偏光フィルムの製造方法
【課題】事前に熱処理を行わずに、水溶液中でポリビニルアルコール系フィルムが切断され難い、偏光フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の偏光フィルムの製造方法は、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットする方法である。
【解決手段】本発明の偏光フィルムの製造方法は、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットする方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光フィルムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光フィルムが液晶表示素子の材料として広く用いられている。偏光フィルムとしては、一般的に、ポリビニルアルコール系フィルムに二色性色素を吸着したフィルムが使用されている。
【０００３】
このような偏光フィルムの製造方法には、ポリビニルアルコール系フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系フィルムを二色性色素にて染色する工程、染色されたポリビニルアルコール系フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程が含まれる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、上記一軸延伸する工程で、ポリビニルアルコール系フィルムを高延伸（４〜６倍）する際に、ポリビニルアルコール系フィルムが切断され易いことが課題として挙げられている。上記課題を解決するため、特許文献１には、一軸延伸する工程の前に特定のシェア刃を用いて所定の幅になるように、フィルムの流れ方向に向かってフィルムの両端をスリットする光学用ポリビニルアルコール系フィルムのスリット方法が開示されている。
【０００５】
一方、ポリビニルアルコール系フィルムの染色およびホウ酸での処理は基本的に水溶液中でなされるが、ポリビニルアルコール系フィルムは水溶性であるため切断が生じる場合がある。水溶液中のフィルム切断頻度を低減させることを目的として、特許文献２には一軸延伸する工程の後、染色する工程の前に９０〜１８０℃の範囲の温度で熱処理を施し、フィルムの膜厚が１０μｍを超え、２０μｍ未満となるように処理する製造方法が開示されている。当該製造方法によれば、薄肉で、しかも水溶液中にて切断され難い偏光フィルムを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１２０９８号公報（２００５年８月１１日公開）
【特許文献２】特開２００３−２４０９５８号公報（２００３年８月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の製造方法では、延伸したポリビニルアルコール系フィルムを熱処理する必要があり、用いる製造装置の構造上、当該製造方法を採用し難い場合がある。そこで、事前に熱処理を行わずに、染色する工程およびホウ酸水溶液で処理する工程で水溶液中での切断がされ難い偏光フィルムを得る製造方法が求められている。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、事前に熱処理を行わずに、水溶液中でポリビニルアルコール系フィルムが切断され難い、偏光フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の偏光フィルムの製造方法は、上記課題を解決するために、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることを特徴としている。
【００１０】
延伸により厚さに偏りが生じた両端部は染色時に切断の起点となることが考えられ、この両端部をスリットすることにより、染色時におけるポリビニルアルコール系フィルムの切断頻度を低減させることができる。また、本製造方法では、スリット前にポリビニルアルコール系フィルムに熱処理を行う必要がない。スリッターよりも乾燥炉の方が大規模な設備であるため、本製造方法は採用し易い方法であるといえる。
【００１１】
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、ポリビニルアルコール系フィルムの各端部のスリット幅が、ポリビニルアルコール系フィルムの全体幅に対して、２％以上、１００％以下であることが好ましい。
【００１２】
スリット幅が上記範囲であることによって、ポリビニルアルコール系フィルムの切断頻度を低減する程度に両端部を除去しつつ、上記フィルムの幅を大きく狭めない程度にスリットすることができる。
【００１３】
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、ポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色する前にロール状に巻き取り、ロール状のポリビニルアルコール系フィルムを巻き出す工程を含み、ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取る前に上記搬送方向に沿ったポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることが好ましい。
【００１４】
これにより、一旦、ポリビニルアルコール系フィルムをロール状とし、移動させることが可能であり、その後の巻き出しから染色、ホウ酸による架橋を他の場所にて行うことができる。このため、当該製造方法はより多くの設備にて実施可能である。
【００１５】
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、ポリビニルアルコール系フィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、上記ポリビニルアルコール系フィルムの幅方向に対して平行に上記巻取部を往復移動させながら、上記ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取ることが好ましい。
【００１６】
当該製造方法によれば、巻取時に巻取軸に対するポリビニルアルコール系フィルムの位置が変化する。これにより、ポリビニルアルコール系フィルムの両端部が巻取軸に対して相対的に移動しながら巻き取られるため、ポリビニルアルコール系がロール状となっても耳高な状態となり難い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の偏光フィルムの製造方法は、以上のように、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットする方法である。
【００１８】
延伸により厚さに偏りが生じた両端部は染色時に切断の起点となることが考えられ、この両端部をスリットすることにより、染色時におけるポリビニルアルコール系フィルムの切断頻度を低減させることができる。また、本製造方法では、スリット前にポリビニルアルコール系フィルムに熱処理を行う必要がないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る処理装置を示す断面図である。
【図２】本実施の形態において、ポリビニルアルコール系フィルムを巻き取る際の巻取時間とフィルム端部の位置を示すグラフである。
【図３】図２の巻取方法によって巻き取ったロールを示す図である。
【図４】本実施の形態に係る染色乾燥装置を示す断面図である。
【図５】実施例１および比較例１におけるポリビニルアルコール系フィルムの厚さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について図１〜３に基づいて説明すれば、以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係るポリビニルアルコール系フィルムの製造方法（以下、適宜「本製造方法」と略す）は、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムをフィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色することを前提としている。すなわち、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、上記搬送方向に沿ったポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットする方法である（以下、「ポリビニルアルコール系フィルム」を適宜「ＰＶＡフィルム」と略す）。
【００２１】
まず、本製造方法にて使用する処理装置の説明と共に、本製造方法を説明する。図１は、処理装置１０を示す断面図である。処理装置１０は本製造方法にて使用可能な装置の一例であり、他の装置によっても本製造方法を実施可能である。処理装置１０は、ＰＶＡフィルムの延伸とスリットを行うために使用されるものであり、巻出部１、熱ロール（延伸部）２、スリッター３、巻取部４および搬送ロール５を備えている。
【００２２】
巻出部１は、ＰＶＡフィルムがロール状となった原反が設置され、ＰＶＡフィルムを熱ロール２へと供給するものである。巻出部１から供給されたＰＶＡフィルムは搬送ロール５を介して連続的に搬送される。また、巻取部４は、ＰＶＡフィルムを巻き取るものであり、巻出部１および巻取部４はＰＶＡフィルムの巻き芯を巻き取るための巻取軸を備えている。
【００２３】
ＰＶＡフィルムは、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。ＰＶＡフィルムとしては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他の単量体との共重合体などが例示される。酢酸ビニルに共重合される他の単量体としては、たとえば、不飽和カルボン酸類、不飽和スルホン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類などが挙げられる。
【００２４】
ＰＶＡフィルムのケン化度は、通常８５モル％以上、１００モル％以下、好ましくは９８モル％以上、１００モル％以下である。このＰＶＡフィルムは、さらに変性されていてもよく、たとえばアルデヒド類で変性されたポリビニルポリマール、ポリビニルアセタールなども使用し得る。また、ＰＶＡフィルムの平均重合度は、通常１０００以上、１００００以下、好ましくは１５００以上、５０００以下である。延伸前のＰＶＡフィルムの厚さは限定されないが、例えば、３０μｍ以上、８０μｍ以下とすることができる。
【００２５】
熱ロール２は内部に熱源を備えており、その表面を加熱された状態にすることができる。搬送過程でＰＶＡフィルムが熱ロールの表面に接触することにより、ＰＶＡフィルムを延伸することができる。巻取部４のフィルム巻取速度は、巻出部１のフィルム巻出速度よりも大きく、ＰＶＡフィルムはフィルムの搬送方向に一軸延伸され、弛むことなく巻き取られる。当該ＰＶＡフィルムの延伸は乾式延伸であり、大気中でなされる。
【００２６】
ＰＶＡフィルムを延伸する倍率は、４倍以上、８倍以下であり、好ましくは４．５倍以上、６倍以下である。上記範囲未満であると、最終製品である偏光フィルムの延伸が不十分となり、偏光フィルムの性能を優れたものとすることができない。一方、８倍を超えると、ＰＶＡフィルムの強度が低下する傾向にあり、染色する際に切断が生じ易くなる。
【００２７】
次に、スリッター３によって、ＰＶＡフィルムの両端部をスリットする。通常の偏光フィルムの製造方法では、スリッターは染色した偏光フィルムを所望の製品幅とするために使用される。一方、特許文献１では、延伸前のＰＶＡフィルムのスリットに使用されているが、延伸前に所定のシェア刃によってＰＶＡフィルムを所定の幅とすることにより、延伸時の切断頻度を低減する。つまり、スリットはＰＶＡフィルムの延伸前になされており、これは例外的なスリッターの使用方法であるといえる。また、特許文献１の発明は延伸時にフィルムが切断される頻度を低減させることを目的としている。
【００２８】
本製造方法の発明者らは、延伸後に染色したＰＶＡフィルムの切断頻度を低下させるため、原因を究明したところ、延伸後のＰＶＡフィルムに厚さの分布（偏り）がある点に着眼した。延伸後のＰＶＡフィルムは搬送方向に一軸延伸されるが、ＰＶＡフィルムの全体が均一に延伸されない。具体的には、ＰＶＡフィルムの中央部はより延伸されるが、両端部の厚さは中央部よりも厚い。本発明者らは、この厚さの偏りが染色時にＰＶＡフィルムが切断され易い原因ではないかと考えた。例えば、両端部がより厚い、すなわち延伸に偏りがあるということは、微視的には両端部に薄い部分も存在し、この部分が切断の起点になっている可能性がある。
【００２９】
そこで、本発明者らは、延伸後のＰＶＡフィルムの両端部をスリットする点に想到した。延伸により偏りが生じた両端部を除去することにより、染色時に切断頻度が低減されることを期待したのである。本発明に係るスリットは所望の製品幅とするためになされるのではなく、特許文献１でのスリッターの使用方法とも使用目的が異なっている。延伸後のＰＶＡフィルムは、延伸条件によるが、ＰＶＡフィルムの全体幅に対して、概して２％以上、１０％以下の幅で各端部が厚くなっていることが判明した。
【００３０】
したがって、ＰＶＡフィルムの各端部のスリット幅は、ＰＶＡフィルムの全体幅に対して、２％以上、１０％以下であることが好ましい。２％未満であると両端部の厚い部分が残存し、１０％を超えるとＰＶＡフィルムの幅を大きく狭めることとなる。また、好ましくは、２％以上、８％以下であり、さらに好ましくは２％以上、５％以下である。スリッター３としては、高分子フィルムをスリットする従来公知の設備を使用でき、特に限定されるものでない。
【００３１】
上記の処理を施したＰＶＡフィルムを後に染色処理した場合、水溶液中でのＰＶＡフィルムの切断頻度を大きく低減できることが明らかとなった。低減の程度は、ＰＶＡフィルムのフィルム長、厚さ等により異なるが、通常、３０％程度に低減することができる。染色処理にてＰＶＡフィルムが切断すると、ラインを停止させてＰＶＡフィルムの交換をする必要があり、偏光フィルムの生産効率および歩留まりは大きく低下してしまう。この点、本製造方法によれば、ＰＶＡフィルムの切断頻度を低減できる上、延伸後、染色前のＰＶＡフィルムの両端部をスリットすることにより実施可能であり、事前に熱処理を行う必要がない。スリッターよりも乾燥炉の方が大規模な設備であるため、本製造方法は採用し易い方法であるといえる。両端部がスリットされたＰＶＡフィルムは巻取部４によって一旦、巻き取られる。これにより、一旦、ＰＶＡフィルムをロール状とし、移動させることが可能であり、その後の巻き出しから染色、ホウ酸による架橋を別の装置にて行うことができる。
【００３２】
上述したように、延伸後のＰＶＡフィルムの両端部は中央部に比べて、厚い状態になっている。スリット幅を比較的小さくした場合、例えば、２％とした場合、ＰＶＡフィルムの中央部と両端部とでの厚み差を小さくすることができ、染色処理にて切断を低減可能であるものの、厚み差が残り得る。このようなＰＶＡフィルムを巻き取ると、ＰＶＡロールの両端部が中央部よりも非常に分厚い（いわゆる耳高な）状態となり、両端部に変形等が生じる要因となり得る。そこで、耳高の状態を避けるため、ＰＶＡフィルムの巻き芯を巻取部４の巻取軸に設置し、ＰＶＡフィルムの幅方向に移動させる巻取方法を採用してもよい（以下、当該巻取方法を「オシレート」と称する）。
【００３３】
上記オシレートは、ＰＶＡフィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、上記ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行に上記巻取部を往復移動させながら、上記ＰＶＡフィルムをロール状に巻き取る方法である。上記オシレートを換言すると、ＰＶＡフィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、巻取軸を軸方向に沿って往復移動させながら、上記ＰＶＡフィルムをロール状に巻き取る方法であるということもできる。
【００３４】
オシレートでは、巻取時に巻取軸に対するＰＶＡフィルムの位置が変化する。これにより、ＰＶＡフィルムの両端部が巻取軸に対して相対的に移動しながら巻き取られるため、ＰＶＡフィルムがロール状となっても耳高な状態となり難い。なお、上記ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な一方向に巻取部を移動させた後、上記ＰＶＡフィルムの幅方向における巻取軸の移動を停止させてもよい。その場合、一定時間停止後、上記ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な他方向に巻取部を移動させる。
【００３５】
図２を用いてオシレートについて具体的を示して説明する。図２は、ＰＶＡフィルムを巻き取る際の巻取高さ（ｈ）と一方のフィルム端部の位置（Ｌ１）とを示すグラフである。一方のフィルム端部の位置（Ｌ１）は、ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行に位置する巻取軸の移動量に対応する。すなわち、ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行に巻取軸が全く移動していなければ、一方のフィルム端部の位置は０であり（初期位置）、巻取軸がＰＶＡフィルムの幅方向の一方に移動した場合、フィルム端部もその方向に移動する。図２では、巻取軸がＰＶＡフィルムの幅方向に平行な一方向に移動した場合、移動量を正の値で示している。そして、巻取軸がＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な他方向に移動した場合、移動量を負の値で示している。
【００３６】
図２で示すオシレートではＰＶＡフィルムの巻き取り中に、（１）ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な一方向に巻取軸を移動させる（移動幅Ｌ１が増加）。（２）次に、ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な方向における巻取軸の移動を停止させ、フィルムの端部は上記平行な方向に移動させず、ロール厚さ（方向切替膜厚Ｌ２）を増加させた。その後、（３）ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な他方向に巻取軸を移動させ、（４）上記平行な方向における巻取軸の移動を停止させる。一方のフィルムの端部はＰＶＡフィルムの幅方向に移動せず、ロール厚さ（方向切替膜厚Ｌ２）が増加し、その後（１）〜（４）を繰り返す。上記移動幅および方向切替膜厚Ｌ２は、適宜変更可能であり、移動ピッチはＰＶＡフィルムの巻き芯の径に応じて変更する。
【００３７】
一例として、ＰＶＡフィルムの巻き芯の径が２４１０ｍｍの場合、初期位置（移動幅Ｌ１が「０」）からＰＶＡフィルムの幅方向への移動幅を２０ｍｍに設定している。また、巻取軸を停止させた際にＰＶＡフィルムが搬送される方向切替膜厚を０．３ｍｍ、（３）の開始〜（４）〜（１）の終了までの移動ピッチＬ３を８０ｍｍに設定している。この場合、巻取軸が往復移動する距離は、４０ｍｍとなる。
【００３８】
上記の場合、上記移動幅Ｌ１を２０ｍｍとすることによりフィルムの中央部よりも端部が分厚くなることを低減することができる。一方、移動幅Ｌ１が２０ｍｍ未満の場合、耳高が生じ易い。また、方向切替膜厚Ｌ２を０．３ｍｍとすることにより、巻取軸の方向を切り返る際のフィルム端部の膜厚が薄く、フィルム端部の巻きずれを低減させることができる。一方、方向切替膜厚Ｌ２が０．３ｍｍ未満の場合、巻取軸の移動方向を切り返る際のフィルム端部に巻きずれが生じ易くなる。移動ピッチＬ３は８０ｍｍとしており、移動幅Ｌ１と同様にフィルム端部が耳高となることを低減することができる。一方、移動ピッチＬ３が８０ｍｍ未満の場合、耳高が生じ易い。
【００３９】
図３は、図２に示したオシレート方式によって巻き取ったロールを示す図である。同図に示すように、オシレート方式によって巻き取られたＰＶＡロール４ａでは、ＰＶＡフィルムの端部が凹凸を形成するように巻き取られる。これにより、巻取軸４ｂを移動しなかった場合に比較して、厚いＰＶＡフィルムの端部同士が重なって巻き取られることなく、ＰＶＡロールが耳高となることを回避することができ、ＰＶＡロール４ａの両端部に変形等が生じ難くなる。
【００４０】
次に、図４を用いて、ＰＶＡフィルムを染色する工程から乾燥する工程までを説明する。図４は、染色乾燥装置２０を示す断面図であり、染色乾燥装置２０は、巻出部１１、膨潤槽１２、染色槽１３、ホウ酸槽１４、水洗槽１５、乾燥炉１６、巻出部１１ａ・１１ｂ、乾燥炉１６および巻取部１７を備えている。
【００４１】
巻出部１１および巻取部１７は、図１で説明した通りフィルムを巻き出しおよび巻き取るものであり、巻出部１１には、処理装置１０でスリットされたＰＶＡフィルムが設置され、巻取部１７では、ＰＶＡフィルムが染色、乾燥され、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムと貼合された偏光フィルムが巻き取られる。
【００４２】
染色乾燥装置２０は、ＰＶＡフィルムが膨潤槽１２から乾燥炉１６までを順次通過する構造となっている。膨潤槽１２ではＰＶＡフィルムの膨潤処理が、染色槽１３ではＰＶＡフィルムの染色処理が行われ、染色槽１３で染色されたＰＶＡフィルムは、ホウ酸槽１４にてホウ酸処理がなされることにより偏光フィルムとなる。偏光フィルムは、水洗槽１５にて水洗されて未反応のホウ素水溶液が除かれた後、乾燥炉１６にて乾燥される。染色乾燥装置２０では、膨潤槽１２、染色槽１３、ホウ酸槽１４、水洗槽１５は１槽ずつ設けられているが、ＰＶＡフィルムの長さおよびＰＶＡフィルムの搬送速度等を考慮して、複数槽設けてもよい。
【００４３】
膨潤槽１２での膨潤処理では、ＰＶＡフィルムの表面に付着した、埃、可塑剤などの異物を除去する。このため、膨潤槽１２での処理液には、純水；水溶性有機溶媒、アルコール類などの水溶液を用いる。この中でも、排液処理が煩雑でなく、廃液コストを抑える観点から、純水を用いることが好ましい。
【００４４】
染色槽１３での染色処理では、ＰＶＡフィルムを二色系色素であるヨウ素にて染色する。染色処理は、ＰＶＡフィルムにヨウ素を吸着させる条件にてなされ、ＰＶＡフィルムに極端な溶解、失透などが生じないことも要求される。染色槽１３に収容される染色液としては、水１００重量部に対して、ヨウ素を０．０１重量部以上、０．２重量部以下、ヨウ化カリウムを０．１重量部以上、１０重量部以下含む水溶液が挙げられる。染色液の温度は、例えば、１０℃以上、５０℃以下とすることができ、好ましくは２０℃以上、４０℃以下である。また、ＰＶＡフィルムの浸漬時間は、１０秒以上、６００秒以下とすることができ、より好ましくは３０秒以上、２００秒以下とすることができる。
【００４５】
ホウ酸槽１４では、染色槽１３にて染色したＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液にて浸漬させることによって、ホウ酸処理を施してヨウ素を架橋させる。これにより、ＰＶＡフィルムから偏光フィルムが製造される。ホウ酸水溶液としては、水１００重量部に対して、２重量部以上、１０重量部以下、好ましくは３重量部以上、５重量部以下のホウ酸、および１０重量部以上、３０重量部以下、好ましくは１１重量部以上、２０重量部以下のヨウ化カリウムを含むものを使用できる。
【００４６】
ホウ酸水溶液中におけるホウ酸が水１００重量部に対して２重量部未満である場合には、ホウ酸架橋による十分な耐水性および耐湿熱性が得られず、一方、１０重量部を超える場合には、フィルム上にホウ酸の結晶が析出し、外観不良となるため好ましくない。また、ホウ酸水溶液中におけるヨウ化カリウムが水１００重量部に対して１０重量部未満である場合には、偏光フィルムの透過率特性を優れたものとできない。一方、３０重量部を超える場合には、ホウ酸の架橋反応が妨げられたり、ＰＶＡフィルム上へ結晶が析出したりすることによる外観不良が生じ得る。
【００４７】
ホウ酸処理を好適に行うためには、ホウ酸水溶液の温度を通常５０℃以上、７０℃以下、好ましくは５３℃以上、６５℃以下とすることができ、処理時間を通常１０秒以上、６００秒以下、好ましくは２０秒以上、３００秒以下、より好ましくは２０秒以上、１００秒以下とすることができる。
【００４８】
なお、上記ホウ酸およびヨウ化カリウム以外に、ヨウ化亜鉛、塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどから選ばれる少なくとも何れかの成分を含有するホウ酸水溶液を用いてもよい。
【００４９】
水洗槽１５での水洗処理では、偏光フィルムの表面に付着したホウ酸水溶液を水洗する。水洗処理としては、偏光フィルムを浸水する方法、偏光フィルムに対して水をシャワー状に噴射する方法などが挙げられる。水の温度は通常２℃以上、１５℃以下にて行うことができる。
【００５０】
乾燥炉１６での乾燥処理では偏光フィルムに付着した水を除去する。通常、４０℃以上、９０℃以下に保持された乾燥炉１６内に、３０秒以上、６００秒以下、偏光フィルムを搬送する。これにより、ヨウ素架橋後の後処理が終了する。この段階で偏光フィルムを巻き取れば、偏光フィルムが得られるが、染色乾燥装置２０では、偏光フィルムにＴＡＣを貼合する構成を備えており、偏光板を得ることができる。
【００５１】
巻出部１１ａ・１１ｂには、ＴＡＣフィルムロールが設置されており、ＴＡＣフィルムが巻き出される。図示しないが、乾燥炉１６から搬送された偏光フィルムには、接着剤が塗布され、表および裏の両面にＴＡＣフィルムが貼合される（貼合処理）。ＴＡＣフィルムとしては、通常、３０μｍ以上、２００μｍ以下のものが使用される。使用される接着剤としては、光学的に等方性の接着剤が好ましく使用され、例えば、ポリビニルアルコール系接着剤を挙げることができる。ＰＶＡフィルムの両面にＴＡＣフィルムが貼合された偏光板はさらに乾燥炉１６にて、通常、３０℃以上、１００℃以下にて乾燥される。これにより、偏光フィルムおよびＴＡＣフィルムから偏光板が製造される。
【００５２】
最後に、偏光板は巻出部１１ａ・１１ｂから巻き出された保護フィルムと貼り合わされた後、巻取部１７によって巻き取られる。染色乾燥装置２０にて得られた偏光板は、図示しないが他の工程、例えば、基板との貼合工程がなされて液晶表示装置として製品化される。なお、染色乾燥装置２０では、処理装置１０にて延伸およびスリット処理された後、巻き取られたＰＶＡフィルムを原反として使用しているが、処理装置１０での巻き取りを簡略化してもかまわない。この場合、処理装置１０から巻取部４、染色乾燥装置２０から巻出部１１をラインから外して、処理装置１０および染色乾燥装置２０のラインを連続的に構築する。
【００５３】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００５４】
本発明について、実施例および比較例、並びに図５に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。なお、ＰＶＡフィルムの厚さは、Sony Digital Micrometer M-30測定装置によって測定した。
【００５５】
〔実施例１〕
図１の処理装置１０および図２の染色乾燥装置を使用して、偏光フィルムを製造した。ＰＶＡフィルムとして、原反長３４００Ｍ、原反幅２４００ｍｍのＰＶＡフィルム（ＶＦ‐ＰＳ、クラレ社）を使用した。まず、搬送ロール５を介して、巻出部１から巻取部４までにＰＶＡフィルムを設置した。なお、ＰＶＡフィルムの損失を抑えるため、ＰＶＡフィルムの巻取部４側にはリードフィルムを連結している。その後、巻出部１からＰＶＡフィルムを巻き出し、表面温度を１２２℃とした熱ロール２を用いて、ＰＶＡフィルムを４．２倍に延伸した。さらに、スリッター３を使用して、延伸したＰＶＡフィルムの全幅に対して、５％ずつ（１２０ｍｍずつ（合計２４０ｍｍ））各端部をスリットした。巻取部４の巻取軸をＰＶＡフィルムの幅方向に移動させることなく通常の方法にて、ＰＶＡフィルムを巻き取った。ＰＶＡフィルムのスリットを開始した部分から５００Ｍの位置にて厚さの測定を行った。測定結果を図５に示す。図５は実施例１および比較例１におけるポリビニルアルコール系フィルムの厚さを示すグラフである。
【００５６】
図５のように、実施例１でのＰＶＡフィルムの厚さは、１７μｍ以上、１９μｍ以下であり、延伸後のＰＶＡフィルムは厚さの分布が小さく抑えられていることが分かる。
【００５７】
次に、搬送ロール５を介して、染色乾燥装置２０の巻出部１１から巻取部１７までにスリット後のリードフィルムおよびＰＶＡフィルムを設置した。膨潤槽１２および水洗槽１５には洗浄用の純水を収容し、染色槽１３には純水１００重量部に対して、ヨウ素を０．０６重量部、ヨウ化カリウムを６重量部混合した水溶液が収容されている。また、ホウ酸槽１４には、純水１００重量部に対して、ホウ酸を８重量部混合した水溶液が収容されている。膨潤槽１２、染色槽１３、ホウ酸槽１４および水洗槽１５の各溶液温度は、６０℃、２８℃、７２℃、１３℃であり、各槽におけるＰＶＡフィルムの浸漬時間は、１０秒、６０秒、３００秒、１０秒とした。また、乾燥炉１６の乾燥温度は９０℃に設定した。上記の条件にて、ＰＶＡフィルムの膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、水洗処理および乾燥処理を行い、偏光フィルムを得た。
【００５８】
上記の処理装置１０および染色乾燥装置２０によるＰＶＡフィルムの染色処理を同様に、５回繰り返したところ、染色処理でのＰＶＡフィルムの切断頻度は１回／５回であり、切断頻度を大きく低減することができた。
【００５９】
〔実施例２〕
巻取部４によるＰＶＡフィルムの巻き取りをオシレートによって行った以外は、実施例１と同様にして偏光フィルムを製造した。オシレートの条件は、ＰＶＡフィルムの巻き芯の径が２４１０ｍｍであり、移動幅Ｌ１を２０ｍｍ、方向切替膜厚Ｌ２を０．３ｍｍ、移動ピッチＬ３を８０ｍｍとした。
【００６０】
実施例１と同様に、偏光フィルムの製造を３回繰り返したところ、染色処理でのＰＶＡフィルムの切断頻度は１回／３回であり、切断頻度を大きく低減することができた。
【００６１】
〔比較例１〕
スリットを行わない以外は、実施例２と同様にして偏光フィルムを製造した。製造過程において、巻取部４にて巻き取ったＰＶＡフィルムに関して、ＰＶＡフィルムのスリットを開始した部分から５００Ｍの位置にて厚さの測定を行った。測定結果を図５に示す。図５のように、比較例１でのＰＶＡフィルムの厚さは、中心部が１７μｍ以上、１９μｍ以下であるが、両端部は最大で２３μｍとなっており、延伸後のＰＶＡフィルムでは厚さの分布が大きいことが分かる。
【００６２】
実施例２と同様に、偏光フィルムの製造を３回繰り返したところ、染色処理でのＰＶＡフィルムの切断頻度は２回／３回であり、切断が頻繁に生じる結果となった。
【００６３】
実施例１，２および比較例１の結果から、延伸後のＰＶＡフィルムの両端をスリットし、延伸後の厚い箇所を除去することによって、染色処理時のフィルム切断を抑制できたことが明らかとなった。この結果から、延伸後のフィルム両端部が切断の起点となっている確証が得られた。本実施例の方法によれば、ＰＶＡフィルムの切断頻度を大きく低減できるため、偏光フィルムの生産効率および歩留まりを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る偏光フィルムの製造方法によれば、染色処理段階にてポリビニルアルコールフィルムの切断頻度を低減させることができるため、本製造方法は偏光フィルムの製造分野にて利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 巻出部
２ 熱ロール
３ スリッター
４ 巻取部
４ａ ＰＶＡロール
４ｂ 巻取軸
５ 搬送ロール
１０ 処理装置
１１ 巻出部
１２ 膨潤槽
１３ 染色槽
１４ ホウ酸槽
１５ 水洗槽
１６ 乾燥炉
１７ 巻取部
２０ 染色乾燥装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光フィルムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光フィルムが液晶表示素子の材料として広く用いられている。偏光フィルムとしては、一般的に、ポリビニルアルコール系フィルムに二色性色素を吸着したフィルムが使用されている。
【０００３】
このような偏光フィルムの製造方法には、ポリビニルアルコール系フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系フィルムを二色性色素にて染色する工程、染色されたポリビニルアルコール系フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程が含まれる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、上記一軸延伸する工程で、ポリビニルアルコール系フィルムを高延伸（４〜６倍）する際に、ポリビニルアルコール系フィルムが切断され易いことが課題として挙げられている。上記課題を解決するため、特許文献１には、一軸延伸する工程の前に特定のシェア刃を用いて所定の幅になるように、フィルムの流れ方向に向かってフィルムの両端をスリットする光学用ポリビニルアルコール系フィルムのスリット方法が開示されている。
【０００５】
一方、ポリビニルアルコール系フィルムの染色およびホウ酸での処理は基本的に水溶液中でなされるが、ポリビニルアルコール系フィルムは水溶性であるため切断が生じる場合がある。水溶液中のフィルム切断頻度を低減させることを目的として、特許文献２には一軸延伸する工程の後、染色する工程の前に９０〜１８０℃の範囲の温度で熱処理を施し、フィルムの膜厚が１０μｍを超え、２０μｍ未満となるように処理する製造方法が開示されている。当該製造方法によれば、薄肉で、しかも水溶液中にて切断され難い偏光フィルムを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１２０９８号公報（２００５年８月１１日公開）
【特許文献２】特開２００３−２４０９５８号公報（２００３年８月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の製造方法では、延伸したポリビニルアルコール系フィルムを熱処理する必要があり、用いる製造装置の構造上、当該製造方法を採用し難い場合がある。そこで、事前に熱処理を行わずに、染色する工程およびホウ酸水溶液で処理する工程で水溶液中での切断がされ難い偏光フィルムを得る製造方法が求められている。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、事前に熱処理を行わずに、水溶液中でポリビニルアルコール系フィルムが切断され難い、偏光フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の偏光フィルムの製造方法は、上記課題を解決するために、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることを特徴としている。
【００１０】
延伸により厚さに偏りが生じた両端部は染色時に切断の起点となることが考えられ、この両端部をスリットすることにより、染色時におけるポリビニルアルコール系フィルムの切断頻度を低減させることができる。また、本製造方法では、スリット前にポリビニルアルコール系フィルムに熱処理を行う必要がない。スリッターよりも乾燥炉の方が大規模な設備であるため、本製造方法は採用し易い方法であるといえる。
【００１１】
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、ポリビニルアルコール系フィルムの各端部のスリット幅が、ポリビニルアルコール系フィルムの全体幅に対して、２％以上、１００％以下であることが好ましい。
【００１２】
スリット幅が上記範囲であることによって、ポリビニルアルコール系フィルムの切断頻度を低減する程度に両端部を除去しつつ、上記フィルムの幅を大きく狭めない程度にスリットすることができる。
【００１３】
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、ポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色する前にロール状に巻き取り、ロール状のポリビニルアルコール系フィルムを巻き出す工程を含み、ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取る前に上記搬送方向に沿ったポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることが好ましい。
【００１４】
これにより、一旦、ポリビニルアルコール系フィルムをロール状とし、移動させることが可能であり、その後の巻き出しから染色、ホウ酸による架橋を他の場所にて行うことができる。このため、当該製造方法はより多くの設備にて実施可能である。
【００１５】
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、ポリビニルアルコール系フィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、上記ポリビニルアルコール系フィルムの幅方向に対して平行に上記巻取部を往復移動させながら、上記ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取ることが好ましい。
【００１６】
当該製造方法によれば、巻取時に巻取軸に対するポリビニルアルコール系フィルムの位置が変化する。これにより、ポリビニルアルコール系フィルムの両端部が巻取軸に対して相対的に移動しながら巻き取られるため、ポリビニルアルコール系がロール状となっても耳高な状態となり難い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の偏光フィルムの製造方法は、以上のように、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットする方法である。
【００１８】
延伸により厚さに偏りが生じた両端部は染色時に切断の起点となることが考えられ、この両端部をスリットすることにより、染色時におけるポリビニルアルコール系フィルムの切断頻度を低減させることができる。また、本製造方法では、スリット前にポリビニルアルコール系フィルムに熱処理を行う必要がないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る処理装置を示す断面図である。
【図２】本実施の形態において、ポリビニルアルコール系フィルムを巻き取る際の巻取時間とフィルム端部の位置を示すグラフである。
【図３】図２の巻取方法によって巻き取ったロールを示す図である。
【図４】本実施の形態に係る染色乾燥装置を示す断面図である。
【図５】実施例１および比較例１におけるポリビニルアルコール系フィルムの厚さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について図１〜３に基づいて説明すれば、以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係るポリビニルアルコール系フィルムの製造方法（以下、適宜「本製造方法」と略す）は、長尺状のポリビニルアルコール系フィルムをフィルムの搬送方向に延伸し、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色することを前提としている。すなわち、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、上記搬送方向に沿ったポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットする方法である（以下、「ポリビニルアルコール系フィルム」を適宜「ＰＶＡフィルム」と略す）。
【００２１】
まず、本製造方法にて使用する処理装置の説明と共に、本製造方法を説明する。図１は、処理装置１０を示す断面図である。処理装置１０は本製造方法にて使用可能な装置の一例であり、他の装置によっても本製造方法を実施可能である。処理装置１０は、ＰＶＡフィルムの延伸とスリットを行うために使用されるものであり、巻出部１、熱ロール（延伸部）２、スリッター３、巻取部４および搬送ロール５を備えている。
【００２２】
巻出部１は、ＰＶＡフィルムがロール状となった原反が設置され、ＰＶＡフィルムを熱ロール２へと供給するものである。巻出部１から供給されたＰＶＡフィルムは搬送ロール５を介して連続的に搬送される。また、巻取部４は、ＰＶＡフィルムを巻き取るものであり、巻出部１および巻取部４はＰＶＡフィルムの巻き芯を巻き取るための巻取軸を備えている。
【００２３】
ＰＶＡフィルムは、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。ＰＶＡフィルムとしては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他の単量体との共重合体などが例示される。酢酸ビニルに共重合される他の単量体としては、たとえば、不飽和カルボン酸類、不飽和スルホン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類などが挙げられる。
【００２４】
ＰＶＡフィルムのケン化度は、通常８５モル％以上、１００モル％以下、好ましくは９８モル％以上、１００モル％以下である。このＰＶＡフィルムは、さらに変性されていてもよく、たとえばアルデヒド類で変性されたポリビニルポリマール、ポリビニルアセタールなども使用し得る。また、ＰＶＡフィルムの平均重合度は、通常１０００以上、１００００以下、好ましくは１５００以上、５０００以下である。延伸前のＰＶＡフィルムの厚さは限定されないが、例えば、３０μｍ以上、８０μｍ以下とすることができる。
【００２５】
熱ロール２は内部に熱源を備えており、その表面を加熱された状態にすることができる。搬送過程でＰＶＡフィルムが熱ロールの表面に接触することにより、ＰＶＡフィルムを延伸することができる。巻取部４のフィルム巻取速度は、巻出部１のフィルム巻出速度よりも大きく、ＰＶＡフィルムはフィルムの搬送方向に一軸延伸され、弛むことなく巻き取られる。当該ＰＶＡフィルムの延伸は乾式延伸であり、大気中でなされる。
【００２６】
ＰＶＡフィルムを延伸する倍率は、４倍以上、８倍以下であり、好ましくは４．５倍以上、６倍以下である。上記範囲未満であると、最終製品である偏光フィルムの延伸が不十分となり、偏光フィルムの性能を優れたものとすることができない。一方、８倍を超えると、ＰＶＡフィルムの強度が低下する傾向にあり、染色する際に切断が生じ易くなる。
【００２７】
次に、スリッター３によって、ＰＶＡフィルムの両端部をスリットする。通常の偏光フィルムの製造方法では、スリッターは染色した偏光フィルムを所望の製品幅とするために使用される。一方、特許文献１では、延伸前のＰＶＡフィルムのスリットに使用されているが、延伸前に所定のシェア刃によってＰＶＡフィルムを所定の幅とすることにより、延伸時の切断頻度を低減する。つまり、スリットはＰＶＡフィルムの延伸前になされており、これは例外的なスリッターの使用方法であるといえる。また、特許文献１の発明は延伸時にフィルムが切断される頻度を低減させることを目的としている。
【００２８】
本製造方法の発明者らは、延伸後に染色したＰＶＡフィルムの切断頻度を低下させるため、原因を究明したところ、延伸後のＰＶＡフィルムに厚さの分布（偏り）がある点に着眼した。延伸後のＰＶＡフィルムは搬送方向に一軸延伸されるが、ＰＶＡフィルムの全体が均一に延伸されない。具体的には、ＰＶＡフィルムの中央部はより延伸されるが、両端部の厚さは中央部よりも厚い。本発明者らは、この厚さの偏りが染色時にＰＶＡフィルムが切断され易い原因ではないかと考えた。例えば、両端部がより厚い、すなわち延伸に偏りがあるということは、微視的には両端部に薄い部分も存在し、この部分が切断の起点になっている可能性がある。
【００２９】
そこで、本発明者らは、延伸後のＰＶＡフィルムの両端部をスリットする点に想到した。延伸により偏りが生じた両端部を除去することにより、染色時に切断頻度が低減されることを期待したのである。本発明に係るスリットは所望の製品幅とするためになされるのではなく、特許文献１でのスリッターの使用方法とも使用目的が異なっている。延伸後のＰＶＡフィルムは、延伸条件によるが、ＰＶＡフィルムの全体幅に対して、概して２％以上、１０％以下の幅で各端部が厚くなっていることが判明した。
【００３０】
したがって、ＰＶＡフィルムの各端部のスリット幅は、ＰＶＡフィルムの全体幅に対して、２％以上、１０％以下であることが好ましい。２％未満であると両端部の厚い部分が残存し、１０％を超えるとＰＶＡフィルムの幅を大きく狭めることとなる。また、好ましくは、２％以上、８％以下であり、さらに好ましくは２％以上、５％以下である。スリッター３としては、高分子フィルムをスリットする従来公知の設備を使用でき、特に限定されるものでない。
【００３１】
上記の処理を施したＰＶＡフィルムを後に染色処理した場合、水溶液中でのＰＶＡフィルムの切断頻度を大きく低減できることが明らかとなった。低減の程度は、ＰＶＡフィルムのフィルム長、厚さ等により異なるが、通常、３０％程度に低減することができる。染色処理にてＰＶＡフィルムが切断すると、ラインを停止させてＰＶＡフィルムの交換をする必要があり、偏光フィルムの生産効率および歩留まりは大きく低下してしまう。この点、本製造方法によれば、ＰＶＡフィルムの切断頻度を低減できる上、延伸後、染色前のＰＶＡフィルムの両端部をスリットすることにより実施可能であり、事前に熱処理を行う必要がない。スリッターよりも乾燥炉の方が大規模な設備であるため、本製造方法は採用し易い方法であるといえる。両端部がスリットされたＰＶＡフィルムは巻取部４によって一旦、巻き取られる。これにより、一旦、ＰＶＡフィルムをロール状とし、移動させることが可能であり、その後の巻き出しから染色、ホウ酸による架橋を別の装置にて行うことができる。
【００３２】
上述したように、延伸後のＰＶＡフィルムの両端部は中央部に比べて、厚い状態になっている。スリット幅を比較的小さくした場合、例えば、２％とした場合、ＰＶＡフィルムの中央部と両端部とでの厚み差を小さくすることができ、染色処理にて切断を低減可能であるものの、厚み差が残り得る。このようなＰＶＡフィルムを巻き取ると、ＰＶＡロールの両端部が中央部よりも非常に分厚い（いわゆる耳高な）状態となり、両端部に変形等が生じる要因となり得る。そこで、耳高の状態を避けるため、ＰＶＡフィルムの巻き芯を巻取部４の巻取軸に設置し、ＰＶＡフィルムの幅方向に移動させる巻取方法を採用してもよい（以下、当該巻取方法を「オシレート」と称する）。
【００３３】
上記オシレートは、ＰＶＡフィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、上記ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行に上記巻取部を往復移動させながら、上記ＰＶＡフィルムをロール状に巻き取る方法である。上記オシレートを換言すると、ＰＶＡフィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、巻取軸を軸方向に沿って往復移動させながら、上記ＰＶＡフィルムをロール状に巻き取る方法であるということもできる。
【００３４】
オシレートでは、巻取時に巻取軸に対するＰＶＡフィルムの位置が変化する。これにより、ＰＶＡフィルムの両端部が巻取軸に対して相対的に移動しながら巻き取られるため、ＰＶＡフィルムがロール状となっても耳高な状態となり難い。なお、上記ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な一方向に巻取部を移動させた後、上記ＰＶＡフィルムの幅方向における巻取軸の移動を停止させてもよい。その場合、一定時間停止後、上記ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な他方向に巻取部を移動させる。
【００３５】
図２を用いてオシレートについて具体的を示して説明する。図２は、ＰＶＡフィルムを巻き取る際の巻取高さ（ｈ）と一方のフィルム端部の位置（Ｌ１）とを示すグラフである。一方のフィルム端部の位置（Ｌ１）は、ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行に位置する巻取軸の移動量に対応する。すなわち、ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行に巻取軸が全く移動していなければ、一方のフィルム端部の位置は０であり（初期位置）、巻取軸がＰＶＡフィルムの幅方向の一方に移動した場合、フィルム端部もその方向に移動する。図２では、巻取軸がＰＶＡフィルムの幅方向に平行な一方向に移動した場合、移動量を正の値で示している。そして、巻取軸がＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な他方向に移動した場合、移動量を負の値で示している。
【００３６】
図２で示すオシレートではＰＶＡフィルムの巻き取り中に、（１）ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な一方向に巻取軸を移動させる（移動幅Ｌ１が増加）。（２）次に、ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な方向における巻取軸の移動を停止させ、フィルムの端部は上記平行な方向に移動させず、ロール厚さ（方向切替膜厚Ｌ２）を増加させた。その後、（３）ＰＶＡフィルムの幅方向に対して平行な他方向に巻取軸を移動させ、（４）上記平行な方向における巻取軸の移動を停止させる。一方のフィルムの端部はＰＶＡフィルムの幅方向に移動せず、ロール厚さ（方向切替膜厚Ｌ２）が増加し、その後（１）〜（４）を繰り返す。上記移動幅および方向切替膜厚Ｌ２は、適宜変更可能であり、移動ピッチはＰＶＡフィルムの巻き芯の径に応じて変更する。
【００３７】
一例として、ＰＶＡフィルムの巻き芯の径が２４１０ｍｍの場合、初期位置（移動幅Ｌ１が「０」）からＰＶＡフィルムの幅方向への移動幅を２０ｍｍに設定している。また、巻取軸を停止させた際にＰＶＡフィルムが搬送される方向切替膜厚を０．３ｍｍ、（３）の開始〜（４）〜（１）の終了までの移動ピッチＬ３を８０ｍｍに設定している。この場合、巻取軸が往復移動する距離は、４０ｍｍとなる。
【００３８】
上記の場合、上記移動幅Ｌ１を２０ｍｍとすることによりフィルムの中央部よりも端部が分厚くなることを低減することができる。一方、移動幅Ｌ１が２０ｍｍ未満の場合、耳高が生じ易い。また、方向切替膜厚Ｌ２を０．３ｍｍとすることにより、巻取軸の方向を切り返る際のフィルム端部の膜厚が薄く、フィルム端部の巻きずれを低減させることができる。一方、方向切替膜厚Ｌ２が０．３ｍｍ未満の場合、巻取軸の移動方向を切り返る際のフィルム端部に巻きずれが生じ易くなる。移動ピッチＬ３は８０ｍｍとしており、移動幅Ｌ１と同様にフィルム端部が耳高となることを低減することができる。一方、移動ピッチＬ３が８０ｍｍ未満の場合、耳高が生じ易い。
【００３９】
図３は、図２に示したオシレート方式によって巻き取ったロールを示す図である。同図に示すように、オシレート方式によって巻き取られたＰＶＡロール４ａでは、ＰＶＡフィルムの端部が凹凸を形成するように巻き取られる。これにより、巻取軸４ｂを移動しなかった場合に比較して、厚いＰＶＡフィルムの端部同士が重なって巻き取られることなく、ＰＶＡロールが耳高となることを回避することができ、ＰＶＡロール４ａの両端部に変形等が生じ難くなる。
【００４０】
次に、図４を用いて、ＰＶＡフィルムを染色する工程から乾燥する工程までを説明する。図４は、染色乾燥装置２０を示す断面図であり、染色乾燥装置２０は、巻出部１１、膨潤槽１２、染色槽１３、ホウ酸槽１４、水洗槽１５、乾燥炉１６、巻出部１１ａ・１１ｂ、乾燥炉１６および巻取部１７を備えている。
【００４１】
巻出部１１および巻取部１７は、図１で説明した通りフィルムを巻き出しおよび巻き取るものであり、巻出部１１には、処理装置１０でスリットされたＰＶＡフィルムが設置され、巻取部１７では、ＰＶＡフィルムが染色、乾燥され、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムと貼合された偏光フィルムが巻き取られる。
【００４２】
染色乾燥装置２０は、ＰＶＡフィルムが膨潤槽１２から乾燥炉１６までを順次通過する構造となっている。膨潤槽１２ではＰＶＡフィルムの膨潤処理が、染色槽１３ではＰＶＡフィルムの染色処理が行われ、染色槽１３で染色されたＰＶＡフィルムは、ホウ酸槽１４にてホウ酸処理がなされることにより偏光フィルムとなる。偏光フィルムは、水洗槽１５にて水洗されて未反応のホウ素水溶液が除かれた後、乾燥炉１６にて乾燥される。染色乾燥装置２０では、膨潤槽１２、染色槽１３、ホウ酸槽１４、水洗槽１５は１槽ずつ設けられているが、ＰＶＡフィルムの長さおよびＰＶＡフィルムの搬送速度等を考慮して、複数槽設けてもよい。
【００４３】
膨潤槽１２での膨潤処理では、ＰＶＡフィルムの表面に付着した、埃、可塑剤などの異物を除去する。このため、膨潤槽１２での処理液には、純水；水溶性有機溶媒、アルコール類などの水溶液を用いる。この中でも、排液処理が煩雑でなく、廃液コストを抑える観点から、純水を用いることが好ましい。
【００４４】
染色槽１３での染色処理では、ＰＶＡフィルムを二色系色素であるヨウ素にて染色する。染色処理は、ＰＶＡフィルムにヨウ素を吸着させる条件にてなされ、ＰＶＡフィルムに極端な溶解、失透などが生じないことも要求される。染色槽１３に収容される染色液としては、水１００重量部に対して、ヨウ素を０．０１重量部以上、０．２重量部以下、ヨウ化カリウムを０．１重量部以上、１０重量部以下含む水溶液が挙げられる。染色液の温度は、例えば、１０℃以上、５０℃以下とすることができ、好ましくは２０℃以上、４０℃以下である。また、ＰＶＡフィルムの浸漬時間は、１０秒以上、６００秒以下とすることができ、より好ましくは３０秒以上、２００秒以下とすることができる。
【００４５】
ホウ酸槽１４では、染色槽１３にて染色したＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液にて浸漬させることによって、ホウ酸処理を施してヨウ素を架橋させる。これにより、ＰＶＡフィルムから偏光フィルムが製造される。ホウ酸水溶液としては、水１００重量部に対して、２重量部以上、１０重量部以下、好ましくは３重量部以上、５重量部以下のホウ酸、および１０重量部以上、３０重量部以下、好ましくは１１重量部以上、２０重量部以下のヨウ化カリウムを含むものを使用できる。
【００４６】
ホウ酸水溶液中におけるホウ酸が水１００重量部に対して２重量部未満である場合には、ホウ酸架橋による十分な耐水性および耐湿熱性が得られず、一方、１０重量部を超える場合には、フィルム上にホウ酸の結晶が析出し、外観不良となるため好ましくない。また、ホウ酸水溶液中におけるヨウ化カリウムが水１００重量部に対して１０重量部未満である場合には、偏光フィルムの透過率特性を優れたものとできない。一方、３０重量部を超える場合には、ホウ酸の架橋反応が妨げられたり、ＰＶＡフィルム上へ結晶が析出したりすることによる外観不良が生じ得る。
【００４７】
ホウ酸処理を好適に行うためには、ホウ酸水溶液の温度を通常５０℃以上、７０℃以下、好ましくは５３℃以上、６５℃以下とすることができ、処理時間を通常１０秒以上、６００秒以下、好ましくは２０秒以上、３００秒以下、より好ましくは２０秒以上、１００秒以下とすることができる。
【００４８】
なお、上記ホウ酸およびヨウ化カリウム以外に、ヨウ化亜鉛、塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどから選ばれる少なくとも何れかの成分を含有するホウ酸水溶液を用いてもよい。
【００４９】
水洗槽１５での水洗処理では、偏光フィルムの表面に付着したホウ酸水溶液を水洗する。水洗処理としては、偏光フィルムを浸水する方法、偏光フィルムに対して水をシャワー状に噴射する方法などが挙げられる。水の温度は通常２℃以上、１５℃以下にて行うことができる。
【００５０】
乾燥炉１６での乾燥処理では偏光フィルムに付着した水を除去する。通常、４０℃以上、９０℃以下に保持された乾燥炉１６内に、３０秒以上、６００秒以下、偏光フィルムを搬送する。これにより、ヨウ素架橋後の後処理が終了する。この段階で偏光フィルムを巻き取れば、偏光フィルムが得られるが、染色乾燥装置２０では、偏光フィルムにＴＡＣを貼合する構成を備えており、偏光板を得ることができる。
【００５１】
巻出部１１ａ・１１ｂには、ＴＡＣフィルムロールが設置されており、ＴＡＣフィルムが巻き出される。図示しないが、乾燥炉１６から搬送された偏光フィルムには、接着剤が塗布され、表および裏の両面にＴＡＣフィルムが貼合される（貼合処理）。ＴＡＣフィルムとしては、通常、３０μｍ以上、２００μｍ以下のものが使用される。使用される接着剤としては、光学的に等方性の接着剤が好ましく使用され、例えば、ポリビニルアルコール系接着剤を挙げることができる。ＰＶＡフィルムの両面にＴＡＣフィルムが貼合された偏光板はさらに乾燥炉１６にて、通常、３０℃以上、１００℃以下にて乾燥される。これにより、偏光フィルムおよびＴＡＣフィルムから偏光板が製造される。
【００５２】
最後に、偏光板は巻出部１１ａ・１１ｂから巻き出された保護フィルムと貼り合わされた後、巻取部１７によって巻き取られる。染色乾燥装置２０にて得られた偏光板は、図示しないが他の工程、例えば、基板との貼合工程がなされて液晶表示装置として製品化される。なお、染色乾燥装置２０では、処理装置１０にて延伸およびスリット処理された後、巻き取られたＰＶＡフィルムを原反として使用しているが、処理装置１０での巻き取りを簡略化してもかまわない。この場合、処理装置１０から巻取部４、染色乾燥装置２０から巻出部１１をラインから外して、処理装置１０および染色乾燥装置２０のラインを連続的に構築する。
【００５３】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００５４】
本発明について、実施例および比較例、並びに図５に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。なお、ＰＶＡフィルムの厚さは、Sony Digital Micrometer M-30測定装置によって測定した。
【００５５】
〔実施例１〕
図１の処理装置１０および図２の染色乾燥装置を使用して、偏光フィルムを製造した。ＰＶＡフィルムとして、原反長３４００Ｍ、原反幅２４００ｍｍのＰＶＡフィルム（ＶＦ‐ＰＳ、クラレ社）を使用した。まず、搬送ロール５を介して、巻出部１から巻取部４までにＰＶＡフィルムを設置した。なお、ＰＶＡフィルムの損失を抑えるため、ＰＶＡフィルムの巻取部４側にはリードフィルムを連結している。その後、巻出部１からＰＶＡフィルムを巻き出し、表面温度を１２２℃とした熱ロール２を用いて、ＰＶＡフィルムを４．２倍に延伸した。さらに、スリッター３を使用して、延伸したＰＶＡフィルムの全幅に対して、５％ずつ（１２０ｍｍずつ（合計２４０ｍｍ））各端部をスリットした。巻取部４の巻取軸をＰＶＡフィルムの幅方向に移動させることなく通常の方法にて、ＰＶＡフィルムを巻き取った。ＰＶＡフィルムのスリットを開始した部分から５００Ｍの位置にて厚さの測定を行った。測定結果を図５に示す。図５は実施例１および比較例１におけるポリビニルアルコール系フィルムの厚さを示すグラフである。
【００５６】
図５のように、実施例１でのＰＶＡフィルムの厚さは、１７μｍ以上、１９μｍ以下であり、延伸後のＰＶＡフィルムは厚さの分布が小さく抑えられていることが分かる。
【００５７】
次に、搬送ロール５を介して、染色乾燥装置２０の巻出部１１から巻取部１７までにスリット後のリードフィルムおよびＰＶＡフィルムを設置した。膨潤槽１２および水洗槽１５には洗浄用の純水を収容し、染色槽１３には純水１００重量部に対して、ヨウ素を０．０６重量部、ヨウ化カリウムを６重量部混合した水溶液が収容されている。また、ホウ酸槽１４には、純水１００重量部に対して、ホウ酸を８重量部混合した水溶液が収容されている。膨潤槽１２、染色槽１３、ホウ酸槽１４および水洗槽１５の各溶液温度は、６０℃、２８℃、７２℃、１３℃であり、各槽におけるＰＶＡフィルムの浸漬時間は、１０秒、６０秒、３００秒、１０秒とした。また、乾燥炉１６の乾燥温度は９０℃に設定した。上記の条件にて、ＰＶＡフィルムの膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、水洗処理および乾燥処理を行い、偏光フィルムを得た。
【００５８】
上記の処理装置１０および染色乾燥装置２０によるＰＶＡフィルムの染色処理を同様に、５回繰り返したところ、染色処理でのＰＶＡフィルムの切断頻度は１回／５回であり、切断頻度を大きく低減することができた。
【００５９】
〔実施例２〕
巻取部４によるＰＶＡフィルムの巻き取りをオシレートによって行った以外は、実施例１と同様にして偏光フィルムを製造した。オシレートの条件は、ＰＶＡフィルムの巻き芯の径が２４１０ｍｍであり、移動幅Ｌ１を２０ｍｍ、方向切替膜厚Ｌ２を０．３ｍｍ、移動ピッチＬ３を８０ｍｍとした。
【００６０】
実施例１と同様に、偏光フィルムの製造を３回繰り返したところ、染色処理でのＰＶＡフィルムの切断頻度は１回／３回であり、切断頻度を大きく低減することができた。
【００６１】
〔比較例１〕
スリットを行わない以外は、実施例２と同様にして偏光フィルムを製造した。製造過程において、巻取部４にて巻き取ったＰＶＡフィルムに関して、ＰＶＡフィルムのスリットを開始した部分から５００Ｍの位置にて厚さの測定を行った。測定結果を図５に示す。図５のように、比較例１でのＰＶＡフィルムの厚さは、中心部が１７μｍ以上、１９μｍ以下であるが、両端部は最大で２３μｍとなっており、延伸後のＰＶＡフィルムでは厚さの分布が大きいことが分かる。
【００６２】
実施例２と同様に、偏光フィルムの製造を３回繰り返したところ、染色処理でのＰＶＡフィルムの切断頻度は２回／３回であり、切断が頻繁に生じる結果となった。
【００６３】
実施例１，２および比較例１の結果から、延伸後のＰＶＡフィルムの両端をスリットし、延伸後の厚い箇所を除去することによって、染色処理時のフィルム切断を抑制できたことが明らかとなった。この結果から、延伸後のフィルム両端部が切断の起点となっている確証が得られた。本実施例の方法によれば、ＰＶＡフィルムの切断頻度を大きく低減できるため、偏光フィルムの生産効率および歩留まりを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る偏光フィルムの製造方法によれば、染色処理段階にてポリビニルアルコールフィルムの切断頻度を低減させることができるため、本製造方法は偏光フィルムの製造分野にて利用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 巻出部
２ 熱ロール
３ スリッター
４ 巻取部
４ａ ＰＶＡロール
４ｂ 巻取軸
５ 搬送ロール
１０ 処理装置
１１ 巻出部
１２ 膨潤槽
１３ 染色槽
１４ ホウ酸槽
１５ 水洗槽
１６ 乾燥炉
１７ 巻取部
２０ 染色乾燥装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、
延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、
ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】
ポリビニルアルコール系フィルムの各端部のスリット幅が、ポリビニルアルコール系フィルムの全体幅に対して、２％以上、１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項３】
ポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色する前にロール状に巻き取り、ロール状のポリビニルアルコール系フィルムを巻き出す工程を含み、
ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取る前に上記搬送方向に沿ったポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項４】
ポリビニルアルコール系フィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、上記ポリビニルアルコール系フィルムの幅方向に対して平行に上記巻取部を往復移動させながら、上記ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取ることを特徴とする請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項１】
長尺状のポリビニルアルコール系フィルムを当該フィルムの搬送方向に延伸し、
延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色し、二色系色素を架橋して偏光フィルムを製造する偏光フィルムの製造において、
ポリビニルアルコール系フィルムを延伸した後、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを染色する前に、延伸されたポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【請求項２】
ポリビニルアルコール系フィルムの各端部のスリット幅が、ポリビニルアルコール系フィルムの全体幅に対して、２％以上、１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項３】
ポリビニルアルコール系フィルムを二色系色素によって染色する前にロール状に巻き取り、ロール状のポリビニルアルコール系フィルムを巻き出す工程を含み、
ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取る前に上記搬送方向に沿ったポリビニルアルコール系フィルムの両端部をスリットすることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光フィルムの製造方法。
【請求項４】
ポリビニルアルコール系フィルムを巻取軸の軸回転によって巻き取る巻取部を使用して、上記ポリビニルアルコール系フィルムの幅方向に対して平行に上記巻取部を往復移動させながら、上記ポリビニルアルコール系フィルムをロール状に巻き取ることを特徴とする請求項３に記載の偏光フィルムの製造方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１７３７２４（Ｐ２０１２−１７３７２４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８８３５（Ｐ２０１１−３８８３５）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【出願人】（０００２０６４７３）大倉工業株式会社 (124)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【出願人】（０００２０６４７３）大倉工業株式会社 (124)
【Ｆターム（参考）】
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