CN102019684B - 光学薄膜的制造方法及光学薄膜、偏振板、液晶显示板用光学补偿薄膜及液晶显示装置 - Google Patents

光学薄膜的制造方法及光学薄膜、偏振板、液晶显示板用光学补偿薄膜及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学薄膜,其具有足够大的倾斜结构、面状良好且光学特性的MD方向差异小。本发明还提供一种光学薄膜的制造方法,其包含在构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间使含有热塑性树脂的组合物的熔融物通过并连续夹压成形为薄膜状的工序,其中,使所述第一夹压面的移动速度比所述第二夹压面的移动速度快,将所述第一夹压面和所述第二夹压面之间的压力控制在20MPa以上,以通过所述第一夹压面和所述第二夹压面赋予该薄膜每1m宽度3000~30000N的剪切应力的方式进行控制,将所述第一夹压面和所述第二夹压面通过分别经由行星型的减速器连接的驱动电动机驱动。

Description

光学薄膜的制造方法及光学薄膜、偏振板、液晶显示板用光学补偿薄膜及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种光学薄膜的制造方法。另外,也涉及用该制造方法制作的光学薄膜和具有该光学薄膜的偏振板、液晶显示板用补偿薄膜及液晶显示装置。
背景技术
随着近年来液晶显示器市场的兴盛,开发出了多种薄膜,例如,在专利文献1~3中公开了一种倾斜型相位差薄膜。
例如,在专利文献1中记载着通过使薄膜通过圆周速度不同的2个辊之间,并向该薄膜赋予剪切力,制作光轴倾斜的薄膜的方法和在TN型液晶显示器中的应用。但是,该文献所述的方法中,存在薄膜的光学特性的差异大、容易对薄膜的表面造成接触受损等问题。针对这些问题,在专利文献2及3中公开了一种具有倾斜结构的薄膜,其中,通过在橡胶辊和圆周速度可以不同的金属辊这2个辊之间使含有热塑性树脂的组合物的熔融物通过,对该熔融物赋予剪切力进行制膜,由此可以解决薄膜的光学特性的差异及对薄膜表面的接触损伤等问题点。此时,为了使得到的薄膜的品质稳定,制膜时通常使用的铸造辊优选旋转不均少、以高精度控制(例如参考专利文献4)。另一方面,驱动2个辊的电动机从制造成本的观点来看要求对于驱动电动机在高效率的旋转数的范围内驱动,但由于制膜时辊的旋转数如果过高则会出现面状的问题等,因此,需要在辊和驱动电动机之间设置减速器。作为连接在这样的驱动电动机上的减速器,可以举出:利用齿轮、传动带、蜗轮等的减速器等。目前,在薄膜的制造领域中,在这些减速器中,由于精密级蜗轮减速器的装置尺寸为压缩型,故通常优选使用。已知行星式齿轮及行星式辊等行星型减速器可在原理上改善辊的速度不均,被用于涂布辊装置及专利文献6中所述的在辊内部内置有发热器的压延装置等中。但是,为使用冷硬轧辊和接触辊的熔融制膜装置时,要求用于使熔融聚合物有效冷却的加热介质·致冷剂循环装置和驱动系统两者与辊连结,因此,行星式齿轮及行星式辊等行星型的减速器在关闭辊时存在减速器相互干涉的问题,从而不使用。对于熔融膜装置干涉,通过使用施密特偶联剂或使用可以避免装置干涉的长连接连接轴、及将电动机左右颠倒安装可以避免,不用担心因驱动部和辊的连接构造变得复杂导致的新的速度不均及装置构造变复杂。这样的情况在使用圆周速度不同的2个辊制造光学薄膜(例如参考专利文献2、3及5)时也一样,实际的现状是并没有对驱动2个辊的电动机中使用的减速器进行详细的研究。特别是使用2个圆周速度不同的辊制造膜时,除上述情况外,涡轮减速器尺寸紧凑,从能够对应高转矩的观点来看非常优选使用,但并没有尝试使用行星型的减速器。即,在任一专利文献中,对于熔融制膜法接触辊,均没有公开在驱动2个辊的电动机中使用行星型的减速器。
[专利文献1]日本特开平6-222213号公报
[专利文献2]日本特开2003-25414号公报
[专利文献3]日本特开2007-38646号公报
[专利文献4]日本特开2004-90464号公报
[专利文献5]日本特开平11-138634号公报
[专利文献6]日本特开平7-151915号公报
发明内容
但是,本发明人研究的结果发现,液晶显示器中仅使用光轴倾斜的光学薄膜时,光学补偿的效果不充分。例如可知,按照在专利文献2及3的实施例1的方法制造薄膜时,得到的薄膜的相位差的倾斜结构的发现量小,并且仍然存在光学特性的MD方向的差异没有改善到近年来所要求的水平的问题。
本发明是考虑到上述的课题而完成的,本发明的第一目的是提供一种光学薄膜及其制造方法,所述光学薄膜具有足够大的倾斜结构、面状良好、光学特性的MD方向差异小。另外,本发明的第二目的是提供一种使用该薄膜的偏振板、液晶显示板用光学补偿薄膜及液晶显示装置。
本发明人为了解决上述课题进行进一步潜心研究的结果发现,通过利用经由行星型的减速器连接的驱动电动机驱动夹压装置的两夹压面,并将利用夹压面赋予的压力及每1m的薄膜的剪切应力控制在本发明的制造方法的范围内,由此可以制造面状良好、具有足够大的倾斜结构、并且光学特性的MD方向的差异也得到改善的薄膜。
为了改善以不同的速度使2个夹压面移动而对热塑性树脂的熔融物施加比现有的压力更大的压力及比现有的剪切应力更大的剪切应力时得到的薄膜的面状及光学特性差异,需要如上所述那样地使用行星型减速器。这是因为:第一,对连接在一个夹压面上的减速器及电动机施加正(顺)方向的负荷,但却对连接在另一个夹压面上的减速器及电动机施加负(逆)方向的负荷。另外,第二是因为,由于需要大的剪切应力(转矩),从制造成本的观点来看,要求使减速比尽可能大且保持旋转精度。例如,在使用通常的齿轮时,如果施加负方向的负荷,则产生使其逆旋转的力,从而旋转精度下降,施加大的转矩时,由于齿隙等的影响,旋转精度也下降。在使用传动带时,如果施加负方向的负荷,则产生使其逆旋转的力,从而使带的张力变得不稳定,另外,施加大的转矩时,同样会使带的张力变得不稳定,因此,旋转精度下降。已知在使用涡轮减速器时,通常与齿轮相比,可以抑制施加负方向的负荷时使其逆旋转的力施加在电动机上,本发明人向夹压面之间赋予移动速度差并施加比目前的压力相对大的压力和比目前的剪切力大的剪切应力来制造膜时,得到的薄膜的光学特性的MD方向差异出乎意料地差。根据这样的研究,预测因齿隙的影响等旋转精度下降,进而,本发明人使用抑制了齿隙影响的精密级涡轮减速器在上述条件下制膜,同样得到的薄膜的光学特性的MD方向差异仍然未能达到令人满意的水平。
针对上述情况,本发明人采用了为了对应于目前的高转矩而使减速器尺寸变大,并且从装置干涉的问题考虑采用在光学薄膜的制膜领域特别是用2个辊夹压制造光学薄膜时没有使用的行星型的减速器,使用可避免装置干涉的长连接连接轴,在上述的条件下制膜,结果,令人吃惊地发现可以同时改善得到的薄膜的面状和光学特性的MD方向的差异。这样的结果是从比较涡轮减速器(及精密级涡轮减速器)和行星型的减速器时的目前的见解、即由于涡轮减速器的设备尺寸紧凑从而可以极大缩短连接轴长度的观点来看特别优选使用也没有预测到的。另外,由于要求加热介质·致冷剂循环装置和驱动体系两者在辊上连接,因此,从装置干涉成为问题的情况来看,使用光学薄膜的制造领域特别是用2个辊夹压制造光学薄膜时没有使用的行星型的减速器得到上述那样的优选特性的光学薄膜也是无法预测的。本发明发现,通过使用目前没有使用过的行星型的减速器,可以率先在上述条件下制造良好特性的光学薄膜。
即,发现下述的制造方法及使用该方法制造的薄膜可以解决上述课题,从而完成了以下记载的本发明。
[1]一种光学薄膜的制造方法,其包括在构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间使含有热塑性树脂的组合物的熔融物通过并连续夹压成形为薄膜状的工序,其中,使所述第一夹压面的移动速度比所述第二夹压面的移动速度快,将所述第一夹压面和所述第二夹压面之间的压力控制在20MPa以上,以通过所述第一夹压面和所述第二夹压面赋予该薄膜每1m宽度3000~30000N的剪切应力的方式进行控制,将所述第一夹压面和所述第二夹压面通过分别经由行星型的减速器连接的驱动电动机驱动。
[2]如[1]所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,包括将所述含有热塑性树脂的组合物从模具中熔融挤出的工序和使熔融挤出的熔融物通过所述第一夹压面和所述第二夹压面之间的工序。
[3]如[1]或[2]所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述减速器为行星式辊减速器,并且,对该行星式辊减速器进行防止机械损失变化的控制。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述防止机械损失变化的控制通过±5℃以内的温度调节设备进行。
[5]如上述[1]~[4]中任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,通过以额定输出的20%~80%驱动所述驱动电动机,赋予所述剪切应力。
[6]如上述[1]~[5]中任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述第一夹压面和所述第二夹压面为辊外筒平均壁厚10mm以上的一对金属制辊,并且,由该一对辊夹压的所述薄膜的捏夹长度为大于0mm且为2mm以内。
[7]如上述[1]~[6]中任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述一对辊的刚性原材料的外筒厚度/辊直径的比为1/80以上。
[8]如上述[1]~[7]中任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述热塑性树脂为选自环状烯烃系树脂、酰化纤维素系树脂、聚碳酸酯系树脂、苯乙烯系树脂或丙烯酸系树脂中的至少一种。
[9]一种光学薄膜,其特征在于,从薄膜法线方向测定的波长550nm处的延迟Re[0°]和在包含倾斜方位和薄膜法线的面内从相对于该法线向倾斜方位侧倾斜40°的方向测定的延迟Re[+40°]和从相对于该法线向倾斜方位侧倾斜-40°的方向测定的延迟Re[-40°]满足以下的关系式(I)及(II),并且,Re[0°]的薄膜MD方向的差异和Re[+40°]-Re[-40°]的薄膜MD方向的差异都在3nm以内。
60nm≤Re[0°]≤300nm             (I)
40nm≤γ≤300nm                  (II)
γ=|Re[+40°]-Re[-40°]|        (II’)
[10]一种光学薄膜,其是利用上述[1]~[8]中任一项所述的光学薄膜的制造方法进行制造的。
[11]一种液晶显示板用光学补偿薄膜,其特征在于,将[9]或[10]所述的光学薄膜用于基材。
[12]一种偏振板,其特征在于,使用至少1种[9]或[10]所述的光学薄膜或[11]所述的液晶显示板用光学补偿薄膜。
[13]一种液晶显示装置,其特征在于,使用至少1种[9]或[10]所述的光学薄膜或[11]所述的液晶显示板用光学补偿薄膜。
本发明可以提供在液晶显示器中使用时可以实现充分的光学补偿的薄膜及其制造方法。详细而言,可以得到具有倾斜结构、面状良好、光学特性的MD方向的差异得到改善的薄膜。进而,本发明也可以制作比目前的技术的倾斜结构更大的薄膜。具有上述光学特性的薄膜在用于TN模式、ECB模式、OCB模式的液晶显示器时,可以实现充分的光学补偿。例如,在TN模式的液晶显示器中,由于视场角狭小,通常在偏振片上层叠实现光学补偿的设置有由液晶组合物构成的光学补偿层的光学补偿薄膜(例如WV Film(富士胶片制))使用,使用本发明的薄膜时,即使不利用由液晶组合物构成的光学补偿层,也可以比目前的利用具有由液晶组合物构成的光学补偿层的光学补偿薄膜更简便地进行视场角补偿。另外,利用本发明的薄膜的制造方法,可以提供本发明的薄膜。
附图说明
图1是表示本发明的半透过型ECB模式液晶显示装置中的偏振板的吸收轴、液晶元件的取向方法及薄膜的滞相轴的平面图。
具体实施方式
以下,是对本发明的进一步详细的说明。另外,在本说明书中,“~”所示的数值范围是指包括“~”前后所述的数值作为下限值及上限值的范围。另外,在本说明书中,“膜的长度方向”是指MD方向(机械方向;纵向)的意思。
[薄膜]
本发明的光学薄膜(以下,也称为本发明的薄膜)的特征在于,使用后述的本发明的光学薄膜的制造方法进行制造。
本发明的薄膜可以优选作为光学用途用膜使用,更优选作为光学补偿薄膜使用,特别优选作为液晶显示板用光学补偿薄膜使用。另外,本发明的薄膜可以是层叠构造。以下是对本发明的薄膜的详细说明。
(面内方向的延迟Re=厚度方向的延迟Rth)
本发明的薄膜含有热塑性树脂,从薄膜法线方向测定的波长550nm处的延迟Re[0°]和在包含薄膜倾斜方位和薄膜法线的面内从相对于该法线向倾斜方位侧倾斜40°的方向测定的延迟Re[+40°]和从相对于该法线向倾斜方位侧倾斜-40°的方向测定的延迟Re[-40°]满足以下的关系式(I)及(II),并且,Re[0°]的薄膜MD方向的差异和|Re[+40°]-Re[-40°]|的薄膜MD方向的差异都在3nm以内,这从提高将薄膜装入液晶显示装置中时的视场角补偿能的观点考虑是优选的。
60nm≤Re[0°]≤300nm             (I)
40nm≤γ≤300nm                  (II)
γ=|Re[+40°]-Re[-40°]|        (II’)
在本说明书中,“从薄膜法线倾斜θ°的方向”,定义为从法线方向向倾斜方向仅倾斜θ°的向膜面方向倾斜的方向。即,薄膜面的法线方向为倾斜角0°的方向,薄膜面内的任意方向为倾斜角度90°的方向。
本发明的薄膜优选Re[0°]为65~280nm,更优选为70~200nm,进一步优选为75~150nm。
本发明的薄膜优选γ为45~250nm,更优选为50~200nm,进一步优选为55~150nm。
进而,本发明的薄膜优选同时满足下述式(Ⅲ)及(Ⅳ)。
75nm≤Re[0°]≤150nm    (Ⅲ)
55nm≤γ≤150nm         (Ⅳ)
将上述Re[0°]及上述γ在上述优选范围内的薄膜用于TN模式、ECB模式、OCB模式等液晶显示显示器的光学补偿时,有助于改善视场角特性,可以实现宽视场角化。进而,本发明的薄膜由于后述的各种光学特性的薄膜MD方向的差异小,因此,在用于液晶显示器的光学补偿薄膜时,具有色斑极少的优点。
(光学特性的薄膜MD方向的差异)
本发明的薄膜的Re[0°]的薄膜MD方向的差异为3nm以下。上述Re[0°]的薄膜MD方向的差异可以由在薄膜MD方向以间隔50mm进行20点的采样时的测定值的最大值和最小值的差求得。另外,在本说明书中,Re[0°]的薄膜MD方向的差异也称为Re[0°]的短周期变化。Re[0°]的薄膜MD方向的差异优选为2.5nm以下,更优选为2nm以下。
本发明的薄膜的γ的薄膜MD方向的差异为3nm以下。上述γ的薄膜MD方向的差异可以由在薄膜MD方向以间隔50mm进行20点的采样时的测定值的最大值和最小值的差求得。另外,在本说明书中,γ的薄膜MD方向的差异也称为γ的短周期变化。γ的薄膜MD方向的差异优选为2.5nm以下,更优选为2nm以下。
本发明的薄膜对从制膜开始0小时后和24小时后的薄膜分别在MD方向以间隔50mm进行20点的采样,在40点时测定Re[0°]得到的值的最大值和最小值的差(以下,也称作Re[0°]的经时变化差异)优选为3nm以下。上述Re[0°]的经时变化差异更优选为2.5nm以下。
本发明的薄膜对从制膜开始0小时后和24小时后的薄膜分别在MD方向以间隔50mm进行20点的采样,在40点时测定γ得到的值的最大值和最小值的差(以下,也称作γ的经时变化差异)优选为3nm以下。上述γ的经时变化差异更优选为2.5nm以下。
在本说明书中,Re[0°]及Rth表示光学各向异性层、薄膜、层压体等薄膜状测定对象物的面内的延迟(nm)、及厚度方向的延迟(nm)。
Re[0°]在KOBRA 21ADH或WR(王子计测机器(株)制)中使波长550nm的光向薄膜状的测定对象物的法线方向入射进行测定。选择测定波长λnm时,手工操作交换波长选择过滤器或用程序等变换测定值进行测定。
测定的薄膜状的测定对象物用1轴或2轴的折射率椭圆体表示时,通过以下的方法算出Rth。
Rth以面内滞相轴(通过KOBRA 21ADH或WR判定)作为倾斜轴(旋转轴)(没有滞相轴时,以薄膜状的测定对象物的面内的任意方向作为旋转轴),相对于薄膜状的测定对象物的法线方向,从法线方向以10度为阶段从-50°倾斜到+50°,从各个倾斜方向入射波长为550nm的光,测定11点的延迟值,以其延迟值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值为基础通过KOBRA 21ADH或WR算出。
在上述中,是以从法线方向到面内的滞相轴为旋转轴、具有在某倾斜角度延迟值变为0的方向的薄膜时,比其倾斜角度大的倾斜角度下的延迟值在将其符号变更为负时,通过KOBRA 21ADH或WR算出。
另外,以滞相轴作为旋转轴(没有滞相轴时,以薄膜状的测定对象物的面内的任意方向为旋转轴)、从任意倾斜的2方向测定延迟值,以其值和平均折射率的假定值、及输入的膜厚值为基础,通过以下的数学式(A)及(B)可以算出Rth。
数式(A)
Rth={(nx+ny)/2-nz}×d
数式(B)
Re [ θ ] = [ n x - n y × n x n y sin ( sin - 1 ( sin ( - θ ) n x ) ) 2 + n z cos ( sin - 1 ( sin ( - θ ) n x ) ) 2 ] × d cos ( sin - 1 ( sin ( - θ ) n x ) )
需要说明的是,式中,Re[θ]表示从法线方向倾斜角度θ的方向的延迟值。
另外,在式(A)及(B)中,nx表示面内的滞相轴方向的折射率,ny表示在面内和nx垂直的方向的折射率,nz表示与nx及ny垂直的方向的折射率,d表示膜厚。
测定的薄膜状的测定对象物不能用1轴或2轴的折射率椭圆体表现,为没有所谓的光学轴(optic axis)的测定对象物时,通过以下的方法算出Rth。
Rth以面内的滞相轴(通过KOBRA 21ADH或WR判定)作为倾斜轴(旋转轴),相对于薄膜法线方向,以10度为阶段从-50°倾斜到+50°,从各个倾斜方向入射波长为550nm的光,测定11点的上述Re,以该测定得到的延迟值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值为基础,通过KOBRA21ADH或WR算出。
在上述的测定中,平均折射率的假定值可以使用聚合物手册(JOHNWILEY&SONS、INC)、各种光学补偿薄膜的目录中的值。对于平均折射率的值未知的情况,可用阿贝折射计测定。将主要的光学补偿薄膜的平均折射率的值例示于以下时,为酰化纤维素(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)、聚苯乙烯(1.59)。通过输入这些平均折射率的假定值和膜厚,通过KOBRA21ADH或WR算出nx、ny、nz。利用该算出的nx、ny、nz进一步算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
另外,Re[θ°]、Rth及折射率的测定波长只要没有特别的叙述,就为测定波长550nm处的值。
在本发明中,薄膜的Re[0°]、Re[40°]及Re[-40°]表示使用KOBRA21ADH或WR(王子计测机器(株)制)从膜的法线方向测定的(倾斜角度为0°)波长550nm处的延迟值、从相对于该法线向倾斜方位侧或假定倾斜方位侧倾斜40°方向测定的(倾斜角度为40°)延迟值及从相对于该法线向倾斜方位侧或假定倾斜方位侧倾斜-40°方向测定的(倾斜角度为-40°)的延迟值。
此时,倾斜方位用以下的方法确定。
(1)使薄膜面内的滞相轴方位为0°、薄膜面内的进相轴方位为90°,在0~90°之间以0.1°刻纹设定假定倾斜方位。
(2)从相对于薄膜法线向各假定倾斜方位侧倾斜40°或-40°的倾斜方向测定Re[+40°]和Re[-40°],求得各假定倾斜方位的|Re[+40°]-Re[-40°]|。
(3)将|Re[+40°]-Re[-40°]|变为最大的方位确定为倾斜方位。
即,在本说明书中,所谓的“具有倾斜方位”,是指存在|Re[+40°]-Re[-40°]|变为最大的方位。
另外,测定波长为550nm。另外,由通常的热塑性树脂用熔融制膜法制造的薄膜不管在哪个方位测定,即,在倾斜方位测定|Re[40°]-Re[-40°]|时,发现超过0nm的相位差。
另外,Re[0°]、Re[+40°]及Re[-40°]的偏差可以通过以下的方法进行测定。在薄膜的中央部的相互间隔2mm以上的任意10点以上的位置进行采样,用上述方法测定Re[0°]、Re[+40°]及Re[-40°],将其最大值和最小值的差作为Re[0°]、Re[+40°]及Re[-40°]的偏差。另外,在本发明中,将上述10点的平均值设定为Re[0°]、Re[+40°]及Re[-40°]。
进一步,滞相轴及后述的Rth的偏差也同样进行测定。
(膜厚)
上述薄膜的膜厚优选为200μm以下。在液晶显示器等中使用时,从薄型化的观点来看,优选为150μm以下,更优选为100μm以下,特别优选为80μm以下。利用本发明的薄膜的制造方法,可以制造这样薄的膜。
(热塑性树脂)
本发明中使用的热塑性树脂只要具有上述的光学特性就没有特别的限定,利用熔融挤出法进行制造时,优选使用熔融挤出成形性良好的材料,从该观点来看,优选选择环状烯烃系树脂、酰化纤维素系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯类、透明聚乙烯、透明聚丙烯等聚烯烃类、聚丙烯酸酯类、聚砜类、聚醚砜类、马来酰亚胺系共聚物类、透明尼龙类、透明氟树脂类、透明苯氧基类、聚醚酰亚胺类、聚苯乙烯类、丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂。可以含有1种该树脂,也可以含有互不相同的2种以上该树脂。在本发明的薄膜中,优选含有环状烯烃系树脂、酰化纤维素系树脂、聚碳酸酯系树脂、苯乙烯系树脂及丙烯酸系树脂的至少一种,更优选含有环状烯烃系树脂及丙烯酸系树脂的至少一种。另外,上述环状烯烃类优选为通过加成聚合得到的环状烯烃类。
特别是显示正的固有双折射率的酰化纤维素系树脂、环状烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂通过2个辊附加剪切应力时,滞相轴面向倾斜方位,可以制造|Re[40°]-Re[-40°]|>0的薄膜,例如,将2个辊和模具出口平行设置时,倾斜方位和薄膜长度方向相同。
另外,显示负的固有双折射率的丙烯酸系树脂及苯乙烯系树脂在进行上述加工时,进相轴面朝向倾斜方位,可以制造|Re[40°]-Re[-40°]|>0的薄膜。
将本发明的薄膜作为视场角补偿薄膜应用在液晶显示装置中时,考虑到液晶显示装置的特性及偏振板加工的便利性,可以适当选择使用上述正或负的固有双折射树脂。
本发明中可以使用的环状烯烃系树脂的例中,包含通过降冰片烯系化合物的聚合得到的降冰片烯系树脂。另外,也可以为通过开环聚合及加成聚合的任一种方法得到的树脂。
作为加成聚合及通过其得到的环状烯烃系树脂,例如可以举出:专利3517471号公报、专利3559360号公报、专利3867178号公报、专利3871721号公报、专利3907908号公报、专利3945598号公报、日本特表2005-527696号公报、日本特开2006-28993号公报、日本特开2006-11361公报、国际公开WO第2006-/004376号公报、国际公开WO第2006-/030797号公报小册子中所述的环状烯烃系树脂。其中,特别优选专利3517471号公报中记载的环状烯烃系树脂。
作为开环聚合及通过其得到的环状烯烃系树脂,可以举出:国际公开WO98第98/14499号公报小册子、专利3060532号公报、专利3220478号公报、专利3273046号公报、专利3404027号公报、专利3428176号公报、专利3687231号公报、专利3873934号公报、专利3912159号公报中记载的环状烯烃系树脂。其中,特别优选在国际公开WO第98/14499号公报小册子、专利3060532号公报中记载的环状烯烃系树脂。
这些环状烯烃系树脂中通过加成聚合得到的树脂从双折射的发现性、熔融粘度的观点考虑是特别优选的,例如可以使用“TOPAS #6013”(Polyplastics公司制)。
可以在本发明中使用的酰化纤维素系树脂的例子也包含纤维素单元中的3个羟基的至少一部分被酰基取代的任一种酰化纤维素。该酰基(优选碳数为3~22的酰基)可以是脂肪族酰基及芳香族酰基中的任一种。其中,优选具有脂肪族酰基的酰化纤维素,更优选具有碳数为3~7的脂肪族酰基的酰化纤维素,进一步优选具有碳数为3~6的脂肪族酰基的酰化纤维素、更进一步优选具有碳数为3~5的脂肪族酰基的酰化纤维素。这些酰基可以多个存在于1个分子中。优选的酰基的例子包含乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基等。其中,进一步优选为具有选自乙酰基、丙酰基及丁酰基中的1种或2种以上的酰化纤维素,更进一步优选为同时具有乙酰基及丙酰基的酰化纤维素(CAP)。上述CAP由于树脂的合成简单、挤出成形的稳定性高,故优选。
通过包含本发明的制造方法的熔融挤出法制造薄膜时,所使用的酰化纤维素优选满足下式(S-1)及(S-2)。满足下式的酰化纤维素由于熔解温度低、熔解性得到改善,因此熔融挤出制膜性优异。
式(S-1)  2.0≤X+Y≤3.0
式(S-2)  0.25≤Y≤3.0
上述式(S-1)及式(S-2)中,X表示乙酰基相对于纤维素的羟基的取代度,Y表示酰基相对于纤维素的羟基的取代度的总和。本说明书中所谓的“取代度”是指纤维素的2位、3位及6位的各羟基的氢原子被取代的比例的合计。2位、3位及6位的全部羟基的氢被酰基取代时,取代度为3。
进而,更优选使用满足下述式(S-3)及(S-4)的酰化纤维素。
式(S-3)  2.3≤X+Y≤2.95
式(S-4)  1.0≤Y≤2.95
更优选使用满足下述式(S-5)及(S-6)的酰化纤维素。
式(S-5)  2.7≤X+Y≤2.95
式(S-6)  2.0≤Y≤2.9
对于酰化纤维素系树脂的质量平均聚合度及数均分子量没有特别的限定。通常,质量平均聚合度为350~800的程度,及数均分子量为70000~230000的程度。上述酰化纤维素系树脂可以使用酸酐及酰基氯作为酰化剂来合成。作为工业上最一般的合成方法,将由棉花棉籽绒及木材浆等得到的纤维素用含有对应乙酰基及其它酰基的有机酸(醋酸、丙酸、丁酸)或其酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)的混合有机成分酯化,合成纤维素酯。作为满足上述式(S-1)及式(S-2)的酰化纤维素的合成方法,可以参照发明协会公开技报(公技号码2001-1745、2001年3月15日发行、发明协会)7~12页记载的方法及日本特开2006-45500号公报、日本特开2006-241433号公报、日本特开2007-138141号公报、日本特开2001-188128号公报、日本特开2006-142800号公报、日本特开2007-98917号公报中记载的方法。
作为在本发明中可以使用的聚碳酸酯系树脂,可以举出具有双酚A骨架的聚碳酸酯树脂,是使二羟基成分和碳酸酯前体通过界面聚合法或熔融聚合法使之反应而得到的,例如可以优选使用日本特开2006-277914号公报、日本特开2006-106386号公报、日本特开2006-284703号公报中记载的聚碳酸酯树脂。例如,作为市售品,可以使用“TARFLON MD1500”(出光兴产公司制)。
所谓本发明中可以使用的苯乙烯系树脂,是指作为主成分聚合苯乙烯及其衍生物得到的树脂及其它树脂的共聚物,只要不损坏本发明的效果就没有特别的限定,可以使用公知的苯乙烯系热塑树脂等,特别优选可以改善双折射、薄膜强度、耐热性的共聚物树脂。
作为共聚物树脂,例如可以举出:苯乙烯-丙烯腈系树脂、苯乙烯-丙烯酸系树脂、苯乙烯-马来酸酐系树脂、或它们的多元(二元、三元等)共聚聚合物等。其中,苯乙烯-丙烯酸系树脂、苯乙烯-马来酸酐系树脂从耐热性·薄膜强度的观点来看优选。
上述苯乙烯-马来酸酐系树脂优选苯乙烯和马来酸酐的质量组成比为苯乙烯∶马来酸酐=95∶5~50∶50,更优选苯乙烯∶马来酸酐=90∶10~70∶30。另外,为了调节固有双折射率,也可以优选使用氢化苯乙烯系树脂。
作为上述苯乙烯-马来酸酐系树脂,例如可以举出:Nova Chemical公司制的“Daylark D332”等。
另外,作为苯乙烯-丙烯酸系树脂,可以使用后述的旭化成Chemicals公司制的“Delpet 980N”等。
所谓本发明中可以使用的丙烯酸系树脂,是指作为主成分聚合丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的衍生物得到的树脂及其衍生物,只要不损坏本发明的效果就没有特别的限定,可以使用公知的甲基丙烯酸类热塑性树脂等。
作为丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的衍生物聚合得到的树脂,例如可以举出用下述通式(1)中表示的结构的树脂。
通式(1)
在上述通式(1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或碳数为1~20的有机残基。所谓的有机残基,具体表示碳数为1~20的直链状、支链状或环状的烷基。
作为上述丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的衍生物聚合得到的树脂的具体例,优选(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸二氯乙酯、(甲基)丙烯酸二羟乙酯、(甲基)丙烯酸三羟丙酯、(甲基)丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯、及(甲基)丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯,从热稳定性优异方面来看更优选(甲基)丙烯酸甲酯(以下也称为MMA)。其中,可以单独使用一种,也可以2种以上合用。另外,这些化合物中,可以为一种的均聚物,也可以为2种以上的共聚物,也可以为其它树脂的共聚物,从提高玻璃转变温度的观点来看,特别优选和其它的树脂的共聚物。
在上述丙烯酸类共聚物树脂中,构成树脂的全部单体中,优选含有MMA单元(单体)30摩尔%以上,除MMA以外,更优选含有内酯环单元、马来酸酐单元、戊二酸酐单元中的至少一种单元,例如可以使用下述的化合物。
(1)含有内酯环单元的丙烯酸树脂
可以使用:日本特开2007-297615号、日本特开2007-63541号、日本特开2007-70607号、日本特开2007-100044号、日本特开2007-254726号、日本特开2007-254727号、日本特开2007-261265号、日本特开2007-293272号、日本特开2007-297619号、日本特开2007-316366号、日本特开2008-9378号、日本特开2008-76764号的各公报中记载的树脂。其中,更优选为在日本特开2008-9378号公报中记载的树脂。
(2)含有马来酸酐单元的丙烯酸树脂
可以使用:日本特开2007-113109号、日本特开2003-292714号、日本特开平6-279546号、日本特开2007-51233号(这里所述的酸改性乙烯基)、日本特开2001-270905号、日本特开2002-167694号、日本特开2000-302988号、日本特开2007-113110号、日本特开2007-11565号的各公报中记载的树脂。其中更优选为日本特开2007-113109号公报中记载的树脂。另外,也优选使用市售的马来酸改性MAS树脂(例如旭化成Chemicals(株)公司制的Delpet 980N)。
(3)含有戊二酸酐单元的丙烯酸树脂
可以使用:日本特开2006-241263号、日本特开2004-70290号、日本特开2004-70296号、日本特开2004-126546号、日本特开2004-163924号、日本特开2004-291302号、日本特开2004-292812号、日本特开2005-314534号、日本特开2005-326613号、日本特开2005-331728号、日本特开2006-131898号、日本特开2006-134872号、日本特开2006-206881号、日本特开2006-241197号、日本特开2006-283013号、日本特开2007-118266号、日本特开2007-176982号、日本特开2007-178504号、日本特开2007-197703号、日本特开2008-74918号、国际公开WO2005/105918等各公报中记载的树脂。其中更优选为日本特开2008-74918号公报中记载的树脂。
这些树脂的玻璃转变温度(Tg)优选为106℃~170℃,更优选为110℃~160℃,进一步优选为115℃~150℃。
其中,作为上述热塑性树脂,优选为环状烯烃系树脂,从高透明性、双折射发现性及耐热性的观点来看更优选降冰片烯系树脂,特别优选加成聚合类的降冰片烯系树脂。
另外,上述热塑性树脂为共聚物时,可以为无规共聚物,也可以为嵌段共聚物。
(添加剂)
本发明的薄膜可以含有上述热塑性树脂以外的材料,优选含有上述热塑性树脂的1种或2种以上作为主成分(是指组合物中的全部材料中含有比例最高的材料,在含有2种以上该树脂的方式中,是指这些树脂的合计含有比例比其它材料各自的含有比例高)。作为上述热塑性树脂以外的材料,可以举出各种添加剂,其例子包含稳定剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、增塑剂、微粒、及光学调节剂。
稳定化剂:
本发明的薄膜可以含有至少一种稳定剂。稳定剂优选在上述热塑性树脂进行加热熔融前或加热熔融时添加。稳定剂具有防止膜构成材料的氧化、捕集分解产生的酸、抑制或禁止因热或光引起的自由基种基因的分解反应等作用。稳定剂通过包含还未阐明的分解反应等的各种分解反应,有助于抑制着色及分子量低下等变质及生成挥发性成分等。要求在用于制造树脂膜的熔融温度下稳定剂自身也不分解地发挥作用。稳定剂的代表例包含酚类稳定剂、亚磷酸类稳定剂(亚磷酸酯类)、硫醚类稳定剂、胺类稳定剂、环氧类稳定剂、内酯类稳定剂、胺类稳定剂、金属惰性化剂(锡类稳定剂)等。这些稳定剂在日本特开平3-199201号公报、日本特开平5-1907073号公报、日本特开平5-194789号公报、日本特开平5-271471号公报、日本特开平6-107854号公报等中有记载,本发明中优选使用酚类稳定剂及亚磷酸类稳定剂的至少一种以上。酚类稳定剂中,特别优选添加分子量500以上的酚类稳定剂。作为优选的酚类稳定剂,可以举出受阻酚类稳定剂。
这些原材料可以以市售品容易地获得,由下述制造商出售,从Ciba·Specialty·Chemicals公司可以购入:Irganox 1076、Irganox 1010、Irganox 3113、Irganox 245、Irganox 1135、Irganox 1330、Irganox 259、Irganox565、Irganox 1035、Irganox 1098、Irganox1425WL。另外,从旭电化工业株式会社可以购入:ADK Stab AO-50、ADK Stab AO-60、ADK Stab AO-20、ADK Stab AO-70、ADK Stab AO-80。进而,可以从住友化学株式会社购入:Sumilizer-BP-76、Sumilizer-BP-101、Sumilizer-GA-80。另外,从系普罗(シプロ)化成株式会社可以购入:seanox 326M、seanox336B。
另外,作为上述亚磷酸类稳定剂,可以更优选使用日本特开2004-182979号公报的[0023]~[0039]中记载的化合物。作为亚磷酸酯类稳定剂的具体例,可以举出:日本特开昭51-70316号公报、日本特开平10-306175号公报、日本特开昭57-78431号公报、日本特开昭54-157159号公报、日本特开昭55-13765号公报中记载的化合物。进而,作为其它的稳定剂,优选使用在发明协会公开技报(公技号码2001-1745、2001年3月15日发行、发明协会)17页~22页中详细记载的原材料。
上述亚磷酸酯类稳定剂为了在高温下保持稳定性而优选为高分子,分子量为500以上,更优选为分子量550以上,特别优选为分子量600以上。进而,优选至少一个取代基为芳香族性酯基。另外,亚磷酸酯类稳定剂优选为三酯,要求不混入磷酸、单酯及二酯的杂质。存在这些杂质时,其含量优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,特别优选为2质量%以下。这些可以举出在日本特开2004-182979号公报的[0023]~[0039]中记载的化合物等,进而可以举出日本特开昭51-70316号公报、日本特开平10-306175号公报、日本特开昭57-78431号公报、日本特开昭54-157159号公报、日本特开昭55-13765号公报中记载的化合物等。作为亚磷酸酯类稳定剂的优选的具体例,可以举出下述的化合物,但本发明中可以使用的亚磷酸酯类稳定剂并不限定于此。
这些由旭电化工业株式会社以ADK Stab1178、ADK Stab2112、ADKStab PEP-8、ADK Stab PEP-24G、ADK Stab PEP-36G、ADK Stab HP-10市售,另外,由Clariant公司以Sandostab P-EPQ市售,可以购入。进而,也优选使用在同一分子内具有酚和亚磷酸酯的稳定剂。对于这些化合物,在日本特开平10-273494号公报中有更详细的记载,上述化合物的例子包含在上述稳定剂的例子中,但并不限定于此。作为代表的市售品,有住友化学株式会社的sumilizer GP。这些由住友化学株式会社以sumilizerTPL、sumilizerTPM、sumilizerTPS、sumilizerTDP市售。由旭电化工业株式会社可以购入ADK Stab AO-412S。
上述稳定剂可以各自单独使用也可以2种以上组合使用,其混合量在不损伤本发明的目的的范围内适当选择。优选相对于热塑性树脂的质量,稳定剂的添加量优选为0.001~5质量%,更优选为0.005~3质量%,进一步优选为0.01~0.8质量%。
紫外线吸收剂:
本发明的薄膜可以含有1种或2种以上紫外线吸收剂。紫外线吸收剂从防老化的观点来看,优选波长380nm以下的紫外线吸收能力优异,并且,从透明性的观点来看,优选波长400nm以上的可见光的吸收少。例如可以举出:氧化二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、镍络合物类化合物等。特别优选的紫外线吸收剂为苯并三唑类化合物及二苯甲酮类化合物。其中,苯并三唑类化合物对纤维素混合酯的不需要的着色少,故优选。这些在日本特开昭60-235852号、日本特开平3-199201号、日本特开平6-1907073号、日本特开平5-194789号、日本特开平5-271471号、日本特开平6-107854号、日本特开平6-118233号、日本特开平6-148430号、日本特开平7-11056号、日本特开平7-11055号、日本特开平7-11056号、日本特开平8-29619号、日本特开平8-239509号、日本特开2000-204173号的各公报中有记载。
紫外线吸收剂的添加量优选为热塑性树脂的0.01~2质量%,进一步优选为0.01~1.5质量%。
光稳定剂:
本发明的薄膜可以含有1种或2种以上的光稳定剂。作为光稳定剂,可以举出受阻胺光稳定剂(HALS),更具体而言,如美国专利第4,619,956号说明书的第5~11栏及美国专利第4,829,405号说明书的第3~5栏中所记载,包含2,2,6,6-四烷基哌啶、或其酸加成盐或者它们与金属化合物的络合物。这些由旭电化以ADK StabLA-57、ADK StabLA-52、ADK StabLA-67、ADK StabLA-62、ADK StabLA-77市售,或由Ciba·Specialty·Chemicals公司以TINUVIN 765、TINUVIN 144市售。
这些受阻胺光稳定剂可以分别单独使用或两种以上组合使用。另外,这些受阻胺类光稳定剂当然可以与增塑剂、稳定剂、紫外线吸收剂等添加剂并用,也可以导入这些添加剂的分子结构的一部分。其混合量在不损伤本发明的效果的范围内决定,通常,相对于热塑性树脂100质量份为0.01~20质量份的程度,优选为0.02~15质量份的程度,特别优选为0.05~10质量份的程度。光稳定剂可以在制备热塑性树脂组合物的熔融物的任一阶段添加,例如可以在熔融物制备工序的最后添加。
增塑剂:
本发明的薄膜可以含有增塑剂。增塑剂的添加从提高机械性质、赋予柔软性、赋予耐吸水性、降低水分透过率等膜改质的观点考虑优选。另外,用熔融制膜法制造本发明的薄膜时,以通过添加增塑剂使膜构成材料的熔融温度比所使用的增塑性树脂的玻璃转变温度低为目的、或以与无添加的热塑性树脂相比在相同的加热温度下使粘度降低为目的,进行添加。在本发明的薄膜中,例如优选使用选自磷酸酯衍生物、羧酸酯衍生物中的增塑剂。另外,也优选使用在日本特开2003-12869号公报中记载的重均分子量为500~10000的乙烯性不饱合单体聚合得到的聚合物、丙烯酸类聚合物、在侧链上具有芳香环的丙烯酸类聚合物或自侧链上具有环己基的丙烯酸类聚合物等。
微粒:
本发明的薄膜可以含有微粒。作为微粒,可以举出无机化合物的微粒及有机化合物的微粒,这两种微粒都可以使用。本发明的热塑性树脂中含有的微粒的平均一次粒径尺寸从将雾度抑制得较低的观点来看,优选为5nm~3μm,更优选为5nm~2.5μm,进一步优选为10nm~2.0μm。在此,微粒的平均一次粒径尺寸通过使用透射型电子显微镜(倍率为50万~100万倍)观察热塑性树脂,求得100个粒子的一次粒径尺寸的平均值来决定。微粒的添加量相对于热塑性树脂优选为0.005~1.0质量%,更优选为0.01~0.8质量%,进一步优选为0.02~0.4质量%。
光学调节剂:
本发明的薄膜可以含有光学调节剂。作为光学调节剂,可以举出延迟调节剂,例如可以使用日本特开2001-166144号、日本特开2003-344655号、日本特开2003-248117号、日本特开2003-66230号的各公报中记载的调节剂。通过添加光学调节剂,可以控制面内的延迟(Re)、厚度方向的延迟(Rth)。优选的添加量为0~10质量%,更优选为0~8质量%,进一步优选为0~6质量%。
[薄膜的制造方法]
本发明的薄膜的制造方法包含在构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间使含有热塑性树脂组合物的熔融物通过并连续夹压成形为薄膜状的工序,其特征在于,使上述第一夹压面的移动速度比上述第二夹压面的移动速度快,将上述第一夹压面和上述第二夹压面之间的压力控制在20MPa以上,以通过上述第一夹压面和上述第二夹压面赋予该薄膜每1m宽度3000~30000N的剪切应力的方式进行控制,将所述第一夹压面和所述第二夹压面通过分别经由行星型的减速器连接的驱动电动机驱动。这样的特定范围的夹压面间压力、对膜赋予剪切应力、利用经由行星型的减速器连接的驱动电动机驱动该夹压面是与以往的方法不同的本发明的特征。
作为上述第一夹压面和第二夹压面间速度不同的夹压装置,例如可以举出:圆周速度互不相同的2个辊的组合及日本特开2000-219752号公报中记载的速度互不相同的辊与接触辊的组合(单面带方式)及带与带的组合(两面带方式)等。其中,由于能够均一地施加20~500MPa的高压,因此,优选为圆周速度互不相同的2个辊。辊压力可以通过使压力测定薄膜(富士胶片公司制中压用Prescale等)通过2个辊之间来进行测定。
以下对本发明的薄膜的制造方法(以下,也称为本发明的制造方法)进行详细说明。
<热塑性树脂组合物的熔融物的供给>
在本发明的制造方法中,包含使具有热塑性树脂的组合物(有时也称为“热塑性树脂组合物”)通过构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间并连续夹压成形为薄膜状的工序(以下也称为夹压工序),上述夹压工序中以供给装置供给含有热塑性树脂的熔融树脂。此时,供给含有热塑性树脂的组合物的熔融物(熔融)的方法没有特别的限定。例如,作为熔融物的具体的供给装置,可以是熔融热塑性树脂组合物使用挤出成薄膜状的挤出机的方式,也可以是使用挤出机及模具的方式,还可以是热塑性一次固化形成薄膜状后通过加热装置熔融形成熔融物并供给到制膜工序中的方式。
本发明的薄膜的制造方法包含将含有上述增塑性树脂的组合物从模具中熔融挤出的工序和使熔融挤出的熔融物通过上述第一夹压面和上述第二夹压面之间的工序,从可以进一步抑制得到的光学特性的薄膜MD方向的差异的观点来看优选。
将上述热塑性树脂组合物熔融挤出时,在熔融挤出之前,优选将热塑性树脂组合物颗粒化。市售品的热塑性树脂(例如TOPAS#6013、TARFLONMD1500、Delpet 980N、DayLark D332等)有时也进行颗粒化,未进行颗粒化时可以使用以下的方法。
将上述热塑性树脂组合物干燥后,使用双轴混炼挤出机在150℃~300℃下熔融,然后将挤出为面条状的物质在空气中或水中固化并截断,由此制造。另外,也可以利用挤出机进行熔融后,通过在水中从模具头中直接挤出并切割的水下切割法等进行颗粒化。作为颗粒化中利用的挤出机,可以使用单轴螺杆挤出机、非咬合型异向旋转双轴螺杆挤出机、咬合型异向旋转双轴螺杆挤出机、咬合型同向旋转双轴螺杆挤出机等。挤出机的旋转数优选为10rpm~1000rpm、更优选为20rpm~700rpm。挤出的滞留时间为10秒~10分钟,更优选为20秒~5分钟。
对于颗粒化的大小没有特别的限定,一般为10mm3~1000mm3,更优选为30mm3~500mm3左右。
熔融挤出前,优选使颗粒中的水分减少。优选的干燥温度为40~200℃,更优选为60~150℃。其中含水率优选为1.0质量%以下,进一步优选为0.1质量%以下。干燥可以在空气中进行,也可以在氮气中进行,还可以在真空中进行。
使用挤出机进行熔融挤出时,优选接着将干燥的颗粒经由挤出机的供给口供给到滚筒内,使之混炼及熔融。滚筒内例如从供给口侧按顺序由供给部、压缩部、计量部组成。挤出机的螺杆压缩比优选为1.5~4.5,滚筒长度与滚筒内径之比(L/D)优选为20~70,滚筒内径优选为30mm~150mm。供给上述热塑性树脂组合物的供给装置(例如模具)的挤出温度(以下也称为喷出温度)根据热塑性树脂的熔融温度来确定,通常,优选为190~300℃左右。进而,为了防止残留氧引起的熔融树脂的氧化,也优选在挤出机内在惰性(氮等)气流中实施、或使用带排气口的挤出机在真空排气的同时实施。
为了过滤热塑性树脂组合物中的杂质,优选设置碎石板式的过滤及安装有叶形盘状过滤器的过滤装置。过滤可以以一阶段进行,也可以分多阶段进行。过滤精度优选为15μm~3μm,进一步优选为10μm~3μm。作为滤材,优选使用不锈钢。滤材的构成可以使用线材编织成的材料、金属纤维或金属粉末煅烧成的材料(煅烧滤材),其中优选煅烧滤材。
为了减少喷出量的变化提高厚度精度,优选在挤出机和供给上述热塑性树脂组合物的装置(例如模具)间设置齿轮泵。由此,可以使供给上述热塑性树脂组合物的供给装置(例如模具)内的树脂压力变化幅度在±1%以内。为了提高齿轮泵的定量供给性能,也可以使用使螺杆的旋转数变化并将齿轮泵前的压力控制在一定的方法。
利用上述构成的挤出机进行熔融,根据需要经由过滤机、齿轮泵将熔融树脂连续输送到供给上述热塑性树脂组合物的供给装置(例如模具)中。上述模具可以为T模具、鱼尾式模具、衣架式膜具中的任一个类型。另外,也优选在供给上述热塑性树脂组合物的供给装置(例如模具)的正前方装入用于提高树脂温度的均一性的静态混合机。
上述供给装置为模具时,模具出口部分的间隙(以下也称作唇端间隙)通常为膜厚度的1.0~30倍,优选为5.0~20倍。具体优选为0.04~3mm,更优选为0.2~2mm,特别优选为0.4~1.5mm。
在本发明的制造方法中,模唇前端的曲率半径没有特别的限定,可以使用公知的模具。
上述模具优选可以以5~50mm间隔调整厚度。另外计算下游的薄膜厚度、厚度偏差并将其结果反馈到膜具的厚度调整中的自动厚度调整模具也是有效的。
除单层制膜装置以外,也可以使用多层制膜装置制造。
由此,从树脂由供给口进入挤出机开始到由供给上述热塑性树脂组合物的供给装置(例如模具)中出来前的滞留时间优选为3分钟~40分钟,进一步优选为4分钟~30分钟。
<铸造>
接下来,在构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间通过由任意的供给装置供给的热塑性树脂组合物的熔融物并连续夹压,且冷却固化而得到薄膜。此时,第一夹压面和第二夹压面中,任意一个面先和熔融物剥离、然后另一个面再和熔融物剥离的方式从生产性稳定化的观点考虑是优选的。在本发明的制造方法中,第一夹压面的移动速度比上述第二夹压面的移动速度快,先剥离一侧的面可以为第一夹压面也可以为第二夹压面,从抑制剥离中断的观点考虑,先剥离一侧的面优选为第一夹压面(移动速度快的夹压面)。
在本发明的制造方法中,施加在通过构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间的熔融物上的压力为20MPa以上,优选为35~500MPa,更优选为50~300MPa,进一步优选为25~200MPa,特别优选为30~150MPa。
(夹压面的移动速度比)
本发明的制造方法的特征在于,使上述第一夹压面的移动速度比上述第二夹压面的移动速度快。进一步优选将用下述式定义的上述夹压装置的第一夹压面和第二夹压面的移动速度比调整为0.60~0.99,在熔融树脂通过夹压装置时赋予剪切应力,来制造本发明的薄膜。夹压装置的移动速度比优选为0.60~0.99,更优选为0.75~0.98。
(式):
移动速度比=第二夹压面的速度/第一夹压面的速度
(喷出温度)
在本发明的制造方法中,喷出温度(供给装置的出口的树脂温度)从提高树脂成形性和抑制老化的观点考虑,优选为Tg+50~Tg+200℃,更优选为Tg+70~Tg+180℃,特别优选为Tg+90~Tg+150℃。即,如果在Tg+50℃以上,则树脂的粘度足够低,因此成形性良好,如果在Tg+200℃以下,则树脂不容易老化。
(空隙)
在本发明的制造方法中,从例如模具等供给装置将热塑性树脂组合物供给到夹压装置中时,空隙(从供给装置的出口到夹压装置的熔融物落地点的距离)从空隙中的熔融物的保温的观点考虑优选尽可能接近,具体优选为10~300mm,更优选为20~250mm,特别优选为30~200mm。
(线速度)
在本发明的制造方法中,从空隙中的熔融物的保温的观点考虑,线速度(制膜速度)例如优选为5m/min以上,更优选为7m/min以上,特别优选为8m/min以上。线速度变快时,可以抑制空隙中的熔融物的冷却,在熔融物的温度高的状态下,通过夹压装置可以赋予更均一的剪切变形。另外,上述所谓线速度,表示熔融物通过夹压装置间的速度及输送装置中的薄膜输送速度。
在本发明的制造方法中,上述熔融物的宽度没有特别的限定,例如可以为200~2000mm。
(夹压面)
在本发明的制造方法中,上述第一夹压面及上述第二夹压面只要夹压面的材质满足本发明的制造方法的条件就没有特别的限定,优选使用金属制的夹压面。作为上述夹压面使用的金属没有特别的限定,优选为不锈钢,也优选对表面进行镀敷处理。上述镀敷处理没有特别的限定,例如优选镀HCr。另外,上述第一夹压面及上述第二夹压面优选为刚性。
另外,在本说明书中,所谓夹压面为“刚性”,不是仅通过夹压面的材质进行判断,是考虑夹压面表面部分使用的刚性原材料的厚度和支撑夹压面的构造的厚度的比率来决定的,例如通过圆柱形的支撑辊驱动夹压面时,表示刚性材料的外筒厚度/支撑辊直径的比例如为1/80左右以上。另外,通过其它的结构支撑及驱动夹压面时,与通过圆柱形的支撑辊驱动夹压面的情况为同等程度。另外,在本说明书中,所谓夹压装置的夹压面(或辊)为“金属制且刚性”,表示至少全部表面都为金属并且考虑夹压装置的夹压面和其支撑部分全部(或辊)为“刚性”。
另外,上述夹压面具有芯部(例如辊)和外筒(卷绕在一个辊上的套筒及卷绕在二个辊上的带)、上述外筒的平均壁厚均为0.3mm以上从防止线压的不均一化的观点考虑优选。从发现大的延迟、并且|Re[40°]-Re[-40°]|的值大的观点考虑更优选上述外筒的平均厚度均为2~45mm,从延迟的TD方向的均一性的观点考虑特别优选外筒的平均厚度为10mm以上,进一步特别优选全部为5~35mm。进而,辊外筒的壁厚为10mm以上的1对辊从兼顾延迟的发现和|Re[40°]-Re[-40°]|的观点考虑优选。
另外,上述外筒优选为金属制。
上述第一夹压面及上述第二夹压面的10点的平均粗糙度Rz优选为15nm~250nm,更优选为20nm~150nm,特别优选为20nm~100nm。两夹压面的10点平均粗糙度Rz如果为250nm以下,则可以将得到的薄膜的雾度控制在0.01~0.5%。两夹压面的10点的平均粗糙度Rz如果在15nm以上,则可以将得到的薄膜的雾度值控制在上述范围,同时可以抑制|Re[40°]-Re[-40°]|的差异,可以防止膜出现段斑(ダンムラ)。
在本说明书中,所谓夹压面的10点的平均粗糙度Rz是选择夹压面的任意10处测定位置,求出在各测定位置的夹压面的最高部分的高度和最低部分的高之差,将这10处的值平均所得的值。
(剪切应力)
在本发明的制造方法中,通过上述夹压装置赋予薄膜(熔融物)每1m宽度3000~30000N的剪切应力。赋予给熔融物这样的范围的剪切应力时,可以得到光学特性的发现性良好、面状及光学特性的薄膜MD方向的差异也良好的本发明的薄膜。上述剪切应力更优选薄膜(熔融物)每1m宽度为5000~28000N,特别优选膜(熔融物)每1m宽度为8000~25000N。
上述薄膜的每1m宽度的剪切应力考虑驱动构成夹压装置的各夹压面时的机械损失通过计算求得。作为具体的计算方法,可以举出将作为例子的热塑性树脂的熔融物通过圆周速度比为0.962的接触辊和冷硬轧辊间并以压力50MPa夹压进行制膜的情况进行说明。
(1)首先,以等圆周速度驱动冷硬轧辊和接触辊,在2个辊间施加50MPa的压力,将熔融物制膜,将测定此时的接触辊侧驱动电动机的输出所得的值T0[(%):相对于电动机额定转矩输出的%]作为机械损失。另外,T0的值在测定经时变化时也常采用制膜刚开始之后的值。
(2)接着,将冷硬轧辊的相对于接触辊的圆周速度比设定为0.962,驱动接触辊和冷硬轧辊,在2个辊间施加50MPa的压力,将熔融物制膜。此时,圆周速度快的接触辊侧的驱动电动机的输出进一步上升,将此时的接触辊侧的驱动电动机的输出功率设定为T1(%)。
(3)使用上述(1)及(2)得到的T0、T1的值,由下述式计算在圆周速度比为0.962、压力为50MPa下对某热塑性树脂的熔融物进行制膜时的剪切应力。
式:
剪切应力(N)=
{电动机额定转矩输出(N·m)×(T1-T0)×减速比}/辊半径(m)
(4)薄膜每1m宽度的剪切应力使用上述电动机输出合计的值,基于下式的条件换算求得。
剪切应力(N)/薄膜宽度(m)=薄膜每1m宽度的剪切应力(N/m)
(夹压面的驱动)
为了得到上述优选范围的压力及剪切应力,在本发明的制造方法中,通过分别经由行星型的减速器连接的驱动电动机来驱动(移动)上述第一夹压面和上述第二夹压面。作为行星型以外的一般的减速器,可以举出涡轮减速器及超精密涡轮减速器等,本发明中通过使用行星型的减速器,可以改善剪切应力的显著变化。本发明的制造方法中的膜每1m宽度赋予的剪切应力的变化优选为5%以下,更优选为3%以下,特别优选为2%以下。另外,上述所谓剪切应力的变化,是指从制膜刚开始后连续测定24小时电动机转矩,用下述式(a)及(b)分别计算出的值A或B中大的数值。
式(a):
A=|{(电动机输出合计的瞬间最大值/电动机输出合计的平均值)-1}×100|式(b):
B=|{(电动机输出合计的瞬间最大值/电动机输出合计的平均值)-1}×100|
作为上述行星型减速器,例如可以举出行星式辊减速器及行星式齿轮减速器,本发明的制造方法中上述减速器为行星式辊减速器,从剪切应力的变化小的观点考虑优选。作为这样的行星式辊减速器,只要即使输出及转矩随时间变化减速比也不变化且不违反本发明的主旨就没有特别的限定,可以使用公知的行星式辊减速器。作为具体的行星式辊减速器,例如可以举出:三菱重工公司制、三菱行星式辊减·增速器(商品名)。另外,减速器和辊旋转轴从扭距的变化小的观点考虑优选直接连接,从装置的干涉的问题考虑可以通过施密特偶联剂等进行连接。
在本发明的制造方法中,上述减速器为行星式辊减速器、并且对该行星式辊减速器进行防止机械损失变化的控制从剪切应力变化小的观点考虑优选。
作为上述防止机械损失变化的控制的方法,没有特别的限定,可以采用本领域公知的方法,从经时剪切应力变化小的观点考虑,优选通过±5℃以内的温度调节设备进行防止机械损失变化的控制。上述温度调节设备更优选可以进行±3℃以内的温度调节,特别优选可以进行±2℃以内的温度调节。
作为上述温度调节设备,例如可以举出:通过鼓风机进行空气冷却或通过温度被控制的介质的循环来控制温度等,其中,优选测定减速器内部的润滑脂的温度并控制在一定温度下的方法。
另外,作为上述驱动电动机没有特别的限定,可以使用驱动公知的接触辊制膜用辊的驱动电动机等。
在本发明的制造方法中,通过以额定输出的20%~80%驱动上述驱动电动机赋予本发明的制造方法规定的范围的剪切应力从剪切应力变化小的观点考虑优选。上述驱动电动机优选以额定输出的25~75%驱动,特别优选以额定输出的30~70%驱动。
另外,上述夹压面的移动速度的经时变化优选为1%以下,更优选为0.8%以下,特别优选为0.6%以下。另外,上述夹压面的移动速度的经时变化优选在薄膜MD方向40cm以上在上述范围,更优选在100cm以上在上述范围,特别优选在1000cm以上在上述范围。
(捏夹长度)
在本发明的制造方法中,上述第一夹压面和上述第二夹压面之间夹压的上述熔融物的夹压装置通过方向的长度(以下也称为捏夹长度)优选为大于0mm且在2mm以内。通过由此使上述捏夹长度变短,可以使夹压装置间受到线压的部分从面接触接近于线接触,可以对上述熔融物施加高线压。另外,通过设定为这样的捏夹长度,可以使得到的薄膜的Re[0°]的薄膜MD方向的差异及γ的薄膜MD方向的差异变小。
上述捏夹长度更优选为0.3~1.8mm,特别优选为0.5~1.5mm。
(使用2个辊的铸造)
在构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间连续夹压上述供给的热塑性树脂的熔融物成形为薄膜状的方法中,优选通过2个辊(例如接触辊(第一辊)及冷硬轧辊(第二辊))之间。
另外,在本说明书中,在具有多个输送上述熔融物的铸造辊时,将最接近最上游的上述热塑性树脂组合物供给装置(例如模具)的铸造辊称为冷硬轧辊。以下,说明使用2个辊的本发明的制造方法的优选方式。
在本发明的制造方法中,从上述供给装置中挤出的熔融物的落地点没有特别的限定,从该供给装置中挤出的熔融物的落地点与通过该接触辊和该铸造辊最接近的部分的间隙的中点的笔直线的距离为0也可以,偏离也可以。所谓上述熔融物的落地点,是指从供给装置中挤出的熔融物首先和接触辊或冷硬轧辊接触(落地)的地点。另外,所谓上述接触辊和铸造辊的间隙的中点,是指接触辊和铸造辊的间隙最狭小处的接触辊表面和铸造辊表面的中点。
上述2个辊(例如接触辊及冷硬轧辊)的表面优选算术平均高度Ra为100nm以下,更优选为50nm以下,进一步优选为25nm以下。
在本发明的制造方法中,上述2个辊的各自的宽度没有特别的限定,对于薄膜状的熔融物的宽度,可以自由变更而采用。
以互不相同的圆周速度旋转的2个辊之间的辊压力的优选范围和上述夹压面间的压力的优选的范围相同。
在本发明的制造方法中,为了施加上述范围的辊压力,可以适当变更滚筒的设定值。上述滚筒设定值因使用的树脂材料及2个辊的材质而不同,例如,薄膜状的熔融物的有效宽度为200mm时,优选为3~100KN,更优选为3~50KN,特别优选为3~25KN。
在本发明的制造方法中,为了施加上述范围的辊压力,优选使用辊的肖氏硬度为45HS以上的辊。优选的上述2个辊的肖氏硬度为50HS以上,进一步优选为60~90HS。
肖氏硬度可以使用JIS Z 2246的方法由在辊的宽度方向上测定的5点的值及在圆周方向上测定的5点的值的平均值求得。
上述2个辊的表面的材质优选为金属,从达到上述肖氏硬度的观点考虑,优选为不锈钢,也优选对表面进行了镀敷处理的辊。另外,在上述2个辊的表面的材质为金属时,表面的凹凸小,薄膜的表面不容易受损。进而,优选上述2个辊为刚性。另外,在本说明书中,所谓夹压面或辊为“刚性”,例如为辊时,表示刚性原材料的外筒厚度/辊直径之比为1/80左右以上,接触辊的一部分使用刚性材料时,并不限定于夹压面或接触辊为“刚性”。另外,所谓辊为“弹性”,表示刚性原材料的外筒厚度/辊直径之比不足1/80左右,例如包含接触辊的一部分使用刚性材料的情况。即,在接触辊内部形成有厚的弹性体层那样的完全不含刚性材料的层这样的辊即使在表面或内部形成刚性材料层整体也可以发生弹性变形,因此有时包含在弹性辊中。另外,芯部为橡胶且表面为刚性材料的辊(作为外筒,具有表面金属环的辊)时,表面的金属不变形,由于旋转轴和表面金属环的中心偏离,因此,只要上述刚性材料的外筒厚度/辊直径之比为1/80左右以上,有时就包含在弹性辊中。
另一方面,以橡胶辊及橡胶为衬垫的金属辊只要可以达成上述本发明的制造条件就可以没有特别的限制地使用。
对于上述接触辊,例如可以利用日本特开平11-314263号公报、日本特开2002-36332号公报、日本特开平11-235747号公报、国际公开第97/28950号小册子、日本特开2004-216717号公报、日本特开2003-145609号公报中记载的接触辊。
在本发明的制造方法中,上述2个辊至少具有芯部和外筒、上述2个辊的外筒的平均壁厚均为0.3mm以上,从防止因辊弯曲导致的线压的不均一的观点考虑优选。上述2个辊的外筒的平均壁厚均为2~45mm从发现大的延迟、并且增大|Re[40°]-Re[-40°]|的值的观点考虑优选,特别优选均为5~35mm。进而,进一步特别优选上述第一夹压面及上述第二夹压面为辊的外筒壁厚为10mm以上的1对辊、并且通过该一对辊夹压的上述薄膜的挤压长度大于0mm且在2mm以内。
进而,在本发明的制造方法中,作为上述2个辊,分别优选使用直径大的辊,具体而言,优选使用直径为200~1500mm、更优选为300~1000mm、特别优选为350~800mm、进一步特别优选为350~600mm、进一步优选为350~500mm的2个辊。如果使用直径大的辊,则薄膜状的熔融物和辊的接触面积变大,剪切耗费的时间变长,因此,可以在抑制Re[0°]、Re[40°]及Re[-40°]的差异的同时制造Re[40°]和Re[-40°]的差大的膜。另外,由于也可以降低辊的弯曲性因此优选。另外,在本发明的制造方法中,上述2个辊的直径可以相同也可以不同。
在本发明的制造方法中,以互不相同的圆周速度驱动上述2个辊。上述2个辊可以联动驱动,也可以独立驱动,为了抑制Re[0°]及γ的薄膜MD方向的差异,优选为独立驱动。
进而,在本发明的制造方法中,优选通过调整通过薄膜状的熔融物的2个辊的圆周速度比,在熔融树脂通过2个辊时赋予剪切应力,制造本发明的薄膜。2个辊的圆周速度比优选为0.60~0.99,更优选为0.75~0.98。在此,所谓2个辊的圆周速度比,是指慢辊的圆周速度/快辊的圆周速度。
2个辊的圆周速度比如果在0.60以上,则得到的薄膜的γ变大,容易满足上述式(II),因此优选。圆周速度比如果在0.60以上,则得到的薄膜的表面不容易受损,因此优选。上述2个辊的圆周速度比为0.60~0.99时,薄膜的表面不容易受损,可以稳定地制造平滑性良好的薄膜,因此优选。
为了得到本发明的薄膜,上述2个辊的速度哪一个快都可以,接触辊慢时,在接触辊侧形成堆积物(bank)(熔融物的剩余部分滞留在辊上形成的滞留物)。接触辊由于熔融物接触的时间短,在接触辊侧形成的堆积物不能充分冷却,产生剥离中断,容易导致面状故障。因此,优选慢辊为冷硬轧辊(第二辊)、快辊为接触辊(第一辊)。
进而,为了使γ值变大,可以使2个辊的表面温度有差异。优选的温度差为5℃~80℃,更优选为20℃~80℃,进一步优选为20℃~60℃。此时,2个辊的温度使用树脂的玻璃转变温度Tg,优选设定为Tg-70℃~Tg+20℃,更优选为Tg-50℃~Tg+10℃,进一步优选为Tg-40℃~Tg+5℃。这样的温度控制可以通过在接触辊内部流通温度调整过的液体、气体来达成。2个辊的表面温度从堆积物的稳定性的观点考虑,优选慢辊的温度为高温。
另外,热塑性树脂的玻璃转变温度可以如下求出:使用扫描差示量热计(DSC),在测定盘中放入树脂,将其在氮气流中,以10℃/min从30℃升温到300℃后(1st-run),以-10℃/min冷却到30℃,再以10℃/min从30℃升温到300℃(2nd-run)。在2nd-run中,将基线从低温侧开始偏离的温度作为玻璃转变温度(Tg),由此求出。
(保温·加温)
另外,在本发明的制造方法中,优选包括在由上述供给装置供给的热塑性树脂组合物的熔融物从上述供给装置到达上述夹压装置的夹压面之间对上述熔融物进行加热的工序或保温的工序中的至少一个工序。优选这样减少熔融物宽度方向的温度分布(温度差异),具体优选使宽度方向的温度分布在5℃以内。为了减少温度分布,优选在上述空隙的至少一部分上配置具有隔热功能或热反射功能的某种部件,将该熔融物与大气隔绝。由此,通过在通路上配置隔热部件将熔融物与大气隔绝,可以抑制外部环境例如风的影响,可以抑制薄膜的宽度方向的温度分布。薄膜状熔融物的宽度方向的温度分布优选在±3℃以内,更优选在±1℃以内。
进而,使用上述隔绝部件,可以在薄膜状熔融物的温度高的状态、即熔融粘度低的状态下通过辊间,因此,具有容易制作满足上述光学特性的发现量、并且光学特性差异小的本发明的薄膜的效果。
另外,加热熔融物时,没有特定的加热装置,例如可以使用公知的加热器等。
另外,薄膜状熔融物的温度分布可以通过接触式温度计及非接触式温度计进行测定。
上述隔绝部件例如可以在2个辊的两端部的内侧且经由热塑性树脂组合物的供给装置(例如模具)的宽度方向侧面和间隙进行设置。隔绝板可以直接固定在供给装置的侧面,也可以通过支撑部件进行支撑固定。屏蔽部件的宽度优选以可以有效隔绝因供给装置的放热引起的上升气流的方式例如为和供给装置侧面的宽度相同或在其之上。
隔绝部件和薄膜状的熔融物的宽度方向端部的间隙,优选在可以有效隔绝沿辊的表面流入的上升气流的基础上狭窄地形成,优选距薄膜状熔融物的宽度方向端部50mm左右。另外,可以不必设置供给装置的侧面和隔绝部件的间隙,但优选以可以排出隔绝部件包围的空间内的气流的程度例如形成10mm以下。
另外,作为具有隔热功能及/或热反射功能的材料,优选遮风性及保温性优异的材料,例如,可以优选使用不锈钢等金属板。
作为进一步减少γ的薄膜MD方向的差异的方法,有提高上述熔融物铸造辊相接触时的密合性的方法。具体可以组合静电施加法、气刀法、气室法、真空吸嘴法等提高密合性。这样的密合性提高方法可以对薄膜状的熔融物的整个表面上实施,也可以对一部分实施。
这样制膜后,除通过薄膜状的熔融物的2个辊(例如铸造辊和接触辊)以外,优选使用一个以上铸造辊冷却膜。接触辊通常以接触最上游侧(距热塑性树脂组合物的供给装置例如模具较近处)的最初的铸造辊的方式进行配置。通常使用3个冷却辊的情况较多,但不限定于此。多个铸造辊的间隔在面间为0.3mm~300mm,更优选为1mm~100mm,进一步优选为3mm~30mm。
进一步优选对加工得到的薄膜的两端进行修整。修整而切掉的部分破碎,可以再次作为原料使用。另外,优选对一端或两端进行加厚加工(刻痕处理)。通过加厚加工所得的凹凸的高度优选为1μm~50μm,更优选为3μm~20μm。加厚加工可以两面都变凸,也可以一面变凸。加厚加工的宽度优选为1mm~50mm,更优选为3mm~30mm。加厚加工在室温~300℃下实施。
在卷绕前,优选在一面或两面上附加复合膜。复合膜的厚度优选为5μm~100μm,更优选为10μm~50μm。材质有聚乙烯、聚酯、聚丙烯等,没有特别的限定。
卷绕张力优选为2kg/m宽度~50kg/m宽度,更优选为5kg/m宽度~30kg/m宽度。
根据本发明的制造方法得到的薄膜的未拉伸时的膜厚度优选为200μm以下。在液晶显示器等中使用时,从薄型化的观点考虑,优选为150μm以下,特别优选为100μm以下,进一步特别优选为80μm以下。
<拉伸、松弛处理>
进而,通过上述方法制膜后,可以进行拉伸及/或松弛处理。例如,可以组合以下的(a)~(g)实施各个工序。
(a)横向拉伸
(b)横向拉伸→松弛处理
(c)纵向拉伸
(d)纵向拉伸→松弛处理
(e)纵(横)向拉伸→横(纵)向拉伸
(f)纵(横)向拉伸→横(纵)向拉伸→松弛处理
(g)横向拉伸→松弛处理→纵向拉伸→松弛处理
其中特别优选为(a)~(d)的工序。
横向拉伸可以使用拉幅机实施。即,将薄膜的宽度方向的两端用夹子夹住,通过沿横向扩幅来拉伸。此时,通过向拉幅机内输送目标温度的风,可以控制拉伸温度。拉伸温度优选为Tg-10℃~Tg+60℃,更优选为Tg-5℃~Tg+45℃,进一步优选为Tg-10℃~Tg+20℃以下。另外,优选的横向拉伸倍率为1.2~3.0倍、更优选为1.2~2.5倍,进一步优选为1.2~2.0倍。
通过这样在拉伸前预热、在拉伸后热固定,可以减小拉伸后的Re、Rth分布,可以减小伴随塌陷(Boeing)的取向角的偏差。可以为预热、热固定中的任一方,更优选二者均进行。这些预热、热固定优选使用夹子夹住进行,即优选和拉伸连续进行。
预热可以在比拉伸温度高1℃~50℃的程度的温度下进行,优选高2℃~40℃以下,进一步优选高3℃~30℃。优选的预热时间为1秒~10分钟,更优选为5秒~4分钟,进一步优选为10秒~2分钟。预热时,拉幅机的宽度优选大致保持一定。这里的“大致”是指未拉伸膜的宽度的±10%。
热固定可以在比拉伸温度低1℃~50℃的温度下进行,更优选低2℃~40℃,进一步优选低3℃~30℃。进一步优选为拉伸温度以下且Tg以下。优选的预热时间为1秒~10分钟,更优选为5秒~4分钟,进一步优选为10秒~2分钟。热固定时,拉幅机的宽度优选大致保持一定。这里的“大致”是指拉伸完成后的拉幅机宽度的0%(和拉伸后的拉幅机的宽度相同的宽度)~-10%(比拉伸后的拉幅机的宽度收缩10%=缩幅)。扩幅到拉伸宽度以上时,膜中容易产生残余变形而不优选。
纵向拉伸可以通过边加热2对辊间边使出口侧的圆周速度比入口侧的圆周速度快来达成。通过改变辊之间的间隔(L)和拉伸前的膜宽度(W),可以改变厚度方向的延迟的发现性。L/W(称为纵横比)在2~50以下(长跨度拉伸)时,容易制作Rth小的膜,L/W在0.01~0.3(短跨度)时,可以制作Rth大的薄膜。本发明的实施方式可以使用长跨度拉伸、短跨度拉伸、这之间的范围(中间拉伸=L/W超过0.3且在2以下)的任一个,优选可以使取向角变小的长跨度拉伸、短跨度拉伸。进而,以高Rth为目的时更优选使用短跨度拉伸,以低Rth为目的时更优选长跨度拉伸。
拉伸温度优选为Tg-10℃~Tg+60℃,更优选为Tg-5℃~Tg+45℃,进一步优选为Tg-10℃~Tg+20℃以下。另外,优选的纵向拉伸倍率为1.2~3.0倍,更优选为1.2~2.5倍,进一步优选为1.2~2.0倍。
进而,通过在上述的拉伸后进行松弛处理可以改善尺寸稳定性。热松弛优选在制膜后、纵向拉伸后、横向拉伸后的任意一个、或两个中进行。松弛处理可以在拉伸后接着联机(online)进行,也可以在拉伸后进行卷绕,然后联机进行。
热松弛优选边在(Tg-30)℃~(Tg+30)℃、更优选(Tg-30)℃~(Tg+20)℃、进一步优选(Tg-15)℃~(Tg+10)℃下以0.1kg/m~20kg/m、更优选1kg/m~16kg/m、进一步优选2kg/m~12kg/m的张力输送1秒~10分钟、更优选5秒~4分钟、进一步优选10秒~2分钟边实施。
[偏振板]
通过在本发明的薄膜上至少层叠偏振片(以下也称作偏振膜),可以得到本发明的偏振板。以下,说明本发明的偏振板。本发明的偏振板的例子可以举出在偏振膜的一面上以保护膜和视场角补偿2个功能作为目的制作的偏振板及层叠在TAC等保护膜上的复合偏振板。
本发明的偏振板只要使用本发明的薄膜和偏振片,结构就没有特别限定。例如,本发明的偏振板由偏振片和保护其两面的2片偏振板保护膜(透明聚合物膜)构成时,可以将本发明的薄膜作为至少一个偏振板保护膜使用。另外,本发明的偏振板可以在其至少一面上具有用于和其它部件粘贴的粘合剂层。另外,在本发明的偏振板中,本发明的薄膜的表面为凹凸结构时,具有防闪光性(防眩性)的功能。进而,本发明的偏振板优选使用在本发明的薄膜的表面上进一步层叠有防反射层(低折射率层)的本发明的防反射膜及在本发明的薄膜的表面上进一步层叠有光学各向异性膜的本发明的光学补偿薄膜。
通常液晶显示装置在2片偏振板之间设置液晶单元,因此具有4片偏振板保护膜。本发明的薄膜可以用于4片偏振板保护膜的任一片上,本发明的薄膜可以特别优选用作配置在液晶显示装置的液晶单元和偏振板之间的保护膜。
本发明的偏振板更优选为酰化纤维素薄膜、偏振片及本发明的薄膜依次层叠的构成。另外,更优选为酰化纤维素薄膜、偏振片、本发明的薄膜及粘合剂层依次层叠的构成。
(光学薄膜)
本发明的偏振板的光学薄膜使用本发明的薄膜。另外,也可以预先对上述薄膜进行表面处理。作为表面处理方法,例如可以举出:电晕放电、辉光放电、UV照射、火焰处理等方法。
(酰化纤维素薄膜)
本发明的偏振板的酰化纤维素膜可以使用公知的偏振板用酰化纤维素薄膜。例如,可以优选使用公知的三醋酸纤维素(TAC)薄膜(例如,富士胶片(株)制Fujitac T-60)等。另外,也可以预先对上述酰化纤维素薄膜进行表面处理。作为表面处理的方法,例如可以举出皂化处理等。
(偏振片)
作为上述偏振片,例如,可以使用将聚乙烯醇膜浸渍在碘溶液中并拉伸所得的偏振片等。
本发明中使用的偏振片只要可以达成本发明的目的即可,可以选择任意的适当的偏振片。作为上述偏振片,例如可以举出:使亲水性高分子薄膜吸附碘及二色性染料等二色性物质进行单轴拉伸所得的偏振片;聚乙烯醇的脱水处理物及聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯类取向膜等。作为上述亲水高分子薄膜,例如可以举出:聚乙烯醇系薄膜、部分甲醛化的聚乙烯醇系膜、乙烯·醋酸乙烯酯共聚物系部分皂化薄膜等。在本发明中,优选使聚乙烯醇系薄膜吸附了碘的偏振片。
上述偏振片优选进一步含有钾及硼的至少一个。上述偏振片通过含有钾及硼,可以得到具有优选范围的复合弹性率(Er)并且偏振度高的偏振片(偏振板)。含有钾及硼的至少一个的偏振片的制造例如将作为偏振片的形成材料的薄膜浸渍在含有钾及硼的至少一个的溶液中即可。上述溶液可以兼备含有碘的溶液。
作为得到上述聚乙烯醇系薄膜的方法,可以采用任意的适当的成形加工法。作为上述成形加工法,可以适用目前公知的方法。另外,上述聚乙烯醇类膜也可以直接使用市售的膜。作为市售的聚乙烯醇类膜,例如可以举出:(株)Kuraray制的商品名“Kuraray Vinylon Film”、东赛璐(東セル株式会社)制的商品名“Tohcello Vinylon Film”、日本合成化学工业(株)制的商品名“日合Vinylon Film”等。
对于偏振片的制造方法的一例,例如,将以聚乙烯醇系树脂为主成分的高分子膜(卷筒膜)浸渍在含有纯水的溶胀浴及含有碘水溶液的染色浴中,用速度比不同的辊在膜长度方向赋予张力,同时,实施溶胀处理及染色处理。接着,将溶胀处理及染色处理过的薄膜浸渍在含有碘化钾的交联浴中,用速度比不同的辊在薄膜长度方向赋予张力,同时,实施交联处理及最后的拉伸处理。将交联处理过的薄膜利用辊浸渍在含有纯水的水浴中,实施水洗处理。将水洗处理过的薄膜进行干燥调节含水率后卷绕。经过该处理,偏振片可以通过将卷筒膜拉伸到例如原来的长度的5~7倍而得到。
上述偏振片为了提高其和粘合剂的密合性可以实施任意的表面改质处理。作为上述表面改质处理,例如可以举出:电晕处理、等离子体处理、辉光放电处理、火焰处理、臭氧处理、UV臭氧处理、紫外线处理等。这些处理可以单独或组合2种以上使用。
(粘合剂层)
本发明的偏振片可以具有粘合剂层作为最外层的至少一个(有时将这样的偏振板称为粘合型偏振板)。作为特别优选的方式,可以在上述光学薄膜的未粘合偏振片的一侧设置其它的光学薄膜及用于与液晶单元等其它部件粘接的粘合剂层。
(偏振板的制造方法)
说明本发明的偏振板的制造方法。
本发明的偏振板可以使用粘接剂在上述偏振片的至少一面上粘贴本发明的薄膜的一面(进行表面处理时为表面处理面)来进行制造。另外,依次以酰化纤维素薄膜、偏振片及本发明的薄膜的顺序粘贴时,本发明的偏振板可以通过使用粘合剂在偏振片的两面粘贴偏振片和其它的薄膜来进行制造。
在本发明的偏振板的制造方法中,优选使本发明的薄膜和偏振片直接粘贴。
作为上述粘合剂,可以使用公知的偏振板制造用粘合剂。另外,也优选在上述偏振片和其它的各薄膜之间具有粘接剂层的方式。作为上述粘接剂的具体例,可以使用聚乙烯醇或聚乙烯醇缩醛(例如聚乙烯醇缩丁醛)的水溶液及乙烯类聚合物(例如聚丙烯酸丁酯)的胶乳。特别优选的粘接剂为完全皂化的聚乙烯醇的水溶液。上述聚乙烯醇类粘接剂优选含有聚乙烯醇系树脂和交联剂。
本发明的偏振板的制造方法并不限定于上述的方法,可以使用其它的方法。例如可以使用日本特开2000-171635号、日本特开2003-215563号、日本特开2004-70296号、日本特开2005-189437号、日本特开2006-199788号、日本特开2006-215463号、日本特开2006-227090号、日本特开2006-243216号、日本特开2006-243681号、日本特开2006-259313号、日本特开2006-276574号、日本特开2006-316181号、日本特开2007-10756号、日本特开2007-128025号、日本特开2007-140092号、日本特开2007-171943号、日本特开2007-197703号、日本特开2007-316366号、日本特开2007-334307号、日本特开2008-20891号各公报等中记载的方法。其中更优选为日本特开2007-316366号、日本特开2008-20891号公报中记载的方法。
在偏振膜的其它表面上也优选粘贴保护膜,该保护薄膜可以为本发明的薄膜。另外,可以利用酰化纤维素膜、环状聚烯烃类聚合物膜等目前用作偏振板的保护膜的各种膜。
通过上述方法得到的本发明的偏振板优选在液晶显示装置内使用,也可以设置在液晶单元的可见侧、背光侧的任一侧,也可以设置在两侧,没有特别的限定。作为本发明的偏振板可以适用的图像显示装置的具体例,可以举出:场致发光(EL)显示器、等离子体显示器(PD)、场发射显示器(FED:Field Emission Display)之类的自发光型显示装置。液晶显示装置适用于透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置等中。
[液晶显示装置]
本发明的薄膜及偏振板可以用于各种模式的液晶显示装置中。可以优选用于TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensatory Bend)、ECB(Electrically Controlled Birefringece)模式的液晶显示装置中,其中,更优选用于TN、ECB模式的液晶显示装置中。
[液晶显示板用光学补偿薄膜]
本发明的薄膜可以优选用作光学用途用膜,可以特别优选用作光学补偿薄膜,可以进一步特别优选用作如上所述的用于安装在偏振板及液晶显示装置中的液晶显示板用光学补偿薄膜。
(层叠薄膜)
也可以通过在本发明的薄膜上进一步赋予公知的光学各向异性层形成层叠膜,作为层叠薄膜,也可以用于液晶显示板用光学补偿薄膜中。即,本发明的薄膜也可以优选用作使用本发明的薄膜作为基材的液晶显示板用光学补偿薄膜中。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行更具体的说明。以下的实施例中所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的主旨就可以做适当的变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。
[制造例1]环状烯烃共聚物(加成聚合型降冰片烯树脂COC)的颗粒的制造
作为环状烯烃共聚物(COC),使用Polyplastics公司制的“TOPAS#6013”的颗粒。另外,“TOPAS#6013”显示正的固有双折射性。另外,该树脂的玻璃转变温度为130℃。
[制造例2]聚碳酸酯的颗粒的制造
作为聚碳酸酯(PC),使用出光兴产公司制的“Taflon MD1500”的颗粒。另外,“Taflon MD1500”显示正的固有双折射性。另外,该树脂的玻璃转变温度为145℃。
[制造例3]酰化纤维素系树脂的颗粒的制造
纤维素·醋酸酯·丙酸酯(CAP)按照日本特开2006-348123号公报的实施例1中记载的方法制造,通过常用方法将其颗粒化。另外,使用的CAP的组成的乙酰化度为0.15、丙酰化度为2.60、总酰基取代度为2.75、数均聚合度DPn=118,为结晶性,显示正的固有双折射性。另外,该树脂的结晶化温度为200℃。另外,该树脂的玻璃转变温度为135℃。
[制造例4]丙烯酸系树脂的颗粒的制造
作为丙烯酸系树脂,使用苯乙烯-丙烯酸类共聚物即旭化成Chemicals公司制的“Delpet 980N”的颗粒。另外,“Delpet 980N”显示负的固有双折射性。另外,该树脂的玻璃转变温度为123℃。
[实施例1]
(薄膜的制作)
使用下述表1中记载的颗粒,在100℃下干燥2小时以上,在260℃下熔融,使用单轴混炼挤出机进行混炼挤出。此时,在挤出机和模具之间按顺序配置筛滤板、齿轮泵、叶形盘状过滤器,用熔融配管将它们连接。将其从挤出温度(喷出温度)为260℃、宽度为1900mm、唇端间隙(lip gap)为1mm的模具中挤出。
然后,在用接触辊和冷硬轧辊夹压的部分的中央挤出熔融物(溶融树脂)。此时,在宽度2000mm、直径400mm的镀敷有HCr的金属制、肖氏硬度为60HS的冷硬轧辊上以下述表1中记载的接触压力的方式设定滚筒,使其和宽度2000mm、直径350mm的镀敷有HCr的金属制、肖氏硬度为40HS的下述表1所述的辊外筒厚度的接触辊相接触。使用这些夹压面,设定接触辊的圆周速度为13.51m/min、冷硬轧辊的圆周速度为13m/min、接触辊和冷硬轧辊的圆周速度的比为下述表1所述的条件、接触压力为下述表1所述的条件,进行制膜。接触压力通过在没有熔融物的状态下以等圆周速度(5m/min)将中压用Prescale(富士胶片公司制)夹在均控制在25℃的2个夹压面之间进行测定,将其值作为制膜时的压力。另外,作为减速器,使用下述表1所述的行星式辊减速器(三菱重工公司制),在下述表1所述的范围内控制减速器的温度变化,使薄膜每1m的剪切应力为下述表所述的值,以达成这些条件的方式进行控制。另外,此时接触辊侧及冷硬轧辊侧分别使用的驱动电动机伺服电动机HC-SFS352(B)(三菱电机株式会社制)的输出相对于驱动电动机额定输出分别为表1所述的比例的输出。此时,薄膜状熔融物的捏压宽度为下述表1所述的值。另外,上述减速器的温度变化通过鼓风机冷却,通过将减速器内部的油温在一定范围内进行控制及测定。另外,接触辊、冷硬轧辊的温度为135℃,模具和熔融物落地点的距离设定为100mm。另外,制膜的氛围为25℃、60%,在模具和两夹压面之间设置遮风板,在熔融物保温的同时制膜。
然后,在卷绕之前修整两端(总宽度的各5cm)后,对两端施加宽度10mm、高度20μm的加厚加工(刻痕)。另外,制膜宽度为1600mm,以下述表1所述的制膜速度(冷硬轧辊速度)卷绕450m。制膜后的薄膜的厚度为下述表1所述的值,制作实施例1的薄膜。另外,按照上述测定方法测定及记录从制膜开始到24小时后之间的电动机转矩,由上述式(a)及(b)求出剪切应力的变化,一同记载在表1中。
(薄膜的光学特性)
使用上述方法测定得到的实施例1的薄膜的光学特性。得到的结果记载在下述表1中。另外,测定本发明的薄膜的Re[40°]和Re[-40°]的倾斜方位均为薄膜的长度方向。
(薄膜的面状)
根据以下的基准测定并评价实施例1的薄膜的面状。
○:荧光灯的光映在薄膜表面上,对于每20片20cm×20cm的薄膜通过目视可以确认的变形为1个以下。
×:荧光灯的光映在膜表面上,对于每20片20cm×20cm的薄膜通过目视可以确认的变形为2个以上。
将测定的结果记载于表1。
[实施例2~10、比较例1~5]
将使用的树脂和制膜条件如下述表1所述进行变更,除此以外,和实施例1同样操作,得到各实施例和比较例的薄膜。另外,精密级涡轮减速器使用三菱重工株式会社制的DUHW125(减速比50),涡轮减速器使用三菱重工株式会社制的SUHW125(减速比50),行星式齿轮减速器使用Seisa株式会社制的Conpower行星式齿轮减速器DP-1070(减速比50)。另外,实施例7及比较例5不对减速器进行温度调节而直接制膜。
各实施例及比较例的薄膜的各种光学特性及面状的评价结果示于表1中。
从表1可知,实施例1~10的薄膜的Re[0°]及γ均良好,Re[0°]的薄膜MD方向的差异和γ的薄膜MD方向的差异小,面状也良好。
另一方面,比较例1使用在橡胶辊上安装有金属套筒(另外,表1中,辊外筒厚度表示金属套筒的厚度)的辊作为接触辊,压力、膜每1m宽度的剪切应力为偏离本发明的范围的条件,Re[0°]及γ在本发明的范围外。比较例2也使用橡胶辊作为接触辊,压力、薄膜的每1m宽度的剪切应力为偏离本发明的范围的条件,Re[0°]及γ在本发明的范围外。比较例3将膜的每1m宽度的剪切应力设定为偏离本发明的范围的条件,得到的薄膜的面状差。比较例4使用精密级涡轮减速器作为减速器,Re[0°]的MD方向的差异和γ的薄膜MD方向的差异大。比较例5使用涡轮减速器,Re[0°]的薄膜MD方向的差异和γ的薄膜MD方向的差异大。比较例6将夹压面间的压力设定为偏离本发明的范围的条件,不仅得到的薄膜的Re[0°]及γ在本发明的范围外,而且Re[0°]的薄膜MD方向的差异大,面状也差。比较例7将薄膜的每1m宽度的剪切应力设定为偏离本发明的范围的条件,γ在本发明的范围外。
由以上可知,本发明的薄膜的Re[0°]及γ良好,Re[0°]的薄膜MD方向的差异和γ的薄膜MD方向的差异小,面状也良好。进而,本发明的薄膜不仅Re[0°]的短周期变化及γ的短周期变化、而且各自的经时变化差异也在3nm以下为良好。另外可知,本发明的薄膜为适用于光学用途的膜,可以特别优选用作光学补偿薄膜。
[实施例101、比较例101]
(偏振板的制作)
使用制作的实施例1的薄膜及比较例1的薄膜制作偏振板。具体而言,首先,在拉伸的聚乙烯醇薄膜上吸附碘制作偏振薄膜。使用该偏振薄膜,以如图1所示地配置,粘贴80μm的TAC薄膜(富士胶片公司制)、由单轴拉伸的降冰片烯系高分子薄膜构成的Re=270nm的λ/2板、本发明的实施例1或比较例1的薄膜。由此,分别制作各2片使用实施例1的薄膜的偏振板PL1及使用比较例1的薄膜的PL2。
(半透射型ECB模式液晶显示装置的制作和评价)
接着,使用上述偏振板制作ECB型的半透射型液晶显示装置。使用的液晶单元使用ZLI-1695(Merck公司制)作为液晶材料,液晶层厚度在反射电极区域(反射显示部)为2.4μm,在透射电极区域(透射显示部)为4.9μm。液晶层的基板两界面的预倾角为2度,液晶单元的Δnd在反射显示部为约150nm,在透射显示部为约320nm。
将上述制作的2种偏振板如图1所示配置在该液晶元件的上下。偏振板P1及P2中的箭头表示各自的吸收轴,相位差薄膜中的箭头表示各自的滞相轴,ECB元件的箭头表示对各自的对置面实施的摩擦处理的摩擦方向。在此,12时方向为0°,顺时针为+。
对本发明的实施例的液晶显示装置LCD1求出黑白显示时的对比度比为10以上的视场角时,LCD1的左右上下的任意方向的视场角均为280°以上。另一方面,使用比较例1的薄膜的LCD2的对比度比为10以上的视场角在上下左右的任意方向均不足260°。
如上所述,如果使用本发明的薄膜,则安装在液晶显示装置中时,可以进行大的视场角补偿。
表1

Claims (13)

1.一种光学薄膜的制造方法,其包括在构成夹压装置的第一夹压面和第二夹压面之间使含有热塑性树脂的组合物的熔融物通过并连续夹压成形为薄膜状的工序,其中,
使所述第一夹压面的移动速度比所述第二夹压面的移动速度快,
将所述第一夹压面和所述第二夹压面之间的压力控制在20MPa以上,
以通过所述第一夹压面和所述第二夹压面赋予该薄膜每1m宽度3000~30000N的剪切应力的方式进行控制,
将所述第一夹压面和所述第二夹压面通过分别经由行星型的减速器连接的驱动电动机驱动。
2.如权利要求1所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,包括将所述含有热塑性树脂的组合物从模具中熔融挤出的工序和使熔融挤出的熔融物通过所述第一夹压面和所述第二夹压面之间的工序。
3.如权利要求1或2中所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述减速器为行星式辊减速器,并且,对该行星式辊减速器进行防止机械损失变化的控制。
4.如权利要求3所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述防止机械损失变化的控制通过±5℃以内的温度调节设备进行。
5.如权利要求1或2所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,通过以额定输出的20%~80%驱动所述驱动电动机,赋予所述剪切应力。
6.如权利要求1或2所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述第一夹压面和所述第二夹压面为辊外筒平均壁厚10mm以上的一对金属制辊,并且,由该一对辊夹压的所述膜的捏夹长度为大于0mm且为2mm以内。
7.如权利要求6所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述一对辊的刚性原材料的外筒厚度/辊直径的比为1/80以上。
8.如权利要求1或2所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,所述热塑性树脂为选自环状烯烃系树脂、酰化纤维素系树脂、聚碳酸酯系树脂、苯乙烯系树脂或丙烯酸系树脂中的至少一种。
9.一种光学薄膜,其特征在于,在包含薄膜倾斜方位和薄膜法线的面内,从该法线方向测定的波长550nm处的延迟Re[0°]和从相对于该法线向倾斜方位侧倾斜40°的方向测定的延迟Re[+40°]和从相对于该法线向倾斜方位的相反侧倾斜40°的方向测定的延迟Re[-40°]满足以下的关系式(I)及(II),并且,Re[0°]的薄膜MD方向的差异和|Re[+40°]-Re[-40°]|的薄膜MD方向的差异都在3nm以内,
60nm≤Re[0°]≤300nm  (I)
40nm≤γ≤300nm  (II)
γ=|Re[+40°]-Re[-40°]|  (II’)。
10.一种光学薄膜,其是利用权利要求1~8中任一项所述的光学薄膜的制造方法制造的。
11.一种液晶显示板用光学补偿薄膜,其特征在于,将权利要求9或10所述的光学薄膜用于基材。
12.一种偏振板,其特征在于,使用至少1种权利要求9或10所述的光学薄膜或权利要求11所述的液晶显示板用光学补偿薄膜。
13.一种液晶显示装置,其特征在于,使用至少1种权利要求9或10所述的光学薄膜或权利要求11所述的液晶显示板用光学补偿薄膜。
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