹き込み量は合計７５ｋｇ）。３０分間撹拌（回転数：２０ｒｐｍ）を行ない均一に溶解した後、濃度調整により濃度２３％のポリビニルアルコール系樹脂水溶液を得た。
【００６４】
次に、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液（液温１４７℃）を、ギアポンプ１より２軸押出機に供給し、脱泡した後、ギアポンプ２より排出した。排出されたポリビニルアルコール系樹脂水溶液を、Ｔ型スリットダイ（ストレートマニホールドダイ）よりキャストドラムに流延して製膜した。かかる流延製膜の条件は下記の通りである。
【００６５】
キャストドラム
直径（Ｒ１）：３２００ｍｍ、幅：４．３ｍ、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。
【００６６】
乾燥ロール
直径（Ｒ２）：３２０ｍｍ、幅：４．３ｍ、本数（ｎ）：１０本、回転速度：８ｍ／分、表面温度：５０℃
得られたポリビニルアルコール系フィルム（長さ４０００ｍ、幅４ｍ、厚さ５０μｍ、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００６７】
実施例２
ドデシルスルホン酸ナトリウムを５ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し１１９ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００６８】
実施例３
ドデシルスルホン酸ナトリウムを３８ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し９０５ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００６９】
実施例４
重量平均分子量１４２０００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と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７０】
実施例５
ヘキサデシルスルホン酸ナトリウムを２１ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し５００ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７１】
実施例６
ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウム（アルキル基は炭素数１２〜１５の直鎖アルキル基、ポリオキシエチレンの縮合度は７を中心）（日本油脂（株）製、「ニッサンアバネルＳ−７０」（固形分３５％））６０ｇ（固形分２１ｇ）（ポリビニルアルコール系樹脂に対し５００ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７２】
実施例７
ブルーイング剤として、三菱化学（株）製「ダイアレジンＢｌｕｅＬＲ」を０．０４２ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し１ｐｐｍ）用いる以外は実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００７３】
比較例１
ドデシルスルホン酸ナトリウムに代えて、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７４】
比較例２
ドデシルスルホン酸ナトリウムに代えて、ドデシル硫酸ナトリウムを用いる以外は実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無色透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムの製造方法及びそれにより得られ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。
【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後、溶液流延法（キャスティング法）により製膜して、金属加熱ロール等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た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挙げられる。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が要望されている。また、高輝度化に伴い、光源からの紫外線や熱線によるフィルムの黄変が問題になっている。かかる対策として、重合度が１５００〜５０００、エチレン単位の含有量が１〜４モル％、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以下のポリビニルアルコール系フィルムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１の開示技術では、得られるポリビニルアルコール系フィルムの無色透明性が不充分である。黄色度を表すＹＩ値が１０程度では無色とは言えず、また、原反フィルムの色調に関しては言及されていない。
【０００５】
したがって、近年の無色性に対する要望を鑑みると、Ｌａｂ表色系におけるａ値、ｂ値が、共に限りなくゼロに近いフィルムが必要とされている。なお、ａ値が０のとき、ｂ値５程度がＹＩ値１０程度に相当する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４２３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光学特性に加え、無色透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程からなるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法に関する。
【０００９】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、一般式（１）：
Ｒ1ＳＯ3- （１）
（ここで、Ｒ1はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。）
を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩であること、または一般式（２）：
Ｒ2−Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3- （２）
（ここで、Ｒ2はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。ｎは１〜２０の整数を表わす。）
を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩であることが好ましい。
【００１０】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液中に、ポリビニルアルコール系樹脂に対して５０〜１０００ｐｐｍ含有されていることが好ましい。
【００１１】
前記製造方法は、さらに、ブルーイング剤をポリビニルアルコール系樹脂に添加する工程を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記製造方法により得られるポリビニルアルコール系フィルムに関する。
【００１３】
さらに、本発明は、重量平均分子量が１４００００〜２６００００であるポリビニルアルコール系樹脂を用いること、フィルムの厚みが３０〜７０μｍであること、フィルム幅が３ｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
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偏光板に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法により製造されるポリビニルアルコール系フィルムは、光線透過率に優れるうえ、色調に優れて無色透明性に優れており、偏光サングラスや液晶表示装置などに用いられる偏光フィルムの原反として、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最良の形態】
【００１６】
本発明は、アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程からなるポリビニルアルコール系フィルムの製造方法に関する。
【００１７】
以下、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ついて具体的に説明する。
【００１８】
本発明の製造方法においては、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（以下キャストドラムと呼ぶ）また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、乾燥することにより、ポリビニルアルコール系フィルムを製造する。
【００１９】
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製造される樹脂が用いられるが、本発明の製造方法では、必ずしもこれに限定されるものではなく、少量の不飽和カルボン酸（塩、エステル、アミド、ニトリル等を含む）、炭素数２〜３０のオレフィン類（エチレン、プロピレン、ｎ−ブテン、イソブテン等）、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸塩等、酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有するものであってもよい。
【００２０】
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。なお、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。
【００２１】
さらに、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、さらには９８〜１００モル％、特には９９〜１００モル％が好ましい。ケン化度が９７モル％未満では、得られるフィルム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好ましくない。
【００２２】
本発明の製造方法において、まず、ポリビニルアルコール系樹脂粉末は、通常樹脂に含有されている酢酸ナトリウムを除去するため、洗浄される。洗浄に当たっては、メタノールあるい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。
【００２３】
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溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製するが、かかる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。
【００２４】
前記洗浄及び脱水により、含水率５０重量％以下、好ましくは３０〜４５重量％の含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキとすることが好ましい。含水率が５０重量％を超えると、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。
【００２５】
通常、ポリビニルアルコール系樹脂には、製膜後のポリビニルアルコール系フィルムをキャストドラムやエンドレスベルトから剥離しやすくするために、界面活性剤が添加される。アニオン性界面活性剤としては、特開２００３−３４２３２２号公報に、オクチルサルフェートやドデシルベンゼンスルホネートが例示されている。しかし、スルホン酸塩の中でもドデシルベンゼンスルホネートなどの芳香族基を有するものは黄変しやすく、フィルムのｂ値を増大させる。また、オクチルサルフェートなどの硫酸塩は、１００℃以上の高温下で分解し、生成するＮａＨＳＯ4がＳＵＳ製の槽や配管を腐食させる。その結果、配管中のポリビニルアルコール系樹脂に錆や金属が混入し、ａ値あるいはｂ値がゼロからずれる原因となっていた。なお、スルホン酸塩は高温下でも安定であり、ＳＵＳを腐食することは無い。
【００２６】
したがって、本発明の製造方法においては、界面活性剤として、アルキルスルホン酸塩系のアニオン界面活性剤を使用する。本発明の製造方法で用いられるアルキルスルホン酸塩系のアニオン界面活性剤としては、
一般式（１）：
Ｒ1ＳＯ3- （１）
を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩、
一般式（２）：
Ｒ2−Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3- （２）
を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩、
等が挙げられる。
【００２７】
一般式（１）及び（２）中、Ｒ1、Ｒ2はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０、好ましくは８〜２０である。Ｒ1、Ｒ2は、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。また、やし油、パーム油、パーム核油、牛脂等から得られるアルキル分布を有するアルキル基であってもよい。また、一般式（２）中のｎは１〜２０、好ましくは１〜１０の整数を表わす。
【００２８】
これらの中では、耐熱性の観点から、脂肪族アルキルスルホン酸塩が好ましい。脂肪族アルキルスルホン酸塩の具体例としては、例えば、ヘキシルスルホン酸ナトリウム、ヘプチルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ノニルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシルスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルスルホン酸ナトリウム、オクタデシルスルホン酸ナトリウム、炭素数６〜１８の脂肪族アルキルスルホン酸ナトリウムの混合物等が挙げられる。好適には、ドデシルスルホン酸ナトリウム、テトラデシルスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルスルホン酸ナトリウム、炭素数１０〜１８の二級アルキルスルホン酸ナトリウムの混合物等が使用される。特に、炭素数６〜３０の脂肪族アルキル基を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩が、耐光性の点より好ましく用いられる。
【００２９】
また、本発明の製造方法で用いられるアルキルスルホン酸塩のカウンターカチオンとしては、特に限定されないが、Ｎａ+、Ｃａ2+、ＮＨ4+、またはこれらの混合物が挙げられる。これらの中では、Ｎａ+が好ましい。
【００３０】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤の添加量は、ポリビニルアルコール系樹脂に対して、好ましくは５０〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは１００〜８００ｐｐｍ、特に好ましくは２００〜６００ｐｐｍの範囲である。添加量が５０ｐｐｍ未満では、界面活性剤の能力が発揮されず、製膜性が確保できない。特に、２０００ｍ以上の長尺フィルムを製膜する際に、キャストドラムからフィルムを剥離するのが困難になる。逆に、１０００ｐｐｍを超えると、析出が発生し外観不良となる。
【００３１】
本発明の製造方法において、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が、ポリビニルアルコール系樹脂に対して３０重量％以下、好ましくは３〜２５重量％、さらに好ましくは５〜２０重量％添加される。添加量が３０重量％を超えるとフィルム強度が劣り好ましくない。
【００３２】
また、本発明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ポリビニルアルコール系樹脂に添加して着色を行なうことができる。当然のことながら、得られるフィルムは、着色により、ある波長域の光線透過率が低下するが、可視光全域で９０％以上の光線透過率は確保する必要がある。また、ａ値およびｂ値も限りなくゼロに近くなるようにする必要がある。以上を考慮すると、例えば、ブルーイング剤をポリビニルアルコール系樹脂に添加する場合、その添加量は、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以下である。
【００３３】
ポリビニルアルコール系フィルムの製膜に用いられるポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、溶解槽に、水、前述した脱水後の含水ポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキ、アルキルスルホン酸塩系界面活性剤、可塑剤などを仕込み、加温し、撹拌して溶解させることにより調製される。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で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ることが、溶解性の点より好ましい。
【００３４】
上下循環流発生型撹拌翼を備えた溶解槽中で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る際には、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℃を超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、缶内を加圧することも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、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。
【００３５】
かく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、１０〜５０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは１５〜４０重量％、特に好ましくは２０〜３０重量％である。水溶液濃度が１０重量％未満では乾燥負荷が大きくなり生産能力が劣り、５０重量％を超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。
【００３６】
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等が挙げられるが、本発明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。
【００３７】
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℃を超えると樹脂劣化が起こることとなる。また、押出機先端圧力が２ｋｇ／ｃｍ2未満では脱泡が不充分となり、１００ｋｇ／ｃｍ2を超えると配管での樹脂漏れ等が発生し、安定生産することができなくなる。
【００３８】
脱泡処理が行なわれたのち、多軸押出機から排出された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、キャストドラムまたはエンドレスベルトに流延されて、製膜、乾燥される。
【００３９】
Ｔ型スリットダイとしては、通常、細長の矩形を有したＴ型スリットダイが用いられる。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℃を超えると発泡し好ましくない。
【００４０】
流延に際しては、キャストドラムまた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キャストドラムで行うことが好ましい。
【００４１】
キャストドラムで流延製膜するにあたり、例えばドラムの回転速度は５〜３０ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは６〜２０ｍ／分である。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、より好ましくは７５〜９７℃である。ドラム型ロールの表面温度が７０℃未満では乾燥不良となり、９９℃を超えると発泡し好ましくない。
【００４２】
キャストドラムで製膜されたポリビニルアルコール系フィルムの乾燥は、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℃、さらには６５〜９０℃であることが好ましい。かかる表面温度が６０℃未満では乾燥不良となり、１００℃を超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。また本発明においては、乾燥の後、必要に応じて熱処理を行なってもよい。
【００４３】
本発明の製造方法により得られる本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、界面活性剤として、分子中に芳香環を含まないアルキルスルホン酸塩を用いて製造されているため、ほぼ完全に無色透明であり、波長３６０ｎｍから波長７００ｎｍの可視光全域において、光線透過率が９０％以上であり、かつａ値、ｂ値がともに−０．１〜＋０．１である。また、本発明のポリビニルアルコール系フィルムは、空気中で１２０℃、１時間加熱した後、もしくは空気中で３００〜４００ｎｍの紫外線を２０Ｊ照射した後のａ値、ｂ値がともに−１〜＋１であり、充分な耐熱性と耐光性を有するものである。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、偏光膜の原反フィルムとして好ましく用いられる。
【００４４】
以下、本発明のポリビニルアルコール系フィルムを用いた本発明の偏光膜の製造方法について説明する。
【００４５】
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。
【００４６】
延伸は一軸方向に３〜１０倍、好ましくは３．５〜７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。
【００４７】
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０．１〜２ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウムの濃度は１０〜５０ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム／ヨウ素の重量比は２０〜１００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５〜５０℃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。
【００４８】
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３〜２０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。
【００４９】
このようにして得られる本発明の偏光膜は、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。本発明の偏光板に用いられる保護膜としては、例えば、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、シクロ系ないしはノルボルネン系ポリオレフィンなどのフィルムまたはシートが挙げられる。
【００５０】
また、偏光膜には、薄膜化を目的として、上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。
【００５１】
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、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、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、例えばポリビニルエーテル系、ゴム系などでもよい。
【００５２】
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、玩具などに用いられる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。なお、実施例中「部」、「％」とあるのは特に断りのない限り重量基準である。
【００５４】
重量平均分子量、フィルムの光線透過率、ａ値、ｂ値および製膜性の評価、ならびに耐熱試験および耐光試験は、次のようにして行なった。
【００５５】
（１）重量平均分子量
ＧＰＣ−ＬＡＬＬＳ法により、以下の条件で測定する。
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
【００５６】
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
【００５７】
（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３６０ｎｍから７００ｎｍにおける光線透過率を測定し、この波長域における最低値を求める。
【００５８】
（３）ａ値およびｂ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 Ｚ−８７２２に準拠して測定する。
【００５９】
（４）製膜性
４０００ｍ以上の長尺フィルムの製膜において、キャストドラムから膜を剥離する際に、ドラムへの付着で剥離できなかったものを×、問題なく剥離できたものを○として評価する。
【００６０】
（５）耐熱試験
１２０℃で１時間の加熱は、熱風循環オーブンを用いて空気中で行なう。
【００６１】
（６）耐光試験
２０Ｊの紫外線照射は、（株）オーク製作所製露光機「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う。
【００６２】
実施例１
５００ｌ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１６５０００、ケン化度９９．８モル％のポリビニルアルコール系樹脂４２ｋｇを加え、１５分間撹拌を続けた。その後一旦水を抜いた後、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４０％のポリビニルアルコール系樹脂ウェットケーキを得た。
【００６３】
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（樹脂分４２ｋｇ）を溶解槽に入れ、可塑剤としてグリセリン４．２ｋｇ、界面活性剤としてドデシルスルホン酸ナトリウム２１ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し５００ｐｐｍ）、水１０ｋｇを加え、槽底から水蒸気を吹き込んだ。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、１５０℃まで昇温した後、水蒸気の吹き込みを停止した（水蒸気の吹き込み量は合計７５ｋｇ）。３０分間撹拌（回転数：２０ｒｐｍ）を行ない均一に溶解した後、濃度調整により濃度２３％のポリビニルアルコール系樹脂水溶液を得た。
【００６４】
次に、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液（液温１４７℃）を、ギアポンプ１より２軸押出機に供給し、脱泡した後、ギアポンプ２より排出した。排出されたポリビニルアルコール系樹脂水溶液を、Ｔ型スリットダイ（ストレートマニホールドダイ）よりキャストドラムに流延して製膜した。かかる流延製膜の条件は下記の通りである。
【００６５】
キャストドラム
直径（Ｒ１）：３２００ｍｍ、幅：４．３ｍ、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。
【００６６】
乾燥ロール
直径（Ｒ２）：３２０ｍｍ、幅：４．３ｍ、本数（ｎ）：１０本、回転速度：８ｍ／分、表面温度：５０℃
得られたポリビニルアルコール系フィルム（長さ４０００ｍ、幅４ｍ、厚さ５０μｍ、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００６７】
実施例２
ドデシルスルホン酸ナトリウムを５ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し１１９ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００６８】
実施例３
ドデシルスルホン酸ナトリウムを３８ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し９０５ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００６９】
実施例４
重量平均分子量１４２０００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と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７０】
実施例５
ヘキサデシルスルホン酸ナトリウムを２１ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し５００ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７１】
実施例６
ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸ナトリウム（アルキル基は炭素数１２〜１５の直鎖アルキル基、ポリオキシエチレンの縮合度は７を中心）（日本油脂（株）製、「ニッサンアバネルＳ−７０」（固形分３５％））６０ｇ（固形分２１ｇ）（ポリビニルアルコール系樹脂に対し５００ｐｐｍ）用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７２】
実施例７
ブルーイング剤として、三菱化学（株）製「ダイアレジンＢｌｕｅＬＲ」を０．０４２ｇ（ポリビニルアルコール系樹脂に対し１ｐｐｍ）用いる以外は実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの各物性を表１に示す。
【００７３】
比較例１
ドデシルスルホン酸ナトリウムに代えて、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いる以外は実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７４】
比較例２
ドデシルスルホン酸ナトリウムに代えて、ドデシル硫酸ナトリウムを用いる以外は実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたポリビニルアルコール系フィルム、ならびに耐熱試験後および耐光試験後のフィルムの光学特性を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程からなることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項２】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、一般式（１）：
Ｒ1ＳＯ3- （１）
（ここで、Ｒ1はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。）
を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩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の製造方法。
【請求項３】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、一般式（２）：
Ｒ2−Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3- （２）
（ここで、Ｒ2はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。ｎは１〜２０の整数を表わす。）
を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩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の製造方法。
【請求項４】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液中に、ポリビニルアルコール系樹脂に対して５０〜１０００ｐｐｍ含有されてい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の製造方法。
【請求項５】
さらに、ブルーイング剤をポリビニルアルコール系樹脂に添加する工程を含むことを特徴とする請求項１、２、３または４記載ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の製造方法により得られ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７】
重量平均分子量が１４００００〜２６００００であるポリビニルアルコール系樹脂を用いることを特徴とする請求項６記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項８】
フィルムの厚みが３０〜７０μｍであることを特徴とする請求項６または７記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項９】
フィルム幅が３ｍ以上であることを特徴とする請求項６、７または８記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項１０】
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６、７、８または９記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項１１】
請求項６、７、８、９または１０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１２】
請求項１１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。
【請求項１】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤を含むポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いて、キャスト法によりポリビニルアルコール系フィルムを製膜する工程からなることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項２】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、一般式（１）：
Ｒ1ＳＯ3- （１）
（ここで、Ｒ1はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。）
を有する脂肪族アルキルスルホン酸塩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の製造方法。
【請求項３】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、一般式（２）：
Ｒ2−Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3- （２）
（ここで、Ｒ2はアルキル基を表わし、その炭素数は６〜３０であり、単独のアルキル基であっても、混合アルキル基であってもよい。ｎは１〜２０の整数を表わす。）
を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩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の製造方法。
【請求項４】
アルキルスルホン酸塩系の界面活性剤が、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液中に、ポリビニルアルコール系樹脂に対して５０〜１０００ｐｐｍ含有されてい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の製造方法。
【請求項５】
さらに、ブルーイング剤をポリビニルアルコール系樹脂に添加する工程を含むことを特徴とする請求項１、２、３または４記載ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の製造方法により得られ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７】
重量平均分子量が１４００００〜２６００００であるポリビニルアルコール系樹脂を用いることを特徴とする請求項６記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項８】
フィルムの厚みが３０〜７０μｍであることを特徴とする請求項６または７記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項９】
フィルム幅が３ｍ以上であることを特徴とする請求項６、７または８記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項１０】
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６、７、８または９記載のポリビニルアルコール系フィルム。
【請求項１１】
請求項６、７、８、９または１０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１２】
請求項１１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２００６−１９３６９４（Ｐ２００６−１９３６９４Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９３７８（Ｐ２００５−９３７８）
【出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００４１０１）日本合成化学工業株式会社 (572)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００４１０１）日本合成化学工業株式会社 (572)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]