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TWI859105B - 聚乙烯醇膜及由其製得之光學膜 - Google Patents

聚乙烯醇膜及由其製得之光學膜 Download PDF

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TWI859105B
TWI859105B TW113118901A TW113118901A TWI859105B TW I859105 B TWI859105 B TW I859105B TW 113118901 A TW113118901 A TW 113118901A TW 113118901 A TW113118901 A TW 113118901A TW I859105 B TWI859105 B TW I859105B
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Abstract

本發明係關於一種聚乙烯醇膜及由其製得之光學膜，該聚乙烯醇膜包括：一聚乙烯醇樹脂；其中，該聚乙烯醇膜於40℃水中浸泡1分鐘具有一聚乙烯醇的溶出量為0.20至9.00 ppm/m 2；且該聚乙烯醇膜在水中，以升溫速率為1℃/分鐘從30℃升溫至65℃測得儲存模量(E’)相對溫度的曲線，該曲線在45℃至55℃的區間中具有一斜率值，該斜率值的絕對值為0.20至0.70 MPa/℃。本發明之聚乙烯醇膜的延伸張力低，因此在拉伸時具有不易斷膜的特性，且由其製得之光學膜具有高單體透射率及低紅光洩漏率的特性。

Description

聚乙烯醇膜及由其製得之光學膜
本發明係關於一種聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)製品，特別係一種聚乙烯醇膜以及由其製得之光學膜，但並不以此為限。
聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)膜係一種由含聚乙烯醇高分子以及可塑劑之水溶液所塗布、烘乾而得的親水性材料，其具有高透明度、機械強度、水溶性、可加工性佳等性能，已廣泛用於包裝材料或電子產品的各式光學膜，例如：偏光膜。
聚乙烯醇膜經偏光製程加工而得的偏光膜具有只允許特定方向光線通過之特性，且得以藉此控制通過光線的明暗度；基於此特性，偏光膜應用於各式顯示器、眼鏡以及穿戴式裝置，成為不可或缺的組件。所謂偏光製程大致上包括膨潤、拉伸及染色等步驟；具體而言，會將聚乙烯醇膜置於溶液中進行前述步驟，令染料分子擴散進入到聚乙烯醇膜中的分子之間，並透過拉伸得到相對規則性的排列，使偏光膜能吸收平行於其排列方向的光分量，並使垂直方向的光分量通過，而產生偏光特性。然而，習知的聚乙烯醇膜時常有延伸張力過大而在製備偏光膜時易有斷膜的問題發生。
先前技術如中華民國發明專利公開號第202233739號揭示之一種聚乙烯醇薄膜，在該聚乙烯醇薄膜的至少其中一面，在基於飛行時間二次離子質譜分析的正離子分析所獲得之，正的矽碎片離子檢測強度的平均值係0.001～0.01；其中，該正的矽碎片離子檢測強度的平均值係在與聚乙烯醇薄膜的TD方向平行之任意的直線上，且在TD方向將聚乙烯醇薄膜予以6等分的5點之，在基於飛行時間二次離子質譜儀的正離子分析所獲得之正的矽碎片離子檢測強度的平均值作為技術手段來實現在單軸拉伸中不易發生拉伸斷裂。
除此之外，先前技術亦公開了藉由改變聚乙烯醇的結構、調整聚乙烯醇膜或偏光膜的製程，以改善偏光膜的特性；例如中華民國發明專利公開號第201719207號揭示一種偏光性能佳，同時在正交偏光狀態的紅色光之洩漏少的偏光膜。又，先前技術如中華民國發明專利公開號第202400694號也揭示一種在偏光膜製造時具有良好的延伸性，係不易斷裂的聚乙烯醇系薄膜，因而可進行高程度延伸並獲得高偏光性的偏光膜；且由於能夠抑制偏光膜製造時聚乙烯醇系樹脂的溶出、析出，因此能夠抑制偏光膜製造裝備的污染，進而以高良率進行製造。
現有技術中使用聚乙烯醇膜製備偏光膜時，常會有聚乙烯醇膜由於延伸張力過大而在製備偏光膜時易有斷膜的狀況發生，且由該聚乙烯醇膜製得之偏光膜也常有單體透射率低且紅光洩漏率高的問題。對此，本發明人發現藉由調控聚乙烯醇膜，使其在特定溫度及時間下浸泡於水中具有一特定的聚乙烯醇的溶出量，且使其在特定條件下測得之儲存模量(E’)相對溫度的曲線於特定溫度區間內具有一特定的斜率值的絕對值，得以改善聚乙烯醇膜在拉伸時容易斷膜的問題，進而改善後續製得之偏光膜的低單體透射率及高紅光洩漏率的問題。
具體而言，本發明一方面提供一種聚乙烯醇膜，包括：一聚乙烯醇樹脂；其中，該聚乙烯醇膜於40℃水中浸泡1分鐘具有一聚乙烯醇的溶出量為0.20至9.00 ppm/m 2；且該聚乙烯醇膜在水中，以升溫速率為1℃/分鐘從30℃升溫至65℃測得儲存模量(E’)相對於溫度的曲線，該曲線在45℃至55℃的區間中具有一斜率值，該斜率值的絕對值為0.20至0.70 MPa/℃。
根據本發明之一些實施例，其中，該聚乙烯醇的溶出量為1.60至7.20 ppm/m 2；且該斜率值的絕對值為0.20至0.60 MPa/℃。
根據本發明之一些實施例，其中，該斜率值的絕對值為0.25至0.60 MPa/℃。
根據本發明之一些實施例，其中，該斜率值的絕對值為0.35至0.55 MPa/℃。
根據本發明之一些實施例，其中，該聚乙烯醇膜在45℃具有一儲存模量(E’)為5.00至14.00 MPa；且該聚乙烯醇膜在55℃具有一儲存模量(E’)為3.00至7.00 MPa。
根據本發明之一些實施例，其中，該聚乙烯醇膜在45℃具有一儲存模量(E’)為8.00至11.50 MPa；且該聚乙烯醇膜在55℃具有一儲存模量(E’)為4.00至6.00 MPa。
根據本發明之一些實施例，該聚乙烯醇膜於50℃的2wt.%硼酸水溶液中浸泡30秒具有一延伸張力為13.0至30.0 N/mm 2。
根據本發明之一些實施例，其中，該聚乙烯醇樹脂具有一平均聚合度為1500至3500。
根據本發明之一些實施例，其中，該聚乙烯醇樹脂具有一聚合物分散性指數(Polymer Dispersity Index，PDI)為小於或等於3.5。
根據本發明之一些實施例，該聚乙烯醇膜具有一厚度為45至75 μm。
本發明另一方面提供一種光學膜，其係由上述聚乙烯醇膜所製得。
根據本發明之一些實施例，該光學膜係偏光膜。
根據本發明之一些實施例，其中該偏光膜具有一單體透射率為大於或等於42.5%，且具有一紅光洩漏率為小於5.0%。
本發明之聚乙烯醇膜可適用於多種用途，特別適用於光學膜，例如：偏光膜。基於本發明之技術內容所獲得之聚乙烯醇膜，其在偏光膜製程時的延伸張力小，因而不易斷膜。並且，由該聚乙烯醇膜製得之偏光膜的紅光洩漏率低及單體透射率高。
更進一步地，本案發明人亦發現，控制該聚乙烯醇膜在溫度為45℃及55℃的條件下分別具有特定的儲存模量(E’)的範圍，得以進一步改善由該聚乙烯醇膜製得之偏光膜的紅光洩漏率。
為了使本發明的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述，但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。在本說明書及後附之申請專利範圍中，除非上下文另外載明，否則「一」及「該」亦可解釋為複數。
雖然用以界定本發明的數值範圍與參數皆是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。在此處，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內，是本發明所屬領域中具有通常知識者的考量而定。
[聚乙烯醇膜]
本發明一方面提供一種聚乙烯醇膜，包括：一聚乙烯醇樹脂；其中，該聚乙烯醇膜於40℃水中浸泡1分鐘具有一聚乙烯醇的溶出量為0.20至9.00 ppm/m 2；且該聚乙烯醇膜在水中，以升溫速率為1℃/分鐘從30℃升溫至65℃測得儲存模量(E’)相對溫度的曲線，該曲線在45℃至55℃的區間中具有一斜率值，該斜率值的絕對值為0.20至0.70 MPa/℃。根據本發明之一些實施例，該聚乙烯醇膜具有一厚度為45至75 μm；具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍，例如：45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm及75μm，前述數值僅具例示而無限制性。
本文所述之「模量」是材料力學中用以分析應力與應變關係的物性特徵，為應力與應變的比值；若施加在材料上的應力為正向力，得到的模量以E表示；而「儲存模量(E’)」係材料吸收施加能量所轉換成的儲存內能，通常用以回復變形，維持材料原本的外觀，其與材料的彈性特徵相關。
本文所述之「該聚乙烯醇膜在水中，以升溫速率為1℃/分鐘從30℃升溫至65℃測得儲存模量(E’)相對溫度的曲線(以下稱儲存模量相對溫度的曲線)」具有如圖1所示的雙斜率特徵，其中過了轉折點溫度後的斜率值(如圖1中虛線所指處)的絕對值表徵升溫過程中聚乙烯醇膜內的結晶被水溶解度速度。由於分析時的升溫速率是固定的，斜率值的絕對值越大代表在相同時間內，結晶溶解的速度越快，可知該聚乙烯醇膜內的結晶偏小且較均勻。不為特定理論所限制，據信，聚乙烯醇膜內的結晶具有適中的尺寸及均勻度有助於在偏光膜製程中的拉伸及染色，從而可製備出具有高單體透射率及低紅光洩漏率的偏光膜；進一步地，適中的結晶在拉伸時可降低延伸張力，從而減少斷膜的發生。本發明人發現，若該斜率值的絕對值過大，該聚乙烯醇膜會因機械強度不足而容易被拉斷的問題；若該斜率值的絕對值過小，則該聚乙烯醇膜會因結晶溶殘 (即：結晶溶解不全，所殘留下的結晶)過多，使得延伸張力過大，而易有斷膜的狀況發生。
是以，為了能改善聚乙烯醇膜在拉伸時因延伸張力過大而易斷膜及後續製得之偏光膜具有低單體透射率及高紅光洩漏率的問題，需控制該斜率值的絕對值於一特定範圍；具體而言，該聚乙烯醇膜在水中，以升溫速率為1℃/分鐘從30℃升溫至65℃測得儲存模量(E’)相對溫度的曲線，該曲線在45℃至55℃的區間中具有一斜率值，該斜率值的絕對值為0.20至0.70 MPa/℃，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：0.20 MPa/℃、0.25 MPa/℃、0.30 MPa/℃、0.35 MPa/℃、0.40 MPa/℃、0.45 MPa/℃、0.50 MPa/℃、0.55 MPa/℃、0.60 MPa/℃、0.65 MPa/℃及0.70 MPa/℃；較佳為0.20 MPa/℃至0.60 MPa/℃；更佳為0.25 MPa/℃至0.60 MPa/℃；尤佳為0.35 MPa/℃至0.60 MPa/℃。需注意的是，當分析溫度大於55℃時，聚乙烯醇膜可能因為結晶完全消失而導致其物性急遽變動，因此在分析該斜率值的絕對值時，所設定的分析溫度區間應避免超過55℃。
另外，關於該斜率值的絕對值的分析方法，由於聚乙烯醇膜會吸水(甚至是空氣中之水分)而會對其結晶態及分子排列產生影響，因此在聚乙烯醇膜量測其儲存模量(E’)相對溫度的曲線之前，可先透過前處理，將每個待量測的聚乙烯膜的含水率調整為一致，使各聚乙烯膜的待測狀態為一致。含水率通常可調整至約8至9wt%，但本文中並不限定於此。
本文所述之「聚乙烯醇的溶出量」係指聚乙烯醇膜浸泡於水中後會有聚乙烯醇溶出的現象；並且，隨著水的溫度越高及浸泡時間越長，該聚乙烯醇的溶出量會越多。染色槽中的染色浴的溫度一般約為20至45℃，因此聚乙烯醇膜在染色時，亦會有聚乙烯醇溶出的現象。不為特定理論所限制，據信，該聚乙烯醇的溶出量與聚乙烯醇膜內的非晶區中的可自由擴散的聚乙烯醇的數量有關：該聚乙烯醇的溶出量越高代表可自由擴散的聚乙烯醇越多，其表示該聚乙烯醇膜內的非晶區的結構鬆散而不緊密，相對而言染色液也較容易藉著該鬆散的結構擴散進入該聚乙烯醇膜內並吸附在聚乙烯醇周圍。本發明人發現，若該聚乙烯醇的溶出量過高，容易使得該聚乙烯醇膜吸附過多的染色液，造成後續製得之偏光膜的顏色過深因而單體透射率過低；若該聚乙烯醇的溶出量過低，則該聚乙烯醇膜不易拉伸及染色，易會造成後續製得之偏光膜的單體透射率過低。
是以，為了改善由該聚乙烯醇膜製得之偏光膜的單體透射率，需控制該聚乙烯醇的溶出量於一特定範圍；具體而言，該聚乙烯醇膜於40℃水中浸泡1分鐘具有一聚乙烯醇的溶出量為0.20至9.00 ppm/m 2，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：0.20 ppm/m 2、1.00 ppm/m 2、1.60 ppm/m 2、2.40 ppm/m 2、3.20 ppm/m 2、4.00 ppm/m 2、4.80 ppm/m 2、5.60 ppm/m 2、6.40 ppm/m 2、7.20 ppm/m 2、8.00 ppm/m 2及9.00 ppm/m 2；較佳為1.60 ppm/m 2至7.20 ppm/m 2。
本文所述之「該聚乙烯醇膜在45℃具有的儲存模量(E’)(以下稱45℃的儲存模量)」可表徵該聚乙烯醇膜在溫度為45℃時水中的結晶溶殘程度。不為特定理論所限制，據信，在偏光膜製程中的染色步驟的染料吸附程度與該45℃的儲存模量有關。本發明人發現，若該45℃的儲存模量越大，代表聚乙烯醇膜在45℃時水中的結晶溶殘程度越高，因此染料吸附程度越低，即染料吸附量越少。當聚乙烯醇膜吸附的染料越少，其在拉伸槽中延伸後生成的 的生成量過低，導致最終製得之偏光膜較易出現紅光洩漏的問題。
是以，控制該聚乙烯醇膜的45℃的儲存模量於一特定範圍，能改善所製得之偏光膜的紅光洩漏率；具體而言，該聚乙烯醇膜在45℃具有一儲存模量(E’)為5.00至14.00 MPa，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：5.00 MPa、5.50 MPa、6.00 MPa、6.50 MPa、7.00 MPa、7.50 MPa、8.00 MPa、8.50 MPa、9.00 MPa、9.50 MPa、10.00 MPa、10.50 MPa、11.00 MPa、11.50 MPa、12.00 MPa、12.50 MPa、13.00 MPa、13.50 MPa及14.00 MPa；較佳為8.00至11.50 MPa。
本文所述之「該聚乙烯醇膜在55℃具有的儲存模量(E’)(以下稱55℃的儲存模量)」可表徵該聚乙烯醇膜在溫度為55℃時水中的結晶溶殘程度。在偏光膜製作中，通常於55℃下拉伸並浸泡硼酸溶液。不為特定理論所限制，據信，在偏光膜製程中的延伸步驟的原膜結晶的溶殘程度與該55℃的儲存模量有關。本發明人發現，若該55℃的儲存模量越大，代表聚乙烯醇原膜的溶殘程度越高，使得硼酸交聯量越少。當硼酸交聯量越少時會使得該聚乙烯醇膜吸附的染料越容易被洗掉而流失，其在延伸後生成的 的生成量過低，導致最終製得之偏光膜較易出現紅光洩漏的問題。
是以，控制該聚乙烯醇膜的55℃的儲存模量於一特定範圍，能改善所製得之偏光膜的紅光洩漏率；具體而言，該聚乙烯醇膜在55℃具有一儲存模量(E’)為3.00至7.00 MPa，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：3.00 MPa、3.50 MPa、4.00 MPa、4.50 MPa、5.00 MPa、5.50 MPa、6.00 MPa、6.50 MPa及7.00 MPa；較佳為4.00至6.00 MPa。
根據本發明之一些較佳實施例，該聚乙烯醇膜具有較低的延伸張力，其可降低在製備為偏光膜時因延伸張力過高而斷膜的狀況；具體而言，該聚乙烯醇膜於50℃的2wt.%硼酸水溶液中浸泡30秒具有一延伸張力為13.0至30.0 N/mm 2，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：13.0 N/mm 2、15.0 N/mm 2、17.0 N/mm 2、19.0 N/mm 2、21.0 N/mm 2、23.0 N/mm 2、25.0 N/mm 2、27.0 N/mm 2、29.0 N/mm 2及30.0 N/mm 2。
本文所述之「平均聚合度」係根據JIS K 6726 (1994)標準測試方法所測得。不為特定理論所限制，據信，該聚乙烯醇膜的平均聚合度與生成之結晶顆粒的尺寸有關。本發明人發現，若該平均聚合度過高，則會因為該聚乙烯醇鏈段較長而難以移動，使得生成的結晶顆粒尺寸較不均勻，進而使得聚乙烯醇難以溶出；若該平均聚合度過低，則難以生成結晶，且結晶顆粒亦較不均勻，其使得聚乙烯醇容易溶出。是以，為了形成尺寸均勻的結晶顆粒，需將聚乙烯醇膜的平均聚合度控制於一特定範圍；具體而言，該聚乙烯醇樹脂具有一平均聚合度為1500至3500，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：1500、1700、1900、2100、2300、2500、2700、2900、3100、3300及3500。
本文所述之「聚合物分散性指數(Polymer Dispersity Index，PDI)」係用於描述聚乙烯醇樹脂的分子量分布，其為重均分子量(Mw)與數均分子量(Mn)的比值(Mw/Mn)。根據本發之一些較佳實施例，該聚乙烯醇樹脂具有一聚合物分散性指數為小於或等於3.5，具體例如：小於或等於3.5、小於或等於3.3、小於或等於3.1、小於或等於2.9、小於或等於2.7、小於或等於2.5或小於或等於2.3。不為特定理論所限制，本發明人發現，若該聚合物分散性指數過高，則該聚乙烯醇膜越容易有小分子的聚乙烯醇溶出的現象，使得該聚乙烯醇的溶出量過高。
如前述之本發明的聚乙烯醇膜，係使用含有聚乙烯醇系樹脂的膜形成材料，加工成形而製得的膜。在膜製造時，得摻入可塑劑、界面活性劑，或其他公知之添加劑，作為膜形成材料。
所使用的聚乙烯醇系樹脂係由乙烯酯系樹脂單體聚合，並形成平均聚合度為1500至3500及聚合物分散性指數為小於或等於3.5之聚乙烯酯系樹脂，再經皂化反應獲得聚乙烯醇系樹脂。該乙烯酯系單體可例如為：甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、2,2,4,4-四甲基戊酸乙烯酯、叔戊酸乙烯酯，然本發明並不限於此等；例如為乙烯乙酸酯。其中，所述乙烯酯系聚合物係以使用1種或2種以上的乙烯酯系單體作為單體所得之聚合物為佳；以使用1種乙烯酯系單體做為單體所得之聚合物為更佳。此外，乙烯酯系聚合物亦可為1種或2種以上的乙烯酯系單體與其他可共聚合的單體之共聚物。
所述可共聚合的單體可例如為：乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯等碳數為3至30之烯烴類化合物，其添加量可例如為但不限於2至4 mol%，例如2.0、2.5、3.0、3.5或4.0 mol%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、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯等丙烯酸酯；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、甲基丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十八酯等甲基丙烯酸酯；丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、二丙酮丙烯醯胺、丙烯醯胺丙磺酸或其鹽、丙烯醯胺丙基二甲基胺或其鹽、N-羥甲基丙烯醯胺或其衍生物等丙烯醯胺衍生物；甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺丙磺酸或其鹽、甲基丙烯醯胺丙基二甲基胺或其鹽、N-羥甲基甲基丙烯醯胺或其衍生物等甲基丙烯醯胺衍生物；N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮等N-乙烯基醯胺；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、三級丁基乙烯基醚、十二基乙烯基醚、硬脂基乙烯基醚等乙烯基醚；丙烯腈、甲基丙烯腈等氰乙烯；氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯等鹵化乙烯基；乙酸烯丙酯、氯丙烯等烯丙基化合物；馬來酸或其鹽、酯或者酸酐； 伊康酸或其鹽、酯或者酸酐；順丁烯二酸及其鹽或其酯、乙烯基三甲氧基矽烷等乙烯基矽基化合物、乙酸異丙炔酯等；乙烯基三甲氧基矽烷等乙烯基矽基化合物；乙酸異丙烯酯等。此外，所述乙烯酯系聚合物可具有源自此等可共聚合的單體中之1種或2種以上的結構單元。
所使用的聚乙烯醇系樹脂的鹼化度為95.00mol%或以上，其中「鹼化度」，係根據JIS K 6726 (1994)標準測試方法所得到的測定值。於一及多個實施例中，該鹼化度是例如：95.00mol%或以上、96.00mol%或以上、97.00mol%或以上、98.00mol%或以上、99.00mol%或以上或99.50mol%或以上。較佳地，該鹼化度為99.95mol%以上，更佳地為99.97mol%以上，例如：99.97mol%以上、99.98mol%以上或99.99mol%以上。
根據本發明之一些實施例，本文所述之「可塑劑」具體可為但不限於：甘油、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二甘油、三乙二醇、四乙二醇或三羥甲丙烷等，或前述任何可塑劑的組合；於本發明中較佳為甘油。且於一及多個實施例中，該可塑劑的添加量相對於聚乙烯醇樹脂之重量為5至15wt.%，具體例如但不限於6 wt.%、7 wt.%、8 wt.%、9 wt.%、10 wt.%、11 wt.%、12 wt.%、13 wt.%、14 wt.%及15 wt.%；於一較佳實施例中，該可塑劑的添加量相對於聚乙烯醇樹脂之重量為10 wt.%。
除了上述可塑劑外，溶解製程中亦可視需要進一步添加其他添加劑，包含但不限於界面活性劑等；界面活性劑則包含但不限於陽離子、陰離子或非離子型界面活性劑，具體可為但不限於：月桂酸鉀等的羧酸鹽型、月桂醇聚醚硫酸酯鈉等的硫酸酯鹽型、十二基苯磺酸鹽等的磺酸鹽型、聚氧化乙烯辛基苯基醚等的烷基苯基醚型、聚乙二醇单辛基苯基醚等的醇基苯基醚型、聚氧化乙烯月桂酸酯等的烷基酯型、聚氧化乙烯月桂基胺基醚等的烷基胺型、聚氧化乙烯月桂醯胺等的烷基醯胺型、聚氧化乙烯聚氧化丙烯醚等的聚丙二醇醚型、月桂酸二乙醇醯胺、油基二乙醇醯胺等的烷醇醯胺型、聚氧化烯烯丙基苯基醚等的烯丙基苯基醚型或月桂醇聚氧乙烯醚硫酸鈉等。界面活性劑的添加量，係相對於聚乙烯醇樹脂之重量為600至3000 ppm，但不限於此。
此外，在不妨礙本發明之效果的範圍的情況下，該聚乙烯醇膜還可進一步包含水溶性高分子、消泡劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、其他高分子化合物或其組合等成分。
[聚乙烯醇膜之製造方法]
本發明之聚乙烯醇膜的製造方法大體上包含以下步驟：(a)溶解製程：將一聚乙烯醇系樹脂之膜形成材料升溫溶解，並調整該聚乙烯醇系樹脂濃度，形成一聚乙烯醇澆鑄溶液；(b)澆鑄製程：將該聚乙烯醇澆鑄溶液澆鑄至一澆鑄鼓，自該澆鑄鼓剝離後得到一聚乙烯醇初成形膜；(c)熱輥製程：將該聚乙烯醇初成形膜於複數個熱輥接觸後得到一聚乙烯醇初成品膜；(d)熱處理製程：將該聚乙烯醇初成品膜置入一熱處理裝置中進行熱處理後得到一聚乙烯醇半成品膜；以及(e)調溫調濕製程：將該聚乙烯醇半成品膜置於調溫調濕箱中，進行溫度與濕度的調整，得到一聚乙烯醇成品膜。
＜溶解製程＞
根據本發明之一些實施例，溶解製程主要係將平均聚合度為1500至3500及聚合物分散性指數為小於或等於3.5之聚乙烯醇系樹脂、溶劑、可塑劑等之膜形成材料，邊攪拌邊將溫度提升為140℃至160℃，具體例如但不限於140℃、150℃或160℃，且其溶解時間為1至3小時，具體例如1小時、2小時或3小時；待溶解均勻後形成一聚乙烯醇水溶液，並且調整該聚乙烯醇水溶液的濃度為25至35wt.%，具體例如但不限於25 wt.%、30 wt.%或35 wt.%，得到一聚乙烯醇澆鑄溶液。
根據本發明之一些實施例，前述溶解製程中所使用的溶劑，只要能夠溶解聚乙烯醇樹脂即可，故於本發明中並不予以限定。作為溶劑，例如但不限於：水、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二胺、二亞乙基三胺等，上述溶劑可單獨使用一種，此外也可並用兩種以上。考量環境以及經濟性等面向，於本發明中以水作為溶劑為佳。
＜澆鑄製程＞
根據本發明之一些實施例，澆鑄製程主要係將該聚乙烯醇澆鑄溶液輸送至押出機再次混合均勻及消泡(例如但不限於使用雙螺旋押出機消泡)後，再自T型狹縫模唇中吐出，流延至旋轉的澆鑄鼓(或稱澆鑄滾筒)上製膜，且該澆鑄鼓的溫度為88℃至98℃，例如但不限於： 90℃、93℃或96℃，進而獲得一聚乙烯醇初成形膜。根據本發明之一些實施例，於澆鑄製程中，經押出機再次混合均勻及消泡後的聚乙烯醇澆鑄溶液的溫度須控制為至少90℃或以上，例如但不限於：90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃或98˚C。根據本發明之另一些實施例，當聚乙烯醇澆鑄溶液流延至旋轉的澆鑄鼓時，該澆鑄鼓的溫度較佳為85至95˚C，且聚乙烯醇滯留於澆鑄鼓的時間較佳為0.6至1.2分鐘。
＜熱輥製程＞
根據本發明之一些實施例，熱輥製程主要係將自澆鑄鼓上剝離後的該聚乙烯醇初成形膜，經複數支熱輥接觸乾燥其上下兩面後，進一步獲得一聚乙烯醇初成品膜；其中，該複數支熱輥(例如為13支熱輥)之溫度由高至低逐步遞減，起始熱輥為所有熱輥中最高溫者，例如但不限於90℃至99℃，具體可例如但不限於90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃或99℃，較佳為95℃；最終熱輥之溫度為所有熱輥中最低溫者，例如但不限於30℃至40℃。
＜熱處理製程＞
根據本發明之一些實施例，熱處理製程主要係在自熱輥上剝離後的該聚乙烯醇初成品膜其膜厚方向以熱輻射進行加熱乾燥，進而得到一聚乙烯醇半成品膜；其中，該熱處理較佳係採用紅外線，且該聚乙烯醇初成品膜在紅外線加熱時的膜面溫度為80℃至120℃，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：80℃、90℃、100℃、110℃及120℃，以及加熱時間為25至35秒，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：25秒、27秒、29秒、31秒、33秒及35秒。不為特定理論所限制，本發明人發現，該聚乙烯醇初成品膜在加熱時的膜面溫度若過高，則生成的結晶顆粒的尺寸較大，且結晶分布不均；若過低，則結晶顆粒的尺寸偏小或甚至難以形成結晶，且前述二種狀況均會對後續製得之聚乙烯醇膜的儲存模量相對溫度的曲線的該斜率值的絕對值造成負面影響。
＜調溫調濕製程＞
根據本發明之一些實施例，將該聚乙烯醇半成品膜置於調溫調濕箱中於一特定時間並調整其溫度及相對濕度以利再結晶的進行；其中，該調溫調濕箱之該溫度可控制為60℃至80℃，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：60℃、70℃及80℃；該相對濕度可控制為60%至80%，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：60%、70%及80%；及該時間可控制為3至8分鐘，具體例如下列數值或其任意二者之間的範圍：3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘、7分鐘及8分鐘。不為特定理論所限制，本發明人發現，藉由提高溫度及相對濕度可以加速再結晶作用及聚乙烯醇的重排，來提升聚乙烯醇膜內的結構的緊密性，影響其斜率值的絕對值及該聚乙烯醇的溶出量。
[光學膜及其製造方法]
本發明另一目的為提供一種光學膜，其係由前述之聚乙烯醇膜所製得。本文所述之「光學膜」可為偏光膜、相位差薄膜、視野角提高薄膜或亮度提高薄膜等，特別係偏光膜。
根據本發明之一些實施例，該偏光膜具有一單體透射率為大於或等於42.5%，具體例如為大於或等於42.5%、大於或等於43.0%或大於或等於43.5%；且具有一紅光洩漏率為小於5.0%，具體例如為小於5.0%、小於4.5%、小於4.0%、小於3.5%、小於3.0%、小於2.5%、小於2.0%、小於1.5%或小於1.0%。
根據本發明之一些實施例，本文所述之「光學膜之製造方法」係指偏光膜之製造方法，更進一步地係將聚乙烯醇膜製造成偏光膜。所述製造方法包括使碘離子吸附之染色步驟、硼酸處理步驟及水洗步驟；於硼酸處理步驟或在此之前之階段可實施單軸延伸之延伸步驟。較佳地，於染色步驟之前可設置以水令聚乙烯醇膜膨潤之膨潤步驟。除此之外，於水洗步驟之後通常設置有最終乾燥步驟。
於膨潤步驟中，係將上述聚乙烯醇膜浸漬於例如溫度為30℃至55℃之處理浴(例如：純水)中進行膜面水洗及膨潤處理，膨潤處理之時間通常為5至300秒，較佳為20至240秒。根據一些實施例，收容有處理浴之膨潤槽內配置有複數個導引滾筒以搬送該聚乙烯醇膜。接續，令聚乙烯醇膜沿機械方向(MD，Machine Direction)拉伸至原始長度的1.05至2.5倍後實施染色步驟。
於染色步驟中，將經過上述膨潤步驟後之聚乙烯醇膜浸漬於收容有染色浴之染色槽中。染色處理之條件可依據使碘吸附於聚乙烯醇膜之範圍內而不產生膜之極端溶解、失透等不良情況之範圍內決定。於染色步驟之染色浴例如為含有碘及碘化鉀之水溶液，染色浴中碘的濃度較佳為0.01~0.5wt%，碘化鉀的濃度較佳為0.01~10wt%，具體實例可為但不限於濃度為0.037wt%之碘與濃度為1.85wt%之碘化鉀之水溶液。另，亦可使用碘化鋅等其他碘化物代替碘化鉀，或可除碘化鉀以外併用其他碘化物。染色浴之溫度通常設為為20至45℃，例如在40℃的條件下進行，染色處理之時間(染色時間)通常為10~600秒，較佳為30~200秒。接續，令聚乙烯醇膜沿機械方向拉伸至原始長度的2至4倍後實施硼酸處理及延伸步驟。
在硼酸處理及延伸步驟中，利用包含硼酸之水溶液處理經碘染色之聚乙烯醇膜以令其交聯，並且使吸附之碘固定於樹脂中而進行。該步驟通常藉由將經過染色步驟後之聚乙烯醇膜浸漬於收容有包含硼酸之處理浴之固定槽中所進行。所述之硼酸處理浴較佳為除硼酸以外亦含有碘化物，此使用之碘化物可為碘化鉀或碘化鋅等，例如為含有硼酸及碘化鉀各為5.5wt%濃度之水溶液。另，亦可使除碘化物以外之化合物共存於硼酸處理浴中，例如：氯化鋅、氯化鈷、氯化鋯、硫代硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鈉等。硼酸處理及延伸步驟通常於50~70℃下進行，例如在55℃下進行，而處理時間通常為10~600秒，較佳為20~300秒，更佳為20~100秒。接續，令聚乙烯醇膜沿機械方向拉伸至原始長度的3倍以上後進行後續之步驟；延伸倍率的上限沒有特別限制，但較佳為8倍以下，例如拉伸至包含但不限於3.3倍以上，如為3.3至8.0倍，更佳為3.5至6.0倍，特佳為4.0至5.5倍。
聚乙烯醇膜經過上述步驟以及後續的水洗及乾燥步驟後，形成一偏光膜。在水洗及乾燥步驟中，利用水或包含碘化物之水溶液清洗殘留在膜面的碘液及硼酸，例如但不限於使用濃度為5.5 wt%之碘化鉀水溶液進行水洗。接著，再經乾燥步驟，例如但不限於使用溫度為60℃的烘箱乾燥5分鐘之後，進而形成一偏光膜。
更進一步地，該偏光膜包含貼合於該偏光膜之至少一面的保護層。該保護層較佳為具有防止偏光膜之表面磨損等功能之構件 。根據不同的實施例，該保護層可僅設置於該偏光膜之一個面，亦可設置 於該偏光膜之雙面。該保護層可為透明樹脂材料的保護膜；其透明樹脂可為甲基丙烯酸甲酯系樹脂等丙烯酸系樹脂、烯烴系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、纖維素系樹脂、苯乙烯系樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯系共聚合樹脂、丙烯腈-苯乙烯系共聚合樹脂、聚乙酸乙烯酯系樹脂、聚偏二氯乙烯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚縮醛系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、改性聚苯醚系樹脂、聚酯系樹脂(聚對苯二甲酸丁二酯系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂等)、聚碸系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚芳酯系樹脂、聚醯胺醯亞胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂、氧雜環丁烷系樹脂等；較佳地使用纖維素系樹脂，例如：三醋酸纖維素(TAC)。
實施例
在下文中，將進一步以詳細說明與具體實施例描述本發明。然而，應理解這些具體實施例僅用於幫助可更加容易理解本發明而非用於限制本發明之範圍。
1. 聚乙烯醇膜的 製備
於此，本發明提供聚乙烯醇膜的非限制性製備方法。根據與以下揭示的方法相似的方法，製備非限制性實施例聚乙烯醇膜(實施例1至11)及比較例聚乙烯醇膜 (比較例1至6)。
以下為本實施例及比較例製造聚乙烯醇膜所共有的主要步驟，且下表1將詳細呈現本實施例及比較例於一或多個製程參數上的差異： 溶解製程：首先，加入具有特定平均聚合度及聚合物分散性指數(具體的平均聚合度及聚合物分散性指數如表1所示)的聚乙烯醇樹脂1800公斤、水4000公斤、甘油180公斤於溶解桶中，邊攪拌邊分別提升溶解溫度至150℃並溶解2小時，待溶解均勻後調整聚乙烯醇水溶液的濃度至30wt.%，得到一聚乙烯醇澆鑄容液。實施例及比較例中的聚乙烯醇樹脂，係使用由乙酸乙烯酯聚合且未改性(即，不含其他共聚單體)，並且鹼化度為99.95mol%的聚乙烯醇樹脂。 澆鑄製程：將該聚乙烯醇澆鑄容液輸送至押出機再次混合均勻及消泡後，控制該聚乙烯醇澆鑄溶液的溫度98℃，再自T型狹縫模唇中吐出，流延至旋轉的澆鑄鼓上製膜，且該澆鑄鼓的溫度為96℃，進而形成一聚乙烯醇初成形膜。 熱輥製程：將該將該聚乙烯醇初成形膜自澆鑄鼓剝離後，以13支熱輥且其溫度逐支遞減的情況下接觸乾燥該聚乙烯醇初成形膜的上下兩面；其中，第1支熱輥為全部熱輥中最高溫者，其為95℃；第13支熱輥為全部熱輥中最低溫者，其為30℃，以得到一聚乙烯醇初成品膜。 熱處理製程：接著，使用紅外線加熱乾燥該聚乙烯醇初成品膜30秒，且控制其在紅外線加熱時的膜面溫度於一特定範圍(具體的在加熱時的膜面溫度如表1所示)，以得到一聚乙烯醇半成品膜。 調溫調濕製程：隨後，將該聚乙烯醇半成品膜置於一調溫調濕箱以特定之溫度及相對濕度於一特定時間(具體的溫度、相對濕度及時間如表1所示)下進行再結晶，以得到一聚乙烯醇成品膜，且該聚乙烯醇成品膜具有一特定厚度(具體的厚度如表1所示)。
表1
項目 厚度 (μm) 平均聚合度 聚合物分散性指數(PDI) 紅外線加熱時的膜面溫度(℃) 調溫調濕製程
溫度(℃) 相對濕度(%) 時間 (分鐘)
實施例1 75 2400 2.2 100 60 60 3
實施例2 60 2400 2.2 100 60 60 3
實施例3 45 2400 2.2 100 60 60 3
實施例4 60 3500 2.2 100 60 60 3
實施例5 60 1500 2.2 100 60 60 3
實施例6 60 2400 3.5 100 60 60 3
實施例7 60 2400 2.2 80 60 60 3
實施例8 60 2400 2.2 120 60 60 3
實施例9 60 2400 2.2 100 80 60 3
實施例10 60 2400 2.2 100 60 80 3
實施例11 60 2400 2.2 100 60 60 8
比較例1 60 1000 2.2 100 60 60 3
比較例2 60 4000 2.2 100 60 60 3
比較例3 60 2400 4.0 100 60 60 3
比較例4 60 2400 2.2 130 60 60 3
比較例5 60 2400 2.2 70 60 60 3
比較例6 60 2400 2.2 100 90 90 10
2. 偏光膜的製備
於此，本發明提供由聚乙烯醇膜製備偏光膜的非限制性製備方法。根據以下揭示的方法，將非限制性實施例聚乙烯醇膜(實施例1至11)及比較例聚乙烯醇膜 (比較例1至6)製備成對應之偏光膜。
以下為本發明實施例及比較例之聚乙烯醇膜製備偏光片所共有的主要步驟：將聚乙烯醇膜放卷後，令其接著進入注滿30℃純水的膨潤槽進行膜面水洗與膨潤處理；聚乙烯醇膜沿機械方向拉伸至原始長度的1.2倍後，接著進入控溫在45℃，含有碘0.037 wt.%與碘化鉀1.85 wt.%之水溶液的染色槽中染色，同時將聚乙烯醇膜沿機械方向延伸至原始長度的3.4倍；染色完成後再進入控溫在55℃，含有硼酸與碘化鉀各5.5 wt.%濃度之水溶液的延伸槽，並把聚乙烯醇膜沿機械方向延伸至原始長度的6倍後，以含有碘化鉀5.5 wt.%的水溶液清洗殘留在膜面的碘液與硼酸。接續，通過60℃烘箱乾燥5分鐘，上下兩面再用三醋酸纖維素保護膜貼合並乾燥，即製成一偏光膜。
3. 分析方法
於此，本發明提供上述實施例1至11及比較例1至6之聚乙烯醇膜的分析及試驗方法。
平均聚合度
本發明之平均聚合度的測定方法係依據JIS K 6726 (1994)標準方法。
聚合物分散性指數 (PDI)
使用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography，GPC)測試聚乙烯醇樹脂的峰值分子量及聚合物分散性指數。
儀器及其廠牌： (1)Waters之515 HPLC幫浦； (2) Waters之717 plus 自動進樣器； (3) Waters之2414折射率偵測器，偵測溫度為36℃； (4)分析管柱： Waters之Ultrahydrogel Guard Column, 125Å, 6 μm, 6 mm*40 mm, 1K-500K、 Waters之Ultrahydrogel 120 Column, 120Å, 6 μm, 7.8 mm*300 mm, 100-5K、 Waters之Ultrahydrogel 250 Column, 250Å, 6 μm, 7.8 mm*300 mm, 1K-80K、 Waters之Ultrahydrogel 500 Column, 500Å, 10 μm, 7.8 mm*300 mm, 5K-400K、 Waters之Ultrahydrogel 1000 Column, 1000Å, 12 μm, 7.8 mm*300 mm, 10K-1M。
測試條件： (1)分析流速：0.413 mL/分鐘； (2)跑液：0.85 wt.%硝酸鈉水溶液； (3)管柱烘箱溫度：36℃； (4)標準品：聚乙二醇(PEG)，其峰值分子量(Mp) = 1608000/ 1039000/ 545000/ 117900/ 66200/ 28330/ 16100/ 3860/ 1450/ 610/ 194； (5)分析樣品配置：0.08 g待測定的聚乙烯醇樹脂、 17 g之0.85 wt.%硝酸鈉水溶液及0.45 μm PTFE針筒過濾器； (6)進樣量：210 μL； (7)測試時間：106分鐘。
數據處理：計算聚乙烯醇樹脂之重均分子量(Mw)及數均分子量(Mn)，並根據下式計算得到聚合物分散性指數(PDI)：PDI = Mw/Mn。
儲存模量 (E’) ，及其相對溫度的曲線的斜率值的絕對值
儀器及其廠牌：TA儀器之DMA 850
樣品製備方法：把聚乙烯醇膜裁成沿機械方向(MD)為5 cm、沿幅寬方向(TD)為5 mm之矩形，上機前將聚乙烯醇膜的含水率調整為8至9 wt.%，使聚乙烯醇膜狀態一致。接續，請參閱圖2，將聚乙烯醇膜2的一端以一約1.11 g的燕尾夾3夾正，另一端穿入浸泡拉伸夾具1，讓聚乙烯醇膜2的一部分置於固定軸1a及下固定軸1b之間，使燕尾夾3下端3a距離浸泡拉伸夾具1為1cm (圖2中所示之距離a)，且聚乙烯醇膜2之上端2a與該浸泡拉伸夾具1上端具有預留空間；接著，鎖緊上固定軸1a固定聚乙烯醇膜2。接著，請參閱圖3，將整個浸泡拉伸夾具1連同其所夾持的聚乙烯醇膜2及燕尾夾3一併垂直地放入裝有純水的100 mL燒杯4內使燒杯液面位於上固定軸，燒杯4於30℃恆溫水槽(圖中未示)內控溫，使聚乙烯醇膜2負重(燕尾夾3的重量)膨潤20分鐘。最後，參閱圖4，將浸泡拉伸夾具1由燒杯4取出後保持正立，以燕尾夾3的重量將聚乙烯醇膜2拉撐，確定聚乙烯醇膜2居中後，鎖緊浸泡拉伸夾具1之下固定軸1b，再將多餘的聚乙烯醇膜2c(即圖4中網格狀部分)剪除，樣品即為夾持於浸泡拉伸夾具1中的經負重膨潤的聚乙烯醇膜2b。
測試條件：上開樣品在仍固定於浸泡拉伸夾具的狀態下，選擇震盪升溫模式，將樣品連同夾持其的浸泡拉伸夾具一起置入裝滿去離子水的浸泡水槽，頻率設定1 Hz，震幅設定200 μm，持壓(force track)設定200%，溫度設定從30℃量測到65℃，分析前先以靜態力0.15 N將膜拉撐後才開始以1℃/min的升溫速率分析並繪製儲存模量(E’)相對溫度變化的曲線圖。其中，熱電偶感應端置於離水槽底部5 mm高的位置。
數據處理：將儲存模量(E’)的坐標軸改成線性座標軸，使用儀器所附軟體中內建的斜率分析，設定分析溫度區間為45℃至55℃，軟體會自動帶出計算出斜率值，再將該斜率值取絕對值即可。
45℃及55℃之儲存模量(E’)：於前述線性座標軸上的儲存模量(E’)對溫度的曲線，於45℃及55℃處取得儲存模量(E’)之數值。
聚乙烯醇的溶出量
試藥配置： (1) 硼酸液：秤取20.00 g硼酸於500 mL透明定量瓶中，先以少量的去離子水(DI water)溶解之，再補去離子水至500 mL的水平刻度線。 (2)碘液：秤取1.27 g固態碘及2.50 g碘化鉀於100 mL棕色定量瓶中，先以少量的去離子水(DI water)溶解之，再補去離子水至100 mL的水平刻度線。
檢量線製作：將平均聚合度為2400、鹼化度為99.90 mol%及聚合物分散性指數為2.2之聚乙烯醇樹脂以溫度為105℃且時間為3小時烘至絕乾，再配置聚乙烯醇樹脂濃度為100ppm、50ppm、25ppm、12.5ppm、6.25ppm、3.125ppm、1.5625ppm及0.78125ppm的標準品，各別分析670 nm的吸光度以建立檢量線。取標準品20g，置於磨砂口血清瓶內，依序加入15 mL硼酸液、3 mL碘液及12 mL去離子水，搖晃使其混合均勻後放置15分鐘。
測試條件：取1L去離子水裝於血清瓶中，並將該血清瓶置於溫度為40℃的恆溫水槽中。裁切聚乙烯醇膜為沿機械方向(MD)為5 cm且沿幅寬方向(TD)為5 cm之試片共20片，每片試片浸泡至該血清瓶中的去離子水中，待浸泡1分鐘後取出，總共連續浸泡20片試片。而後將該血清瓶從該恆溫槽中取出，並將該血清瓶冷卻至25℃，並記錄該血清瓶中的溶液的重量。秤取該血清瓶中的溶液20 g，置於磨砂口血清瓶內，依序加入15 mL硼酸液、3 mL碘液及12 mL去離子水，搖晃使其混合均勻後放置15分鐘；接著，使用紫外-可見光光譜儀(Ultraviolet-visible spectroscopy，UV-vis)分析該溶液在670 nm的吸光度，將所得結果帶入檢量線回推濃度，即可得到聚乙烯醇的溶出量。
聚乙烯醇膜的 厚度
儀器及其廠牌：Mitutoyo 543-391B
測試方法：分析前確認接觸試探針在平台上的刻度為0，在將待測的聚乙烯醇膜置於平台上平放，拉起該探針輕放在該聚乙烯醇膜上並讀取厚度值即可。
4. 評價方法及結果
於此，本發明提供針對實施例及比較例之聚乙烯醇膜及偏光膜的評價方法，以及其與上述分析內容之對應結果。
延伸張力評價
儀器及其廠牌：弘達之拉力試驗機 HT-9102
樣品製備方法：將聚乙烯醇膜裁切成沿機械方向(MD)為150 mm、沿幅寬方向(TD)為12.7 mm之矩形試片。將該試片置於溫度為23℃及相對濕度為50%的環境中調溫調濕20小時，再使其浸泡於溫度為50℃及濃度為2 wt.%的硼酸水溶液中30秒，浸泡完即刻上機測試。
測試條件：固定夾具間距5 cm，控制拉力速度240 mm/分鐘，於電腦內輸入樣品的厚度及其沿機械方向及幅寬方向的長度，系統將自動進行延伸張力的換算。
斷膜評價
測試條件：連續使用聚乙烯醇膜10000 m進行偏光膜製作。
評價標準： ○：製程中無破裂發生 ╳：製程中有大於或等於1次的破裂發生
單體透射率
儀器及其廠牌：JASCO之分光光度計 V-7100
樣品製備方法：在偏光膜幅寬的中間位置裁切沿機械方向(MD)為2 cm、沿幅寬方向(TD)為2 cm之正方形樣本2片。
測試條件：使用附有積分球的分光光度計V-7100，依據JIS Z 8722 (2009)標準方法，進行C光源、2°視野之可見光領域的視感度校正。如圖5所示，取重疊之樣品，其中一樣品之機械方向MD1與另一樣品之機械方向MD2呈垂直。如圖6A所示，順時針旋轉一樣品，使該二樣品之機械方向MD1與MD2夾一角度A為+45°，測定波長為550 nm時的光之透射率T1；如圖6B所示，逆時針旋轉其中一樣品，使該二樣品之機械方向MD1與MD2夾一角度B為-45°，測定波長為550 nm時的光之透射率T2。再根據下式求得單體透射率Ts(%) = (Ts1 + Ts2)/2。
紅光洩漏率
儀器及其廠牌：JASCO之分光光度計 V-7100
樣品製備方法：取偏光膜其全幅寬方向距左側邊部5 cm處(如圖7中所示之距離x)、正中間、距右側邊部5 cm處(如圖7中所示之距離x)之三個位置，並在該三個位置各裁切沿機械方向(MD)為2 cm、沿幅寬方向(TD)為2 mm之正方形樣品2片(如圖7所示)。
測試條件：
單體透射率Ts(%)：依據前述單體透設率之方法，檢測左側邊部、正中間、右側邊部共三個位置的單體透射率Ts(%)。
透射率T700⊥(%)：取相同位置的2片樣品並彼此重疊，如圖5所示，其中一樣品之機械方向MD1與另一樣品之機械方向MD2呈垂直。如圖6A所示，順時針旋轉其中一樣品，使該二樣品之機械方向MD1與MD2夾一角度A為45°，並測定波長為700 nm時的光之透射率T 45；如圖6B所示，逆時針旋轉其中一樣品，使該二樣品之機械方向MD1與MD2夾一角度B為45°，測定波長為700 nm時的光之透射率T -45。取T 45與T -45之平均值作為該位置的透射率T700⊥(%)。
紅光洩漏率：以單體透射率Ts(%)為橫軸、透射率T700⊥(%)為縱軸，將三個位置的分析值做一條近似直線，並從該近似直線求得單體透射率Ts為44%時之透射率T700⊥(%)(即波長700 nm的光之正交透射率)，此即為紅光洩漏率。
評價標準：紅光洩漏率小於5%為佳。
進一步地，將本發明實施例1至11及比較例1至6之聚乙烯醇膜的延伸張力評價及斷膜評價及對應之偏光膜的單體透射率及紅光洩漏率的結果與該聚乙烯醇膜的儲存模量相對溫度的曲線的斜率值的絕對值(表2中簡稱為斜率值的絕對值)及聚乙烯醇的溶出量一併呈現於表2。
表2
項目 斜率值的絕對值 (MPa/℃) 聚乙烯醇 的溶出量 (ppm/m 2) 延伸張力評價 (N/mm 2) 斷膜 評價 單體 透射率(%) 紅光 洩漏率(%)
實施例1 0.45 4.16 22.9 ○ 44.0 1.0
實施例2 0.48 4.00 23.3 ○ 44.1 0.9
實施例3 0.46 3.52 23.4 ○ 44.1 1.3
實施例4 0.61 0.32 20.7 ○ 42.8 2.7
實施例5 0.34 6.40 19.6 ○ 43.6 2.2
實施例6 0.51 7.68 20.5 ○ 42.5 3.1
實施例7 0.69 5.12 14.8 ○ 42.6 1.9
實施例8 0.23 5.76 29.7 ○ 43.3 3.4
實施例9 0.29 0.80 26.3 ○ 42.5 4.7
實施例10 0.36 1.28 24.8 ○ 42.7 4.4
實施例11 0.42 3.04 23.6 ○ 44.2 1.2
比較例1 0.18 9.44 10.2 ╳ 41.5 3.5
比較例2 0.72 0.06 32.5 ╳ 41.8 5.7
比較例3 0.49 11.52 21.1 ○ 42.1 3.9
比較例4 0.15 5.12 33.4 ╳ 41.7 4.4
比較例5 0.80 4.16 11.6 ╳ 41.6 5.5
比較例6 0.12 0.08 37.4 ╳ 42.0 1.7
根據表2可見，實施例1至11的聚乙烯醇膜之斜率值的絕對值皆在0.20至0.70 MPa/℃的範圍內，且其聚乙烯醇的溶出量皆在0.20至9.00 ppm/m 2的範圍內，觀察到該些聚乙烯醇膜皆具有較小的延伸張力為13.0至30.0 N/mm 2及良好的斷膜評價；並且，由該些聚乙烯醇膜製備而得的偏光膜皆具有高單體透射率為大於或等於42.5%及低紅光洩漏率為小於5.0%。反之，比較例1至6的聚乙烯醇膜不同時具有在理想範圍之斜率值的絕對值及聚乙烯醇的溶出量，則該些聚乙烯醇膜及其對應之偏光膜無法同時具有上述技術效果。有鑑於此，唯有同時控制聚乙烯醇膜之斜率值的絕對值及聚乙烯醇的溶出量於所述理想範圍內，方能改善聚乙烯醇膜因延伸張力過高而在拉伸時易斷膜的問題，以及由其所製備而得之偏光膜具有的低單體透射率及高紅光洩漏率的問題。
進一步地，將本案實施例1至11及比較例1至6之聚乙烯醇膜對應之偏光膜的紅光洩漏率的結果與其聚乙烯醇膜的45℃的儲存模量及55℃的儲存模量一併呈現於表3。
表3
項目 45℃的儲存模量 (MPa) 55℃的儲存模量 (MPa) 紅光 洩漏率(%)
實施例1 9.52 5.02 1.0
實施例2 10.66 5.86 0.9
實施例3 9.97 5.37 1.3
實施例4 12.98 6.88 2.7
實施例5 9.24 5.84 2.2
實施例6 11.55 6.45 3.1
實施例7 12.74 5.84 1.9
實施例8 5.83 3.53 3.4
實施例9 7.84 4.94 4.7
實施例10 8.99 5.39 4.4
實施例11 8.83 4.63 1.2
比較例1 12.69 5.49 3.5
比較例2 9.28 7.48 5.7
比較例3 10.33 5.43 3.9
比較例4 5.99 4.49 4.4
比較例5 14.13 6.13 5.5
比較例6 5.78 4.58 1.7
根據表3可見，當同時控制聚乙烯醇膜之45℃的儲存模量為5.00至14.00 MPa，以及55℃的儲存模量為3.00至7.00 MPa時，由該聚乙烯醇膜所製備而得的偏光膜具有低紅光洩漏率為小於5.0%，如實施例1至11及比較例1、3、4及6。反之，當未同時控制聚乙烯醇膜之45℃的儲存模量及55℃的儲存模量於理想範圍時，則由該聚乙烯醇膜所製備而得的偏光膜具有高紅光洩漏率，如比較例2及5。有鑑於此，當同時控制聚乙烯醇膜之45℃的儲存模量及55℃的儲存模量於理想範圍時，方能改善由聚乙烯醇膜所製備而得之偏光膜具有的高紅光洩漏率的問題。
本文中，所提供的所有範圍旨在包括在給定之範圍內的每個特定範圍以及在該給定範圍之間的子範圍的組合。此外，除非另有說明，否則本文提供的所有範圍皆包括所述範圍的端點。從而，範圍1至5具體包括1、2、3、4和5，以及諸如2至5、3至5、2至3、2至4、1至4等子範圍。
在本說明書中引用的所有刊物和專利申請案皆透過引用併入本文，並且出於任何及所有目的，每一個別刊物或專利申請案皆明確且個別地指出以透過引用併入本文。在本文與透過引用併入本文的任何刊物或專利申請案之間存在不一致的情況下，以本文為準。
1:浸泡拉伸夾具 1a:上固定軸 1b:下固定軸 2:聚乙烯醇膜 2a:上端 2b:經負重膨潤之聚乙烯醇膜 2c:多餘的聚乙烯醇膜 3:燕尾夾 3a:底端 4:燒杯 a、x:距離 A、B:角度 MD1、MD2:機械方向
為讓本申請的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更淺顯易懂，所附圖式之說明如下：
圖1至4係根據本發明之一實施例之聚乙烯醇膜在分析其儲存模量(E’)相對溫度的曲線的斜率值的絕對值的示意圖。
圖5、6A及6B係根據本發明之一實施例之聚乙烯醇膜對應之偏光膜在分析單體透射率及紅光洩漏率的示意圖。
圖7係根據本發明之一實施例之聚乙烯醇膜對應之偏光膜在分析紅光洩漏率時取樣的示意圖。
無。

Claims (13)

  1. 一種聚乙烯醇膜，包括：一聚乙烯醇樹脂； 其中，該聚乙烯醇膜於40℃水中浸泡1分鐘具有一聚乙烯醇的溶出量為0.20至9.00 ppm/m 2；且 該聚乙烯醇膜在水中，以升溫速率為1℃/分鐘從30℃升溫至65℃測得儲存模量(E’)相對溫度的曲線，該曲線在45℃至55℃的區間中具有一斜率值，該斜率值的絕對值為0.20至0.70 MPa/℃。
  2. 如請求項1所述之聚乙烯醇膜，其中，該聚乙烯醇的溶出量為1.60至7.20 ppm/m 2；且該斜率值的絕對值為0.20至0.60 MPa/℃。
  3. 如請求項2所述之聚乙烯醇膜，其中，該斜率值的絕對值為0.25至0.60 MPa/℃。
  4. 如請求項3所述之聚乙烯醇膜，其中，該斜率值的絕對值為0.35至0.55 MPa/℃。
  5. 如請求項1所述之聚乙烯醇膜，其中，該聚乙烯醇膜在45℃具有一儲存模量(E’)為5.00至14.00 MPa；且該聚乙烯醇膜在55℃具有一儲存模量(E’)為3.00至7.00 MPa。
  6. 如請求項2所述之聚乙烯醇膜，其中，該聚乙烯醇膜在45℃具有一儲存模量(E’)為8.00至11.50 MPa；且該聚乙烯醇膜在55℃具有一儲存模量(E’)為4.00至6.00 MPa。
  7. 如請求項1至6任一項所述之聚乙烯醇膜，其於50℃的2wt.%硼酸水溶液中浸泡30秒具有一延伸張力為13.0至30.0 N/mm 2。
  8. 如請求項1至6任一項所述之聚乙烯醇膜，其中，該聚乙烯醇樹脂具有一平均聚合度為1500至3500。
  9. 如請求項1至6任一項所述之聚乙烯醇膜，其中，該聚乙烯醇樹脂具有一聚合物分散性指數(Polymer Dispersity Index，PDI)為小於或等於3.5。
  10. 如請求項1至6任一項所述之聚乙烯醇膜，其具有一厚度為45至75 μm。
  11. 一種光學膜，其係由如請求項1至10任一項所述之聚乙烯醇膜所製得。
  12. 如請求項11之光學膜，其係偏光膜。
  13. 如請求項12之光學膜，其中該偏光膜具有一單體透射率為大於或等於42.5%，且具有一紅光洩漏率為小於5.0%。
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