JP2009258193A - 偏光フィルムの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた光学特性を有すると共に、一軸延伸の際に生じるネックインを抑制して幅広の偏光フィルムを得る。
【解決手段】延伸装置（５）において、上流側に設けられている第１の延伸ロール（２１）のロール面の一部を大気中に出し、残りの部分を溶液中に浸す。フィルム１１を第１の延伸ロール（２１）と第１のニップロール（３１）で大気中に露出しているロール面（４１）で挟み込み、そして第１の延伸ロール（２１）に密着させたまま溶液（１５ａ）中に導く。フィルム１１を第２の延伸ロール（２２）と第２のニップロール（３２）とで挟んで引き取り、張力を与えて一軸延伸する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヨウ素等の二色性物質や有機性染料からなる二色性染料を染着させたポリビニルアルコール系フィルムを、所定の溶液中で一軸延伸して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造方法および製造装置に関するものである。

テレビジョン装置、パソコン用モニタ装置等の表示装置として、近年液晶パネル、いわゆるＬＣＤの需要が拡大している。ＬＣＤは、液晶組成物からなる液晶の層と、液晶の層を挟み込んでシールドしている２枚の透明基板と、２枚の透明板の表面に貼り付けられている２枚の偏光フィルムとを基本構造として、さらに、バックライトを導く導光板等の所定の機能を付加する複数枚の板、シート等が貼り合わされて製造されている。偏光フィルムは、いわゆる偏光軸を有し、所定の振動方向の光だけを透過して他の振動方向の光を吸収する。ＬＣＤを構成している２枚の偏光フィルタは、互いに偏光軸が直交するように貼り合わされているので、ＬＣＤの裏面から照らされているバックライトは通常遮光されてＬＣＤの表面には届かないが、液晶に電圧を印加すると液晶の層で光の振動方向が変化して偏光フィルタを通過させることができる。このようにＬＣＤでは、液晶に印加する電圧を制御して画像を表示させている。

ＬＣＤの製造に不可欠の偏光フィルムは、従来周知のように、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等の、ポリビニルアルコール系のフィルム、すなわちＰＶＡ系フィルムに、ヨウ素等の二色性物質や有機性染料からなる二色性染料を染着させて、一方向に引き延ばすいわゆる一軸延伸をかけて製造されている。そして、偏光フィルムには、所定の強度を得ると共に湿度から保護するため、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等からなる保護層が貼り合わされている。透過率および偏光度などの光学特性は、ＬＣＤの明るさと色の再現性に影響するので、ＬＣＤに用いられる偏光フィルムには、高い透過率と高い偏光度が要求される。

原料のフィルムを一軸延伸すると、延伸方向と直交する方向、すなわちフィルムの幅方向に、ネックインと呼ばれる収縮が生じる。原料のＰＶＡ系フィルムは、ロール状に巻き取られた原反として供給されているが、一般に流通している原反のフィルムの幅は規格された同一の長さである。従って、格別に幅広のフィルムを原料にしない限り、一軸延伸によって生じるネックインの大きさが得られる偏光フィルムの幅を決定してしまう。近年、ＬＣＤの大型化が進み、より幅広の偏光フィルムが求められるようになってきており、必要な光学特性を維持しながらネックインを抑制して幅広の偏光フィルムを得る技術が求められている。

フィルムは、フィルムを送り出す２本の延伸用ロール間で一軸延伸されるが、下流側の延伸用ロールの周速度を上流側の延伸用ロールの周速度よりも大きくして、フィルムに張力を与えて延伸する。このとき、フィルムが延伸用ロール上を滑らないように、それぞれの延伸用ロールにはニップロールが設けられ、フィルムはニップロールと延伸用ロールとで挟まれて送り出されるようになっている。代表的な一軸延伸法には、延伸ロールに加熱ロールを用いてフィルムを加熱しながら大気中で延伸する、いわゆる乾式延伸法と、フィルムを所定の溶液中に浸しながら延伸する、いわゆる湿式延伸法とが知られている。乾式延伸法は、フィルムが破断しやすいという欠点があり、充分に延伸できず必要な光学特性を得にくい。一方、湿式延伸法はフィルムが破断しにくく充分に延伸できるので、必要な光学特性が得やすい。従って、近年湿式延伸法が主流になってきている。

特開２００８−１５０００号公報

特許文献１には、湿式延伸法を実施するフィルム製造装置であって、ロール位置の変更が可能な複数の延伸ロールが設けられ、複数段にわたってフィルムを延伸することができる、フィルム製造装置が記載されている。ところで、ネックインは主にフィルムが延伸されるときに発生し、フィルムが延伸される距離、いわゆる延伸間距離が長いほどフィルムの幅方向の拘束が働きにくく、ネックインが大きくなる。一般的に、フィルムはロールに巻き付いている区間ではロールによって拘束されて延伸されないので、延伸間距離は、一方の延伸ロールから離れて他方の延伸ロールに接触するまでのフィルムの長さで与えられる。特許文献１に記載のフィルム製造装置においては、ロール位置を変更できるので、延伸間距離を短くしてネックインを抑制することができる。

特許文献１に記載のフィルム製造装置によっても、光学特性を確保しつつネックインを抑制して幅広の偏光フィルムを得ることができるが、改良すべき点も見受けられる。すなわち、特許文献１に記載のフィルム製造装置によれば、見かけ上の延伸間距離は短くすることはできるが、従来周知の湿式延伸法と同様に、実際には以下に説明するように実質的な延伸間距離は短くはない。

図５には、従来周知の湿式延伸法を実施する、延伸槽と延伸ロール等からなるフィルム製造装置が記載されている。延伸槽８１には、所定の溶液８２が満たされており、溶液８２中に第１、２の延伸ロール８３、８４と第１、２の延伸ロール８３、８４に対応して設けられている第１、２のニップロール８５、８６とが浸漬されている。そして、第１、２のガイドロール８７、８８が、延伸槽８１の上方の所定の位置に設けられている。このようなフィルム製造装置に、ヨウ素からなる二色性物質が染着されたＰＶＡフィルム９０が、第１のガイドロール８７にガイドされ、第１のニップロール８５と第１の延伸ロール８３とによって、図面において逆Ｓ字状を呈するように巻き付けられている。さらにＰＶＡフィルム９０は、符号９１で示されているように第１、２の延伸ロール８３、８４で掛け回され、第２の延伸ロール８４と第２のニップロール８６とによって、図面においてＳ字状を呈するように巻き付けられた後、第２のガイドロール８８でガイドされて、符号９２で示されているように、右方に送られている。本製造装置においては、上流側の第１の延伸ロール８３の周速度に対して、下流側の第２の延伸ロール８４の周速度を大きくして、ＰＶＡフィルム９０に張力を与えて一軸延伸している。既に説明したように、延伸間距離は、一方の延伸ロールから離れて他方の延伸ロールに接触するまでのフィルムの長さで与えられるので、符号９４で示されている距離になるはずである。しかしながら、矢印９５と矢印９６で示されている部分から溶液８２が巻き込まれ、ＰＶＡフィルム９０と第１の延伸ロール８３との間、ＰＶＡフィルム９０と第２の延伸ロール８４との間に、薄い溶液８２の層が形成される。そうすると、ＰＶＡフィルム９０は第１、２の延伸ロール８３、８４に密着しないので摩擦力が充分に働かず、符号９７、９８で示されている点線の部分のＰＶＡフィルム９０も拘束されずに延伸されてしまう。すなわち、本フィルム製造装置においては、実質的な延伸間距離は、見かけ上の延伸間距離９４に、符号９７、９８で示されている点線の長さが合計された距離になる。

特許文献１に記載のフィルム製造装置においても、従来周知のフィルム製造装置と同様に、フィルムと延伸ロールの間に薄い溶液の層が生じてしまうので、フィルムは延伸ロールに巻き付いている部分においても延伸されてしまう。すなわち、実質的な延伸間距離は長くなってしまい、ネックインを充分に抑制できてはいない。

さらに、ネックインはフィルムの乾燥のときにも生じる。一軸延伸されたフィルムは所定の水分を含んでいるので乾燥する必要があるが、延伸の際に生じて内部に残留している応力の働きにより、フィルムが乾燥するときに幅方向に収縮してしまう。すなわち、ネックインが生じる。特許文献１に記載のフィルム製造装置においては、フィルムの乾燥時に発生するネックインを抑制する点については格別に考慮されていない。

本発明は、上記したような従来の問題点あるいは課題を解決した、偏光フィルムの製造方法、およびそのような製造方法を実施する製造装置を提供することを目的とし、具体的には優れた光学特性を有する偏光フィルムを製造できる湿式延伸法を適用しているにも拘わらず、実質的な延伸間距離を短くすることができ、それによってネックインを充分に抑制して幅広の偏光フィルムを得ることができる、偏光フィルムの製造方法、および製造装置を提供することを目的としている。さらに本発明は、フィルムを乾燥させるときに発生するネックインを充分に抑制できるフィルムの乾燥方法を備えた、偏光フィルムの製造方法、および製造装置を提供することも目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、原料のフィルムを上流の一対のロールで挟んで送り出し、さらに下流の一対のロールで挟んで引き取り、上流と下流のロールの周速度の違いにより張力を与えて原料のフィルムを湿式延伸するとき、上流側の一対のロールを構成する１本のロールを、そのロール面の一部が大気中に露出するようにして溶液に浸す。そして、原料のフィルムを上流側の一対のロールで挟むとき、大気中に露出している部分で挟み、フィルムをロールに密着させながら溶液中に導くように構成される。また、延伸されたフィルムを乾燥用のロールに巻き付けながら乾燥するように構成される。

すなわち、請求項１に記載の発明は、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールからなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着して、所定の溶液に浸漬しながら一軸延伸して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造方法であって、前記フィルムを、一対のロールで挟んで送り出すと共に、前記一対のロールよりも下流側に配置され、前記一対のロールの周速度よりも大きな周速度で駆動される他の一対のロールで挟んで引き取って一軸延伸するとき、前記フィルムを大気中で前記一対のロールで挟み込み、そして前記所定の溶液中に導くように構成される。また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記一軸延伸を複数回繰り返すように構成される。さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１、２のいずれかの項に記載の方法において、前記一軸延伸した前記フィルムを、乾燥用のロールに巻き付けて乾燥するように構成される。

請求項４に記載の発明は、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールからなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着して、所定の溶液に浸漬しながら一軸延伸して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造装置であって、該製造装置は、所定の溶液が満たされた延伸槽と、フィルムを挟んで送る第１の一対のロールと、前記第１の一対のロールの下流側に配置され、前記フィルムを挟んで前記第１の一対のロールより速い周速度で駆動される第２の一対のロールとからなる延伸装置を備え、前記第１の一対のロールの一方のロールは、そのロール面の一部は大気中に露出し、他の部分は前記溶液の溶液中に浸されるように前記延伸槽に設けられ、前記第１の一対のロールの他方のロールは、前記第１の一対のロールの一方のロール面に接する位置が大気中に位置するように前記延伸槽に設けられるように構成される。そして、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の製造装置において、フィルムを挟んで送る一対のロールが上流側から下流側に向かって複数段にわたって設けられ、これらの一対のロールは下流側ほど速い周速度で駆動されるようになっていると共に、これらの一対のロールの一方のロールは、そのロール面の一部は大気中に露出し、他の部分は前記溶液の溶液中に浸された状態で前記延伸槽に設けられ、そして前記一対のロールの他方のロールは前記一対の一方のロール面に接する位置が大気中に位置するように前記延伸槽に設けられるように構成され、請求項６に記載の発明は、請求項４、５のいずれかの項に記載の製造装置において、前記延伸装置の下流には、一軸延伸されたフィルムを乾燥する乾燥装置が設けられ、前記乾燥装置は、温度調節されてフィルムが巻き付けられるようになっている乾燥用のロールと、前記乾燥用のロールのロール面に乾燥用空気を吹き付けるエアーノズルとを備えるように構成される。

以上のように、本発明によると、フィルムを大気中で一対のロールで挟み込み、フィルムを溶液中に導いているので、ロール面とフィルムの間には溶液が巻き込まれない。従って、フィルムはロール面と実質的に密着して拘束されるので、ロール面上では延伸されず、実質的な延伸間距離を短くすることが出来る。このため、ネックインを抑制して幅広の偏光フィルムを得ることができる。また、フィルムは溶液中に導かれて湿式延伸されるので、充分に延伸してもフィルムが破断する恐れが少なく、必要な光学特性を備えた偏光フィルムを容易に製造することができる。請求項２に記載の発明によると、上記したような湿式延伸法を複数回、すなわち複数段実施するので、ネックインを抑制しながら充分にフィルムを延伸することが出来、より光学特性に優れた幅広の偏光フィルムを得ることができる。さらに、請求項３に記載の発明によると、一軸延伸したフィルムを乾燥用のロールに巻き付けて乾燥するので、延伸時に生じた応力がフィルム内に残留していても、フィルムは乾燥用のロールに密着して乾燥して幅方向の収縮が抑制される。従って、幅広の偏光フィルムを得ることができる。また、請求項４に記載の発明によると、延伸装置は所定の溶液が満たされた延伸槽と、第１、２の一対のロールを有するだけなので、湿式延伸法を実施できる従来周知の延伸装置と、必要な構成設備や構成部品においては相違は無い。従って、従来周知の延伸装置において、構成部品のロールの配置を変えるだけで、本発明に係る延伸装置を構成することができ、安価に偏光フィルムの製造装置を構成することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置１は、図１の（ア）に模式的に示されているように、原料のフィルムを膨潤させる膨潤槽２、ヨウ素等の二色性物質または有機性染料からなる二色性染料でフィルムを染着する染着槽３、架橋剤を添加して高分子を網目構造にしてフィルムに所定の強度を与える架橋槽４、所定の溶液中でフィルムを延伸する延伸装置５、延伸されたフィルムの色相調節を行う補色槽６、水分を含んだフィルムを所定の水分含有率まで乾燥する第１の乾燥装置７、さらにフィルムを乾燥する第２の乾燥装置８、そして前記各槽２、３、…間に設けられフィルムを挟んで送り出す複数本のニップロールＮ、Ｎ、…、フィルムをガイドする案内ロール２ｂ、３ｂ、Ａ、…等から構成されている。

このような偏光フィルム製造装置１の、膨潤槽２、染着槽３、架橋槽４、補色槽６、および第２の乾燥装置８は、従来周知の偏光フィルム製造装置のそれぞれの槽や装置と同様に構成されおり、以下簡単に説明する。
膨潤槽２には所定の溶液２ａが満たされており、原料のフィルムが、溶液２ａ中に設けられている案内ロール２ｂに案内されて溶液２ａに浸漬されると、フィルムの表面に付着した汚れやフィルムに添加されているブロッキング防止剤等が洗浄されると共に、フィルムは適度な水分を吸収して膨潤するようになっている。この膨潤によって、後工程の染着の際に染色ムラが生じることを防ぐことができる。このような溶液２ａは、ミネラル分等の成分が所定の濃度を超えないように、かつｐＨ値が所定の範囲内になるように調整された、いわゆる生産水に、必要に応じてヨウ化カリウム、ホウ酸、柔軟剤等が所定の濃度で添加されたものになっている。

染着槽３には、所定の生産水に、ヨウ素等の二色性物質や有機性染料からなる二色性染料が所定の濃度で添加された、溶液３ａが満たされている。従って、溶液３ａ中に設けられている案内ロール３ｂによって、フィルムが溶液中に浸漬されると、フィルムは二色性物質や二色性染料で染着される。架橋槽４には、所定の生産水に、ホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物やグリオキザール、グルタルアルデヒド等の架橋剤が添加された溶液４ａが満たされている。溶液４ａ中に設けられている案内ロール４ｂによって、フィルムが溶液４ａに浸漬されると、フィルムを構成する高分子が架橋されて、フィルムに所定の強度が与えられるようになっている。

補色槽６には、所定の生産水に、微量のヨウ化カリウムやヨウ化ナトリウム等のヨウ素化合部が添加された溶液６ａが満たされている。槽６内に設けられている案内ロール６ｂに案内されて、フィルムが溶液６ａに浸漬されると、他の前処理においてフィルムに付着したホウ酸等の不要残存物が洗浄されると共に、色相も調節される。第２の乾燥装置８も従来周知のように、熱風を送風する送風機、電気パネルヒータ等が内部に設けられ、フィルムが装置内を送られる間に、フィルムが乾燥するようになっている。

本実施の第１の形態に係る延伸装置５について説明する。延伸装置５は、一部に相違はあるが、大部分は従来周知の延伸装置と同様に構成されており、図１の（イ）に示されているように、所定の溶液１５ａが所定の深さになるように入れられた延伸槽１５と、フィルムを延伸する第１〜４の延伸ロール２１、２２、…、と、第１〜４の延伸ロール２１、２２、…のそれぞれと対になるように設けられ、フィルムを挟む第１〜４のニップロール３１、３２、…と、案内ロール３６、３７と、からなる。溶液１５ａは、ホウ素化合物、ヨウ化物等が添加されることもあるが、本実施の形態においては、ミネラル分、イオン等の濃度が基準値以下になるように精製された精製水である。本実施の形態に係る延伸装置５は、第１〜４の延伸ロール２１、２２、…の位置に特徴があり、溶液１５ａ中に完全には沈められていない。すなわち、第１〜４の延伸ロール２１、２２、…は、図に示されているように、所定のロール面が大気中に露出した状態で、溶液１５ａ中に沈められている。このような第１〜４の延伸ロール２１、２２、…のうち、第１、２の延伸ロール２１、２２の間隔と、第３、４の延伸ロール２３、２４の間隔は比較的狭く、第２、３の延伸ロール２２、２３の間隔は比較的広い。第１〜４のニップロール３１、３２、…は、第１〜４の延伸ロール２１、２２、…の、大気中に露出しているロール面に接するように設けられ、第１〜４の延伸ロール２１、２２、…と、第１〜４のニップロール３１、３２、…とで、フィルムを大気中において挟むことができるようになっている。第２、４のニップロール３２、３４についてさらに詳しく説明すると、第２、４のニップロール３２、３４の軸心は、第２、４の延伸ロール２２、２４の軸心の鉛直上方よりも、第１、３の延伸ロール２１、２３に近寄った位置に配置されている。従って、フィルムが第１、２の延伸ロール２１、２２の間、および第３、４の延伸ロール２３、２４の間でそれぞれ延伸されるとき、延伸間距離は充分に短くなる。そして、案内ロール３６が、第２、３の延伸ロール２２、２３の中間位置近傍に設けられて溶液１５ａ中に沈められ、案内ロール３７が、第４の延伸ロール２４の下流に設けられて、フィルムを案内して滑らかに下流に送り出すようになっている。

本実施の形態に係る乾燥装置、すなわち第１の乾燥装置７について説明する。第１の乾燥装置７は、図１の（ウ）に示されているように、フィルムを引き取りながらフィルムの水切りを行う一対の水切りロール５１、５１と、フィルムに付着している水滴を吹き飛ばすエアーナイフ５２、５２と、フィルムを巻き付けながら乾燥する乾燥用ロール５３と、乾燥用ロール５３の所定のロール面を覆うように設けられ、フィルムに乾燥空気を吹き付けるエアーノズル５４と、乾燥用ロール５３のロール面に接するように設けられているニップロール５５と、案内ロール５７と、から構成されている。このような乾燥用ロール５３は、ロール面が鏡面加工されていると共に、内部にヒータ等の加熱手段が備えられてロール面を所定の温度、例えば５０℃±５℃に保持できるようになっている。

本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置１の作用を説明する。偏光フィルムの原料となるフィルムには、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等の、ポリビニルアルコール系のフィルム、いわゆるＰＶＡ系フィルムが適用される。原料のＰＶＡ系フィルムは所定の幅に揃えられてロール状に巻かれた原反として供給されている。このような原反１０を偏光フィルム製造装置１の最上流部、すなわち膨潤槽２の近傍に取り付ける。フィルム１１を原反１０から引き出して膨潤槽２に導いて、膨潤槽２の溶液２ａ中で膨潤させる。膨潤されたフィルム１１を、染着槽３に導いて溶液３ａ中で染着する。次いでフィルム１１を、架橋槽４の溶液４ａ中で架橋処理した後、ニップロールＮを経由して延伸装置５に導く。

フィルム１１を、延伸装置５内の各ロール２１、２２、…、３１、３２、…に以下のようにして掛け回す。最初に、フィルム１１を第１のニップロール３１に約半周巻き付けながら、第１の延伸ロール２１と第１のニップロール３１によって大気中の符号４１で示される位置で挟み、そして、第１の延伸ロール２１に密着させながら溶液１５ａ中に導く。従って、フィルム１１は、ロールの軸方向から見ると図１の（イ）に示されているように、第１のニップロール３１と第１の延伸ロール２１に、逆Ｓ字状を呈するように巻き付けられることになる。次いで、フィルム１１を引き出して第２の延伸ロール２２に巻き付けながら大気中まで引き出し、大気中において第２の延伸ロール２２と第２のニップロール３２とで挟んだ後、再び第２の延伸ロール２２に巻き付けながら溶液１５ａ中に導く。フィルム１１を溶液１５ａに没した案内ロール３６を経由させた後に大気中に引き出す。フィルム１１を第３のニップロール３３と第３の延伸ロール２３に、逆Ｓ字状を呈するように巻き付けて再び溶液１５ａ中に導く。このとき、フィルム１１は第３の延伸ロール２３と第３のニップロール３３によって、大気中の符号４３で示されている位置で挟まれることになる。フィルム１１を引き出して第４の延伸ロール２４に巻き付けながら大気中まで引き出し、大気中において第４の延伸ロール２４と第４のニップロール３４とで挟んで引き取った後、案内ロール３７を経由して下流に送り出す。

第１〜４の延伸ロール２１、２２、…は、それぞれ独立して周速度を制御して駆動でき、第１の延伸ロール２１よりも第２の延伸ロール２２の方が、第３の延伸ロール２３よりも第４の延伸ロール２４の方が周速度を大きい。従って、フィルム１１を、第１、２の延伸ロール２１、２２の間において一軸延伸して、第３、４の延伸ロール２３、２４の間でさらに一軸延伸する。第２、３の延伸ロール２２、２３の間では積極的にはフィルム１１を延伸しないが、フィルム１１が弛まないように、第３の延伸ロール２３は、第２の延伸ロール２よりもわずかに周速度を大きくして所定の張力を与えているので、フィルム１１はわずかに延伸される。フィルム１１が第１、２の延伸ロール２１、２２の間で一軸延伸される状態を詳しく説明する。フィルム１１は、図２に示されているように大気中の符号４１で示されている部分で第１の延伸ロール２１と第１のニップロール３１とで挟まれて、第１の延伸ロール２１に密着したまま溶液１５ａ中に導かれている。従って、矢印Ｙ１で示されている方向からはフィルム１１と第１の延伸ロール２１との間に溶液１５ａが巻き込まれることはない。フィルム１１と第１の延伸ロール２１のロール面の間には溶液１５ａの層は形成されないので滑りは生じない。従って、フィルム１１を溶液１５ａ中で一軸延伸するとき、延伸されるフィルム１１の区間、すなわち延伸間距離は、符号４６で示されている点線部分のみになる。フィルム１１を第３、４の延伸ロール２３、２４の間で一軸延伸するときも同様に延伸間距離は短い。すなわち、フィルム１１は大気中の、符号４３で示されている部分で第３の延伸ロール２３と第３のニップロール３３で挟まれるので、矢印Ｙ２の方向から溶液１５ａが入り込むことはない。従って、フィルム１１は第３の延伸ロール２３に密着して滑らないので、フィルム１１は符号４７で示されている点線部分でのみ延伸される。本実施の形態に係る延伸装置５によれば延伸間距離を短くすることができるので、ネックインを充分に抑制することができる。

延伸装置５で一軸延伸されたフィルム１１を案内ロールＡ、ニップロールＮを経由して補色槽６に導く。フィルム１１を補色槽６の溶液６ａに浸漬して色相調整する。フィルム１１を、ニップロールＮを経由して第１の乾燥装置７に導く。

フィルム１１を、水切りロール５１、５１で引き取るときに水切りして、大部分の水滴を除く。わずかに付着して残った水滴も、エアーナイフ５２、５２によって吹き飛ばす。このようにしてフィルム１１の表面に付着した水滴を除去した後、フィルム１１を乾燥用ロール５３に巻き付ける。乾燥用ロール５３のロール面を所定の温度になるように制御してフィルム１１を加熱すると共に、エアーノズル５４からフィルム１１に乾燥用空気を吹き付ける。乾燥用空気と乾燥用ロール５３の熱とによって、フィルム１１は乾燥用ロール５３のロール面に密着しながら乾燥する。フィルム１１はロール面によって幅方向の収縮が規制されるので、乾燥時に発生するネックインが抑制される。フィルム１１を、ニップロール５５、案内ロール５７を経由して第２の乾燥装置８に送り出す。なお、第１の乾燥装置７でフィルム１１を完全に乾燥しても良いが、本実施の形態においては、第１の乾燥装置７においては水分含有率が約３０％になるようにフィルム１１を乾燥している。水分含有率が３０％以下になると、その後従来周知の方法でフィルムを乾燥しても生じるネックインは比較的小さいからである。

第２の乾燥装置８で、従来周知のようにフィルム１１を乾燥すると偏光フィルムが得られる。得られた偏光フィルムを、図に示されていない巻き取り機で巻き取る。あるいは、他の装置に送って、所定の強度を得ると共に湿度から保護するため、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等からなる保護層を貼り合わせる。

図３には、第２の実施の形態に係る延伸装置５’が示されている。第１の実施の形態に係る延伸装置５の構成要素と同じような要素には、同じ参照番号を付けて詳しくは説明しない。第２の実施の形態に係る延伸装置５’においては、第２の延伸ロールと第２のニップロールの位置が、第１の実施の形態に係る延伸装置５と異なっている。すなわち、第２の延伸ロール２２ａと第２のニップロール３２ａは共に大気中に設けられている。当業者であれば容易に理解できるので説明はしないが、このようにしても、実質的な延伸間距離は短い。図において点線のロールで示されているように、第２の延伸ロール２２ｂと第２のニップロール３２ｂを共に溶液１５ａ中に没しても良い。このようにしても、同様に実質的な延伸間距離は短い。第２の実施の形態に係る延伸装置５’によっても、第１の実施の形態に係る延伸装置５と同様に、ネックインを充分に抑制して幅広の偏光フィルムを得ることができる。

図４には、第３の実施の形態に係る延伸装置５’’が示されている。第１の実施の形態に係る延伸装置５の構成要素と同じような要素には、同じ参照番号にダッシュ「’」を付けて詳しくは説明しない。第３の実施の形態に係る延伸装置５’’は、第１の実施の形態に係る延伸装置５が変形された装置になっている。すなわち、第１の実施の形態に係る延伸装置５において、第２の延伸ロール２２’の下流に、第２の延伸ロール２２’に隣接するように第５の延伸ロール２５が設けられている。従って、第３の実施の形態に係る延伸装置５’’においては、第２、５の延伸ロール２２’、２５の間でも一軸延伸することができる。

本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置１を使用して、一軸延伸して偏光フィルムＳ１を得た。比較のために、第１〜４の延伸ロールを完全に溶液中に没した状態で一軸延伸して、乾燥用ロールを用いないで乾燥して偏光フィルムＳ２を得た。すなわち、偏光フィルムＳ２は、従来周知の湿式延伸によって一軸延伸し、従来周知の乾燥方法によって乾燥させて得た。製造条件と比較結果を下記表にまとめる。

上記実施例１から、従来周知の湿式延伸方法および乾燥方法で得られる偏光フィルムＳ２と、ほぼ同等の光学特性を有するにも拘わらず、幅広の偏光フィルムＳ１が得られることが分かった。偏光フィルムの幅については、従来周知の湿式延伸方法および乾燥方法によっては、原反の幅の約５０％の幅の偏光フィルムしか得られなかったのに対して、本実施の形態に係る偏光フィルムの製造方法では、原反の幅の約７０％の偏光フィルムが得られることが分かった。

本発明の偏光フィルム製造装置は、上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、第１の実施の形態に係る延伸装置５においては、第２、３の延伸ロール２２、２３の間に設けられている案内ロール３６は、完全に溶液中に沈められているように説明されているが、案内ロール３６は大気中に設けても良く、ロール面の一部だけを溶液中に沈めても良い。また、延伸ロールは、特に温度調節するようには説明されていないが、フィルムを加熱するために延伸ロールの内部に加熱体を設けて、延伸ロール全体を加熱するように実施することもできる。このように実施すると、フィルムはより延伸されやすい。ロールの径についても変形が可能であり、図には延伸ロールと対になるニップロールはロールの径が異なっているように描かれているが、同じ径で構成することもできる。また、延伸槽において一部のロール面を大気中に露出しながら溶液中に漬けるロールは、延伸ロールの代わりにニップロールでもよい。さらには、乾燥装置において乾燥用ロールは２本以上設けても良い。乾燥用ロールを２本設けて、それぞれの乾燥用ロールに巻き付けるフィルムの面を変えると、フィルムを両面から乾燥することができるので、均一に乾燥することができる。

本発明の偏光フィルム製造装置によると、ネックインを抑制して幅広のフィルムを得ることができるので、偏光フィルム以外の他の用途のフィルムの製造にも適用可能である。

本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置を模式的に示す図であり、その（ア）は、偏光フィルム製造装置全体を模式的に示す側面図、その（イ）は本実施の形態に係る延伸装置を模式的に示す側面図、その（ウ）は本実施の形態に係る乾燥装置を模式的に示す側面図である。 本実施の形態に係る延伸装置の作用を説明するための側面図である。 第２の実施の形態に係る延伸装置を模式的に示す側面図である。 第３の実施の形態に係る延伸装置を模式的に示す側面図である。 従来周知の湿式延伸方法を実施する延伸装置を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 偏光フィルム製造装置 ２ 膨潤槽
３ 染着槽 ４ 架橋槽
５ 延伸装置 ６ 補色槽
７ 第１の乾燥装置 ８ 第２の乾燥装置
１０ 原反 １１ フィルム
１５ 延伸槽 １５ａ 溶液
２１、２２、２３、２４ 第１〜４の延伸ロール
３１、３２、３３、３４ 第１〜４のニップロール
５２、５２ エアーナイフ
５３ 乾燥用ロール
５４ エアーノズル

Claims (6)

1. ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールからなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着して、所定の溶液に浸漬しながら一軸延伸して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造方法であって、
   前記フィルムを、一対のロールで挟んで送り出すと共に、前記一対のロールよりも下流側に配置され、前記一対のロールの周速度よりも大きな周速度で駆動される他の一対のロールで挟んで引き取って一軸延伸するとき、
   前記フィルムを大気中で前記一対のロールで挟み込み、そして前記所定の溶液中に導くことを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記一軸延伸を複数回繰り返すことを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
3. 請求項１、２のいずれかの項に記載の方法において、前記一軸延伸した前記フィルムを、乾燥用のロールに巻き付けて乾燥することを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
4. ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールからなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着して、所定の溶液に浸漬しながら一軸延伸して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造装置であって、
   該製造装置は、所定の溶液が満たされた延伸槽と、フィルムを挟んで送る第１の一対のロールと、前記第１の一対のロールの下流側に配置され、前記フィルムを挟んで前記第１の一対のロールより速い周速度で駆動される第２の一対のロールとからなる延伸装置を備え、
   前記第１の一対のロールの一方のロールは、そのロール面の一部は大気中に露出し、他の部分は前記溶液の溶液中に浸されるように前記延伸槽に設けられ、
   前記第１の一対のロールの他方のロールは、前記第１の一対のロールの一方のロール面に接する位置が大気中に位置するように前記延伸槽に設けられていることを特徴とする、偏光フィルムの製造装置。
5. 請求項４に記載の製造装置において、フィルムを挟んで送る一対のロールが上流側から下流側に向かって複数段にわたって設けられ、これらの一対のロールは下流側ほど速い周速度で駆動されるようになっていると共に、
   これらの一対のロールの一方のロールは、そのロール面の一部は大気中に露出し、他の部分は前記溶液の溶液中に浸された状態で前記延伸槽に設けられ、そして前記一対のロールの他方のロールは前記一対の一方のロール面に接する位置が大気中に位置するように前記延伸槽に設けられていることを特徴とする、偏光フィルムの製造装置。
6. 請求項４、５のいずれかの項に記載の製造装置において、前記延伸装置の下流には、一軸延伸されたフィルムを乾燥する乾燥装置が設けられ、
   前記乾燥装置は、温度調節されてフィルムが巻き付けられるようになっている乾燥用のロールと、前記乾燥用のロールのロール面に乾燥用空気を吹き付けるエアーノズルとを備えていることを特徴とする、偏光フィルムの製造装置。

Images