CN101279490A - 热塑性树脂薄膜的制造方法及液晶显示板用光学补偿薄膜以及偏振片 - Google Patents
热塑性树脂薄膜的制造方法及液晶显示板用光学补偿薄膜以及偏振片 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种热塑性树脂薄膜的制造方法及装置,所述热塑性树脂薄膜的制造方法中,将在挤出机中熔融了的热塑性树脂从模具(24)中作为薄片状熔融树脂(12)挤出,将该薄片状熔融树脂(12)用金属制的弹性辊(26)和冷却辊(28)夹持,在冷却辊(28)上冷却固化,其中,弹性辊(26)及冷却辊(28)的表面的算术平均高度Ra在100nm以下,弹性辊(26)的外周速度Vtr与冷却辊(28)的外周速度Vcd的外周速度比Vcd/Vtr为0.99~1.01,弹性辊(26)的表面温度Ttr与冷却辊(28)的表面温度Tcd的差Tcd-Ttr为0.01℃~30℃,在用弹性辊(26)和冷却辊(28)夹持薄片状熔融树脂之时的最大线压力为0.3MPa~3MPa。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性树脂薄膜的制造方法及液晶显示板用光学补偿薄膜以及偏振片,特别涉及利用熔融制膜法制造具有适于液晶显示装置的品质的拉伸热塑性树脂薄膜的拉伸前热塑性树脂薄膜的技术。
背景技术
纤维素酰化物(cellulose acylate)薄膜等热塑性树脂薄膜是通过将热塑性的树脂在挤出机中熔融而向模具挤出,将该熔融树脂从模具中作为薄片状熔融树脂冷却固化而制膜的。此后,通过将所制成的热塑性薄膜沿纵(长度)方向、横(宽度)方向拉伸,来显现出面内滞后(Re)、厚度方向的滞后(Rth),作为液晶显示元件的相位差膜使用,实现视场角扩大(例如参照专利文献1)。
另外,提出过如下的接触辊方式的制膜装置,即,通过将从模具中喷出的薄片状熔融树脂用弹性辊和冷却辊夹入,来制造拉伸前(未拉伸)的热塑性树脂薄膜。根据该制膜装置,通过将薄片状熔融树脂用弹性辊和冷却辊夹入,就可以将薄片状熔融树脂挤压成面状,可以提高热塑性树脂薄膜的厚度精度。
专利文献1 特表平6-501040号公报
但是,以往的装置在提高制膜速度之时,会有在拉伸前的热塑性树脂薄膜中显现出滞后的问题。
发明内容
本发明是鉴于此种情况而完成的,其目的在于,提供一种可以防止在制膜时显现出滞后的接触辊方式的热塑性树脂薄膜的制造方法及液晶显示板用光学补偿薄膜。
本发明的技术方案1为了实现上述目的,提供一种热塑性树脂薄膜的制造方法,是利用如下的熔融制膜法的热塑性树脂薄膜的制造方法,即,将在挤出机中熔融了的热塑性树脂从模具中作为薄片状熔融树脂挤出,将该薄片状熔融树脂用金属制的弹性辊和冷却辊夹持,在上述冷却辊上冷却固化,其特征是,上述弹性辊及上述冷却辊的表面的算术平均高度Ra在100nm以下,上述弹性辊的外周速度Vtr与上述冷却辊的外周速度Vcd的外周速度比(Vcd/Vtr)为0.99~1.01,上述弹性辊的表面温度Ttr与上述冷却辊的表面温度Tcd的差(Tcd-Ttr)为0.01℃~30℃,在用上述弹性辊和上述冷却辊夹持上述薄片状熔融树脂之时的最大线压力为0.3MPa~3MPa。
本发明的发明人作为在将制膜速度设为高速之时显现出滞后的原因,着眼于将薄片状熔融树脂用弹性辊和冷却辊夹持之时的最大线压力,得到如下的见解,即,通过将该最大线压力控制为0.3~3MPa,就可以抑制制膜时的滞后的显现。即,得到如下的见解,在接触辊方式的制膜方法中,一般来说是以将薄片状熔融树脂用弹性辊和冷却辊夹持之时的平均线压力来控制,然而随着制膜速度提高,不是平均线压力,而是最大线压力对滞后的显现产生很大影响。
技术方案1的发明是基于此种见解而完成的,由于将用弹性辊和冷却辊夹持薄片状熔融树脂之时的最大线压力控制为0.3MPa~3MPa,因此就可以防止制膜时的滞后的显现。
另外,根据技术方案1,由于将弹性辊和冷却辊的外周速度比设为0.99~1.01而几乎等速地旋转,因此就可以不作用由辊的旋转差引起的应力地搬送薄片状熔融树脂,可以防止在拉伸前的热塑性薄膜中显现出滞后的情况。
另外,根据技术方案1,由于将冷却辊的表面温度控制为比弹性辊的表面温度高出0.01℃~30℃,因此就可以防止薄片状熔融树脂被向弹性辊侧牵拉而显现出滞后的情况。
技术方案2中所记载的发明在技术方案1中具有如下特征,即,上述金属制的弹性辊的外筒壁厚Z为0.05mm~7.0mm。
根据技术方案2,由于所夹持的薄片状熔融树脂通过发生了弹性变形的弹性辊的形状复原的复原力,不会受过大的挤压地冷却,因此就不会有产生由残余应变造成的滞后的情况,可以获得面质改善效果。
技术方案3中所记载的发明在技术方案1或2的任意一项中具有如下特征,即,上述冷却辊的外周速度在20m/min以上。
根据技术方案3,即使将冷却辊的外周速度,即,将制膜速度设为高速,在制膜工序部中,也不会有在薄片状熔融树脂中产生由残余应变造成的滞后的情况。
技术方案4中所记载的发明在技术方案1~3的任意一项中具有如下特征,即,上述热塑性树脂的重均分子量为7万~20万,并且在将A设为乙酰基的取代度,将B设为碳数为3~7的酰基的取代度的总和后,酰基满足下述的取代度,2.0≤A+B≤3.0,0.0≤A≤2.0,1.2≤B≤2.9。
根据技术方案4,可以提供熔点低、容易拉伸、防湿性优良、并且在制膜工序部中不会在薄片状熔融树脂中产生由残余应变造成的滞后的热塑性树脂薄膜。
技术方案5中所记载的发明在技术方案1~3的任意一项中具有如下特征,即,上述热塑性树脂为环状聚烯烃系树脂。
技术方案6中所记载的发明在技术方案1~5的任意一项中具有如下特征,即,从上述模具中刚喷出后的上述热塑性树脂的零剪切粘度在2000Pa·s以下。
根据技术方案6,由于在薄片状熔融树脂具有柔软性,因此可以在弹性辊和冷却辊之间可靠地进行调平(levelling),可以在制膜工序部中提供面质优良并且没有滞后的产生的热塑性树脂薄膜。
技术方案7中所记载的发明在技术方案1~6的任意一项中具有如下特征,即,上述热塑性树脂薄膜的厚度为20μm~300μm,面内滞后Re在20nm以下,并且厚度方向的滞后Rth在20nm以下。
根据技术方案7,可以提供能够用于液晶显示装置等光学用途中的热塑性树脂薄膜。
技术方案8中所记载的发明提供一种液晶显示板用光学补偿薄膜,其特征是,以使用技术方案1~7的任意一项中所述的制造方法制造的热塑性树脂薄膜作为基材。
根据技术方案8,可以提供能够用于液晶显示装置等光学用途中的热塑性树脂薄膜。
技术方案9中所记载的发明提供一种偏振片,其将至少一片使用技术方案1~7中任意一项所述的制造方法制造的热塑性树脂薄膜作为偏光层的保护膜使用。
根据技术方案9,可以提供能够用于偏光层的保护膜的用途的热塑性树脂薄膜。
根据本发明,在利用熔融制膜法的热塑性树脂薄膜的制造方法中,在从模具中喷出薄片状熔融树脂之时,可以在制膜工序阶段中,避免在薄片状熔融树脂中产生残存变形而显现出滞后的情况。
另外,根据本发明,可以提供能够用于液晶显示装置等光学用途的热塑性树脂薄膜。
附图说明
图1是使用本发明的薄膜制造装置的结构图。
图2是表示挤出机的结构的概略图。
图3是表示制膜工序部的概略图。
图4是说明制膜工序部的一对辊之间的样子的概略图。
图5是表示实施例的结果的表。
图6是表示实施例的结果的表。
其中,10…薄膜制造装置,12…薄片状熔融树脂,12’…纤维素酰化物薄膜,14…制膜工序部,20…卷绕工序部,22…挤出机,24…模具,24a…模唇,26…辊(弹性辊),28…辊(冷却辊),28’…浇注辊,44…金属筒(外筒),46…液状介质层,48…弹性体层(内筒),50…金属轴,Y…制膜速度,Z…外筒的壁厚
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的热塑性树脂薄膜的制造方法及液晶显示板用光学补偿薄膜以及偏振片的优选的实施方式进行说明。而且,本实施方式中,虽然给出制造纤维素酰化物薄膜的例子,但是本发明并不限定于此,也可以适用于纤维素酰化物薄膜以外的热塑性树脂薄膜的制造。
图1表示纤维素酰化物薄膜的制造装置的概略构成的一个例子。如图1所示,制造装置10主要由制造拉伸前的纤维素酰化物薄膜12’的制膜工序部14、将由制膜工序部14制造的纤维素酰化物薄膜12’纵向拉伸的纵向拉伸工序部16、横向拉伸的横向拉伸工序部18、卷绕拉伸了的纤维素酰化物薄膜12’的卷绕工序部20构成。
制膜工序部14中,将在挤出机22中熔融了的纤维素酰化物树脂从模具24中以薄片状喷出,向旋转的弹性辊26和冷却辊28之间供给。此后,在将在冷却辊28上冷却而固化了的纤维素酰化物薄膜12’从冷却辊28上剥离后,向纵向拉伸工序部16、横向拉伸工序部18依次输送而拉伸,在卷绕工序部20中以卷筒状卷绕。这样就可以制造拉伸纤维素酰化物薄膜12’。以下将对各工序部的详细情况进行说明。
图2中表示制膜工序部14的单轴螺杆的挤出机22。如图2所示,在圆筒32内配设有在螺杆轴34上具有刮板(flight)36的单轴螺杆38,从未图示的料斗经由供给口40将纤维素酰化物树脂向圆筒32内供给。圆筒32内部从供给口40一侧开始,依次设有:定量地输送从供给口40供给的纤维素酰化物树脂的供给部(以A表示的区域)、将纤维素酰化物树脂混炼·压缩的压缩部(以B表示的区域)、计量混炼·压缩了的纤维素酰化物树脂的计量部(以C表示的区域)。在挤出机22中熔融的纤维素酰化物树脂被从喷出口42向模具24连续地输送。
挤出机22的螺杆压缩比被设定为2.5~4.5,L/D被设定为20~50。这里,所谓螺杆压缩比是供给部A与计量部C的容积比,即以供给部A的每单位长度的容积÷计量部C的每单位长度的容积表示,使用供给部A的螺杆轴34的外径d1、计量部C的螺杆轴34的外径d2、供给部A的槽部径a1及计量部C的槽部径a2算出。另外,所谓L/D是图2的圆筒长度(L)与圆筒内径(D)的比。另外,挤出温度被设定为190~240℃。在挤出机22内的温度超过240℃的情况下,最好在挤出机22与模具24之间设置冷却机(未图示)。
而且,挤出机22虽然无论是单轴挤出机还是双轴挤出机都可以,但是如果螺杆压缩比小于2.5而过小,则无法充分地混炼,会产生未溶解部分,或剪切发热少而使晶体的熔化不充分,在制造后的纤维素酰化物薄膜中容易残存微细的晶体,另外还容易混入气泡。这样,在将纤维素酰化物薄膜12’拉伸时,残存的晶体就会阻碍拉伸性,无法充分地提高取向。相反,如果螺杆压缩比大于4.5而过大,则由于施加过大的剪切应力,容易因发热使树脂老化,因此在制造后的纤维素酰化物薄膜中容易出现泛黄。另外,当过度施加剪切应力时,就会引起分子的切断,分子量降低,从而使薄膜的机械强度降低。所以,为了在制造后的纤维素酰化物薄膜中难以出现泛黄并且难以拉伸断裂,螺杆压缩比优选2.5~4.5的范围,更优选2.8~4.2的范围,特别优选3.0~4.0的范围。
另外,如果L/D小于20而过小,则会导致熔融不足或混炼不足,与压缩比小的情况相同,容易在制造后的纤维素酰化物薄膜中残存微细的晶体。相反,如果L/D大于50而过大,则挤出机22内的纤维素酰化物树脂的滞留时间过长,容易引起树脂的老化。另外,如果滞留时间长,则会引起分子的切断,分子量降低,使得薄膜的机械强度降低。所以,为了在制造后的纤维素酰化物薄膜中难以出现泛黄并且难以拉伸断裂,L/D优选20~50的范围,更优选22~45的范围,特别优选24~40的范围。
另外,如果挤出温度小于190℃而过低,则晶体的熔化就会变得不充分,容易在制造后的纤维素酰化物薄膜中残存微细的晶体,在将纤维素酰化物薄膜拉伸时,阻碍拉伸性,无法充分地提高取向。相反,如果挤出温度超过240℃而过高,则纤维素酰化物树脂就会劣化,泛黄(YI值)的程度恶化。所以,为了在制造后的纤维素酰化物薄膜中难以出现泛黄并且难以拉伸断裂,挤出温度优选190℃~240℃,更优选195℃~235℃的范围,特别优选200℃~230℃的范围。
使用如上所述地构成的挤出机22将纤维素酰化物树脂熔融,将该熔融树脂向模具24连续地供给,从模具24的头端(下端)以薄片状喷出。此后,所喷出的薄片状熔融树脂12如图3所示,被向弹性辊26和冷却辊28之间供给。这里,刚喷出后的纤维素酰化物树脂的零剪切粘度优选在2000Pa·sec以下。如果零剪切粘度超过2000Pa·sec,则从模具中喷出的熔融树脂在喷出后立即大大地展宽而容易附着于模具的头端部,它成为污染物而容易产生条纹故障。
图3是本实施方式的夹持辊附近的放大图。弹性辊26及冷却辊28的表面为镜面,或成为接近镜面的状态,被镜面化为算术平均高度Ra在100nm以下,优选在50nm以下,更优选在25nm以下。
另外,弹性辊26的外周速度Vtr与冷却辊28的外周速度Vcd被以使弹性辊26与冷却辊28的外周速度的比Vcd/Vtr(以下称作外周速度比)达到0.99~1.01的方式进行旋转控制。即,将弹性辊26的外周速度与冷却辊28的外周速度控制为大致相等。作为其理由,是因为如果在弹性辊26的外周速度与冷却辊28的外周速度之间有差异,则在利用弹性辊26与冷却辊28将薄片状熔融树脂12夹在弹性辊26与冷却辊28之间时,就会作用剪切应力,从而在薄片状熔融树脂12的内部产生残余应变。
另外,弹性辊26及冷却辊28被以可以控制其表面温度的方式构成,例如通过在弹性辊26及冷却辊28的内部循环水等液状介质,就可以控制表面温度。
弹性辊26的表面温度Ttr与冷却辊28的表面温度Tcd被控制为温差(Tcd-Ttr)达到0.01℃~30℃。作为其理由,是因为如果小于0.01℃,则在夹持时就会变为薄片状熔融树脂12容易被向弹性辊26一侧牵拉的状态,在薄片状熔融树脂12的内部产生残余应变,从而在制膜工序阶段显现出滞后。另一方面,如果超过30℃,则由于因辊温差而产生薄膜表背面的冷却差,因此会有残余应变增大的倾向,所以不够理想。
弹性辊26以比冷却辊28更小的直径形成,表面由金属材料构成。
弹性辊26从外层开始,依次包括形成外壳的金属筒(外筒)44、液状介质层46、弹性体层(内筒)48、金属轴50。金属筒44和弹性体层48因由夹隔着薄片状熔融树脂12而接触的冷却辊28的旋转而旋转。这样,当用弹性辊26与冷却辊28夹住薄片状熔融树脂12时,则弹性辊26就会经由薄片状熔融树脂12受到来自冷却辊28的反作用力,与冷却辊28的面对应地弹性变形为凹状。所以,弹性辊26和冷却辊28与薄片状熔融树脂12发生面接触,并且由弹性变形了的弹性辊26的形状要复原的复原力,所夹持的薄片状熔融树脂12被以面状推压,同时由冷却辊28被冷却。金属筒44最好由金属薄膜制成,是没有焊接接头部的无缝构造。另外,金属筒44的壁厚Z优选0.05mm<Z<7.0mm的范围。因为在这里,如果弹性辊26的外筒壁厚Z小于0.05mm,则上述复原力小,无法获得面质改善效果,而且辊强度也会变弱。另外还因为,如果超过7.0mm,则无法获得弹性,不会产生残余应变的消除效果。而且,虽然金属筒44的壁厚Z只要是满足0.05mm<Z<7.0mm就没有问题,但是更优选0.2mm<Z<5.0mm。
图4是用于说明弹性辊26和冷却辊28将薄片状熔融树脂12夹住的状态的概略图。
如图4所示,从模具24中喷出的薄片状熔融树脂12在弹性辊26与冷却辊28之间形成极为微小的积液(bank:贮液)27,该纤维素酰化物树脂在由弹性辊26及冷却辊28夹住而调整厚度的同时变为薄膜状。此时,弹性辊26经由纤维素酰化物树脂受到来自冷却辊28的反作用力,与冷却辊28的面对应地弹性变形为凹状,纤维素酰化物树脂被弹性辊26和冷却辊28以面状推压。
这里,对在弹性辊26和冷却辊28之间推压薄片状熔融树脂12时所施加的最大线压力与制膜速度的关系进行说明。
如图4所示,从在夹持部中将薄片状熔融树脂12横切的平面中的靠近积液27的一方开始,依次设为夹持部A、夹持部B、夹持部C。
薄片状熔融树脂12当通过夹持部A时,即从弹性辊26及冷却辊28受到推压所致的线压力,当通过夹持部C时,即脱离该推压所致的线压力。此后,在通过作为夹持部中弹性辊26及冷却辊28的间隔最小的部分的夹持部B的附近时,薄片状熔融树脂12就会受到最大的线压力(最大线压力)。最大线压力随着通过夹持部时的薄片状熔融树脂12的速度,也就是制膜速度变大,在夹持部A、夹持部C的附近的线压力的差就会变大。所以,为了在薄片状熔融树脂12通过夹持部之时,不会产生残余应变,需要将其值限制得很低。即,在制膜速度大的情况下,将薄片状熔融树脂12通过夹持部中的特别是夹持部B的附近之时所作用的线压力(最大线压力)的值限制得较低是非常重要的。
这里,本发明中,将弹性辊26和冷却辊28之间的最大线压力控制为达到0.3MPa~3MPa。作为其理由,是因为如果小于0.3MPa,则推压力不足,无法被调平,在薄膜中产生厚度不均。另一方面,如果超过3MPa,则会在通过弹性辊26和冷却辊28之间的夹持部的薄片状熔融树脂12中产生残余应变。而且,在最大线压力的测定中,使用压敏纸来测定辊间的线压力分布。另外,在将最大线压力控制为上述的范围时,通过不仅调整使辊之间所夹持的压力,而且调整弹性辊的外筒壁厚,调整辊之间接触的长度,就可以进行控制。
另外,本发明中,纤维素酰化物树脂的制膜速度Y(m/min)优选在20m/min以上。而且,优选25m/min~80m/min,更优选30m/min~70m/min。
如上所述,根据本实施方式,由于在制膜工序部14中的特别是将从模具24中喷出的薄片状熔融树脂12夹在弹性辊26和冷却辊28之间而进行调平时,特别着眼于薄片状熔融树脂12所受到的最大线压力的值,将该最大线压力控制为规定的值,因此在制膜工序部14,也就是在拉伸前,可以制造不显现出滞后的纤维素酰化物薄膜12’。
另外,根据本实施方式,可以制造薄膜厚度为20~300μm、面内滞后Re在20nm以下、厚度方向的滞后Rth在20nm以下的纤维素酰化物薄膜12’。
这里,滞后Re、Rth可以利用以下的式子求得。
Re(nm)=|n(MD)-n(TD)|×T(nm)
Rth(nm)=|{(n(MD)+n(TD))/2}-n(TH)|×T(nm)
式中的n(MD)、n(TD)、n(TH)表示长度(流动)方向、宽度方向、厚度方向的折射率,T表示以nm单位表示的厚度。
其后,在由弹性辊26和冷却辊28夹住的纤维素酰化物薄膜12’被卷绕在金属制的冷却辊28上而冷却后,从冷却辊28的表面上剥离,送向后段的纵向拉伸工序部16。
以下,将对适于本发明的热塑性树脂、拉伸前的热塑性树脂薄膜的制膜方法、热塑性薄膜的加工方法进行详细说明。本发明作为热塑性薄膜,可以适用于纤维素酰化物薄膜和聚烯烃薄膜中,以下将依次说明。
(纤维素酰化物树脂)
本发明中所用的纤维素酰化物优选重均分子量为7万~20万,并且具有以下的特征的材料。这里,
A表示乙酰基的取代度,B表示碳数为3~7的酰基的取代度的总和。
2.0≤A+B≤3.0(式1)
0.0≤A≤2.0 (式2)
1.2≤B≤2.9 (式3)
本发明的纤维素酰化物中,如以上述式(1)表示的那样,其特征是,A+B满足2.0~3.0。优选2.4~3.0,更优选2.5~2.95。在A+B小于2.0的情况下,由于纤维素酰化物的亲水性增大,薄膜的透湿性变大,因此不够理想。
而且,本说明书中使用「~」表示的数值范围是指将在「~」的前后所记载的数值作为下限值及上限值包含的范围。
如以上述(2)表示的那样,其特征是,A满足0~2.0。优选0.05~1.8,更优选0.1~1.6。
上述式(3)中所示的B的特征是,满足1.2~2.9。优选1.3~2.9,更优选1.4~2.9,进一步优选1.5~2.9。
在B的1/2以上为丙酰基的情况下,优选
2.4≤A+B≤3.0
2.0≤B≤2.9
在小于B的1/2为丙酰基的情况下,优选
2.4≤A+B≤3.0
1.3≤B≤2.5
在B的1/2以上为丙酰基的情况下,更优选
2.5≤A+B≤2.95
2.4≤B≤2.9
在小于B的1/2为丙酰基的情况下,更优选
2.5≤A+B≤2.95
1.4≤B≤2.0
本发明中,其特征是,减少乙酰基在酰基中所占的取代度,增多丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基的取代度的总和。这样,就可以减小拉伸后的Re、Rth的经时变化。这是因为,由于通过增多比乙酰基更长的这些基,就可以改善薄膜的柔软性,提高拉伸性,因此纤维素酰化物分子的取向就很难伴随着拉伸而打乱,由此所体现的Re、Rth的经时变化就会减少。但是,如果使酰基比上述的基更长,则由于会过多地降低玻璃化温度(Tg)或弹性模量,因此不够理想。由此,优选比乙酰基大的丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基,更优选丙酰基、丁酰基。
这些纤维素酰化物的合成方法的基本的原理记载于右田他、木材化学180~190页(共立出版,1968年)中。代表性的合成方法是利用羧酸酐-乙酸-硫酸催化剂的液相乙酰化法。具体来说,在将棉绒或木材浆等纤维素原料用适量的乙酸进行了前处理后,投入预先冷却了的羧酸化混合液中而酯化,合成完全纤维素酰化物(2位、3位及6位的酰基取代度的总计约为3.00)。上述羧酸化混合液一般来说含有作为溶剂的乙酸、作为酯化剂的羧酸酐及作为催化剂的硫酸。一般来说,羧酸酐是以在化学计量上比与之反应的纤维素及存在于体系内的水分的总计更多的量使用的。在酰化反应结束后,为了进行残存于体系内的过多的羧酸酐的水解及酯化催化剂的一部分的中和,添加中和剂(例如钙、镁、铁、铝或锌的碳酸盐、乙酸盐或氧化物)的水溶液。然后,在少量的乙酰化反应催化剂(一般来说为残存的硫酸)的存在下,通过保持为50~90℃而将所得的完全纤维素酰化物皂化熟化,直至变成具有所需的酰基取代度及聚合度的纤维素酰化物。在得到了所需的纤维素酰化物的时刻,将残存于体系内的催化剂用如前所述的中和剂完全地中和,或者不进行中和而将纤维素酰化物溶液投入水或稀硫酸中(或者将水或稀硫酸投入纤维素酰化物溶液中)以将纤维素酰化物分离,利用洗涤及稳定化处理得到纤维素酰化物。
本发明中优选使用的纤维素酰化物的聚合度为,粘度平均聚合度为150~600,优选160~500,更优选170~400,特别优选180~300。粘度平均聚合度可以利用宇田等的极限粘度法(宇田和夫、斋藤秀夫、纤维学会学报,第18卷第1号,105~120页,1962年)来测定。另外详细记载于特开平9-95538中。
对于此种粘度平均聚合度的调整,也可以通过除去低分子量成分来实现。当低分子成分被除去时,平均分子量(聚合度)就会变高,而由于粘度低于通常的纤维素酰化物,因此是有用的。低分子成分的除去可以通过将纤维素酰化物用恰当的有机溶剂洗涤来实施。另外也可以利用聚合方法来调整分子量。例如,在制造低分子成分少的纤维素酰化物的情况下,优选将乙酰化反应中的硫酸催化剂量调整为相对于纤维素100质量份为0.5~25质量份。当将硫酸催化剂的量设为上述范围时,则可以合成在分子量部分布的方面也很理想(分子量分布均一的)纤维素酰化物。
本发明中所用的纤维素酰化物优选使用重均分子量Mw/数均分子量Mn比为1.5~5.5的纤维素酰化物,更优选使用2.0~5.0,特别优选使用2.5~5.0,最优选使用3.0~5.0的纤维素酰化物。
这些纤维素酰化物既可以仅使用一种,也可以混合两种以上。另外,也可以是适当地混合了纤维素酰化物以外的高分子成分的材料。所混合的高分子成分优选与纤维素酯相溶性优良的成分,制成薄膜后的透过率优选在80%以上,更优选在90%以上,进一步优选在92%以上。
另外,本发明中也可以添加增塑剂,通过添加增塑剂,不仅可以降低纤维素酰化物的晶体熔化温度(Tm),而且可以减少Re、Rth的经时变化。这是因为,由于增塑剂的添加,纤维素酰化物发生疏水化,可以抑制由吸水造成的纤维素酰化物分子的拉伸取向的松弛。但是,由于增塑剂会降低纤维素酰化物薄膜的玻璃化温度,降低薄膜自身的耐热温度,因此从薄膜的耐热性的方面考虑越少越好。
所用的增塑剂的分子量没有特别限定,既可以是低分子量,也可以是高分子量。增塑剂的种类可以举出磷酸酯类、烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯类、羧酸酯类、多元醇的脂肪酸酯类等。作为这些增塑剂的形状,既可以是固体,也可以是油状物。即,在其熔点或沸点方面没有特别限定。在进行熔融制膜的情况下,可以特别优选使用具有不挥发性的材料。
作为磷酸酯的具体例,例如可以举出磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三丁氧基乙基酯、磷酸三(甲苯酯)、磷酸三辛酯、磷酸三萘酯、磷酸三二甲苯酯、磷酸三邻联苯酯、磷酸甲苯基苯基酯、磷酸辛基二苯基酯、磷酸联苯基二苯酯、1,4-亚苯基-四苯基磷酸酯等。另外,优选使用特表平6-501040号公报的权利要求3~7中所记载的磷酸酯系增塑剂。
作为烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯(alkyl phthalyl alkyl glycolate)类,例如可以举出甲基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、丙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、丙基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯等。
作为羧酸酯,例如可以举出邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯及邻苯二甲酸二乙基己基酯等邻苯二甲酸酯类及柠檬酸乙酰基三甲基酯、柠檬酸乙酰基三乙基酯、柠檬酸乙酰基三丁基酯等柠檬酸酯类,己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、己二酸二异丁酯、双(2-乙基己基)己二酸酯、己二酸二异癸基酯、双(丁基二乙二醇己二酸酯)等己二酸酯类,均苯四酸四辛酯、偏苯三酸三辛酯等芳香族多元羧酸酯类,己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二乙酯、壬二酸二丁酯、壬二酸二辛酯等脂肪族多元羧酸酯类,甘油三乙酸酯、二甘油四乙酸酯、乙酰化甘油酯、单甘油酯、二甘油酯等多元醇的脂肪酸酯类等。另外,除此以外,优选还单独使用或者并用油酸丁酯、乙酰蓖麻酸甲酯、癸二酸二丁酯、甘油三醋精等。
另外,可以举出聚己二酸亚乙基酯、聚己二酸亚丁基酯、聚丁二酸亚乙基酯、聚丁二酸亚丁基酯等由二醇和二元酸构成的脂肪族聚酯类,由聚乳酸、聚乙二醇酸等氧基羧酸构成的脂肪族聚酯类,由聚己内酯、聚丙醇酸内酯、聚戊内酯等内酯构成的脂肪族聚酯类,聚乙烯基吡咯烷酮等乙烯基聚合物类等高分子量系增塑剂。增塑剂可以单独使用它们,也可以与低分子量增塑剂并用。
多元醇系增塑剂是与纤维素脂肪族酯的相溶性良好、明显地显现出热塑性化效果的甘油酯、二甘油酯等甘油系的酯化合物或聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇、在聚亚烷基二醇的羟基上结合了酰基的化合物等。
作为具体的甘油酯,可以举出甘油二乙酸酯硬脂酸酯、甘油二乙酸酯棕榈酸酯、甘油二乙酸酯肉豆蔻酸酯、甘油二乙酸酯月桂酸酯、甘油二乙酸酯癸酸酯、甘油二乙酸酯壬酸酯、甘油二乙酸酯辛酸酯、甘油二乙酸酯庚酸酯、甘油二乙酸酯己酸酯、甘油二乙酸酯戊酸酯、甘油二乙酸酯油酸酯、甘油乙酸酯二癸酸酯、甘油乙酸酯二壬酸酯、甘油乙酸酯二辛酸酯、甘油乙酸酯二庚酸酯、甘油乙酸酯二己酸酯、甘油乙酸酯二戊酸酯、甘油乙酸酯二丁酸酯、甘油二丙酸酯癸酸酯、甘油二丙酸酯月桂酸酯、甘油二丙酸酯肉豆蔻酸酯、甘油二丙酸酯棕榈酸酯、甘油二丙酸酯硬脂酸酯、甘油二丙酸酯油酸酯、甘油三丁酸酯、甘油三戊酸酯、甘油单棕榈酸酯、甘油单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、甘油丙酸酯硬脂酸酯、甘油油酸酯丙酸酯等,然而并不限定于此,可以将它们单独使用或并用。
其中,优选甘油二乙酸酯辛酸酯、甘油二乙酸酯壬酸酯、甘油二乙酸酯癸酸酯、甘油二乙酸酯月桂酸酯、甘油二乙酸酯肉豆蔻酸酯、甘油二乙酸酯棕榈酸酯、甘油二乙酸酯硬脂酸酯、甘油二乙酸酯油酸酯。作为二甘油酯的具体的例子,可以举出二甘油四乙酸酯、二甘油四丙酸酯、二甘油四丁酸酯、二甘油四戊酸酯、二甘油四己酸酯、二甘油四庚酸酯、二甘油四辛酸酯、二甘油四壬酸酯、二甘油四癸酸酯、二甘油四月桂酸酯、二甘油四肉豆蔻酸酯、二甘油四棕榈酸酯、二甘油三乙酸酯丙酸酯、二甘油三乙酸酯丁酸酯、二甘油三乙酸酯戊酸酯、二甘油三乙酸酯己酸酯、二甘油三乙酸酯庚酸酯、二甘油三乙酸酯辛酸酯、二甘油三乙酸酯壬酸酯、二甘油三乙酸酯癸酸酯、二甘油三乙酸酯月桂酸酯、二甘油三乙酸酯肉豆蔻酸酯、二甘油三乙酸酯棕榈酸酯、二甘油三乙酸酯硬脂酸酯、二甘油三乙酸酯油酸酯、二甘油二乙酸酯二丙酸酯、二甘油二乙酸酯二丁酸酯、二甘油二乙酸酯二戊酸酯、二甘油二乙酸酯二己酸酯、二甘油二乙酸酯二庚酸酯、二甘油二乙酸酯二辛酸酯、二甘油二乙酸酯二壬酸酯、二甘油二乙酸酯二癸酸酯、二甘油二乙酸酯二月桂酸酯、二甘油二乙酸酯肉豆蔻酸酯、二甘油二乙酸酯二棕榈酸酯、二甘油二乙酸酯二硬脂酸酯、二甘油二乙酸酯二油酸酯、二甘油乙酸酯三丙酸酯、二甘油乙酸酯三丁酸酯、二甘油乙酸酯三戊酸酯、二甘油乙酸酯三己酸酯、二甘油乙酸酯三庚酸酯、二甘油乙酸酯三辛酸酯、二甘油乙酸酯三壬酸酯、二甘油乙酸酯三癸酸酯、二甘油乙酸酯三月桂酸酯、二甘油乙酸酯三肉豆蔻酸酯、二甘油乙酸酯三棕榈酸酯、二甘油乙酸酯三硬脂酸酯、二甘油月桂酸酯、二甘油硬脂酸酯、二甘油辛酸酯、二甘油肉豆蔻酸酯、二甘油油酸酯等二甘油的混酸酯等,然而并不限定于它们,可以将它们单独使用或者并用。
其中,优选二甘油四乙酸酯、二甘油四丙酸酯、二甘油四丁酸酯、二甘油四辛酸酯、二甘油四月桂酸酯。
作为聚亚烷基二醇的具体的例子,可以举出平均分子量为200~1000的聚乙二醇、聚丙二醇等,然而并不限定于它们,可以将它们单独使用或者并用。
作为在聚亚烷基二醇的羟基上结合了酰基的化合物的具体的例子,可以举出聚氧乙烯乙酸酯、聚氧乙烯丙酸酯、聚氧乙烯丁酸酯、聚氧乙烯戊酸酯、聚氧乙烯己酸酯、聚氧乙烯庚酸酯、聚氧乙烯辛酸酯、聚氧乙烯壬酸酯、聚氧乙烯癸酸酯、聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯肉豆蔻酸酯、聚氧乙烯棕榈酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯亚油酸酯、聚氧丙烯乙酸酯、聚氧丙烯丙酸酯、聚氧丙烯丁酸酯、聚氧丙烯戊酸酯、聚氧丙烯己酸酯、聚氧丙烯庚酸酯、聚氧丙烯辛酸酯、聚氧丙烯壬酸酯、聚氧丙烯癸酸酯、聚氧丙烯月桂酸酯、聚氧丙烯肉豆蔻酸酯、聚氧丙烯棕榈酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、聚氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯亚油酸酯等,然而并不限定于它们,可以将它们单独使用或者并用。
增塑剂的添加量优选设为0~10重量%,更优选0~8重量%,最优选0~5重量%。
在增塑剂的含量多于10重量%的情况下,纤维素酰化物的热流动性变得良好,增塑剂会向熔融制膜后的薄膜的表面渗出,另外作为耐热性的玻璃化温度Tg降低。
本发明中也可以根据需要,在不损害所要求的性能的范围内,作为防止热劣化用、防止着色用的稳定剂,单独地或混合两种以上地添加亚磷酸盐系化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯、硫代磷酸酯、弱有机酸、环氧化合物等。作为亚磷酸盐系稳定剂的具体例,可以更优选使用特开2004-182979的[0023]~[0039]段中所记载的化合物。作为亚磷酸酯系稳定剂的具体例,可以使用特开昭51-70316号公报、特开平10-306175号公报、特开昭57-78431号公报、特开昭54-157159号公报、特开昭55-13765号公报中记载的化合物。
本发明中的稳定剂的添加量优选相对于纤维素酰化物为0.005~0.5重量%,更优选0.01~0.4重量%以上,进一步优选0.05~0.3重量%。在使添加量小于0.005重量%的情况下,由于熔融制膜时的防劣化及抑制着色的效果不充分,因此不够理想。另一方面,在0.5重量%以上的情况下,会向熔融制膜后的纤维素酰化物薄膜的表面渗出,因此不够理想。
另外,也优选添加抗劣化剂及抗氧化剂。通过将酚系化合物、硫醚系化合物、磷系化合物等作为抗劣化剂或抗氧化剂添加,就可以在防老化及防氧化中体现出协同效果。另外,作为其他的稳定剂,可以优选使用发明协会公开技报(公技编号2001-1745、2001年3月15日发行,发明协会)17页~22页中详细记载的材料。
此外,其特征在于,在本发明的纤维素酯纤维素酰化物中,含有紫外线防止剂,也可以含有一种或两种以上的紫外线吸收剂。液晶用紫外线吸收剂从防止液晶的劣化的观点考虑,优选波长380nm以下的紫外线的吸收能力优良的物质,并且从液晶显示性的观点考虑,优选波长400nm以上的可见光的吸收少的物质。例如可以举出氧化二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合物系化合物等。特别优选的紫外线吸收剂是苯并三唑系化合物或二苯甲酮系化合物。其中,苯并三唑系化合物由于对纤维素酯纤维素酰化物的不需要的着色很少,因此优选。
作为优选的紫外线防止剂,可以举出2,6-二-叔丁基对甲酚、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双(正辛基硫代)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、八癸基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基丙基)丙酸酯、N,N’-六亚甲基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯、三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯等。另外,可以优选使用2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-(3”,4”,5”,6”-四氢邻苯二甲酰亚胺甲基)-5’-甲基苯基)苯并三唑、2,2-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚)、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链及侧链十二烷基)-4-甲基苯酚、辛基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯和2-乙基己基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯的混合物,另外作为紫外线吸收剂优选使用高分子紫外线吸收剂、特开平6-148430号记载的聚合物型的紫外线吸收剂等。
另外,优选2,6-二-叔丁基-对甲酚、季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三甘醇双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]。另外,例如也可以并用N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]肼等肼系的金属惰性剂或三(2,4-二叔丁基-丁基苯基)亚磷酸盐等磷系加工稳定剂。这些化合物的添加量优选相对于纤维素酯纤维素酰化物以质量比例计为1ppm~3.0%,更优选10ppm~2%。
这些紫外线吸收剂作为市售品有如下的材料可以利用。作为苯并三唑系有TINUBIN P(汽巴精化)、TINUBIN 234(汽巴精化)、TINUBIN 320(汽巴精化)、TINUBIN 326(汽巴精化)、TINUBIN 327(汽巴精化)、TINUBIN 328(汽巴精化)、Sumisorb(住友化学)等。另外,作为二苯甲酮系紫外线吸收剂,可以举出seesorb 100(Shipro化成)、seesorb 101(Shipro化成)、seesorb 101S(Shipro化成)、seesorb 102(Shipro化成)、seesorb 103(Shipro化成)、ADEKASTAB LA-51(旭电化)、Chemisorp111(Chemipro化成)、UVINUL D-49(BASF)等。作为草酰苯胺系紫外线吸收剂,有TINUBIN 312(汽巴精化)或TINUBIN 315(汽巴精化)。另外,作为水杨酸系紫外线吸收剂,市面上有seesorb 201(Shipro化成)或seesorb202(Shipro化成),作为氰基丙烯酸酯系紫外线吸收剂,有seesorb501(Shipro化成)、UVINUL N-539(BASF)。
另外,除了增塑剂以外,还可以添加各种添加剂(例如光学各向异性控制剂、微粒、紫外线吸收剂、表面活性剂、臭氧捕获剂(胺等)等)。作为红外吸收染料,例如可以使用特开平2001-194522号公报的材料,微粒优选使用平均粒径为5~3000nm的微粒,可以使用由金属氧化物或交联聚合物构成的材料,相对于纤维素酰化物优选含有0.001~5质量%。
对于光学各向异性控制剂(Re显现剂),为了调整乙酸纤维素薄膜的滞后,优选相对于纤维素酰化物含有0~10质量%。滞后上升剂作为具有至少两个芳香族环的芳香族化合物使用。具有至少两个芳香族环的芳香族化合物优选该至少两个芳香族环在分子构造上形成同一平面的化合物,也可以是棒状化合物。在芳香族化合物的芳香族环中,除了芳香族烃环以外,还包含芳香族性杂环。芳香族烃环特别优选六元环(即苯环)。芳香族性杂环一般来说为不饱和杂环。芳香族性杂环优选五元环、六元环或七元环,更优选五元环或六元环。芳香族性杂环一般来说具有最多的双键。作为杂原子,优选氮原子、氧原子及硫原子,特别优选氮原子。在芳香族性杂环的例子中,包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环及1,3,5-三嗪环。作为芳香族环,优选苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、吡嗪环及1,3,5-三嗪环,更优选苯环及1,3,5-三嗪环。芳香族化合物特别优选具有至少一个1,3,5-三嗪环。作为此种滞后上升剂,可以使用相同的2000-275434号、相同的2000-284124号、相同的2001-13323号、WO00/65384号等中记载的物质。
(熔融制膜)
(1)干燥
纤维素酰化物树脂虽然也可以直接使用粉体,然而为了减少制膜的厚度变动,更优选使用颗粒(pellet)化了的材料。
纤维素酰化物树脂在将含水率设为0.02质量%以上2.0质量%以下,更优选0.03质量%以上1.5质量%以下,进一步优选0.05质量%以上1.0质量%以下后,投入挤出机的料斗。纤维素酰化物树脂由于吸湿性高,在高温多湿的状态下含有超过3wt%的水分,因此为了挤出需要预先调节水分量。纤维素酰化物树脂的含有水分率可以利用干燥温度和干燥时间、脱湿风的露点温度来控制。干燥温度的影响特别大,如果降低干燥温度,则含有水分率就会提高。另外,通过调整干燥时间,也可以调节含有水分率,然而由于有产生水分率的不均的倾向,因此优选利用干燥温度的控制。由此,需要能够进行严格的干燥温度控制的干燥设备。另一方面,在有必要提高含有水分率的情况下,可以通过循环高湿度的空气来进行调整。此时将料斗的温度设为Tg-50℃以上、Tg+30℃以下,更优选Tg-40℃以上、Tg+10℃以下,进一步优选Tg-30℃以上、Tg以下。这样就可以抑制料斗内的水分的再吸附,更容易体现出上述干燥的效率。另外,更优选向料斗内吹入脱水的空气或惰性气体(例如氮气)。
(2)混炼挤出
在180℃以上230℃以下,更优选在185℃以上225℃以下,进一步优选在190℃以上220℃以下混炼、熔融。此时,熔融温度既可以在一定温度下进行,也可以分割为几段来控制。优选的混炼时间为2分钟以上60分钟以下,更优选3分钟以上40分钟以下,进一步优选4分钟以上30分钟以下。另外,优选在惰性(氮气)气流中,或者使用带有通气口的挤出机对挤出机内进行真空排气的同时来实施。
(3)浇注(casting)
在将熔融了的纤维素酰化物树脂与齿轮泵连通,除去了挤出机的脉动后,利用金属网过滤器等进行过滤,之后从所安装的T型的模具中向冷却鼓上以薄片状挤出。挤出既可以单层地进行,也可以使用多歧管模具(multimanifold)或进料挡块模具(feed block die)进行多层挤出。此时,通过调整模具的唇口(lips)的间隔,可以调整宽度方向的厚度不均。
此后,向冷却鼓上挤出。此时,优选使用静电施加法、气刀法、空气室法、真空喷嘴法、接触辊法等方法,提高冷却鼓与熔融挤出的薄片的密接。此种密接提高法既可以对熔融挤出薄片的全面实施,也可以对局部(例如仅为两端)实施。
冷却鼓优选在60℃以上160℃以下,更优选在70℃以上150℃以下,进一步优选在80℃以上140℃以下。此后,将薄片从冷却鼓上剥下,在经过夹持辊及展幅机后卷绕。卷绕速度优选在10m/分钟以上100m/分钟以下,更优选在15m/分钟以上80m/分钟以下,进一步优选在20m/分钟以上70m/分钟以下。
制膜宽度优选在1m以上5m以下,更优选在1.2m以上4m以下,进一步优选在1.3m以上3m以下。如此得到的未拉伸的纤维素酰化物薄膜的厚度优选在30μm以上400μm以下,更优选在40μm以上300μm以下,进一步优选在50μm以上200μm以下。
如此得到的纤维素酰化物薄膜最好将两端修剪,临时卷绕在卷绕机上。被修剪的部分在粉碎处理后,或者在根据需要进行了造粒处理或解聚·再聚合等处理后,也可以作为相同品种的纤维素酰化物薄膜用原料或作为不同品种的纤维素酰化物薄膜用原料而再利用。另外,从防止损伤的观点考虑,最好在卷绕前在至少一面实施层压覆膜。
如此得到的纤维素酰化物薄膜的玻璃化温度(Tg)优选在70℃以上180℃以下,更优选在80℃以上160℃以下,进一步优选在90℃以上150℃以下。
(纤维素酰化物薄膜的加工)
将利用上述的方法制造的纤维素酰化物薄膜用上述的方法单轴或双轴拉伸,制成拉伸纤维素酰化物薄膜。它既可以单独使用,也可以将它们与偏振片组合使用,还可以在它们之上设置液晶层、控制了折射率的层(低反射层)或硬质涂层而使用。它们可以利用以下的工序来实现。
(1)表面处理
纤维素酰化物薄膜通过进行表面处理,可以提高与各功能层(例如底涂层及背(back)层)的密接。例如可以使用辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕处理、火焰处理、酸或碱处理。这里所说的辉光放电处理也可以是在10-3~10-20Torr的低压气体下产生的低温等离子体,更优选大气压下的等离子体处理。所谓等离子体激发性气体是指在如上所述的条件下被进行等离子体激发的气体,可以举出氩气、氦气、氖气、氪气、氙气、氮气、二氧化碳、四氟甲烷之类的氟碳气类及它们的混合物等。对于它们的详细情况详细记载于发明协会公开技报(公技编号2001-1745,2001年3月15日发行,发明协会)的30页~32页中。而且,近年受到关注的大气压下的等离子体处理例如可以使用在10~1000Kev下20~500Kgy的照射能,更优选使用30~500Kev下20~300Kgy的照射能。它们当中特别优选碱皂化处理。
碱皂化处理既可以浸渍于皂化液中(浸渍法),也可以涂布皂化液(涂布法)。对于浸渍法的情况,可以在使NaOH或KOH等pH为10~14的水溶液以0.1分钟到10分钟通过加温为20℃~80℃的槽后,通过进行中和、水洗、干燥来实现。
对于涂布法的情况,可以使用浸涂法、幕帘涂覆法、挤涂法、棒涂覆法及E模具涂布法。碱皂化处理涂布液的溶剂最好选择如下的溶剂,即,为了向皂化液的透明支承体上涂布,浸润性良好,另外不会由皂化液溶剂在透明支承体表面形成凹凸,可以将面状一直保持良好。具体来说,优选醇系溶剂,特别优选异丙醇。另外,可以将表面活性剂的水溶液作为溶剂使用。碱皂化涂布液的碱优选溶解于上述溶剂中的碱,更优选KOH、NaOH。皂化涂布液的pH优选在10以上,更优选在12以上。碱皂化时的反应条件优选在室温下1秒钟以上、5分钟以下,更优选5秒钟以上、5分钟以下,特别优选20秒钟以上、3分钟以下。碱皂化反应后,最好将皂化液涂布面水洗或在用酸洗涤后进行水洗。另外,可以连续地进行涂布式皂化处理和后述的取向膜去涂设,可以减少工序数。这些皂化方法具体来说可以举出例如特开2002-82226号公报、WO02/46809号公报中记载的内容。
为了与功能层粘接,最好还设置底涂层。该层既可以在进行了上述表面处理后涂设,也可以不进行表面处理而涂设。对于底涂层的详细情况,记载于发明协会公开技报(公技编号2001-1745,2001年3月15日发行,发明协会)中32页中。
这些表面处理、底涂工序既可以在制膜工序的最后加入,也可以单独地实施,还可以在后述的功能层赋予工序中实施。
(2)功能层的赋予
在本发明的纤维素酰化物薄膜上,优选组合详细记载于发明协会公开技报(公技编号2001-1745,2001年3月15日发行,发明协会)中32页~45页中的功能性层。其中优选的是偏光层的赋予(偏振片)、光学补偿层的赋予(光学补偿薄片)、防反射层的赋予(防反射薄膜)。
《环状聚烯烃系树脂》
本发明作为本发明的环状聚烯烃系树脂(环烯烃树脂),无论是后述的环烯烃树脂-A还是环烯烃树脂-B的哪种都可以理想地使用。
(环烯烃树脂-A/开环聚合型)
作为本发明中所用的环烯烃系树脂(环烯烃树脂-A),例如可以举出(1)在将降冰片烯系单体的开环(共)聚合物根据需要像马来酸加成、环戊二烯加成那样进行了聚合物改性后,加氢了的树脂;(2)使降冰片烯系单体加成型聚合的树脂;(3)使降冰片烯系单体和乙烯或α-烯烃等烯烃系单体加成型共聚后的树脂等。聚合方法及加氢方法可以利用常法进行。
作为上述降冰片烯系单体,例如可以举出降冰片烯及其烷基及/或亚烷基取代物,例如5-甲基-2-降冰片烯、5-二甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯、5-丁基-2-降冰片烯、5-亚乙基-2-降冰片烯等它们的卤素等极性基取代物;二环戊二烯、2,3-二羟基环戊二烯等;二亚甲基八氢萘、其烷基及/或亚烷基取代物及卤素等极性基取代物,例如6-甲基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-乙基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-亚乙基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-氯-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-氰基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-吡啶基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘、6-甲氧基羰基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢萘等;环戊二烯与四氢茚等的加成物;环戊二烯的3~4聚物,例如4,9:5,8-二亚甲基-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-八氢-1H-芴、4,11:5,10:6,9-三亚甲基-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a-十二氢-1H-环戊二烯并蒽等。
(环烯烃系树脂-B/开环聚合型)
另外,作为环烯烃系树脂,可以举出以下述通式(1)~(4)表示的树脂,它们当中,特别优选以下述通式(1)表示的树脂。
[化1]
[通式(1)~(4)中,A、B、C及D表示氢原子或1价的有机基,它们中的至少一个是极性基。]
作为这些环烯烃系树脂的重均分子量,通常为5,000~1,000,000,更优选8,000~200,000。
作为本发明的环烯烃树脂,例如可以举出特开昭60-168708号公报、特开昭62-252406号公报、特开昭62-252407号公报、特开平2-133413号公报、特开昭63-145324号公报、特开昭63-264626号公报、特开平1-240517号公报、特公昭57-8815号公报等中记载的树脂等。
这些树脂当中,特别优选将降冰片烯系单体加成聚合而得的树脂。
这些环烯烃树脂的玻璃化温度(Tg)优选在80℃以上230℃以下,更优选在100℃以上200℃以下,进一步优选在120℃以上180℃以下。饱和吸水率优选在1质量%以下,更优选在0.8质量%以下。以上述通式(1)~(4)表示的环烯烃树脂的玻璃化温度(Tg)及饱和吸水率可以通过选择取代基A、B、C、D的种类来控制。
作为本发明的环烯烃树脂,也可以将以下述通式(5)表示的至少一种四环十二碳烯衍生物单独使用,或者使用对将该四环十二碳烯衍生物和可以与它形成共聚物的不饱和环状化合物易位聚合而得的聚合物加氢而得的加氢聚合物。
(式中,A、B、C及D表示氢原子或1价的有机基,它们中的至少一个为极性基。)
在以上述通式(5)表示的四环十二碳烯衍生物中,因A、B、C及D中的至少一个为极性基,而可以获得与其他的材料的密接性、耐热性等优良的偏光薄膜。另外,如果该极性基是以-(CH2)nCOOR(这里,R表示碳数为1~20的烃基,n表示0~10的整数。)表示的基,则由于最终得到的加氢聚合物(偏光薄膜的基材)具有高的玻璃化温度,因此优选。特别是从降低吸水率的方面考虑,该以-(CH2)nCOOR表示的极性取代基最好在通式(5)的四环十二碳烯衍生物的每一个分子中含有一个。在上述极性取代基中,以R表示的烃基的碳数越多,则所得的加氢聚合物的吸湿性就越小,因此优选,然而从与所得的加氢聚合物的玻璃化温度的平衡的方面考虑,该烃基优选碳数为1~4的链状烷基或碳数在5以上的(多)环状烷基,特别优选甲基、乙基、环己基。
另外,在以-(CH2)nCOOR表示的基所结合的碳原子上,作为取代基结合有碳数为1~10的烃基的通式(5)的四环十二碳烯衍生物,由于所得的加氢聚合物的吸湿性低,因此优选。特别是,该取代基为甲基或乙基的通式(5)的四环十二碳烯衍生物因其合成容易而优选。具体来说,优选8-甲基-8-甲氧基羰基四环[4,4,0,12.5,17.10]十二碳-3-烯。这些四环十二碳烯衍生物及可以与它共聚的不饱和环状化合物的混合物例如可以利用记载于特开平4-77520号公报第4页右上栏12行~第6页右下栏第4行的方法来进行易位聚合、加氢。
这些环烯烃系树脂在氯仿中30℃下测定的固有粘度(ηinh)优选0.1~1.5dl/g,更优选0.4~1.2dl/g。另外,作为加氢聚合物的加氢率,以60MHz、1H-NMR测定的值在50%以上,优选在90%以上,更优选在98%以上。加氢率越高,则所得的环烯烃薄膜对热或光的稳定性就越优良。该加氢聚合物中所含的凝胶含量优选在5质量%以下,更优选在1质量%以下。
另外可以将下述构造的环烯烃树脂(加成聚合型)用于本发明的薄膜中。本发明中,作为环烯烃树脂,可以举出[A-1]:碳原子数为2~20的α-烯烃与以下述式(1)表示的环状烯烃的无规共聚物的加氢物、[A-2]:以下述式(I)表示的环状烯烃的开环聚合物或共聚物的加氢物等。
这些环烯烃树脂以DSC测定的玻璃化温度(Tg)优选在70℃以上,更优选70~250℃,特别优选120~180℃。
另外,这些环烯烃树脂为非晶性或低结晶性,利用X射线衍射法测定的结晶化度通常在20%以下,优选在10%以下,更优选在2%以下。
另外,本发明的环烯烃在135℃的十氢化萘中测定的极限粘度[η]通常为0.01~20dl/g,优选0.03~10dl/g,更优选为0.05~5dl/g,依照ASTMD1238以260℃载荷2.16kg测定的熔融流动指数(MFR)通常为0.1~200g/10分钟,优选1~100g/10分钟,更优选5~50g/10分钟。
另外,环烯烃树脂的软化点作为以热力学分析仪(TMA)测定的软化点,通常在30℃以上,优选在70℃以上,更优选80~260℃。
对于以上述式(I)表示的环烯烃树脂的构造的详细情况进行叙述。
上述式(1)中,n为0或1,m为0或1以上的整数,q为0或1。而且,在q为1的情况下,Ra及Rb各自独立,是下述所示的原子或烃基,在q为0的情况下,各自的结合手结合而形成五元环。
R1~R18以及Ra及Rb各自独立,是氢原子、卤原子或烃基。这里,卤原子是氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。
另外,作为烃基,各自独立,通常可以举出碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为3~15的环烷基、芳香族烃基。更具体来说,作为烷基可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基及十八烷基,作为环烷基可以举出环己基,作为芳香族烃基可以举出苯基、萘基等。这些烃基也可以被卤原子取代。另外,在上述式(I)中,也可以R15~R18分别结合(相互共同)而形成单环或多环,而且,如此形成的单环或多环也可以具有双键。
以上述式(I)表示的环状烯烃更具体来说例示如下。作为一个例子,可以举出以
表示的双环[2.2.1]-2-庚烯(=降冰片烯)(上述通式中,1~7的数字表示碳的位置编号。)及在该化合物上取代了烃基的衍生物。
作为该取代烃基,可以例示出5-甲基、5,6-二甲基、1-甲基、5-乙基、5-正丁基、5-异丁基、7-甲基、5-苯基、5-甲基-5-苯基、5-苄基、5-甲苯基、5-(乙基苯基)、5-(异丙基苯基)、5-(联苯基)、5-(β-萘基)、5-(α-萘基)、5-(蒽基)、5,6-二苯基等。
另外,作为其他的衍生物,可以例示出环戊二烯-苊加成物、1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴、1,4-亚甲基-1,4,4a,5,10,10a-六氢蒽等双环[2.2.1]-2-庚烯衍生物。
此外,还可以举出三环[4.3.0.12,5]-3-癸烯、2-甲基三环[4.3.0.12,5]-3-癸烯、5-甲基三环[4.3.0.12,5]-3-癸烯等三环[4.3.0.12,5]-3-癸烯衍生物、三环[4.4.0.12,5]-3-十-碳烯、10-甲基三环[4.4.0.12,5]-3-十一碳烯等三环[4.4.0.12,5]-3-十一碳烯衍生物。以
表示的四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯及在其上取代了烃基的衍生物。
作为该烃基,可以例示出8-甲基、8-乙基、8-丙基、8-丁基、8-异丁基、8-己基、8-环己基、8-硬脂基、5,10-二甲基、2,10-二甲基、8,9-二甲基、8-乙基-9-甲基、11,12-二甲基、2,7,9-三甲基、2,7-二甲基-9-乙基、9-异丁基-2,7-二甲基、9,11,12-三甲基、9-乙基-11,12-二甲基、9-异丁基-11,12-二甲基、5,8,9,10-四甲基、8-亚乙基、8-亚乙基-9-甲基、8-亚乙基-9-乙基、8-亚乙基-9-异丙基、8-亚乙基-9-丁基、8-正亚丙基、8-正亚丙基-9-甲基、8-正亚丙基-9-乙基、8-正亚丙基-9-异丙基、8-正亚丙基-9-丁基、8-异亚丙基、8-异亚丙基-9-甲基、8-异亚丙基-9-乙基、8-异亚丙基-9-异丙基、8-异亚丙基-9-丁基、8-氯、8-溴、8-氟、8,9-二氯、8-苯基、8-甲基-8-苯基、8-苄基、8-甲苯基、8-(乙基苯基)、8-(异丙基苯基)、8,9-二苯基、8-(联苯基)、8-(β-萘基)、8-(α-萘基)、8-(蒽基)、5,6-二苯基等。
另外,可以举出(环戊二烯-苊加成物)与环戊二烯的加成物等四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯衍生物、五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]-4-十五碳烯及其衍生物、五环[7.4.0.12,5.19,12.08,13]-3-十五碳烯及其衍生物、五环[8.4.0.12,5.19,12.08,13]-3-十六碳烯及其衍生物、五环[6.6.1.13,6.02,7.09, 14]-4-十六碳烯及其衍生物、六环[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]-4-十七碳烯及其衍生物、七环[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]-5-二十碳烯及其衍生物、七环[8.7.0.13,6.110,17.112,15.02,7.011,16]-4-二十碳烯及其衍生物、七环[8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17]-5-二十一碳烯及其衍生物、八环[8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.012,17]-5-二十二碳烯及其衍生物、九环[10.9.1.14,7.113,20.115,18.02,10.03,8.012,21.014,19]-5-二十五碳烯及其衍生物。
这些环烯烃树脂的具体例如上所述,然而对于更为具体的这些化合物的构造,公布于特开平7-145213号公报说明书的段落编号[0032]~[0054]中。
另外,对于这些环烯烃树脂的合成法,可以以特开2001-114836号公报说明书的段落编号[0039]~[0068]为参考实施。
另外,作为本发明的环烯烃树脂(加成聚合型)也可以使用下述的树脂。可以是从由以下的聚合物构成的组中选择的至少一种环烯烃共聚物:该聚合物含有以下式I、II、II’、III、IV、V或VI
[化6]
(式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及R8相同或不同,是氢、例如为线状或支链状C1~C8-烷基、C6~C18-芳基、C7~C20-亚烷基芳基、环式或非环式C2~C20-链烯基之类的C1~C20-烃基,或形成饱和、不饱和或芳香族的环,另外相同的基R1~R8也可以在不同的式I~VI中不同,另外n为0~5)表示的至少一种环式烯烃的聚合单位及以环烯烃共聚物的全部结构作为基准0~99摩尔%的由以下式VII
(式中,R9、R10、R11及R12相同或不同,是氢、例如为C1~C8-烷基或C6~C18-芳基之类的线状或支链状、饱和或不饱和的C1~C20-烃基)表示的一种以上的非环式烯烃衍生的聚合单位。
另外,环烯烃聚合物也可以通过将具有式I~VI的单体的至少一种开环聚合,并将其后得到的生成物氢化而得。
另外,还可以以环烯烃共聚物的全部结构作为基准含有0~45摩尔%的从由以下式VIII
(式中,n为2~10的数)表示的一种以上的单环式烯烃衍生的聚合单位。
由环式、特别是多环式烯烃衍生的聚合单位的比例若以环烯烃共聚物的全部结构作为基准,则优选3~75摩尔%。由非环式烯烃衍生的聚合单位的比例若以环烯烃共聚物的全部结构作为基准,则优选5~80摩尔%。
环烯烃共聚物优选包含:由一种以上的多环式烯烃特别是由以式I或式III表示的多环式烯烃衍生的聚合单位,和由以式VII表示的一种以上的非环式烯烃特别是由具有2~20个碳原子的α-烯烃衍生的聚合单位。特别优选包含:由以式I或式III表示的多环式烯烃衍生的聚合单位,和由以式VII表示的非环式烯烃衍生的聚合单位的环烯烃共聚物。更优选如下的三元共聚物,该三元共聚物包含:由以式I或式III表示的多环式单烯烃衍生的聚合单位,和由以式VII表示的非环式单烯烃衍生的聚合单位,和由包含至少两个双键的环式或非环式烯烃(多烯),例如降冰片二烯之类的特别是环式,优选多环式的二烯,特别优选例如携带C2~C20-链烯基的乙烯基降冰片烯之类的多环式烯衍生的聚合单位。
本发明的环烯烃聚合物优选含有以降冰片烯结构作为基础的烯烃,特别优选含有降冰片烯、四环十二碳烯,如果需要,则含有乙烯基降冰片烯或降冰片二烯。另外,优选是含有由例如具有2~20个碳原子的α-烯烃,特别优选乙烯或丙烯之类的具有末端双键的非环式烯烃衍生的聚合单位的环烯烃共聚物。特别优选降冰片烯·乙烯共聚物及四环十二碳烯·乙烯共聚物。
三聚物当中,特别优选降冰片烯·乙烯基降冰片烯·乙烯三聚物、降冰片烯·降冰片二烯·乙烯三聚物、四环十二碳烯·乙烯基降冰片烯·乙烯三聚物及四环十二碳烯·乙烯基四环十二碳烯·乙烯三聚物。由多烯,优选由乙烯基降冰片烯或降冰片二烯衍生的聚合单位的比例,若以环烯烃共聚物的全部结构作为基准,则为0.1~50摩尔%,特别优选0.1~20摩尔%,以式VII表示的非环式单烯烃的比例为0~99摩尔%,优选5~80摩尔%。上述三聚物中,若以环烯烃共聚物的全部结构作为基准,则为0.1~99摩尔%,优选3~75摩尔%。
本发明的环烯烃共聚物优选含有如下所述的至少一种环烯烃共聚物,该环烯烃共聚物包含可以由以式I表示的多环式烯烃衍生的聚合单位及可以由以式VII表示的非环式烯烃衍生的聚合单位。
此种环烯烃共聚物可以依照特开平10-168201的段落编号[0019]~[0020]来合成。
(添加剂)
(1)抗氧化剂
在本发明的环烯烃系树脂中,通过添加公知的抗氧化剂,例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’-二氧-3,3’-二叔丁基-5,5’-二甲基苯基甲烷、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、硬脂基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2,2’-二氧-3,3’-二叔丁基-5,5’-二乙基苯基甲烷、3,9-双[1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]、2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯、环新戊烷四基双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯、环新戊烷四基双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)磷酸酯、2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基磷酸酯;紫外线吸收剂,例如2,4-二羟基二苯甲酮等,来进行稳定化。另外,出于提高加工性的目的,也可以添加润滑剂等添加剂。
这些抗氧化剂的添加量通常来说相对于100质量份环烯烃系树脂为0.1~3质量份,优选0.2~2质量份。
另外,根据需要,在环烯烃系树脂中,也可以添加苯酚系或磷系等抗劣化剂、防静电干扰剂、紫外线吸收剂、润滑剂等各种添加剂。
(2)稳定剂
本发明中,作为稳定剂优选使用磷酸酯系化合物、亚磷酸酯系化合物的任意一方或双方。对于这些稳定剂的配合量而言,相对于环烯烃树脂优选0.005~0.5质量%,更优选0.01~0.4质量%,进一步优选0.02~0.3质量%。
(i)磷酸酯系稳定剂
具体的磷酸酯系稳定剂虽然没有特别限定,但是优选以式(2)~(4)表示的磷酸酯系稳定剂。
上述各式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R’1、R’2、R’3…R’p、R’p+1表示从由碳数为4~23的烷基、芳基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、烷氧基芳基、芳烷基、烷基芳基、多芳氧基烷基、多烷氧基烷基及多烷氧基芳基构成的组中选择的基。但是,在通式(2)(3)(4)的各同一式中不能全都为氢。通式(3)中所示的磷酸酯系稳定剂中的X表示从由脂肪族链、在侧链中具有芳香环的脂肪族链、在链中具有芳香环的脂肪族链及在上述链中包含2个以上不连续的氧原子的链构成的组中选择的基。另外,k、q表示1以上的整数,p表示3以上的整数。
这些磷酸酯系稳定剂的k、q的值优选1~10。通过将k、q的值设为1以上,加热时的挥发性就会变小,通过设为10以下,与纤维素乙酸酯丙酸酯的相溶性就会提高,因此优选。另外,p的值优选3~10。通过将p设为3以上,加热时的挥发性就会变小,通过设为10以下,与纤维素乙酸酯丙酸酯的相溶性就会提高,因此优选。
作为以下述通式(2)表示的磷酸酯系稳定剂的具体例,优选以下述式(5)~(8)表示的物质。
[化12]
另外,作为以下述通式(3)表示的磷酸酯系稳定剂的具体例,优选以下述式(9)(10)(11)表示的物质。
(ii)亚磷酸酯系稳定剂
上述亚磷酸酯系稳定剂例如可以举出环新戊烷四基双(十八烷基)磷酸酯、环新戊烷四基双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯、环新戊烷四基双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)磷酸酯、2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛基磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯等。
(iii)其他的稳定剂
此外,作为稳定剂也可以配合弱有机酸、硫醚系化合物、环氧化合物等。
所谓弱有机酸是pKa在1以上的物质,只要是不妨碍本发明的作用,具有防着色性、防物性劣化性的物质,就没有特别限定。例如可以举出酒石酸、柠檬酸、苹果酸、富马酸、草酸、琥珀酸、马来酸等。它们既可以单独使用,也可以并用两种以上。
作为硫醚系化合物,例如可以举出二月桂基硫代二丙酸酯、二十三烷基硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基硫代二丙酸酯、二硬脂基硫代二丙酸酯、棕榈基硬脂基硫代丙酸酯,它们既可以单独使用,也可以并用两种以上。
作为环氧化合物,例如可以举出由表氯醇或双酚A衍生的化合物,也可以使用像来自表氯醇和甘油的衍生物、乙烯基环己烯二酮、3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基-3,4-环氧基-6-甲基环己烷羧酸酯那样的环状的物质。另外,还可以使用环氧化大豆油、环氧化蓖麻油或长链-α-氧化烯烃类等。它们既可以单独使用,也可以并用两种以上。
(3)消光剂(matting agent)
另外,作为消光剂优选添加微粒。作为本发明中所用的微粒,可以举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、滑石、粘土、烧成高岭土、烧成硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及磷酸钙。
这些微粒通常来说形成平均粒子尺寸为0.1~3.0μm的二次粒子,这些微粒在薄膜中作为一次粒子的凝聚体存在,在薄膜表面形成0.1~3.0μm的凹凸。二次平均粒子尺寸优选0.2μm~1.5μm,更优选0.4μm~1.2μm,最优选0.6μm~1.1μm。一次、二次粒子尺寸是利用扫描型电子显微镜观察薄膜中的粒子,以与粒子外切的圆的直径作为粒子尺寸。另外,改变场所地观察200个粒子,以其平均值作为平均粒子尺寸。
上述微粒的优选的添加量在环烯烃树脂中以质量比计优选1ppm~5000ppm,更优选5ppm~1000ppm,进一步优选10ppm~500ppm。
含有硅的微粒由于可以降低浊度,因此优选,特别优选二氧化硅。二氧化硅的微粒优选一次平均粒子尺寸在20nm以下,并且表观比重在70g/升以上的微粒。一次粒子的平均直径小到5~16nm的微粒可以降低薄膜的雾度值,因而更为优选。表观比重优选90~200g/升以上,更优选100~200g/升以上。表观比重越大,则越能够制成高浓度的分散液,由于将雾度值、凝聚物优化,因此优选。
二氧化硅的微粒例如可以使用AEROJIL R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上为日本AEROJIL(株)制)等市售品。氧化锆的微粒例如可以使用以AEROJIL R976及R811(以上为日本AEROJIL(株)制)的商品名销售的。
它们当中,由于AEROJIL 200V、AEROJIL R972是一次平均粒子尺寸在20nm以下,并且表观比重在70g/升以上的二氧化硅的微粒,因此在将光学薄膜的浊度保持得较低的同时,降低摩擦系数的效果大,所以特别优选。
(4)其他的添加剂
作为其他的添加剂,可以添加红外吸收染料、光学调整剂、表面活性剂。优选使用在发明协会公开技法公技编号2001-1745号(2001年3月15日发行、发明协会),p.17-22中详细地记载了它们的详细情况的材料。
作为红外吸收染料,例如可以使用特开平2001-194522号公报的材料,作为紫外线吸收剂,例如可以使用特开平2001-151901号公报中记载的材料,分别优选相对于纤维素酰化物含有0.001~5质量%。
作为光学调整剂可以举出滞后调整剂,例如可以使用特开2001-166144号公报、特开2003-344655号公报、特开2003-248117号公报、特开2003-66230号公报中记载的材料。这样就可以控制面内的滞后(Re)、厚度方向的滞后(Rth)。优选的添加量为,相对于纤维素酰化物为0~10质量%,更优选0~8质量%,进一步优选0~6质量%。
作为紫外线吸收剂,可以使用二苯甲酮系紫外线吸收剂、苯并三唑系紫外线吸收剂、丙烯腈系紫外线吸收剂等,它们当中优选二苯甲酮系紫外线吸收剂,添加量通常为10~100,000ppm,优选100~10,000ppm。
《制膜》
(1)颗粒化(pelletizing)
上述热塑性树脂和添加物最好在熔融制膜之前混合并颗粒化。
在进行颗粒化时最好将热塑性树脂及添加物事先进行干燥,然而通过使用通气式挤出机(vent type extruder),也可以取代干燥。在进行干燥的情况下,作为上述干燥方法,可以使用在加热炉内以90℃加热8小时以上的方法等,然而并不限定于此。颗粒化可以在使用双轴混炼挤出机将上述热塑性树脂和添加物在150℃~280℃熔融后,通过将以面条状挤出的材料在水中固化裁割来制作。另外,也可以利用在挤出机中的熔融后,在水中从模口直接挤出的同时进行切割的水下切割法等来进行颗粒化。
挤出机只要可以获得足够的熔融混炼,则可以使用任意的公知的单螺杆挤出机、非啮合型异向旋转双螺杆挤出机、啮合型异向旋转双螺杆挤出机、啮合型同向旋转双螺杆挤出机等。
优选的颗粒的大小是截面积为1mm2~300mm2、长度为1mm~30mm,更优选截面积为2mm2~100mm2、长度为1.5mm~10mm。
另外在进行颗粒化时,上述添加物也可以从处于挤出机的途中的原料投入口或通气口投入。
挤出机的转速优选10rpm~1000rpm,更优选20rpm~700rpm,进一步优选30rpm~500rpm。由于转速比其更慢时,则滞留时间变长,因热老化而使分子量降低,容易使泛黄恶化,因而不够理想。另外当转速过快时,则容易因剪切而引起分子的切断,导致分子量降低,或容易产生交联凝胶的发生增加等问题。
颗粒化中的挤出滞留时间优选在10秒以上、30分钟以内,更优选15秒~10分钟,进一步优选30秒~3分钟。如果可以充分地熔融,则滞留时间越短,则越能够抑制树脂劣化、泛黄的产生,因此是理想的。
(2)干燥
最好在熔融制膜之前减少颗粒中的水分。对于干燥的方法,虽然多使用除湿风干燥机来干燥,但是只要可以得到所需的含水率,则没有特别限定(优选通过将加热、鼓风、减压、搅拌等机构单独地或组合使用来有效地进行,更优选将干燥料斗设为隔热构造)。作为干燥温度优选0~200℃,更优选40~180℃,特别优选60~150℃。当干燥温度过低时,则不仅在干燥中花费时间,而且含水率不会达到目标值以下,因此不够理想。另一方面,当干燥温度过高时,则树脂粘接而发生结块(blocking),因此不够理想。作为干燥风量优选20~400m3/小时,更优选50~300m3/小时,特别优选100~250m3/小时。如果干燥风量少,则干燥效率差,因而不够理想。另一方面,即使增大风量,如果在一定量以上,则干燥效果的进一步的提高小,因而不够经济。作为气体的露点,优选0~-60℃,更优选-10~-50℃,特别优选-20~-40℃。干燥时间至少需要15分钟以上,更优选1小时以上,特别优选2小时以上。另一方面,即使干燥超过50小时,所获得的水分率的进一步的降低效果也小,由于有可能发生树脂的热劣化,因此最好不要不必要地延长干燥时间。本发明的热塑性树脂的含水率优选在1.0质量%以下,更优选在0.1质量%以下,特别优选在0.01质量%以下。
(3)熔融挤出
将上述的环烯烃树脂经由挤出机的供给口向圆筒内供给。圆筒内从供给口侧开始依次设有将从供给口供给的热塑性树脂定量地输送的供给部(区域A)、将热塑性树脂熔融混炼·压缩的压缩部(区域B)、计量被熔融混炼·压缩的热塑性树脂的计量部(区域C)。虽然为了利用上述的方法减少水分量,最好将树脂干燥,但是为了防止由残存的氧造成的熔融树脂的氧化,更优选将挤出机内部在惰性(氮气等)气流中,或在使用带有通气口的挤出机进行真空排气的同时实施。挤出机的螺杆压缩比被设定为2.5~4.5,L/D被设定为20~70。这里所说的螺杆压缩比是指供给部A与计量部C的容积比,即以供给部A的每单位长度的容积÷计量部C的每单位长度的容积表示,可以使用供给部A的螺杆轴的外径d1、计量部C的螺杆轴的外径d2、供给部A的槽部径a1及计量部C的槽部径a2算出。另外,所谓L/D是圆筒长度相对于圆筒内径的比。另外,挤出温度被设定为200~300℃。挤出机内的温度既可以全部是相同温度,也可以带有温度分布。更优选的是使供给部的温度高于压缩部的温度。
如果螺杆压缩比小于2.5而过小,则无法充分地熔融混炼,产生未溶解部分,容易在制造后的热塑性薄膜中残存未溶解异物,另外还容易混入气泡。这样,热塑性薄膜的强度就会降低,或者在将薄膜拉伸的情况下容易断裂,无法充分地提高取向。相反,如果螺杆压缩比大于4.5而过大,则由于施加过大的剪切应力,树脂因发热而容易老化,因此容易在制造后的热塑性薄膜中产生泛黄。另外,如果施加过大的剪切应力,则会引起分子的切断,分子量降低,薄膜的机械强度降低。所以,为了使得在制造后的热塑性薄膜中难以产生泛黄,并且薄膜强度大,以及难以拉伸断裂,螺杆压缩比优选2.5~4.5的范围,更优选2.8~4.2,特别优选3.0~4.0的范围。
另外,如果L/D小于20而过小,则会熔融不足或混炼不足,与压缩比小的情况相同,容易在制造后的热塑性薄膜中产生未溶解异物。相反,如果L/D大于70而过大,则挤出机内的热塑性树脂的滞留时间过长,容易引起树脂的劣化。另外,如果滞留时间变长,则会引起分子的切断,分子量降低,热塑性薄膜的机械强度降低。所以,为了使得在制造后的热塑性薄膜中难以产生泛黄,并且薄膜强度大,以及难以拉伸断裂,L/D优选20~70的范围,更优选22~65的范围,特别优选24~50的范围。
如此得到的环烯烃薄膜具有如下的特性值,即,雾度值在2.0%以下,泛黄指数(yellow index)(YI值)在10以下。
作为挤出机的种类,一般来说多使用设备成本比较低的单轴挤出机,有全螺纹(full flight)、Maddock、Dulmage等挤出机类型,然而对于环烯烃树脂优选全螺纹型。另外,可以使用如下的双轴挤出机,其虽然设备成本高昂,但是通过改变螺杆段,可以在途中设置通气口而在将不需要的挥发成分脱除的同时进行挤出,在双轴挤出机中大致上分类有同向和异向的类型,无论是哪种都可以使用,然而优选难以产生滞留部分而自清洁性能高的同向旋转的类型。通过恰当地配置通气口,还可以将未干燥状态下的环烯烃颗粒或粉末直接使用。另外,在制膜途中产生的薄膜的屑(trimmings)等也可以不进行干燥地直接再次利用。
而且,优选的螺杆的直径虽然根据所需的每单位时间的挤出量来决定,但是优选10mm~300mm,更优选20mm~250mm,进一步优选30mm~150mm。
(4)过滤
为了过滤树脂中的异物或避免由异物造成的齿轮泵的损伤,优选进行在挤出机出口设置过滤器滤材的所谓多孔板(breaker plate)式的过滤。此时,可以如上所述地利用滤材的孔径、熔融树脂的流速的调整来实现。
为了更高精度地进行异物过滤,过滤最好在通过齿轮泵后设置装入了所谓的叶片型盘式过滤器(leaf disk filter)的过滤装置。过滤可以在一处设置过滤部而进行,也可以是设置多处而进行的多段过滤。虽然过滤器滤材的过滤精度越高越好,但是由于滤材的耐压性或由滤材的堵塞造成的滤压升高,因此过滤精度优选15μmm~3μmm,更优选10μmm~3μmm。特别是在使用最终性地进行异物过滤的叶片型盘式过滤器装置的情况下,在品质的方面优选使用过滤精度高的滤材,为了确保耐压性、过滤器寿命的合适性,可以利用装填片数来调整。滤材的种类从可以在高温高压下使用的方面考虑,优选使用钢铁材料,钢铁材料当中特别优选不锈钢、钢等,从腐蚀的方面考虑,特别优选使用不锈钢。作为滤材的结构,除了编成线材的以外,例如还可以使用将金属长纤维或金属粉末烧结而形成的烧结滤材,从过滤精度、过滤器寿命的方面考虑,优选烧结滤材。
(5)齿轮泵
为了提高厚度精度,减少喷出量的变动十分重要,在挤出机与模具之间设置齿轮泵,从齿轮泵供给一定量的纤维素酰化物树脂的做法是有效的。所谓齿轮泵是如下的构件,即,将由驱动齿轮和从动齿轮构成的一对齿轮以相互啮合的状态收容,通过驱动驱动齿轮而将两个齿轮啮合旋转,而从形成于罩壳上的吸引口中将熔融状态的树脂向空腔内吸引,同样地从形成于罩壳上的喷出口中将该树脂以一定量喷出。即使挤出机头端部分的树脂压力有若干的变动,通过使用齿轮泵,也可以吸收变动,使得制膜装置下游的树脂压力的变动非常小,从而改善厚度变动。通过使用齿轮泵,就可以将模具部分的树脂压力的变动幅度控制在±1%以内。
为了提高齿轮泵的定量供给性能,可以使用改变螺杆的转速而将齿轮泵前的压力控制为一定值的方法。另外,使用了将齿轮泵的齿轮的变动消除的三个以上的齿轮的高精度齿轮泵也是有效的。
作为使用齿轮泵的其他的优点,由于可以降低螺杆头端部的压力而制膜,因此可以期待能量消耗的减少·对树脂温度上升的防止·输送效率的提高·挤出机内的滞留时间的缩短·挤出机的L/D的缩短。另外,在为了除去异物而使用过滤器的情况下,如果没有齿轮泵,则随着滤压的升高,会有由螺杆供给的树脂量发生变动的情况,然而通过组合使用齿轮泵就可以消除。另一方面,作为齿轮泵的缺点有如下的方面,即,根据设备的选定方法,设备的长度会变长,树脂的滞留时间延长,因齿轮泵部的剪切应力会引起分子链的切断,需要加以注意。
树脂从供给口进入挤出机后到从模中出来的树脂的优选的滞留时间为2分钟~60分钟,更优选3分钟~40分钟,进一步优选4分钟~30分钟。
因齿轮泵的轴承循环用聚合物的流动变差,驱动部与轴承部中的聚合物的密封会变差,从而产生计量及送液挤出压力的变动变大的问题,因此需要与热塑性树脂的熔融粘度匹配的齿轮泵的设计(特别是余隙)。另外,根据情况不同,由于齿轮泵的滞留部分会成为热塑性树脂的劣化的原因,因此优选滞留尽可能少的结构。对于将挤出机与齿轮泵或者将齿轮泵与模具等连接的聚合物管或连接器,也需要滞留尽可能少的设计,并且为了实现熔融粘度的温度依赖性高的热塑性树脂的挤出压力稳定化,最好使温度的变动尽可能小。一般来说,在聚合物管的加热中多使用设备成本低廉的加热圈(band heater),但是更优选使用温度变动更少的铸铝加热器。另外,在如上所述的挤出机内,最好将挤出机的机筒用分割为3~20个的加热器来加热熔融。
(6)模具
利用如前所述地构成的挤出机将热塑性树脂熔融,根据需要经由过滤机、齿轮泵将熔融树脂向模具连续地输送。模具只要是模内的熔融树脂的滞留少的设计,则无论是通常所用的T型模具、鱼尾型模具、衣架型模具的哪一种类型都可以。另外,在T型模具的紧前方设置用于实现树脂温度的均一性升高的静态混合器也没有问题。T型模具出口部分的余隙一般来说优选薄膜厚度的1.0~5.0倍,更优选1.2~3倍,进一步优选1.3~2倍。在唇口余隙小于薄膜厚度的1.0倍的情况下,则不容易利用制膜获得面状良好的薄片。另外,在唇口余隙超过薄膜厚度的5.0倍而较大的情况下,由于薄片的厚度精度降低,因此不够理想。模具是在决定薄膜的厚度精度方面非常重要的设备,最好是可以严密地控制厚度调整的模具。通常来说厚度调整可以以40~50mm的间隔来调整,优选能够以35mm间隔以下,更优选能够以25mm间隔以下来进行薄膜厚度调整。另外,为了提高制膜薄膜的均一性,模具的温度不均或宽度方向的流速不均尽可能少的设计是较重要的。另外,能够计测下游的薄膜厚度,计测厚度偏差,将该结果向模具的厚度调整反馈的自动厚度调整模具对于长期连续生产的厚度变动的减少来说是有效的。
模具的制造一般来说使用设备成本低的单层制膜装置,然而根据情况,为了在外层设置功能层,也可以使用多层制膜装置制造具有2种以上的构造的薄膜。一般来说最好将功能层较薄地层叠于表层上,然而并不特别限定层比。
(7)浇注
在上述条件下,将从模具中以薄片状挤出的熔融树脂在浇注鼓上冷却固化,得到薄膜。
本发明中最好在浇注鼓上使用静电施加法、气刀法、空气室法、真空喷嘴法、接触辊法等方法,提高浇注鼓与熔融挤出的薄片的密接,其中优选使用上述的接触辊法。
接触辊法是在浇注鼓上放置接触辊而将薄膜表面整形的方法。此时,接触辊并不是通常的刚性高的辊,而优选具有弹性的辊。但是,将可以弹性变形的构件(橡胶等)用极薄的金属覆盖的辊无法提高面压力(由于接触辊的变形量大,与浇注辊的接触面积过大,无法产生足够的面压力),因此不够理想。本发明的接触辊的壁厚优选0.5mm以上7mm以下,更优选1.1~6mm,进一步优选1.5~5mm。接触辊、浇注辊最好表面为镜面,算术平均高度Ra在100nm以下,优选50nm以下,更优选25nm以下。接触辊的优选的面压力优选0.1MPa以上10MPa以下,更优选0.2MPa以上7MPa以下,进一步优选0.3MPa以上5MPa以下。这里所说的面压力是将推压接触辊的力用热塑性薄膜与接触辊的接触面积除后的值。
接触辊也可以设于金属轴上,在其间流通热介质(流体),可以举出在外筒与金属轴上之间设置弹性体层,在外筒之间充满了热介质(流体)的辊。接触辊的温度都优选超过Tg-10℃而在Tg+30℃以下,更优选在Tg-7℃以上而在Tg+20℃以下,进一步优选在Tg-5℃以上而在Tg+10℃以下。浇注辊的温度也优选相同的温度区域。
接触辊具体来说可以利用例如特开平11-314263号公报、特开平11-235747号公报记载的接触辊。
另外,浇注鼓(辊)更优选使用多根而缓慢冷却(将其中的使用上述接触辊的以接触最上游侧(靠近模具一方)的最初的浇注辊的方式配置)。一般来说使用3根冷却辊的话就可以比较好地进行,但是并不限定于此。辊的直径优选50mm~5000mm,更优选100mm~2000mm,进一步优选150mm~1000mm。多根辊的间隔以面间隔计优选0.3mm~300mm,更优选1mm~100mm,进一步优选3mm~30mm。另外,浇注辊的最上游侧的线速度优选设为20m/分钟以上70m/分钟以下。
(8)卷绕
在从浇注鼓上剥离后,经由夹持辊卷绕。
制膜宽度优选0.7m~5m,更优选1m~4m,进一步优选1.3m~3m。如此得到的未拉伸薄膜的厚度优选20μm~250μm,更优选25μm~200μm,进一步优选30μm~180μm。
另外在卷绕前,最好将两端修剪。修剪刀具无论是使用旋转刀具、剪切刀片、小刀等哪种类型的刀具都可以。对于材质,无论是使用碳素钢、不锈钢的哪种都可以。一般来说,如果使用超硬刀、陶瓷刀,则刀片的寿命长,另外可以抑制切削粉的产生,因此优选。因修剪而切掉的部分发生破碎,也可以再次作为原料使用。
最好在一端或两端进行厚度加工(滚花处理)。利用厚度加工得到的凹凸的高度优选1μm~200μm,更优选10μm~150μm,进一步优选20μm~100μm。厚度加工既可以使得在两面变为凸形,也可以在一面变为凸形。厚度加工的宽度优选1mm~50mm,更优选3mm~30mm,进一步优选5mm~20mm。挤出加工可以在室温~300℃实施。
如此制成的薄膜既可以直接拉伸(在线拉伸),也可以在临时卷绕后,再次送出而拉伸(离线拉伸)。
卷绕之时,从防止损伤的观点考虑,最好在至少一面附加层压薄膜。层压薄膜的厚度优选5μm~200μm,更优选10μm~150μm,进一步优选15μm~100μm。材质可以是聚乙烯、聚酯、聚丙烯等,没有特别限定。
优选的卷绕张力为1kg/m宽度~50kg/m宽度,更优选2kg/m宽度~40kg/m宽度,进一步优选3kg/m宽度~20kg/m宽度。在卷绕张力小于1kg/m宽度的情况下,则难以将薄膜均一地卷绕。相反,在卷绕张力超过50kg/m宽度的情况下,则薄膜就会卷得很紧,不仅卷绕外观变差,而且薄膜的凸起的部分(lumps)会因蠕动现象延展而成为导致薄膜的起伏的原因,或者产生由薄膜的延伸造成的残留双折射,因此不够理想。卷绕张力由生产线的途中的张力控制仪检测,最好在控制为达到一定的卷绕张力的同时进行卷绕。根据制膜生产线的场所不同,在薄膜温度中有差别的情况下,有时会因热膨胀而使薄膜的长度略为不同,因此需要调整夹持辊之间的牵拉比率,以便在生产线途中不会在薄膜上施加规定值以上的张力。
卷绕张力虽然也可以利用张力控制仪的控制,以恒定张力卷绕,然而更优选与卷绕后的直径对应地设置等级(tapered),设为恰当的卷绕张力。一般来说随着卷绕直径变大而使张力逐渐变小,然而根据情况,有时最好随着卷绕直径变大使张力变大。
《拉伸工序》
熔融制膜后的环烯烃薄膜既可以进行横向拉伸、纵向拉伸,也可以再与它们组合地进行松弛处理。它们例如可以利用以下的组合来实施。
1.横向拉伸
2.横向拉伸→松弛处理
3.纵向拉伸→横向拉伸
4.纵向拉伸→横向拉伸→松弛处理
5.纵向拉伸→松弛处理→横向拉伸→松弛处理
6.横向拉伸→纵向拉伸→松弛处理
7.横向拉伸→松弛处理→纵向拉伸→松弛处理
8.纵向拉伸→横向拉伸→纵向拉伸
9.纵向拉伸→横向拉伸→纵向拉伸→松弛处理
10.纵向拉伸
11.纵向拉伸→松弛处理
它们当中更为优选的是1~4、10~11,进一步优选的是2、4、11。它们当中尤为优选的是1~4,进一步优选的是2、4。
通过进行如下所述的本发明的拉伸,就可以更为有效地减小本发明的拖尾条纹,并且还可以提高断裂伸长率。在利用拉伸使薄膜变薄之时,拖尾部分的厚度、数目都减少,然而在通常的拉伸法中,容易集中在拉伸的应力弱的部分,厚度略为变厚的拖尾部难以被拉伸。与之不同,本发明的拉伸法中,由于在面内均一地施加拉伸应力,因此无论是拖尾部还是正常部都被同样地拉伸,所以可以更为有效地减少拖尾问题。另外,利用此种均一的拉伸,可以在薄膜内有效地牵拉蜷曲的分子,其结果是可以在分子之间形成缠绕,从而具有提高断裂强度的效果。
(纵向拉伸)
本发明中最好将纵向拉伸与横向拉伸组合进行。该情况下,更优选进行纵向拉伸后的横向拉伸。
纵向拉伸可以通过设置两对夹持辊,在将其间加热的同时使出口侧的夹持辊的圆周速度比入口侧的夹持辊的圆周速度更快来实现。此时,可以通过改变夹持辊间的间隔(L)和拉伸前的薄膜宽度(W)来改变厚度方向的滞后的显现性。如果L/W(称为纵横比)超过2而在50以下(长跨度拉伸),则可以减小Rth,如果纵横比在0.01以上而在0.3以下(短跨度拉伸),则可以增大Rth。本发明中无论是使用长跨度拉伸、短跨度拉伸、它们之间的区域(中间拉伸=L/W超过0.3而在2以下)的哪种都可以,然而优选可以减小取向角的长跨度拉伸、短跨度拉伸。另外在需要高Rth的情况下,更优选使用短跨度拉伸,在需要低Rth的情况下,更优选使用长跨度拉伸。
(1-1)长跨度拉伸(long span stretching)
伴随着拉伸薄膜被拉长,而此时薄膜的厚度、宽度减小以减小体积变化。此时,宽度方向的收缩受到夹持辊与薄膜之间的摩擦的限制。由此如果增大夹持辊间隔,则宽度方向容易收缩,而可以抑制厚度减少。如果厚度减少大,则具有与将薄膜沿厚度方向压缩相同的效果,在薄膜面内分子取向加剧,Rth容易变大。如果纵横比大而厚度减少较少,则相反,难以显现出Rth,可以实现低Rth。
另外,如果纵横比长,则可以提高宽度方向的均一性。这是基于如下的理由。
·伴随着纵向拉伸,薄膜将会在宽度方向收缩。在宽度方向中央部,由于其两侧都要沿宽度方向收缩,因此就变为拉网状态而无法自由地收缩。
·另一方面,薄膜宽度方向端部仅在一侧成为拉网状态,可以比较自由地收缩。
·伴随着该两端和中央部的拉伸的收缩举动的差别成为宽度方向的拉伸不均。
因此由于这种两端与中央部的不均一性,而产生宽度方向的滞后不均、轴向偏差(滞相轴的取向角分布)。与之不同,由于长跨度拉伸是在较长的两根夹持辊之间缓慢地拉伸,因此在拉伸中会进行这些不均一性的均一化(分子取向变得均一)。而在通常的纵向拉伸(纵横比超过0.3而小于2)中,则不会发生此种均一化。
纵横比优选超过2而在50以下,更优选3~40,进一步优选4~20。优选的拉伸温度为(Tg-5℃)~(Tg+100℃),更优选(Tg)~(Tg+50℃),进一步优选(Tg+5℃)~(Tg+30℃)。优选的拉伸倍率为1.05~3倍,更优选1.05~1.7倍,进一步优选1.05~1.4倍。此种长跨度拉伸也可以用3对以上的夹持辊进行多段拉伸,只要多段当中的最长的纵横比落入上述范围中即可。
此种长跨度拉伸只要在拉开规定的距离的2对夹持辊之间将薄膜加热而拉伸即可,加热方法既可以是加热器加热法(将红外线加热器、卤素加热器、面板加热器等设于薄膜之上或之下而利用辐射热来加热),也可以是区域加热法(在吹入热风等而调温为规定的温度的区域内加热)。本发明中从拉伸温度的均一性的观点考虑优选区域加热法。此时,夹持辊既可以设于拉伸区域内,也可以处于区域之外,然而为了防止薄膜与夹持辊的粘接,最好处于区域之外。最好在此种拉伸之前将薄膜预热,预热温度为Tg-80℃以上Tg+100℃以下。
利用此种拉伸,Re值优选0~200nm,更优选10~200nm,进一步优选15nm~100nm,Rth值优选30~500nm,更优选50~400nm,进一步优选70~350nm。利用该拉伸法,可以将Rth与Re的比(Rth/Re)设为0.4~0.6,更优选设为0.45~0.55。此种特性的薄膜可以作为A片型(A-plate type)相位差片使用。另外,利用本拉伸,可以使Re值及Rth值的偏差都在5%以下,更优选在4%以下,进一步优选在3%以下。
伴随着此种拉伸,拉伸前后的薄膜宽度的比(拉伸后的薄膜宽度/拉伸前的薄膜宽度)达到0.5~0.9,更优选达到0.6~0.85,进一步优选达到0.65~0.83。
(1-2)短跨度拉伸
使纵横比(L/W)超过0.01而小于0.3,更优选0.03~0.25,进一步优选0.05~0.2而进行纵向拉伸(短跨度拉伸)。通过以此种范围的纵横比(L/W)来进行拉伸,就可以减小缩颈(伴随着拉伸的与拉伸正交的方向上的收缩)。虽然用于补偿拉伸方向的伸长的宽度、厚度减少,但是在此种短跨度拉伸中宽度收缩受到抑制,优先地进行厚度减少。其结果是,将会在厚度方向被压缩,而加剧厚度方向的取向(面取向)。其结果是,作为厚度方向的各向异性的尺度的Rth容易增大。另一方面,以往一般是在纵横比(L/W)为1左右(0.7~1.5)来进行。这是因为,虽然通常来说在夹持辊之间设置加热用加热器而拉伸,然而如果L/W过大,则无法用加热器均一地加热薄膜,容易产生拉伸不均,如果L/W过小,则难以设置加热器,无法充分地进行加热。
上述的短跨度拉伸虽然可以通过在2对以上的夹持辊之间改变搬送速度来实施,然而可以通过与通常的辊配置不同地将2对夹持辊倾斜(将前后的夹持辊的旋转轴上下错开)配置来实现。与此同时,由于无法在夹持辊之间设置加热用加热器,因此最好在夹持辊中流过热介质而将薄膜升温。另外,最好在入口侧夹持辊之前设置在内部流过热介质的预热辊,在拉伸前将薄膜加热。
优选的拉伸温度为(Tg-5℃)~(Tg+100℃),更优选(Tg)~(Tg+50℃),进一步优选(Tg+5℃)~(Tg+30℃),优选的预热温度为Tg-80℃以上Tg+100℃以下。
(横向拉伸)
横向拉伸可以使用拉幅机来实施。即,用夹子来握持薄膜的宽度方向的两个端部,通过沿横向展宽来拉伸。此时,可以通过向拉幅机内送入所需的温度的风而控制拉伸温度。拉伸温度优选Tg-10℃以上Tg+60℃以下,更优选Tg-5℃以上Tg+45℃以下,进一步优选Tg以上Tg+30℃以下。
通过在此种拉伸之前进行预热,在拉伸之后进行热固定,就可以减小拉伸后的Re、Rth分布,减小伴随着弯曲(bowing)产生的取向角的偏差。虽然对于预热、热固定无论是进行哪一方都可以,但是更优选进行双方。这些预热、热固定最好是用夹子握持着进行,即最好与拉伸连续地进行。
预热优选比拉伸温度高1℃以上50℃以下,更优选高2℃以上40℃以下,进一步优选高3℃以上30℃以下。优选的预热时间为1秒以上10分钟以下,更优选在5秒以上4分钟以下,进一步优选在10秒以上2分钟以下。预热之时,拉幅机的宽度最好基本上保持一定。这里所说的「基本上」是指未拉伸薄膜的宽度的±10%。
热固定优选比拉伸温度低1℃以上50℃以下,更优选低2℃以上40℃以下,进一步优选低3℃以上30℃以下。进一步优选设为在拉伸温度以下并且在Tg以下。优选的预热时间为1秒以上10分钟以下,更优选在5秒以上4分钟以下,进一步优选在10秒以上2分钟以下。在热固定之时,拉幅机的宽度最好基本上保持一定。这里所说的「基本上」是指拉伸结束后的拉幅机宽度的0%(与拉伸后的拉幅机宽度相同的宽度)~-10%(比拉伸后的拉幅机宽度缩小10%=缩小宽度)。如果展宽至拉伸宽度以上,则容易在薄膜中产生残余应变,容易增大Re、Rth的经时变动,因此不够理想。
最好像这样使得热固定温度<拉伸温度<预热温度。
利用此种预热、热固定可以缩小取向角或Re、Rth的偏差的原因基于下述理由。
薄膜被沿宽度方向拉伸,则会沿正交方向(长度方向)变细(缩颈)。由此横向拉伸前后的薄膜被牵拉而产生应力。但是,宽度方向两端由卡盘固定,从而难以因应力而产生变形,而宽度方向的中央部则容易产生变形。其结果是,由缩颈造成的应力以弓(bow)状变形而产生弯曲。这样就会产生面内的Re、Rth不均或取向角的分布。
为了抑制该情况,如果将预热侧(拉伸前)的温度升高,将热处理(拉伸后)的温度降低,则缩颈就会在弹性模量更低的高温侧(预热)中产生,而在热处理(拉伸后)中难以产生。其结果是,可以抑制拉伸后的弯曲。
利用此种拉伸,可以进一步将Re、Rth的宽度方向、长度方向的偏差都设为5%以下,更优选在4%以下,进一步优选在3%以下。另外可以将取向角设为90°±5°以下或0°±5°以下,更优选设为90°±3°以下或0°±3°以下,进一步优选设为90°±1°以下或0°±1°以下。
本发明中的特征是,即使在高速拉伸中也可以实现此种效果,优选在20m/分钟以上,更优选在25m/分钟以上,进一步优选在30m/分钟以上也可以明显地显现出效果。
《松弛处理》
通过在这些拉伸之后进一步进行松弛处理,就可以改善尺寸稳定性。热松弛优选在纵向拉伸后、横向拉伸后的某种情况下或在两种情况下进行,更优选横向拉伸后。松弛处理既可以在拉伸后连续地在线进行,也可以在拉伸后卷绕之后离线地进行。
热松弛优选在Tg-30℃以上Tg+30℃以下,更优选在Tg-30℃以上Tg+20℃以下,进一步优选在Tg-15℃以上Tg+10℃以下,以1秒以上10分钟以下,更优选5秒以上4分钟以下,进一步优选10秒以上2分钟以下,在以0.1kg/m以上20kg/m以下,更优选1kg/m以上16kg/m以下,进一步优选2kg/m以上12kg/m以下的张力搬送的同时来实施。
《拉伸中的挥发成分》
上述纵向拉伸、横向拉伸最好挥发成分(溶剂或水分等)在树脂中为1wt%以下,更优选在0.5wt%以下,进一步优选在0.3wt%以下。这样就可以使得拉伸中产生的轴向偏差更为轻微。这是因为,在拉伸中除了沿与拉伸正交方向作用的收缩应力以外,还作用有伴随着干燥的收缩应力,弯曲变得更为明显。
《拉伸后的物性》
像这样进行了纵向拉伸、横向拉伸、纵横拉伸的热塑性薄膜的Re、Rth最好满足下式(R-1)及(R-2)。
式(R-1):0nm≤Re≤200nm
式(R-2):0nm≤Rth≤600nm
(式中:Re表示热塑性薄膜的面内的滞后,Rth表示热塑性薄膜的厚度方向滞后。)
更优选
Rth≥Re×1.1
180≥Re≥10
400≥Rth≥50,
进一步优选
Rth≥Re×1.2
150≥Re≥20
300≥Rth≥100。
另外,制膜方向(长度方向)与薄膜的Re的滞相轴所成的角度θ越接近0°、+90°或-90°越好。即,在纵向拉伸的情况下,越接近0°越好,优选0±3°,更优选0±2°,进一步优选0±1°。在横向拉伸的情况下,优选90±3°或-90±3°,更优选90±2°或-90±2°,进一步优选90±1°或-90±1°。
Re、Rth的偏差优选0%到8%,更优选0%到5%,进一步优选0%到3%。
另外,Re、Rth的经时保存下的变动(80℃下经过500小时前后的Re、Rth的变化:详情后述)优选在0%以上8%以下,更优选在0%以上6%以下,进一步优选在0%以上4%以下。
拉伸后的热塑性薄膜的厚度都优选15μm~200μm,更优选20μm~120μm,进一步优选30μm~80μm。厚度不均在长度方向、宽度方向都优选0%~3%,更优选0%~2%,进一步优选0%~1%。通过使用薄的薄膜,在拉伸后就很难在薄膜内残留残存应变,难以产生经时的滞后变化。这是因为,在拉伸后冷却之时,如果厚度大,则与表面相比内部的冷却更慢,容易产生由热收缩量的差引起的残存应变。
热尺寸变化率优选在0%以上0.5%以下,更优选在0%以上0.3%以下,进一步优选在0%以上0.2%以下。而且,所谓热尺寸变化率是指80℃热处理5小时后的尺寸变化(详情后述)。
《环烯烃薄膜的加工》
如此得到的本发明的环烯烃薄膜既可以单独使用,也可以将它们与偏振片组合使用,还可以在它们之上设置液晶层或控制了折射率的层(低反射层)或硬质涂层而使用。它们可以利用以下的工序来实现。
(表面处理)
可以使用辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕处理、火焰处理、酸或碱处理。这里所说的辉光放电处理包括在10-3~20Torr(0.13~2700Pa)的低压气体下发生的低温等离子体处理。另外,大气压下的等离子体处理也是优选的辉光放电处理。
所谓等离子体激发性气体是指在如前所述的条件下被进行等离子体激发的气体,可以举出氩气、氦气、氖气、氪气、氙气、氮气、二氧化碳、四氟甲烷之类的氟碳类及它们的混合物等。对于它们的详细情况,详细记载于发明协会公开技报(公技编号2001-1745,2001年3月15日发行,发明协会)的30页~32页中。而且,近年受到关注的大气压下的等离子体处理例如可以在10~1000Kev下使用20~500Kgy的照射能,更优选30~500Kev下使用20~300Kgy的照射能。
它们当中特别优选辉光放电处理、电晕处理、火焰处理。
为了与功能层粘接,最好设置底涂层。该层既可以在进行了上述表面处理后涂设,也可以不进行表面处理地涂设。对于底涂层的详细情况记载于发明协会公开技报(公技编号2001-1745,2001年3月15日发行,发明协会)的32页中。
这些表面处理、底涂工序既可以在制膜工序的最后加入,也可以单独地实施,还可以在后述的功能层赋予工序中实施。
(功能层的赋予)
在本发明的环烯烃薄膜上,最好组合发明协会公开技报(公技编号2001-1745,2001年3月15日发行,发明协会)的32页~45页中详细记载的功能性层。其中优选的是偏光层的赋予(偏振片)、光学补偿层的赋予(光学补偿片)、防反射层的赋予(防反射薄膜)。
(A)偏光层的赋予(偏振片的制成)
(A-1)使用材料
现在,市售的偏光层一般来说是通过将拉伸了的聚合物浸渍于浴槽中的碘或二色性色素的溶液中,在粘合剂中渗透碘或二色性色素而制作。偏光膜也可以利用以Optiva Inc.为代表的涂布型偏光膜。偏光膜中的碘及二色性染料通过在粘合剂中取向而体现出偏转性能。作为二色性染料,可以使用偶氮系染料、茋系染料、吡唑啉酮系染料、三苯基甲烷系染料、喹啉系染料、噁嗪系染料、噻嗪系染料或蒽醌系染料。二色性染料优选为水溶性。二色性染料优选具有亲水性取代基(例如磺基、氨基、羟基)。例如可以举出发明协会公开技报、公技编号2001-1745号,58页(发行日2001年3月15日)中记载的化合物。
偏光膜的粘合剂可以使用其自身能够交联的聚合物或能够利用交联剂交联的聚合物的任意种类,可以使用它们多种的组合。在粘合剂中,例如包含特开平8-338913号公报的说明书中段落编号0022中记载的甲基丙烯酸酯系共聚物、苯乙烯系共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素、聚碳酸酯等。可以将硅烷偶联剂作为聚合物使用。优选水溶性聚合物(例如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇),更优选明胶、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇,最优选聚乙烯醇及改性聚乙烯醇。特别优选并用两种聚合度不同的聚乙烯醇或改性聚乙烯醇。聚乙烯醇的皂化度优选70~100%,更优选80~100%。聚乙烯醇的聚合度优选100~5000。对于改性聚乙烯醇,在特开平8-338913号公报、相同的9-152509号公报及相同的9-316127号公报等各公报中有记载。聚乙烯醇及改性聚乙烯醇也可以并用两种以上。
粘合剂厚度的下限优选10μm。厚度的上限从液晶显示装置的漏光的观点考虑,越薄越好。优选在现在市售的偏振片(约30μm)以下,更优选25μm以下,进一步优选20μm以下。
偏光膜的粘合剂也可以交联。既可以在粘合剂中混合具有交联性的官能基的聚合物、单体,也可以对粘合剂聚合物自身赋予交联性官能基。交联可以利用光、热或pH变化来进行,可以形成具有交联构造的粘合剂。对于交联剂,在美国再次发行专利23297号说明书中有记载。另外,硼化合物(例如硼酸、硼砂)也可以作为交联剂使用。粘合剂的交联剂的添加量优选相对于粘合剂为0.1至20质量%。偏光元件的取向性、偏光膜的耐湿热性会变得良好。
在交联反应结束后,未反应的交联剂优选在1.0质量%以下,更优选在0.5质量%以下。通过如此设置,耐气候性就会提高。
(A-2)偏光层的拉伸
偏光膜最好在将偏光膜拉伸(拉伸法)或摩擦(摩擦法)后,用碘、二色性染料染色。
对于拉伸法的情况,拉伸倍率优选2.5至30.0倍,更优选3.0至10.0倍。拉伸可以利用空气中的干式拉伸来实施。另外,也可以实施浸渍于水中的状态下的湿式拉伸。干式拉伸的拉伸倍率优选2.5至5.0倍,湿式拉伸的拉伸倍率优选3.0至10.0倍。拉伸既可以与MD方向平行地进行(平行拉伸),也可以在倾斜方向进行(倾斜拉伸)。这些拉伸既可以进行一次,也可以分为多次进行。通过分为多次,即使是高倍率拉伸,也可以更为均一地拉伸。
a)平行拉伸法
在拉伸之前,使PVA薄膜膨胀。膨胀度为1.2~2.0倍(膨胀前与膨胀后的重量比)。其后,一边借助导引辊等连续地搬送,一边在水系介质浴内或二色性物质溶解的染色浴内,在15~50℃、优选17~40℃的浴温下拉伸。拉伸可以通过用两对夹持辊握持,使后段的夹持辊的搬送速度大于前段的速度来实现。拉伸倍率虽然基于拉伸后/初期状态的长度比(以下相同),然而从上述作用效果的方面考虑,优选的拉伸倍率为1.2~3.5倍,更优选1.5~3.0倍。其后,在50℃到90℃下干燥而得到偏光膜。
b)倾斜拉伸法
在其中可以使用特开2002-86554号公报中记载的沿斜向倾斜伸出的拉幅机来拉伸的方法。该拉伸由于在空气中拉伸,因此需要事先使之含水以便容易拉伸。优选的含水率为5%以上、10%以下,更优选10%以上、100%以下。
拉伸时的温度优选在40℃以上90℃以下,更优选在50℃以上80℃以下。湿度优选在50%rh以上100%rh以下,更优选在70%以上100%rh以下,进一步优选在80%以上100%rh以下。长度方向的行进速度优选在1m/分钟以上,更优选在3m/分钟以上。拉伸结束后,在50℃以上100℃以下,更优选在60℃以上90℃以下,干燥0.5分钟以上10分钟以下。更优选在1分钟以上5分钟以下。
如此得到的偏光膜的吸收轴优选10度到80度,更优选30度到60度,进一步优选在实质上为45度(40度到50度)。
(A-3)贴合
将上述皂化后的纤维素酰化物薄膜与拉伸而配制的偏光层贴合,配制偏振片。贴合的方向最好以使纤维素酰化物薄膜的流延轴方向与偏振片的拉伸轴方向成45度的方式进行。
贴合的粘结剂虽然没有特别限定,但是可以举出PVA系树脂(包括乙酰乙酰基、磺酸基、羧基、氧化烯基等的改性PVA)或硼化合物水溶液等,其中优选PVA系树脂。粘结剂层厚度在干燥后优选0.01至10μm,特别优选0.05至5μm。
如此得到的偏振片的光线透过率越高越好,偏光度也是越高越好。偏振片的透过率在波长550nm的光中,优选处于30至50%的范围,更优选处于35至50%的范围,最优选处于40至50%的范围。偏光度在波长550nm的光中,优选处于90至100%的范围,更优选处于95至100%的范围,最优选处于99至100%的范围。
另外,如此得到的偏振片可以与λ/4波阻片层叠,制成圆偏光。该情况下,以使λ/4波阻片的滞相轴与偏振片的吸收轴达到45度的方式层叠。此时,对于λ/4波阻片没有特别限定,但是更优选具有越是低波长则滞后就越小的波长依赖性的。另外优选使用包括具有相对于长度方向倾斜了20度~70度的吸收轴的偏光膜及以液晶性化合物制成的光学各向异性层的λ/4波阻片。
(B)光学补偿层的赋予(光学补偿片的制成)
光学各向异性层是用于补偿液晶显示装置的黑显示下的液晶盒中的液晶化合物的层,是通过在纤维素酰化物薄膜上形成取向膜,进而赋予光学各向异性层而形成的。
(B-1)取向膜
在上述进行了表面处理的纤维素酰化物薄膜上设置取向膜。该膜具有规定液晶性分子的取向方向的功能。但是,如果在将液晶性化合物取向后将其取向状态固定,则由于取向膜起到该作用,因此作为本发明的构成要素就不一定需要。即,也可以仅将固定了取向状态的取向膜上的光学各向异性层向偏振镜上转印而制成本发明的偏振片。
取向膜可以利用有机化合物(优选聚合物)的摩擦处理、无机化合物的斜向蒸镀、具有微槽的层的形成或利用Langmuir-Plodgett法(LB膜)的有机化合物(例如ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)的堆积之类的途径来设置。另外,还已知有利用电场的赋予、磁场的赋予或光照射来产生取向功能的取向膜。
取向膜优选利用聚合物的摩擦处理来形成。取向膜中所用的聚合物原则上说具有具备使液晶性分子取向的功能的分子构造。
本发明中,最好除了使液晶性分子取向的功能以外,还将具有交联性官能基(例如双键)的侧链与主链结合,或者将具有使液晶性分子取向的功能的交联性官能基导入侧链。
取向膜中所用的聚合物可以使用其自身能够交联的聚合物或能够利用交联剂交联的聚合物的任意种类,可以使用它们多种的组合。在聚合物的例子中,例如包含特开平8-338913号公报的说明书中段落编号0022中记载的甲基丙烯酸酯系共聚物、苯乙烯系共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素、聚碳酸酯等。可以将硅烷偶联剂作为聚合物使用。优选水溶性聚合物(例如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇),更优选明胶、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇,最优选聚乙烯醇及改性聚乙烯醇。特别优选并用两种聚合度不同的聚乙烯醇或改性聚乙烯醇。聚乙烯醇的皂化度优选70~100%,更优选80~100%。聚乙烯醇的聚合度优选100~5000。
具有使液晶性分子取向的功能的侧链一般来说作为官能基具有疏水性基。具体的官能基的种类要根据液晶性分子的种类及所需的取向状态来决定。例如,作为改性聚乙烯醇的改性基,可以利用共聚改性、链转移改性或嵌段聚合改性来导入。在改性基的例子中,可以举出亲水性基(羧酸基、磺酸基、膦酸基、氨基、铵基、酰胺基、硫羟基等)、碳数为10~100个的烃基、氟原子取代的烃基、硫醚基、聚合性基(不饱和聚合性基、环氧基、吖丙啶基等)、烷氧基甲硅烷基(三烷氧基、二烷氧基、单烷氧基)等。作为这些改性聚乙烯醇化合物的具体例,例如可以举出记载于特开2000-155216号公报的说明书中的段落编号0022~0145、相同的2002-62426号公报的说明书中的段落编号0018~0022中的例子等。
如果将具有交联性官能基的侧链与取向膜聚合物的主链结合,或者在具有使液晶性分子取向的功能的侧链中导入交联性官能基,则可以将取向膜的聚合物与光学各向异性层中所含的多官能单体共聚。其结果是,不仅在多官能单体与多官能单体之间,而且在取向膜聚合物与取向膜聚合物之间,此外在多官能单体与取向膜聚合物之间都以共价键牢固地结合。所以,通过将交联性官能基导入取向膜聚合物,就可以明显地改善光学补偿片的强度。
取向膜聚合物的交联性官能基与多官能单体相同,优选含有聚合性基。具体来说,例如可以举出记载于特开2000-155216号公报的说明书中的段落编号0080~0100中的例子等。也可以不同于上述的交联性官能基,而是使用交联剂将取向膜聚合物交联。
作为交联剂,包括甲醛、N-羟甲基化合物、二噁烷衍生物、通过将羧基活化起作用的化合物、活性乙烯基化合物、活性卤素化合物、异噁唑及双醛淀粉。也可以并用两种以上的交联剂。具体来说,例如可以举出特开2002-62426号公报的说明书中的段落编号0023~0024中记载的化合物等。优选反应活性高的甲醛,特别优选戊二醛。
交联剂的添加量相对于聚合物优选0.1~20质量%,更优选0.5~15质量%。残存于取向膜中的未反应的交联剂的量优选在1.0质量%以下,更优选在0.5质量%以下。通过如此调节,就可以获得即使是将取向膜在液晶显示或者中长期使用,或者在高温高湿的气氛下长期放置,也没有网状物的产生的足够的耐久性。
取向膜基本上说可以在将作为取向膜形成材料的上述聚合物涂布于含有交联剂的透明支承体上后,加热干燥(使之交联),通过进行摩擦处理而形成。如前所述,交联反应可以在涂布于透明支承体上后的任意的时期进行。在将聚乙烯醇之类的水溶性聚合物作为取向膜形成材料使用的情况下,涂布液优选设为具有消泡作用的有机溶剂(例如甲醇)与水的混合溶剂。其比率以质量比计优选水∶甲醇为0∶100~99∶1,更优选0∶100~91∶9。这样就可以抑制泡的产生,取向膜以及光学各向异性层的层表面的缺陷明显减少。
取向膜的涂布方法优选旋转涂覆法、浸涂法、幕帘涂覆法、挤涂法、棒涂覆法或辊涂法。特别优选棒涂覆法。另外,干燥后的膜厚优选0.1至10μm。加热干燥可以在20℃~110℃下进行。为了形成充分的交联,优选60℃~100℃,特别优选80℃~100℃。干燥时间可以以1分钟~36小时来进行,然而优选1分钟~30分钟。pH优选设定为最适于所用的交联剂的值,在使用了戊二醛的情况下,优选pH4.5~5.5,特别优选pH5.0。
取向膜设于透明支承体上或上述底涂层上。取向膜可以通过在如上所述地将聚合物层交联后,对表面进行摩擦处理而获得。
上述摩擦处理可以使用作为LCD的液晶取向处理工序广泛采用的处理方法。即,通过将取向膜的表面利用纸或纱布、毛毡、橡胶或尼龙、聚酯纤维等沿一定方向擦拭来获得取向的方法。一般来说,可以通过使用平均地植有长度及粗细均一的纤维的布等进行数次左右的摩擦来实施。
在工业上实施的情况下,可以通过使旋转的摩擦辊接触正在搬送的带有偏光层的薄膜来实现,摩擦辊的正圆度、圆筒度、摆动(偏心)都优选在30μm以下。薄膜与摩擦辊的摩擦角度优选0.1°至90°。但是,通过像特开平8-160430号公报中记载的那样,卷绕360°以上,也可以获得稳定的摩擦处理。薄膜的搬送速度优选1~100m/min。摩擦角优选在0~60°的范围中选择合适的摩擦角度。在用于液晶显示装置中的情况下,优选40至50°。特别优选45°。
如此得到的取向膜的膜厚优选处于0.1至10μm的范围。
然后,在取向膜上使光学各向异性层的液晶性分子取向。其后,根据需要,使取向膜聚合物与光学各向异性层中所含的多官能单体反应,或使用交联剂将取向膜聚合物交联。
光学各向异性层中所用的液晶性分子包括棒状液晶性分子及圆盘状液晶性分子。棒状液晶性分子及圆盘状液晶性分子既可以是高分子液晶,也可以是低分子液晶,另外,还包括将低分子液晶交联而不显示液晶性的分子。
(B-2)棒状液晶性分子
作为棒状液晶性分子,优选使用偶氮甲碱类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类及链烯基环己基苄腈类。
而且,在棒状液晶性分子中,也包括金属络合物。另外,在重复单元中包含棒状液晶性分子的液晶聚合物也可以作为棒状液晶性分子使用。换言之,棒状液晶性分子也可以与(液晶)聚合物结合。
对于棒状液晶性分子,在季刊化学综述第22卷液晶的化学(1994)日本化学会编的第4章、第7章及第11章以及液晶设备手册日本学术振兴会第142委员会编的第3章中有记载。
棒状液晶性分子的双折射率优选处于0.001至0.7的范围。棒状液晶性分子为了将其取向状态固定,优选具有聚合性基。聚合性基优选自由基聚合性不饱和基或阳离子聚合性基,具体来说,例如可以举出特开2002-62427号公报的说明书中的段落编号0064~0086中记载的聚合性基、聚合性液晶化合物。
(B-3)圆盘状液晶性分子
在圆盘状(discotic)液晶性分子中,包括C.Destrade等的研究报告Mol.Cryst.71卷、111页(1981年)中记载的苯衍生物;C.Destrade等的研究报告Mol.Cryst.122卷、141页(1985年)、Physicslett,A,78卷、82页(1990)中记载的toluxene衍生物;B.Kohne等的研究报告Angew.Chem.96卷、70页(1984年)中记载的环己烷衍生物及J.M.Lehn等的研究报告J.Chem.Commun.,1794页(1985年)、J.Zhang等的研究报告J.Am.Chem.Soc.116卷、2655页(1994年)中记载的氮杂冠醚系或苯乙炔系大环分子。
作为圆盘状液晶性分子,还包括属于相对于分子中心的母核作为母核的侧链以放射线状取代有直链的烷基、烷氧基、取代苯甲酰氧基的构造的显示液晶性的化合物。优选分子或分子的集合体具有旋转对称性,可以赋予一定的取向的化合物。由圆盘状液晶性分子形成的光学各向异性层不需要在最终包含于光学各向异性层中的化合物是圆盘状液晶性分子,例如还包括如下的化合物,即,低分子的圆盘状液晶性分子具有因热或光而反应的基,结果因热、光发生反应,从而聚合或交联,发生高分子量化,丧失液晶性。圆盘状液晶性分子的优选的例子记载于特开平8-50206号公报中。另外,对于圆盘状液晶性分子的聚合,在特开平8-27284号公报中有记载。
为了将圆盘状液晶性分子利用聚合固定,需要在圆盘状液晶性分子的圆盘状核上,作为取代基结合聚合性基。优选圆盘状核与聚合性基借助连结基结合的化合物,这样即使在聚合反应中也可以保持取向状态。例如,可以举出特开2000-155216号公报的说明书中的段落编号0151~0168中记载的化合物等。
在混合取向中,圆盘状液晶性分子的长轴(圆盘面)与偏光膜的面的角度,在光学各向异性层的深度方向上随着与偏光膜的面的距离的增加而增加或减少。角度最好随着距离的增加而减少。另外,作为角度的变化,可以是包括连续的增加、连续的减少、间歇的增加、间歇的减少、连续的增加与连续的减少的变化;或者可以是包括增加及减少的间歇的变化。间歇的变化包括在厚度方向的途中倾斜角不变化的区域。即使包括角度不变化的区域,只要作为整体来说角度增加或减少即可。另外,最好角度连续地变化。
偏光膜侧的圆盘状液晶性分子的长轴的平均方向一般来说可以通过选择圆盘状液晶性分子或取向膜的材料,或者通过选择摩擦处理方法来调整。另外,表面侧(空气侧)的圆盘状液晶性分子的长轴(圆盘面)方向一般来说可以通过选择圆盘状液晶性分子或与圆盘状液晶性分子一起使用的添加剂的种类来调整。作为与圆盘状液晶性分子一起使用的添加剂的例子,可以举出增塑剂、表面活性剂、聚合性单体及聚合物等。长轴的取向方向的变化的程度也可以与上述相同,利用液晶性分子与添加剂的选择来调整。
(B-4)光学各向异性层的其他的组成物
可以与上述的液晶性分子一起,并用增塑剂、表面活性剂、聚合性单体等,来提高涂刷膜的均一性、膜的强度、液晶分子的取向性等。最好与液晶性分子具有相溶性,可以赋予液晶性分子的倾斜角的变化,或者不阻碍取向。
作为聚合性单体,可以举出自由基聚合性或阳离子聚合性的化合物。优选多官能性自由基聚合性单体,优选与上述的含聚合性基的液晶化合物具有共聚性的单体。例如,可以举出特开2002-296423号公报的说明书中的段落编号0018~0020中记载的单体。上述化合物的添加量相对于圆盘状液晶性分子,一般来说处于1~50质量%的范围,优选处于5~30质量%的范围。
作为表面活性剂,可以举出以往公知的化合物,然而特别优选氟系化合物。具体来说,例如可以举出特开2001-330725号公报的说明书中的段落编号0028~0056中记载的化合物。
与圆盘状液晶性分子一起使用的聚合物最好能够对圆盘状液晶性分子赋予倾斜角的变化。
作为聚合物的例子,可以举出纤维素酯。作为纤维素酯的优选的例子,可以举出特开2000-155216号公报的说明书中的段落编号0178中记载的例子。为了不阻碍液晶性分子的取向,上述聚合物的添加量相对于液晶性分子优选处于0.1~10质量%的范围,更优选处于0.1~8质量%的范围。
圆盘状液晶性分子的圆盘向列型液晶相—固相转变温度优选70~300℃,更优选70~170℃。
(B-5)光学各向异性层的形成
光学各向异性层可以通过将含有液晶性分子及根据需要使用的后述的聚合性引发剂或任意的成分的涂布液涂布于取向膜上而形成。
作为涂布液的配制中所用的溶剂,优选使用有机溶剂。在有机溶剂的例子中,包括酰胺(例如N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如二甲亚砜)杂环化合物(例如吡啶)、烃(例如苯、己烷)、烷基卤化物(例如氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸丁酯)、酮(例如丙酮、甲乙酮)、醚(例如四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。优选烷基卤化物及酮。也可以并用两种以上的有机溶剂。
涂布液的涂布可以利用公知的方法(例如拉丝锭涂覆法、挤出涂覆法、直接凹版涂覆法、反转凹版涂覆法、模具涂覆法)来实施。
光学各向异性层的厚度优选0.1至20μm,更优选0.5至15μm,最优选1至10μm。
(B-6)液晶性分子的取向状态的固定
可以将取向了的液晶性分子维持取向状态而固定。固定化优选利用聚合反应来实施。在聚合反应中,包括使用热聚合引发剂的热聚合反应和使用光聚合引发剂的光聚合反应。优选光聚合反应。
在光聚合引发剂的例子中,包括α-羰基化合物(美国专利2367661号、相同的2367670号的各说明书中记载)、偶姻醚(美国专利2448828号说明书中记载)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利2722512号说明书中记载)、多核醌化合物(美国专利3046127号、相同的2951758号的各说明书中记载)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合(美国专利3549367号说明书中记载)、吖啶及吩嗪化合物(特开昭60-105667号公报、美国专利4239850号说明书中记载)及噁二唑化合物(美国专利4212970号说明书中记载)。
光聚合引发剂的使用量优选处于涂布液的固体成分的0.01至20质量%的范围,更优选处于0.5至5质量%的范围。
用于液晶性分子的聚合的光照射优选使用紫外线。
照射能优选处于20mJ/cm2至50J/cm2的范围,更优选处于20至5000mJ/cm2的范围,进一步优选处于100至800mJ/cm2的范围。另外,为了促进光聚合反应,也可以在加热条件下实施光照射。
也可以在光学各向异性层上设置保护层。
最好将该光学补偿薄膜与偏光层组合。具体来说,通过将如上所述的光学各向异性层用涂布液涂布于偏光膜的表面来形成光学各向异性层。其结果是,可以不在偏光膜与光学各向异性层之间使用聚合物薄膜地制成伴随着偏光膜的尺寸变化的应力(应变×截面积×弹性模量)小的薄的偏振片。如果将依照本发明的偏振片安装在大型的液晶显示装置上,则可以不产生漏光等问题地显示出显示品质高的图像。
最好以使偏光层与光学补偿层的倾斜角度与贴合在构成LCD的液晶盒的两侧的2片偏振片的透过轴与液晶盒的纵向或横向所成的角度匹配的方式拉伸。通常的倾斜角度为45°。但是,最近在透过型、反射型及半透过型LCD中开发出不一定是45°的装置,拉伸方向最好可以与LCD的设计对应地任意调整。
(B-7)液晶显示装置
对使用此种光学补偿薄膜的各液晶模式进行说明。
(TN模式液晶显示装置)
被作为彩色TFT液晶显示装置最多地利用,在很多文献中有记载。TN模式的黑显示下的液晶盒中的取向状态是处于在盒中央部棒状液晶性分子竖起,在盒的基板附近棒状液晶性分子卧倒的取向状态。
(OCB模式液晶显示装置)
是使棒状液晶性分子在液晶盒的上部和下部实质上沿相反的方向(对称地)取向的弯曲取向模式的液晶盒。使用了弯曲取向模式的液晶盒的液晶显示装置公布于美国专利4583825号、相同的5410422号的各说明书中。由于棒状液晶性分子在液晶盒的上部和下部对称地取向,因此弯曲取向模式的液晶盒具有自我光学补偿功能。为此,该液晶模式也被称作OCB(Optically Compensatory Bend)液晶模式。
OCB模式的液晶盒也与TN模式相同,在黑显示下,液晶盒中的取向状态处于在盒中央部棒状液晶性分子竖起、在盒的基板附近棒状液晶性分子卧倒的取向状态。
(VA模式液晶显示装置)
其特征是,在无电压施加时棒状液晶性分子实质上垂直取向,在VA模式的液晶盒中,除了(1)使棒状液晶性分子在无电压施加时实质上垂直地取向,在有电压施加时实质上水平的取向的狭义的VA模式的液晶盒(特开平2-176625号公报中记载)以外,还包括(2)为了扩大视场角,将VA模式多畴化了的(MVA模式的)液晶盒(SID 97,Digest of tech.Papers(预稿集)28(1997)845页记载)、(3)使棒状液晶性分子在无电压施加时实质上垂直取向,在有电压施加时扭转多畴取向的模式(n-ASM模式)的液晶盒(日本液晶研讨会的预稿集58~59(1998)中记载)及(4)SURVAIVAL模式的液晶盒(LCD国际研讨会98中发表)。
(IPS模式液晶显示装置)
其特征是,在无电压施加时棒状液晶性分子实质上在面内水平取向,其特征在于它是通过利用有无电压施加来改变液晶的取向方向。具体来说,可以使用特开2004-365941号公报、特开2004-12731号公报、特开2004-215620号公报、特开2002-221726号公报、特开2002-55341号公报及特开2003-195333号公报中记载的装置等。
(其他的液晶显示装置)
对于ECB模式及STN模式,也可以利用与上述相同的考虑方法来光学地补偿。
(C)防反射层的赋予(防反射薄膜)
防反射膜一般来说是将也作为防污层的低折射率层及至少一层具有比低折射率层更高的折射率的层(即,高折射率层、中折射率层)设于透明基体上而成的。
作为层叠折射率不同的无机化合物(金属氧化物等)的透明薄膜的多层膜,可以举出在利用化学蒸镀(CVD)法或物理蒸镀(PVD)法、金属醇盐等金属化合物的溶胶凝胶法形成胶体状金属氧化物粒子覆盖膜后进行后处理(紫外线照射:特开平9-157855号公报、等离子体处理:特开2002-327310号公报)而形成薄膜的方法。
另一方面,作为生产性高的防反射膜,提出过各种将在基质中分散无机粒子而成的薄膜层叠涂布而形成的防反射膜。
如上所述的涂布得到的防反射膜还可以举出最上层表面由具有微细的凹凸形状的赋予防眩光性的防反射层构成的防反射膜。
本发明的纤维素酰化物薄膜可以适用于上述的任意的方式中,而特别优选的是利用涂布的方式(涂布型)。
(C-1)涂布型防反射薄膜的层结构
在基体上至少依次具有中折射率层、高折射率层、低折射率层(最外层)的层结构的防反射膜被设计为具有满足以下的关系的折射率。
是高折射率层的折射率>中折射率层的折射率>透明支承体的折射率>低折射率层的折射率的顺序。另外,也可以在透明支承体与中折射率层之间,设置硬质涂层。另外,也可以由中折射率硬质涂层、高折射率层及低折射率层构成。
例如,可以举出特开平8-122504号公报、相同的8-110401号公报、相同的10-300902号公报、特开2002-243906号公报、特开2000-111706号公报等。另外,也可以对各层赋予其他的功能,例如可以举出设为防污性的低折射率层、防带电性的高折射率层的(例如特开平10-206603号公报、特开2002-243906号公报)等。
防反射膜的雾度值优选在5%以下,更优选在3%以下。另外,膜的强度优选在依照JIS K5400的铅笔硬度试验中H以上,更优选在2H以上,最优选在3H以上。
(C-2)高折射率层及中折射率层
防反射膜的具有高折射率的层由至少含有平均粒径在100nm以下的高折射率的无机化合物超微粒子及基质粘合剂的的固化性膜构成。
作为高折射率的无机化合物微粒,可以举出折射率在1.65以上的无机化合物,优选举出折射率在1.9以上的无机化合物。例如可以举出Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等的氧化物、含有这些金属原子的复合氧化物等。
为了制成此种超微粒子,可以举出将粒子表面用表面处理剂处理的做法(例如硅烷偶联剂等:特开平11-295503号公报、相同的11-153703号公报、特开2000-9908、阴离子性化合物或有机金属偶联剂:特开2001-310432号公报等)、将高折射率粒子设为芯的芯壳构造的做法(:特开2001-166104号公报等)、并用特定的分散剂(例如特开平11-153703号公报、专利编号US6210858B1、特开2002-2776069号公报等)等。
作为形成基质的材料,可以举出以往公知的热塑性树脂、固化性树脂覆盖膜等。
另外,优选从由至少含有2个以上自由基聚合性及/或阳离子聚合性的聚合性基的多官能性化合物含有组合物、含有水解性基的有机金属化合物及其局部缩合物组合物中选择的至少一种组合物。例如可以举出特开2000-47004号公报、相同的2001-315242号公报、相同的2001-31871号公报、相同的2001-296401号公报等中记载的化合物。
另外,还优选由金属醇盐的水解缩合物得到的胶体状金属氧化物和由金属醇盐组合物得到的固化性膜。例如记载于特开2001-293818号公报等中。
高折射率层的折射率一般来说为1.70~2.20。高折射率层的厚度优选5nm~10μm,更优选10nm~1μm。
中折射率层的折射率调整为处于低折射率层的折射率与高折射率层的折射率之间的值。中折射率层的折射率优选1.50~1.70。
(C-3)低折射率层
低折射率层是在高折射率层上依次层叠而成的。低折射率层的折射率为1.20~1.55。优选1.30~1.50。
优选作为具有耐擦伤性、防污性的最外层来构筑。作为大大地提高耐擦伤性的途径,对表面赋予润滑性的方法是有效的,可以采用以往公知的由硅氧烷的导入、氟的导入等构成的薄膜层的途径。
含氟化合物的折射率优选1.35~1.50。更优选1.36~1.47。另外,含氟化合物优选包含在35~80质量%的范围内含有氟原子的交联性或聚合性的官能基的化合物。
例如可以举出特开平9-222503号公报的说明书中的段落编号0018~0026、相同的11-38202号公报的说明书中的段落编号0019~0030、特开2001-40284号公报的说明书中的段落编号0027~0028、特开2000-284102号公报等中记载的化合物。
作为硅氧烷化合物是具有聚硅氧烷构造的化合物,优选在高分子链中含有固化性官能基或聚合性官能基,在膜中具有交联结构的化合物。例如可以举出反应性硅氧烷(例如SILAPLANE(Chisso(株)制等)、在两个末端含有硅烷醇基的聚硅氧烷(特开平11-258403号公报等)等。
具有交联或聚合性基的含氟及/或硅氧烷的聚合物的交联或聚合反应优选通过在涂布用于形成含有聚合引发剂、敏化剂等的最外层的涂布组合物的同时或在涂布后进行光照射或加热来实施。
另外,还优选在催化剂共存下将硅烷偶联剂等有机金属化合物与特定的含有含氟烃基的硅烷偶联剂,通过缩合反应固化的溶胶凝胶固化膜。例如可以举出含有聚氟烷基硅烷化合物或其局部水解缩合物(特开昭58-142958号公报、相同的58-147483号公报、相同的58-147484号公报、特开平9-157582号公报、相同的11-106704号公报中记载的等化合物)、含有作为含氟长链基的聚「全氟烷基醚」基的甲硅烷化合物(特开2000-117902号公报、相同的2001-48590号公报、相同的2002-53804号公报中记载的化合物等)等。
低折射率层中,作为上述以外的添加剂可以含有填充剂(例如二氧化硅(硅石)、含氟粒子(氟化镁、氟化钙、氟化钡)等一级粒子平均直径为1~150nm的低折射率无机化合物、特开平11-3820公报的段落编号[0020]~[0038]中记载的有机微粒等)、硅烷偶联剂、润滑剂、表面活性剂等。
在低折射率层位于最外层的下层的情况下,也可以利用气相法(真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、等离子体CVD法等)形成低折射率层。从可以廉价地制造的方面考虑,优选涂布法。低折射率层的膜厚优选30~200nm,更优选50~150nm,最优选60~120nm。
(C-4)硬质涂层
硬质涂层是为了对防反射膜赋予物理强度而设于透明支承体的表面的。特别优选设于透明支承体与上述高折射率层之间。
硬质涂层优选利用光及/热的固化性化合物的交联反应或聚合反应来形成。
作为固化性官能基,优选光聚合性官能基,另外,含有水解性官能基的有机金属化合物优选有机烷氧基甲硅烷化合物。
作为这些化合物的具体例,可以举出与在高折射率层中例示的相同的化合物。作为硬质涂层的具体的结构组合物,例如可以举出特开2002-144913号公报、相同的2000-9908号公报、WO0/46617号公报等记载的物质。
高折射率层可以兼作硬质涂层。此种情况下,最好通过使用在高折射率层中记载的方法将微粒微细地分散使其含在硬质涂层中来形成。硬质涂层也可以含有平均粒径0.2~10μm的粒子而兼作赋予防眩光功能(antiglare功能)的防眩光层(后述)。
硬质涂层的膜厚可以根据用途适当地设计。硬质涂层的膜厚优选0.2~10μm,更优选0.5~7μm。硬质涂层的强度在依照JIS K5400的铅笔硬度试验中,优选在H以上,更优选在2H以上,最优选在3H以上。另外,在依照JISK5400的Taber耐磨试验中,试验前后的试验片的磨损量越少越好。
(C-5)前方散射层
前方散射层是为了在应用于液晶显示装置中的情况下在使视角向上下左右方向倾斜时赋予视场角改良效果而设置的。通过在上述硬质涂层中分散折射率不同的微粒,也可以兼有硬质涂层功能。
例如,可以举出将前方散射系数特定化了的特开11-38208号公报、将透明树脂和微粒的相对折射率设为特定范围的特开2000-199809号公报、将雾度值规定为40%以上的特开2002-107512号公报等。
(C-6)其他的层
除了上述的层以外,也可以设置底层、防带电层、底涂层或保护层等。
(C-7)涂布方法
防反射膜的各层可以通过利用浸涂法、气刀涂覆法、幕帘涂覆法、辊涂法、拉丝锭涂覆法、凹版涂覆法、微型凹版法或挤涂法(美国专利2681294号说明书)进行涂布来形成。
(C-8)防眩光功能
防反射膜也可以具有使外来光散射的防眩光功能。防眩光功能可以通过在防反射膜的表面形成凹凸来获得。在防反射膜具有防眩光功能的情况下,防反射膜的雾度值优选3~30%,更优选5~20%,最优选7~20%。
在防反射膜表面形成凹凸的方法只要是可以充分地保持它们的表面形状的方法,则无论是何种方法都可以使用。例如,可以举出在低折射率层中使用微粒而在膜表面形成凹凸的方法(例如特开2000-271878号公报等);在低折射率层的下层(高折射率层、中折射率层或硬质涂层)中添加少量(0.1~50质量%)比较大的粒子(粒径0.05~2μm)而形成表面凹凸膜,在其上维持它们的形状地设置低折射率层的方法(例如特开2000-281410号公报、相同的2000-95893号公报、相同的2001-100004号公报、相同的2001-281407号公报等);向涂设最上层(防污性层)后的表面上物理地转印凹凸形状的方法(例如作为压花加工方法,记载于特开昭63-278839号公报、特开平11-183710号公报、特开2000-275401号公报等中)等。
下面对本发明中使用的测定法进行叙述。
[1]Re、Rth测定法
在将样品薄膜以温度25℃、湿度60%rh调湿3小时以上后,使用自动双折射仪(KOBRA-21ADH/PR:王子计测仪器(株)制),在25℃、60%rh下,从与样品薄膜表面垂直方向及从薄膜面法线倾斜±40°方向测定波长550nm的滞后值。由垂直方向算出面内的滞后(Re),由垂直方向、±40°方向的测定值算出厚度方向的滞后(Rth)。
[2]Re、Rth、宽度方向、长度方向的Re、Rth变动
(1)MD方向样品
在薄膜的长度方向上,以0.5m的间隔,切出1cm正方形大小的样品100个点。
(2)TD方向样品
横跨(over)薄膜的整个宽度,以等间隔切出1cm正方形大小的样品50个点。
(3)Re、Rth、测定
在将样品薄膜以温度25℃、湿度60%rh调湿3小时以上后,使用自动双折射仪(KOBRA-21ADH/PR:王子计测仪器(株)制),在25℃、60%rh下,从与样品薄膜表面垂直方向及从薄膜面法线倾斜±40°方向测定波长550nm的滞后值。由垂直方向算出面内的滞后(Re),由垂直方向、±40°方向的测定值算出厚度方向的滞后(Rth)。
将上述取样点的全部平均值设为Re、Rth。
(4)Re、Rth的变动
将这些上述MD方向100个点、TD方向50个点的各最大值与最小值的差用各平均值除,将以百分率表示的值作为Re、Rth变动。
[3]耐热性评价
将样品薄膜以温度25℃、湿度60%rh调湿3小时以上,其后在以60℃、90%rh热处理24小时后,再次以25℃、湿度60%rh调湿3小时以上。使用销规测定样品的尺寸,测定了热处理前后的尺寸变化。将尺寸变化率在纵向、横向都在0.3%以下的情况评价为○,将纵向、横向一方或者双方的尺寸变化率超过0.3%的评价为×。
[4]纤维素酰化物的取代度
纤维素酰化物的酰基取代度是以Carbohydr.Res.273(1995)83-91(手塚他)中记载的方法利用13C-NMR求得的。
[5]DSC晶体熔化峰热量
使用岛津制作所制DSC-50以10℃/min的升温速度测定,将紧接在Tg之后出现的吸热峰的热量以J/g算出。同时也测定了Tg。
[6]雾度值
使用日本电色工业(株)制浊度计NDH-1001DP测定。
[7]泛黄指数(YI值)
使用Z-II OPTICAL SENSOR,依照(JIS K7105 6.3)测定了泛黄(YI:泛黄指数)。
颗粒是用反射法测定,薄膜是用透过法测定了三刺激值、X、Y、Z。另外,使用三刺激值X、Y、Z利用下式算出YI值。
YI={(1.28X-1.06Z)/Y}×100
另外,薄膜的YI值是将利用上式算出的YI值用该薄膜的厚度除,换算为每1mm的值而比较。
[8]分子量
将膜样品溶解于二氯甲烷中,使用GPC测定。
[9]水分率
使用Karl Fischer水分仪,将水分气化装置的炉内温度设为150℃,接通Karl Fischer滴定装置的开关,以100ml/分钟通入空气,进行空白测定。
[实施例]
(实验1)作为试验条件,改变弹性辊的表面粗糙度、弹性辊的外筒厚度、弹性辊的温度、冷却辊的表面粗糙度、冷却辊的温度、弹性辊与冷却辊的外周速度比、最大线压力等,制造了薄膜。此后,求出所得的薄膜的滞后、薄膜强度、薄膜雾度值、制膜性,进行了评价。将其结果表示于图5的表中。而且,纤维素酰化物取代度、分子量、剪切速度、薄膜厚度等条件如表所示。
从图5的表中可以看到,在弹性辊的表面粗糙度超过了100nm的试验8、9中,产生雾度值,无法测定滞后。另外,在弹性辊与冷却辊的外周速度比小于0.99的试验16、超过1.01的试验19中,滞后变大,无法制造Re、Rth在20nm以下的薄膜。
另一方面,弹性辊与冷却辊的表面温度差小于0.01℃的试验10、11的制膜性降低。另外,在超过30℃的试验15中,滞后变大,无法制造Rth在20nm以下的薄膜。同样地,在最大线压力小于0.3MPa的试验20中,制膜性降低,在最大线压力超过3.0的试验23中,滞后变大,无法制造Re、Rth在20nm以下的薄膜。
根据以上的结果可知,需要使弹性辊的表面粗糙度在100nm以下,弹性辊与冷却辊的外周速度比在0.99以上1.01以下,弹性辊与冷却辊的表面温度差在0.01℃以上30℃以下,最大线压力在0.3MPa以上3MPa以下。通过在此种条件下制造,就可以得到即使在制膜速度为30m/s的高速下也很良好的薄膜。而且,上述的试验中虽然仅显示了薄膜厚度为80μm的结果,但是在30~200μm的情况下也可以得到相同的结果。
另外,从图5的表中可以看到,在弹性辊的外筒厚度超过7mm的试验23中,滞后变大,无法制造Re、Rth在20nm以下的薄膜。在分子量小于7万的试验1中,薄膜的强度降低,在分子量超过20万的试验7中,制膜性降低。在剪切粘度超过2000的试验6、7中,制膜性降低。
(实验2)
使用环状聚烯烃并且改变其种类,进行了与试验1相同的试验。即,改变弹性辊的表面粗糙度、弹性辊的外筒厚度、弹性辊的温度、冷却辊的表面粗糙度、冷却辊的温度、弹性辊与冷却辊的外周速度比、最大线压力等,制造了薄膜。此后,求出所得的薄膜的滞后、薄膜强度、薄膜雾度值、制膜性,进行了评价。将其结果表示于图6的表中。而且,环状聚烯烃的种类、剪切速度、薄膜厚度等条件如表所示。
从图6的表中可以看到,在弹性辊的表面粗糙度超过100nm的试验26、27中,产生灰雾(haze),无法测定滞后。另外,在弹性辊与冷却辊的外周速度比小于0.99的试验34、超过1.01的试验37中,滞后变大,无法制造Re、Rth在20nm以下的薄膜。
另一方面,弹性辊与冷却辊的表面温度差小于0.01℃的试验28、29的制膜性降低。另外,在超过30℃的试验33中,滞后变大,无法制造Rth在20nm以下的薄膜。同样地,在最大线压力小于0.3MPa的试验38中,制膜性降低,在最大线压力超过3.0的试验41中,滞后变大,无法制造Re、Rth在20nm以下的薄膜。
根据以上的结果可知,需要使弹性辊的表面粗糙度在100nm以下,弹性辊与冷却辊的外周速度比在0.99以上1.01以下,弹性辊与冷却辊的表面温度差在0.01℃以上30℃以下,最大线压力在0.3MPa以上3MPa以下。通过在此种条件下制造,就可以得到即使在制膜速度为30m/s的高速下也很良好的薄膜。而且,上述的试验中虽然仅显示了薄膜厚度为80μm的结果,但是在30~200μm的情况下也可以得到相同的结果。
而且,从图6的表中可以看到,在剪切粘度超过2000Pa·s的情况下,得到从模具中的挤出性降低的结果。
Claims (9)
1.一种热塑性树脂薄膜的制造方法,利用如下的熔融制膜法来制造热塑性树脂薄膜,即,将在挤出机中熔融了的热塑性树脂从模具中作为薄片状熔融树脂挤出,并且将该薄片状熔融树脂用金属制的弹性辊和冷却辊夹持,在上述冷却辊上冷却固化,其特征是,
上述弹性辊及上述冷却辊的表面的算术平均高度Ra在100nm以下,
上述弹性辊的外周速度Vtr与上述冷却辊的外周速度Vcd的外周速度比即Vcd/Vtr为0.99~1.01,
上述弹性辊的表面温度Ttr与上述冷却辊的表面温度Tcd的差即Tcd-Ttr为0.01℃~30℃,
在用上述弹性辊和上述冷却辊夹持上述薄片状熔融树脂之时的最大线压力为0.3MPa~3MPa。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂薄膜的制造方法,其特征是,上述金属制的弹性辊的外筒壁厚Z为0.05mm~7.0mm。
3.根据权利要求1或2中任意一项所述的热塑性树脂薄膜的制造方法,其特征是,上述冷却辊的外周速度在20m/min以上。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的热塑性树脂薄膜的制造方法,其特征是,上述热塑性树脂的重均分子量为7万~20万,并且在将A设为乙酰基的取代度,将B设为碳数为3~7的酰基的取代度的总和时,酰基满足下述的取代度,
2.0≤A+B≤3.0,
0.0≤A≤2.0,
1.2≤B≤2.9。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的热塑性树脂薄膜的制造方法,其特征是,上述热塑性树脂为环状聚烯烃系树脂。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的热塑性树脂薄膜的制造方法,其特征是,从上述模具中刚喷出后的上述热塑性树脂的零剪切粘度在2000Pa·s以下。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的热塑性树脂薄膜的制造方法,其特征是,上述热塑性树脂薄膜的厚度为20μm~300μm,面内滞后Re在20nm以下,并且厚度方向的滞后Rth在20nm以下。
8.一种液晶显示板用光学补偿薄膜,其特征是,以使用权利要求1~7的任意一项中所述的制造方法制造的热塑性树脂薄膜作为基材。
9.一种偏振片,其将至少一片使用权利要求1~7中任意一项所述的制造方法制造的热塑性树脂薄膜作为偏光层的保护膜使用。
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