CN101683755A - 用于制备热塑性树脂膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于制备热塑性树脂膜的方法,该方法包括:将含有热塑性树脂的熔融树脂从进料装置进料的进料步骤;使用加热设备加热从进料装置的排料口至夹压设备中包括的第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的熔融树脂的加热步骤;和在第一夹压表面和第二夹压表面之间连续夹压加热的熔融树脂以形成膜的膜形成步骤,其中由夹压设备施加给熔融树脂的压力在20MPa以上并且500MPa以下之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备热塑性树脂膜的方法,并且具体而言,涉及膜制备技术,由所述技术制备的热塑性树脂膜被用于光学应用如液晶显示装置。
背景技术
热塑性树脂如纤维素树脂和环烯烃树脂被广泛用于光学应用的膜。特别是,由纤维素树脂或环烯烃树脂制成的膜由于它们的透明度、韧性和光学各向同性而用于液晶显示装置的光学膜。
用于制备热塑性树脂膜的方法是这样一种方法,其中将熔融热塑性树脂从模头中以膜的形式排出,并且用许多冷却辊将排出的膜冷却并且固化,例如熔体膜形成。将由此制备的未取向热塑性树脂膜例如用作液晶显示装置的保护膜。此外,将通过拉伸未取向热塑性树脂膜而出现延迟的膜用作液晶显示装置的相位差膜。
但是,熔体膜形成的缺点在于:从模头排出的膜在到达冷却辊之前具有降低的温度和增加的粘度,使得难以使膜变平。由于这个原因,不幸的是,通过熔体膜形成制备的膜在膜的横向和纵向(以膜的形式从模头排出的树脂流动的方向)上有厚度变化。
为了解决此问题,例如,日本专利申请公开2007-307896公开了一种用于制备膜的方法,所述膜适合作为具有低的延迟以及高的厚度精度和减小的残余应变的光学膜,所述方法包括:将用挤出机熔融的熔融树脂,在从其离开模头至与冷却辊接触期间,使用加热器加热单元进行加热,在一对辊之间形成料垄部,并且保持小的用所述辊按压熔融树脂的压力。
此外,随着液晶显示器市场的日益繁荣,近来已经开发出各种膜。例如,日本专利申请公开2003-25414和日本专利申请公开2007-38646公开了用于制备具有倾斜光学轴的膜的方法,其中通过使熔融树脂经过彼此具有不同圆周速度的两个辊之间,对所制备的膜赋予剪切应力。
发明内容
但是,由于近来要求用于光学应用的膜具有更高的质量,在日本专利申请公开2007-307896中描述的方法不再提供足够的延迟,并且需要在面内方向和厚度方向上出现更多延迟的膜。
此外,仅通过将具有倾斜光学轴的膜用于液晶显示器,光学补偿效果不足。例如,日本专利申请公开2007-38646公开了具有倾斜光学轴的光学膜,但是没有描述光学轴倾斜的角度与液晶显示器的光学补偿之间的关系。为了对透射型TN或ECB液晶显示器和半透射型ECB液晶显示器实际提供光学补偿,需要具有可以补偿液晶元件延迟的相位差和更倾斜的结构的光学膜。
本发明是考虑到这些情形做出的,并且其一个目的在于提供一种用于制备热塑性树脂膜的方法,所述的热塑性树脂膜可以在面内方向和厚度方向上出现更多的延迟并且可以降低不均匀的厚度和延迟,以及防止非接触缺陷。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种用于制备热塑性树脂膜的方法,该方法包括:将含有热塑性树脂的熔融树脂从进料装置进料的进料步骤;使用加热设备加热从进料装置的排料口至夹压(compression)设备中包括的第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的熔融树脂的加热步骤;和在第一夹压表面和第二夹压表面之间连续夹压的熔融树脂以形成膜的膜形成步骤,其中由夹压设备施加给熔融树脂的压力在20MPa以上并且500MPa以下之间,以实现上述目的。
根据第一方面,用加热设备加热从进料装置至在第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的部分,以尽可能防止从进料装置进料的熔融树脂的温度下降并且确保所需的粘度,然后使熔融树脂通过第一夹压表面和第二夹压表面之间辊隙压力高达20至500MPa的空间。
流下到第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的上侧(以下称作料垄部(bank portion))上的熔融树脂迅速地加速,并且当熔融树脂通过在第一夹压表面和第二夹压表面之间非常窄并且处于高达20至500MPa的压力的空间时被牵拉,并且此动作可以使高延迟出现在熔融树脂的面内方向和厚度方向上。此处,从模头挤出的熔融树脂在夹压设备的第一夹压表面和第二夹压表面之间通过并且形成为膜,其过量部分保留在第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部。在本文中使用时,保留熔融树脂的辊隙部的上部称作料垄部。
此外,根据第一方面,通过安置在进料树脂的进料装置和树脂到达的夹压设备之间的加热设备加热树脂,这可以将树脂保持在所需的粘度,从而减少熔融树脂厚度变化并且防止延迟变化。
因此,根据第一方面,可以允许延迟更多地在面内方向和厚度方向上出现,同时可以防止厚度变化、延迟变化,并且进一步可以防止得到的膜的非接触缺陷。特别是,本发明使得可以容易地在可以允许熔融树脂流动的面内方向的方向上出现延迟。
本发明第二方面的特征在于,在第一方面中,在料垄部上方20mm的树脂的温度大于等于(Tg+50)℃,所述料垄部是第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的上侧,其中Tg是所述热塑性树脂的玻璃化转变温度。
根据第二方面,通过将料垄部上方20mm的树脂的温度设置在上述温度或高于上述温度可以将具有所需粘度的熔融树脂保留在料垄部。因为使用夹压设备施加高压以将树脂形成为膜,可以允许出现高延迟。
本发明第三方面的特征在于,在第一或第二方面中,夹压设备的第二夹压表面与第一夹压表面的移动速度比在0.6至0.99之间,包括0.6和0.99,所述移动速度比由下面的等式1定义:
移动速度比=第二夹压表面速度/第一夹压表面速度 等式1。
根据第三方面,通过使第一夹压表面和第二夹压表面具有彼此不同的移动速度,可以赋予形成的膜剪切应力,并且因此允许制备具有高度倾斜结构的膜。特别是,尽管在本发明中,以高辊隙压力制备膜并且期望这使夹压力更大并且剪切应力相对更低,但是可以制备倾斜角度大的膜。
本发明第四方面的特征在于,在第一至第三方面中的任何一方面中,夹压设备的第一夹压表面和第二夹压表面是两个辊。
根据第四方面,可以容易地用夹压设备施加压力,原因在于将辊用作第一夹压表面和第二夹压表面。
本发明第五方面的特征在于,在第一至第四方面中的任何一方面中,从进料装置的排料口至辊隙部的长度小于等于200mm。
根据第五方面,提供将从进料装置的排料口至辊隙部的长度设置小于等于200mm,可以控制横向和流动方向上的温度并且可以确保在料垄部的熔融树脂的粘度。
本发明第六方面的特征在于,在第一至第五方面中的任何一方面中,用具有绝热功能和/或反射功能的屏蔽构件覆盖从进料装置的排料口至辊隙部的熔融树脂和加热设备。
根据第六方面,因为从进料装置的排料口至辊隙部的熔融树脂和加热设备被具有绝热功能和/或反射功能的屏蔽构件覆盖,可以有效地加热树脂。
本发明第七方面的特征在于,在第一至第六方面中的任何一方面中,制备的膜的厚度大于等于20μm并且小于等于100μm,并且面内延迟大于等于20nm并且小于等于200nm。
根据本发明的制备方法,因为可以通过使用夹压设备使熔融树脂在高压下在第一夹压表面和第二夹压表面之间通过,然后以所需的粘度倾倒入离料垄部窄的间隙中,从而即使在制备厚度大于等于20μm并且小于等于100μm的薄膜时,也可以允许在面内方向上出现延迟。
根据本发明用于制备热塑性树脂膜的方法,可以允许显著地出现在面内方向上的更多延迟,并且同时,可以减少在横向方向和流动方向上的厚度变化和延迟变化,以及非接触缺陷的发生。
附图说明
图1是用来进行本发明用于制备热塑性树脂膜的方法的生产设备的一个实例的总结构图;
图2是挤出机结构的剖视图;
图3是模头和流延辊之间的结构的示意图;
图4是模头和流延辊之间的结构的放大透视图;
图5是另一实施方案的模头和流延辊之间的结构的示意图;
图6是另一实施方案的模头和流延辊之间的结构的放大透视图;
图7是再一实施方案的模头和流延辊之间的结构的示意图;
图8是再一实施方案的模头和流延辊之间的结构的放大透视图;
图9是显示辊圆周速度比和|Re(40°)-Re(-40°)|之间关系的曲线图;
图10是当在纵向方向上拉伸和在横向方向上拉伸制备的膜时的方块图;和
图11是显示实施例的试验条件和结果的表。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明用于制备热塑性树脂膜的方法的优选实施方案。
图1是用来进行本发明用于制备热塑性树脂膜的方法的生产设备的一个实例的结构图。
如图1中所示,生产设备10包括:熔融含热塑性树脂的组合物(以下也称作热塑性树脂组合物)12的挤出机14,将熔融的热塑性树脂组合物12以膜的形式排出的模头16,对以高温熔融状态从模头16中排出的膜12A进行多级冷却的多个流延辊18,20和22,将膜12A与最后一个流延辊22分离的剥离辊24,和卷绕冷却的膜12A的卷绕机26。
进料步骤是形成含热塑性树脂的组合物并且将该组合物进料到膜形成步骤的步骤。图2是作为进料装置一个实例的挤出机14的结构的剖视图。如图2中所示,在挤出机14的料筒32中安置其中螺杆轴34配备有螺纹36的单螺杆38。此单螺杆38由在图中未示出的电机旋转。在图中未示出的料斗连接到料筒32的进料口40。并且,从此料斗,将热塑性树脂组合物12经由进料口40进料到料筒32中。
料筒32包括,从进料口40侧开始,进料部(用A标记的区域),其以恒定的量输送从进料口40进料的热塑性树脂组合物;压缩部(用B标记的区域),其捏合并且压缩热塑性树脂组合物;和计量部(用C标记的区域),其计量捏合并且压缩过的热塑性树脂组合物。将由挤出机14熔融的热塑性树脂组合物连续地从排料口42输送至模头16。
优选将挤出机14的螺杆压缩比设置在1.5至4.5,并且将料筒的长度与料筒的内径的比率L/D设置在20和70之间。此处,螺杆压缩比表示为进料部A与计量部C的容积比,换言之,进料部A单位长度的容积除以计量部C单位长度的容积,并且通过使用进料部A处的螺杆轴34的外径d1,计量部C处的螺杆轴34的外径d2,进料部A处的螺纹深度a1和计量部C处的螺纹深度a2计算。挤出温度优选为190至300℃。此外,为了防止残余的氧氧化熔融树脂,还优选用惰性气体(如氮气)填充挤出机或使用带通风口的挤出机,以在熔融组合物的同时对挤出机抽气。
然后,将由挤出机14熔融的热塑性树脂组合物12经由管线44(参见图1)输送至模头16,并且以膜的形式通过模头排料口排出。优选将从模头16排放组合物时的排放压力的变化控制在10%内。
此处,图1图示了使用熔融热塑性树脂组合物的挤出机和以膜的形式排放组合物的模头作为进料装置的实施方案,但是本发明不限于此,并且例如,可通过以膜的形式进料树脂、用加热装置熔融树脂以形成熔融树脂,来进行之后的膜形成步骤。
在膜形成步骤中,将通过进料装置形成的熔融树脂在构成夹压设备的第一夹压表面和第二夹压表面之间连续地夹压,以形成膜12A。图1图示使用接触辊28和流延辊18作为构成夹压设备的第一夹压表面和第二夹压表面的一个实例。此外,在本实施方案中,由夹压设备施加给熔体的压力为20至500MPa。施加这样大的压力可以使膜12A在膜形成步骤中在面内方向上出现延迟。
此处,可以如下计算夹压设备的辊隙压力:将来自富士胶片株式会社的Prescale,一种压力测量膜,在辊隙处夹压以显色,然后通过使用FPD-305,一种用于Prescale的密度计,和FPD-306,一种用于Prescale的压力读数计,将显色的程度转换成压力值。
此外,优选使第一夹压表面的移动速度快于第二夹压表面的移动速度,以提供圆周速度之差。提供圆周速度之差可以将剪切应力赋予形成的膜,并且因此使延迟在厚度方向上出现。除了如图1中所示的彼此具有不同圆周速度的两个辊(接触辊28和流延辊18)的组合外,其中第一夹压表面和第二夹压表面彼此具有不同的速度的夹压设备的实例包括:在日本专利申请公开2000-219752中所述的彼此具有不同速度的辊和接触带的组合。在这些设备中,考虑到在提供圆周速度之差时使夹压表面难以滑动,优选彼此具有不同圆周速度的两个辊。通过使压力测量膜(例如,来自富士胶片株式会社的(Medium Pressure Prescale)在两个辊之间通过,可以测量辊压。
如图1中所示,在模头16的下游安置一组三个流延辊18,20和22。通过将树脂夹在流延辊18和相邻安置的接触辊28之间,将流延辊18构造成冷却并且固化树脂。
图3是从模头16至流延辊18和接触辊28的结构的示意图,并且图4是从模头16至流延辊18和接触辊28的结构的透视图。在本发明中,用加热设备加热从模头16的排料口16A至在流延辊18和接触辊28之间的辊隙部的树脂。在图3和4中,加热器加热单元25用于加热。此处,加热器加热单元25的宽度为模头16的排料口16A的宽度的1.0倍以上,优选1.2倍以上,并且优选流延辊18的辊长度作为上限。并且,当加热器加热单元25在膜12A的流动方向上的长度(加热器加热单元25顶部至底部的距离)为E且从模头16至辊隙部的长度为F时,E/F优选为20%以上。
另外,从模头16至辊隙部的长度F优选为200mm以下。将从模头16至辊隙部的长度F设置在200mm以下,使得容易控制横向方向和流动方向的温度,从而允许减少出现制备的膜的厚度变化。然而,此处,从模头16至辊隙部的长度F优选为200mm以下,更优选150mm以下,并且更加优选100mm以下。
另外,图5图示了本发明制备方法的另一实施方案,其中将多个加热器加热单元25安置在熔融树脂的流动方向上。该安置可以容易地确保E/F为20%以上,其中E是在膜12A流动方向上的加热器加热单元25,25,...的长度(加热器加热单元25顶部至底部的距离),并且F是从模头16至辊隙部的长度。此处,E/F优选为20%以上,更优选50%以上,并且更加优选70%以上。
另外,如果加热器加热单元25是如图6所示的在横向方向上排列的加热器25A,25A,...,则可以控制膜12A在横向方向上的加热温度。加热器加热单元25以使得可以控制膜12A在横向方向上的加热温度这种方式排列,可以进一步减小在在横向方向上的厚度变化。
此外,如图7中所示,还可以考虑用具有绝热功能和/或热反射功能的屏蔽构件27覆盖膜12A和加热器加热单元25。以这种方式用具有绝热功能和/或热反射功能的屏蔽构件27覆盖从模头16至树脂开始与流延辊18接触的点的膜12A和加热器加热单元25,可以有效地加热膜,确保在料垄部的熔融树脂的粘度,使得在面内方向上出现延迟,并且减少厚度变化。
另外,在本发明中,如图8中所示,还可以通过在膜12A的一侧提供加热器加热单元25以加热膜12A的至少一侧,来加热膜12A。
如上所述,加热从模头排料口至流延辊和接触辊之间的辊隙部的树脂可以保持从模头排出的树脂的温度。这允许保持树脂的所需粘度。并且,当使树脂从树脂的料垄部在流延辊18和接触辊28之间经过时,使树脂通过从料垄部至流延辊18和接触辊28的窄空间。突然变窄造成所形成的膜的流延辊18侧和接触辊28侧之间的不同剪切应力,从而允许在膜的厚度方向上出现延迟。
因为难以测量料垄部的树脂温度,规定在料垄部上方20mm的树脂的温度以赋予树脂所需的粘度。当热塑性树脂的玻璃化转变温度为Tg时,在料垄部上方20mm的树脂的温度优选为(Tg+50)℃以上,更优选(Tg+60)℃以上,并且更加优选(Tg+70)℃以上。另外,树脂温度的上限优选为(Tg+160)℃以下,更优选(Tg+150)℃以下,并且更加优选(Tg+140)℃以下。由于通过将在料垄部上方20mm的热塑性树脂的温度设置在上述范围内,可以在料垄部得到所需的粘度,因此当通过流延辊18和接触辊28施加压力时,可以允许在面内方向上出现延迟。如果粘度太高,则树脂在流延辊18和接触辊28之间通过期间不变形,并且不能允许在面内方向上出现延迟。相反,即使粘度低,也可通过压制容易地切割树脂,并且在树脂在流延辊18和接触辊28之间通过期间,不能将剪切应力施加给树脂,所以树脂不变形,并且不能允许在面内方向上出现延迟。具体地,在料垄部的粘度优选在100Pa·s以上并且40,000Pa·s以下之间,更优选在600Pa·s以上并且20,000Pa·s以下之间,并且更加优选在1,000Pa·s以上并且10,000Pa·s以下之间。
接着,下面将描述将热塑性树脂的熔体从模头16以膜的形式挤出、使熔体在流延辊18和接触辊28之间通过和冷却并且固化熔体的方法。流延辊18和接触辊28表面各自的算术平均高度Ra通常为100nm以下,优选50nm以下,并且更加优选25nm以下。
在本发明用于制备热塑性树脂膜的方法中,通过在熔体以膜形式在流延辊18和接触辊28之间通过期间施加20至500MPa的辊压而制备膜。辊压优选为30至400MPa,更优选40至300MPa,并且更加优选50至200MPa。如上所述,增加辊压可以将彼此不同的剪切应力施加到形成的膜的前表面侧和背表面侧上,从而允许在面内方向上出现延迟。
此外,由于常规技术如日本专利申请公开2003-25414使用金属辊和具有低硬度的弹性辊(例如,日本专利申请公开2003-25414中所述的涂布有金属的橡胶辊),20MPa以上的高压力使橡胶辊变形,并且因此增大与熔体的接触面积,从而不能施加这样高的压力。
所以,为实现此高的辊压,辊的肖氏硬度优选为45HS以上,更优选50HS以上,并且更加优选60HS以上。
肖氏硬度可以由JIS Z 2246中所述的方法,从在辊的横向方向上的五个点和在辊的圆周方向上的五个点测量的值的平均值确定。
为了达到所述的肖氏硬度,两个辊的材料优选为金属,并且更优选不锈钢,并且还优选其表面电镀的辊。相反,橡胶辊和衬有橡胶的金属辊具有不规则性大的表面,其容易擦伤膜表面,所以优选避免它们的使用。
可以使用的接触辊的实例包括在日本专利申请公开11-314263,日本专利申请公开2002-36332,日本专利申请公开11-235747,国际公布WO97/28950,日本专利申请公开2004-216717和日本专利申请公开2003-145609中所述的辊。
此外,调节膜形式的熔体在其间通过的两个辊之间的圆周速度比,以对在两个辊之间通过的熔融树脂赋予剪切应力,以制备光学膜。圆周速度比优选为0.6至0.99并且更优选0.75至0.98。此处,两个辊之间的圆周速度比是指慢辊的圆周速度除以快辊的圆周速度。
两个辊之间的圆周速度比越大,得到膜的Re(40°)和Re(-40°)之差的绝对值越大。相反,太大的圆周速度差提供得到的膜的容易擦伤的表面。在上述范围的两个辊之间的圆周速度比提供膜不容易擦伤的表面,并且允许稳定地制备具有良好光滑度的膜。
此外,图9显示在高和低的树脂温度,假定折射率椭球被均匀地倾斜的情况下,两个辊之间的圆周速度比与|Re(40°)-Re(-40°)|之间的关系。如图9中所示,与在低树脂温度相比,在高树脂温度改变圆周速度比,可以更多地降低|Re(40°)-Re(-40°)|的变化,所以高的树脂温度允许制备其中|Re(40°)-Re(-40°)|稳定的膜。
为了得到需要的膜,两个辊中的任何一个可以更快,并且如果接触辊28慢,则在接触辊28侧上形成料垄。由于接触辊28与熔体的接触时间短,因此不能充分地冷却在接触辊侧形成的料垄,从而容易引起表面缺陷。因此,优选地,慢辊是流延辊18而快辊是接触辊28。
此外,优选使用直径大的辊,具体而言,使用直径优选为350至600mm并且更优选为350至500mm的两个辊。使用的辊直径越大,提供膜形式的熔体和辊彼此接触的接触面积越大,并且用于剪切需要的时间越长,从而允许制备Re(40°)和Re(-40°)之间的差值越大的膜,同时可以降低该差值的变化。此处,两个辊的直径可以相同或不同。
两个辊可以一致地或独立地驱动,并且优选独立地驱动以降低该差值的变化。如上所述,两个辊以彼此不同的圆周速度驱动,并且此外,可以允许两个辊具有彼此不同的表面温度,以使Re(40°)和Re(-40°)之间的差值更大。温度之差优选为5℃至80℃,更优选20℃至80℃,并且更加优选20℃至60℃。此时,当树脂的玻璃化转变温度为Tg时,优选将两个辊的温度设置在(Tg-70)℃至(Tg+20)℃,更优选(Tg-50)℃至(Tg+10)℃,并且更加优选(Tg-40)℃至(Tg+5)℃。可以通过在接触辊内循环温度受控的液体或气体,实现此温度控制。
此处,可以使用差示扫描量热计(DSC)来如下测定树脂的玻璃化转变温度。将树脂放置在测量盘中,将树脂的温度在氮气流中从30℃以10℃/min的速率上升至300℃(第1轮),接着以-10℃/min的速率冷却至30℃,并且再次将温度从30℃以10℃/min的速率上升至300℃(第2轮)。将在第2轮中基线开始偏离低温侧的温度定义为玻璃化转变温度(Tg)。
此外,可以用接触型温度计或非接触型温度计测量膜形式的熔体的温度分布。
更多地减少变化的方法是在膜形式的熔体与流延辊接触时,提高粘合力。具体地,可以通过方法如静电施加方法、气刀方法、气室方法和真空喷嘴方法的组合,提高粘合力。这些提高粘合力的方法可以在膜形式的熔体的整个表面上或在部分表面上进行。
此外,如图1中所示,在以这样的方式形成膜后,除了膜形式的熔体在之间通过的流延辊18和接触辊28之外,还优选用两个流延辊20和22冷却膜。流延辊通常被安置成:接触辊与最上游(最接近于模头)的流延辊18接触。通常,如图1中所示,相对通常地使用三个流延辊,但是流延辊的数量不限于此。多个流延辊之间的表面-至-表面距离优选为0.3mm至300mm,更优选1mm至100mm,并且更加优选3mm至30mm。
此外,优选对加工过的膜的两端裁边。可以将通过裁边除去的部分压碎并且作为原料重复利用。此外,还优选对一端或两端滚花。通过滚花产生的隆起部分的高度优选为1μm至50μm,并且更优选3μm至20μm。在滚花时,可以在两个表面上或在一个表面上产生隆起部分。滚花的宽度优选为1mm至50mm,并且更优选3mm至30mm。可以在室温至300℃进行滚花。在卷绕膜之前,还优选将层压膜附着至将要卷绕的膜的一个表面或两个表面上。层压膜的厚度优选为5μm至100μm,并且更优选10μm至50μm。其材料可以是聚乙烯,聚酯,聚丙烯等,并且没有特别限制。
如图10中所示,优选将如上所述制备的膜12A在纵向方向和/或横向方向上拉伸,并且还可以进一步收缩。特别是,优选在纵向方向上拉伸之后在横向方向上拉伸,或在横向方向上拉伸和在纵向方向上收缩的组合,并且前者适宜于出现高的Rth,而后者适宜于出现低Rth。
如果将在横向方向上拉伸和在纵向方向上收缩组合,则可以在横向方向上拉伸的过程中,在横向方向上拉伸之后,或在横向方向上拉伸的过程中和之后,进行在纵向方向上的收缩。此外,也可以在横向方向上拉伸之前或之后,或在横向方向上拉伸之前和之后,进行在纵向方向上的拉伸。此外,在熔体膜形成步骤中制备膜12A之后,也可以在没有由卷绕机26临时卷绕膜的情况下,在纵向方向和横向方向上拉伸膜。用于卷绕的卷绕张力优选为2kg/m的宽度至50kg/m的宽度,并且更优选5kg/m的宽度至30kg/m的宽度。
本发明中,在纵向方向上的拉伸可以单独进行,或与在横向方向上的拉伸组合进行。在纵向方向上的拉伸可以在横向方向上的拉伸之前或之后进行,并且更优选在横向方向上的拉伸之前进行。此外,在纵向方向上的拉伸可以在一个阶段或在多个阶段进行。
在纵向方向上的拉伸可以通过如下实现:安置两对夹辊,在两对辊之间加热,并且使在出口侧的夹辊比在进口侧的夹辊具有更高的圆周速度。此时,通过改变夹辊之间的间隙(L)和拉伸前的膜的宽度(W),可以改变在厚度方向上的延迟的出现。大于2且50以下的L/W(长跨距拉伸)可以降低Rth,而0.01以上并且0.3以下之间的L/W(短跨距拉伸)可以增加Rth。本发明中,可以使用长跨距拉伸、短跨距拉伸和之间的拉伸(中间拉伸=大于0.3且2以下的L/W),并且优选长跨距拉伸或短跨距拉伸,原因在于它们可以减小取向角。此外,更优选将短跨距拉伸用于高Rth,并且将长跨距拉伸用于低Rth。
在纵向方向上的这些类型的拉伸的拉伸温度优选为(Tg-10)℃至(Tg+50)℃,更优选(Tg-5)℃至(Tg+40)℃,并且更加优选(Tg)至(Tg+30)℃。拉伸比优选为2%至200%,更优选4%以上并且150%以下,并且更加优选6%至100%。
在横向方向上的拉伸可以用拉幅机进行。具体地,将膜在横向方向上的两端夹住,并且使其在横向方向上更宽,以进行拉伸。此时,可以通过将适宜温度的空气引入到拉幅机,来控制拉伸温度。拉伸温度优选在(Tg-10)℃以上并且(Tg+60)℃以下之间,更优选在(Tg-5)℃以上并且(Tg+45)℃以下之间,并且更加优选在Tg以上并且(Tg+30)℃以下之间。拉伸比优选在0%以上并且250%以下之间,更优选在20%至200%以下之间,并且更加优选在30%以上并且150%以下之间。如此处所用,拉伸比由下面的等式定义:
拉伸比(%)=100×{(拉伸之后的长度)-(拉伸之前的长度)}/(拉伸之前的长度)
<<膜>>
由本发明的膜制备方法制备的膜含有热塑性树脂和在膜的厚度方向上的延迟。因此,在包括膜的纵向方向和膜的法线的平面中,从法线在550nm波长测量的延迟Re(0°)、在相对于法线倾斜+40°的方向上测量的延迟Re(+40°)和在相对于法线倾斜-40°的方向上测量的延迟Re(-40°)一起满足下面的关系式(I)和(II):
60nm≤Re(0°)≤300nm (I)
40nm≤|Re(+40°)-Re(-40°)|≤300nm (II)
如此处所用,将″相对于法线倾斜θ°的方向″定义为从法线向膜平面的方向仅倾斜θ°的方向,其中膜的纵向方向为倾斜的方向。换言之,膜平面的法向是倾角为0°的方向,而膜平面的任何方向是倾角为90°的方向。
膜的|Re(+40°)-Re(-40°)|为60至250nm,优选60至200nm,更优选80至180nm。此外,面内延迟Re(0°)优选为20至200nm,更优选40至180nm,并且更加优选60至160nm。此外,厚度方向上的延迟Rth优选为40至500nm,更优选40至350nm,并且更加优选40至300nm。
将具有在上述范围内的特性的光学膜用于TN模式,ECB模式,OCB模式等的液晶显示器的光学补偿有助于改善视角特性并且可以实现更宽的视角。
由本发明的制备方法制备的光学膜的厚度没有特别限制,并且如果该膜用于液晶显示器等,则厚度优选在20μm以上并且100μm以下之间,更优选在30μm以上并且80μm以下之间,并且更加优选在40μm以上并且60μm以下之间。根据本发明的制备方法,可以制备这样薄的膜,并且进一步,当将树脂从模头中排出,冷却并且固化,并且形成为膜时,可以允许在厚度方向上出现延迟。
当将膜用于液晶显示器中时,Re(0°),Re(40°)和Re(-40°)的变化导致显示变化,所以其中的变化越小越优选。具体地,所述的变化优选在±3nm内,并且更优选在±1nm内。此外,慢轴角度的变化也类似地引起显示变化,所以其中的变化越小越优选。具体地,所述的变化优选在±1°内,更优选在±0.5°内,并且更加优选在±0.25°内。此处,膜的慢轴的方向取决于稍后所述制备所述膜的方法。例如,当使具有正的固有双折射率的树脂在两个辊之间通过时,慢轴的方向与膜的纵向方向相同。
可以由下面的方法测量上述光学特性:
使用KOBRA-21 ADH或-WR(Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.),通过如下测量膜的Re(0°),Re(40°)和Re(-40°):在与作为倾斜方向的纵向方向倾斜40度和-40度的角度,在包含膜的纵向方向和膜的法线的平面内,测量相位差。此处,测量波长为550nm。在由通常的热塑性树脂通过熔体膜形成制备的膜中,|Re(40°)-Re(-40°)|接近等于0nm。换言之,当用纵向方向作为倾斜方向测量|Re(40°)-Re(-40°)|时,可以允许出现0nm以上的相位差。
此外,可以由下面的方法测量Re(0°),Re(40°)和Re(-40°)的变化。以规律的间隔,在膜的横向方向上的10个点和膜的输送方向上的10个点进行采样之后,由上述方法测量Re(0°),Re(40°)和Re(-40°),并且可以将最大值和最小值之间的差值定义为变化。
此外,也可以通过如下测量慢轴角度的变化:以规律的间隔,在膜的横向方向上的10个点和膜的输送方向上的10个点进行测量,并且计算最大值和最小值之间的差值。
可以如下确定Rth:假定折射率椭球均匀地倾斜β°,数字上计算在折射率椭球的方向上的折射率nx,ny和nz,并且将这些值代入下面的等式A中:
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d 等式A
在本发明的膜中,ny是在膜的横向方向上的折射率。nx是其中膜投射到x-轴上的分量大于投射到z-轴上的分量的方向上的折射率,并且nz是其中膜投射到z-轴上的分量大于投射到x-轴上的分量的方向上的折射率。
测定nx,ny和nz的方法描述于Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.的技术文献(http://www.oji-keisoku.co.jp/products/kobra/kobra.html)等中,并且这些折射率可以例如由Re(0°),Re(40°)和Re(-40°)值,平均折射率值nave和膜厚度d,通过使用等式B计算:
[表达式1]
等式B
此处,Re(θ)表示在相对法线方向倾斜θ角的方向上的延迟值。此外,等式B中的β表示倾斜的角度,条件是假定折射率椭球被均匀地倾斜,并且被用来简单地理解倾斜的相位差膜的结构。
在上面的测量中,平均折射率的假定值可以在Polymer Handbook(John Wiley & Sons,Inc.)或各种光学补偿膜的目录中列出的值中发现。此外,如果平均折射率值是未知的,则可以用阿贝折射仪测量该值。主要光学补偿膜的平均折射率值是:酰化纤维素(1.48),环烯烃聚合物(1.52),聚碳酸酯(1.59),聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。
<<用于膜的材料>>
对在本发明中使用的热塑性树脂没有特别限制,只要所述的树脂具有上述光学特性即可,并且如果通过熔体挤出将树脂形成为膜时,优选使用具有良好熔体挤出性的材料。鉴于此,优选选择环烯烃,酰化纤维素,聚碳酸酯,聚酯,聚烯烃如透明聚乙烯和透明聚丙烯,聚芳酯,聚砜,聚醚砜,马来酰亚胺-基共聚物,透明尼龙,透明氟化树脂,透明苯氧基树脂,聚醚酰亚胺,聚苯乙烯类,丙烯酸类共聚物或苯乙烯共聚物。所述的材料可以包含一种上述的树脂或相互不同的两种以上的上述树脂。这些中,优选酰化纤维素,通过加聚得到的环烯烃树脂,聚碳酸酯,苯乙烯类共聚物和丙烯酸类共聚物。
特别是,可以将具有正的固有双折射率的酰化纤维素,通过加聚得到的环烯烃树脂和聚碳酸酯用来制备|Re(40°)-Re(-40°)|>0的膜,其中慢轴指向MD,并且纵向方向为倾斜方向,条件是这些树脂由于两个辊而由剪切应力变形。
此外,可以将具有负的固有双折射率的丙烯酸类共聚物和苯乙烯类共聚物用来制备|Re[+40°]-Re[-40°]|>0的膜,其中慢轴指向TD方向并且纵向方向为倾斜方向,条件是以上述方式加工树脂。
如果将本发明的膜应用到液晶显示装置作为视角补偿膜,考虑到液晶显示装置的特性和偏振片加工的便利性,可以适宜地从上述具有正或负的固有双折射率的树脂中选择树脂。
可以用于本发明的环烯烃共聚物的实例包括:通过聚合降冰片烯化合物得到的树脂。此树脂可以是通过开环聚合和加成聚合中的任何一种聚合方法得到的树脂。
加成聚合及由此得到的树脂的实例包括在日本专利3517471,日本专利3559360,日本专利3867178,日本专利3871721,日本专利3907908,日本专利3945598,国际专利申请的日本国家公布2005-527696,日本专利申请公开2006-28993,日本专利申请公开2006-11361,国际公布WO2006/004376和国际公布WO 2006/030797中所述的那些。这些中,特别优选在日本专利3517471中所述的那些。
开环聚合及由此得到的树脂的实例包括在国际公布WO 98/14499,日本专利3060532,日本专利3220478,日本专利3273046,日本专利3404027,日本专利3428176,日本专利3687231,日本专利3873934和日本专利3912159中所述的那些。这些中,特别优选在国际公布WO 98/14499和日本专利3060532中所述的那些。
在这些环烯烃中,考虑到双折射率的出现和熔体粘度,优选通过加成聚合得到的那些,并且例如可以使用TOPAS 6013(Polyplastics Co.,Ltd.)。
可以用于本发明中的酰化纤维素的实例包括任何酰化纤维素,其中在纤维素单元中的三个羟基中的至少一部分被酰基取代。酰基(优选具有3至22个碳原子)可以是脂族酰基和芳族酰基中的任何一种。这些中,优选具有脂族酰基的酰化纤维素,更优选具有脂族酰基和3至7个碳原子的酰化纤维素,更加优选具有脂族酰基和3至6个碳原子的酰化纤维素,并且还更加优选具有脂族酰基和3至5个碳原子的酰化纤维素。在分子中可以存在这些酰基中的许多种类。优选的酰基的实例包括乙酰基,丙酰基,丁酰基,戊酰基和己酰基。这些中,更优选具有选自乙酰基,丙酰基和丁酰基中的一个或两个以上的酰化纤维素,并且更加优选同时具有乙酰基和丙酰基的酰化纤维素(CAP)。考虑到树脂合成的容易性和挤出的高稳定性,优选CAP。
如果由熔体挤出如本发明的方法制备光学膜,则使用的酰化纤维素优选满足下面的不等式S-1和S-2。满足下面不等式的酰化纤维素具有低的熔化温度,或改善的可熔性,并且因此具有通过熔体挤出的优异膜成型性。
2.0≤X+Y≤3.0 不等式S-1
0.25≤Y≤3.0 不等式S-2
其中X表示在纤维素中的羟基被乙酰基取代的取代度,并且Y表示在纤维素中的羟基被酰基(acetyl)取代的取代度之和。如此处所用,″取代度″是指,在纤维素中,取代在2、3和6位的每个羟基的氢原子的程度之和。如果在2、3和6位的所有羟基的氢原子被酰基取代,取代度为3。
此外,更优选使用满足下列不等式的酰化纤维素:
2.3≤X+Y≤2.95
1.0≤Y≤2.95
更加优选使用满足下列不等式的酰化纤维素:
2.7≤X+Y≤2.95
2.0<Y≤2.9
酰化纤维素的质量平均聚合度和数均分子量没有特别限制。通常,质量平均聚合度为约350至800,并且数均分子量为约70,000至230,000。酰化纤维素可以通过使用酸酐或酰氯作为酰化剂来合成。在工业上最通用的合成方法中,将由棉绒、木浆等得到的纤维素用混合的有机酸成分酯化,所述的有机酸成分含有有机酸(乙酸,丙酸或丁酸)或它们的酸酐(乙酸酐,丙酸酐或丁酸酐),它们对应于乙酰基和其它酰基,以合成纤维素酯。作为用于合成满足不等式S-1和S-2的酰化纤维素的方法,可以参考:在JIIIJournal of Technical Disclosure(Technical Disclosure No.2001-1745;2001年3月15日出版,Japan Institute of Invention and Innovation)中第7至12页中所述的方法以及在日本专利申请公开2006-45500,日本专利申请公开2006-241433,日本专利申请公开2007-138141,日本专利申请公开2001-188128,日本专利申请公开2006-142800和日本专利申请公开2007-98917中所述的方法。
本发明中可以使用的聚碳酸酯的实例包括:具有双酚A骨架的聚碳酸酯树脂,其是通过由界面聚合或熔体聚合,将二羟基组分与碳酸酯前体反应得到的。例如,可以优选使用在日本专利申请公开2006-277914和日本专利申请公开2006-106386和日本专利申请公开2006-284703中所述的那些。例如,可以使用商购产品TARFLON MD1500(Idemitsu Kosan Co.,Ltd.)。
本发明中可以使用的苯乙烯类共聚物的实例包括苯乙烯-丙烯腈树脂,苯乙烯-丙烯酸类树脂和其多组分(例如,双组分、三组分)共聚物。这些中,考虑到膜强度,优选苯乙烯-马来酸酐树脂。
在苯乙烯-马来酸酐树脂中,苯乙烯和马来酸酐按质量计的组成比率,苯乙烯∶马来酸酐,优选为95∶5至50∶50,更优选为90∶10至70∶30。此外,为了调节固有双折射率,可以优选氢化苯乙烯类树脂。
苯乙烯-马来酸酐树脂的实例包括来自NOVA Chemicals,Inc的DYLARK 332。
本发明的丙烯酸类共聚物是通过将苯乙烯与丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物聚合得到的树脂,以及这些树脂的衍生物,并且没有特别限制,只要共聚物不降低本发明的优点即可。在这些树脂中,优选在构成树脂的全部单体中含有30摩尔%以上的MMA单元(单体)的树脂,并且更优选除了含有MMA外,还含有内酯环单元、马来酸酐单元和戊二酸酐单元中的至少一种的树脂。例如可以使用下列。
(1)含有内酯环单元的丙烯酸类树脂
可以使用在日本专利申请公开2007-297615,日本专利申请公开2007-63541,日本专利申请公开2007-70607,日本专利申请公开2007-100044,日本专利申请公开2007-254726,日本专利申请公开2007-254727,日本专利申请公开2007-261265,日本专利申请公开2007-293272,日本专利申请公开2007-297619,日本专利申请公开2007-316366,日本专利申请公开2008-9378,日本专利申请公开2008-76764等中所述的树脂。这些中,更优选在日本专利申请公开2008-9378中所述的树脂。
(2)含有马来酸酐单元的丙烯酸类树脂
可以使用在日本专利申请公开2007-113109,日本专利申请公开2003-292714,日本专利申请公开6-279546,日本专利申请公开2007-51233(在此文献中所述的酸改性的乙烯基),日本专利申请公开2001-270905,日本专利申请公开2002-167694,日本专利申请公开2000-302988,日本专利申请公开2007-113110,日本专利申请公开2007-11565中所述的树脂。这些中,更优选在日本专利申请公开2007-113109中所述的树脂。此外,还可以优选使用商购的马来酸改性的MAS树脂(例如,来自Asahi KaseiChemicals Corporation的Delpet 980N)。
(3)含有戊二酸酐单元的丙烯酸类树脂
可以使用在日本专利申请公开2006-241263,日本专利申请公开2004-70290,日本专利申请公开2004-70296,日本专利申请公开2004-126546,日本专利申请公开2004-163924,日本专利申请公开2004-291302,日本专利申请公开2004-292812,日本专利申请公开2005-314534,日本专利申请公开2005-326613,日本专利申请公开2005-331728,日本专利申请公开2006-131898,日本专利申请公开2006-134872,日本专利申请公开2006-206881,日本专利申请公开2006-241197,日本专利申请公开2006-283013,日本专利申请公开2007-118266,日本专利申请公开2007-176982,日本专利申请公开2007-178504,日本专利申请公开2007-197703,日本专利申请公开2008-74918,WO 2005/105918等中所述的树脂。这些中,更优选在日本专利申请公开2008-74918中所述的树脂。
这些树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选在106℃以上并且170℃以下之间,更优选在110℃以上并且160℃以下之间,并且更加优选在115℃以上并且150℃以下之间。可以使用商购产品Delpet 980N(Asahi KaseiChemicals Corporation)。
本发明的光学膜可以含有不同于上述热塑性树脂的材料,并且优选含有一种或两种以上热塑性树脂作为主要组分(是指组合物中所有材料中具有最高含量的材料;对于含有两种以上树脂的方面,是指所述的两种以上树脂的总含量高于其它材料每一种的含量的情况下的两种以上树脂)。不同于热塑性树脂的材料包括各种添加剂,并且其实例包括稳定剂,紫外吸收剂,光稳定剂,增塑剂,细粒和光学调节剂。
(i)稳定剂
本发明的光学膜可以含有至少一种稳定剂。稳定剂优选在加热并且熔融热塑性树脂之前或之时加入。稳定剂起着例如防止膜构成材料氧化、捕获由分解产生的酸和减少或阻止由通过光或热产生的自由基物种导致的分解反应的作用。稳定剂可以用来减少变化的诱导如着色和分子量损失、挥发性成分的产生等,这是由各种分解反应,包括尚未充分了解的分解反应引起的。要求稳定剂本身即使在将树脂形成为膜的熔融温度也具有不分解的功能。稳定剂的典型实例包括酚稳定剂,亚磷酸酯稳定剂,硫醚稳定剂,胺稳定剂,环氧稳定剂,内酯稳定剂,胺稳定剂和金属减活化剂(锡稳定剂)。这些描述于例如日本专利申请公开3-199201,日本专利申请公开5-1907073,日本专利申请公开5-194789,日本专利申请公开5-271471,日本专利申请公开6-107854中,并且在本发明中,优选使用酚稳定剂和亚磷酸酯稳定剂中的任一种。在酚稳定剂中,特别优选加入分子量为500以上的酚稳定剂。优选的酚稳定剂的实例包括受阻酚稳定剂。
这些材料容易商购,并且由下列制造商出售。所述的材料获自CibaJapan K.K.,其商品名为Irganox 1076,Irganox 1010,Irganox 3113,Irganox245,Irganox 1135,Irganox 1330,Irganox 259,Irganox 565,Irganox 1035,Irganox 1098和Irganox 1425WL。此外,它们获自ADEKA Corporation,商品名为ADK STAB AO-50,ADK STAB AO-60,ADK STAB AO-20,ADKSTAB AO-70和ADK STAB AO-80。此外,它们获自住友化学株式会社,其商品名为Sumilizer BP-76,Sumilizer BP-101,Sumilizer GA-80。此外,它们获自Shipro Kasei Kaisha,Ltd.,其商品名为Seenox 326M和Seenox336B。
此外,作为亚磷酸酯稳定剂,可以更优选使用在日本专利申请公开2004-182979中的第[0023]至[0039]段中所述的化合物。亚磷酸稳定剂的实例包括在日本专利申请公开51-70316,日本专利申请公开10-306175,日本专利申请公开57-78431,日本专利申请公开54-157159和日本专利申请公开55-13765中所述的化合物。此外,作为其它稳定剂,可以优选使用在JIII Journal of Technical Disclosure(Technical Disclosure No.2001-1745;2001年3月15日出版,Japan Institute of Invention and Innovation)中第17至22页中详述的材料。
在亚磷酸酯稳定剂中,具有高分子量的亚磷酸酯稳定剂为了保持它们在高温的稳定性是有用的,并且具有优选500以上,更优选550以上,并且更加优选600以上的高分子量。此外,至少一个取代基优选为芳族酯基。此外,亚磷酸酯稳定剂优选为三酯,并且适宜地不含有杂质如磷酸、单酯和二酯。如果存在这些杂质,则含量优选为5质量%以下,更优选3质量%以下,并且更加优选2质量%以下。这些稳定剂的实例包括在日本专利申请公开2004-182979中的第[0023]至[0039]段中所述的化合物以及在日本专利申请公开51-70316,日本专利申请公开10-306175,日本专利申请公开57-78431,日本专利申请公开54-157159和日本专利申请公开55-13765中所述的化合物。亚磷酸酯稳定剂的优选实例包括下列化合物,但是本发明中可以使用的亚磷酸酯稳定剂不限于此。
这些商购自ADEKA Corporation,商品名为ADK STAB 1178,ADKSTAB 2112,ADK STAB PEP-8,ADK STAB PEP-24G,ADK STAB PEP-36G和ADK STAB HP-10,和商购自Clariant(Japan)K.K.,商品名为SandostabP-EPQ。此外,还优选使用在同一分子中具有酚和亚磷酸酯的稳定剂。这些化合物更详细地描述于日本专利申请公开10-273494中,并且其实例包括在上述稳定剂的实例中,但不限于所述的实例。其典型的商购产品是来自住友化学株式会社的Sumilizer GP。这些稳定剂可商购自住友化学株式会社,商品名为Sumilizer TPL,Sumilizer TPM,Sumilizer TPS和SumilizerTDP。它们还可商购自ADEKA Corporation,商品名为ADK STABAO-412S。
稳定剂可以单独或两种以上组合使用,并且其含量在不损害本发明的目的的范围内适当地选择。相对于热塑性树脂的质量,一种或多种稳定剂的加入量优选为0.001至5质量%,更优选0.005至3质量%,并且更加优选0.01至0.8质量%。
(ii)紫外吸收剂
本发明的光学膜可以含有一种或两种以上的紫外吸收剂。考虑到防止劣化,优选紫外吸收剂具有吸收波长为380nm以下的紫外光的优异能力,并且考虑到透明度,它们难以吸收波长为400nm以上的可见光。其实例包括羟基二苯甲酮化合物,苯并三唑化合物,水杨酸酯化合物,二苯甲酮化合物,氰基丙烯酸酯化合物和镍配盐化合物。特别优选的紫外吸收剂是苯并三唑化合物和二苯甲酮化合物。这些中,优选苯并三唑化合物,因为该化合物几乎不超过需要地使纤维素的混合酯着色。这些描述于日本专利申请公开60-235852,日本专利申请公开3-199201,5-1907073,5-194789,5-271471,6-107854,6-118233,6-148430,7-11056,7-11055,7-11056,8-29619,8-239509和日本专利申请公开2000-204173中。
相对于热塑性树脂,一种或多种紫外吸收剂的加入量优选为0.01至2质量%,并且更优选0.01至1.5质量%。
(iii)光稳定剂
本发明的光学膜可以含有一种或两种以上的光稳定剂。光稳定剂的实例包括受阻胺光稳定剂(HALS)化合物,并且更具体地包括如在美国专利4,619,956说明书的第5至11栏和美国专利4,839,405说明书的第3至5栏中所述的,2,2,6,6-四烷基哌啶化合物或其酸加成盐,或该化合物与金属化合物的配合物。这些可商购自ADEKA Corporation,商品名为ADK STABLA-57,ADK STAB LA-52,ADK STAB LA-67,ADK STAB LA-62和ADKSTAB LA-77,和可商购自Ciba Japan K.K.,商品名为TINUVIN 765和TINUVIN 144。
这些受阻胺光稳定剂可以单独或两种以上组合使用。此外,这些受阻胺光稳定剂可以自然地与添加剂如增塑剂,稳定剂和紫外吸收剂一起使用,或者引入到这些添加剂的部分分子结构中。在不降低本发明优点的范围内确定其含量,并且相对于100质量份的热塑性树脂,通常为约0.01至20质量份,优选为约0.02至15质量份,更优选为约0.05至10质量份。光稳定剂可以在制备热塑性树脂组合物的熔体过程中的任何阶段加入,例如在熔体制备步骤结束时加入。
(iv)增塑剂
本发明的光学膜可以含有增塑剂。考虑到膜改性如改善机械特性,赋予挠性,赋予抗水吸收性和降低湿气渗透性,优选加入增塑剂。此外,如果本发明的光学膜由熔体膜形成制备,将加入增塑剂,以使膜构成材料的熔融温度低于所使用的热塑性树脂的玻璃化转变温度,或者以使粘度低于不含任何增塑剂的热塑性树脂在相同加热温度的粘度。例如,优选将选自磷酸酯衍生物和羧酸酯衍生物中的增塑剂用于本发明的光学膜。此外,还优选使用:在日本专利申请公开2003-12859中所述的,通过聚合不饱和乙烯类单体而得到的重均分子量在500以上并且10,000以下之间的聚合物、丙烯酸类聚合物、在侧链上具有芳族环的丙烯酸类聚合物或在侧链上具有环己基的丙烯酸类聚合物。
(v)细粒
本发明的光学膜可以含有细粒。细粒的实例包括无机化合物的细粒以及有机化合物的细粒,可以使用其任何一种。考虑到保持雾度低,在本发明中的热塑性树脂中含有的细粒的平均初级粒子尺寸优选为5nm至3μm,更优选为5nm至2.5μm,并且更加优选为10nm至2.0μm。这里,细粒的平均初级粒子尺寸是通过如下确定的:在透射电子显微镜(放大比率:500,000至1,000,000倍)下观察热塑性树脂,并且计算100个颗粒的初级粒子尺寸。相对于热塑性树脂,细粒的加入量优选为0.005至1.0质量%,更优选为0.01至0.8质量%,更加优选为0.02至0.4质量%。
(vi)光学调节剂
本发明的光学膜可以含有光学调节剂。光学调节剂是延迟调节剂,并且其实例包括在日本专利申请公开2001-166144,日本专利申请公开2003-344655,日本专利申请公开2003-248117和日本专利申请公开2003-66230中所述的调节剂。光学调节剂的加入可以控制面内方向上的延迟(Re)和厚度方向上的延迟(Rth)。加入量优选为0至10质量%,更优选为0至8质量%,并且更加优选为0至6质量%。
[实施例]
下面将参考实施例和比较例更具体地描述本发明的特征。在下面的实施例中所示的材料、其使用量、比率/比例、处理细节、处理程序等可以被适宜地改变,只要它们不偏离本发明的要旨即可。因此,不应当认为本发明的范围受以下具体实施例的限制。
[实施例1]
在图3中所示的熔体膜形成步骤中,使用接触辊膜形成,其中将从模头16排出的、处于高温熔融状态的膜12A滴到使用接触辊法的流延辊18和接触辊28之间的辊隙处的中心。流延辊18和接触辊28之间的气隙(熔融树脂膜)用加热器加热单元25加热,以测试如何改善膜12A的表面条件。
此处,在接触辊膜形成中,接触辊28是指与膜12的接触长度较短的辊,并且流延辊18是指与膜12的接触长度较长的辊。
当膜12A呈其最后形状时,使膜12A的膜厚度为60μm并且在裁掉末端后的宽度为1,500mm,并且作为原料,使用环烯烃共聚物(以下也称作COC)。环烯烃共聚物的玻璃化转变温度Tg为140℃。
将模头16排料口的间隙设置在800μm,并且将从排料口至流延辊18表面的气隙设置在100mm。使模头16的排出温度为266℃并且线速度为12m/min。此外,料垄部上方20mm的树脂用辐射温度计测量的温度为211℃。
作为接触辊28,使用具有200mm的直径并且通过对材料S45C进行HCr电镀得到的镜面抛光的0.1-S辊。流延辊18,20和22各自具有300mm的直径并且与接触辊的情况一样,是具有通过对材料S45C进行HCr电镀得到的镜面抛光的0.1-S辊。
作为加热器加热单元,使用远红外线加热器。加热器宽度为模头唇部宽度的1.2倍,并且加热器加热距离为从模头16至辊隙部的长度F的70%。
此外,将接触辊28和流延辊18,20,和22的表面温度设置在130℃,以测量所制备的膜的厚度变化。
(如何测量厚度)
使用脱机接触连续厚度计(Film Thickness Tester KG601B,AnritsuCompany)以设置在1mm间隔的测量间距测量膜的厚度。在剪裁后的膜的整个宽度上测量膜12A在膜的横向方向上的厚度,并且在长度为3m的膜上测量膜12A在输送方向上的厚度。
此外,使流延辊18和接触辊28的圆周速度比为1,并且将辊隙压力设置在20MPa。此处,通过如下计算辊隙压力:在辊隙处不存在熔融树脂的情况下,在25℃的辊温,将来自富士胶片株式会社的Prescale,一种压力测量膜,按压在辊隙处以显色,然后通过使用FPD-305,一种用于Prescale的密度计,和FPD-306,一种用于Prescale的压力读数计,将显色的程度转换成压力值。将此值定义为在膜制备过程中的辊隙压力(辊压)。
在上述条件下制备膜后,测量Re(0°),Re(40°),Re(-40°),横向Re(0°)变化,流动方向(flow)Re(0°)变化,流动方向厚度变化和横向厚度变化,并且视觉检查膜的非接触缺陷。非接触缺陷是指沿着在膜与接触辊接触的区域和膜未与接触辊接触的区域之间的界面以线的形式出现的缺陷。基于下面的标准评价非接触缺陷。结果示于图11中。
A:膜每平方米的非接触缺陷面积小于0.01%
B:膜每平方米的非接触缺陷面积在0.01%以上并且小于0.1%之间
C:膜每平方米的非接触缺陷面积为0.1%以上
[实施例2]
除将辊隙压力设置在50MPa外,试验条件与实施例1中相同。
[实施例3]
除将辊隙压力设置在120MPa外,试验条件与实施例1中相同。
[实施例4]
除将辊隙压力设置在500MPa外,试验条件与实施例1中相同。
[实施例5]
除使接触辊具有更高的圆周速度,以将流延辊与接触辊的圆周速度比设置在0.99外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例6]
除使接触辊具有更高的圆周速度,以将流延辊与接触辊的圆周速度比设置在0.6外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例7]
除使接触辊具有更高的圆周速度,以将流延辊与接触辊的圆周速度比设置在0.55外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例8]
除将从模头16的排料口至流延辊18表面的气隙设置在200mm外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例9]
除如图7所示,用由铝构成的屏蔽构件27覆盖熔融树脂和加热器加热单元25外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例10]
除将所制备的膜的平均厚度设置在100μm外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例11]
除将所制备的膜的平均厚度设置在40μm外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例12]
将聚碳酸酯(以下也称作PC)用作原料。该聚碳酸酯的玻璃化转变温度Tg为150℃。将所制备的膜的膜厚度设置在100μm。将模头16的排出温度设置在250℃,并且将线速度设置在5m/min。除了这些条件不同外,试验条件与实施例2中相同。
[实施例13]
除使接触辊具有更高的圆周速度,以将流延辊与接触辊的圆周速度比设置在0.99外,试验条件与实施例12中相同。
[实施例14]
除使接触辊具有更高的圆周速度,以将流延辊与接触辊的圆周速度比设置在0.6外,试验条件与实施例125中相同。
[实施例15]
除使接触辊具有更高的圆周速度,以将流延辊与接触辊的圆周速度比设置在0.55外,试验条件与实施例12中相同。
[比较例1]
除不安置加热设备外,试验条件与实施例2中相同。
[比较例2]
除将辊隙压力设置在10MPa外,试验条件与实施例1中相同。
[比较例3]
除在膜形成方法中,使用流延方法代替接触辊方法外,试验条件与实施例1中相同。
<<评价>>
在采用其中改变辊隙压力的实施例1至4的方法制备的膜中,可以允许出现高的面内延迟值。特别是在其中辊隙压力在20至120MPa范围内的实施例1至3中,当面内延迟在20nm以上并且200nm以下之间的范围内时,可以制备出良好的膜,其中横向Re(0°)变化和流动方向Re(0°)变化得到降低。此外,还可以使厚度方向的延迟比比较例中的更高。
在其中辊隙压力低的比较例2中,没有出现延迟。尽管增加的辊隙压力易于造成非接触缺陷,但是500MPa以下的辊隙压力不会以造成问题的水平产生非接触缺陷。
即使在没有使用加热设备的比较例1以及使用流延法的比较例3中,也没有出现足够的延迟,而在比较例1中,延迟变化和厚度大并且还发现有非接触缺陷。
在其中改变流延辊与接触辊的圆周速度比的实施例5至7中,辊圆周速度之差允许出现延迟,从而使|Re(40°)-Re(-40°)|更大,但是由于少量的料垄,非接触缺陷倾向于发生。此外,在其中使气隙更长的实施例8中,Re(0°)变化以及横向方向上的厚度变化大。
即使在其中树脂类型是聚碳酸酯的实施例12至15中,如在其中使用环烯烃共聚物的实施例1至11中一样,也出现高延迟,并且制备出具有减小的延迟变化和厚度变化的良好的膜。
Claims (12)
1.一种用于制备热塑性树脂膜的方法,该方法包括:
将含有热塑性树脂的熔融树脂从进料装置进料的进料步骤;
使用加热设备加热从所述进料装置的排料口至夹压设备中包括的第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的所述熔融树脂的加热步骤;和
在所述第一夹压表面和所述第二夹压表面之间连续夹压所加热的熔融树脂以形成膜的膜形成步骤,其中
由所述夹压设备施加给所述熔融树脂的压力大于等于20MPa并且小于等于500MPa。
2.根据权利要求1所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中
在料垄部上方20mm的所述树脂的温度大于等于(Tg+50)℃,所述料垄部是所述第一夹压表面和第二夹压表面之间的辊隙部的上侧,其中Tg是所述热塑性树脂的玻璃化转变温度。
3.根据权利要求1所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中
所述夹压设备的所述第二夹压表面与所述第一夹压表面的移动速度比在0.6至0.99之间,包括0.6和0.99,所述移动速度比由下面的等式1定义:
移动速度比=第二夹压表面速度/第一夹压表面速度 等式1。
4.根据权利要求2所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中
所述夹压设备的所述第二夹压表面与所述第一夹压表面的移动速度比在0.6至0.99之间,包括0.6和0.99,所述移动速度比由下面的等式1定义:
移动速度比=第二夹压表面速度/第一夹压表面速度 等式1。
5.根据权利要求1所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中所述夹压设备的所述第一夹压表面和所述第二夹压表面是两个辊。
6.根据权利要求4所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中所述夹压设备的所述第一夹压表面和所述第二夹压表面是两个辊。
7.根据权利要求1所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中从所述进料装置的所述排料口至所述辊隙部的长度小于等于200mm。
8.根据权利要求6所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中从所述进料装置的所述排料口至所述辊隙部的长度小于等于200mm。
9.根据权利要求1所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中用具有绝热功能和/或反射功能的屏蔽构件覆盖从所述进料装置的所述排料口至所述辊隙部的所述熔融树脂和所述加热设备。
10.根据权利要求8所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中用具有绝热功能和/或反射功能的屏蔽构件覆盖从所述进料装置的所述排料口至所述辊隙部的所述熔融树脂和所述加热设备。
11.根据权利要求1所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中制备的膜的厚度大于等于20μm并且小于等于100μm,并且面内延迟大于等于20nm并且小于等于200nm。
12.根据权利要求10所述的用于制备热塑性树脂膜的方法,其中制备的膜的厚度大于等于20μm并且小于等于100μm,并且面内延迟大于等于20nm并且小于等于200nm。
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