本發(fā)明涉及聚乙烯醇系聚合物膜(以下,有時(shí)將“聚乙烯醇”簡(jiǎn)寫(xiě)為“pva”)及其制造方法、以及由該pva系聚合物膜制造的偏振膜等光學(xué)膜。
背景技術(shù):
具有透光和遮光功能的偏振板與具有光切換功能的液晶等同為液晶顯示裝置(lcd)的重要構(gòu)成要素。該液晶顯示裝置的應(yīng)用領(lǐng)域也從開(kāi)發(fā)初期時(shí)的計(jì)算器和腕表等小型儀器擴(kuò)展至筆記本電腦、液晶監(jiān)測(cè)器、液晶彩色投影儀、液晶電視、車(chē)載用導(dǎo)航系統(tǒng)、手機(jī)、在室內(nèi)外使用的計(jì)量?jī)x器等廣泛的范圍,尤其是液晶監(jiān)測(cè)器、液晶電視等的大畫(huà)面化正在推進(jìn)。
偏振板通常如下制造:通過(guò)將pva系聚合物膜進(jìn)行單軸拉伸后,使用碘、二色性染料進(jìn)行染色處理的方法;將pva系聚合物膜染色并進(jìn)行單軸拉伸后,用硼化合物進(jìn)行固定處理的方法;在前述的任意方法中在染色的同時(shí)進(jìn)行固定處理的方法等來(lái)制造偏振膜,并在由此得到的偏振膜的單面或兩面粘貼三乙酸纖維素膜、乙酸?丁酸纖維素膜等保護(hù)膜。
近年來(lái),隨著液晶顯示裝置用途的擴(kuò)大等,除了要求顯示品質(zhì)的高級(jí)化之外,還要求進(jìn)一步降低成本、進(jìn)一步提高處理性。從降低成本的方面出發(fā),重要的是,提高制造偏振膜時(shí)的生產(chǎn)速度;防止拉伸pva系聚合物膜時(shí)的拉伸碎裂(斷裂)來(lái)降低斷裂損失、提高成品率,并且防止伴隨膜斷裂產(chǎn)生的拉伸作業(yè)、拉伸?染色作業(yè)的中斷等。
此外,作為制造偏振膜時(shí)提高生產(chǎn)率之一,要求在制造偏振膜時(shí)縮短干燥時(shí)間,從這一點(diǎn)出發(fā),作為偏振膜制造用的原料膜,以往通常使用厚度為75μm左右的pva系聚合物膜,近年來(lái),要求厚度薄于70μm的進(jìn)一步薄膜化的pva系聚合物膜。
然而,pva系聚合物膜存在越薄則以高倍率進(jìn)行拉伸時(shí)越容易發(fā)生斷裂的問(wèn)題,從這一點(diǎn)出發(fā),要求能夠以良好的作業(yè)性、高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造即使較薄也不會(huì)發(fā)生斷裂、能夠以高倍率進(jìn)行拉伸、由此具有與現(xiàn)有制品為同等以上的偏振性能的偏振膜的pva系聚合物膜。
以往,為了提高pva系聚合物膜的拉伸性、提高拉伸時(shí)的均勻性、提高將pva系聚合物膜拉伸而得到的偏振膜的偏振性能、耐久性等,在使用包含pva系聚合物的原液進(jìn)行干燥并制膜時(shí),進(jìn)行制膜拉延度(draw)(制膜中使用的輥之間的pva系聚合物膜的輸送速度之比)的調(diào)整、制膜時(shí)的pva系聚合物膜的水分率的調(diào)整等。
作為這種現(xiàn)有技術(shù),已知的是,例如使用轉(zhuǎn)鼓制膜機(jī)制造pva系聚合物膜時(shí),將[所得pva系聚合物膜的卷取速度]/[位于要供給制膜原料的最上游的轉(zhuǎn)鼓的速度]設(shè)為0.8~1.3的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)等。
此外,作為能夠以良好的作業(yè)性、高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造在拉伸時(shí)不易斷裂、具有與現(xiàn)有制品為同等以上的光學(xué)性能的偏振膜等拉伸膜的pva系聚合物膜,已知的是,將pva系聚合物膜的機(jī)械流向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值(δn(md)ave)和將pva系聚合物膜的寬度方向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值(δn(td)ave)滿(mǎn)足特定關(guān)系的pva系聚合物膜(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2和3)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2001-315141號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)第2012/132984號(hào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開(kāi)第2013/137056號(hào)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問(wèn)題
然而,近年來(lái),為了提高所得偏振膜的偏振性能等光學(xué)性能等,有時(shí)采用在制造偏振膜時(shí)的染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法,此外,在被稱(chēng)為主拉伸的主要拉伸中,有時(shí)也采用較高的溫度。然而,對(duì)于專(zhuān)利文獻(xiàn)1~3記載的pva系聚合物膜而言,從即使在上述那樣的情況下也會(huì)表現(xiàn)出高的極限拉伸倍率這一點(diǎn)出發(fā),存在進(jìn)一步改善的余地。此外,對(duì)于專(zhuān)利文獻(xiàn)1~3記載的pva系聚合物膜而言,通過(guò)拉伸至高倍率為止,膜寬度變窄,存在最終得到的偏振膜面積變小的課題。
本發(fā)明的目的在于,提供即使采用在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法時(shí)、采用較高的拉伸溫度時(shí)其極限拉伸倍率也高,能夠以高倍率進(jìn)行拉伸而不發(fā)生斷裂,此外,通過(guò)抑制拉伸時(shí)的膜寬度降低而能夠以良好的作業(yè)性、高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造偏振膜等拉伸膜的pva系聚合物膜。此外,本發(fā)明的目的在于,提供能夠以高生產(chǎn)率順利且連續(xù)地制造具有前述優(yōu)異特性的pva系聚合物膜的方法。進(jìn)而,本發(fā)明的目的在于,提供由前述pva系聚合物膜制造的偏振膜等光學(xué)膜。
用于解決問(wèn)題的方法
本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的而重復(fù)進(jìn)行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):若將pva系聚合物膜的機(jī)械流向(長(zhǎng)度方向)的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值和將pva系聚合物膜的寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值分別設(shè)為特定的范圍,則即使采用在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法時(shí)、采用較高的拉伸溫度時(shí),即使膜的極限拉伸倍率變高并以高倍率進(jìn)行拉伸也不易發(fā)生膜的斷裂,此外,抑制拉伸時(shí)的膜寬度降低,能夠以高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造偏振性能等光學(xué)性能優(yōu)異的偏振膜等拉伸膜而無(wú)需中斷拉伸作業(yè)。
尤其發(fā)現(xiàn):將pva系聚合物膜的機(jī)械流向(長(zhǎng)度方向)的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值和將pva系聚合物膜的寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值分別處于特定范圍的前述pva系聚合物膜中,該膜的厚度即使是比以往通常用于制造偏振膜的pva系聚合物膜的厚度薄的10~65μm左右的厚度,也會(huì)具有高極限拉伸倍率,因此,能夠以高倍率順利地進(jìn)行單軸拉伸而不發(fā)生斷裂,由此能夠在制造偏振膜時(shí)進(jìn)一步膜化,能夠在制造偏振膜時(shí)進(jìn)一步縮短干燥時(shí)間。
并且,本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn):關(guān)于具有高極限拉伸倍率的前述pva系聚合物膜,通過(guò)將包含pva系聚合物的制膜原液噴出在具備多個(gè)干燥輥的制膜裝置的第1干燥輥上,然后用該多個(gè)干燥輥依次干燥來(lái)制膜,此時(shí),將最終干燥輥的圓周速度相對(duì)于第1干燥輥的圓周速度之比設(shè)為特定的范圍,并且,將根據(jù)揮發(fā)分率達(dá)到特定值時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬計(jì)算的收縮率設(shè)為特定的范圍,能夠以高生產(chǎn)率順利且連續(xù)地進(jìn)行制造。
此外,本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn):在利用上述方法制造極限拉伸倍率高的pva系聚合物膜時(shí),關(guān)于pva系聚合物膜的揮發(fā)分率處于特定范圍時(shí)的各干燥輥的表面溫度,優(yōu)選將它們的平均值設(shè)為特定的范圍,制膜原液的揮發(fā)分率優(yōu)選處于特定的范圍,并且,第1干燥輥的圓周速度優(yōu)選處于特定的范圍。
本發(fā)明人等基于上述見(jiàn)解進(jìn)一步重復(fù)研究,從而完成了本發(fā)明。
即,本發(fā)明涉及下述技術(shù)方案:
[1]pva系聚合物膜,其特征在于,滿(mǎn)足下述式(i)和(ii):
δn(md)ave≤1.3×10-3(i)
δn(td)ave≤1.3×10-3(ii)
[上述式中,δn(md)ave表示將pva系聚合物膜的機(jī)械流向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值,δn(td)ave表示將pva系聚合物膜的寬度方向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值]。
[2]根據(jù)前述[1]的pva系聚合物膜,其中,厚度處于10~65μm的范圍內(nèi);
[3]根據(jù)前述[1]或[2]的pva系聚合物膜,其為光學(xué)膜制造用原料膜;
[4]根據(jù)前述[3]的pva系聚合物膜,其中,光學(xué)膜為偏振膜;
[5]pva系聚合物膜的制造方法,其特征在于,
(a)使用具備旋轉(zhuǎn)軸彼此平行的多個(gè)干燥輥的制膜裝置,將包含pva系聚合物的制膜原液在該制膜裝置的第1干燥輥上噴出成膜狀,并部分干燥后,用其后接續(xù)的干燥輥進(jìn)一步干燥來(lái)制膜;此時(shí),
(b)將最終干燥輥的圓周速度(sl)相對(duì)于第1干燥輥的圓周速度(s1)之比(sl/s1)設(shè)為0.955~0.980;
(c)將根據(jù)揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬(h20)和揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬(h9)計(jì)算的收縮率((1-h9/h20)×100)(%)設(shè)為1%以上;
[6]根據(jù)前述[5]的制造方法,其中,關(guān)于自pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的干燥輥起至pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的干燥輥為止的各干燥輥的表面溫度,將它們的平均值設(shè)為85℃以上;
[7]根據(jù)前述[5]或[6]的制造方法,其中,制膜原液的揮發(fā)分率為60~75質(zhì)量%;
[8]根據(jù)前述[5]~[7]中的任一制造方法,其中,將第1干燥輥的圓周速度(s1)設(shè)為8~25m/分鐘;
[9]光學(xué)膜,其由前述[3]的pva系聚合物膜制造;
[10]根據(jù)前述[9]的光學(xué)膜,其為偏振膜。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的pva系聚合物膜即使采用在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法時(shí)、采用較高的拉伸溫度時(shí)也具有高的極限拉伸倍率,因此在制造拉伸膜時(shí),即使以高倍率進(jìn)行單軸拉伸也不易發(fā)生膜的斷裂,由此能夠以高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造偏振膜等拉伸膜而無(wú)需中斷拉伸作業(yè)。
尤其是,關(guān)于本發(fā)明的pva系聚合物膜,膜厚度即使是比以往通常用于制造偏振膜等的pva系聚合物膜的厚度薄的10~65μm左右的厚度,也會(huì)具有高的極限拉伸倍率,不會(huì)發(fā)生斷裂,能夠以高倍率順利地進(jìn)行單軸拉伸,由此在制造拉伸膜時(shí)能夠進(jìn)一步膜化,能夠在制造偏振膜等時(shí)進(jìn)一步縮短干燥時(shí)間且由此提高生產(chǎn)率。
此外,近年來(lái),作為偏振膜制造用的原料膜,還使用長(zhǎng)度超過(guò)5000m的pva系聚合物膜,但本發(fā)明的pva系聚合物膜具有高的極限拉伸倍率,因此與以往的膜相比能夠以更高的倍率進(jìn)行拉伸,由此與以往相比能夠由pva系聚合物膜獲得更多量的偏振膜。
進(jìn)而,通過(guò)采用本發(fā)明的制造方法,能夠以高生產(chǎn)率順利且連續(xù)地制造具有上述優(yōu)異特性的本發(fā)明的pva系聚合物膜。
附圖說(shuō)明
[圖1]圖1是表示測(cè)定pva系聚合物膜的δn(md)ave時(shí)的試樣采取方法的示意圖。
[圖2]圖2是表示測(cè)定pva系聚合物膜的δn(td)ave時(shí)的試樣采取方法的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下,針對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
通常,對(duì)于使用pva系聚合物等透明聚合物制造的透明膜而言,聚合物鏈通過(guò)由剪切應(yīng)力導(dǎo)致的塑性變形、形變等而沿著流向(機(jī)械流向:長(zhǎng)度方向)發(fā)生取向,構(gòu)成聚合物的原子團(tuán)的分極方向在宏觀上對(duì)齊,由此產(chǎn)生聚合物特有的雙折射。
pva系聚合物膜的機(jī)械流向的雙折射率[δn(md)]由下述式[i]求出,此外,寬度方向的雙折射率[δn(td)]由下述式[ii]求出。
δn(md)=nmd-nz[i]
δn(td)=ntd-nz[ii]
[式中,nmd表示膜的機(jī)械流向(長(zhǎng)度方向)的折射率,ntd表示膜的寬度方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率]。
本發(fā)明的pva系聚合物膜從滿(mǎn)足下述式(i)和(ii)的觀點(diǎn)出發(fā)與以往的pva系聚合物膜不同。
δn(md)ave≤1.3×10-3(i)
δn(td)ave≤1.3×10-3(ii)
[上述式中,δn(md)ave表示將pva系聚合物膜的機(jī)械流向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值,δn(td)ave表示將pva系聚合物膜的寬度方向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值]。
即,如上述式(i)和(ii)所示那樣,具有下述特征:本發(fā)明的pva系聚合物膜中,將pva系聚合物膜的機(jī)械流向(連續(xù)制造pva系聚合物膜時(shí)的流線方向)[以下有時(shí)稱(chēng)為“長(zhǎng)度方向(md)”的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值、即“δn(md)ave”以及將pva系聚合物膜的寬度方向(與長(zhǎng)度方向垂直的方向)[以下有時(shí)稱(chēng)為“寬度方向(td)”]的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值、即“δ(td)ave”分別處于上述范圍。
本發(fā)明的pva系聚合物膜通過(guò)滿(mǎn)足上述式(i)和(ii),即使采用在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法時(shí)、采用較高的拉伸溫度時(shí)也具有高的極限拉伸倍率,由此,在制造偏振膜等拉伸膜時(shí)即使以高倍率進(jìn)行單軸拉伸也不易發(fā)生膜斷裂,無(wú)需隨著膜的斷裂而中斷拉伸作業(yè),能夠以高成品率、良好的生產(chǎn)率制造偏振性能等光學(xué)性能優(yōu)異且制成了膜的拉伸膜。
從更顯著地發(fā)揮出本發(fā)明的效果、其制造容易度等的觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的pva系聚合物膜的δn(md)ave優(yōu)選低于1.3×10-3、更優(yōu)選為1.0×10-3以下、進(jìn)一步優(yōu)選為0.9×10-3以下、特別優(yōu)選為0.8×10-3以下,此外,優(yōu)選為0.7×10-3以上、更優(yōu)選為0.75×10-3以上。
此外,從更顯著地發(fā)揮出本發(fā)明的效果、其制造容易度等的觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的pva系聚合物膜的δn(td)ave優(yōu)選為1.2×10-3以下、更優(yōu)選為1.15×10-3以下、進(jìn)一步優(yōu)選為1.1×10-3以下,此外,優(yōu)選為1.0×10-3以上、更優(yōu)選為1.05×10-3以上。
應(yīng)予說(shuō)明,對(duì)于pva系聚合物膜而言,膜的寬度方向(td)上的δn(md)ave和/或δn(td)ave的值大多存在變動(dòng),尤其是,在寬度方向的兩端部,δn(md)ave容易變高,但至少pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中央部滿(mǎn)足式(i)和(ii)即可,優(yōu)選的是,以pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中心部作為中心的寬度方向(td)的8成以上的部分的整個(gè)區(qū)域滿(mǎn)足式(i)和(ii)。不滿(mǎn)足式(i)和(ii)的pva系聚合物膜的寬度方向(td)的兩端部可以在將pva系聚合物膜沿著長(zhǎng)度方向(md)拉伸之前進(jìn)行切斷并去除(去邊)。
pva系聚合物膜的“δn(md)ave”[將pva系聚合物膜的長(zhǎng)度方向(md)的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值]和“δn(td)ave”[將pva系聚合物膜的寬度方向(td)的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值]可利用下述方法進(jìn)行測(cè)定。
《1》δn(md)ave的測(cè)定方法:(此處,例示出pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中央部的δn(md)ave的測(cè)定方法。)
(i)在pva系聚合物膜的長(zhǎng)度方向(md)的任意位置,如圖1的(a)所示那樣,從膜的寬度方向(td)的中央部切出md×td=2mm×10mm的尺寸的細(xì)片,將該細(xì)片用厚度為100μm的pet膜夾持兩側(cè),將其進(jìn)一步夾持于木框,并安裝于切片裝置。
(ii)接著,如圖1的(b)所示那樣(pet膜和木框未經(jīng)圖示),針對(duì)前述采取的細(xì)片,平行于細(xì)片長(zhǎng)度方向(md)地以10μm間隔進(jìn)行切片,制作10個(gè)圖1的(c)所示的觀察用切片(md×td=2mm×10μm)。從該切片之中,選擇5個(gè)切片表面平滑且沒(méi)有切片厚度不均的切片,將其分別載置在載片上,并用顯微鏡(キーエンス公司制)測(cè)定切片厚度。應(yīng)予說(shuō)明,觀察在10倍目鏡、20倍物鏡(總計(jì)為200倍)的視野內(nèi)進(jìn)行。
(iii)接著,以能夠觀察到切片表面的方式,將切片如圖1的(d)那樣地放倒,使切片表面朝上并載置在載片上,用蓋玻片和硅油(折射率為1.04)封住,使用二維光彈性評(píng)價(jià)系統(tǒng)“pa-micro”(フォトニックラティス公司制),測(cè)定5個(gè)切片的延遲。
(iv)在將各切片的延遲分布示于“pa-micro”的測(cè)定畫(huà)面的狀態(tài)下,以橫穿切片的方式在當(dāng)初的膜表面上畫(huà)出垂直的線α,在該線段α上進(jìn)行線性分析,從而獲得膜的厚度方向的延遲分布數(shù)據(jù)。應(yīng)予說(shuō)明,觀察在10倍目鏡、20倍物鏡(總計(jì)為200倍)的視野內(nèi)進(jìn)行。此外,為了抑制因線段α在切片上穿過(guò)的位置變化導(dǎo)致的誤差,將線寬設(shè)為300像素并采用延遲的平均值。
(v)通過(guò)上述得到的膜的厚度方向的延遲分布值除以用顯微鏡測(cè)定的厚度,求出膜的厚度方向的雙折射率δn(md)分布,采取該膜的厚度方向的雙折射率δn(md)分布的平均值。將針對(duì)5個(gè)切片求出的各個(gè)膜的厚度方向的雙折射率δn(md)分布的平均值進(jìn)一步平均,從而記作“δn(md)ave”。
《2》δn(td)ave的測(cè)定方法:
(此處,例示出pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中央部的δn(td)ave的測(cè)定方法。)
(i)在pva系聚合物膜的長(zhǎng)度方向(md)的任意位置,如圖2的(a)所示那樣,從膜的寬度方向(td)的中央部切出md×td=10mm×2mm的尺寸的細(xì)片,將該細(xì)片用厚度為100μm的pet膜夾持兩側(cè),將其進(jìn)一步夾持于木框,并安裝于切片裝置。
(ii)接著,如圖2的(b)所示那樣(pet膜和木框未經(jīng)圖示),針對(duì)前述采取的細(xì)片,平行于細(xì)片寬度方向(td)地以10μm間隔進(jìn)行切片,制作10個(gè)圖2的(c)所示的觀察用切片(md×td=10μm×2mm)。從該切片之中,選擇5個(gè)切片表面平滑且沒(méi)有切片厚度不均的切片,將其分別載置在載片上,并用顯微鏡(キーエンス公司制)測(cè)定切片厚度。應(yīng)予說(shuō)明,觀察在10倍目鏡、20倍物鏡(總計(jì)為200倍)的視野內(nèi)進(jìn)行。
(iii)接著,以能夠觀察到切片表面的方式,將切片如圖2的(d)那樣地放倒,使切片表面朝上并載置在載片上,用蓋玻片和硅油(折射率為1.04)封住,使用二維光彈性評(píng)價(jià)系統(tǒng)“pa-micro”(フォトニックラティス公司制),測(cè)定5個(gè)切片的延遲。
(iv)在將各切片的延遲分布示于“pa-micro”的測(cè)定畫(huà)面的狀態(tài)下,以橫穿切片的方式在當(dāng)初的膜表面上畫(huà)出垂直的線β,在該線段β上進(jìn)行線性分析,從而獲得膜的厚度方向的延遲分布數(shù)據(jù)。應(yīng)予說(shuō)明,觀察在10倍目鏡、20倍物鏡(總計(jì)為200倍)的視野內(nèi)進(jìn)行。此外,為了抑制因線段β在切片上穿過(guò)的位置變化導(dǎo)致的誤差,將線寬設(shè)為300像素并采用延遲的平均值。
(v)通過(guò)上述得到的膜的厚度方向的延遲分布值除以用顯微鏡測(cè)定的厚度,求出膜的厚度方向的雙折射率δn(td)分布,采取該膜的厚度方向的雙折射率δn(td)分布的平均值。將針對(duì)5個(gè)切片求出的各個(gè)膜的厚度方向的雙折射率δn(td)分布的平均值進(jìn)一步平均,從而記作“δn(td)ave”。
本發(fā)明的pva系聚合物膜的厚度可以設(shè)為5~150μm的范圍,用作偏振膜制造用的原料膜時(shí)等,優(yōu)選設(shè)為10~65μm。本發(fā)明的pva系聚合物膜即使采用在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法時(shí)、采用較高的拉伸溫度時(shí)也具有高的極限拉伸倍率,因此,將膜厚設(shè)為比以往大多用作偏振膜制造用原料膜的厚度75μm左右的pva系聚合物膜更薄的前述10~65μm時(shí),膜不會(huì)發(fā)生斷裂,能夠以高倍率進(jìn)行拉伸,由此,能夠以高成品率、順利且以良好的生產(chǎn)率制造具有與現(xiàn)有制品為同等以上的偏振性能等光學(xué)特性的拉伸膜,而且,通過(guò)以高倍率對(duì)厚度為10~65μm的pva系聚合物膜進(jìn)行拉伸,能夠使拉伸后的膜厚度比以往更薄,并且,在制造偏振膜時(shí)能夠縮短干燥時(shí)間,能夠提高偏振膜的制造速度。從上述那樣的觀點(diǎn)出發(fā),pva系聚合物膜的厚度更優(yōu)選為60μm以下、進(jìn)一步優(yōu)選為50μm以下,可以為40μm以下、進(jìn)而可以為30μm以下。
另一方面,若pva系聚合物膜的厚度過(guò)薄,則用于制造偏振膜的單軸拉伸時(shí),存在膜容易發(fā)生斷裂的傾向,因此,pva系聚合物膜的厚度更優(yōu)選為15μm以上、進(jìn)一步優(yōu)選為18μm以上、特別優(yōu)選為20μm以上。
本發(fā)明的pva系聚合物膜的寬度沒(méi)有特別限定,近年來(lái)的液晶電視、監(jiān)測(cè)器呈現(xiàn)大畫(huà)面化,因此,為了可有效地用于它們,寬度優(yōu)選為2m以上、更優(yōu)選為3m以上、進(jìn)一步優(yōu)選為4m以上。此外,用實(shí)際的生產(chǎn)機(jī)器制造偏振板時(shí),若膜的寬度過(guò)大,則有時(shí)難以均勻地進(jìn)行單軸拉伸,因此,pva系聚合物膜的寬度優(yōu)選為8m以下。
本發(fā)明的pva系聚合物膜的質(zhì)量溶脹度優(yōu)選為180~250%、更優(yōu)選為185~240%、進(jìn)一步優(yōu)選為190~230%。若pva系聚合物膜的質(zhì)量溶脹度過(guò)低,則存在不易拉伸、難以制造光學(xué)性能優(yōu)異的拉伸膜的傾向,另一方面,若質(zhì)量溶脹度過(guò)高,則有時(shí)拉伸時(shí)的步驟通過(guò)性變差、無(wú)法獲得高耐久性的偏振膜。
此處提及的質(zhì)量溶脹度是指:將pva系聚合物膜在30℃的蒸餾水中浸漬30分鐘時(shí)的質(zhì)量除以前述浸漬后以105℃干燥16小時(shí)后的質(zhì)量而得到的值的百分率,具體可通過(guò)下述實(shí)施例記載的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。
作為形成本發(fā)明的pva系聚合物膜的pva系聚合物,可列舉出:例如,將使乙烯酯聚合得到的聚乙烯酯進(jìn)行皂化而得到的pva;使pva的主鏈與共聚單體進(jìn)行接枝共聚而得到的改性pva系聚合物;將使乙烯酯與共聚單體共聚得到的改性聚乙烯酯進(jìn)行皂化而制造的改性pva系聚合物;將未改性pva或改性pva系聚合物的一部分羥基用甲醛、丁醛、苯甲醛等醛類(lèi)進(jìn)行交聯(lián)的所謂聚乙烯基縮醛樹(shù)脂等。
形成本發(fā)明的pva系聚合物膜的pva系聚合物為改性pva系聚合物時(shí),pva系聚合物的改性量?jī)?yōu)選為15摩爾%以下、更優(yōu)選為5摩爾%以下。
作為用于制造pva系聚合物的前述乙烯酯,可列舉出例如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯等。這些乙烯酯可以單獨(dú)使用,或者組合使用。這些乙烯酯之中,從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選為乙酸乙烯酯。
此外,作為前述共聚單體,可列舉出例如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯等碳原子數(shù)2~30的烯烴類(lèi)(α-烯烴等);丙烯酸或其鹽;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯等丙烯酸酯類(lèi)(例如,丙烯酸的碳原子數(shù)為1~18的烷基酯);甲基丙烯酸或其鹽;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯等甲基丙烯酸酯類(lèi)(例如,甲基丙烯酸的碳原子數(shù)為1~18的烷基酯);丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、丙烯酰胺丙磺酸或其鹽、丙烯酰胺丙基二甲胺或其鹽、n-羥甲基丙烯酰胺或其衍生物等丙烯酰胺衍生物;甲基丙烯酰胺、n-甲基甲基丙烯酰胺、n-乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺丙磺酸或其鹽、甲基丙烯酰胺丙基二甲胺或其鹽、n-羥甲基甲基丙烯酰胺或其衍生物等甲基丙烯酰胺衍生物;n-乙烯基甲酰胺、n-乙烯基乙酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮等n-乙烯基酰胺類(lèi);甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、異丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、硬脂基乙烯基醚等乙烯基醚類(lèi);丙烯腈、甲基丙烯腈等腈類(lèi);氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯等鹵代乙烯基類(lèi);乙酸烯丙酯、烯丙基氯等烯丙基化合物;馬來(lái)酸、衣康酸等不飽和二羧酸、其鹽或其酯等衍生物;乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基甲硅烷基化合物;乙酸異丙烯酯;不飽和磺酸或其衍生物等。這些之中,優(yōu)選為α-烯烴,特別優(yōu)選為乙烯。
從所得偏振膜的偏振性能和耐久性等的觀點(diǎn)出發(fā),形成本發(fā)明的pva系聚合物膜的pva系聚合物的平均聚合度優(yōu)選為1000以上、更優(yōu)選為1500以上、進(jìn)一步優(yōu)選為2000以上。另一方面,從均勻的pva系聚合物膜的制造容易性、拉伸性等的觀點(diǎn)出發(fā),pva系聚合物的平均聚合度的上限優(yōu)選為8000以下、特別優(yōu)選為6000以下。
此處,本說(shuō)明書(shū)的pva系聚合物的“平均聚合度”是指按照jisk6726-1994測(cè)定的平均聚合度,根據(jù)將pva系聚合物再次皂化并精制后,在30℃的水中測(cè)定得到的特性粘度來(lái)求出。
從所得偏振膜的偏振性能和耐久性等的觀點(diǎn)出發(fā),形成本發(fā)明的pva系聚合物膜的pva系聚合物的皂化度優(yōu)選為95.0摩爾%以上、更優(yōu)選為98.0摩爾%以上、進(jìn)一步優(yōu)選為99.0摩爾%以上、最優(yōu)選為99.3摩爾%以上。
此處,本說(shuō)明書(shū)的pva系聚合物的“皂化度”是指:相對(duì)于通過(guò)皂化而能夠轉(zhuǎn)換成乙烯醇單元的結(jié)構(gòu)單元(典型而言,為乙烯酯單元)與乙烯醇單元的總摩爾數(shù),該乙烯醇單元的摩爾數(shù)所占的比例(摩爾%)。pva系聚合物的皂化度可以按照jisk6726-1994的記載來(lái)測(cè)定。
本發(fā)明的pva系聚合物膜的制法沒(méi)有特別限定,只要是能夠制造滿(mǎn)足上述式(i)和(ii)的pva系聚合物膜的方法,則可以利用任意方法來(lái)制造,但本發(fā)明的pva系聚合物膜可通過(guò)下述的本發(fā)明制造方法以高生產(chǎn)率順利且連續(xù)地制造。
(a)使用具備旋轉(zhuǎn)軸彼此平行的多個(gè)干燥輥的制膜裝置,將包含pva系聚合物的制膜原液在該制膜裝置的第1干燥輥上噴出成膜狀,并部分干燥后,用其后接續(xù)的干燥輥進(jìn)一步干燥來(lái)制膜;此時(shí),
(b)將最終干燥輥的圓周速度(sl)相對(duì)于第1干燥輥的圓周速度(s1)之比(sl/s1)設(shè)為0.955~0.980;
(c)將根據(jù)揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬(h20)和揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬(h9)計(jì)算的收縮率((1-h9/h20)×100)(%)設(shè)為1%以上。
針對(duì)上述本發(fā)明的pva系聚合物膜的制造方法,以下更具體地說(shuō)明。
包含pva系聚合物膜的制膜原液可通過(guò)將pva系聚合物與液體介質(zhì)混合而制成溶液從而制備,或者,可通過(guò)將包含液體介質(zhì)等的pva系聚合物粒料等進(jìn)行熔融而制成熔融液從而制備。
pva系聚合物在液體介質(zhì)中的溶解、包含液體介質(zhì)等的pva系聚合物粒料的熔融可使用攪拌式混合裝置、熔融擠出機(jī)等來(lái)進(jìn)行。
作為此時(shí)使用的液體介質(zhì),可列舉出例如水、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、乙二胺、二乙烯三胺等,這些液體介質(zhì)可以單獨(dú)使用1種,或者組合使用2種以上。這些之中,優(yōu)選使用水、二甲基亞砜、或者兩者的混合物,特別優(yōu)選使用水。
從促進(jìn)pva系聚合物在液體介質(zhì)中的溶解、熔融、提高制膜時(shí)的步驟通過(guò)性、提高所得pva系聚合物膜的拉伸性等的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選向制膜原液中添加增塑劑。
作為增塑劑,優(yōu)選使用多元醇,可列舉出例如乙二醇、甘油、二甘油、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷等,這些增塑劑可以單獨(dú)使用1種,或者組合使用2種以上。這些之中,從改善拉伸性的效果優(yōu)異的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選使用甘油、二甘油和乙二醇之中的1種或2種以上。
增塑劑的添加量相對(duì)于pva系聚合物100質(zhì)量份優(yōu)選為0~30質(zhì)量份、更優(yōu)選為3~25質(zhì)量份、特別優(yōu)選為5~20質(zhì)量份。若增塑劑的添加量相對(duì)于pva系聚合物100質(zhì)量份超過(guò)30質(zhì)量份,則有時(shí)所得pva系聚合物膜變得過(guò)軟、處理性降低。
從制造pva系聚合物膜時(shí)提高從干燥輥上剝離的剝離性、所得pva系聚合物膜的處理性等的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選向制膜原液中添加表面活性劑。作為表面活性劑的種類(lèi),沒(méi)有特別限定,優(yōu)選使用陰離子性表面活性劑或非離子性表面活性劑。
作為陰離子性表面活性劑,適合為例如月桂酸鉀等羧酸型、硫酸辛酯等硫酸酯型、十二烷基苯磺酸鹽等磺酸型的陰離子性表面活性劑。
此外,作為非離子性表面活性劑,適合為例如聚氧乙烯油基醚等烷基醚型、聚氧乙烯辛基苯基醚等烷基苯基醚型、聚氧乙烯月桂酸酯等烷基酯型、聚氧乙烯月桂基氨基醚等烷基胺型、聚氧乙烯月桂酰胺等烷基酰胺型、聚氧乙烯聚氧丙烯醚等聚丙二醇醚型、月桂酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺等烷醇酰胺型、聚氧亞烷基烯丙基苯基醚等烯丙基苯基醚型的非離子性表面活性劑。這些表面活性劑可以單獨(dú)使用1種,或者組合使用2種以上。
表面活性劑的添加量相對(duì)于pva系聚合物100質(zhì)量份優(yōu)選為0.01~1質(zhì)量份、更優(yōu)選為0.02~0.5質(zhì)量份、特別優(yōu)選為0.05~0.3質(zhì)量份。若少于0.01質(zhì)量份,則有時(shí)不易表現(xiàn)出提高制膜性、剝離性的效果,另一方面,若多于1質(zhì)量份,則有時(shí)表面活性劑溶出至膜表面而成為粘連的原因,處理性降低。
制膜原料中,在不損害本發(fā)明的pva系聚合物膜的特性的范圍內(nèi),可以包含各種添加劑、例如穩(wěn)定化劑(例如,抗氧化劑、紫外線吸收劑、熱穩(wěn)定劑等)、相容化劑、抗粘連劑、阻燃劑、抗靜電劑、潤(rùn)滑劑、分散劑、流動(dòng)化劑、抗菌劑等。這些添加劑可以單獨(dú)使用1種,或者組合使用2種以上。
用于制造pva系聚合物膜的制膜原液的揮發(fā)分率優(yōu)選為60~75質(zhì)量%、更優(yōu)選為65~70質(zhì)量%。若制膜原液的揮發(fā)分率小于60質(zhì)量%,則制膜原液的粘度變高而不易過(guò)濾、脫泡,并且,有時(shí)制膜本身變得困難。另一方面,若制膜原液的揮發(fā)分率大于75質(zhì)量%,則有時(shí)粘度變得過(guò)低,pva系聚合物膜的厚度均勻性受損。
此處,本說(shuō)明書(shū)中提及的“制膜原液的揮發(fā)分率”是指通過(guò)下述式[iii]求出的揮發(fā)分率。
制膜原液的揮發(fā)分率(質(zhì)量%)={(wa-wb)/wa}×100[iii]
[式中,wa表示制膜原液的質(zhì)量(g),wb表示將wa(g)的制膜原液在105℃的電熱干燥機(jī)中干燥16小時(shí)后的質(zhì)量(g)]。
用于制造pva系聚合物膜的、具備旋轉(zhuǎn)軸彼此平行的多個(gè)干燥輥的制膜裝置中,干燥輥的數(shù)量?jī)?yōu)選為3個(gè)以上、更優(yōu)選為4個(gè)以上、進(jìn)一步優(yōu)選為5~30個(gè)。多個(gè)干燥輥例如優(yōu)選由鎳、鉻、銅、鐵、不銹鋼等金屬形成,尤其是,輥的表面更優(yōu)選由難以腐蝕且具有鏡面光澤的金屬材料形成。此外,為了提高干燥輥的耐久性,更優(yōu)選使用將鎳層、鉻層、鎳/鉻合金層等的單層或2層以上組合并鍍敷而得到的干燥輥。
多個(gè)干燥輥中的各干燥輥的輥表面溫度優(yōu)選為65℃以上、更優(yōu)選為75℃以上、進(jìn)一步優(yōu)選為85℃以上。此外,針對(duì)各干燥輥的輥表面溫度,關(guān)于在最終步驟或接近于其的步驟中可用作熱處理輥的干燥輥的輥表面溫度,優(yōu)選為90~130℃、更優(yōu)選為100~120℃,除此之外的干燥輥的輥表面溫度優(yōu)選為100℃以下。
上述制造方法中使用的制膜裝置根據(jù)需要可以在緊接著多個(gè)干燥輥之后具有熱風(fēng)爐式的熱風(fēng)干燥裝置、熱處理裝置、調(diào)濕裝置等。
將包含pva系聚合物的制膜原液在制膜裝置的第1干燥輥上噴出成膜狀時(shí),使用例如t型帶槽模、熱板、i-模具、模唇涂布模具等已知的膜狀噴出裝置(膜狀流延裝置),將包含pva系聚合物的制膜原液在第1干燥輥上噴出(流延)成膜狀。
在第1干燥輥上噴出成膜狀的包含pva系聚合物的制膜原液在第1干燥輥上進(jìn)行干燥,在pva系聚合物膜的揮發(fā)分率優(yōu)選達(dá)到16~30質(zhì)量%、更優(yōu)選達(dá)到17~29質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選達(dá)到18~28質(zhì)量%的時(shí)刻,從第1干燥輥上剝離。
通過(guò)使從第1干燥輥上剝離時(shí)的pva系聚合物膜的揮發(fā)分率為上述下限以上,能夠抑制δn(md)ave的值變得過(guò)大。另一方面,若從第1干燥輥上剝離時(shí)的pva系聚合物膜的揮發(fā)分率過(guò)高,則存在難以從第1干燥輥上剝離的傾向,有時(shí)還容易斷裂或產(chǎn)生不均。
此處,本說(shuō)明書(shū)的“pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的揮發(fā)分率”是指通過(guò)下述式[iv]求出的揮發(fā)分率。
a(質(zhì)量%)={(wc-wd)/wc}×100[iv]
[式中,a表示pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的揮發(fā)分率(質(zhì)量%),wc表示從pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)中采取的樣品的質(zhì)量(g),wd表示將前述樣品wc(g)投入至溫度為50℃、壓力為0.1kpa以下的真空干燥機(jī)中并干燥4小時(shí)時(shí)的質(zhì)量(g)]。
由使用pva系聚合物、甘油等多元醇(增塑劑)、表面活性劑和水制備的制膜原液形成的pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)中,在前述“溫度為50℃、壓力為0.1kpa以下、4小時(shí)”的條件下進(jìn)行干燥時(shí),主要僅是水揮發(fā),除了水之外的其它成分基本不揮發(fā)地殘留在pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)中,因此,pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的揮發(fā)分率可通過(guò)測(cè)定pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)中包含的水分量(水分率)來(lái)求出。
利用第1干燥輥進(jìn)行干燥時(shí),從均勻干燥性、干燥速度等的觀點(diǎn)出發(fā),第1干燥輥的輥表面溫度優(yōu)選為80~120℃,該表面溫度更優(yōu)選為85℃以上、進(jìn)一步優(yōu)選為90℃以上,此外,更優(yōu)選為105℃以下、進(jìn)一步優(yōu)選為99℃以下。若第1干燥輥的表面溫度超過(guò)120℃,則存在膜容易發(fā)泡的傾向,另一方面,低于80℃時(shí),存在在第1干燥輥上的干燥不充分的傾向,容易成為剝離不良的原因。
除了均勻干燥性、干燥速度和pva系聚合物膜的生產(chǎn)率等之外,由于更容易制造本發(fā)明的pva系聚合物膜等,第1干燥輥的圓周速度(s1)優(yōu)選為8~25m/分鐘,該圓周速度(s1)更優(yōu)選為10m/分鐘以上、進(jìn)一步優(yōu)選為12m/分鐘以上,此外,更優(yōu)選為23m/分鐘以下、進(jìn)一步優(yōu)選為22m/分鐘以下。若第1干燥輥的圓周速度(s1)低于8m/分鐘,則存在生產(chǎn)率降低且雙折射率變大的傾向。另一方面,若第1干燥輥的圓周速度(s1)超過(guò)25m/分鐘,則存在在第1干燥輥上的干燥不充分的傾向。
噴出成膜狀的包含pva系聚合物的制膜原液在第1干燥輥上的部分干燥可以?xún)H利用源自第1干燥輥的熱來(lái)進(jìn)行,從均勻干燥性、干燥速度等的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選的是,在利用第1干燥輥進(jìn)行加熱的同時(shí),對(duì)不接觸第1干燥輥的膜面(以下有時(shí)稱(chēng)為“第1干燥輥非接觸面”)吹附熱風(fēng),從pva系聚合物膜的兩面施加熱來(lái)進(jìn)行干燥。
對(duì)第1干燥輥上存在的pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面吹附熱風(fēng)時(shí),優(yōu)選的是,相對(duì)于第1干燥輥非接觸面的整個(gè)區(qū)域吹附風(fēng)速為1~10m/秒的熱風(fēng),更優(yōu)選吹附風(fēng)速為2~8m/秒的熱風(fēng),進(jìn)一步優(yōu)選吹附風(fēng)速為3~8m/秒的熱風(fēng)。
若吹附至第1干燥輥非接觸面的熱風(fēng)風(fēng)速過(guò)小,則難以得到本發(fā)明中作為目標(biāo)的高極限拉伸倍率的pva系聚合物膜,并且,在第1干燥輥上進(jìn)行干燥時(shí)發(fā)生水蒸氣等的結(jié)露,其水滴滴落至pva系聚合物膜上,最終得到的pva系聚合物膜容易產(chǎn)生缺陷。另一方面,若吹附至第1干燥輥非接觸面的熱風(fēng)風(fēng)速過(guò)大,則難以得到本發(fā)明中作為目標(biāo)的高極限拉伸倍率的pva系聚合物膜,并且,最終得到的pva系聚合物膜容易產(chǎn)生厚度不均,與此相伴,容易出現(xiàn)產(chǎn)生染色不均等故障。
從干燥效率、干燥均勻性等的觀點(diǎn)出發(fā),吹附至pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面的熱風(fēng)溫度優(yōu)選為50~150℃、更優(yōu)選為70~120℃、進(jìn)一步優(yōu)選為80~95℃。此外,吹附至pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面的熱風(fēng)的露點(diǎn)溫度優(yōu)選為10~15℃。若吹附至pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面的熱風(fēng)溫度過(guò)低,則干燥效率、均勻干燥性等容易降低,另一方面,若熱風(fēng)溫度過(guò)高,則容易產(chǎn)生發(fā)泡。
用于向pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面吹附熱風(fēng)的方式?jīng)]有特別限定,可以采用任意能夠?qū)L(fēng)速均勻且溫度均勻的熱風(fēng)均勻地吹附至pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面、優(yōu)選能夠均勻地吹附至其整體的方式,其中,優(yōu)選采用噴嘴方式、整流板方式或它們的組合等。向pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面吹附熱風(fēng)的方向可以是面向第1干燥輥非接觸面的方向,也可以是大致沿著pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面的圓周形狀的方向(大致沿著第1干燥輥的輥表面的圓周的方向),或者還可以是除此之外的方向。
此外,在第1干燥輥上干燥pva系聚合物膜時(shí),優(yōu)選的是,將因干燥而從pva系聚合物膜中產(chǎn)生的揮發(fā)成分和吹附后的熱風(fēng)進(jìn)行排氣。排氣的方法沒(méi)有特別限定,優(yōu)選采用向pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面吹附的熱風(fēng)不會(huì)產(chǎn)生風(fēng)速不均和溫度不均的排氣方法。
優(yōu)選的是,將在第1干燥輥上優(yōu)選干燥至揮發(fā)分率達(dá)到16~30質(zhì)量%為止的pva系聚合物膜從第1干燥輥上剝離,接下來(lái),使pva系聚合物膜的第1干燥輥非接觸面面向第2干燥輥,并利用第2干燥輥進(jìn)行干燥。
第2干燥輥的圓周速度(s2)相對(duì)于第1干燥輥的圓周速度(s1)之比(s2/s1)優(yōu)選為1.005~1.090、更優(yōu)選為1.010~1.080。若比值(s2/s1)低于1.005,則存在從第1干燥輥上剝離pva系聚合物膜的點(diǎn)容易變得不均勻、寬度方向的雙折射率不均變大的傾向。此外,若比值(s2/s1)超過(guò)1.090,則存在難以滿(mǎn)足后述比值(sl/s1)的傾向。
利用第2干燥輥進(jìn)行干燥時(shí),從均勻干燥性、干燥速度等的觀點(diǎn)出發(fā),第2干燥輥的輥表面溫度優(yōu)選為65~100℃、更優(yōu)選為75~98℃、進(jìn)一步優(yōu)選為85~96℃。
將利用第2干燥輥進(jìn)行了干燥的pva系聚合物膜從第2干燥輥上剝離,根據(jù)制膜裝置中設(shè)置的干燥輥的數(shù)量等,利用第3干燥輥、第4干燥輥、第5干燥輥、…等多個(gè)干燥輥,依次進(jìn)行干燥。
上述制造方法中,以最終干燥輥的圓周速度(sl)相對(duì)于第1干燥輥的圓周速度(s1)之比(sl/s1)達(dá)到0.955~0.980的方式,調(diào)節(jié)對(duì)pva系聚合物膜施加的張力,并且進(jìn)行干燥。通過(guò)將比值(sl/s1)設(shè)為前述范圍,在pva系聚合物膜的干燥步驟中,不會(huì)發(fā)生膜的松弛、纏繞等故障,能夠順利地制造滿(mǎn)足將長(zhǎng)度方向(md)的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值[δn(md)ave]和將寬度方向(td)的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值[δn(td)ave]滿(mǎn)足上述式(i)和(ii)的本發(fā)明的pva系聚合物膜。
制造pva系聚合物膜時(shí)的前述比值(sl/s1)優(yōu)選為0.975以下、更優(yōu)選為0.970以下、進(jìn)一步優(yōu)選為0.960以下。
上述制造方法中,將在第1干燥輥上噴出成膜狀的制膜原液用多個(gè)干燥輥依次進(jìn)行干燥時(shí),將根據(jù)pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的該pva系聚合物膜的膜寬(h20)和pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的該pva系聚合物膜的膜寬(h9)計(jì)算的收縮率((1-h9/h20)×100)(%)設(shè)為1%以上。由此,能夠順利地制造將長(zhǎng)度方向(md)的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值[δn(md)ave]和將寬度方向(td)的雙折射率在膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值[δn(td)ave]滿(mǎn)足上述式(i)和(ii)的本發(fā)明的pva系聚合物膜。從更順利地制造本發(fā)明的pva系聚合物膜的觀點(diǎn)出發(fā),該收縮率優(yōu)選為1.5%以上、更優(yōu)選為2%以上。另一方面,若該收縮率過(guò)高,則存在容易發(fā)生膜的松弛、纏繞而導(dǎo)致步驟通過(guò)性差的傾向,因此,該收縮率優(yōu)選為4%以下、更優(yōu)選為3.5%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為3%以下。將收縮率設(shè)為上述范圍的方法沒(méi)有特別限定,可列舉出例如下述方法:在相鄰的干燥輥之間,保持pva膜的端部,并且緩緩縮小膜寬的方法;提高干燥輥表面的轉(zhuǎn)差率等,在干燥輥上沿著寬度方向進(jìn)行收縮的方法;相對(duì)地延長(zhǎng)相鄰的干燥輥之間的距離的方法等。
此外,為了能夠更順利地制造本發(fā)明的pva系聚合物膜,關(guān)于自pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的干燥輥起至pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的干燥輥為止的各干燥輥(該區(qū)間內(nèi)存在的全部干燥輥)的表面溫度,優(yōu)選將它們的平均值設(shè)為85℃以上、更優(yōu)選設(shè)為87℃以上、進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為90℃以上、特別優(yōu)選設(shè)為93℃以上,此外,優(yōu)選設(shè)為100℃以下、更優(yōu)選設(shè)為95℃以下。此處,“pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的干燥輥”和“pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的干燥輥”是指:pva系聚合物膜的揮發(fā)分率分別達(dá)到20質(zhì)量%和9質(zhì)量%時(shí),該pva系聚合物膜所處于的干燥輥。使用具備多個(gè)干燥輥的制膜裝置來(lái)制造pva系聚合物膜時(shí),pva系聚合物膜的揮發(fā)分率通常在干燥輥上降低,但其揮發(fā)分率在干燥輥之間達(dá)到20質(zhì)量%或9質(zhì)量%時(shí),可以將上游側(cè)的干燥輥分別視作“pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的干燥輥”或“pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的干燥輥”。
上述制造方法中,最終干燥輥或接近最終的干燥輥和最終干燥輥可以提高其表面溫度來(lái)用作熱處理輥。將干燥輥用作熱處理輥時(shí),輥表面溫度優(yōu)選為90~130℃、更優(yōu)選為100~120℃。
進(jìn)行了上述干燥處理的pva系聚合物膜根據(jù)需要可以通過(guò)進(jìn)行熱處理、調(diào)濕處理等,最后以特定的長(zhǎng)度卷取成卷狀,從而能夠得到本發(fā)明的pva系聚合物膜。
通過(guò)上述一系列的處理而最終得到的pva系聚合物膜的揮發(fā)分率優(yōu)選處于1~5質(zhì)量%的范圍、更優(yōu)選處于2~4質(zhì)量%的范圍。
本發(fā)明的pva系聚合物膜的用途沒(méi)有特別限定,本發(fā)明的pva系聚合物膜具有高的極限拉伸倍率,由此,即使在制造拉伸膜時(shí)以高倍率進(jìn)行單軸拉伸,膜也難以斷裂,不會(huì)隨著膜的斷裂而招致拉伸作業(yè)的中斷,能夠以高成品率、良好的生產(chǎn)率制造光學(xué)性能優(yōu)異且制成膜的拉伸膜,優(yōu)選用作偏振膜、相位差膜等光學(xué)膜制造用的原料膜。這種光學(xué)膜例如可以使用本發(fā)明的pva系聚合物膜實(shí)施單軸拉伸等處理來(lái)制造。
為了由本發(fā)明的pva系聚合物膜制造偏振膜,使用本發(fā)明的pva系聚合物膜進(jìn)行染色和單軸拉伸即可,例如使用本發(fā)明的pva系聚合物膜,進(jìn)行染色、單軸拉伸、固定處理、干燥處理,進(jìn)一步根據(jù)需要進(jìn)行熱處理即可。染色和單軸拉伸的順序沒(méi)有特別限定,可以在單軸拉伸處理之前進(jìn)行染色處理,也可以在單軸拉伸處理的同時(shí)進(jìn)行染色處理,或者,還可以在單軸拉伸處理之后進(jìn)行染色處理。此外,單軸拉伸、染色等步驟可以重復(fù)進(jìn)行多次。尤其是,若將單軸拉伸分成2階段以上,則容易進(jìn)行均勻的拉伸,故而優(yōu)選。
作為pva系聚合物膜的染色中使用的染料,可以使用碘或二色性有機(jī)染料(例如,directblack17、19、154;directbrown44、106、195、210、223;directred2、23、28、31、37、39、79、81、240、242、247;directblue1、15、22、78、90、98、151、168、202、236、249、270;directviolet9、12、51、98;directgreen1、85;directyellow8、12、44、86、87;directorange26、39、106、107等二色性染料)等。這些染料可以單獨(dú)使用1種,或者組合使用2種以上。染色通常可通過(guò)使pva系聚合物膜浸漬在含有上述染料的溶液中來(lái)進(jìn)行,其處理?xiàng)l件、處理方法沒(méi)有特別限定。
本發(fā)明的pva系聚合物膜即使采用在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率為止的方法時(shí)也具有高的極限拉伸倍率,因此,本發(fā)明的pva系聚合物在這種情況下是特別優(yōu)選的。作為染色結(jié)束時(shí)的拉伸倍率,從提高所得偏振膜的偏振性能等的觀點(diǎn)出發(fā),基于當(dāng)初的pva系聚合物膜的長(zhǎng)度,優(yōu)選為3倍以上、更優(yōu)選為3.4倍以上、進(jìn)一步優(yōu)選為3.5倍以上,此外,優(yōu)選為5倍以下。
單軸拉伸可以用濕式拉伸法或干熱拉伸法中的任一者進(jìn)行,從所得偏振膜的性能和品質(zhì)穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選為濕式拉伸法。作為濕式拉伸法,可列舉出將pva系聚合物膜在純水、包含添加劑、水性介質(zhì)等各種成分的水溶液、或者分散有各種成分的水分散液中進(jìn)行拉伸的方法,作為基于濕式拉伸法的單軸拉伸方法的具體例,可列舉出在包含硼酸的溫水中進(jìn)行單軸拉伸的方法;在含有前述染料的溶液中、后述固定處理浴中進(jìn)行單軸拉伸的方法等。單軸拉伸優(yōu)選沿著pva系聚合物膜的長(zhǎng)度方向(md)進(jìn)行。
單軸拉伸處理時(shí)的拉伸溫度沒(méi)有特別限定,在濕式拉伸法的情況下,優(yōu)選為30~90℃的范圍內(nèi)、更優(yōu)選為40~70℃的范圍內(nèi)、進(jìn)一步優(yōu)選為45~65℃的范圍內(nèi),此外,在干熱拉伸法的情況下,優(yōu)選為50~180℃的范圍內(nèi)。
從偏振性能的觀點(diǎn)出發(fā),單軸拉伸處理的拉伸倍率(在分多階段進(jìn)行單軸拉伸時(shí)為總拉伸倍率)優(yōu)選盡可能拉伸至膜即將切斷為止,具體而言,優(yōu)選為4倍以上、更優(yōu)選為5倍以上、進(jìn)一步優(yōu)選為5.5倍以上。關(guān)于拉伸倍率的上限,只要在膜不會(huì)斷裂的范圍內(nèi)就沒(méi)有特別限定,為了進(jìn)行均勻的拉伸,優(yōu)選為8.0倍以下。
拉伸后的膜(偏振膜)的厚度優(yōu)選為1~35μm、特別優(yōu)選為5~25μm。
制造偏振膜時(shí),為了使染料穩(wěn)固地吸附至經(jīng)單軸拉伸的膜,大多進(jìn)行固定處理。固定處理通常廣泛采用將膜浸漬在添加有硼酸和/或硼化合物的處理浴中的方法。此時(shí),根據(jù)需要可以向處理浴中添加碘化合物。
進(jìn)行了單軸拉伸處理或者進(jìn)行了單軸拉伸處理和固定處理的膜優(yōu)選接著進(jìn)行干燥處理(熱處理)。干燥處理(熱處理)的溫度優(yōu)選為30~150℃、特別優(yōu)選為50~140℃。若干燥處理(熱處理)的溫度過(guò)低,則所得偏振膜的尺寸穩(wěn)定性容易降低,另一方面,若溫度過(guò)高,則容易隨著染料的分解等而發(fā)生偏振性能的降低。
在如上那樣操作而得到的偏振膜的兩面或單面粘貼光學(xué)透明且具有機(jī)械強(qiáng)度的保護(hù)膜,能夠制成偏振板。作為此時(shí)的保護(hù)膜,可以使用三乙酸纖維素(tac)膜、乙酸?丁酸纖維素(cab)膜、丙烯酸系膜、聚酯系膜等。此外,作為用于粘貼保護(hù)膜的粘接劑,通常使用pva系粘接劑、氨基甲酸酯系粘接劑等,其中,優(yōu)選使用pva系粘接劑。
如上那樣操作而得到的偏振板在覆蓋丙烯酸系等粘合劑后,粘貼于玻璃基板,從而能夠用作液晶顯示裝置的部件。將偏振板粘貼于玻璃基板時(shí),可以同時(shí)粘貼相位差膜、視野角改善膜、亮度改善膜等。
實(shí)施例
以下,通過(guò)實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明,但本發(fā)明完全不限定于以下的實(shí)施例。
在以下的實(shí)施例和比較例中,通過(guò)下述方法測(cè)定制膜原液的揮發(fā)分率、pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的揮發(fā)分率(水分率)、以及pva系聚合物膜的各物性。
(1)制膜原液的揮發(fā)分率:
按照上述方法,通過(guò)上述式[iii]來(lái)求出。
(2)pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的揮發(fā)分率(水分率):
按照上述方法,通過(guò)上述式[iv]來(lái)求出。應(yīng)予說(shuō)明,關(guān)于pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的揮發(fā)分率(水分率)的測(cè)定,使用由取自干燥輥的pva系聚合物膜或pva系聚合物膜(film)的寬度方向(td)中央部采取的樣品來(lái)進(jìn)行。
(3)pva系聚合物膜的δn(md)ave:
利用在“《1》δn(md)ave的測(cè)定方法”的項(xiàng)目中如上所述的方法,求出pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中央部的δn(md)ave,將其作為pva系聚合物膜的δn(md)ave。
(4)pva系聚合物膜的δn(td)ave:
利用在“《2》δn(td)ave的測(cè)定方法”的項(xiàng)目中如上所述的方法,求出pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中央部的δn(td)ave,將其作為pva系聚合物膜的δn(td)ave。
(5)pva系聚合物膜的質(zhì)量溶脹度:
將pva系聚合物膜以達(dá)到1.5g的方式進(jìn)行切割,在30℃的蒸餾水1000g中浸漬30分鐘,在浸漬30分鐘后取出pva系聚合物膜,用濾紙吸取表面的水后,測(cè)定其質(zhì)量(we)。接著,將該pva系聚合物膜用105℃的干燥機(jī)干燥16小時(shí)后,測(cè)定其質(zhì)量(wf)。根據(jù)下式[vi],由所得質(zhì)量we和wf求出pva系聚合物膜的質(zhì)量溶脹度。
質(zhì)量溶脹度(%)=(we/wf)×100[vi]。
(6)pva系聚合物膜的極限拉伸倍率和偏振膜的寬度:
由通過(guò)下述實(shí)施例或比較例得到的拉伸前的pva系聚合物膜的寬度方向(td)的中央部采取長(zhǎng)度方向(md)×寬度方向(td)=10cm×5cm的試驗(yàn)片,將該試驗(yàn)片的長(zhǎng)度方向的兩端以拉伸部分的尺寸達(dá)到長(zhǎng)度方向(md)×寬度方向(td)=5cm×5cm的方式固定于拉伸夾具,在30℃的水中浸漬38秒鐘的期間內(nèi),以12cm/分鐘的拉伸速度沿著長(zhǎng)度方向(md)進(jìn)行單軸拉伸(第1階段拉伸)至原長(zhǎng)度的2.2倍后,在含有濃度為0.03質(zhì)量%的碘和濃度為3質(zhì)量%的碘化鉀且溫度為30℃的碘/碘化鉀水溶液中浸漬90秒鐘的期間內(nèi),以12cm/分鐘的拉伸速度沿著長(zhǎng)度方向(md)進(jìn)行單軸拉伸(第2階段拉伸)至原長(zhǎng)度的3.5倍為止,接著,在含有濃度為3質(zhì)量%的硼酸和濃度為3質(zhì)量%的碘化鉀且溫度為30℃的硼酸/碘化鉀水溶液中浸漬約20秒鐘的期間內(nèi),以12cm/分鐘的拉伸速度沿著長(zhǎng)度方向(md)進(jìn)行單軸拉伸(第3階段拉伸)至原長(zhǎng)度的3.9倍為止,接著,在含有濃度為4質(zhì)量%的硼酸和濃度約為5質(zhì)量%的碘化鉀且溫度約為63℃的硼酸/碘化鉀水溶液中浸漬,以12cm/分鐘的拉伸速度沿著長(zhǎng)度方向(md)進(jìn)行單軸拉伸直至試驗(yàn)片斷裂為止,讀取試驗(yàn)片斷裂時(shí)的拉伸倍率(斷裂時(shí)的長(zhǎng)度相對(duì)于原長(zhǎng)度之比)和斷裂時(shí)的試驗(yàn)片寬度。
針對(duì)相同的pva系聚合物膜,進(jìn)行5次上述拉伸試驗(yàn),取其平均值,作為pva系聚合物膜的極限拉伸倍率(倍)和偏振膜的寬度。
(7)pva系聚合物膜的縮幅度(neckin)
根據(jù)由利用上述方法采取的樣品得到的極限拉伸倍率、偏振膜的寬度、拉伸前的膜寬度(5cm),利用下式[vii]求出pva系聚合物膜的縮幅度。
縮幅度=偏振膜寬度÷(拉伸前膜寬度÷
此處,縮幅度的數(shù)值變得越高,則表示相對(duì)于極限拉伸倍率的偏振膜寬度越寬,表示能夠采取的偏振膜面積變得越大。
[實(shí)施例1]
(1)pva系聚合物膜的制造:
(i)將包含使聚乙酸乙烯酯皂化而得到的pva(皂化度為99.9摩爾%、聚合度為2400)100質(zhì)量份、甘油12質(zhì)量份、月桂酸二乙醇酰胺0.1質(zhì)量份和水且揮發(fā)分率為66質(zhì)量%的制膜原液從t模具在具備旋轉(zhuǎn)軸彼此平行的多個(gè)干燥輥的制膜裝置的第1干燥輥(表面溫度為93℃、圓周速度(s1)為16.0m/分鐘)上噴出成膜狀,在該第1干燥輥上,對(duì)第1干燥輥非接觸面的整體以5m/秒的風(fēng)速吹附90℃的熱風(fēng),一邊干燥至揮發(fā)分率達(dá)到21質(zhì)量%為止,接著,從第1干燥輥上剝離,用第2干燥輥及之后的干燥輥進(jìn)一步干燥,其后,用表面溫度為102℃的干燥輥(熱處理輥)進(jìn)行熱處理后,進(jìn)行卷取而得到pva系聚合物膜(厚度為60μm、寬度為3m、揮發(fā)分率為3質(zhì)量%)。
該實(shí)施例1中,將最終干燥輥的圓周速度(sl)相對(duì)于第1干燥輥的圓周速度(s1)之比(sl/s1)設(shè)為0.958,將根據(jù)揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬(h20)和揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的pva系聚合物膜的膜寬(h9)計(jì)算的收縮率((1-h9/h20)×100)設(shè)為2.03%,針對(duì)自pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到20質(zhì)量%時(shí)的干燥輥起至pva系聚合物膜的揮發(fā)分率達(dá)到9質(zhì)量%時(shí)的干燥輥為止的各干燥輥的表面溫度,將它們的平均值設(shè)為90.0℃。
(ii)通過(guò)上述方法測(cè)定利用上述(i)得到的pva系聚合物膜的δn(md)ave、δn(td)ave、質(zhì)量溶脹度、極限拉伸倍率和縮幅度時(shí),如下述表1所示那樣。
[實(shí)施例2、3和比較例1~3]
(1)在實(shí)施例1中,如下述表1所述那樣地變更制造pva系聚合物膜時(shí)的制膜條件,與實(shí)施例1的(1)同樣操作,制造pva系聚合物膜。
通過(guò)上述方法測(cè)定由此得到的各pva系聚合物膜的δn(md)ave、δn(td)ave、質(zhì)量溶脹度、極限拉伸倍率和縮幅度時(shí),如下述表1所示那樣。
如上述表1所示可知:通過(guò)使實(shí)施例1~3的pva系聚合物膜的δn(md)ave[將pva系聚合物膜的機(jī)械流向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值]和δn(td)ave[將pva系聚合物膜的寬度方向的雙折射率在該膜的厚度方向上進(jìn)行平均化而得到的值]滿(mǎn)足式(i)和(ii),盡管在染色時(shí)拉伸至較高的拉伸倍率3.5倍為止,進(jìn)而將第3階段的拉伸結(jié)束后的拉伸時(shí)的溫度設(shè)為較高的約63℃,但任意實(shí)施例均顯示出高的極限拉伸倍率,并且顯示高縮幅度,通過(guò)使用該pva系聚合物膜,能夠以高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造偏振性能等光學(xué)性能優(yōu)異的偏振膜等拉伸膜,而無(wú)需中斷拉伸作業(yè)。
與此相對(duì),由于比較例1~3的pva系聚合物膜不滿(mǎn)足式(i)和(ii),因此,與實(shí)施例1~3的pva系聚合物膜相比,任意比較例的極限拉伸倍率和縮幅度均低。