(57)【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ロールから巻き出して水平方向に移送し、染色槽内でヨウ素含有水溶液を用いて染色を行う装置を備える偏光フィルム製造設備であって、排気装置を備えており、製造設備内のヨウ素濃度を固体捕集法で測定した際のヨウ素濃度が０．０５ｐｐｍ以下であり、
染色槽に囲い式フードが設置されており囲い式フードの制御風速が、０．１〜１ｍ／秒であることを特徴とする偏光フィルム製造設備。
【請求項２】
染色槽のヨウ素含有水溶液の液面から１ｍ離れた位置でのヨウ素濃度が、０．０２ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の偏光フィルム製造設備。
【請求項３】
染色槽に、開口面積Ａが１〜１０ｍ２の囲い式フードが設置されていることを特徴とす
る請求項１または２記載の偏光フィルム製造設備。
【請求項４】
囲い式フードの排気風量Ｑが、５０〜２００ｍ３／分であることを特徴とする請求項３記載の偏光フィルム製造設備。
【請求項５】
囲い式フードに、制御風速調整用のダンパーが設置されていることを特徴とする請求項４記載の偏光フィルム製造設備。
【請求項６】
排気装置が、活性炭、及び／またはゼオライト系吸着剤を用いたヨウ素吸着装置を備えていることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の偏光フィルム製造設備。
【請求項７】
製造設備内の気流速度が、０．２ｍ／秒以下であることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の偏光フィルム製造設備。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の偏光フィルム製造設備で製造されることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（以下、ＬＣＤと略称することがある。）に使用される偏光フィルムの製造設備に関し、さらに詳しくは、人体と環境に配慮した偏光フィルムの製造設備、及びかかる製造設備で製造される偏光フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルムは、携帯情報端末、パーソナルコンピューターなどの液晶表示装置の基幹部品として使用されており、高輝度、高精細、大面積な液晶テレビへと使用範囲が拡大している。高品質かつ安価な液晶テレビを提供するために、偏光フィルムの製造設備や製造工程にも改良が重ねられている。
【０００３】
かかる偏光フィルムは、一般的に、原反となるポリビニルアルコール系フィルムを、ヨウ素を含有する水溶液が入った染色槽に浸漬することにより、染色して製造される。日本は少資源国であるが、ヨウ素に関してはチリに次ぐ生産国であり、かかる背景が日本の液晶産業を後押ししたとも言える。
【０００４】
一方、近年、化学物質の人体や環境への影響に関して世界中が注目しており、特定化学物質や環境禁止物質などの法整備が進んでいる。しかし、まだまだ完全では無く、従来、安全と思われていた化学物質でも、製造現場においては膨大な量を、長時間かつ長期間取り扱うために、人体や環境に予期せぬ影響を与える場合がある。特に、揮発物質であり無臭の化学物質には注意を要する。
【０００５】
ヨウ素は人体にとって必須元素であり、一般的に、放射性の131Ｉを除き安全な物質である。昇華性が有るものの、融点も沸点も１００℃以上であり、医薬品（ヨードチンキなど）にも使われるぐらい安全なイメージがある。ただし、ヨウ素を摂取しすぎると、ニキビや肌荒れの原因となることが知られている。また、まれに特異体質の人などに、アレルギー反応が出る場合がある。医学的に、人体に吸収されたヨウ素はほとんどが甲状腺に蓄積されると言われている。医薬的には１２歳以上の大人の服用量を１００ｍｇ／日として、１０日以内で服用を中止するものとしている。ヨウ素摂取による副作用として、甲状腺の障害、甲状腺以外の局所障害（耳下腺炎、 鼻炎、皮膚障害等）などが報告されているが、万一副作用を生じても、直ちに服用をやめれば数日で症状は消えるとされている。
【０００６】
偏光フィルムの製造現場においては、日常生活の数倍〜数万倍にあたる濃度のヨウ素ガスを吸引する場合があり、かかる場合は、法的制限は無いものの吸引量を低減することが賢明である。偏光フィルムの製造現場においては、偏光度の向上や生産時間短縮のためにヨウ素は高濃度化する傾向にある。特に、幅広長尺薄型の偏光フィルムを製造する場合や、塗布型の偏光フィルムを製造する場合にこの傾向が見られる。このような背景の中、人体や環境への影響も視野に入れて偏光フィルムの製造設備を整える必要がある。
【０００７】
たとえば、自然環境保護や少資源回収の見地から、ヨウ素回収装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９―１４２７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１の開示技術では、偏光フィルム製造現場における多量のヨウ素吸引に対する対処は困難である。
【００１０】
そこで、本発明ではこのような背景下において、人体への悪影響が少ない偏光フィルムの製造設備、および該偏光フィルム製造設備で製造された偏光フィルムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、特定の排気装置を備えた偏光フィルムの製造設備とすることにより、作業環境下のヨウ素濃度を低減することができ、人体への悪影響が少ない偏光フィルムへの製造設備が得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
即ち、本発明の要旨は、ポリビニルアルコール系フィルムをロールから巻き出して水平方向に移送し、染色槽内でヨウ素含有水溶液を用いて染色を行う装置を備える偏光フィルム製造設備であって、排気装置を備えており、製造設備内のヨウ素濃度を固体捕集法で測定した際のヨウ素濃度が０．０５ｐｐｍ以下であり、染色槽に囲い式フードが設置されており囲い式フードの制御風速が、０．１〜１ｍ／秒であることを特徴とする偏光フィルム製造設備である。
【００１３】
また、本発明は、前記偏光膜製造設備を用いて製造される偏光フィルムの製造方法も提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の偏光フィルム製造設備を用いると、ヨウ素の人体への悪影響を低減し、偏光性能に優れ大面積の偏光フィルムを高い生産性で製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】偏光フィルム製造工程の中の染色工程を説明する模式図である。
【図２】染色槽を覆う、囲い式フードを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の偏光フィルム製造設備は、ポリビニルアルコール系フィルムをロールから巻き出して水平方向に移送し、染色槽内でヨウ素含有水溶液を用いて染色を行う装置を備える偏光フィルム製造設備であって、排気装置を備えており、製造設備内のヨウ素濃度を固体捕集法で測定した際のヨウ素濃度が０．０５ｐｐｍ以下であり、染色槽に囲い式フードが設置されており囲い式フードの制御風速が、０．１〜１ｍ／秒であることを特徴とする偏光フィルム製造設備である。
なお、本発明において、製造設備とは、種々の装置や製造手段が配置されている空間全体を示す用語として使用する。
【００１７】
かかる製造設備内のヨウ素濃度は、０．０５ｐｐｍ以下であることが必要であり、好ましくは０．０４ｐｐｍ、特に好ましくは０．０３ｐｐｍ以下である。
【００１８】
上記製造設備内とは、作業環境領域、即ち製造に従事する作業者が作業を行う空間を意味するものであり、測定は作業環境領域を１０ｍ以下の間隔で等間隔に下記の条件で測定したものである。
【００１９】
＜測定条件＞
試料採取方法として固体捕集法を使用し、捕集剤にアルカリ処理を施した活性炭を用い、ローボリュームエアサンプラーにて吸引流量１．０Ｌ／分、捕集時間１５分、捕集量１５Ｌのサンプルを採取する。採取したサンプルについて、「サーモフィッシャーサイエンティフィック社製  ＤＩＯＮＥＸ  ＩＣＳ−１１００」を用いてイオンクロマトグラフ法にてヨウ素濃度を測定する。
【００２０】
本発明の偏光フィルム製造設備は、設備内（建屋空間内）に、水膨潤、染色、ホウ酸架橋、延伸、洗浄、乾燥などの偏光フィルム製造工程に必要な装置を配置して構成される。偏光フィルム製造前のポリビニルアルコール系フィルムの巻き出し装置や、偏光フィルム製造後の保護フィルム貼合、巻き取りなどの装置が配置されていてもよい。建屋の面積や高さに制限は無く、生産規模に応じた建屋空間であればよい。また、建屋空間全体は陽圧になっており、クリーン環境であることが好ましい。
【００２１】
本発明の偏光フィルム製造設備は、排気装置を必須とするものである。排気装置は、必要箇所を排気（吸気）しながらも建屋空間全体を陽圧に保てる点で、製造ラインのみをブースで囲って排気する装置、各工程の装置に個別にフードを取り付けて排気する装置などの局所排気装置が好ましい。かかる局所排気装置としては、ドラフトチャンバー型、ブース型などの囲い式フード、スロット型、ルーバー型、グリッド型などの外付け式フード、キャノピー型などのレシーバ式フード等が挙げられる。これらの中では、排気効率の点で、囲い込み式が好ましく、特に好ましくは、気流の発生を低減する点から、ドラフトチャンバー型の囲い式フードである。
【００２２】
上述した偏光フィルム製造工程の中でヨウ素が多量に揮発するのは染色工程である。染色工程は、染色槽中で、ポリビニルアルコール系フィルムを、ヨウ素とヨウ化カリウムよりなる水溶液に浸漬することにより行われる（図１参照）。水溶液には、水と相溶性のある有機溶媒を少量含有させてもよい。一般的に、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、染色温度は１０〜９０℃、染色時間は３０〜１０００秒である。
【００２３】
本発明においては、染色槽のヨウ素含有水溶液の液面から１ｍ離れた位置でのヨウ素濃度が０．０２ｐｐｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは０．０１８ｐｐｍ以下、更に好ましくは０．０１６ｐｐｍ以下である。かかる位置でのヨウ素濃度が、高すぎると作業環境下でのヨウ素濃度が高くなりやすい傾向があり、作業者への悪影響が増大する傾向がある。
【００２４】
染色装置におけるヨウ素濃度を低減するには、染色槽に、開口面積Ａが１〜１０ｍ2の囲い式フードを設置することが好ましい（図２参照）。開口面積Ａは、特に好ましくは２〜９ｍ2、更に好ましくは３〜８ｍ2である。開口面積Ａが、広すぎるとヨウ素がフード外に流出しやすい傾向があり、狭すぎるとフード内の気流により液面が安定せず、得られる偏光フィルムに偏光ムラが発生しやすい傾向がある。
【００２５】
上記囲い式フードの排気風量Ｑは、５０〜２００ｍ3／分であることが好ましく、特に好ましくは７０〜１８０ｍ3／分、更に好ましくは８０〜１７０ｍ3／分である。かかる排気風量Ｑが多すぎると建屋空間のクリーン度を確保することが困難となる傾向があり、少なすぎるとフード内のヨウ素量が増大しやすい傾向がある。
【００２６】
上記囲い式フードの制御風速Ｓ（Ｓ＝Ｑ／６０Ａ）は、０．１〜１ｍ／秒であることが必要であり、特に好ましくは０．２〜０．９ｍ／秒、更に好ましくは０．３〜０．８ｍ／秒である。かかる制限風速Ｓが速すぎるとフード内の気流により液面が安定せず、得られる偏光フィルムに偏光ムラが発生しやすい傾向があり、遅すぎるとフード内のヨウ素量が増大する傾向がある。更に、囲い式フードには、制御風速調整用のダンパーが設けてあることが好ましい。
【００２７】
本発明の排気装置は、活性炭、及び／またはゼオライト系吸着剤を用いたヨウ素吸着装置を備えていることが好ましい。
【００２８】
かくして、本発明の偏光フィルム製造設備が得られるが、作業環境の気流速度は０．２ｍ／秒以下であることが好ましい。作業環境の気流速度が速すぎると建屋外へのヨウ素流出が増大する傾向がある。
【００２９】
以下に、染色工程以外の製造工程に関して説明する。
【００３０】
水膨潤工程は、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などを防止する効果もある。水膨潤工程において、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。
【００３１】
ホウ酸架橋工程は、ホウ酸やホウ砂など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。
【００３２】
延伸工程は、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、３０〜１７０℃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。
【００３３】
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ポリビニルアルコール系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。
【００３４】
乾燥工程は、大気中で４０〜８０℃で１〜１０分間行えばよい。
【００３５】
かくして偏光フィルムが得られるが、かかる偏光フィルムの偏光度は、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枚の偏光フィルムを、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枚の偏光フィルムを、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、下式にしたがって算出される。
〔（Ｈ11−Ｈ1）／（Ｈ11＋Ｈ1）〕1/2
【００３６】
さらに、本発明の偏光フィルムの単体透過率は、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では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フィルム単体の光線透過率を測定して得られる値である。
【００３７】
かくして、本発明の偏光フィルムが得られるが、本発明の偏光フィルムは、表示欠点や色ムラの少ない偏光板を製造するのに好適である。以下、本発明の偏光板の製造方法について説明する。
【００３８】
得られた偏光フィルムは、その片面または両面に光学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。保護膜としては、たとえば、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などのフィルムまたはシートがあげられる。
【００３９】
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、偏光フィルム、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照射を行なうことで行われる。
【００４０】
また、偏光フィルムには、薄膜化を目的として、上記保護フィルムの代わりに、その片面または両面にウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレア樹脂などの硬化性樹脂を塗布し、硬化して偏光板とすることもできる。
【００４１】
本発明により得られる偏光板は、表示欠点や色ムラがなく偏光性能の面内均一性にも優れており、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などの液晶表示装置、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、電子ペーパーなど）用反射防止層、光通信機器、医療機器、建築材料、玩具などに好ましく用いられる。
【００４２】
なお、本発明は、上述した偏光フィルム製造設備を用いて、ヨウ素を除去することに着目した発明であるが、ヨウ素に限らず、偏光フィルム製造工程で発生するその他の気体等（水蒸気、および水蒸気に含まれるヨウ化カリウムやホウ酸等）も、本発明で用いられる設備を用いて除去することが可能である。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を挙げて本発明を更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。
尚、例中「部」、「％」とあるのは、重量基準を意味する。
【００４４】
<測定条件>
（１）ヨウ素濃度（ｐｐｍ）
ローボリュームエアサンプラーを用いて、各測定カ所のサンプルを固体捕集法により採取した。吸引流量は１．０Ｌ／分、捕集時間は１５分、捕集量は１５Ｌである。サンプ捕集剤には、アルカリ処理を施した活性炭を用いた。分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「ＤＩＯＮＥＸ  ＩＣＳ−１１００」を用いて、イオンクロマトグラフ法にて行った。
【００４５】
（２）偏光度（％）、単体透過率（％）
得られた偏光フィルムから、長さ４ｃｍ×幅４ｃｍの試験片を切り出し、自動偏光フィルム測定装置（日本分光（株）製：ＶＡＰ７０７０）を用いて、偏光度（％）と単体透過率（％）を測定した。
【００４６】
（３）偏光ムラ
得られた偏光フィルムから、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ルックス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た。
【００４７】
＜実施例１＞
（偏光フィルム製造設備）
空間容積が６００ｍ3のクリーン建屋内に、偏光フィルム製造設備を設置した。かかる製造設備は、原反巻き出しから、水膨潤、染色、ホウ酸架橋、延伸、洗浄、乾燥、保護フィルム貼合、偏光板巻き取りまでの設備で構成されている。染色設備の染色槽には、排気設備として囲い式フード、及び活性炭吸着装置が取り付けられている。かかる囲い式フードの詳細は下記のとおりである。
・排気装置：荏原製作所製エバラ片吸込多翼ファン  Ｎｏ．３  １／２  ／ＳＲＭ３
・全開口面積Ａ：５．１２ｍ2（開口径１ｍ2のダンパー付き）
・排気風量Ｑ：１５４ｍ3／分
・制御風速Ｓ：０．５ｍ／秒
【００４８】
（偏光フィルムの製造、及びヨウ素濃度の測定）
上記偏光フィルム製造装置を用いて、偏光フィルムの製造を開始した。建屋内の温度は２１℃、湿度は４０％であった。まず、ポリビニルアルコール系フィルムをロールから巻き出し、水平方向に搬送して、水温３０℃の水槽に浸漬して膨潤させながら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。得られた偏光フィルムの偏光度は９９％、単体透過率は４４％、色ムラも観察されず、良好な偏光性能を有していた。
製造開始して１時間後に、６ｍ間隔で作業環境領域（建屋内空間）のヨウ素濃度測定を行った（６カ所）。また、染色槽液面から１ｍ離れた位置でのヨウ素濃度測定を行った（２カ所）。それぞれの測定結果は表１と表２に示される通りである。更に、建屋内の気流速度を６カ所で測定したところ、平均値は０．１ｍ／秒であった。
【００４９】
【表１】
0006740717.tif 000002
【００５０】
【表２】
0006740717.tif 000003
【００５１】
いずれの測定カ所においてもヨウ素濃度は低く、作業環境は良好である。また、高度な偏光性能を有する偏光フィルムの製造設備でありながら、人体への悪影響が少ない製造設備であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の偏光フィルムは、良好な作業環境下で製造され、偏光性能に優れているため、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などの液晶表示装置、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、電子ペーパーなど）用反射防止層、光通信機器、医療機器、建築材料、玩具などに好ましく用いられる。
【図１】
0006740717.tif 000004
【図２】
0006740717.tif 000005