聚乙烯醇系聚合物薄膜及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是PVA薄膜以及膜的制造方法，其中，所述PVA薄膜是拉伸性和偏振膜的生產(chǎn)率良好的、滿足下式(I)和(II)的PVA薄膜；Δn(MD)Ave—0.1×10-3≤Δn(TD)Ave≤Δn(MD)Ave+0.25×10-3(I)Δn(TD)Ave≤2.5×10-3(II)[式中，Δn(MD)Ave表示PVA薄膜的長度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值，Δn(TD)Ave表示PVA薄膜的寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值]；所述膜的制造方法中，(a)將含有PVA的制膜原液以膜狀吐出至具備多根干燥輥的制膜裝置的第一干燥輥上并進(jìn)行部分干燥后，用后續(xù)的干燥輥依次進(jìn)行干燥來制造；此時(shí)，(b)PVA薄膜的揮發(fā)成分比例達(dá)到13質(zhì)量％時(shí)的干燥輥的圓周速度(ST)相對于第一干燥輥的圓周速度(S1)的比值(ST/S1)為0.990～1.050；(c)最終干燥輥的圓周速度(SL)相對于圓周速度(ST)的比值(SL/ST)為0.960～0.980；(d)比值(SL/S1)為0.970～1.010。
【專利說明】聚乙烯醇系聚合物薄膜及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚乙烯醇系聚合物薄膜( )及其制造方法、以及由該膜制成的偏振膜。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及具有高極限拉伸倍率、即使以高倍率拉伸膜也不易斷裂、不會伴隨膜的斷裂而發(fā)生拉伸作業(yè)的中斷等、能以高成品率、良好的生產(chǎn)率制造偏振性能等光學(xué)性能優(yōu)異的拉伸膜的聚乙烯醇系聚合物薄膜及其制造方法、以及由該膜制成的偏振膜。
【背景技術(shù)】
[0002]具有光的透射和屏蔽功能的偏振片和具有光的開關(guān)功能的液晶等都是液晶顯不裝置(LCD)的重要的構(gòu)成要素。該液晶顯示裝置的應(yīng)用領(lǐng)域也已經(jīng)從開發(fā)初期時(shí)的計(jì)算器和手表等小型儀器擴(kuò)大到筆記本電腦、液晶顯示屏、液晶彩色投影儀、液晶電視、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、手機(jī)、在屋內(nèi)外使用的計(jì)量儀器等廣大的范圍，特別是在液晶顯示屏、液晶電視等中，大畫面化正不斷發(fā)展。
[0003]偏振片一般如下所述制造:通過在將聚乙烯醇系聚合物薄膜單軸拉伸后用碘、二色性染料進(jìn)行染色處理的方法、將聚乙烯醇系聚合物薄膜染色并單軸拉伸后用硼化合物進(jìn)行固定處理的方法、在上述任一種方法中在染色同時(shí)進(jìn)行固定處理的方法等來制造偏振膜，在由此得到的偏振膜的一面或兩面貼合三乙酸纖維素膜、乙酸一丁酸纖維素膜等保護(hù)膜。
[0004]近年來，隨著液晶顯示裝置的用途的擴(kuò)大等，除了顯示品質(zhì)的高級化以外，還要求成本的進(jìn)一步降低和處理性的進(jìn)一步提高。從降低成本的方面來看，需要提高制造偏振膜時(shí)的生產(chǎn)速度，并且需要防止將聚乙烯醇系聚合物薄膜拉伸時(shí)的拉伸斷裂(斷裂)，減少斷裂損耗，提高成品率，并且防止伴隨膜的斷裂而產(chǎn)生的拉伸作業(yè)、拉伸一染色作業(yè)的中斷
[0005]作為制造偏振膜時(shí)的生產(chǎn)率的提高的一種方法，要求制造偏振膜時(shí)的干燥時(shí)間的縮短，從該觀點(diǎn)來看，作為偏振膜用的原膜( )，以往一般使用厚度為75μπι左右的聚乙烯醇系聚合物薄膜，但近年來，要求厚度比70 μ m更薄、進(jìn)一步薄膜化的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
[0006]然而，存在聚乙烯醇系聚合物薄膜越薄則在以高倍率拉伸時(shí)越容易發(fā)生斷裂的問題，從該觀點(diǎn)來看，要求有極限拉伸倍率高、即使很薄也能在不發(fā)生斷裂的情況下能以高倍率拉伸、因而能以良好的操作性、高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造具有與現(xiàn)有品同等以上的偏振性能的偏振膜的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
[0007]以往，為了提高聚乙烯醇系聚合物薄膜的拉伸性、提高拉伸時(shí)的均一性、提高將聚乙烯醇系聚合物薄膜拉伸而得的偏振膜的偏振性能和耐久性等目的，在使用含有聚乙烯醇系聚合物的原液一邊干燥一邊制膜時(shí)，進(jìn)行制膜拉伸比(制膜用的輥之間的聚乙烯醇系聚合物膜的搬運(yùn)速度的比值)的調(diào)整、制膜時(shí)的聚乙烯醇系聚合物膜的水分比例的調(diào)整等。
[0008]作為這樣的現(xiàn)有技術(shù)，已知⑴為了得到在單軸拉伸時(shí)充分地進(jìn)行了分子取向的拉伸膜，采用I以下的制膜拉伸比，無限地降低制膜張力來進(jìn)行用于制造聚乙烯醇系聚合物薄膜的制膜操作的方法(專利文獻(xiàn)1，特別是其段落[0008]?[0009]、實(shí)施例等)；(2)為了得到能進(jìn)行高倍率的拉伸的聚乙烯醇系聚合物薄膜，在用鼓式制膜機(jī)制造聚乙烯醇系聚合物薄膜時(shí)，使[所得的聚乙烯醇系聚合物薄膜的卷取速度]/[位于供給制膜原料的最上游的鼓的速度]為0.8?1.3的方法(專利文獻(xiàn)2) ； (3)為了得到能進(jìn)行高倍率的拉伸的聚乙烯醇系聚合物薄膜，在用鼓式制膜機(jī)制造聚乙烯醇系聚合物薄膜時(shí)的干燥工序中，使膜的揮發(fā)成分比例達(dá)到10重量％以下時(shí)的工序速度Re和最終卷取速度Rf的速度比(Rf/Re)為0.9?1.1的方法(專利文獻(xiàn)3)等。
[0009]此外，已知(4)為了得到能制造即使是大面積也具有均一的光學(xué)性能的寬幅的偏振膜的聚乙烯醇系膜，將位于聚乙烯醇膜的揮發(fā)成分達(dá)到10%以下的工序的干燥輥的速度(Re)和卷取速度(Rf)的速度比(Rf/Rc)控制在0.9?1.1，減小干燥工序的溫度不均等，從而制造MD方向的拉伸伸長率(Sm)和TD方向的拉伸伸長率(St)的比值(SM/ST)為0.7?1.3的聚乙烯醇系膜的方法(專利文獻(xiàn)4) ；(5)為了得到能制造即使是大面積也具有均一的光學(xué)性能的寬幅的偏振膜的聚乙烯醇系膜，在聚乙烯醇膜的揮發(fā)成分達(dá)到10?50重量％的時(shí)刻，從位于最上游側(cè)的鼓將聚乙烯醇膜剝離，并且使位于最上游側(cè)的鼓的速度Vl和位于聚乙烯醇膜的揮發(fā)成分剛開始少于10重量％的工序的鼓的速度V2的速度比V2/V1為1.0?1.3的方法(專利文獻(xiàn)5)。
[0010]還已知(6)為了得到提供能進(jìn)行均一的單軸拉伸、拉伸時(shí)沒有微細(xì)的裂紋和空隙的拉伸膜、包含特定的皮層/芯層/皮層的聚乙烯醇系聚合物薄膜，用第一干燥輥對含有聚乙烯醇系聚合物的揮發(fā)成分比例為50?90質(zhì)量％的原液加熱，并同時(shí)在規(guī)定的條件下對不與第一干燥輥接觸的聚乙烯醇系聚合物膜面噴射熱風(fēng)，在揮發(fā)成分比例達(dá)到15?30質(zhì)量％的時(shí)刻將聚乙烯醇系聚合物膜從第一干燥輥剝離，使其與第二干燥輥接觸來進(jìn)行干燥，此時(shí)，使第一干燥輥的圓周速度(S1)和第二干燥輥的圓周速度(S2)的比值(S2ZiS1)為
1.000?1.100的方法(專利文獻(xiàn)6)等。
[0011]然而，上述專利文獻(xiàn)I?6中，并未公開在將聚乙烯醇系聚合物薄膜、特別是膜的厚度薄的聚乙烯醇系聚合物薄膜以高倍率單軸拉伸時(shí)使膜不發(fā)生斷裂的方案，特別是進(jìn)一步提高膜的極限拉伸倍率的方案。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平6-136151號公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2001-315141號公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2001-315146號公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本專利特開2002-30164號公報(bào)專利文獻(xiàn)5:日本專利特開2002-79531號公報(bào)專利文獻(xiàn)6:日本專利特開2005-324355號公報(bào)非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)I 高分子科學(xué)One Point 10高分子的光物性”，初版第3次印刷，共立出版株式會社，2007年12月15日，p.19-21。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明的目的是提供一種極限拉伸倍率高、能在不發(fā)生斷裂的情況下以高倍率拉伸、因而能以良好的操作性、高成品率、低成本、良好的生產(chǎn)率制造具有與現(xiàn)有品同等以上的光學(xué)性能的偏振膜等拉伸膜的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
[0014]本發(fā)明的目的特別是提供即使比以往在偏振膜的制造中使用的聚乙烯醇系聚合物薄膜更薄也具有高極限拉伸倍率、在以高倍率拉伸時(shí)能在不發(fā)生斷裂的情況下順暢地進(jìn)行單軸拉伸、能制成比以往更薄的拉伸膜、并且進(jìn)一步縮短制造偏振膜時(shí)的干燥時(shí)間、能以更好的生產(chǎn)率制造偏振膜的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
[0015]本發(fā)明的目的還是提供能以高生產(chǎn)率順暢地連續(xù)制造具有上述優(yōu)異的特性的聚乙烯醇系聚合物薄膜的方法。
[0016]此外，本發(fā)明的目的是提供由上述聚乙烯醇系聚合物薄膜制成的偏振膜。
[0017]用于解決課題的手段
本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的而反復(fù)進(jìn)行了認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果聚乙烯醇系聚合物薄膜的機(jī)械流動(dòng)方向(長度方向)的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值和寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值滿足特定的關(guān)系，并且聚乙烯醇系聚合物薄膜的寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值在特定的數(shù)值范圍內(nèi)，則膜的極限拉伸倍率升高，即使以高倍率拉伸也不易發(fā)生膜的斷裂，能在不中斷拉伸作業(yè)的情況下以高成品率、以低成本、以良好的生產(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。此外也發(fā)現(xiàn)，如果聚乙烯醇系聚合物薄膜的機(jī)械流動(dòng)方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值在特定的數(shù)值范圍內(nèi)，則膜的極限拉伸倍率進(jìn)一步提高。
[0018]特別是發(fā)現(xiàn)，聚乙烯醇系聚合物薄膜的機(jī)械流動(dòng)方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值和寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值滿足特定的關(guān)系、且寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值在特定的范圍內(nèi)的上述聚乙烯醇系聚合物薄膜中，即使該膜的厚度比以往在偏振膜的制造中常用的聚乙烯醇系聚合物薄膜的厚度更薄、為30?65 μ m左右的厚度，也具有高極限拉伸倍率，因此能在不發(fā)生斷裂的情況下以高倍率順暢地進(jìn)行單軸拉伸，因而能實(shí)現(xiàn)制造偏振膜時(shí)的進(jìn)一步的薄膜化，能進(jìn)一步縮短制造偏振膜時(shí)的干燥時(shí)間。
[0019]另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，具有高極限拉伸倍率的上述聚乙烯醇系聚合物薄膜可通過如下方法以高生產(chǎn)率順暢地連續(xù)制造:將含有聚乙烯醇系聚合物的制膜原液吐出至具備多根干燥輥的制膜裝置的第一干燥輥上后，用該多根干燥輥依次干燥來進(jìn)行制膜，此時(shí)，使聚乙烯醇系聚合物膜的揮發(fā)成分比例達(dá)到13質(zhì)量％時(shí)的干燥輥的圓周速度相對于第一干燥輥的圓周速度的比值在特定的數(shù)值范圍內(nèi)，使最終干燥輥的圓周速度相對于聚乙烯醇系聚合物膜的揮發(fā)成分比例達(dá)到13質(zhì)量％時(shí)的干燥輥的圓周速度的比值在特定的數(shù)值范圍內(nèi)，使最終干燥輥的圓周速度相對于第一干燥輥的圓周速度的比值在特定的數(shù)值范圍內(nèi)。
[0020]此外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在通過上述方法制造極限拉伸倍率高的聚乙烯醇系聚合物薄膜時(shí)，優(yōu)選使從第一干燥輥剝離時(shí)的聚乙烯醇系聚合物膜的揮發(fā)成分比例在特定的數(shù)值范圍內(nèi)，優(yōu)選各干燥輥的輥表面溫度為65°C以上，還有，如果含有聚乙烯醇系聚合物的制膜原液的揮發(fā)成分比例為60?75質(zhì)量％、且第一干燥輥的輥表面溫度為80?120°C，則即使第一干燥輥的圓周速度達(dá)到Sm/分鐘以上的高速，也能順暢地以良好的生產(chǎn)率制造聚乙烯醇系聚合物薄膜的機(jī)械流動(dòng)方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值和寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值滿足特定的關(guān)系、且寬度方向的雙折射率在膜的厚度方向上平均化而得的值在規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)、極限拉伸倍率高的聚乙烯醇系聚合物薄膜，基于這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步反復(fù)進(jìn)行研究，從而完成了本發(fā)明。
[0021]SP，本發(fā)明是:
(1)聚乙烯醇系聚合物薄膜，其特征在于，滿足下式(I)和(II)。
【權(quán)利要求】
1.聚乙烯醇系聚合物薄膜，其特征在于，滿足下式(I)和(II)；Δ η (MD) Ave—0.1 X 10 3 ≤ Δη (TD) Ave ≤ Δη (MD) Ave+0.25 X 10 3(I)Δη(TD)Ave ≤ 2.5Χ10-3(II)上式中，Aii(MD)atc表示聚乙烯醇系聚合物薄膜的機(jī)械流動(dòng)方向的雙折射率在該膜的厚度方向上平均化而得的值，△ n (TD)av6表示聚乙烯醇系聚合物薄膜的寬度方向的雙折射率在該膜的厚度方向上平均化而得的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜，其滿足下式(III)；1.3Χ10 3 ≤ Δη(MD)Ave ≤ 2.0XlO-3(III)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜，其厚度在30?65 μ m的范圍內(nèi)。
4.聚乙烯醇系聚合物薄膜的制造方法，其是聚乙烯醇系聚合物薄膜的制造方法，其特征在于，(a)使用具備轉(zhuǎn)軸相互平行的多根干燥輥的制膜裝置，將含有聚乙烯醇系聚合物的制膜原液以膜狀吐出至該制膜裝置的第一干燥輥上并進(jìn)行部分干燥后，用后續(xù)的干燥輥進(jìn)一步進(jìn)行干燥來制膜；此時(shí)，(b)聚乙烯醇系聚合物膜的揮發(fā)成分比例達(dá)到13質(zhì)量％時(shí)的干燥輥的圓周速度(St)相對于第一干燥輥的圓周速度(S1)的比值(StA1)為0.990?1.050 ；(c)最終干燥輥的圓周速度(SJ相對于聚乙烯醇系聚合物膜的揮發(fā)成分比例達(dá)到13質(zhì)量％時(shí)的干燥輥的圓周速度(St)的比值(SL/ST)為0.960?0.980 ；(d)最終干燥輥的圓周速度(S)相對于第一干燥輥的圓周速度(S1)的比值(S S1)為.0.970 ?1.010。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，從第一干燥輥剝離時(shí)的聚乙烯醇系聚合物膜的揮發(fā)成分比例為17?30質(zhì)量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制造方法，其中，各干燥輥的輥表面溫度為65°C以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4?6中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，含有聚乙烯醇系聚合物的制膜原液的揮發(fā)成分比例為60?75質(zhì)量％，第一干燥輥的輥表面溫度為80?120°C，第一干燥棍的圓周速度(S1)為8?25m/分鐘。
8.偏振膜，其由權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜制成。
【文檔編號】B29K29/00GK103442871SQ201280015847
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】森保二郎, 風(fēng)藤修, 日笠慎太郎, 勝野良治 申請人:可樂麗股份有限公司