JP6740857B2 - 偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムに関し、さらに詳しくは、キャスト法により製膜されたフィルムを流れ方向（ＭＤ方向）ではなく幅方向（ＴＤ方向）に延伸する工程を経て製造する偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法であり、特に、偏光性能に優れかつ色ムラの少ない偏光膜を製造するのに好適なポリビニルアルコール系フィルムの製造方法に関するものである。

従来より、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。

このような中、液晶テレビや多機能携帯端末等の画面の高輝度化、高精細化、大面積化、薄型化に伴い、光学特性に優れた偏光膜が要求されている。具体的には、更なる偏光度の向上や色ムラの解消である。

これまでの偏光膜製造用のポリビニルアルコール系フィルムは、一般的に、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液から連続キャスト法により製造される。具体的には、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を、キャストドラムやエンドレスベルト等のキャスト型に流延して製膜し、その製膜されたフィルムをキャスト型から剥離後、ニップロール等を用いて流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、熱ロールやフローティングドライヤーを用いて乾燥することにより製造される。かかる乾燥工程において、製膜されたフィルムには、流れ方向（ＭＤ方向）に引っ張り応力が負荷されるため、ポリビニルアルコール系高分子はＭＤ方向に配向しやすく、得られるポリビニルアルコール系フィルムの光学軸（遅相軸）はＭＤ方向を向くことが多い。逆に、製膜されたフィルムの幅方向（ＴＤ方向）には、ポアソン比に依存した収縮応力と脱水による収縮応力が発生するため、かかるＴＤ方向への応力を利用すれば、ポリビニルアルコール系高分子をある程度ＴＤ方向に配向させることも可能である。この場合、得られるポリビニルアルコール系フィルムの光学軸はＴＤ方向とＭＤ方向の間を向くことになる。

一方、一般的に、偏光膜は、その原反であるポリビニルアルコール系フィルムを、ヨウ素等の二色性染料で染色し、延伸することにより製造される。かかる延伸工程は、染色後のフィルムを流れ方向（ＭＤ方向）に延伸して、フィルム中の二色性染料を高度に配向させる工程である。偏光膜の偏光性能を向上させるためには、原反となるポリビニルアルコール系フィルムがＭＤ方向に良好な延伸性を有する必要がある。逆に、フィルムの幅方向（ＴＤ方向）は、流れ方向（ＭＤ方向）への延伸によりネックインするが、幅広の偏光膜を得るためには、かかる幅方向の寸法収縮を可能な限り抑制し、かつ均一化する必要がある。
なお、偏光膜製造の順序として、原反であるポリビニルアルコール系フィルムを延伸し、ヨウ素等の二色性染料で染色する場合もあるが、かかる場合も、偏光膜の偏光性能を向上させるためには、ポリビニルアルコール系フィルムがＭＤ方向に良好な延伸性を有する必要がある。

さらに、近年、偏光膜の薄型化のために、ポリビニルアルコール系フィルムも薄型化されている。かかる薄型フィルムは、偏光膜を製造する際の延伸によって破断してしまう等の生産性の問題があった。

延伸性を改良する手法として、例えば、フィルムを製膜する時のキャストドラムの速度と最終的なフィルム巻き取り速度との比を特定する手法（例えば、特許文献１参照）、キャストドラムで製膜後にフィルムを浮遊させて乾燥する手法（例えば、特許文献２参照）、製膜されたフィルムの乾燥工程における引っ張り具合を制御する手法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。また、巻き取り方向に５％延伸したときのポアソン比が、０．５〜０．７である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４参照）。

特開２００１−３１５１４１号公報 特開２００１−３１５１４２号公報 特開２００２−７９５３１号公報 特開２００６−３０７０５８号公報

しかしながら、上記特許文献の手法をもってしても、偏光膜製造時の延伸性を改良するには不充分である。
具体的には、上記特許文献１は、ポリビニルアルコール系フィルムを製造する時のＭＤ方向への延伸度合い（引っ張り度合い）を特定したものであるが、ＴＤ方向への延伸も考慮しなければ、偏光膜製造時の延伸性を改良するには不充分である。一般的に、ＭＤ方向に延伸されたポリビニルアルコール系フィルムを、偏光膜製造時にＭＤ方向に延伸するのは困難である。すなわち、ＭＤ方向に配向したポリビニルアルコール系高分子を、さらにＭＤ方向に引っ張るのは困難である。逆に、ＴＤ方向に配向したポリビニルアルコール系高分子を、ＭＤ方向に引っ張るのは比較的容易である。ただし、ＴＤ方向への高分子配向が均一でなければ、偏光膜製造時に均一にＭＤ方向に延伸できない。特許文献１には、ポリビニルアルコール系フィルム製造時に、ＭＤ方向にそれほど延伸しない例（引っ張らない例）もあるが、上記ポアソン比に依存した収縮応力と脱水による収縮応力だけでは、ＴＤ方向への高分子配向を充分に均一化できないという問題がある。すなわち、ＴＤ方向にもある程度延伸するか、少なくとも幅方向を固定しなければ、高分子の配向状態は均一化できない。

上記特許文献２の開示技術では、製膜後のフィルムを均一に乾燥できるものの、高分子の配向までは制御できず、偏光膜製造時の延伸性を改良するには不充分である。
上記特許文献３の開示技術では、ポリビニルアルコール系フィルムの膜厚を均一にできるものの、高分子の配向までは制御できず、偏光膜製造時の延伸性を改良するには不充分である。
上記特許文献４の開示技術では、偏光膜製造時の延伸工程において、ＴＤ方向の寸法変化を均一にできるものの、ＭＤ方向の延伸性の点で改善の余地がある。

そこで、本発明ではこのような背景下において、高い偏光性能を有しかつ色ムラの少ない偏光膜を得ることができる偏光膜製造時の延伸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、特に薄型偏光膜の製造時にも破断が生じない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。

しかるに、本発明者等はかかる事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ポリビニルアルコール系フィルムを連続キャスト法により製造する際に、製膜されたフィルムをキャスト型からの剥離後に、流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）に連続的に延伸することにより、偏光膜製造時の延伸性に優れたポリビニルアルコール系フィルムが得られ、かかるポリビニルアルコール系フィルムを用いて得られる偏光膜は、高い偏光性能を有し、かつ色ムラの少ない偏光膜となることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨は、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液（但し、ブロックポリイソシアネートを含有するものを除く）を連続キャスト法により製膜して得る偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法であって、製膜されたフィルムをキャスト型から剥離した後、流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）に連続的に延伸し、幅方向（ＴＤ方向）への延伸前のフィルムの含水率を０．５〜１５重量％として、ポリビニルアルコール系フィルムを得ることを特徴とする偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法である。

本発明の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法により得られた偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムは、偏光膜製造時の延伸性に優れ、薄型の偏光膜を製造する場合でも破断が生じず、高い偏光性能を有し、かつ色ムラの少ない偏光膜を得ることができるものである。

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液（但し、ブロックポリイソシアネートを含有するものを除く）を連続キャスト法により製膜して得る偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法であって、製膜されたフィルムをキャスト型から剥離した後、流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）に連続的に延伸し、幅方向（ＴＤ方向）への延伸前のフィルムの含水率を０．５〜１５重量％として、偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムを得ることを特徴とするものである。

すなわち、本発明の最大の特徴は、キャスト型から剥離されたフィルムを、流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）に連続的に延伸することにある。
なお、本発明における流れ方向（ＭＤ方向）とは、フィルムをロール形状に巻き取るまでの搬送方向を意味する。

ここで、本発明の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法を、工程順に、より詳しく説明する。

〔フィルム材料〕
まず、上記ポリビニルアルコール系フィルムの材料であるポリビニルアルコール樹脂、およびポリビニルアルコール樹脂水溶液に関して説明する。
本発明において、ポリビニルアルコール系フィルムを構成するポリビニルアルコール系樹脂としては、通常、未変性のポリビニルアルコール系樹脂、すなわち、酢酸ビニルを重合して得られる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。必要に応じて、酢酸ビニルと、少量（通常、１０モル％以下、好ましくは５モル％以下）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、例えば、不飽和カルボン酸（例えば、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（例えば、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があげられる。また、ケン化後の水酸基を化学修飾して得られる変性ポリビニルアルコール系樹脂を用いることもできる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。

また、ポリビニルアルコール系樹脂として、側鎖に１，２−ジオール構造を有するポリビニルアルコール系樹脂を用いることもできる。かかる側鎖に１，２−ジオール構造を有するポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、（ｉ）酢酸ビニルと３，４−ジアセトキシ−１−ブテンとの共重合体をケン化する方法、（ｉｉ）酢酸ビニルとビニルエチレンカーボネートとの共重合体をケン化および脱炭酸する方法、（ｉｉｉ）酢酸ビニルと２，２−ジアルキル−４−ビニル−１，３−ジオキソランとの共重合体をケン化および脱ケタール化する方法、（ｉｖ）酢酸ビニルとグリセリンモノアリルエーテルとの共重合体をケン化する方法、等により得られる。

ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、１０万〜３０万であることが好ましく、特に好ましくは１１万〜２８万、更に好ましくは１２万〜２６万である。かかる重量平均分子量が小さすぎると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にくい傾向があり、大きすぎるとポリビニルアルコール系フィルムを用いて偏光膜を製造する際に、延伸が困難となる傾向がある。なお、上記ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ−ＭＡＬＳ法により測定される重量平均分子量である。

本発明で用いるポリビニルアルコール系樹脂の平均ケン化度は、通常９８モル％以上であることが好ましく、特に好ましくは９９モル％以上、更に好ましくは９９．５モル％以上、殊に好ましくは９９．８モル％以上である。平均ケン化度が小さすぎるとポリビニルアルコール系フィルムを偏光膜とする場合に充分な光学性能が得られない傾向がある。
ここで、本発明における平均ケン化度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定されるものである。

本発明に用いるポリビニルアルコール系樹脂として、変性種、変性量、重量平均分子量、平均ケン化度等の異なる２種以上のものを併用してもよい。

ポリビニルアルコール系樹脂水溶液には、ポリビニルアルコール系樹脂以外に、必要に応じて、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の一般的に使用される可塑剤や、ノニオン性、アニオン性、およびカチオン性の少なくとも一つの界面活性剤を含有させることが、製膜性の点から好ましい。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。

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樹脂濃度は、１５〜６０重量％であることが好ましく、特に好ましくは１７〜５５重量％、更に好ましくは２０〜５０重量％である。かかる水溶液の樹脂濃度が低すぎると乾燥負荷が大きくなるため生産能力が低下する傾向があり、高すぎると粘度が高くなりすぎて均一な溶解ができにくくなる傾向がある。

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の方法があげられる。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よく、通常はベントを有した２軸押出機が用いられる。

〔製膜工程〕
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、回転するキャストドラム上に吐出および流延されて、連続キャスト法によりフィルムに製膜される。

本発明における連続キャスト法とは、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を、Ｔ型スリットダイから、回転するキャストドラム、エンドレスベルト、樹脂フィルム等のキャスト型に吐出および流延して製膜する手法である。そして、製膜されたフィルムをキャスト型から剥離した後、連続的に熱ロールで乾燥し、例えばフローティングドライヤーで熱処理してもよい。

Ｔ型スリットダイ出口のポリビニルアルコール系樹脂水溶液の樹脂温度は、８０〜１００℃であることが好ましく、特に好ましくは８５〜９８℃である。
かかるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の樹脂温度が低すぎると流動不良となる傾向があり、高すぎると発泡する傾向がある。

かかるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の粘度は、吐出時に、５０〜２００Ｐａ・ｓであることが好ましく、７０〜１５０Ｐａ・ｓであることが特に好ましい。
かかる水溶液の粘度が、低すぎると流動不良となる傾向があり、高すぎると流延が困難となる傾向がある。

Ｔ型スリットダイからキャストドラムに吐出されるポリビニルアルコール系樹脂水溶液の吐出速度は、０．２〜５ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは０．４〜４ｍ／分、更に好ましくは０．６〜３ｍ／分である。
かかる吐出速度が遅すぎると生産性が低下する傾向があり、速すぎると流延が困難となる傾向がある。

かかるキャストドラムの直径は、好ましくは２〜５ｍ、特に好ましくは２．４〜４．５ｍ、更に好ましくは２．８〜４ｍである。
かかる直径が小さすぎるとキャストドラム上での乾燥区間が短くなることから速度が上がりにくい傾向があり、大きすぎると輸送性が低下する傾向がある。

かかるキャストドラムの幅は、好ましくは４ｍ以上であり、特に好ましくは４．５ｍ以上、更に好ましくは５ｍ以上、殊に好ましくは５〜６ｍである。
キャストドラムの幅が小さすぎると生産性が低下する傾向がある。

かかるキャストドラムの回転速度は、３〜５０ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは４〜４０ｍ／分、更に好ましくは５〜３５ｍ／分である。
かかる回転速度が遅すぎると生産性が低下する傾向があり、速すぎると乾燥が不充分となる傾向がある。

かかるキャストドラムの表面温度は、４０〜９９℃であることが好ましく、特に好ましくは６０〜９５℃である。
かかる表面温度が低すぎると乾燥不良となる傾向があり、高すぎると発泡してしまう傾向がある。

〔製膜されたフィルム〕
上記のようにして製膜されたフィルム〔幅方向（ＴＤ方向）の延伸を行なう前のフィルム〕の含水率は、０．５〜１５重量％であり、特に好ましくは１〜１３重量％、更に好ましくは２〜１２重量％である。
かかる含水率が低すぎても高すぎても、幅方向（ＴＤ方向）への延伸が困難となる傾向がある。
かかる含水率を調整するためには、幅方向（ＴＤ方向）の延伸前のフィルムの含水率が高すぎる場合は、幅方向（ＴＤ方向）への延伸前に、フィルムを乾燥することが好ましく、逆に、幅方向（ＴＤ方向）の延伸前のフィルムの含水率が低すぎる場合は、幅方向（ＴＤ方向）へ延伸する前に調湿することが好ましい。より好ましくは、含水率が上記範囲となるように乾燥工程の条件を調整することである。

上記乾燥は、加熱ロールや赤外線ヒーター等の公知の手法で行うことができるが、本発明においては複数の加熱ロールで行うことが好ましく、特に好ましくは、加熱ロールの温度が４０〜１５０℃であり、更に好ましくは５０〜１４０℃である。また、含水率の調整のため、幅方向（ＴＤ方向）への延伸前に、調湿エリアを設けてもよい。

〔搬送・延伸工程〕
そして、上記のようにしてキャスト型から剥離され、含水率が調製されたフィルムを、流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）に連続的に延伸する。これが、先に述べたように、本発明の最大の特徴である。

本発明においては、製膜されたフィルムを流れ方向（ＭＤ方向）へは特段延伸する必要はなく、フィルムが撓まない程度の引っ張り張力で搬送すれば充分である。当然のことながら、幅方向（ＴＤ方向）への延伸により、流れ方向（ＭＤ方向）にはポアソン比に依存したネックインが起こるし、乾燥中は流れ方向（ＭＤ方向）にも脱水収縮が生じる。これらの収縮のために、搬送ロールや加熱ロールの回転速度が一定でも、流れ方向（ＭＤ方向）に適度な張力が得られ、前記特許文献１のような煩雑な回転速度の制御は不要である。
製造的な観点から、フィルムの流れ方向（ＭＤ方向）の寸法は一定であることが好ましく、特に好ましくは幅方向（ＴＤ方向）の延伸前後において、流れ方向（ＭＤ方向）の寸法変化率は０．８〜１．２であり、更に好ましくは０．９〜１．１である。

製膜されたフィルムの流れ方向（ＭＤ方向）への搬送速度は、５〜３０ｍ／分であることが好ましく、特に好ましくは７〜２５ｍ／分、更に好ましくは８〜２０ｍ／分である。かかる搬送速度が遅すぎると生産性が低下する傾向があり、速すぎると面内のムラが増大する傾向がある。

製膜されたフィルムの流れ方向（ＭＤ方向）への搬送と幅方向（ＴＤ方向）への延伸を同時に行う手法は、特に限定されないが、例えば、製膜されたフィルムの幅方向両端部を複数のクリップで挟持して、搬送および延伸を同時に行なうことが好ましい。かかる場合、それぞれの端部でのクリップの配置は、ピッチ２００ｍｍ以下であることが好ましく、特に好ましくはピッチ１００ｍｍ以下、更に好ましくはピッチ５０ｍｍ以下である。クリップのピッチが広すぎると、延伸後のフィルムにたわみが生じたり、得られるポリビニルアルコール系フィルムの幅方向両端部の厚みムラや位相差ムラが増大したりする傾向がある。また、クリップの挟持位置（クリップの先端部）は、製膜されたフィルムの幅方向両端から１００ｍｍ以下であることが好ましい。クリップの挟持位置（先端部）が、フィルムの幅方向中心部に位置しすぎると破棄するフィルム端部が増大し、製品幅が狭くなる傾向にある。

本発明における幅方向（ＴＤ方向）の延伸倍率は、１．０５〜１．５倍であることが好ましく、特に好ましくは１．１〜１．４倍、更に好ましくは１．１〜１．３倍である。幅方向（ＴＤ方向）の延伸倍率が低すぎるとポリビニルアルコール系高分子のＴＤ方向への配向が低下する傾向にあり、高すぎると偏光膜製造時の延伸性が低下する傾向がある。

かかる幅方向（ＴＤ方向）の連続的な延伸工程は、１段階（１回）でもよいし、上記延伸倍率の範囲で複数の段階（複数回）でもよい（逐次延伸とも呼ばれる）。また、かかる連続延伸工程は、フィルムの乾燥工程後に行われることが好ましいが、乾燥工程前、乾燥工程中、および乾燥工程後の少なくとも一つにて行われてもよい。
すなわち、１段階目の延伸を行った後、幅方向（ＴＤ方向）を固定した単純な搬送を行い、２段階目以降の延伸を行ってもよい。特に、薄型フィルムの場合は、かかる単純な搬送工程を挿入することにより、フィルムの応力緩和がなされ、破断を回避することが可能になる。
幅固定の搬送工程を挿入する場合、固定幅を、１段階目の延伸後の幅よりも狭めることも可能である。延伸直後のフィルムは応力緩和のために幅方向（ＴＤ方向）に収縮しやすく、脱水に伴う収縮も起きるため、固定幅をこれらの収縮幅まで狭めることが可能である。ただし、収縮幅以上に狭めると、フィルムにたわみが生じるため好ましくない。

本発明の好ましい一形態として、製膜されたフィルムの幅方向（ＴＤ方向）に、一時的に１．３倍を超えて延伸した後、最終的な幅方向（ＴＤ方向）の延伸倍率が１．０５〜１．５倍になるよう寸法収縮させる手法を用いることができる。かかる場合、一時的に１．３倍を超えて延伸した後、延伸倍率１．０５〜１．５の固定幅で、フィルムを単純に搬送すればよい。かかる手法により、フィルムの応力緩和がなされ、特に薄型フィルムの場合に破断を回避することが可能になる。

本発明において、製膜されたフィルムに対する幅方向（ＴＤ方向）の延伸は、５０〜１５０℃で行うことが好ましく、特に好ましくは６０〜１４０℃、更に好ましくは７０〜１３０℃である。
かかる延伸温度が低すぎると、ポリビニルアルコール系高分子のＴＤ方向への配向が低下する傾向があり、逆に高すぎると、偏光膜製造時の延伸性が低下する傾向がある。

また、製膜されたフィルムに対する幅方向（ＴＤ方向）の延伸時の延伸時間は２〜６０秒間が好ましく、特に好ましくは５〜４５秒間、更に好ましくは１０〜３０秒間である。
かかる延伸時間が短すぎるとフィルムに破断が生じやすい傾向があり、逆に、長すぎると、設備負荷が増大する傾向がある。

本発明においては、製膜されたフィルムに対する幅方向（ＴＤ方向）への延伸を施した後、必要に応じて、フローティングドライヤー等で熱処理を行ってもよい。かかる熱処理の温度は、６０〜２００℃であることが好ましく、特に好ましくは７０〜１５０℃であり、更に好ましくは１００〜１４０℃である。
かかる熱処理温度が低すぎると寸法安定性が低下する傾向があり、逆に、高すぎると偏光膜製造時の延伸性が低下する傾向にある。
また、熱処理時間は１〜６０秒間であることが好ましく、特に好ましくは５〜３０秒間である。かかる熱処理時間が短すぎると寸法安定性が低下する傾向があり、逆に、長すぎると偏光膜製造時の延伸性が低下する傾向がある。

〔ポリビニルアルコール系フィルム〕
かくして本発明の製造方法によりポリビニルアルコール系フィルム（延伸された後のポリビニルアルコール系フィルム）が得られ、最終的にロールに巻き取られて製品となる。かかるポリビニルアルコール系フィルムの厚みは、偏光膜の薄型化の点で６０μｍ以下が好ましく、特に好ましくは耐熱時の偏光膜の収縮応力低減の点で２〜２０μｍ、更に好ましくは破断回避の点で５〜２０μｍである。かかるポリビニルアルコール系フィルムの厚みは、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液中の樹脂濃度、キャスト型への吐出量（吐出速度）、延伸倍率等により調整される。

かかるポリビニルアルコール系フィルムの幅は２ｍ以上であることが好ましく、大面積化の点から特に好ましくは３ｍ以上、破断回避の点から更に好ましくは４〜６ｍである。

かかるポリビニルアルコール系フィルムの長さは２ｋｍ以上であることが好ましく、大面積化の点で特に好ましくは３ｋｍ以上、輸送重量の点で、更に好ましくは３〜５０ｋｍである。

本発明の製造方法により得られた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であり、以下、該ポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光膜、および偏光板の製造方法について説明する。

〔偏光膜の製造方法〕
本発明の偏光膜は、本発明の製造方法により得られた上記ポリビニルアルコール系フィルムを、ロールから繰り出して水平方向に移送し、膨潤、染色、ホウ酸架橋、延伸、洗浄、乾燥等の工程を経て製造される。

膨潤工程は、染色工程の前に施される。膨潤工程により、ポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れを洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色ムラ等を防止する効果もある。膨潤工程において、処理液としては、通常、水が用いられる。当該処理液は、主成分が水であれば、ヨウ化化合物、界面活性剤等の添加物、アルコール等が少量入っていてもよい。膨潤浴の温度は、通常１０〜４５℃程度であり、膨潤浴への浸漬時間は、通常０．１〜１０分間程度である。

染色工程は、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１〜１００ｇ／Ｌが適当である。染色時間は３０〜５００秒間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よい。

ホウ酸架橋工程は、ホウ酸やホウ砂等のホウ素化合物を使用して行われる。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１０〜１００ｇ／Ｌ程度で用いられ、液中にはヨウ化カリウムを共存させるのが、偏光性能の安定化の点で好ましい。処理時の温度は３０〜７０℃程度、処理時間は０．１〜２０分間程度が好ましく、また必要に応じて処理中に延伸操作を行なってもよい。

延伸工程は、フィルムを一軸方向に３〜１０倍、好ましくは３．５〜６倍延伸することが好ましい。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℃が好ましい。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１回のみならず、製造工程において複数回実施してもよい。

洗浄工程は、例えば、水やヨウ化カリウム等のヨウ化物水溶液にフィルムを浸漬することにより行われ、フィルムの表面に発生する析出物を除去することができる。ヨウ化カリウム水溶液を用いる場合のヨウ化カリウム濃度は１〜８０ｇ／Ｌ程度でよい。洗浄処理時の温度は、通常、５〜５０℃、好ましくは１０〜４５℃である。処理時間は、通常、１〜３００秒間、好ましくは１０〜２４０秒間である。なお、水洗浄とヨウ化カリウム水溶液による洗浄は、適宜組み合わせて行ってもよい。

乾燥工程は、例えば、フィルムを大気中で４０〜８０℃で１〜１０分間乾燥することが行われる。

かくして偏光膜が得られるが、かかる偏光膜の偏光度は、好ましくは９９％以上、より好ましくは９９．５％以上である。偏光度が低すぎると液晶ディスプレイにおけるコントラストが低下する傾向がある。
なお、偏光度は、一般的に２枚の偏光膜を、その配向方向が同一方向になるように重ね合わせた状態で、波長λにおいて測定した光線透過率（Ｈ₁₁）と、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、波長λにおいて測定した光線透過率（Ｈ₁）より、下記式にしたがって算出される。
偏光度＝〔（Ｈ₁₁−Ｈ₁）／（Ｈ₁₁＋Ｈ₁）〕^1/2

さらに、本発明の偏光膜の単体透過率は、好ましくは４４％以上である。かかる単体透過率が低すぎると液晶ディスプレイの高輝度化を達成できなくなる傾向がある。
単体透過率は、分光光度計を用いて偏光膜単体の光線透過率を測定して得られる値である。

次に、本発明の偏光膜を用いた、本発明の偏光板の製造方法について説明する。
本発明の偏光膜は、色ムラが少なく、偏光性能に優れた偏光板を製造するのに好適である。

〔偏光板の製造方法〕
本発明の偏光板は、本発明の偏光膜の片面または両面に、接着剤を介して、光学的に等方性な樹脂フィルムを保護フィルムとして貼合することにより、作製される。保護フィルムとしては、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、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、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等のフィルムまたはシートがあげられる。

貼合方法は、公知の手法で行われるが、例えば、液状の接着剤組成物を、偏光膜、保護フィルム、あるいはその両方に、均一に塗布した後、両者を貼り合わせて圧着し、加熱や活性エネルギー線を照射することで行われる。

なお、偏光膜の片面または両面に、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレア樹脂等の硬化性樹脂を塗布し、硬化して硬化層を形成し、偏光板とすることもできる。このようにすると、上記硬化層が上記保護フィルムの代わりとなり、薄膜化を図ることができる。

本発明の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を用いる偏光膜および偏光板は、偏光性能に優れており、携帯情報端末機、パソコン、テレビ、プロジェクター、サイネージ、電子卓上計算機、電子時計、ワープロ、電子ペーパー、ゲーム機、ビデオ、カメラ、フォトアルバム、温度計、オーディオ、自動車や機械類の計器類等の液晶表示装置、サングラス、防眩メガネ、立体メガネ、ウェアラブルディスプレイ、表示素子（ＣＲＴ、ＬＣＤ、有機ＥＬ、電子ペーパー等）用反射防止層、光通信機器、医療機器、建築材料、玩具等に好ましく用いられる。

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、例中「部」とあるのは、重量基準を意味する。

＜測定条件＞
そして、以下の実施例および比較例における偏光膜の特性（偏光度、単体透過率、色ムラ）の測定および評価を以下のようにして行った。
〔偏光度（％）、単体透過率（％）〕
得られた偏光膜から、長さ４ｃｍ×幅４ｃｍのサンプルを切り出し、自動偏光フィルム測定装置（日本分光社製：ＶＡＰ７０７０）を用いて、偏光度（％）と単体透過率（％）を測定した。

〔色ムラ〕
得られた偏光膜から、長さ３０ｃｍ×幅３０ｃｍの試験片を切り出し、クロスニコル状態の２枚の偏光板（単体透過率４３．５％、偏光度９９．９％）の間に４５°の角度で挟んだのちに、表面照度１４，０００ｌｘのライトボックスを用いて、透過モードで光学的な色ムラを観察し、以下の基準で評価した。
（評価基準）
○・・・色ムラなし
△・・・かすかに色ムラあり
×・・・色ムラあり

＜実施例１＞
（ポリビニルアルコール系フィルムの作製）
５，０００Ｌの溶解缶に、重量平均分子量１４２，０００、ケン化度９９．８モル％のポリビニルアルコール系樹脂１，０００ｋｇ、水２，５００ｋｇ、可塑剤としてグリセリン１０５ｋｇ、および界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルアミン０．２５ｋｇを入れ、撹拌しながら１５０℃まで昇温して加圧溶解を行い、濃度調整により樹脂濃度２５重量％のポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を得た。次に、該ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を、２軸押出機に供給して脱泡した後、水溶液温度を９５℃にし、Ｔ型スリットダイ吐出口より、回転するキャストドラムに吐出（吐出速度２．５ｍ／分）および流延して製膜した。その製膜したフィルムをキャストドラムから剥離し、フィルムの表面と裏面とを合計１０本の熱ロールに交互に接触させながら乾燥を行った。それにより、含水率１０重量％のフィルム（幅２ｍ、厚み６０μｍ）を得た。次に、フィルムの幅方向両端部をクリップピッチ４５ｍｍで挟持し、フィルムを流れ方向（ＭＤ方向）に速度５ｍ／分で搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）への延伸機を用いて、７５℃で幅方向（ＴＤ方向）に１．２倍延伸し、最後に１２０℃で１０秒間熱処理を行い、ポリビニルアルコール系フィルム（幅２．４ｍ、厚み５０μｍ）を得た。なお、幅方向（ＴＤ方向）の延伸において、延伸前後の流れ方向（ＭＤ方向）の寸法変化率は１．０であった。

（偏光膜および偏光板の作製）
得られたポリビニルアルコール系フィルムをロールから繰り出し、水平方向に搬送しながら、水温３０℃の水槽に浸漬して膨潤させながら流れ方向（ＭＤ方向）に１．７倍に延伸した。次に、ヨウ素０．５ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム３０ｇ／Ｌよりなる３０℃の水溶液中に浸漬して染色しながら流れ方向（ＭＤ方向）に１．６倍に延伸し、ついでホウ酸４０ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム３０ｇ／Ｌの組成の水溶液（５０℃）に浸漬してホウ酸架橋しながら流れ方向（ＭＤ方向）に２．１倍に一軸延伸した。最後に、ヨウ化カリウム水溶液で洗浄を行い、５０℃で２分間乾燥して総延伸倍率５．８倍の偏光膜を得た。かかる製造中に破断は起きず、得られた偏光膜の特性は表１に示される通りであった。
上記で得られた偏光膜の両面に、ポリビニルアルコール水溶液を接着剤として用いて、膜厚４０μｍのトリアセチルセルロースフィルムを貼合し、７０℃で乾燥して偏光板を得た。

＜実施例２＞
実施例１において、製膜したフィルムを、７５℃で幅方向（ＴＤ方向）に１．２倍延伸した後、７５℃で幅固定（固定幅２．４ｍ）して搬送し、さらに、７５℃で幅方向（ＴＤ方向）に１．２倍延伸する以外は、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（幅２．９ｍ、厚み４２μｍ）を得た。
さらに、該ポリビニルアルコール系フィルムを用いて、実施例１と同様にして、偏光膜および偏光板を得た。得られた偏光膜の特性は表１に示される通りであった。

＜実施例３＞
実施例１において、製膜時の吐出速度を１．０ｍ／分とし、含水率５重量％のフィルム（幅２ｍ、厚み２５μｍ）を幅方向（ＴＤ方向）に延伸する以外は、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（幅２．４ｍ、厚み２０μｍ）を得た。
さらに、該ポリビニルアルコール系フィルムを用いて、実施例１と同様にして、偏光膜および偏光板を得た。得られた偏光膜の特性は表１に示される通りであった。

＜比較例１＞
実施例１において、製膜したフィルムを、幅方向（ＴＤ方向）に延伸しないこと以外は、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（幅２ｍ、厚み６０μｍ）を得た。
さらに、該ポリビニルアルコール系フィルムを用いて、実施例１と同様にして、偏光膜および偏光板を得た。得られた偏光膜の特性は表１に示される通りであった。

上記実施例および比較例の結果から、実施例品については、高度な偏光度を有する偏光膜が得られたのに対し、比較例品については、得られた偏光膜は偏光度に劣り、色ムラも観察された。

本発明の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を用いる偏光膜は、偏光性能に優れており、携帯情報端末機、パソコン、テレビ、プロジェクター、サイネージ、電子卓上計算機、電子時計、ワープロ、電子ペーパー、ゲーム機、ビデオ、カメラ、フォトアルバム、温度計、オーディオ、自動車や機械類の計器類等の液晶表示装置、サングラス、防眩メガネ、立体メガネ、ウェアラブルディスプレイ、表示素子（ＣＲＴ、ＬＣＤ、有機ＥＬ、電子ペーパー等）用反射低減層、光通信機器、医療機器、建築材料、玩具等に好ましく用いられる。

Claims (8)

1. ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液（但し、ブロックポリイソシアネートを含有するものを除く）を連続キャスト法により製膜して得る偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法であって、製膜されたフィルムをキャスト型から剥離した後、流れ方向（ＭＤ方向）に搬送しながら、幅方向（ＴＤ方向）に連続的に延伸し、幅方向（ＴＤ方向）への延伸前のフィルムの含水率を０．５〜１５重量％として、ポリビニルアルコール系フィルムを得ることを特徴とする偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
2. 幅方向（ＴＤ方向）の延伸倍率が１．０５〜１．５倍であることを特徴とする請求項１記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
3. 幅方向（ＴＤ方向）への延伸が、複数の段階で行われることを特徴とする請求項１または２記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
4. 幅方向（ＴＤ方向）への延伸を、５０〜１５０℃で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
5. 幅方向（ＴＤ方向）の延伸前後におけるフィルムの流れ方向（ＭＤ方向）の寸法変化率が、０．８〜１．２であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
6. 流れ方向（ＭＤ方向）への搬送と幅方向（ＴＤ方向）への延伸が、製膜されたフィルムの幅方向両端部を複数のクリップで挟持して行なわれ、かつそれぞれの端部のクリップの配置が、ピッチ２００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
7. ポリビニルアルコール系フィルムの厚みが５〜２０μｍ、幅が２ｍ以上、長さが２ｋｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。
8. ポリビニルアルコール系フィルムが光学用であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偏光膜製造用ポリビニルアルコール系フィルムの製造方法。