WO2024181406A1 - ポリビニルアルコール系樹脂フィルム、光学フィルム、水溶性フィルム、およびポリビニルアルコール系樹脂組成物 - Google Patents
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Classifications
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- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
Definitions
- the present invention relates to a polyvinyl alcohol-based resin film, an optical film, a water-soluble film, and a polyvinyl alcohol-based resin composition.
- polyvinyl alcohol-based resins have been applied in many fields due to their excellent properties combined with a wide range of qualities. They have excellent gas barrier properties, mechanical strength, transparency, gloss, water solubility, etc., and are used in a wide range of fields, such as optical film applications, packaging for food and healthcare applications, medical infusion bags, packaging for various pharmaceuticals such as liquid detergents and pesticides, and seed tapes for containing seeds.
- Films using these polyvinyl alcohol-based resins are produced by dissolving the polyvinyl alcohol-based resin in a solvent such as water to prepare a stock solution, forming the stock solution into a film using a casting mold such as a metal roll or belt by a solution casting method (casting method), and drying the film using a metal heating roll, a floating dryer, or the like.
- films using polyvinyl alcohol-based resins are widely used as optical polarizing films and individual packaging films for food, health care, and liquid detergents.
- the film performance required for these applications has increased, and for example, in optical applications, the screens of liquid crystal televisions and the like are becoming increasingly bright and high-definition, so that the film is required to have even greater transparency than conventional products.
- liquid detergent packaging applications there is a growing trend to place importance on package design that adds a sense of luxury through ingenious color schemes and designs for liquid detergents as a means of increasing product value, and there is a demand for polyvinyl alcohol-based films with even greater transparency than conventional products.
- Patent Document 1 discloses a method of improving transparency by using a polyvinyl alcohol-based resin having a high degree of polymerization and a polyvinyl alcohol-based resin having a low degree of polymerization and reducing the difference in the degree of saponification between the two types of polyvinyl alcohol-based resins (see Patent Document 1).
- a method has been disclosed in which the generation of droplets in the resulting polyvinyl alcohol-based film can be suppressed by adding a specific surfactant to the film-forming raw material (aqueous solution of a polyvinyl alcohol-based resin), thereby obtaining a high-quality optical film with low haze (see Patent Document 2).
- the present invention provides a polyvinyl alcohol-based resin film, an optical film, a water-soluble film, and a polyvinyl alcohol-based resin composition that can reduce the internal haze caused by additives even when the amount of additives used is reduced, and can control the unevenness near the film surface and reduce the external haze by improving the peelability, etc.
- a plasticizer B
- An optical film comprising the polyvinyl alcohol-based resin film according to any one of [1] to [7].
- a water-soluble film comprising the polyvinyl alcohol-based resin film according to any one of [1] to [6].
- a polyvinyl alcohol-based resin composition containing a polyvinyl alcohol-based resin (A), the polyvinyl alcohol-based resin (A) containing radioactive carbon C14, and a film obtained by solution casting of the polyvinyl alcohol-based resin composition has a total haze value of 1.9 or less.
- a polyvinyl alcohol-based resin film comprising the polyvinyl alcohol-based resin composition according to [11] or [12].
- the polyvinyl alcohol resin film of the present invention has excellent transparency.
- the amount of surfactants used to improve transparency can be reduced, and when the film is formed, the occurrence of surfactant aggregation, surfactant-derived decomposition products, and film defects caused by these can be suppressed.
- the film since the film has excellent peelability, when the film is formed, unevenness on the film surface is reduced, and light scattering on the surface that causes the film to appear cloudy can be suppressed.
- x and/or y (x and y are optional configurations)" means at least one of x and y, and means three possibilities: x only, y only, and x and y.
- X to Y (X and Y are arbitrary numbers)
- it is expressed as "X or more” (X is any number) or "Y or less” (Y is any number) it also means that "it is preferably greater than X” or "it is preferably less than Y”.
- the upper or lower limit of a numerical range described in stages can be arbitrarily combined with the upper or lower limit of a numerical range of another stage.
- the upper or lower limit of the numerical range can be replaced with a value shown in the examples.
- the term “film” also includes the terms “tape” and "sheet.”
- the term “main component” means a component that has a significant effect on the properties of the target object, and the content of the component in the target object is usually 50 mass % or more, preferably 55 mass % or more, more preferably 60 mass % or more, and even more preferably 70 mass % or more, and may be 100 mass %.
- the polyvinyl alcohol-based resin film (hereinafter, sometimes referred to as "the present polyvinyl alcohol-based resin film") contains a polyvinyl alcohol-based resin containing radioactive carbon C14, and the total haze of the polyvinyl alcohol-based resin film is 1.9 or less.
- the total haze of the polyvinyl alcohol-based resin film must be 1.9 or less, preferably 1.8 or less, particularly preferably 1.7 or less, and further preferably 1.65 or less.
- the lower limit of the total haze is preferably 0 or more, since the lower the better.
- the polyvinyl alcohol resin film needs to contain at least a polyvinyl alcohol resin (A), and preferably contains a plasticizer (B) as another component, and may contain surfactants (C), starch (D), water-soluble polymers other than (A) (E), etc., as necessary.
- the present polyvinyl alcohol-based resin film is required to contain at least one type of "polyvinyl alcohol-based resin (A1) in which all or a part of the carbon constituting the polyvinyl alcohol-based resin is derived from biological ethylene.”
- the polyvinyl alcohol-based resin (A) used may be a "polyvinyl alcohol-based resin (A1) in which all or a part of the carbon constituting the polyvinyl alcohol-based resin is derived from biological ethylene” alone, or a mixture of a "polyvinyl alcohol-based resin (A1) in which all or a part of the carbon constituting the polyvinyl alcohol-based resin is derived from biological ethylene” and a "polyvinyl alcohol-based resin (A'1) obtained only from raw materials derived from fossil fuels" may be used.
- polyvinyl alcohol-based resin (A1) in which all or a part of the carbon constituting the polyvinyl alcohol-based resin is derived from biological ethylene For example, (1) A method of obtaining only polyvinyl ester by polymerizing only biovinyl ester monomers obtained from bioethylene as a raw material, and saponifying the resulting polyvinyl ester alone; (2) A method for obtaining polyvinyl ester by polymerizing a biovinyl ester monomer using a mixture of bioethylene and ethylene derived from fossil fuels as raw materials, and saponifying the resulting polyvinyl ester; (3) A method for obtaining polyvinyl ester by saponifying a polyvinyl ester obtained by copolymerizing a biovinyl ester monomer obtained from bioethylene and a vinyl ester monomer obtained from ethylene derived from a fossil fuel; (4) A method of saponifying a mixture of polyvinyl ester obtained by
- the method (1) or (2) is preferred in that it is possible to efficiently produce a polyvinyl alcohol-based resin (A1) in which all or a part of the carbon constituting the polyvinyl alcohol-based resin is derived from biological ethylene.
- vinyl ester monomers examples include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, and vinyl versatate, with vinyl acetate being preferred.
- vinyl ester monomer there are no particular limitations on the method for producing a vinyl ester monomer, and it can be obtained, for example, by reacting ethylene with a compound having a carboxy group represented by R-COOH.
- Vinyl acetate can be synthesized as follows. Usually, vinyl acetate can be obtained by a gas-phase reaction of ethylene, acetic acid, and oxygen in the presence of a catalyst. At this time, vinyl acetate containing a predetermined amount of C14 can be obtained by using ethylene containing a predetermined amount of C14 or acetic acid containing a predetermined amount of C14 as the compound having a carboxy group.
- An example of ethylene containing a predetermined amount of C14 is bioethylene.
- the polyvinyl ester is preferably one obtained by using one or more vinyl ester monomers, and more preferably one obtained by using only one vinyl ester monomer.
- the polyvinyl ester may also be a copolymer of one or more vinyl ester monomers with other monomers copolymerizable therewith.
- Ethylene is preferred as another monomer copolymerizable with the vinyl ester monomer. That is, the polyvinyl alcohol contained in the polyvinyl alcohol-based resin film of the present invention preferably contains an ethylene unit.
- the content of the ethylene unit is preferably 1 mol% or more, more preferably 1.5 mol% or more, based on the number of moles of all structural units constituting the vinyl ester polymer.
- the content of the ethylene unit is preferably less than 15 mol%, more preferably less than 10 mol%, based on the number of moles of all structural units constituting the vinyl ester polymer.
- the content of the ethylene unit is in the above range, when the polyvinyl alcohol-based resin film of the present invention is used as a raw film for manufacturing an optical film, the water resistance, etc. of the polyvinyl alcohol-based resin film can be improved without significantly impairing the optical properties of the polyvinyl alcohol-based resin film.
- the reason for this is not necessarily clear, but it is presumed that while the hydrophilicity is weakened by introducing the ethylene unit into the polymer main chain, the volume occupied by the ethylene unit in the crystal is not significantly different from the volume of the vinyl alcohol unit, so that the crystal structure of the polyvinyl alcohol is not significantly disturbed.
- vinyl ester monomers include, in addition to ethylene, olefins having 3 to 30 carbon atoms such as propylene, 1-butene, and isobutene; acrylic acid or its salts; acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, and octadecyl acrylate; methacrylic acid or its salts; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, Methacrylic acid esters such as n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-but
- the proportion of structural units derived from other monomers in the polyvinyl ester is preferably 15 mol % or less, and more preferably 5 mol % or less, based on the number of moles of all structural units constituting the polyvinyl ester, from the viewpoints of the strength of the resulting polyvinyl alcohol resin film and the optical performance when the polyvinyl alcohol resin film is used as a raw film for manufacturing optical films.
- Other monomers copolymerizable with vinyl ester monomers may be monomers derived from fossil fuels or monomers derived from plants.
- the weight average molecular weight of the polyvinyl alcohol resin (A) is preferably 20,000 to 150,000, particularly preferably 60,000 to 130,000, and even more preferably 70,000 to 120,000. If the weight average molecular weight is too small, the mechanical strength tends to decrease, while if it is too large, the productivity tends to decrease. Furthermore, if the weight average molecular weight is too small, it tends to be difficult to obtain sufficient optical performance when the polyvinyl alcohol resin is used as an optical film, while if it is too large, it tends to be difficult to stretch the polyvinyl alcohol resin film when a polarizing film is manufactured using the polyvinyl alcohol resin film.
- the weight average molecular weight of the polyvinyl alcohol resin is a weight average molecular weight measured by GPC.
- the polydispersity (weight average molecular weight/number average molecular weight) of the polyvinyl alcohol resin (A) is preferably from 1.95 to 3.50, particularly preferably from 1.96 to 2.50, and further preferably from 1.97 to 2.10. If the dispersity is too small, stretching tends to be difficult when a polarizing film is produced using the polyvinyl alcohol-based resin film, whereas if the dispersity is too large, sufficient optical performance tends to be difficult to obtain when the polyvinyl alcohol-based resin is used as an optical film.
- the weight average molecular weight and number average molecular weight when measuring the dispersity of the polyvinyl alcohol resin are those measured by a GPC method.
- the average saponification degree of the polyvinyl alcohol-based resin (A) is preferably 80 mol% or more, more preferably 87 mol% or more, particularly preferably 99 mol% or more, further preferably 99.5 mol% or more, and particularly preferably 99.8 mol% or more. If the average saponification degree is too low, sufficient optical properties tend not to be obtained when the polyvinyl alcohol-based resin film is used as a polarizing film.
- the average degree of saponification in this specification is measured in accordance with JIS K6726.
- the polyvinyl alcohol resin (A) contains radioactive carbon C14.
- the term "containing radioactive carbon C14” means that the biomass content measured by ASTM D6866 (Method B) specified by the American Society of Testing and Materials is greater than 0%.
- the biomass degree calculated from the measured value of radiocarbon C14 is preferably 5% or more, more preferably 45% or more, even more preferably 50% or more, and particularly preferably 55% or more. It is also preferably less than 100%, more preferably 95% or less, even more preferably 90% or less, and particularly preferably 83% or less.
- the polyvinyl alcohol resin used as the base resin has excellent transparency, and furthermore, it is possible to reduce the amount of surfactant used that affects the decrease in transparency, and when forming a film, it is possible to suppress the occurrence of surfactant aggregation, surfactant-derived decomposition products, and film defects caused by them, etc. Furthermore, since it has excellent peelability, when forming a film, the unevenness of the film surface is mitigated, and it is also possible to suppress the film from appearing cloudy due to light scattering on the surface.
- polyvinyl alcohol-based resin (A) one type of polyvinyl alcohol may be used, or two or more types of polyvinyl alcohols having different degrees of polymerization, saponification, or modification may be blended.
- plasticizer (B) examples include glycerols such as glycerin, diglycerin, and triglycerin, alkylene glycols such as triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, dipropylene glycol, and propylene glycol, and sugar alcohols such as trimethylolpropane, sorbitol, xylitol, and maltitol. These can be used alone or in combination of two or more. Among them, glycerin, polyethylene glycol, and diglycerin are preferably used because they are easily available and can obtain a plasticizing effect in a small amount.
- glycerols such as glycerin, diglycerin, and triglycerin
- alkylene glycols such as triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, dipropylene glycol, and propylene glycol
- sugar alcohols such as trimethylolpropane
- the content of the plasticizer (B) is preferably 1 to 45 parts by mass, more preferably 3 to 30 parts by mass, and even more preferably 5 to 25 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyvinyl alcohol-based resin (A). If the content of the plasticizer (B) is too low, the stretchability during the preparation of the polarizing film tends to decrease, and if the content is too high, the strength of the resulting polyvinyl alcohol-based resin film tends to decrease.
- the surfactant (C) generally serves to smooth the film surface and to inhibit adhesion of the films to each other when wound into a roll.
- nonionic surfactants, anionic surfactants, and cationic surfactants can be used alone or in combination of two or more thereof.
- nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene heptyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene nonyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene tetradecyl ether, polyoxyethylene hexadecyl ether, polyoxyethylene octadecyl ether, polyoxyethylene eicosyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, coconut oil reduced alcohol ethylene oxide adduct, and beef tallow reduced alcohol ethylene oxide adduct; caproic acid mono- or diethanolamide, caprylic acid mono- or diethanolamide, capric acid mono- or diethanolamide, lauric acid mono- or diethanolamide, palmitic acid mono- or diethanolamide, stearic acid mono- or diethanolamide, oleic acid
- higher fatty acid amides such as capric acid amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, and oleic acid amide, hydroxyethyl laurylamine, polyoxyethylene hexylamine, polyoxyethylene heptylamine, polyoxyethylene octylamine, polyoxyethylene nonylamine, polyoxyethylene decylamine, polyoxyethylene dodecylamine, polyoxyethylene tetradecylamine, polyoxyethylene hexadecylamine, polyoxyethylene octadecylamine, polyoxyethylene oleylamine, polyoxyethylene laurylamine, polyoxyethylene Examples of such amines include polyoxyethylene alkylamines such as oxyethylene eicosylamine, polyoxyethylene caproic acid amide, polyoxyethylene caprylic acid amide, polyoxyethylene capric acid amide, polyoxyethylene lauric acid amide, polyoxyethylene palmitic acid amide, polyoxyethylene
- anionic surfactants include, for example, alkyl sulfate ester salts such as sulfate ester salts, sodium hexyl sulfate, sodium heptyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium nonyl sulfate, sodium decyl sulfate, sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium hexadecyl sulfate, sodium octadecyl sulfate, sodium eicosyl sulfate, or potassium salts, calcium salts, ammonium salts, etc.; polyoxyethylene alkyl ether sulfates such as sodium polyoxyethylene hexyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene heptyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene octyl ether sulfate, sodium poly
- examples of the sulfate salt type include fatty acid soaps, N-acylamino acids and their salts, polyoxyethylene alkyl ester carboxylates, acylated peptides, and other carboxylate salt types; alkyl sulfonates, alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, formalin polycondensates of naphthalene sulfonic acid salts, formalin condensates of melamine sulfonic acid salts, dialkyl sulfosuccinate ester salts, alkyl sulfosuccinate disalts, polyoxyethylene alkyl sulfosuccinate disalts, alkyl sulfoacetates, ⁇ -olefin sulfonates, N-acyl methyl taurine salts, and dimethyl-5-sulfoisophthalate sodium
- Examples of the cationic surfactant include laurylamine hydrochloride, lauryltrimethylammonium chloride, laurylpyridinium chloride, etc.
- nonionic surfactants are preferred, and higher fatty acid alkanolamides are particularly preferred, with lauric acid mono- or diethanolamide, palmitic acid mono- or diethanolamide, stearic acid mono- or diethanolamide, and oleic acid mono- or diethanolamide being even more preferred, with lauric acid mono- or diethanolamide being even more preferred, and lauric acid diethanolamide being even more preferred.
- the surfactant (C) may be used alone or in combination of two or more kinds, and it is preferable to use an anionic surfactant and a nonionic surfactant in combination in terms of film transparency.
- the content of the surfactant (C) is preferably 0.01 to 1 part by mass, particularly preferably 0.02 to 0.5 parts by mass, and even more preferably 0.03 to 0.2 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyvinyl alcohol-based resin (A). If the content of the surfactant (C) is too low, it tends to be difficult to achieve the blocking prevention effect, and if it is too high, the transparency of the film tends to decrease.
- the amount of the anionic surfactant is preferably 0.01 to 1 part by mass, particularly 0.02 to 0.2 parts by mass, and more preferably 0.03 to 0.1 parts by mass
- the amount of the nonionic surfactant is preferably 0.01 to 1 part by mass, particularly 0.02 to 0.2 parts by mass, and more preferably 0.03 to 0.1 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyvinyl alcohol resin (A).
- the amount of the anionic surfactant is too small, the dispersibility of the dye during the preparation of the polarizing film tends to decrease, and dyeing spots tend to increase, while if the amount is too large, foaming occurs violently when the polyvinyl alcohol resin is dissolved, and air bubbles tend to be mixed into the film, making it impossible to use the film for optical purposes. If the amount of the nonionic surfactant is too small, it is difficult to obtain an anti-blocking effect, and if the amount is too large, the transparency and flatness of the film tend to decrease.
- starch (D) examples include raw starch (corn starch, potato starch, sweet potato starch, wheat starch, cassava starch, sago starch, tapioca starch, sorghum starch, rice starch, bean starch, kudzu starch, bracken starch, lotus starch, water chestnut starch, etc.), physically modified starch ( ⁇ -starch, fractionated amylose, moist heat treated starch, etc.), enzyme modified starch (hydrolyzed dextrin, enzymatically decomposed dextrin, amylose, etc.), chemically decomposed modified starch (acid treated starch, hypochlorite oxidized starch, dialdehyde starch, etc.), chemically modified starch derivatives (esterified starch, etherified starch, cationized starch, crosslinked starch, etc.), etc.
- raw starch particularly corn starch and rice starch, are preferably used
- the content of such starch (D) is preferably 15 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of polyvinyl alcohol-based resin (A). If the amount of starch (D) is more than 15 parts by mass, there is a risk of the process passability being deteriorated during the production of the polyvinyl alcohol-based resin film.
- examples of the water-soluble polymer (E) other than the polyvinyl alcohol-based resin (A) include dextrin, gelatin, glue, casein, shellac, gum arabic, polyacrylic acid amide, sodium polyacrylate, polyvinyl methyl ether, a copolymer of methyl vinyl ether and maleic anhydride, a copolymer of vinyl acetate and itaconic acid, polyvinylpyrrolidone, cellulose, acetyl cellulose, acetyl butyl cellulose, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, sodium alginate, etc. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the content of the water-soluble polymer (E) is preferably 15 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the polyvinyl alcohol-based resin (A). If the content of the water-soluble polymer (E) is more than 15 parts by mass, the physical properties of the polyvinyl alcohol-based resin film may be impaired.
- the polyvinyl alcohol-based resin film may contain components such as water, antioxidants, ultraviolet absorbers, lubricants, crosslinking agents, colorants, fillers, preservatives, antifungal agents, other polymer compounds, etc., in addition to plasticizers, surfactants, starch, and water-soluble polymers other than the polyvinyl alcohol-based resin (A), as long as the effects of the present invention are not impaired. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the polyvinyl alcohol-based resin film is preferably a film obtained using a polyvinyl alcohol-based resin composition.
- the method for producing the polyvinyl alcohol-based resin film includes using a film-forming stock solution (aqueous solution of a polyvinyl alcohol-based resin composition) obtained by adding a solvent, additives, etc.
- the polyvinyl alcohol-based resin (A) to homogenize it, and forming the film by any method, such as a casting film-forming method, a wet film-forming method (discharging into a poor solvent), a dry-wet film-forming method, a gel film-forming method (a method in which the film-forming stock solution is cooled and gelled, and then the solvent is extracted and removed to obtain a polyvinyl alcohol-based resin film), or a combination of these methods, or a melt extrusion film-forming method or inflation molding method in which the film-forming stock solution is obtained using an extruder or the like and extruded from a T-die or the like to form a film.
- a casting film-forming method such as a casting film-forming method, a wet film-forming method (discharging into a poor solvent), a dry-wet film-forming method, a gel film-forming method (a method in which the film-forming stock solution is cooled and gelled, and then the solvent is extracted and
- the casting film-forming method and the melt extrusion film-forming method are preferred because they can produce a homogeneous film with good productivity.
- the casting film-forming method and the melt extrusion film-forming method of the polyvinyl alcohol-based resin film will be described.
- the film production solution is degassed, cast in the form of a film onto a support such as a metal roll or a metal belt, and heated to remove the solvent, thereby solidifying and forming a film.
- degassing methods include static degassing and degassing using a multi-screw extruder with a vent.
- a multi-screw extruder with a vent a twin-screw extruder with a vent is usually used.
- the solidified film is peeled off from the support, dried using a drying roll or drying oven, etc. as necessary, and further heat-treated as necessary, and wound up to obtain a long roll of polyvinyl alcohol-based resin film.
- the resin concentration of the film-forming solution (the concentration of non-volatile components such as polyvinyl alcohol resins that are not removed by volatilization or evaporation during film formation, etc.) is preferably 10 to 60% by mass, particularly preferably 12 to 55% by mass, and even more preferably 20 to 50% by mass. If the resin concentration of such an aqueous solution is too low, the drying load will be large and production capacity will tend to decrease, and if it is too high, the viscosity will be too high and it will tend to be difficult to dissolve uniformly.
- the "resin concentration of the film-forming solution” refers to the volatile content calculated using the following formula.
- the method for preparing the film-forming solution includes dissolving polyvinyl alcohol resin (A) and additives such as plasticizer (B) and surfactant (C) in a dissolution tank, or melt-kneading hydrous polyvinyl alcohol together with plasticizer (B), surfactant (C), etc., using a single-screw extruder or twin-screw extruder.
- additives such as plasticizer (B) and surfactant (C) in a dissolution tank, or melt-kneading hydrous polyvinyl alcohol together with plasticizer (B), surfactant (C), etc.
- the film-producing solution is cast in the form of a film onto a support such as a metal roll or metal belt from a film-producing device, and is heated to remove the solvent, solidifying it into a film.
- the surface temperature of the support onto which the film-forming solution is cast is preferably 50°C or higher, more preferably 60°C or higher, and even more preferably 65°C or higher.
- the surface temperature of the support onto which the film-forming solution is cast is preferably 110°C or lower, more preferably 100°C or lower, and even more preferably 95°C or lower. If the surface temperature is too low, the film obtained by film-forming tends to have poor releasability when peeled from the cast mold, and if the surface temperature is too high, foaming tends to occur.
- the drying speed may be adjusted by uniformly blowing hot air at a speed of 1 to 10 m/sec onto the entire area of the non-contact side of the polyvinyl alcohol film while heating the polyvinyl alcohol resin film on the support.
- the temperature of the hot air blown onto the non-contact side is preferably 50°C or higher, and more preferably 70°C or higher.
- the temperature of the hot air blown onto the non-contact side is preferably 150°C or lower, and more preferably 120°C or lower.
- the polyvinyl alcohol-based resin film peeled off from the support is dried on the support preferably until the volatile content is 5 to 50% by mass, and then peeled off, and further dried as necessary.
- the drying method includes contacting with a drying oven or a drying roll.
- a drying oven or a drying roll When drying is performed using a plurality of drying rolls, it is preferable to alternately contact one side and the other side of the film with the drying rolls in order to make both sides uniform.
- the number of drying rolls is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 5 or more.
- the number of drying rolls is preferably 30 or less.
- the time for which each drying roll contacts the film is preferably 1 to 60 seconds, particularly preferably 2 to 30 seconds, more preferably 3 to 20 seconds, and especially preferably 4 to 10 seconds. If the contact time is too short, the film tends to be insufficiently dried, and if the contact time is too long, the load on the equipment tends to increase.
- the temperatures of all drying ovens and drying rolls used are preferably 40 to 150°C, particularly preferably 50 to 140°C, further preferably 60 to 130°C, and particularly preferably 70 to 120°C. If the temperature of the drying oven or drying roll is too low, the drying tends to be insufficient, whereas if it is too high, crystallization of the polyvinyl alcohol resin proceeds, tending to make the film too hard.
- the dried polyvinyl alcohol resin film may be further heat-treated as necessary for the purpose of adjusting physical properties such as strength and water solubility.
- the heat treatment in the present invention is preferably performed from both sides of the film, since it can make both sides of the film uniformly dry. Examples of such heat treatment methods include a method of blowing hot air onto both sides of the film using a floating dryer, and a method of irradiating both sides of the film with near-infrared rays using an infrared lamp.
- the heat treatment temperature is preferably 50 to 150° C., and particularly preferably 70 to 120° C.
- the heat treatment time is not particularly limited, but when a floating dryer is used, it is preferably 10 to 100 seconds, and particularly preferably 20 to 80 seconds.
- the polyvinyl alcohol resin film produced in this manner is further subjected to humidity conditioning treatment and cutting of both ends (edges) of the film as necessary, then wound into a roll on a cylindrical core and packaged in a moisture-proof package to complete the product.
- the volatile content of the polyvinyl alcohol-based resin film finally obtained by the above-mentioned series of processes is not necessarily limited.
- the volatile content of the polyvinyl alcohol-based resin film is preferably 1% by mass or more, and more preferably 2% by mass or more.
- the volatile content of the polyvinyl alcohol-based resin film is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
- the length of the polyvinyl alcohol resin film thus obtained is preferably 0.5 km or more from the viewpoint of production efficiency, more preferably 1 km or more, and particularly preferably 5 to 50 km from the viewpoint of transportation weight. If the length is too short, switching the film tends to be troublesome, and if it is too long, there is a tendency for the film to become too heavy or have a poor appearance due to tight winding.
- the width of the polyvinyl alcohol resin film is appropriately selected depending on the application, etc., but is preferably 300 to 8,000 mm, particularly preferably 500 to 7,000 mm, and even more preferably 600 to 6,000 mm. If the width is too narrow, production efficiency tends to decrease, and if it is too wide, sagging and control of film thickness tend to become difficult.
- the thickness of the polyvinyl alcohol resin film is selected appropriately depending on the application, etc., but is preferably 10 to 130 ⁇ m, particularly preferably 15 to 110 ⁇ m, and even more preferably 15 to 60 ⁇ m. If the thickness is too thin, the mechanical strength of the film tends to decrease, and if it is too thick, the film production efficiency tends to decrease.
- the polyvinyl alcohol-based resin film has a peel strength of preferably 4.49 N/m or less, more preferably 4.45 N/m or less, even more preferably 4.38 N/m or less, and particularly preferably 4.30 N/m or less, when the film is subjected to the following peel test under an atmosphere of 23° C. and 40% RH.
- the lower limit of the peel strength is not particularly specified, but a value closer to zero is preferable, and from the viewpoint of transport stability, a value of 0.10 N/m or more is more preferable, and a value of 0.15 N/m or more is even more preferable.
- the stainless steel plate coated with the polyvinyl alcohol-based resin composition is then placed on the fixed table of an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-IS), and the strength (N) when peeled 180 degrees from the coated end face in the length direction at a speed of 300 mm/min is measured using a precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-IS).
- the average value of the strength in the 100 mm section in the center of the length direction, excluding the section 50 mm from the start of peeling and the section 50 mm before the end of peeling is converted to the strength per 1 m of width and is taken as the peel strength (N/m).
- the difference between the breaking strength and the yield strength is preferably 4 N/mm2 or more , more preferably 5 N/mm2 or more, even more preferably 6 N/ mm2 or more, and particularly preferably 7 N/mm2 or more .
- the polyvinyl alcohol-based resin film is conditioned at 23°C and 50% RH for 24 hours or more, and cut into a strip of 15 mm wide x 120 mm long with the coating direction as the longitudinal direction to obtain a test piece.
- a tensile test is performed using a precision universal testing machine (Shimadzu Corporation, AG-IS) in accordance with JIS K 7127 under conditions of a chuck distance of 50 mm and a tensile test speed of 1000 mm/min, and the yield strength (N/ mm2 ) and breaking strength (N/ mm2 ) are measured with the film thickness at the center of the test piece being the thickness of the test piece.
- the above tensile test is performed three times, and the average values are taken as the yield strength and breaking strength of the polyvinyl alcohol-based resin film, and the difference between the yield strength and breaking strength of the polyvinyl alcohol-based resin film is calculated.
- the polyvinyl alcohol-based resin used in the polyvinyl alcohol-based resin film has a biomass degree calculated from the measured value of radiocarbon C14 of preferably 3% or more, more preferably 5% or more, even more preferably 8% or more, and particularly preferably 9% or more. Also, it is preferably less than 50%, more preferably 45% or less, even more preferably 40% or less, and particularly preferably 35% or less.
- the polyvinyl alcohol-based resin used as a base resin has excellent transparency, and further, breakage of the polyvinyl alcohol-based resin film can be further suppressed in applications where stretching processing is performed, such as in the production of polarizing films.
- the polyvinyl alcohol resin film thus obtained is characterized by its high transparency and excellent antistatic properties, and is therefore useful for polarizing film applications requiring high optical properties (such as liquid crystal televisions, smartphones, tablets, personal computers, projectors, and in-vehicle panels) and water-soluble film applications (unit packaging applications for pharmaceuticals such as pesticides and detergents, (hydraulic) transfer films, sanitary products such as napkins and disposable diapers, waste disposal products such as ostomy bags, medical products such as blood-absorbing sheets, and temporary substrates such as seedling sheets, seed tapes, and embroidery base fabrics).
- polarizing film applications requiring high optical properties such as liquid crystal televisions, smartphones, tablets, personal computers, projectors, and in-vehicle panels
- water-soluble film applications unit packaging applications for pharmaceuticals such as pesticides and detergents, (hydraulic) transfer films, sanitary products such as napkins and disposable diapers, waste disposal products such as ostomy bags, medical products such as blood-absorbing sheets, and temporary substrates such as seed
- the polarizing film a method for producing a polarizing film according to one embodiment of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as “the polarizing film”).
- This polarizing film is produced by unrolling the polyvinyl alcohol resin film from a roll and transporting it horizontally, then going through processes such as swelling, dyeing, crosslinking, stretching, washing, and drying.
- the swelling process is carried out before the dyeing process.
- the swelling process not only cleans dirt from the surface of the polyvinyl alcohol resin film, but also prevents uneven dyeing by swelling the polyvinyl alcohol resin film.
- water is usually used as the treatment liquid. If the treatment liquid is mainly composed of water, it may contain small amounts of additives such as iodide compounds and surfactants, alcohol, etc.
- the temperature of the swelling bath is usually around 10 to 45°C, and the immersion time in the swelling bath is usually around 0.1 to 10 minutes.
- the dyeing process is carried out by contacting the film with a liquid containing iodine or a dichroic dye.
- a liquid containing iodine or a dichroic dye usually, an aqueous solution of iodine-potassium iodide is used, with the iodine concentration usually being 0.1-2 g/L and the potassium iodide concentration usually being 1-100 g/L.
- a practical dyeing time is usually about 30-500 seconds.
- the temperature of the treatment bath is preferably 5-50°C.
- the aqueous solution may contain a small amount of an organic solvent that is compatible with water in addition to the water solvent.
- the crosslinking step is carried out using a boron compound such as boric acid or borax.
- the boron compound is used in the form of an aqueous solution or an aqueous-organic solvent mixture at a concentration of usually about 10 to 100 g/L, and it is preferable to have potassium iodide coexist in the solution from the viewpoint of stabilizing the polarizing performance.
- the treatment temperature is usually about 30 to 70° C., and the treatment time is preferably about 0.1 to 20 minutes. If necessary, a stretching operation may be carried out during the treatment.
- the stretching process is preferably performed 3 to 10 times in one axial direction, and particularly preferably 3.5 to 6 times. At this time, slight stretching (stretching to the extent that shrinkage in the width direction is prevented, or even more) may also be performed in the direction perpendicular to the stretching direction.
- the temperature during stretching is preferably 30 to 170°C.
- the final stretching ratio need only be set within the above range, and the stretching operation may be performed not only in one stage, but in any range of stages in the manufacturing process.
- the cleaning process is carried out, for example, by immersing the polyvinyl alcohol resin film in water or an aqueous solution of an iodide such as potassium iodide, and can remove precipitates that form on the surface of the film.
- an aqueous solution of potassium iodide such as potassium iodide
- the potassium iodide concentration may be about 1 to 80 g/L.
- the temperature during the cleaning process is usually 5 to 50°C, preferably 10 to 45°C.
- the processing time is usually 1 to 300 seconds, preferably 10 to 240 seconds. Note that water cleaning and cleaning with an aqueous solution of potassium iodide may be combined as appropriate.
- the drying process can be carried out in normal air at 40 to 80°C for 1 to 10 minutes.
- the polarization degree of the polarizing film is preferably 99.8% or more, and particularly preferably 99.9% or more. If the polarization degree is too low, it tends to be difficult to ensure contrast in a liquid crystal display.
- the degree of polarization is calculated according to the following formula using the light transmittance (H11) measured at a wavelength ⁇ when two polarizing films are stacked together so that their orientation directions are in the same direction, and the light transmittance (H1) measured at a wavelength ⁇ when two polarizing films are stacked together so that their orientation directions are perpendicular to each other. [(H11-H1)/(H11+H1)] 1/2
- the single transmittance of the polarizing film is preferably 42% or more, and particularly preferably 43% or more. If the single transmittance is too low, it tends not to be possible to achieve high brightness in liquid crystal displays.
- the single transmittance is a value obtained by measuring the light transmittance of the polarizing film alone using a spectrophotometer.
- the polarizing film is obtained, which is suitable for producing polarizing plates with minimal unevenness in the degree of polarization.
- the obtained polarizing film can also be used as a polarizing plate by laminating and adhering an optically isotropic polymer film or sheet as a protective film on one or both sides thereof.
- the protective film include films or sheets of cellulose triacetate, cellulose diacetate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, crosslinked methacrylate resins, cycloolefin polymers, cycloolefin copolymers, polystyrene, polyethersulfone, polyarylene ester, poly-4-methylpentene, polyphenylene oxide, etc.
- a curable resin such as a urethane resin, an acrylic resin, or a urea resin may be applied to one or both sides of the polarizing film, instead of the protective film, and then cured and laminated.
- the polarizing film obtained from this polyvinyl alcohol-based resin film has no color unevenness and has excellent in-plane uniformity of polarization performance, and is preferably used in, for example, liquid crystal display devices such as portable information terminals, personal computers, televisions, projectors, signage, electronic desk calculators, electronic clocks, word processors, electronic paper, game consoles, videos, cameras, photo albums, thermometers, audio equipment, instruments for automobiles and machinery, sunglasses, anti-glare glasses, 3D glasses, wearable displays, anti-reflection layers for display elements (CRT, LCD, organic EL, electronic paper, etc.), optical communication devices, medical devices, building materials, toys, etc.
- liquid crystal display devices such as portable information terminals, personal computers, televisions, projectors, signage, electronic desk calculators, electronic clocks, word processors, electronic paper, game consoles, videos, cameras, photo albums, thermometers, audio equipment, instruments for automobiles and machinery, sunglasses, anti-glare glasses, 3D glasses, wearable displays, anti-reflection layers
- GPC gel permeation chromatography
- Detector RI, Shodex RI-501 Column: TSKgel ⁇ -M 13 ⁇ m 7.8 mm ID ⁇ 30 cm manufactured by Tosoh Corporation was used.
- ⁇ Peel strength> The obtained aqueous solution of the polyvinyl alcohol-based resin composition was applied to a chrome-plated stainless steel plate placed on a hot plate heated to 90° C. using an applicator (width 150 mm) to a length of 200 mm so that the film thickness after drying was 45 ⁇ m, and the plate was left to stand on the hot plate at 90° C. for 2.5 minutes, and the coated end was cut off horizontally in the width direction by 10 mm to be trimmed.
- an applicator width 150 mm
- the stainless steel plate coated with the polyvinyl alcohol-based resin composition was placed on the fixed table of an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-IS), and the strength (N) when peeled 180 degrees from the coated end face in the length direction at a speed of 300 mm/min was measured using a precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-IS).
- the average value of the strength in the central 100 mm section in the length direction, excluding the section 50 mm from the start of peeling and the section 50 mm before the end of peeling was converted to the strength per 1 m of width and used as the peel strength (N/m). All of these operations were carried out in an atmosphere of 23° C. and 40% RH.
- the peel strength (N/m) was measured five times, and the average value is shown in Table 1 as the peel strength of the polyvinyl alcohol-based resin film.
- ⁇ Tensile test> The obtained polyvinyl alcohol-based resin film was conditioned at 23°C and 50% RH for 24 hours or more, and cut into a strip shape with a width of 15 mm and a length of 120 mm with the coating direction as the longitudinal direction to obtain a test piece.
- a tensile test was carried out using a precision universal testing machine (Shimadzu Corporation, AG-IS) in accordance with JIS K 7127 under conditions of a chuck distance of 50 mm and a tensile test speed of 1000 mm/min, and the yield strength (N/ mm2 ) and breaking strength (N/ mm2 ) were obtained with the film thickness at the center of the test piece being the thickness of the test piece.
- the thus obtained methanol solution of polyvinyl acetate was diluted with methanol to a concentration of 4% by mass, and 2500 parts by mass of this polyvinyl acetate methanol solution (100 parts by mass as polyvinyl acetate) was charged into the same reactor as above.
- the reactor was immersed in a water bath and heated to an internal temperature of 65°C. 26.7 parts by mass of a 3.5% by mass solution of sodium hydroxide in methanol was added thereto to start the saponification reaction. As the saponification reaction proceeds, a saponified product precipitates, but stirring was continued as it is.
- the washed saponified product was dried in a vacuum dryer at 50° C. for 12 hours to obtain a polyvinyl alcohol resin (A1) (bio-derived PVA resin) (weight average molecular weight 81000; biomass degree 95%; saponification degree 99.8 mol%).
- A1 bio-derived PVA resin
- the thus obtained methanol solution of polyvinyl acetate was diluted with methanol to a concentration of 6% by mass, and 2000 parts by mass of this polyvinyl acetate methanol solution (120 parts by mass as polyvinyl acetate) was charged into the same reactor as above.
- the reactor was immersed in a water bath and heated to an internal temperature of 50°C. 128 parts by mass of a 3.5% by mass solution of sodium hydroxide in methanol was added thereto to start the saponification reaction. As the saponification reaction proceeds, a saponified product precipitates, but stirring was continued as it is.
- A′1 polyvinyl
- Example 1 The polyvinyl alcohol-based resin (A1) (bio-derived PVA resin) and polyvinyl alcohol-based resin (A'1) (petroleum-derived PVA resin) obtained in the above Synthesis Example were mixed in a mass ratio of 60:40 to obtain 100 parts by mass of polyvinyl alcohol-based resin (A), and 12 parts by mass of glycerin (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent) was added as a plasticizer (B). Ion-exchanged water was added to the composition so that the concentration of the composition became 19% by mass, and the mixture was dissolved at 130°C for 1 hour using an autoclave to obtain an aqueous polyvinyl alcohol-based resin composition.
- A1 bio-derived PVA resin
- the aqueous solution of the polyvinyl alcohol-based resin composition was applied to a chrome-plated stainless steel plate placed on a hot plate heated to 90° C. using an applicator (coating width 150 mm) so that the film thickness after drying would be 45 ⁇ m, and the film was dried on the hot plate at 90° C. for 2.5 minutes, and then peeled off. Thereafter, the film was heat-treated in a dryer at 120° C. for 1 minute to obtain a polyvinyl alcohol-based resin film (1) having a thickness of 45 ⁇ m.
- Example 2 A polyvinyl alcohol-based resin film (2) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyvinyl alcohol-based resin (A1) (bio-derived PVA resin) and the polyvinyl alcohol-based resin (A'1) (petroleum-derived PVA resin) obtained in the above synthesis example were mixed in a mass ratio of 70:30.
- A1 bio-derived PVA resin
- A'1 commercially-derived PVA resin
- Example 3 A polyvinyl alcohol-based resin film (3) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyvinyl alcohol-based resin (A1) (bio-derived PVA resin) and the polyvinyl alcohol-based resin (A'1) (petroleum-derived PVA resin) obtained in the above synthesis example were mixed in a mass ratio of 80:20.
- Example 4 A polyvinyl alcohol-based resin film (4) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyvinyl alcohol-based resin (A1) (bio-derived PVA resin) and the polyvinyl alcohol-based resin (A'1) (petroleum-derived PVA resin) obtained in the above synthesis example were mixed in a mass ratio of 10:90.
- Example 5 A polyvinyl alcohol-based resin film (5) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polyvinyl alcohol-based resin (A1) (bio-derived PVA resin) and the polyvinyl alcohol-based resin (A'1) (petroleum-derived PVA resin) obtained in the above synthesis example were mixed in a mass ratio of 25:75.
- Comparative Example 1 A composition was prepared by blending 100 parts by mass of the polyvinyl alcohol-based resin (A'1) (petroleum-derived PVA resin) obtained in the above synthesis example with 12 parts by mass of glycerin (special grade reagent, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a plasticizer (B), to which ion-exchanged water was added so that the concentration of the composition became 19% by mass.
- the composition was then dissolved at 130°C for 1 hour using an autoclave to obtain an aqueous solution of a polyvinyl alcohol-based resin composition.
- the aqueous solution of the polyvinyl alcohol-based resin composition was applied to a chrome plate placed on a hot plate heated to 90° C.
- the total haze was measured using the polyvinyl alcohol-based resin films (1) to (3) and (1') obtained above.
- the peel strength of the film was measured using an aqueous solution of the polyvinyl alcohol-based resin composition obtained above. The results are shown in Table 1 below.
- the polyvinyl alcohol-based resin (A) used to prepare the polyvinyl alcohol-based resin films of Examples 1 to 3 has a biomass ratio of more than 0% as measured by ASTM D6866 (Method B) and contains radioactive carbon C14. As a result, a film with excellent peelability, a film haze of 1.9 or less, and excellent transparency could be obtained.
- the polyvinyl alcohol-based resin (A) used to prepare the polyvinyl alcohol-based resin film of Comparative Example 1 has a biomass ratio of 0% as measured by ASTM D6866 (Method B) and does not contain radioactive carbon C14. Therefore, it is found that the polyvinyl alcohol-based resin film has poor peelability and a total haze of 1.9 or more, resulting in poor transparency.
- the polyvinyl alcohol-based resin films (4), (5), and (1') obtained above were used to measure the total haze.
- a tensile test was performed on the film using the polyvinyl alcohol-based resin aqueous solution obtained above, and the difference between the breaking strength and the yield strength was calculated. The results are shown in Table 2 below.
- the polyvinyl alcohol-based resin (A) used to prepare the polyvinyl alcohol-based resin films of Examples 4 and 5 has a biomass ratio of more than 0% as measured by ASTM D6866 (Method B) and contains radioactive carbon C14. As a result, the difference between the breaking strength and the yield strength was large, the stretching processability was excellent, and the film had a haze of 1.9 or less, making it possible to obtain a film with excellent transparency.
- the polyvinyl alcohol-based resin (A) used to prepare the polyvinyl alcohol-based resin film of Comparative Example 1 has a biomass content of 0% as measured by ASTM D6866 (Method B) and does not contain radioactive carbon C14. For this reason, the difference between the breaking strength and the yield strength is small, the stretching processability is poor, and the total haze is 1.9 or more, indicating that the polyvinyl alcohol-based resin film is poor in transparency.
- the polyvinyl alcohol-based resin film of the present invention is useful for optical applications such as optical films, films with excellent appearance, packaging applications, and water-soluble films.
- the polarizing film obtained from the polyvinyl alcohol-based resin film has no color unevenness and has excellent in-plane uniformity of polarization performance, and is preferably used for, for example, liquid crystal display devices such as portable information terminals, personal computers, televisions, projectors, signage, electronic desk calculators, electronic clocks, word processors, electronic paper, game consoles, videos, cameras, photo albums, thermometers, audio equipment, instruments for automobiles and machinery, sunglasses, anti-glare glasses, stereoscopic glasses, wearable displays, anti-reflection layers for display elements (CRT, LCD, organic EL, electronic paper, etc.), optical communication devices, medical devices, building materials, toys, etc.
- liquid crystal display devices such as portable information terminals, personal computers, televisions, projectors, signage, electronic desk calculators, electronic clocks, word processors, electronic paper, game consoles, videos
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Abstract
添加剤等の使用量を少なくした場合でも、添加剤起因による内部ヘイズをより低下させる効果や、剥離性等をより良好な状態にすることで、フィルム表面付近の凹凸を制御し、外部ヘイズをより低下させる効果を奏することができるポリビニルアルコール系樹脂フィルムとし下記を提供する。 ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムであって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)が放射性炭素C14を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのトータルヘイズが1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
Description
本発明は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム、光学フィルム、水溶性フィルム、およびポリビニルアルコール系樹脂組成物に関するものである。
従来、ポリビニルアルコール系樹脂は、その優れた特性と品質の多様性とが相まって多方面で応用されており、ガスバリヤー性や機械的強度、透明性、光沢性、水溶解性等に優れ、光学用フィルム用途、食品やヘルスケア用途等の包装、医療用輸液バック、液体洗剤や農薬等の各種薬剤の包装、種子を内包するシードテープ等、幅広い分野に利用されている。
これらポリビニルアルコール系樹脂を使用したフィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を水等の溶媒に溶解して原液を調製したのち、溶液流延法(キャスティング法)により金属ロールやベルト等のキャスト型を用いて製膜し、金属加熱ロールやフローティングドライヤー等を使用して乾燥することにより製造されている。
これらポリビニルアルコール系樹脂を使用したフィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を水等の溶媒に溶解して原液を調製したのち、溶液流延法(キャスティング法)により金属ロールやベルト等のキャスト型を用いて製膜し、金属加熱ロールやフローティングドライヤー等を使用して乾燥することにより製造されている。
ここで、ポリビニルアルコール系樹脂を使用したフィルムは、上述のように光学用の偏光フィルムや、食品、ヘルスケア、液体洗剤用の個包装フィルムとして多く使用されているところ、近年、これら用途において要求されるフィルム性能としては、例えば光学用途では、液晶テレビ等の画面の高輝度化、高精細化に伴い従来品より一段と透明性に優れることが求められている。
また液体洗剤包装用途においても、商品価値を高める手段として液体洗剤の配色やデザイン等の工夫によって高級感を付加した包装体設計が重要視される傾向があり、従来品より一段と透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムが求められている。
また液体洗剤包装用途においても、商品価値を高める手段として液体洗剤の配色やデザイン等の工夫によって高級感を付加した包装体設計が重要視される傾向があり、従来品より一段と透明性に優れたポリビニルアルコール系フィルムが求められている。
これらの要求に対して、例えば、特許文献1には、高重合度品のポリビニルアルコール系樹脂と低重合度品のポリビニルアルコール系樹脂を使用し、当該2種類のポリビニルアルコール系樹脂のケン化度の差を小さくすることにより透明性を改良する方法が開示されている(特許文献1参照)。
また、製膜原料(ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液)に特定の界面活性剤を添加することにより、得られるポリビニルアルコール系フィルム中の液滴の発生を抑制することができヘイズの小さい高品質の光学フィルムを得る方法が開示されている(特許文献2参照)。
更に、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液に対して、圧力0.10~1.0MPa、温度130℃以上、湿度90%RH以上の条件で、1時間以上の加圧加熱処理を行うことで、フィルムの単位面積当たりの暗欠陥を50個以下とする方法が開示されている(特許文献3参照)。
また、製膜原料(ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液)に特定の界面活性剤を添加することにより、得られるポリビニルアルコール系フィルム中の液滴の発生を抑制することができヘイズの小さい高品質の光学フィルムを得る方法が開示されている(特許文献2参照)。
更に、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液に対して、圧力0.10~1.0MPa、温度130℃以上、湿度90%RH以上の条件で、1時間以上の加圧加熱処理を行うことで、フィルムの単位面積当たりの暗欠陥を50個以下とする方法が開示されている(特許文献3参照)。
しかしながら、特許文献1記載の方法では、2種のポリビニルアルコール系樹脂の分子量が20000以上異なるため、製膜中にいずれかのポリビニルアルコール系樹脂が析出しやすく、かかる析出物がポリビニルアルコール系フィルムの表面粗さやフィルム中の欠点数を増大させやすいという問題があり、特許文献2に記載の方法では、界面活性剤に由来する凝集物や分解物等が発生し、これによる欠点が発生し、光学ムラが発生するという問題があり、特許文献3に記載の方法ではフィルム内部の暗欠陥の数としては抑制が不十分であるという問題があった。
よって、上記従来技術によりある程度の透明性は改善できているものの、近年の更なる要望の高さからベースの樹脂であるポリビニルアルコール系樹脂そのものの性能として透明性を更に向上させることも必要であった。
よって、上記従来技術によりある程度の透明性は改善できているものの、近年の更なる要望の高さからベースの樹脂であるポリビニルアルコール系樹脂そのものの性能として透明性を更に向上させることも必要であった。
そこで、本発明ではこのような背景下において、添加剤等の使用量を少なくした場合でも、添加剤起因による内部ヘイズをより低下させる効果や、剥離性等をより良好な状態にすることで、フィルム表面付近の凹凸を制御し、外部ヘイズをより低下させる効果を奏することができるポリビニルアルコール系樹脂フィルム、光学フィルム、水溶性フィルム、およびポリビニルアルコール系樹脂組成物を提供する。
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、放射性炭素C14を含むポリビニルアルコール系樹脂を含有する組成物を溶液流延製膜して得られるフィルムのトータルヘイズの値を1.9以下とすることにより、透明性に優れることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の態様を有する。
[1] ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムであって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)が放射性炭素C14を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのトータルヘイズが1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[2] 前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)のケン化度が80~99.9モル%である、[1]に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[3] 前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)の重量平均分子量が2万~15万である、[1]または[2]に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[4] 可塑剤(B)を含有する、[1]~[3]いずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[5] 前記可塑剤(B)の含有量が、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して1~45質量部である、[4]に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[6] 厚みが10~130μmである、[1]~[5]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[7] 偏光膜製造用途に用いる、[1]~[6]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルムが用いられている、光学フィルム。
[9] 前記光学フィルムが偏光膜である、[8]記載の光学フィルム。
[10] [1]~[6]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルムが用いられている、水溶性フィルム。
[11] ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含有するポリビニルアルコール系樹脂組成物であって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)は、放射性炭素C14を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂組成物を溶液流延製膜して得られたフィルムのトータルヘイズの値が1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂組成物。
[12] 可塑剤(B)を含有する、[11]に記載のポリビニルアルコール系樹脂組成物。
[13] [11]または[12]に記載のポリビニルアルコール系樹脂組成物を含む、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[1] ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムであって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)が放射性炭素C14を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのトータルヘイズが1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[2] 前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)のケン化度が80~99.9モル%である、[1]に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[3] 前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)の重量平均分子量が2万~15万である、[1]または[2]に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[4] 可塑剤(B)を含有する、[1]~[3]いずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[5] 前記可塑剤(B)の含有量が、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して1~45質量部である、[4]に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[6] 厚みが10~130μmである、[1]~[5]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[7] 偏光膜製造用途に用いる、[1]~[6]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルムが用いられている、光学フィルム。
[9] 前記光学フィルムが偏光膜である、[8]記載の光学フィルム。
[10] [1]~[6]のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルムが用いられている、水溶性フィルム。
[11] ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含有するポリビニルアルコール系樹脂組成物であって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)は、放射性炭素C14を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂組成物を溶液流延製膜して得られたフィルムのトータルヘイズの値が1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂組成物。
[12] 可塑剤(B)を含有する、[11]に記載のポリビニルアルコール系樹脂組成物。
[13] [11]または[12]に記載のポリビニルアルコール系樹脂組成物を含む、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、透明性に優れるものである。また、透明性を改善するための界面活性剤等の使用量を削減することができ、フィルムを製膜する際、界面活性剤の凝集や界面活性剤由来の分解物、それらに起因するフィルム欠陥等の発生を抑制することができる。更に、剥離性にも優れるためフィルム製膜する際、フィルム表面の凹凸が緩和され、表面で光が散乱しフィルムが曇って見えることも抑制す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。ただし、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
本明細書において「xおよび/またはy(x,yは任意の構成)」とは、xおよびyの少なくとも一方を意味するものであって、xのみ、yのみ、xおよびy、の3通りを意味するものである。
本明細書において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」または「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
本明細書において「X以上」(Xは任意の数字)または「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」または「Y未満であることが好ましい」旨の意も包含する。
本明細書において段階的に記載されている数値範囲については、ある段階の数値範囲の上限値または下限値を、他の段階の数値範囲の上限値または下限値と任意に組み合わせることができる。また、本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値または下限値は、実施例に示されている値に置き換えることもできる。
本明細書において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」または「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
本明細書において「X以上」(Xは任意の数字)または「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」または「Y未満であることが好ましい」旨の意も包含する。
本明細書において段階的に記載されている数値範囲については、ある段階の数値範囲の上限値または下限値を、他の段階の数値範囲の上限値または下限値と任意に組み合わせることができる。また、本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値または下限値は、実施例に示されている値に置き換えることもできる。
また、本明細書において「フィルム」とは、「テープ」や「シート」をも含めた意味である。
本明細書において「主成分」とは、その対象物の特性に大きな影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、対象物中の50質量%以上であり、好ましくは55質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、100質量%であってもよい。
本明細書において「主成分」とは、その対象物の特性に大きな影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、対象物中の50質量%以上であり、好ましくは55質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、100質量%であってもよい。
本発明の一実施形態に係るポリビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「本ポリビニルアルコール系樹脂フィルム」と称することがある)は、ポリビニルアルコール系樹脂が放射性炭素C14を含み、前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのトータルヘイズが1.9以下である。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのトータルヘイズとしては、1.9以下であることが必要であり、好ましくは1.8以下、特に好ましくは1.7以下、更に好ましくは1.65以下である。また、トータルヘイズの下限値は低いほど好ましい点から0以上であることが好ましい。
かかるトータルヘイズの上限値を上記の値とすることにより、透明性に優れるポリビニルアルコール系樹脂フィルムが得られるものである。
かかるトータルヘイズの上限値を上記の値とすることにより、透明性に優れるポリビニルアルコール系樹脂フィルムが得られるものである。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、少なくともポリビニルアルコール系樹脂(A)を含有すればよく、その他成分として可塑剤(B)を含有することが好ましく、必要に応じて界面活性剤(C)、澱粉(D)、(A)以外の水溶性高分子(E)等を含有してもよい。
<ポリビニルアルコール系樹脂(A)>
本実施形態で用いられるポリビニルアルコール系樹脂(A)について説明する。
本実施形態で用いられるポリビニルアルコール系樹脂(A)について説明する。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムには、「ポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)」を少なくとも一種含むことが必要である。
言い換えると、使用するポリビニルアルコール系樹脂(A)としては、「ポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)」を単独で用いてもよいし、「ポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)」と「化石燃料由来の原料のみから得られるポリビニルアルコール系樹脂(A’1)」との混合物を用いることもできる。
言い換えると、使用するポリビニルアルコール系樹脂(A)としては、「ポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)」を単独で用いてもよいし、「ポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)」と「化石燃料由来の原料のみから得られるポリビニルアルコール系樹脂(A’1)」との混合物を用いることもできる。
かかる「ポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)」を得る方法に特に制限はないが、例えば、
(1)バイオエチレンを原料としたバイオビニルエステルモノマーのみを重合して得られたポリビニルエステルのみをケン化して得る方法、
(2)バイオエチレンと化石燃料由来のエチレンの混合物を原料としたバイオビニルエステルモノマーを重合して得られたポリビニルエステルをケン化して得る方法、
(3)バイオエチレンを原料としたバイオビニルエステルモノマーと、化石燃料由来のエチレンを原料としたビニルエステルモノマーとを共重合して得られたポリビニルエステルをケン化して得る方法、
(4)バイオエチレンを原料としたバイオビニルエステルモノマーのみを重合して得られたポリビニルエステルと、化石燃料由来のビニルエステルモノマーのみを重合して得られたポリビニルエステルを混合したものをケン化して得る方法、
(5)上記(2)~(4)の方法を組み合わせた方法、
等が例示される。
これらの方法の中でも方法(1)または(2)が、効率的にポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)を製造できる点で好ましい。
(1)バイオエチレンを原料としたバイオビニルエステルモノマーのみを重合して得られたポリビニルエステルのみをケン化して得る方法、
(2)バイオエチレンと化石燃料由来のエチレンの混合物を原料としたバイオビニルエステルモノマーを重合して得られたポリビニルエステルをケン化して得る方法、
(3)バイオエチレンを原料としたバイオビニルエステルモノマーと、化石燃料由来のエチレンを原料としたビニルエステルモノマーとを共重合して得られたポリビニルエステルをケン化して得る方法、
(4)バイオエチレンを原料としたバイオビニルエステルモノマーのみを重合して得られたポリビニルエステルと、化石燃料由来のビニルエステルモノマーのみを重合して得られたポリビニルエステルを混合したものをケン化して得る方法、
(5)上記(2)~(4)の方法を組み合わせた方法、
等が例示される。
これらの方法の中でも方法(1)または(2)が、効率的にポリビニルアルコール系樹脂を構成する炭素の全部もしくは一部が、生物由来のエチレンを由来とするポリビニルアルコール系樹脂(A1)を製造できる点で好ましい。
ビニルエステルモノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等を挙げることができ、これらの中でも酢酸ビニルが好ましい。
ビニルエステルモノマーの製造方法に特に制限はなく、例えば、エチレンをR-COOHであらわされるカルボキシ基を有する化合物と反応させることで得ることができる。酢酸ビニルは、以下のようにして合成することができる。通常、酢酸ビニルは、触媒存在下でエチレンと酢酸と酸素を気相反応させることで得ることができる。この時、所定の量のC14を含むエチレンまたは、カルボキシ基を有する化合物として所定の量のC14を含む酢酸を用いることで、所定の量のC14を含む酢酸ビニルが得られる。所定の量のC14を含むエチレンとしては、例えば、バイオエチレンが挙げられる。
なお、ビニルエステルモノマーの製造において、カルボン酸等のエチレン以外の原料についても生物由来のものを使用するのが好ましいが、カルボン酸基はケン化の際にポリビニルエステルのポリマー主鎖から外れ、通常は回収されて再使用されるので、化石燃料由来のものを使用しても、地球環境内に存在する二酸化炭素を増加させることはなく、地球温暖化の原因となる事はない。
ポリビニルエステルは1種または2種以上のビニルエステルモノマーを用いて得られたものが好ましく、1種のビニルエステルモノマーのみを用いて得られたものがより好ましい。
また、ポリビニルエステルは、1種または2種以上のビニルエステルモノマーと、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体であってもよい。
また、ポリビニルエステルは、1種または2種以上のビニルエステルモノマーと、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体であってもよい。
ビニルエステルモノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、エチレンが好ましい。すなわち、本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに含まれるポリビニルアルコールは、エチレン単位を含有することが好ましい。また、エチレン単位の含有量は、ビニルエステル重合体を構成する全構造単位のモル数に基づいて、1モル%以上であることが好ましく、1.5モル%以上であることがより好ましい。また、エチレン単位の含有量は、ビニルエステル重合体を構成する全構造単位のモル数に基づいて、15モル%未満であることが好ましく、10モル%未満であることがより好ましい。エチレン単位の含有量が上記範囲であることで、本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを光学フィルム製造用の原反フィルムとして用いる場合に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの光学特性を大きく損なうことなく耐水性等を改善することができる。その理由は必ずしも明らかではないが、ポリマー主鎖中にエチレン単位を導入することで親水性を弱めつつも、結晶中でエチレン単位が占める体積がビニルアルコール単位の体積と大きな差がないことによりポリビニルアルコールの結晶構造が大きく乱されないためと推定される。
ビニルエステルモノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、エチレン以外に、例えば、プロピレン、1-ブテン、イソブテン等の炭素数3~30のオレフィン;アクリル酸またはその塩;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸i-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸i-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸またはその塩;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸i-プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸i-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル;アクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸またはその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンまたはその塩、N-メチロールアクリルアミドまたはその誘導体等のアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸またはその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンまたはその塩、N-メチロールメタクリルアミドまたはその誘導体等のメタクリルアミド誘導体;N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニルピロリドン等のN-ビニルアミド;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、i-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸またはその塩、エステルもしくは酸無水物;イタコン酸またはその塩、エステルもしくは酸無水物;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニル等を挙げることができる。上記のビニルエステル系重合体は、これらの他のモノマーのうちの1種または2種以上に由来する構造単位を有することができる。
ポリビニルエステルに占める他のモノマーに由来する構造単位の割合は、得られるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの強度や、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを光学フィルム製造用の原反フィルムとして用いる場合の光学性能等の観点から、ポリビニルエステルを構成する全構造単位のモル数に基づいて、15モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
ビニルエステルモノマーと共重合可能な他のモノマーは、化石燃料由来のモノマーを用いてもよく、植物由来のモノマーを用いてもよい。
上記ポリビニルアルコール系樹脂(A)の重量平均分子量は、2万~15万であることが好ましく、特に好ましくは6万~13万、更に好ましくは7万~12万である。かかる重量平均分子量が小さすぎると機械強度が低下する傾向があり、一方、大きすぎると生産性が低下する傾向にある。また、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十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樹脂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法により測定される重量平均分子量である。
上記ポリビニルアルコール系樹脂(A)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、1.95~3.50であることが好ましく、特に好ましくは1.96~2.50、更に好ましくは1.97~2.10である。
かかる分散度が小さすぎるとポリビニルアルコール系樹脂フィルムを用いて偏光膜を製造する際に、延伸が困難となるとなる傾向があり、大き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十分な光学性能が得られにくい傾向がある。
なお、上記ポリビニルアルコール系樹脂の分散度測定時の重量平均分子量、数平均分子量は、GPC法により測定される重量平均分子量、数平均分子量である。
かかる分散度が小さすぎるとポリビニルアルコール系樹脂フィルムを用いて偏光膜を製造する際に、延伸が困難となるとなる傾向があり、大き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十分な光学性能が得られにくい傾向がある。
なお、上記ポリビニルアルコール系樹脂の分散度測定時の重量平均分子量、数平均分子量は、GPC法により測定される重量平均分子量、数平均分子量である。
上記ポリビニルアルコール系樹脂(A)の平均ケン化度は、通常80モル%以上であることが好ましく、より好ましくは87モル%以上、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樹脂フィルムを偏光膜とする場合に十分な光学性能が得られない傾向がある。
ここで、本明細書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。
ここで、本明細書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。
上記ポリビニルアルコール系樹脂(A)は、放射性炭素C14を含むことが重要である。
ここで本明細書において放射性炭素C14を含むということは、米国材料試験協会(American Society of Testing and Materials)で規定されるASTM D6866(Method B)により測定したバイオマス度が0%より大きいことを意味するものである。
また、放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度は、5%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましく、50%以上であることが更に好ましく、55%以上であることが特に好ましい。また、100%より小さいことが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることが更に好ましく、83%以下であることが特に好ましい。
放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度を上記の範囲とすることで、ベース樹脂として使用するポリビニルアルコール系樹脂として透明性にすぐれ、更には、透明性の低下に影響する界面活性剤の使用量を削減することを可能とし、フィルムを製膜する際、界面活性剤の凝集や、界面活性剤由来の分解物、それらに起因するフィルム欠陥等の発生を抑制することができる。更には、剥離性にも優れるためフィルム製膜する際、フィルム表面の凹凸が緩和され、表面で光が散乱しフィルムが曇って見えることも抑制することができる。
ここで本明細書において放射性炭素C14を含むということは、米国材料試験協会(American Society of Testing and Materials)で規定されるASTM D6866(Method B)により測定したバイオマス度が0%より大きいことを意味するものである。
また、放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度は、5%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましく、50%以上であることが更に好ましく、55%以上であることが特に好ましい。また、100%より小さいことが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることが更に好ましく、83%以下であることが特に好ましい。
放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度を上記の範囲とすることで、ベース樹脂として使用するポリビニルアルコール系樹脂として透明性にすぐれ、更には、透明性の低下に影響する界面活性剤の使用量を削減することを可能とし、フィルムを製膜する際、界面活性剤の凝集や、界面活性剤由来の分解物、それらに起因するフィルム欠陥等の発生を抑制することができる。更には、剥離性にも優れるためフィルム製膜する際、フィルム表面の凹凸が緩和され、表面で光が散乱しフィルムが曇って見えることも抑制することができる。
ポリビニルアルコール系樹脂(A)としては、1種類のポリビニルアルコールを用いてもよいし、重合度やケン化度あるいは変性度等が互いに異なる2種以上のポリビニルアルコールをブレンドして用いてもよい。
<可塑剤(B)>
上記可塑剤(B)としては、例えば、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン等のグリセリン類、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジプロピリングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール類やトリメチロールプロパン、ソルビトール、キシリトールやマルチトール等の糖アルコール等が挙げられる。これらは1種のみを用いたり、2種以上を併用したりすることができる。中でも、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジグリセリンは入手が容易で少量で可塑効果が得られる点で好ましく用いられる。
上記可塑剤(B)としては、例えば、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン等のグリセリン類、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジプロピリングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール類やトリメチロールプロパン、ソルビトール、キシリトールやマルチトール等の糖アルコール等が挙げられる。これらは1種のみを用いたり、2種以上を併用したりすることができる。中でも、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジグリセリンは入手が容易で少量で可塑効果が得られる点で好ましく用いられる。
かかる可塑剤(B)の含有量としては、ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して1~45質量部であることが好ましく、特には3~30質量部、更には5~25質量部であることが好ましい。可塑剤(B)の含有量が少なすぎると偏光膜作製時の延伸性が低下する傾向があり、多すぎると得られるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの強度が低下する傾向がある。
<界面活性剤(C)>
上記界面活性剤(C)は、一般的に、フィルム表面の平滑性や、ロール状に巻き取る際のフィルム同士の付着を抑制する働きがあり、例えば、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤を単独または2種以上組み合わせて使用することができる。
上記界面活性剤(C)は、一般的に、フィルム表面の平滑性や、ロール状に巻き取る際のフィルム同士の付着を抑制する働きがあり、例えば、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤を単独または2種以上組み合わせて使用することができる。
上記ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンヘプチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンオクタデシルエーテル、ポリオキシエチレンエイコシルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、やし油還元アルコールエチレンオキサイド付加物、牛脂還元アルコールエチレンオキサイド付加物等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、カプロン酸モノまたはジエタノールアミド、カプリル酸モノまたはジエタノールアミド、カプリン酸モノまたはジエタノールアミド、ラウリン酸モノまたはジエタノールアミド、パルミチン酸モノまたはジエタノールアミド、ステアリン酸モノまたはジエタノールアミド、オレイン酸モノまたはジエタノールアミド、やし油脂肪酸モノまたはジエタノールアミド、あるいはこれらのエタノールアミドに代えてプロパノールアミド、ブタノールアミド等の高級脂肪酸アルカノールアミド、カプロン酸アミド、カプリル酸アミド、カプリン酸アミド、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、ヒドロキシエチルラウリルアミン、ポリオキシエチレンヘキシルアミン、ポリオキシエチレンヘプチルアミン、ポリオキシエチレンオクチルアミン、ポリオキシエチレンノニルアミン、ポリオキシエチレンデシルアミン、ポリオキシエチレンドデシルアミン、ポリオキシエチレンテトラデシルアミン、ポリオキシエチレンヘキサデシルアミン、ポリオキシエチレンオクタデシルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンエイコシルアミン等のポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンカプロン酸アミド、ポリオキシエチレンカプリル酸アミド、ポリオキシエチレンカプリン酸アミド、ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンパルミチン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のポリオキシエチレン高級脂肪酸アミド、ジメチルラウリルアミンオキシド、ジメチルステアリルオキシド、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキシド等のアミンオキシド、パーフルオロオクタン酸等のフルオロアルキル酸等が挙げられる。
上記アニオン性界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩型として、ヘキシル硫酸ナトリウム、ヘプチル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ノニル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ヘキサデシル硫酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、エイコシル硫酸ナトリウム、あるいはこれらのカリウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩等のアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンヘプチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクタデシルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンエイコシルエーテル硫酸ナトリウム、あるいはこれらのカリウム塩、アンモニウム塩等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンヘキシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンヘプチルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンデシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンテトラデシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンヘキサデシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクタデシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンエイコシルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、あるいはこれらのカリウム塩、アンモニウム塩等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、カプロン酸エタノールアミド硫酸ナトリウム、カプリル酸エタノールアミド硫酸ナトリウム、カプリン酸エタノールアミド硫酸ナトリウム、ラウリン酸エタノールアミド硫酸ナトリウム、パルミチン酸エタノールアミド硫酸ナトリウム、ステアリン酸エタノールアミド硫酸ナトリウム、オレイン酸エタノールアミド硫酸ナトリウムあるいはこれらのカリウム塩、更にはこれらエタノールアミドに代えてプロパノールアミド、ブタノールアミド等の高級脂肪酸アルカノールアミド硫酸エステル塩、硫酸化油、高級アルコールエトキシサルフェート、モノグリサルフェート等が挙げられる。また、上記硫酸エステル塩型以外に、脂肪酸石鹸、N-アシルアミノ酸およびその塩、ポリオキシエチレンアルキルエステルカルボン酸塩、アシル化ペプチド等のカルボン酸塩型、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸の塩ホルマリン重縮合物、メラミンスルホン酸の塩ホルマリン縮合物、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、スルホコハク酸アルキル二塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二塩、アルキルスルホ酢酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、N-アシルメチルタウリン塩、ジメチル-5-スルホイソフタレートナトリウム塩等のスルホン酸塩型、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩、アルキルリン酸塩等のリン酸エステル塩型等も挙げられる。
上記カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミン塩酸塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ラウリルピリジニウムクロライド等が挙げられる。
これらのなかでも、ノニオン性界面活性剤が好ましく、特に好ましくは高級脂肪酸アルカノールアミドであり、更に好ましくはラウリン酸モノまたはジエタノールアミド、パルミチン酸モノまたはジエタノールアミド、ステアリン酸モノまたはジエタノールアミド、オレイン酸モノまたはジエタノールアミドであり、殊に好ましくはラウリン酸モノまたはジエタノールアミド、より好ましくはラウリン酸ジエタノールアミドである。
上記界面活性剤(C)は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を併用することが、フィルムの透明性の点で好ましい。
かかる界面活性剤(C)の含有量としては、ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して0.01~1質量部であることが好ましく、特に好ましくは0.02~0.5質量部、更に好ましくは0.03~0.2質量部である。界面活性剤(C)の含有量が少なすぎるとブロッキング防止効果が得難い傾向にあり、多すぎるとフィルムの透明性が低下する傾向にある。
また、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を併用する場合には、ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、アニオン性界面活性剤が0.01~1質量部、特には0.02~0.2質量部、更には0.03~0.1質量部であることが好ましく、ノニオン性界面活性剤が0.01~1質量部、特には0.02~0.2質量部、更には0.03~0.1質量部であることが好ましい。アニオン性界面活性剤が少なすぎると偏光フィルム作製時の染料の分散性が低下し、染色斑が多くなる傾向にあり、多すぎるとポリビニルアルコール系樹脂溶解時の泡立ちが激しく、フィルム中に気泡が混入しやすくなり光学用フィルムとして使用できなくなる傾向にあり、ノニオン性界面活性剤が少なすぎるとブロッキング防止効果が得難く、多すぎるとフィルムの透明性や平面平滑性が低下する傾向にある。
<澱粉(D)>
上記澱粉(D)としては、例えば、生澱粉(トウモロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、コムギ澱粉、キャッサバ澱粉、サゴ澱粉、タピオカ澱粉、モロコシ澱粉、コメ澱粉、マメ澱粉、クズ澱粉、ワラビ澱粉、ハス澱粉、ヒシ澱粉等)、物理的変性澱粉(α-澱粉、分別アミロース、湿熱処理澱粉等)、酵素変性澱粉(加水分解デキストリン、酵素分解デキストリン、アミロース等)、化学分解変性澱粉(酸処理澱粉、次亜塩素酸酸化澱粉、ジアルデヒド澱粉等)、化学変性澱粉誘導体(エステル化澱粉、エーテル化澱粉、カチオン化澱粉、架橋澱粉等)等が挙げられる。なかでも入手の容易さや経済性の点から、生澱粉、とりわけトウモロコシ澱粉、コメ澱粉を用いることが好ましい。これらは単独もしくは2種以上併せて用いることができる。
上記澱粉(D)としては、例えば、生澱粉(トウモロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、コムギ澱粉、キャッサバ澱粉、サゴ澱粉、タピオカ澱粉、モロコシ澱粉、コメ澱粉、マメ澱粉、クズ澱粉、ワラビ澱粉、ハス澱粉、ヒシ澱粉等)、物理的変性澱粉(α-澱粉、分別アミロース、湿熱処理澱粉等)、酵素変性澱粉(加水分解デキストリン、酵素分解デキストリン、アミロース等)、化学分解変性澱粉(酸処理澱粉、次亜塩素酸酸化澱粉、ジアルデヒド澱粉等)、化学変性澱粉誘導体(エステル化澱粉、エーテル化澱粉、カチオン化澱粉、架橋澱粉等)等が挙げられる。なかでも入手の容易さや経済性の点から、生澱粉、とりわけトウモロコシ澱粉、コメ澱粉を用いることが好ましい。これらは単独もしくは2種以上併せて用いることができる。
かかる澱粉(D)の含有量は、ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。澱粉(D)の量が15質量部より大きいと、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの製造時における工程通過性が悪化するおそれがある。
<(A)以外の水溶性高分子(E)>
上記ポリビニルアルコール系樹脂(A)以外の水溶性高分子(E)としては、例えば、デキストリン、ゼラチン、にかわ、カゼイン、シェラック、アラビアゴム、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体、酢酸ビニルとイタコン酸の共重合体、ポリビニルピロリドン、セルロース、アセチルセルロース、アセチルブチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは単独もしくは2種以上併せて用いることができる。
上記ポリビニルアルコール系樹脂(A)以外の水溶性高分子(E)としては、例えば、デキストリン、ゼラチン、にかわ、カゼイン、シェラック、アラビアゴム、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体、酢酸ビニルとイタコン酸の共重合体、ポリビニルピロリドン、セルロース、アセチルセルロース、アセチルブチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは単独もしくは2種以上併せて用いることができる。
かかる水溶性高分子(E)の含有量は、ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。水溶性高分子(E)の含有量が15質量部より大きいと、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの物性がそこなわれるおそれがある。
<その他の成分>
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、可塑剤、界面活性剤、澱粉、ポリビニルアルコール系樹脂(A)以外の水溶性高分子、以外にも、水分、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、架橋剤、着色剤、充填剤、防腐剤、防黴剤、他の高分子化合物等の成分を、本発明の効果を妨げない範囲で含有してもよい。これらは単独もしくは2種以上併せて用いることができる。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、可塑剤、界面活性剤、澱粉、ポリビニルアルコール系樹脂(A)以外の水溶性高分子、以外にも、水分、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、架橋剤、着色剤、充填剤、防腐剤、防黴剤、他の高分子化合物等の成分を、本発明の効果を妨げない範囲で含有してもよい。これらは単独もしくは2種以上併せて用いることができる。
上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、好ましくはポリビニルアルコール系樹脂組成物を用いて得られるフィルムである。
<ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの製造方法>
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂(A)に溶媒、添加剤等を加えて均一化させた製膜原液(ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液)を使用して、流延製膜法、湿式製膜法(貧溶媒中への吐出)、乾湿式製膜法、ゲル製膜法(製膜原液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得る方法)、あるいは、これらの組み合わせにより製膜する方法や、押出機等を使用して上記製膜原液を得てこれをTダイ等から押出すことにより製膜する溶融押出製膜法やインフレーション成形法等、任意の方法により製膜することができる。これらの中でも、流延製膜法および溶融押出製膜法が、均質なフィルムを生産性よく得ることができるため、好ましい。以下、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの流延製膜法または溶融押出製膜法について説明する。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの製造方法は、ポリビニルアルコール系樹脂(A)に溶媒、添加剤等を加えて均一化させた製膜原液(ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液)を使用して、流延製膜法、湿式製膜法(貧溶媒中への吐出)、乾湿式製膜法、ゲル製膜法(製膜原液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得る方法)、あるいは、これらの組み合わせにより製膜する方法や、押出機等を使用して上記製膜原液を得てこれをTダイ等から押出すことにより製膜する溶融押出製膜法やインフレーション成形法等、任意の方法により製膜することができる。これらの中でも、流延製膜法および溶融押出製膜法が、均質なフィルムを生産性よく得ることができるため、好ましい。以下、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの流延製膜法または溶融押出製膜法について説明する。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを流延製膜法または溶融押出製膜法にて製膜する場合、上記の製膜原液は脱泡処理され、金属ロールや金属ベルト等の支持体の上へ膜状に流延され、加熱されて溶媒が除去されることにより、固化してフィルム化する。脱泡方法としては、静置脱泡やベントを有する多軸押出機による脱泡等の方法が挙げられる。ベントを有する多軸押出機としては、通常はベントを有した2軸押出機が用いられる。固化したフィルムは支持体より剥離されて、必要に応じて乾燥ロール、乾燥炉等により乾燥されて、更に必要に応じて熱処理されて、巻き取られることにより、ロール状の長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得ることができる。
上記製膜原液の樹脂濃度(製膜時等に揮発や蒸発によって除去されない、ポリビニルアルコール系樹脂等の不揮発性成分の濃度)は、10~60質量%であることが好ましく、特に好ましくは12~55質量%、更に好ましくは20~50質量%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。
ここで、本明細書における「製膜原液の樹脂濃度」とは、下記の式により求めた揮発分率をいう。
製膜原液の樹脂濃度(質量%)=(Wb/Wa)×100
(式中、Waは製膜原液の質量(g)を表し、WbはWa(g)の製膜原液を105℃の電熱乾燥機中で16時間乾燥した時の質量(g)を表す。)
(式中、Waは製膜原液の質量(g)を表し、WbはWa(g)の製膜原液を105℃の電熱乾燥機中で16時間乾燥した時の質量(g)を表す。)
製膜原液の調製方法に特に制限はなく、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂(A)と可塑剤(B)、界面活性剤(C)等の添加剤を溶解タンク等で溶解させる方法や、一軸押出機または二軸押出機を使用して含水状態のポリビニルアルコールを溶融混錬する際に、可塑剤(B)、界面活性剤(C)等と共に溶融混錬する方法等が挙げられる。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを流延製膜法または溶融押出製膜法にて製膜する場合、上記の製膜原液は、膜状吐出装置から金属ロールや金属ベルト等の支持体の上へ膜状に流延され、加熱されて溶媒が除去されることにより、固化してフィルム化する。
製膜原液を流延する支持体の表面温度は50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、65℃以上であることが更に好ましい。製膜原液を流延する支持体の表面温度は110℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましく、95℃以下であることが更に好ましい。かかる表面温度が低すぎると製膜して得られたフィルムをキャスト型から剥離する際の剥離性が低下する傾向があり、高すぎると発泡してしまう傾向がある。
支持体上でポリビニルアルコール系樹脂フィルムを加熱すると同時に、ポリビニルアルコール膜の非接触面側の全領域に風速1~10m/秒の熱風を均一に吹き付けて、乾燥速度を調節してもよい。非接触面側に吹き付ける熱風の温度は、乾燥効率や乾燥の均一性等の点から、50℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。非接触面側に吹き付ける熱風の温度は、乾燥効率や乾燥の均一性等の点から、150℃以下であることが好ましく、120℃以下であることがより好ましい。
支持体から剥離されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、支持体上で好ましくは揮発分率5~50質量%にまで乾燥された後、剥離され、必要に応じて更に乾燥される。乾燥の方法に特に制限はなく、乾燥炉や乾燥ロールに接触させる方法が挙げられる。
複数の乾燥ロールで乾燥させる場合は、フィルムの一方の面と他方の面を交互に乾燥ロールに接触させることが、両面を均一化させるために好ましい。乾燥ロールの数は、3個以上であることが好ましく、4個以上であることがより好ましく、5個以上であることが更に好ましい。乾燥ロールの数は、30個以下であることが好ましい。乾燥ロールを使用する場合、各乾燥ロールとフィルムが接触する時間は1~60秒間が好ましく、特に好ましくは2~30秒間、更に好ましくは3~20秒間、殊に好ましくは4~10秒間である。かかる接触時間が短すぎると乾燥不足になる傾向があり、接触時間が長すぎると設備負荷が増大する傾向がある。
本実施形態においては、使用する全ての乾燥炉、乾燥ロールの温度が、40~150℃であること好ましく、特に好ましくは50~140℃、更に好ましくは60~130℃、殊に好ましくは70~120℃である。
かかる乾燥炉、乾燥ロールの温度が低すぎると乾燥不足になる傾向があり、高すぎるとポリビニルアルコール系樹脂の結晶化が進行して、フィルムが硬くなりすぎる傾向がある。
複数の乾燥ロールで乾燥させる場合は、フィルムの一方の面と他方の面を交互に乾燥ロールに接触させることが、両面を均一化させるために好ましい。乾燥ロールの数は、3個以上であることが好ましく、4個以上であることがより好ましく、5個以上であることが更に好ましい。乾燥ロールの数は、30個以下であることが好ましい。乾燥ロールを使用する場合、各乾燥ロールとフィルムが接触する時間は1~60秒間が好ましく、特に好ましくは2~30秒間、更に好ましくは3~20秒間、殊に好ましくは4~10秒間である。かかる接触時間が短すぎると乾燥不足になる傾向があり、接触時間が長すぎると設備負荷が増大する傾向がある。
本実施形態においては、使用する全ての乾燥炉、乾燥ロールの温度が、40~150℃であること好ましく、特に好ましくは50~140℃、更に好ましくは60~130℃、殊に好ましくは70~120℃である。
かかる乾燥炉、乾燥ロールの温度が低すぎると乾燥不足になる傾向があり、高すぎるとポリビニルアルコール系樹脂の結晶化が進行して、フィルムが硬くなりすぎる傾向がある。
上記乾燥したポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対して、強度、水溶性等の物性の調製を行う目的で必要に応じて更に熱処理を行うことができる。本発明における熱処理は、フィルム両面の乾燥状態を均一にすることができる点で、フィルムの両面から熱処理することが好ましい。かかる熱処理方法としては、例えば、フローティングドライヤーを用いてフィルムの両面に熱風を吹き付ける方法、赤外線ランプを用いてフィルムの両面に近赤外線を照射する手法が挙げられる。
かかる熱処理温度は、50~150℃であることが好ましく、特に好ましくは70~120℃である。かかる熱処理時間は、特に限定されないが、フローティングドライヤーを用いる場合、10~100秒間であることが好ましく、特に好ましくは20~80秒間である。
かかる熱処理温度は、50~150℃であることが好ましく、特に好ましくは70~120℃である。かかる熱処理時間は、特に限定されないが、フローティングドライヤーを用いる場合、10~100秒間であることが好ましく、特に好ましくは20~80秒間である。
このようにして製造されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、必要に応じて、更に、調湿処理、フィルム両端部(耳部)のカット等を行い、円筒状のコアの上にロール状に巻き取られ、防湿包装されて、製品となる。
上述した一連の処理によって最終的に得られるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの揮発分率は必ずしも限定されない。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの揮発分率は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの揮発分率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
かくして得られる本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの長さは、製造効率の点から0.5km以上であることが好ましく、1km以上であることがより好ましく、特に好ましくは輸送重量の点から5~50kmである。かかる長さが短すぎるとフィルムの切り替えに手間を要する傾向があり、長すぎると巻き締まりによる外観不良や質量が重くなりすぎる傾向がある。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅としては、用途等により適宜選択されるものであるが、好ましくは300~8000mm、特に好ましくは500~7000mm、更に好ましくは600~6000mmである。かかる幅が狭すぎると生産効率が低下する傾向があり、広すぎると弛みや膜厚の制御が困難になる傾向がある。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚みは用途等により適宜選択されるものであるが、好ましくは10~130μm、特に好ましくは15~110μm、更に好ましくは15~60μmである。かかる厚みが薄すぎるとフィルムの機械強度が低下する傾向があり、厚すぎると製膜効率が低下する傾向がある。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、23℃40%RHの雰囲気下で下記剥離試験を行なった際の剥離力が、4.49N/m以下であることが好ましく、4.45N/m以下であることがより好ましく、4.38N/m以下であることが更に好ましく、4.30N/m以下であることが特に好ましい。また、剥離強度の下限値は特に規定することはないが、ゼロに近い数値であるほど好ましく、0.10N/m以上であることが搬送安定性の観点でより好ましく、0.15N/m以上であることが更に好ましい。
剥離強度を上記の範囲とすることで、フィルム製膜時にキャスト製膜型から剥離しやすくなり、フィルム表面の凹凸が緩和され、表面で光が散乱しフィルムが曇って見えることも抑制することができるため、外部ヘイズの値をより低くすることができ、トータルヘイズの値をより低くすることができる。
<剥離試験>
ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を、90℃に加熱したホットプレートに設置したクロムメッキ処理されたステンレス板上で、アプリケータ(幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように長さ200mmに塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間静置し、塗工端部を10mm切り取って整える。その後、ポリビニルアルコール系樹脂組成物が塗工されたステンレス板をオートグラフ(島津製作所社製、AG-IS)の固定台上に設置し、塗工端面から長さ方向に300mm/分の速さで180度剥離したときの強度(N)を精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて測定する。測定した強度のうち、剥離開始から50mmの区間と剥離終了手前50mmの区間を除く、長さ方向中央部100mm区間の強度の平均値を幅1mあたりの強度に換算した値を剥離強度(N/m)とする。
剥離強度を上記の範囲とすることで、フィルム製膜時にキャスト製膜型から剥離しやすくなり、フィルム表面の凹凸が緩和され、表面で光が散乱しフィルムが曇って見えることも抑制することができるため、外部ヘイズの値をより低くすることができ、トータルヘイズの値をより低くすることができる。
<剥離試験>
ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を、90℃に加熱したホットプレートに設置したクロムメッキ処理されたステンレス板上で、アプリケータ(幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように長さ200mmに塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間静置し、塗工端部を10mm切り取って整える。その後、ポリビニルアルコール系樹脂組成物が塗工されたステンレス板をオートグラフ(島津製作所社製、AG-IS)の固定台上に設置し、塗工端面から長さ方向に300mm/分の速さで180度剥離したときの強度(N)を精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて測定する。測定した強度のうち、剥離開始から50mmの区間と剥離終了手前50mmの区間を除く、長さ方向中央部100mm区間の強度の平均値を幅1mあたりの強度に換算した値を剥離強度(N/m)とする。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、23℃50%RHの雰囲気下で下記の引張試験を行った際の破断強度と降伏強度の差が、4N/mm2以上であることが好ましく、5N/mm2以上であることがより好ましく、6N/mm2以上であることが更に好ましく、7N/mm2以上であることが特に好ましい。また、破断強度と降伏強度の差の上限は大きいほど好ましいがポリビニルアルコール系樹脂フィルムの強度限界の観点から、40N/mm2以下であることが好ましく、30N/mm2以下であることがより好ましく、25N/mm2以下であることが更に好ましい。
破断強度と降伏強度の差を上記の範囲とすることで、偏光膜製造時の延伸工程において延伸時の張力を下げ、かつ破断を抑制することができるため延伸設備の高寿命化、破断頻度の低減等が実現でき、偏光膜を効率よく生産することができる。
<引張試験>
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムについて、23℃50%RHにて24時間以上調湿し、塗工方向を長手方向として、幅15mm×長さ120mmの短冊型に切り取り試験片とする。精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて、JIS K 7127に準じ、チャック間距離50mm、引張試験速度1000mm/分の条件で引張試験を実施し、試験片中央部の膜厚を試験片の厚みとして降伏強度(N/mm2)と破断強度(N/mm2)を測定する。上記引張試験を3回実施した際の平均値をポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度、破断強度として、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度と破断強度の差を求める。
破断強度と降伏強度の差を上記の範囲とすることで、偏光膜製造時の延伸工程において延伸時の張力を下げ、かつ破断を抑制することができるため延伸設備の高寿命化、破断頻度の低減等が実現でき、偏光膜を効率よく生産することができる。
<引張試験>
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムについて、23℃50%RHにて24時間以上調湿し、塗工方向を長手方向として、幅15mm×長さ120mmの短冊型に切り取り試験片とする。精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて、JIS K 7127に準じ、チャック間距離50mm、引張試験速度1000mm/分の条件で引張試験を実施し、試験片中央部の膜厚を試験片の厚みとして降伏強度(N/mm2)と破断強度(N/mm2)を測定する。上記引張試験を3回実施した際の平均値をポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度、破断強度として、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度と破断強度の差を求める。
また、本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを偏光膜製造時等の延伸加工を行う用途においては、かかるポリビニルアルコール系樹脂フィルムに使用するポリビニルアルコール系樹脂において、放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度は、3%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましく、8%以上であることが更に好ましく、9%以上であることが特に好ましい。また、50%より小さいことが好ましく、45%以下であることがより好ましく、40%以下であることが更に好ましく、35%以下であることが特にこのましい。
放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度を上記の範囲とすることで、ベース樹脂として使用するポリビニルアルコール系樹脂として透明性にすぐれ、更には、偏光膜製造時等の延伸加工を行う用途においてポリビニルアルコール系樹脂フィルムの破断をより抑制することができる。
放射性炭素C14の測定値から算定するバイオマス度を上記の範囲とすることで、ベース樹脂として使用するポリビニルアルコール系樹脂として透明性にすぐれ、更には、偏光膜製造時等の延伸加工を行う用途においてポリビニルアルコール系樹脂フィルムの破断をより抑制することができる。
かくして得られる本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは透明性が高く、帯電防止性能にも優れることを特徴とすることから、高い光学特性が要求される偏光膜用途(液晶テレビ、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピューター、プロジェクター、車載パネル等)や、水溶性フィルム用途(農薬や洗剤等の薬剤のユニット包装用途、(水圧)転写用フィルム、ナプキン・紙おむつ等の生理用品、オストミーバッグ等の汚物処理用品、吸血シート等の医療用品、育苗シート・シードテープ・刺繍用基布等の一時的基材等)に有用である。
以下、本発明の一実施形態である偏光膜(以下、「本偏光膜」と称することがある)の製造方法について説明する。
本偏光膜は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ロールから巻き出して水平方向に移送し、膨潤、染色、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樹脂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樹脂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、ヨウ素の濃度は通常0.1~2g/L、ヨウ化カリウムの濃度は通常1~100g/Lである。染色時間は通常30~500秒間程度が実用的である。処理浴の温度は5~50℃であることが好ましい。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。
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、通常濃度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。
処理時の温度は通常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。
処理時の温度は通常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、一軸方向に3~10倍することが好ましく、特に好ましくは3.5~6倍である。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。更に、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。
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樹脂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、通常大気中で40~80℃で1~10分間行えばよい。
また、偏光膜の偏光度は、好ましくは99.8%以上、特に好ましくは99.9%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を確保することができなくなる傾向がある。
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)により、下式にしたがって算出される。
〔(H11-H1)/(H11+H1)〕1/2
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)により、下式にしたがって算出される。
〔(H11-H1)/(H11+H1)〕1/2
更に、本偏光膜の単体透過率は、好ましくは42%以上、特に好ましくは43%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。
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。
かくして、本偏光膜が得られるが、本偏光膜は、偏光度ムラの少ない偏光板を製造するのに好適である。
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フィルム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、架橋メタクリレート系樹脂、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挙げられる。
また、偏光膜には、薄膜化を目的として、上記保護フィルムの代わりに、その方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、硬化して積層させることもできる。
また、偏光膜には、薄膜化を目的として、上記保護フィルムの代わりに、その方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、硬化して積層させることもできる。
本ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから得られる偏光膜は、色ムラがなく、偏光性能の面内均一性にも優れており、例えば、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。
なお、例中「部」、「%」とあるのは、質量基準を意味する。
なお、例中「部」、「%」とあるのは、質量基準を意味する。
<測定条件>
<ポリビニルアルコール系樹脂のGPC測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、下記の測定条件で測定してクロマトグラムを得た。標準ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコール(PEO/PEG)を測定して得られた検量線を用いて、このときの溶出時間を分子量に換算して、ポリビニルアルコール系樹脂の標準試料(PEO/PEG)換算の重量平均分子量を算出した。
[GPCの測定条件]
・検出器:RI、Shodex RI-501
・カラム:東ソー社製のTSKgel α-M 13μm 7.8mm I.D.×30cmを用いた。
・移動相:0.2M NaNO3水溶液
・移動相流量:0.50mL/分
・カラム温度:35℃
・検量線:分子量が異なる12種類のPEO/PEG標準サンプルを用いて検量線を作成した。
<ポリビニルアルコール系樹脂のGPC測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、下記の測定条件で測定してクロマトグラムを得た。標準ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコール(PEO/PEG)を測定して得られた検量線を用いて、このときの溶出時間を分子量に換算して、ポリビニルアルコール系樹脂の標準試料(PEO/PEG)換算の重量平均分子量を算出した。
[GPCの測定条件]
・検出器:RI、Shodex RI-501
・カラム:東ソー社製のTSKgel α-M 13μm 7.8mm I.D.×30cmを用いた。
・移動相:0.2M NaNO3水溶液
・移動相流量:0.50mL/分
・カラム温度:35℃
・検量線:分子量が異なる12種類のPEO/PEG標準サンプルを用いて検量線を作成した。
<トータルヘイズの測定方法>
得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルムについて、30mm×30mm、厚み45μmのサンプルを採取し、JIS K 7136に準じて、ヘイズメーター「NDH4000」(日本電色工業社製)を用いて測定した。なお、フィルムの表面は何も処理をせず通常の状態で測定した。その測定値を後記の表1、表2に示す。
得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルムについて、30mm×30mm、厚み45μmのサンプルを採取し、JIS K 7136に準じて、ヘイズメーター「NDH4000」(日本電色工業社製)を用いて測定した。なお、フィルムの表面は何も処理をせず通常の状態で測定した。その測定値を後記の表1、表2に示す。
<剥離強度>
得られたポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を、90℃に加熱したホットプレートに設置したクロムメッキ処理されたステンレス板上で、アプリケータ(幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように長さ200mmに塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間静置し、塗工端部を幅方向に水平に10mm切り取って整えた。その後、ポリビニルアルコール系樹脂組成物が塗工されたステンレス板をオートグラフ(島津製作所社製、AG-IS)の固定台上に設置し、塗工端面から長さ方向に300mm/分の速さで180度剥離したときの強度(N)を精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて測定した。測定した強度のうち、剥離開始から50mmの区間と剥離終了手前50mmの区間を除く、長さ方向中央部100mm区間の強度の平均値を幅1mあたりの強度に換算した値を剥離強度(N/m)とした。これらの全ての操作は23℃40%RHの雰囲気下で実施した。
上記剥離強度(N/m)を5回測定した際の平均値をポリビニルアルコール系樹脂フィルムの剥離強度として表1に示す。
得られたポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を、90℃に加熱したホットプレートに設置したクロムメッキ処理されたステンレス板上で、アプリケータ(幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように長さ200mmに塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間静置し、塗工端部を幅方向に水平に10mm切り取って整えた。その後、ポリビニルアルコール系樹脂組成物が塗工されたステンレス板をオートグラフ(島津製作所社製、AG-IS)の固定台上に設置し、塗工端面から長さ方向に300mm/分の速さで180度剥離したときの強度(N)を精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて測定した。測定した強度のうち、剥離開始から50mmの区間と剥離終了手前50mmの区間を除く、長さ方向中央部100mm区間の強度の平均値を幅1mあたりの強度に換算した値を剥離強度(N/m)とした。これらの全ての操作は23℃40%RHの雰囲気下で実施した。
上記剥離強度(N/m)を5回測定した際の平均値をポリビニルアルコール系樹脂フィルムの剥離強度として表1に示す。
<引張試験>
得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルムについて、23℃50%RHにて24時間以上調湿し、塗工方向を長手方向として、幅15mm×長さ120mmの短冊型に切り取り試験片とした。精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて、JIS K 7127に準じ、チャック間距離50mm、引張試験速度1000mm/分の条件で引張試験を実施し、試験片中央部の膜厚を試験片の厚みとして降伏強度(N/mm2)と破断強度(N/mm2)を得た。これらの全ての操作は23℃50%RHの雰囲気下で実施した。
上記引張試験を3回実施した際の平均値をポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度、破断強度として、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度と破断強度差を後記の表2に示す。
得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルムについて、23℃50%RHにて24時間以上調湿し、塗工方向を長手方向として、幅15mm×長さ120mmの短冊型に切り取り試験片とした。精密万能試験機(島津製作所社製、AG-IS)を用いて、JIS K 7127に準じ、チャック間距離50mm、引張試験速度1000mm/分の条件で引張試験を実施し、試験片中央部の膜厚を試験片の厚みとして降伏強度(N/mm2)と破断強度(N/mm2)を得た。これらの全ての操作は23℃50%RHの雰囲気下で実施した。
上記引張試験を3回実施した際の平均値をポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度、破断強度として、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの降伏強度と破断強度差を後記の表2に示す。
<ポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)の合成例>
還流冷却管、試料投入口、撹拌翼を備えた反応器に、ビニル基部分の炭素がバイオマス由来である酢酸ビニル650質量部とメタノール131質量部を加えて、反応器を水浴に浸漬して昇温した。冷却管からの還流が見られたところ(内温が60℃程度)で、開始剤として2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.052質量部を添加した。重合中は冷却管からの還流が継続するように適宜水浴の温度を調整するとともに、サンプリングを行い、その固形分濃度から重合の進行を確認し、酢酸ビニルの転化率が55%に到達したところで重合停止剤としてm-ジニトロベンゼン0.013質量部とメタノール500質量部を添加して重合を終了した。
開始剤を添加してから目標転化率に至るまでに6.75時間を要した。
得られた重合後の溶液は減圧下でメタノールと酢酸ビニルを留去した。適宜、粘度が上昇したところでメタノールを添加して残存する酢酸ビニルを追い出してポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を得た。
このようにして得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を濃度4質量%になるまでメタノールで希釈して、このポリ酢酸ビニルメタノール溶液2500質量部(ポリ酢酸ビニルとして100質量部)を上記同様の反応器に仕込んだ。この反応器を水浴に浸漬して内温が65℃となるように加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液を26.7質量部添加して、ケン化反応を開始した。ケン化反応が進むとケン化物が析出するが、そのまま撹拌を継続した。水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してから1.5時間後に得られたケン化物を濾別して、再度反応器に仕込み、そこにメタノールを700質量部添加して65℃に加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液20質量部を添加して2.5時間反応させることで、ケン化反応を追い込んだ。その後、酢酸を1.3質量部とメタノール1200質量部を添加して中和を行い、メタノールで洗浄しながら吸引ろ過し、ケン化物を得た。得られたケン化物に対して、メタノール1800質量を加えて65℃で30分間洗浄して濾別する操作を行った。洗浄後のケン化物は真空乾燥機で50℃で12時間乾燥させ、ポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)(重量平均分子量81000;バイオマス度95%;ケン化度99.8モル%)を得た。
還流冷却管、試料投入口、撹拌翼を備えた反応器に、ビニル基部分の炭素がバイオマス由来である酢酸ビニル650質量部とメタノール131質量部を加えて、反応器を水浴に浸漬して昇温した。冷却管からの還流が見られたところ(内温が60℃程度)で、開始剤として2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.052質量部を添加した。重合中は冷却管からの還流が継続するように適宜水浴の温度を調整するとともに、サンプリングを行い、その固形分濃度から重合の進行を確認し、酢酸ビニルの転化率が55%に到達したところで重合停止剤としてm-ジニトロベンゼン0.013質量部とメタノール500質量部を添加して重合を終了した。
開始剤を添加してから目標転化率に至るまでに6.75時間を要した。
得られた重合後の溶液は減圧下でメタノールと酢酸ビニルを留去した。適宜、粘度が上昇したところでメタノールを添加して残存する酢酸ビニルを追い出してポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を得た。
このようにして得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を濃度4質量%になるまでメタノールで希釈して、このポリ酢酸ビニルメタノール溶液2500質量部(ポリ酢酸ビニルとして100質量部)を上記同様の反応器に仕込んだ。この反応器を水浴に浸漬して内温が65℃となるように加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液を26.7質量部添加して、ケン化反応を開始した。ケン化反応が進むとケン化物が析出するが、そのまま撹拌を継続した。水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してから1.5時間後に得られたケン化物を濾別して、再度反応器に仕込み、そこにメタノールを700質量部添加して65℃に加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液20質量部を添加して2.5時間反応させることで、ケン化反応を追い込んだ。その後、酢酸を1.3質量部とメタノール1200質量部を添加して中和を行い、メタノールで洗浄しながら吸引ろ過し、ケン化物を得た。得られたケン化物に対して、メタノール1800質量を加えて65℃で30分間洗浄して濾別する操作を行った。洗浄後のケン化物は真空乾燥機で50℃で12時間乾燥させ、ポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)(重量平均分子量81000;バイオマス度95%;ケン化度99.8モル%)を得た。
<ポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)の合成例>
還流冷却管、試料投入口、撹拌翼を備えた反応器に石油由来の酢酸ビニル650質量部とメタノール131質量部を加えて、反応器を水浴に浸漬して昇温した。冷却管からの還流が見られたところ(内温が60℃程度)で、開始剤として2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.052質量部を添加した。重合中は冷却管からの還流が継続するように適宜水浴の温度を調整するとともに、サンプリングを行い、その固形分濃度から重合の進行を確認し、酢酸ビニルの転化率が50%に到達したところで重合停止剤としてm-ジニトロベンゼン0.013質量部とメタノール500質量部を添加して重合を終了した。開始剤を添加してから目標転化率に至るまでに5時間を要した。
得られた重合後の溶液は減圧下でメタノールと酢酸ビニルを留去した。適宜、粘度が上昇したところでメタノールを添加して残存する酢酸ビニルを追い出してポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を得た。
このようにして得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を濃度6質量%になるまでメタノールで希釈して、このポリ酢酸ビニルメタノール溶液2000質量部(ポリ酢酸ビニルとして120質量部)を上記同様の反応器に仕込んだ。この反応器を水浴に浸漬して内温が50℃となるように加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液を128質量部添加して、ケン化反応を開始した。ケン化反応が進むとケン化物が析出するが、そのまま撹拌を継続した。水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してから2.5時間後に得られたケン化物を濾別して、再度反応器に仕込み、そこにメタノールを700質量部添加して50℃に加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液96質量部を添加して4時間反応させることで、ケン化反応を追い込んだ。その後、酢酸6.0質量部を添加して中和を行い、メタノールで洗浄しながら吸引ろ過し、ケン化物を得た。得られたケン化物に対して、メタノール1200質量を加えて50℃で30分間洗浄して濾別する操作を2度行った。洗浄後のケン化物は真空乾燥機で50℃で12時間乾燥させ、ポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)(重量平均分子量79400;バイオマス度0%;ケン化度99.8モル%)を得た。
還流冷却管、試料投入口、撹拌翼を備えた反応器に石油由来の酢酸ビニル650質量部とメタノール131質量部を加えて、反応器を水浴に浸漬して昇温した。冷却管からの還流が見られたところ(内温が60℃程度)で、開始剤として2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.052質量部を添加した。重合中は冷却管からの還流が継続するように適宜水浴の温度を調整するとともに、サンプリングを行い、その固形分濃度から重合の進行を確認し、酢酸ビニルの転化率が50%に到達したところで重合停止剤としてm-ジニトロベンゼン0.013質量部とメタノール500質量部を添加して重合を終了した。開始剤を添加してから目標転化率に至るまでに5時間を要した。
得られた重合後の溶液は減圧下でメタノールと酢酸ビニルを留去した。適宜、粘度が上昇したところでメタノールを添加して残存する酢酸ビニルを追い出してポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を得た。
このようにして得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を濃度6質量%になるまでメタノールで希釈して、このポリ酢酸ビニルメタノール溶液2000質量部(ポリ酢酸ビニルとして120質量部)を上記同様の反応器に仕込んだ。この反応器を水浴に浸漬して内温が50℃となるように加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液を128質量部添加して、ケン化反応を開始した。ケン化反応が進むとケン化物が析出するが、そのまま撹拌を継続した。水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してから2.5時間後に得られたケン化物を濾別して、再度反応器に仕込み、そこにメタノールを700質量部添加して50℃に加温した。そこに3.5質量%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液96質量部を添加して4時間反応させることで、ケン化反応を追い込んだ。その後、酢酸6.0質量部を添加して中和を行い、メタノールで洗浄しながら吸引ろ過し、ケン化物を得た。得られたケン化物に対して、メタノール1200質量を加えて50℃で30分間洗浄して濾別する操作を2度行った。洗浄後のケン化物は真空乾燥機で50℃で12時間乾燥させ、ポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)(重量平均分子量79400;バイオマス度0%;ケン化度99.8モル%)を得た。
〔実施例1〕
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを60:40の質量比で混合したポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、可塑剤(B)としてグリセリン(富士フィルム和光純薬社製、試薬特級)12質量部を配合した組成物に、前記組成物の濃度が19質量%になるようにイオン交換水を加え、オートクレーブを用いて130℃にて1時間溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂組成物水溶液を得た。
上記ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を90℃に加熱したホットプレートに設置したクロムメッキ処理されたステンレス板上で、アプリケータ(塗工幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間乾燥させたのち、フィルムを剥離した。その後120℃の乾燥機で1分間熱処理することにより厚み45μmのポリビニルアルコール系樹脂フィルム(1)を得た。
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを60:40の質量比で混合したポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して、可塑剤(B)としてグリセリン(富士フィルム和光純薬社製、試薬特級)12質量部を配合した組成物に、前記組成物の濃度が19質量%になるようにイオン交換水を加え、オートクレーブを用いて130℃にて1時間溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂組成物水溶液を得た。
上記ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を90℃に加熱したホットプレートに設置したクロムメッキ処理されたステンレス板上で、アプリケータ(塗工幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間乾燥させたのち、フィルムを剥離した。その後120℃の乾燥機で1分間熱処理することにより厚み45μmのポリビニルアルコール系樹脂フィルム(1)を得た。
〔実施例2〕
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを70:30の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(2)を得た。
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを70:30の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(2)を得た。
〔実施例3〕
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを80:20の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(3)を得た。
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを80:20の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(3)を得た。
〔実施例4〕
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを10:90の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(4)を得た。
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを10:90の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(4)を得た。
〔実施例5〕
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを25:75の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(5)を得た。
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A1)(バイオ由来PVA樹脂)とポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)とを25:75の質量比で混合したこと以外は実施例1と同様の手順でポリビニルアルコール系樹脂フィルム(5)を得た。
〔比較例1〕
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)100質量部に対して、可塑剤(B)としてグリセリン(富士フィルム和光純薬社製、試薬特級)12質量部を配合した組成物に、前記組成物の濃度が19質量%になるようにイオン交換水を加え、オートクレーブを用いて130℃にて1時間溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を得た。
このポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を90℃に加熱したホットプレートに設置したクロム板上で、アプリケータ(塗工幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間乾燥させたのち、フィルムを剥離した。その後120℃の乾燥機で1分間熱処理することにより厚み45μmのポリビニルアルコール系樹脂フィルム(1’)を得た。
上記合成例で得られたポリビニルアルコール系樹脂(A’1)(石油由来PVA樹脂)100質量部に対して、可塑剤(B)としてグリセリン(富士フィルム和光純薬社製、試薬特級)12質量部を配合した組成物に、前記組成物の濃度が19質量%になるようにイオン交換水を加え、オートクレーブを用いて130℃にて1時間溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を得た。
このポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を90℃に加熱したホットプレートに設置したクロム板上で、アプリケータ(塗工幅150mm)を用いて乾燥後のフィルム厚みが45μmとなるように塗工し、ホットプレート上で90℃にて2.5分間乾燥させたのち、フィルムを剥離した。その後120℃の乾燥機で1分間熱処理することにより厚み45μmのポリビニルアルコール系樹脂フィルム(1’)を得た。
上記で得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルム(1)~(3)、(1’)を用いて、トータルヘイズの測定を行った。また、上記で得られたポリビニルアルコール系樹脂組成物の水溶液を用いてフィルムの剥離強度の測定を行った。結果を下記表1に記す。
実施例1~3のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを作製するのに使用したポリビニルアルコール系樹脂(A)は、ASTM D6866(Method B)より測定されるバイオマス度が0%より大きく、放射性炭素C14を含むものである。このため、剥離性に優れ、フィルムのヘイズが1.9以下となり、透明性に優れたフィルムを得ることができた。
それに対し、比較例1のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを作製するのに使用したポリビニルアルコール系樹脂(A)は、ASTM D6866(Method B)より測定されるバイオマス度が0%であり、放射性炭素C14を含まないものである。このため、剥離性に劣り、またトータルヘイズが1.9以上となり、透明性に劣るポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることがわかる。
それに対し、比較例1のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを作製するのに使用したポリビニルアルコール系樹脂(A)は、ASTM D6866(Method B)より測定されるバイオマス度が0%であり、放射性炭素C14を含まないものである。このため、剥離性に劣り、またトータルヘイズが1.9以上となり、透明性に劣るポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることがわかる。
上記で得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルム(4)、(5)、(1’)を用いて、トータルヘイズの測定を行った。また、上記で得られたポリビニルアルコール系樹脂水溶液を用いてフィルムの引張試験を行い、破断強度と降伏強度の差を算出した。結果を下記表2に記す。
実施例4、5のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを作製するのに使用したポリビニルアルコール系樹脂(A)は、ASTM D6866(Method B)より測定されるバイオマス度が0%より大きく、放射性炭素C14を含むものである。このため、破断強度と降伏強度の差が大きく延伸加工性に優れ、フィルムのヘイズが1.9以下となり、透明性に優れたフィルムを得ることができた。
それに対し、比較例1のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを作製するのに使用したポリビニルアルコール系樹脂(A)は、ASTM D6866(Method B)より測定されるバイオマス度が0%であり、放射性炭素C14を含まないものである。このため、破断強度と降伏強度の差が小さく延伸加工性に劣り、またトータルヘイズ1.9以上となり、透明性に劣るポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることがわかる。
それに対し、比較例1のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを作製するのに使用したポリビニルアルコール系樹脂(A)は、ASTM D6866(Method B)より測定されるバイオマス度が0%であり、放射性炭素C14を含まないものである。このため、破断強度と降伏強度の差が小さく延伸加工性に劣り、またトータルヘイズ1.9以上となり、透明性に劣るポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることがわかる。
上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、光学フィルムなどの光学用途や、外観に優れたフィルムや包装用途、水溶性フィルムに有用であり、特にポリビニルアルコール系樹脂フィルムから得られる偏光膜は、色ムラがなく、偏光性能の面内均一性にも優れており、例えば、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。
Claims (13)
- ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含むポリビニルアルコール系樹脂フィルムであって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)が放射性炭素C14を含み、前ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのトータルヘイズが1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)のケン化度が80~99.9モル%である、請求項1記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)の重量平均分子量が2万~15万である、請求項1または2に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 可塑剤(B)を含有する、請求項1~3のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 前記可塑剤(B)の含有量が、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)100質量部に対して1~45質量部である、請求項4記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 厚みが10~130μm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樹脂フィルム。
- 偏光膜製造用途に用いる、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樹脂フィルム。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルムが用いられている、光学フィルム。
- 前記光学フィルムが偏光膜である、請求項8記載の光学フィルム。
- 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樹脂フィルムが用いられている、水溶性フィルム。
- ポリビニルアルコール系樹脂(A)を含有するポリビニルアルコール系樹脂組成物であって、前記ポリビニルアルコール系樹脂(A)は、放射性炭素C14を含み、
前記ポリビニルアルコール系樹脂組成物を溶液流延製膜して得られたフィルムのトータルヘイズの値が1.9以下である、ポリビニルアルコール系樹脂組成物。 - 可塑剤(B)を含有する、請求項11記載のポリビニルアルコール系樹脂組成物。
- 請求項11または12に記載のポリビニルアルコール系樹脂組成物を含む、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
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