(57)【要約】【課題】芯管が長尺化しても、取り扱い性に優れ、しかも、ポリビニルアルコール系フィルムの皺や折れ等を抑制することができるポリビニルアルコール系フィルムロールおよびそれを用いた偏光膜を提供する。【解決手段】ポリビニルアルコール系フィルムを円筒状の芯管の外周面に巻き取ってなるポリビニルアルコール系フィルムロールであって、上記芯管が、炭素繊維強化プラスチック製であり、その芯管の弾性率が９８ＧＰａ以上である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコール系フィルムを円筒状の芯管の外周面に巻き取ってなるポリビニルアルコール系フィルムロールであって、上記芯管が、炭素繊維強化プラスチック製であり、その芯管の弾性率が９８ＧＰａ以上であることを特徴とするポリビニルアルコール系フィルムロール。
【請求項２】
上記炭素繊維強化プラスチックを構成する炭素繊維が、弾性率１９６ＧＰａ以上かつ比重０．５〜３．０である請求項１記載のポリビニルアルコール系フィルムロール。
【請求項３】
上記芯管が、外周に金属材料製円筒体を加圧外嵌してなる請求項１または２記載のポリビニルアルコール系フィルムロール。
【請求項４】
上記芯管が、外周面に樹脂をコーティングしてなる請求項１または２記載のポリビニルアルコール系フィルムロール。
【請求項５】
上記芯管の真円度が０．０１〜１ｍｍ、かつ円筒度が０．０１〜１ｍｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリビニルアルコール系フィルムロール。
【請求項６】
上記芯管の外径が７５〜３００ｍｍ、かつ円筒長が０．５〜６．０ｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリビニルアルコール系フィルムロール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のポリビニルアルコール系フィルムロールから繰り出されたポリビニルアルコール系フィルムを用いて得られることを特徴とする偏光膜。
【請求項８】
請求項７記載の偏光膜の少なくとも片面に保護膜を設けてなることを特徴とする偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムを円筒状の芯管に巻き取ってなるポリビニルアルコール系フィルムロールおよびそれを用いた偏光膜ならびにそれを用いた偏光板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等には、偏光膜が使用されており、その偏光膜には、染色および一軸延伸されたポリビニルアルコール系フィルムが多用されている。そして、そのポリビニルアルコール系フィルムは、一般に、つぎのようにして製造される。すなわち、ポリビニルアルコール系樹脂を溶媒に溶解し、脱泡して原液を調製した後、Ｔ型スリットダイからドラム型ロール外周面にポリビニルアルコール系樹脂水溶液を押し出す。そして、それを上記ドラム型ロール外周面上において流延、製膜し、乾燥することにより製造される。その後、上記ドラム型ロールから剥離され、熱処理等の工程を経て、芯管に巻き取られ、ポリビニルアルコール系フィルムロールが形成される。
【０００３】
そして、上記偏光膜を製造する際には、上記ロールからポリビニルアルコール系フィルムを繰り出して染色および一軸延伸が行われる。このようにして製造された偏光膜は、液晶ディスプレイ等に使用されるため、偏光性等の光学的性能の均一性に優れたものが要請されている。
【０００４】
その要請に応えるためには、上記ポリビニルアルコール系フィルムの巻き取りおよび繰り出し、上記ロールの保管または輸送等の際に、ポリビニルアルコール系フィルムに皺や折れ等の不具合が生じないようにすることが求められる。このような不具合が生じると、偏光性にむらができ、光学的性能の均一性に劣るものとなるからである。
【０００５】
そこで、本出願人は、上記皺や折れ等を防止するロールを提案している（特許文献１参照）。このロールは、芯管として、金属製材料からなり、表面粗さが１００Ｓ以下のものを用いたロールである。これにより、ポリビニルアルコール系フィルムの皺や折れ等を防止している。
【特許文献１】特開２００４−１０６３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最近、ポリビニルアルコール系フィルムは、幅広のものの需要が高まってきており、それに対応して、芯管も長尺のものを用いている。このため、芯管が撓み易く、ポリビニルアルコール系フィルムの皺や折れ等の発生が問題となっている。また、芯管が重くなり、その取り扱い性の悪化も問題となっている。これらの問題点から、芯管が金属製材料からなる上記特許文献１のロールには、なお改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、芯管が長尺化しても、取り扱い性に優れ、しかも、ポリビニルアルコール系フィルムの皺や折れ等を抑制することができるポリビニルアルコール系フィルムロールおよびそれを用いた偏光膜ならびにそれを用いた偏光板の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムを円筒状の芯管の外周面に巻き取ってなるポリビニルアルコール系フィルムロールであって、上記芯管が、炭素繊維強化プラスチック製であり、その芯管の弾性率が９８ＧＰａ以上であるポリビニルアルコール系フィルムロールを第１の要旨とする。
【０００９】
また、本発明は、上記ポリビニルアルコール系フィルムロールから繰り出された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を第２の要旨とする。さらに、本発明は、上記偏光膜の少なくとも片面に保護膜を設けてなる偏光板を第３の要旨とする。
【００１０】
すなわち、本発明のポリビニルアルコール系フィルムロールでは、芯管が、炭素繊維強化プラスチック製になっている。炭素繊維強化プラスチックは、比重が金属よりも小さく、芯管が長尺化しても、芯管の質量増加が抑制される。このため、その炭素繊維強化プラスチック製の芯管にポリビニルアルコール系フィルムを巻き取ったポリビニルアルコール系フィルムロールは、取り扱い性に優れたものになっている。しかも、その芯管の弾性率が９８ＧＰａ（ギガパスカル）以上に設定されているため、芯管が長尺化しても、撓みが極めて少なく、巻き取る過程で芯管の回転振れが抑制され、その芯管に巻き取られたポリビニルアルコール系フィルムは、皺等のない外観的に優れたものになっている。
【００１１】
そして、偏光膜を製造する工程において、上記ポリビニルアルコール系フィルムロールからポリビニルアルコール系フィルムを繰り出す際にも、そのポリビニルアルコール系フィルムロールの回転振れが抑制され、皺や折れ等のない状態で繰り出すことができる。このため、上記偏光膜は、すじや染色むら等のない、偏光性能等の光学的性能の均一性に優れたものになっている。さらに、上記偏光膜の少なくとも片面に保護膜を設けてなる偏光板も当然に偏光性能等の光学的性能の均一性に優れたものになっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムロールは、ポリビニルアルコール系フィルムを円筒状の芯管の外周面に巻き取ってなるものであって、その芯管として、炭素繊維強化プラスチック製であり、その芯管の弾性率が９８ＧＰａ以上であるものを用いている。このため、上記芯管は、長尺化しても、質量増加が抑制されるとともに、撓みが極めて少ないものになっている。したがって、上記芯管にポリビニルアルコール系フィルムを巻き取ったポリビニルアルコール系フィルムロールは、取り扱い性に優れており、さらに、巻き取られたポリビニルアルコール系フィルムは、皺等のない外観的に優れたものになっている。
【００１３】
特に、上記炭素繊維強化プラスチックを構成する炭素繊維が、弾性率１９６ＧＰａ以上かつ比重０．５〜３．０である場合には、芯管がより高剛性化および軽量化され、芯管およびポリビニルアルコール系フィルムロールの取り扱い性がより向上する。
【００１４】
また、上記芯管が、外周に金属材料製円筒体を加圧外嵌してなる場合には、その金属材料製円筒体により、芯管の耐衝撃性が増し、輸送時の衝撃に強くなる。さらに、上記金属材料製円筒体により、芯管の剛性も増し、撓みが一層抑制されるため、巻き取り時の芯管の回転振れがより小さくなり、巻き取られたポリビニルアルコール系フィルムは、皺等のない一層良好なものになっている。
【００１５】
これと同様に、上記芯管が、外周に樹脂をコーティングしてなる場合も、そのコーティングされた樹脂により、芯管の耐衝撃性および剛性が増し、輸送時の衝撃に強くなる。さらに、芯管の剛性も増し、撓みが一層抑制されるため、巻き取り時の芯管の回転振れがより小さくなり、巻き取られたポリビニルアルコール系フィルムは、皺等のない一層良好なものになっている。
【００１６】
さらに、上記芯管の真円度が０．０１〜１ｍｍ、かつ円筒度が０．０１〜１ｍｍである場合には、巻き取り時の芯管の回転振れがより小さくなるため、巻き取られたポリビニルアルコール系フィルムは、皺等のない一層良好なものになっている。
【００１７】
また、上記芯管の外径が７５〜３００ｍｍ、かつ円筒長が０．５〜６．０ｍである場合には、取り扱いも容易となり、作業性や生産性の点においても良好となる。
【００１８】
そして、本発明の偏光膜は、上記ポリビニルアルコール系フィルムロールから繰り出されたポリビニルアルコール系フィルムを用いて得られるため、そのポリビニルアルコール系フィルムには、皺や折れ等がなく、偏光膜は、すじや染色むら等のない、偏光性能等に優れたものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２０】
本発明のポリビニルアルコール系フィルムロール（以下、「ロール」と略す）は、炭素繊維強化プラスチックからなり、弾性率が９８ＧＰａ以上である円筒状の芯管と、この芯管の外周面に巻き取られたポリビニルアルコール系フィルムとからなっている。
【００２１】
上記芯管は、シートワインディング方式により、炭素繊維強化プラスチックを円筒状に形成することにより製造される。すなわち、まず、炭素繊維を平織りまたは綾織り等してなる炭素布に熱硬化性樹脂を染み込ませたシート体（プリプレグ）を作製する。つぎに、そのシート体（プリプレグ）を、円柱状または円筒状の金型の外周面に、１層ないし複数層巻き付けた後、炉に入れて加熱する（例えば、１３０℃×２時間）。これにより、上記金型の外周面に、円筒状に硬化した炭素繊維強化プラスチックが形成される。そして、その円筒状の炭素繊維強化プラスチックを上記金型から抜き取った後、必要に応じて、表面研磨し、上記芯管を得ることができる。なお、上記以外の製法として、フィラメントワインディング方式により、上記芯管を製造してもよい。この製法は、炭素繊維を熱硬化性樹脂浴に漬けながら、円柱状等の金型の外周面に巻き付けた後、上記と同様に、加熱等することにより、上記芯管を得る方法である。
【００２２】
そして、製造された芯管の弾性率は、上記９８ＧＰａ以上に設定され、実用的な炭素繊維を用いる観点から、好ましくは９８〜２９４ＧＰａの範囲、さらに好ましくは１１８〜２４５ＧＰａの範囲に設定されている。芯管の弾性率の設定は、芯管（炭素繊維強化プラスチック）を製造する際に使用する炭素繊維の弾性率、および上記金型にシート体（プリプレグ）または炭素繊維を巻き付ける際の、金型の軸に対する炭素繊維の方向（芯管の軸に対する炭素繊維の方向）等を調節することにより行うことができる。しかし、一定方向（角度）に繊維を巻き付けた場合は、その方向と垂直な力に対して脆いため、通常は２方向以上の角度で巻き付ける。
【００２３】
上記炭素繊維としては、特に限定されないが、高剛性化および軽量化の観点から、弾性率が１９６ＧＰａ以上（実用的な炭素繊維である観点から、より好ましくは１９６〜７８４ＧＰａの範囲）かつ比重が０．５〜３．０（実用的な炭素繊維である観点から、より好ましくは１．０〜２．５）の範囲内に設定されていることが好ましい。炭素繊維の弾性率が１９６ＧＰａを下回ると、芯管の剛性を確保することが困難になり、炭素繊維の比重が０．５を下回ると、通常、炭素繊維の弾性率が低くなるため、芯管の剛性を確保することが困難になり、比重が３．０を上回ると、軽量化が困難になるからである。また、弾性率が互いに異なる炭素繊維を２種類以上併用してもよい。
【００２４】
上記芯管（炭素繊維強化プラスチック）を製造する際に使用する熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、通常、エポキシ樹脂，ウレタン樹脂，尿素（ウレア）樹脂，シリコーン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，ナイロン樹脂，アルキッド樹脂等があげられる。なかでも、炭素繊維との相乗効果により高剛性化できる観点から、エポキシ樹脂が好ましい。
【００２５】
上記芯管の外径および円筒長（軸方向長さ）は、巻き取るポリビニルアルコール系フィルムの幅等にもよるが、その外径が７５〜３００ｍｍの範囲内で、かつ円筒長が０．５〜６．０ｍの範囲内に設定することが好ましい。特に好ましくは外径が８５〜２５０ｍｍで、円筒長が０．５〜５．０ｍの範囲内である。すなわち、外径が７５ｍｍ未満では、芯管が撓みフィルムに皺が入りやすく、３００ｍｍを超えると径が大きくなりすぎて取り扱い難く、また偏光膜製造工程で必要以上に大きな繰り出し装置が必要となるからである。一方、円筒長が０．５ｍ未満では、偏光膜製造工程で得られる偏光膜幅が非常に狭くなるため生産性が低下する傾向がみられ、６．０ｍを超えると、芯管の質量が大きくなり過ぎて作業性が低下する傾向がみられるからである。
【００２６】
上記芯管の厚みは、上記芯管の外径および円筒長を考慮して設定される。すなわち、芯管の外径が小さいほど、また芯管の円筒長が長いほど、芯管は撓みが大きくなるため、その撓みを小さくするためには、厚みを厚くする必要がある。そこで、芯管の外径および円筒長が上記好ましい範囲内の値をとる場合には、芯管の厚みは、５〜２０ｍｍの範囲内に設定される。特に、上記芯管（炭素繊維強化プラスチック）を製造する際に使用する炭素繊維として弾性率が１９６ＧＰａ以上（好ましくは１９６〜７８４ＧＰａの範囲）のものを使用する場合には、芯管の厚みを薄くすることができ、３〜１５ｍｍの範囲内に設定される。
【００２７】
さらに、上記芯管としては、その真円度が０．０１〜１ｍｍの範囲内で、かつ円筒度が０．０１〜１ｍｍの範囲内のものを用いることが好ましい。より好ましくは真円度が０．０１〜０．２ｍｍの範囲内で、円筒度が０．０１〜０．２ｍｍの範囲内で、特に好ましくは真円度が０．０１〜０．１ｍｍの範囲内で、円筒度が０．０１〜０．１ｍｍの範囲内である。すなわち、真円度が１ｍｍを超えると、断面が楕円等に近づき巻き取り時において、巻き取り時の芯管の回転振れが大きくなり、皺が発生する傾向がみられるからである。また、円筒度が１ｍｍを超えると、巻き取り時の芯管の回転振れが大きくなり、皺や巻きずれが発生する傾向がみられるからである。なお、本発明において、上記真円度は、ＪＩＳ  Ｈ  ０５００に準じて測定する値であって、芯管の任意の断面において計測した最大外径と最小外径との差をいう。また、上記円筒度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０１８２に準じて測定する値であって、最小の円筒径と最大の円筒径との差をいう。
【００２８】
一方、上記ポリビニルアルコール系フィルムは、通常、つぎのようにして製造される。
【００２９】
すなわち、まず、フィルム原料となるポリビニルアルコール系樹脂は、通常、酢酸ビニルを重合したポリ酢酸ビニルをケン化して製造されるが、これに限定するものではなく、少量の不飽和カルボン酸（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（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の変性成分を含有していてもよい。また、ポリビニルアルコール系樹脂にシリル基を含有させたものでもよく、その製法としてはシリル化剤を用いて後変性したり、シリル基含有オレフィン性不飽和単量体と共重合しケン化させたりする等の方法があげられる。上記シリル基含有オレフィン性不飽和単量体としては、ビニルシラン，（メタ）アクリルアミド，アルキルシラン等があげられる。
【００３０】
上記ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは８００００〜３０００００、より好ましくは１１００００〜２６００００、さらに好ましくは１３００００〜２０００００の範囲内である。重量平均分子量が８００００未満では、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ず、３０００００を越えると、フィルムを偏光膜とする場合に延伸が困難となり、工業的な生産が難しく好ましくない。なお、ポリビニルアルコール系樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣ−ＬＡＬＬＳ法により測定される。
【００３１】
さらに、ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は８０モル％以上であることが好ましく、より好ましくは８５〜１００モル％、特に好ましくは９８〜１００モル％である。このように、ケン化度が８０モル％未満では偏光膜とする場合に充分な偏光性能が得られ難く好ましくないからである。
【００３２】
上記ポリビニルアルコール系樹脂には、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等、一般的に使用される可塑剤をポリビニルアルコール系樹脂に対して３０重量％以下、より好ましくは３〜２５重量％、特に好ましくは５〜２０重量％含有される。すなわち、上記可塑剤が３０重量％を超えるとフィルム強度が劣る傾向がみられ好ましくないからである。
【００３３】
また、さらに好ましくは、ノニオン性，アニオン性，カチオン性の界面活性剤、なかでも特に好ましくはポリオキシエチレンアルキルアミノエーテル等の剥離剤をポリビニルアルコール系樹脂に対して５重量％以下、より好ましくは０．００１〜３重量％、特に好ましくは０．００１〜２重量％含有される。すなわち、上記剥離剤が５重量％を超えると、フィルム表面の外観が不良となる傾向がみられ好ましくないからである。
【００３４】
そして、上記ポリビニルアルコール系樹脂の粉末中に含有される酢酸ナトリウムは、光学的性能に悪影響を与えるため、除去（脱酢）される。この酢酸ナトリウムの除去（脱酢）は、通常、脱酢槽内で、ポリビニルアルコール系樹脂に水を加えることにより行われる。
【００３５】
つぎに、上記水を加えたことにより、所望の高濃度ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が得られ難くなるため、脱水する。脱水方法としては、連続式遠心脱水機が用いられる。これにより、上記ポリビニルアルコール系樹脂がケーキ状になる。
【００３６】
そして、溶解缶内にて、そのケーキ状のポリビニルアルコール系樹脂に、水蒸気（１１０〜１６０℃程度）を吹き込むことにより、加圧溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を調製する。このとき、必要に応じて、可塑剤や添加剤等が添加される。これにより、含水率２０〜４０重量％程度のポリビニルアルコール系樹脂水溶液を得る。
【００３７】
ついで、得られたポリビニルアルコール系樹脂水溶液をフィルターにかけ不純物を除去した後、脱泡処理する。脱泡処理方法としては、静置脱泡や多軸押出機による脱泡処理方法等が用いられるが、多軸押出機を用いての脱泡処理方法が好ましい。
【００３８】
つぎに、脱泡処理されたポリビニルアルコール系樹脂水溶液を再度フィルターにかけた後、Ｔ型スリットダイに供給し、Ｔ型スリットダイから押し出してスクリーン状に流下させる。
【００３９】
そして、Ｔ型スリットダイから押し出されて流下した上記ポリビニルアルコール系樹脂水溶液は、回転するドラム型ロールの外周面上で、流延、製膜、乾燥され、フィルムに形成される。また、上記製膜および乾燥のために、ドラム型ロールは、通常、それ自体が高温（８０〜１００℃程度）になっている。
【００４０】
つぎに、ドラム型ロールの外周面からフィルムを剥離し、複数の乾燥ロール（６０〜１００℃程度）の間に通した後、熱処理機（１００〜１４０℃程度）にかける。つづいて、必要に応じて調湿機にかける。フィルムの含水率は、５重量％以下であることが好ましく、特に好ましくは１〜４重量％である。５重量％を越える場合は、フィルムの保管時に外観不良を招き易く好ましくない。このようにして、目的のポリビニルアルコール系フィルムが得られる。得られるポリビニルアルコール系フィルムの幅は、偏光膜製造時の生産性の観点から２．０ｍ以上であることが好ましく、特には２．５ｍ以上、さらには３．０ｍ以上であることが好ましい。また、ポリビニルアルコール系フィルムの膜厚については、好ましくは３０〜１００μｍ、さらに好ましくは３０〜９０μｍであり、薄型化の観点から特に好ましくは３０〜７０μｍである。膜厚が３０μｍ未満では、偏光膜製造の際に延伸が難しい上に充分な偏光性能も得られず、１００μｍを越えると膜厚精度が低下して好ましくない。さらに、ポリビニルアルコール系フィルムの長さとしては、２０００ｍ以上、さらには３０００ｍ以上、特には４０００ｍ以上であることが好ましく、上限としては、１５０００ｍ以下、好ましくは１３０００ｍ以下である。
【００４１】
そして、前記炭素繊維強化プラスチックからなる芯管を巻取機にセットする。その芯管は炭素繊維強化プラスチックからなるため、比較的軽く、上記巻取機にセットする際の取り扱い性に優れており、作業性や生産性が向上する。ついで、上記巻取機を駆動させて芯管を回転させ、その芯管の外周面に、上記得られたポリビニルアルコール系フィルムを巻き取る。上記芯管の弾性率は９８ＧＰａ以上（好ましくは９８〜２９４ＧＰａの範囲、さらに好ましくは１１８〜２４５ＧＰａの範囲）に設定されているため、芯管の撓みが抑制され、上記巻取機で芯管を回転させる際には、その芯管の回転振れが小さく、ポリビニルアルコール系フィルムを、皺等のない状態で巻き取ることができる。その後、必要に応じて、スリッターにより、巻き取ったポリビニルアルコール系フィルムを製品幅に切断する。このようにして、本発明のロールを得ることができる。
【００４２】
このようにして得られた本発明のロールは、支持台に移動され、芯管の左右両端部が支持される。芯管は、上記のように炭素繊維強化プラスチックからなる軽量のものであるため、ロールは、比較的軽く、上記支持台に移動する際の取り扱い性に優れており、作業性や生産性が向上する。そして、その支持状態で保管または輸送される。
【００４３】
なお、芯管としては、芯管の耐衝撃性および剛性を向上させる観点から、上記炭素繊維強化プラスチックからなる芯管（管体）の外周にステンレス製パイプ等の金属材料製円筒体を加圧外嵌したものを、新たに芯管として用いてもよい。これにより、芯管の耐衝撃性が増し、輸送時の衝撃に強くなる。さらに、芯管の剛性も増し、撓み等の現象も一層抑制されるため、巻き取り時の芯管の回転振れがより小さくなり、ポリビニルアルコール系フィルムを、皺の発生も生じず一層良好な状態で巻き取ることができる。この場合、上記金属材料製円筒体の厚みは、芯管の質量増加を抑制する観点から、０．１〜５．０ｍｍ（好ましくは０．３〜２．５ｍｍ）の範囲内とすることが好ましい。また、上記芯管の耐衝撃性および剛性の向上は、上記金属材料製円筒体の加圧外嵌に代えて、外周にエポキシ樹脂等の樹脂をコーティングしても、達成することができる。この場合、コーティングする樹脂の厚みは、芯管の質量増加を抑制する観点から、０．０１〜１．０ｍｍ（好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ）の範囲内とすることが好ましい。
【００４４】
上記金属材料製円筒体の加圧外嵌または樹脂のコーティングを行う場合は、芯管の剛性が向上するため、炭素繊維強化プラスチック（管体）を製造する際に使用する炭素繊維として、弾性率が低いものを使用してもよい。
【００４５】
本発明のロールにおけるポリビニルアルコール系フィルムは、光学フィルム、特に偏光膜の形成材料として非常に有用である。そこで、以下、そのポリビニルアルコール系フィルムを用いた偏光膜の製法の一例について説明する。
【００４６】
まず、本発明のロールを上記支持台から偏光膜製造装置にセットする。このときも、芯管の軽量化により、ロールは、比較的軽く、上記偏光膜製造装置にセットする際の取り扱い性に優れており、作業性や生産性が向上する。そして、そのロールから、ポリビニルアルコール系フィルムを繰り出す。このとき、上記芯管の弾性率が９８ＧＰａ以上（好ましくは９８〜２９４ＧＰａの範囲、さらに好ましくは１１８〜２４５ＧＰａの範囲）に設定されていることにより、ロールの撓みが抑制され、上記ポリビニルアルコール系フィルムを繰り出す際には、そのロールの回転振れが小さく、ポリビニルアルコール系フィルムを、皺や折れ等のない状態で繰り出すことができる。その後、そのポリビニルアルコール系フィルムに染色、一軸延伸およびホウ素化合物処理が行われる。
【００４７】
上記染色は、上記ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素あるい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０．１〜２０ｇ／リットル、ヨウ化カリウムの濃度は１０〜７０ｇ／リットル、ヨウ化カリウム／ヨウ素の混合重量比は、ヨウ化カリウム／ヨウ素＝１０〜１００の範囲が好ましい。また、染色時間は３０〜５００秒程度が実用的であり、染色処理浴の温度は５〜６０℃が好ましい。そして、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差し支えない。また、接触手段としては、浸漬、塗布、噴霧等の任意の手段が適用できる。
【００４８】
上記一軸延伸は、３〜１０倍に延伸することが好ましく、より好ましくは３．５〜６倍の延伸である。この際、上記一軸延伸と直角方向にも若干の延伸（幅方向の収縮を防止する程度あるいはそれ以上の延伸）を行っても差し支えない。一軸延伸時の温度条件は４０〜１７０℃の範囲に設定することが好ましい。さらに、一軸延伸倍率は最終的に上記範囲に設定されればよく、また一軸延伸操作も一段階のみならず、製造工程の任意の範囲の段階に実施すればよい。
【００４９】
なお、上記染色は、一軸延伸の前に行っても、一軸延伸と同時に行っても、一軸延伸の後に行ってもよいが、ポリビニルアルコール系フィルムは、一軸延伸により結晶化が進行して染色性が低下するため、上記染色は、一軸延伸の前またはそれと同時に行うことが好ましい。
【００５０】
上記ホウ素化合物処理は、上記染色を強固にするための処理であり、上記染色および一軸延伸の後または染色と同時に行われる。上記ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ砂が実用的である。このホウ素化合物は水溶液または水−有機溶媒混合液として、濃度０．３〜２モル／リットル程度で用いられ、液中には少量のヨウ化カリウムを共存させることが実用上好ましい。上記ホウ素化合物による処理方法としては、浸漬法が好ましいが、塗布法、噴霧法も実施可能である。また、処理条件としては、温度４０〜７０℃程度、処理時間は２〜２０分程度が好ましく、必要に応じて処理中に延伸操作を行うことも好ましい。
【００５１】
このようにして得られた偏光膜は、その片面または両面に光学的に等方性の高分子フィルムまたはシートを保護膜として積層接着して、偏光板として用いることもできる。上記保護膜としては、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，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，シクロ系なしいはノルボルネン系のポリオレフィン等のフィルムまたはシートがあげられる。また、上記偏光膜には薄型化を目的とし、上記保護膜に代えてその片面または両面に、ウレタン系樹脂，アクリル系樹脂，ウレア系樹脂等の硬化性樹脂を塗布し、積層させることもできる。
【００５２】
さらに、上記偏光膜（またはその少なくとも片面に保護膜もしくは硬化性樹脂を積層したもの）は、その一方の表面に必要に応じて、透明な感圧性接着剤層が通常の方法で形成されて実用に供される場合もある。上記感圧性接着剤層としては、例えば、アクリル酸ブチル，アクリル酸エチル，アクリル酸メチル，アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステルと、アクリル酸，マレイン酸，イタコン酸，メタクリル酸，クロトン酸等のα−モノオレフィンカルボン酸との共重合物（アクリロニトリル，酢酸ビニル，スチロールのようなビニル単量体を添加したものを含む）を主体とするものが、偏光膜の偏光性能を阻害することがなく特に好ましいが、これに限定されるものではなく、透明性を有する感圧性接着剤であれば使用可能であり、例えば、ポリビニルエーテル系，ゴム系等を用いることもできる。
【００５３】
このようにして得られた偏光膜は、例えば、液晶ディスプレイ（電子卓上計算機，電子時計，ワードプロセッサー，パーソナルコンピューター，携帯情報端末機，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、表示素子（ＣＲＴ、ＬＣＤ等）用反射低減層、医療機器、建築材料、玩具等に用いられる。
【００５４】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００５５】
なお、下記実施例および比較例において、重量平均分子量は、ＧＰＣ−ＬＡＬＬＳ法により下記の条件で測定した。
（Ａ）ＧＰＣ
装置：Ｗａｔｅｒｓ製２４４型ゲル浸透クロマトグラフ
カラム：東ソー製ＴＳＫ−ｇｅｌ−ＧＭＰＷＸＬ（内径８ｍｍ，長さ３０ｃｍ，２本）
溶媒：０．１Ｍ−トリス緩衝液（ｐＨ７．９）
流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
温度：２３℃
資料濃度：０．０４０％
ろ過：東ソー製０．４５μｍマイショリディスクＷ−２５−５
注入量：０．２ｍｌ
検出感度（示差屈折率検出器）：４倍
（Ｂ）ＬＡＬＬＳ
装置：Ｃｈｒｏｍａｔｒｉｘ製ＫＭＸ−６型低角度レーザ光散乱光度計
温度：２３℃
波長：６３３ｎｍ
第２ビリアル係数×濃度：０ｍｏｌ／ｇ
屈折率濃度変化（ｄｎ／ｄｃ）：０．１５９ｍｌ／ｇ
フィルター：ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ製０．４５μｍフィルターＨＡＷＰ０１３００
ゲイン：８００ｍＶ
【実施例】
【００５６】
〔実施例１〕
下記に示すように、芯管およびポリビニルアルコール系フィルムを作製した後、その芯管の外周面にポリビニルアルコール系フィルムを巻き取り、ロールを作製した。そして、そのロールのポリビニルアルコール系フィルムを用いて、偏光膜を作製した。
【００５７】
〔芯管〕
ピッチ系炭素繊維〔ダイアリード（登録商標）Ｋ６３７１２、三菱化学産資社製、弾性率６４０ＧＰａ、比重２．１２〕およびエポキシ樹脂を用いて、シートワインディング方式により、炭素繊維強化プラスチックからなる、内径１５２ｍｍ、外径１７２ｍｍ、円筒長４．５ｍの芯管を作製した。この芯管は、密度１６４０ｋｇ／ｍ3 、質量３８ｋｇ、真円度０．０５ｍｍ、円筒度０．０３ｍｍ、自重撓み（両端ピン支持時の中央部の撓み、以下同様）０．２２ｍｍであった。
【００５８】
〔ポリビニルアルコール系フィルム〕
重量平均分子量１３５０００、ケン化度９９．７モル％のポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤としてグリセリン、界面活性剤（剥離剤）としてポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを用いて、３５重量％濃度のポリビニルアルコール系樹脂水溶液（可塑剤、剥離剤も固形分として含む）を調製した後、Ｔ型スリットダイよりドラム型ロールで流延製膜し、乾燥、熱処理、調湿を行い含水率４重量％、幅４３００ｍｍ、厚み７５μｍのポリビニルアルコール系フィルムを作製した。
【００５９】
〔ロールの作製：ポリビニルアルコール系フィルムの巻き取り〕
そして、図１に示すように、上記芯管１の外周面に上記ポリビニルアルコール系フィルム２を６０００ｍ巻き取った。このとき、巻き取り張力（ポリビニルアルコール系フィルムの幅１ｍ当たりの張力）を１３０Ｎ／ｍ、巻き取り速度を８０ｍ／ｍｉｎとした。また、巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは８．５ｍｍであった。
【００６０】
つぎに、下記の式（１）を用いて芯管の弾性率を算出した。
【数１】
2006205536.tif 000002
ここで、
Ｌ  ：芯管の長さ（ｍｍ）〔Ｌ＝Ｌ1 ×２＋Ｌ2 〕
Ｌ1 ：芯管の端面からフィルムの端面までの長さ（ｍｍ）
Ｌ2 ：ポリビニルアルコール系フィルムの幅（ｍｍ）
Ｗ1 ：芯管の等分布荷重（Ｎ／ｍｍ）
Ｗ2 ：芯管＋フィルムの等分布荷重（Ｎ／ｍｍ）
Ｅ1 ：芯管の縦弾性係数（弾性率）（Ｎ／ｍｍ2 ）
Ｅ2 ：ポリビニルアルコール系フィルムの縦弾性係数（弾性率）（Ｎ／ｍｍ2 ）
Ｉ1 ：芯管の断面２次モーメント（ｍｍ4 ）
Ｉ2 ：ポリビニルアルコール系フィルムの断面２次モーメント（ｍｍ4 ）
ｘ  ：芯管の端面から任意の断面までの長さ（ｍｍ）
【００６１】
すなわち、この実施例１では、上記式（１）に、下記の値を代入することにより、芯管の弾性率Ｅ1 が１１８ＧＰａ（＝１１８０００Ｎ／ｍｍ2 ）であることを算出した。
芯管の自重撓みδ＝０．２２ｍｍ
芯管の長さＬ＝４５００ｍｍ（Ｌ1 ＝１００ｍｍ，Ｌ2 ＝４３００ｍｍ）
芯管の等分布荷重Ｗ1 ＝Ｗ2 ＝０．０８１９Ｎ／ｍｍ
ポリビニルアルコール系フィルムの縦弾性係数（弾性率）Ｅ2 ＝１００Ｎ／ｍｍ2 
芯管の断面２次モーメントＩ1 ＝１．６７６×１０7 ｍｍ4 
ポリビニルアルコール系フィルムの断面２次モーメントＩ2 ＝０ｍｍ4 
【００６２】
〔偏光膜の作製〕
ついで、巻き取った後のポリビニルアルコール系フィルムを１．２３ｍ／ｍｉｎの速度で繰り出し、水洗槽（２４℃）で膨潤させた後、ヨウ素槽（２０℃、ヨウ素０．１７ｇ／リットル）で１．８倍、ホウ酸槽（５０℃、ヨウ素８ｐｐｍ、ホウ酸４７ｇ／リットル）で２．０倍の一軸延伸を行い、さらに巻き取り速度６．４ｍ／ｍｉｎでトータル５．２倍の一軸延伸を行い、偏光膜を作製した。
【００６３】
〔実施例２〕
上記実施例１と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムを作製し、下記の芯管に巻き取った。巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは６．８ｍｍであった。その後、上記実施例１と同様にして、偏光膜を作製した。
【００６４】
〔芯管〕
まず、ピッチ系炭素繊維〔ダイアリード（登録商標）Ｋ６３７１２、三菱化学産資社製、弾性率６４０ＧＰａ、比重２．１２〕およびエポキシ樹脂を用いて、シートワインディング方式により、炭素繊維強化プラスチックからなる、内径１５２ｍｍ、外径１７３．８ｍｍ、円筒長４．５ｍの管体を作製した。そして、その管体の外周に、厚み０．６ｍｍ、円筒長４．５ｍのステンレス製パイプを加圧外嵌し、外径１７５ｍｍの芯管を作製した。この芯管は、密度１９８８ｋｇ／ｍ3 、質量５０ｋｇ、真円度０．０７ｍｍ、円筒度０．０８ｍｍ、自重撓み０．２０ｍｍであった。
【００６５】
この実施例２では、上記式（１）に、下記の値を代入することにより、芯管の弾性率Ｅ1 が１５７ＧＰａ（＝１５７０００Ｎ／ｍｍ2 ）であることを算出した。
芯管の自重撓みδ＝０．２０ｍｍ
芯管の長さＬ＝４５００ｍｍ（Ｌ1 ＝１００ｍｍ，Ｌ2 ＝４３００ｍｍ）
芯管の等分布荷重Ｗ1 ＝Ｗ2 ＝０．１０８８Ｎ／ｍｍ
ポリビニルアルコール系フィルムの縦弾性係数（弾性率）Ｅ2 ＝１００Ｎ／ｍｍ2 
芯管の断面２次モーメントＩ1 ＝１．８５９×１０7 ｍｍ4 
ポリビニルアルコール系フィルムの断面２次モーメントＩ2 ＝０ｍｍ4 
【００６６】
〔実施例３〕
上記実施例１と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムを作製し、下記の芯管に巻き取った。巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは、７．１ｍｍであった。その後、上記実施例１と同様にして、偏光膜を作製した。
【００６７】
〔芯管〕
まず、ピッチ系炭素繊維〔ダイアリード（登録商標）Ｋ６３７１２、三菱化学産資社製、弾性率６４０ＧＰａ、比重２．１２〕およびエポキシ樹脂を用いて、シートワインディング方式により、炭素繊維強化プラスチックからなる、内径１５２ｍｍ、外径１７３．８ｍｍ、円筒長４．５ｍの管体を作製した。そして、その管体の外周面に、エポキシ導電性樹脂をディッピングによりコーティングし（厚み０．６ｍｍ）、硬化後、表面研磨し、外径１７５ｍｍの芯管を作製した。この芯管は、質量４０ｋｇ、真円度０．０５ｍｍ、円筒度０．０６ｍｍ、自重撓み０．１７ｍｍであった。
【００６８】
この実施例３では、上記式（１）に、下記の値を代入することにより、芯管の弾性率Ｅ1 が１４７ＧＰａ（＝１４７０００Ｎ／ｍｍ2 ）であることを算出した。
芯管の自重撓みδ＝０．１７ｍｍ
芯管の長さＬ＝４５００ｍｍ（Ｌ1 ＝１００ｍｍ，Ｌ2 ＝４３００ｍｍ）
芯管の等分布荷重Ｗ1 ＝Ｗ2 ＝０．０８８１Ｎ／ｍｍ
ポリビニルアルコール系フィルムの縦弾性係数（弾性率）Ｅ2 ＝１００Ｎ／ｍｍ2 
芯管の断面２次モーメントＩ1 ＝１．８５９×１０7 ｍｍ4 
ポリビニルアルコール系フィルムの断面２次モーメントＩ2 ＝０ｍｍ4 
【００６９】
〔実施例４〕
下記に示すように、ポリビニルアルコール系フィルムを作製した後、そのポリビニルアルコール系フィルムを上記実施例２の芯管に９０００ｍ巻き取った。巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは、６．８ｍｍであった。その後、上記実施例１と同様にして、偏光膜を作製した。
【００７０】
〔ポリビニルアルコール系フィルム〕
重量平均分子量１３５０００、ケン化度９９．７モル％のポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤としてグリセリン、界面活性剤（剥離剤）としてポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを用いて、３５重量％濃度のポリビニルアルコール系樹脂水溶液（可塑剤、剥離剤も固形分として含む）を調製した後、Ｔ型スリットダイよりドラム型ロールで流延製膜し、乾燥、熱処理、調湿を行い含水率４重量％、幅４３００ｍｍ、厚み５０μｍのポリビニルアルコール系フィルムを作製した。
【００７１】
〔実施例５〕
下記に示すように、ポリビニルアルコール系フィルムを作製した後、そのポリビニルアルコール系フィルムを上記実施例２の芯管に９０００ｍ巻き取った。巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは、６．８ｍｍであった。その後、上記実施例１と同様にして、偏光膜を作製した。
【００７２】
〔ポリビニルアルコール系フィルム〕
重量平均分子量１７５０００、ケン化度９９．７モル％のポリビニルアルコール系樹脂、可塑剤としてグリセリン、界面活性剤（剥離剤）としてポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを用いて、３０重量％濃度のポリビニルアルコール系樹脂水溶液（可塑剤、剥離剤も固形分として含む）を調製した後、Ｔ型スリットダイよりドラム型ロールで流延製膜し、乾燥、熱処理、調湿を行い含水率４重量％、幅４３００ｍｍ、厚み５０μｍのポリビニルアルコール系フィルムを作製した。
【００７３】
〔比較例１〕
上記実施例１と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムを作製し、下記の芯管に巻き取った。この巻き取り時に、ポリビニルアルコール系フィルムの中央に皺が確認されたが、そのまま、巻き取りを継続した。巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは１０．２ｍｍであった。その後、上記実施例１と同様にして、偏光膜を作製した。ポリビニルアルコール系フィルムの繰り出し時に、上記皺の部分がニップロールで折れ、その部分がすじまたは染色むらになった。
【００７４】
〔芯管〕
内径１５２ｍｍ、外径１７５ｍｍ、円筒長４．５ｍのアルミニウム製芯管を作製した。このアルミニウム製芯管は、比重２．７であり、また、質量７２ｋｇ、真円度０．１０ｍｍ、円筒度０．１４ｍｍ、自重撓み０．６１ｍｍであった。
【００７５】
この比較例１では、上記式（１）に、下記の値を代入することにより、芯管の弾性率Ｅ1 が６９ＧＰａ（＝６９０００Ｎ／ｍｍ2 ）であることを算出した。
芯管の自重撓みδ＝０．６１ｍｍ
芯管の長さＬ＝４５００ｍｍ（Ｌ1 ＝１００ｍｍ，Ｌ2 ＝４３００ｍｍ）
芯管の等分布荷重Ｗ1 ＝Ｗ2 ＝０．１５６４Ｎ／ｍｍ
ポリビニルアルコール系フィルムの縦弾性係数（弾性率）Ｅ2 ＝１００Ｎ／ｍｍ2 
芯管の断面２次モーメントＩ1 ＝１．９８４×１０7 ｍｍ4 
ポリビニルアルコール系フィルムの断面２次モーメントＩ2 ＝０ｍｍ4 
【００７６】
〔比較例２〕
上記実施例１と同様にして、ポリビニルアルコール系フィルムを作製し、下記の芯管に巻き取った。この巻き取り時に、ポリビニルアルコール系フィルムの中央に皺が少し確認されたが、そのまま、巻き取りを継続した。巻き取りを終えた後のロールの自重撓みは８．９ｍｍであった。その後、上記実施例１と同様にして、偏光膜を作製した。ポリビニルアルコール系フィルムの繰り出し時に、上記皺の部分がニップロールで折れ、その部分がすじまたは染色むらになった。
【００７７】
〔芯管〕
ピッチ系炭素繊維〔ダイアリード（登録商標）Ｋ６３７１２、三菱化学産資社製、弾性率６４０ＧＰａ、比重２．１２〕およびエポキシ樹脂を用いて、シートワインディング方式（ただし、この比較例２では、上記実施例１とは、炭素繊維の巻く方向を変えている）により、炭素繊維強化プラスチックからなる、内径１５２ｍｍ、外径１７５ｍｍ、円筒長４．５ｍの芯管を作製した。この芯管は、弾性率９０ＧＰａ、質量４４ｋｇ、真円度０．０５ｍｍ、円筒度０．０４ｍｍ、自重撓み０．２８ｍｍであった。
【００７８】
この比較例２では、上記式（１）に、下記の値を代入することにより、芯管の弾性率Ｅ1 が９０ＧＰａ（＝９００００Ｎ／ｍｍ2 ）であることを算出した。
芯管の自重撓みδ＝０．２８ｍｍ
芯管の長さＬ＝４５００ｍｍ（Ｌ1 ＝１００ｍｍ，Ｌ2 ＝４３００ｍｍ）
芯管の等分布荷重Ｗ1 ＝Ｗ2 ＝０．０９５０Ｎ／ｍｍ
ポリビニルアルコール系フィルムの縦弾性係数（弾性率）Ｅ2 ＝１００Ｎ／ｍｍ2 
芯管の断面２次モーメントＩ1 ＝１．９８４×１０7 ｍｍ4 
ポリビニルアルコール系フィルムの断面２次モーメントＩ2 ＝０ｍｍ4 
【００７９】
このようにして得られた実施例１〜５ならびに比較例１および２のポリビニルアルコール系フィルムおよび偏光膜について、下記に示す方法にしたがって評価した。その結果を後記の表１に示す。
【００８０】
〔ポリビニルアルコール系フィルム巻き取り時の皺の形成の有無〕
巻き取り時の各ポリビニルアルコール系フィルムの皺の形成の有無を目視により評価した。そして、皺の形成が確認されなかったものを○、皺の形成が確認されたものを×として評価し、下記の表１に併せて表記した。
【００８１】
〔偏光膜におけるすじ，染色むらの有無〕
偏光膜におけるすじおよび染色むらを目視により評価した。その結果、すじおよび染色むらのいずれも確認されなかったものを○、いずれかが確認されたものを×として評価し、下記の表１に併せて表記した。
【００８２】
〔偏光膜の光学特性〕
測定装置として日本電色工業社製の「Σ９０」を用いて、偏光膜の光学特性（単体透過率および偏光度）を測定した。この測定は、偏光膜の幅方向に対して等間隔に５箇所測定し、その最大値，最小値，平均値を下記の表１に併せて表記した。
【００８３】
【表１】
2006205536.tif 000003
【００８４】
上記表１の結果から、実施例１〜５では、ポリビニルアルコール系フィルムに、皺が発生せず、また、偏光膜にも、すじも染色むらも発生しなかった。これに対して、比較例１および２では、ポリビニルアルコール系フィルムに皺が発生し、ポリビニルアルコール系フィルムの繰り出しが安定せず均一な延伸を行うことができなかった。このため、染色むらが発生した。この原因は、芯管の自重撓みおよびロールの自重撓みが、実施例１〜５よりも比較例１および２が大きいことにあるとわかる。また、偏光膜の光学特性（単体透過率および偏光度）は、実施例１〜５では、幅方向のばらつきが少なく、面内の均一性に優れている。その結果、得率の向上および広幅製品への品質対応が可能となる。これに対して、比較例１および２では、幅方向のばらつきが大きいため、得率が低下し、広幅製品に対応できない。この原因も、芯管の自重撓みおよびロールの自重撓みが、実施例１〜５よりも比較例１および２が大きいことにあるとわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のポリビニルアルコール系フィルムロールの実施例を示す説明図である。
【図１】
2006205536.tif 000004