CN109843533A - 光学膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的通过溶液流延制膜法来制造光学膜的方法中,包含流延工序和剥离工序。在流延工序中,使包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、以及聚芳酯树脂中任一种树脂和溶剂的胶浆从流延模头(2)中排出,流延到支持体(3)上,对流延后的胶浆进行干燥,来形成流延膜(5)。在剥离工序中,从支持体(3)上剥离流延膜(5)。其中,将胶浆从流延模头(2)的流延宽度端部排出的排出速度设为V1E(m/min),将胶浆从流延模头(2)的流延宽度中央部排出的排出速度设为V1C(m/min),将支持体(3)的移动速度设为V2(m/min),此时,同时满足下述条件式(1)和条件式(2),(1)V2>V1C,(2)(V2/V1E)>(V2/V1C)。
Description
技术领域
本发明涉及包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任一种的光学膜的制造方法。
背景技术
近年来,随着显示装置的可挠化和可弯曲化,需要使安装在显示装置上的光学膜进一步薄化。作为薄膜光学膜(下文中也称为薄膜)的制造方法,通常已知有溶液流延制膜法,其中,已经提出了多种使用了酰化纤维素树脂的制造方法。当以高生产率制造薄膜时,例如在熔融流延制膜法中,无法对稀释的树脂进行流延,并且难以消除卷曲不均(膜厚不均)。但是,在溶液流延膜制膜法中,由于可以将树脂稀释并进行流延,因此,即使在刚流延后受到了环境变化(温度、风)等的影响,也可以制造出具有流平效果,且平面形状良好的(条纹和膜厚不均减少)薄膜。
在此,作为使用酰化纤维素树脂来制造平面形状良好的光学膜的方法,例如,有专利文献1~3中公开的方法。在专利文献1中,将从流延模头排出光学膜的胶浆的速度设为V1(m/min)并且将支持体的移动速度设为V2(m/min)时,通过将速度差(V2-V1)设为在特定的范围内,可以制造几乎没有横向不均(条纹状不均)和纵向不均(被称为横段的膜厚不均)的平面性良好的光学膜。此外,在专利文献2中,通过将施加到流延模头的模唇部的尖端处的带状胶浆的拉伸应力设定在0~39×102Pa的范围内,可以防止在膜的流延方向上出现厚度不均,从而可以制造没有条纹状的缺陷并且平面性良好的照相用感光材料及用于光学用途的薄膜。此外,在专利文献3中,在流延模头的排出口的长度方向的位置上,从排出口排出的胶浆的排出速度存在差异,因此,会在树脂膜的端部发生由卷入气泡或者支持体的振动引起的缺陷(横段不均),基于这样的推断,将流延模头的排出口的两个端部处的胶浆排出速度、与流延模头的排出口的中央部处的胶浆排出速度之比,设为接近于1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特性第4517671号公报(参见权利要求1、段落[0007]、[0011]等)
专利文献2:日本特开2001-71338号公报(参见权利要求1、段落[0009]等)
专利文献3:国际公开WO2012-056619号公报(参见权利要求1、段落[0025]~[0040]等)
发明内容
发明所解决的技术问题
此外,从制造偏振片时的与偏振片的粘合性的观点出发,通常将酰化纤维素树脂(例如三乙酸纤维素树脂)用作光学膜的材料(参见专利文献1~3)。然而,由于近年来粘合技术的改进,目前逐渐采用使用了纤维素酯树脂之外的树脂的光学膜。特别是,从低透湿性和电极加工性的观点出发,对使用了聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂的薄膜的需求正在增加。
在此,使用聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂来制造薄膜时,在采用专利文献1~3的方法的情况下,从支持体上剥离薄膜时发生不均而产生相位差不均,并且在流延膜中发生横段不均。关于其理由,本发明人推测如下。
在溶液流延制膜法中,流延膜在支持体上进行干燥并从支持体上剥离,但在该载体上进行干燥时,流延膜发生收缩。此时,在使用了酰化纤维素树脂的制膜中,支持体和流涎膜之间的密合力大于流延膜的收缩力,因此,流延膜变得难以从支持体中剥离。因此,虽然在流延膜的剥离时需要较大的张力,但流延膜的剥离是稳定的,流延膜的宽度方向上的剥离位置在流延膜的传送方向上几乎不发生偏差即不发生所谓的剥离不均。
对此,在使用了聚酰亚胺树脂或聚芳酯树脂的制膜中,由于与流涎膜的收缩力相比,支持体和流涎膜之间的密合力非常小,因此,剥离不稳定。因此,如图9所示,在流延膜101的宽度方向上,比中央部101a更易于颤动的端部101b,容易比中央部101a更早地从支持体100上剥离,导致剥离不均。此外,这同样适用于使用了环烯烃树脂的制膜,由于支持体100和流涎膜101之间的密合力小于流涎膜101的收缩力,因此,剥离不稳定,出现与上述同样的剥离不均。当以这种方式发生流延膜101的剥离不均时,由于在流延膜101的宽度方向上不均地施加剥离张力,因此,流延膜101的中央部101a和端部101b的分子取向方向不规则分布。其结果,在流延膜101的宽度方向上发生相位差不均。
此外,相比于包含酰化纤维素树脂的胶浆的排出,在包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂的胶浆的排出中,由于树脂类型存在差异而难以稳定,并且在排出时易于受到外界干扰(例如支持体的振动)而摇晃。其结果,如图10所示,在支持体100上的流延膜101中,易于发生横段不均(流延方向上的膜厚不均)。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种光学膜的制造方法,其中,在使用了聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任一种树脂的光学膜的制膜中,能够稳定地将流延膜从支持体上剥离,从而减少剥离不均,由此,减少宽度方向上的相位差不均,并且减少横段不均。
解决技术问题的技术手段
通过以下制造方法实现本发明的上述目的。
即,本发明的一个方案为一种光学膜的制造方法,其是通过溶液流延制膜法来制造光学膜的方法,所述方法包括:
流延工序,其使包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、以及聚芳酯树脂中任一树脂和溶剂的胶浆从流延模头中排出,流延到移动的支持体上,并对流延后的胶浆进行干燥,形成流延膜;
剥离工序,其从所述支持体上剥离所述流延膜,
其中,将胶浆从所述流延模头的流延宽度端部排出的排出速度设为V1E(m/min),将胶浆从所述流延模头的流延宽度中央部排出的排出速度设为V1C(m/min),将所述支持体的移动速度设为V2(m/min),此时,同时满足下述条件式(1)和条件式(2),
(1)V2>V1C
(2)(V2/V1E)>(V2/V1C)。
发明的效果
根据上述制造方法,在使用了聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任一种树脂的光学膜的制膜中,可以减少流延膜从支持体上剥离的不均,减少宽度方向的相位差不均,并且减少横段不均。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的光学膜制造装置的概略结构的说明图。
图2是表示上述光学膜的制造工序的流程的流程图。
图3是图1的主要部分的放大说明图。
图4是表示上述制造装置的流延模头的一个结构实例的垂直截面图。
图5是示意性表示上述流延模头的另一结构例的说明图。
图6是表示上述流延模头的又一结构的水平截面图。
图7是示意性表示由上述流延模头的狭缝间隙的差异引起的、胶浆排出速度的差异的说明图。
图8是用于说明胶浆排出速度的计算方法的说明图。
图9是示意性表示从支持体上剥离流延膜时发生剥离不均的状态的说明图。
图10是示意性表示发生了横段不均的流延膜的透视图。
具体实施方式
下文中,将参考附图来对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,在本说明书中,当数值范围表示为A~B时,该数值范围包括下限A和上限B的值。
本实施方式的制造光学膜的方法是通过溶液流延制膜法来制造光学膜的方法,所述方法包括:
流延工序,其使包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、以及聚芳酯树脂中任一树脂和溶剂的胶浆从流延模头中排出,流延到移动的支持体上,并对流延后的胶浆进行干燥,形成流延膜;
剥离工序,其从所述支持体上剥离所述流延膜,
其中,将胶浆从所述流延模头的流延宽度端部排出的排出速度设为V1E(m/min),将胶浆从所述流延模头的流延宽度中央部排出的排出速度设为V1C(m/min),将所述支持体的移动速度设为V2(m/min),此时,同时满足下述条件式(1)和(2),
(1)V2>V1C
(2)(V2/V1E)>(V2/V1C)。
需要说明的是,在本说明书中,流延模头的流延宽度端部是指,在流延模头中,胶浆在支持体上形成包含流延膜的边缘的宽度方向的端部(宽度为流延膜总宽度的10%以下)的排出区域。此外,流延模头的流延宽度中央部分是指,在流延模头中,胶浆形成包含上述流延膜的宽度方向中心的中央部的排出区域。上述流延模头中央部的流延方向的宽度没有特别限定,这里可认为是例如流延膜总宽度的10%以下的宽度。
通过满足条件式(1),从流延模头的流延宽度中央部排出的胶浆,由于支持体的移动而在流延方向(支持体的移动方向)上被拉伸(延伸)。并且,通过满足条件式(2),相比于从流延模头的流延宽度中央部排出的胶浆,从流延模头的流延宽度端部排出的胶浆在流延方向上被进一步拉伸。因此,即使使用聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任何一种树脂来制造光学膜时,在支持体上,流延膜的宽度方向端部的强度得到提高,当将流延膜从支持体上剥离时,上述端部不易颤动。因此,流延膜的上述端部与中央部相比不易更早地从支持体上剥离,从而可以减少流延膜的宽度方向上的剥离位置的偏差,即,剥离不均。由于这种剥离不均的降低,流延膜在宽度方向上均等地施加剥离张力,因此,可以减少流延膜的端部和中央部之间的分子取向方向的偏差,从而可以减少流延膜在宽度方向上的相位差不均的发生。
此外,通过满足条件式(2),即,相比于从流延模头的流延宽度中央部排出的胶浆,从流延模头的流延宽度端部排出的胶浆,在流延方向上被进一步拉伸,使得从流延模头的流延宽度的端部排出的胶浆稳定且不易摇摆。由此,即使在支持体上流延包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任何一种树脂的胶浆时,也可以抑制由于外界干扰(例如支持体的振动)的影响而发生的整个胶浆的摇摆,并且可以减小流延方向上发生的膜厚不均,即,横段不均。
需要说明的是,在本实施方式的制造方法中,通过满足式条件式(1)和条件式(2),使得从流延模头排出的胶浆的整个宽度在流延方向(排出方向)上得到拉伸,并且对胶浆在宽度方向上的排出速度积极地进行区分,由此即使在使用了聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂等除纤维素酯树脂以外的树脂的制膜中,也可以减少横段不均或相位差不均。由此可见,相比于通过使用了纤维素酯树脂的制膜,并使得胶浆在宽度方向上的排出速度一致的专利文献3的制造方法,对胶浆在宽度方向上的排出速度积极地进行区分的本实施方式的制造方法具有完全不同的技术思想。
从可靠地减小相位差不均和横段不均的观点出发,本实施方式的制造方法优选还满足下述条件式(3)。即,
(3)3<(V2/V1C)≤10。
当V2/V1C的值小于下限时,从流延模头的流延宽度的中央部排出的胶浆由于支持体的移动而在流延方向上得到拉伸的效果减小,难以增加中央部的强度。因此,当从支持体上剥离时,流延膜的中央部变得容易发生颤动从而发生剥离不均,难以获得减小相位差不均的效果。另一方面,如果V2/V1C的值超过上限,则支持体的移动速度相对于胶浆的排出速度变得过快,使得支持体容易振动,其结果,从流延模头排出的胶浆变得容易摇摆,容易发生横段不均。
此外,从以良好平衡的方式减小相位差不均和横段不均的观点出发,本实施方式的制造方法优选还满足下述条件式(4)。即,
(4)1.05≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.5。
当(V2/V1E)/(V2/V1C)的值低于下限时,V1E和V1C之间的差变小,V1E相对慢于V1C,难以获得提高流延膜端部的强度,并且减少剥离不均和相位差不均的本实施方式的效果。另一方面,如果(V2/V1E)/(V2/V1C)的值超过上限,则V1E和V1C之间的差异变得过大,从流延模头排出的胶浆变得易于摇摆,易于发生横段不均。
V2/V1C的更优选范围由下述条件式(3’)表示,(V2/V1E)/(V2/V1C)的进一步优选范围由下述条件式(4’)表示。即,从可靠地减小相位差不均及横段不均这两方面的观点出发,本实施方式的制造方法优选还满足下述条件式(3’)和下述条件式(4’)。即,
(3’)4.6≤(V2/V1C)≤5.0
(4’)1.2≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.3。
通过在上述流延模头的排出上述胶浆的狭缝间隙在流延宽度方向上发生改变,可以使上述胶浆的排出速度V1E低于排出速度V1C。即,通过在流延宽度端部而非流延宽度中央部处加宽流延模头的狭缝间隙,可以实现V1E<V1C。通过控制狭缝间隙,可以容易地实现V1E<V1C,因此,容易满足上述条件式(2)、条件式(4)或条件式(4’),并且容易获得本实施方式的上述效果。
[溶液流延制膜法]
下文中,将对本实施方式的光学膜的制造方法进行具体说明。图1是表示本实施方式的光学膜的制造装置1的概略结构的说明图。此外,图2是表示光学膜的制造工序的流程的流程图。本实施方式的光学膜的制造方法是通过溶液流延制膜法来制造光学膜的方法,如图2所示,其包括:搅拌制备工序(S1)、流延工序(S2)、剥离工序(S3)、第一干燥工序(S4)、拉伸工序(S5)、第二干燥工序(S6)、切割工序(S7)、压花加工工序(S8)、卷绕工序(S9)。下文中对各工序进行说明。
<搅拌制备工序>
在搅拌制备工序中,至少通过搅拌装置50的搅拌槽51来对树脂和溶剂进行搅拌,并且制备待流延在支持体3(环形带)上的胶浆。这里,使用聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任何一种作为上述树脂。作为溶剂,使用良溶剂和不良溶剂形成的混合溶剂。
<流延工序>
在流延工序中,使搅拌制备工序中制得的胶浆通过加压定量齿轮泵等,并且通过管道送入流延模头2中,使胶浆从流延模头2流延至由不断传送的旋转驱动不锈钢环形带制成的支撑件3上的流延位置处。然后,对流延后的胶浆在支持体3上进行干燥,形成流延膜5(湿膜)。流延模头2的倾斜度,即胶浆从流延模头2排出到支持体3的排出方向可以进行适宜设定,使得该排出方向相对于支持体3的表面(胶浆流延的表面)的法线所成的角度为0°~90°的范围内。需要说明的是,下文中将对流延模头2的详细情况进行说明。
支持体3由一对辊3a、3b以及位于其间的多个辊(未图示)支持。用于向支持体3施加张力的驱动装置(未图示)被设置在辊3a、3b中的一者或两者上,由此,支持体3在被施加了张力而进行了拉伸的状态下使用。
在流延工序中,使流延在支持体3上的胶浆所形成的流延膜5在支持体3上进行加热以蒸发溶剂,直到能够通过剥离辊4将流延膜5从支持体3上剥离。为了蒸发溶剂,有从湿膜侧吹风的方法;通过液体从支持体3的背面导热的方法;通过辐射热从正面和背面导热的方法等,它们可以单独使用或组合使用。
<剥离工序>
通过上述流延工序,对流延模头5进行干燥固化或冷却固化,直到该流延模头5具有能够从支持体3上剥离的膜强度,然后,在剥离工序中,通过具有自支撑性的剥离辊4,剥离流延膜5。
需要说明的是,剥离时刻的支持体3上的流延膜5的残留溶剂量根据干燥条件的强度、支持体3的长度等,优选在50~120质量%的范围。在残留溶剂量更多的时刻进行剥离时,流延膜5过软,会损害剥离时的平面性,易于发生由于剥离张力引起的皱折或纵条纹,因此,以兼具经济效率和品质方面来确定剥离时的残留溶剂量。需要说明的是,残留溶剂量由下式定义。
残留溶剂量(质量%)=(湿膜的加热处理前的质量-湿膜的加热处理后的质量)/(湿膜的加热处理后的质量)×100
这里的测定残留溶剂量时的热处理是指,在115℃下进行加热处理1小时。
<第一干燥工序>
从支持体3上剥离的流延膜5通过干燥装置6进行干燥。在干燥装置6中,通过从侧面观察时以千鸟格状配置的多个传送辊对流延膜5进行传送,流延膜5在传送期间得到干燥。干燥装置6中的干燥方法没有特别限制,通常使用热风、红外线、加热辊、微波等,对流延膜5进行干燥。从便利性的观点出发,优选通过热风来干燥流延膜5的方法。需要说明的是,可以根据需要进行第一干燥工序。
<拉伸工序>
在拉伸工序中,通过拉幅机7对经过干燥装置6干燥的流延膜5进行拉伸。此时的拉伸方向是下述方向之一:膜传送方向(MD方向;Machine Direction);膜平面内的与上述传送方向垂直的宽度方向(TD方向;Transverse Direction)。在拉伸工序中,为了提高膜的平面性和尺寸稳定性,优选用夹子等固定流延膜5的两侧边缘部并进行拉伸的拉幅机方法。需要说明的是,在拉幅机7中,除了进行拉伸之外,还可以进行干燥。在拉伸工序中,通过在MD方向和TD方向这两个方向上拉伸流延膜5,可以在与MD方向和TD方向倾斜交叉的方向上对流延膜5进行拉伸。
<第二干燥工序>
通过干燥装置8,对由拉幅机7拉伸而得到的流延膜5进行干燥。在干燥装置8中,通过从侧面观察时以千鸟格状配置的多个传送辊对流延膜5进行传送,并且在传送期间流延膜5得到干燥。干燥装置8中的干燥方法没有特别限制,通常使用热风、红外线、加热辊、微波等,对流延膜5进行干燥。从便利性的观点出发,优选通过热风来对流延膜5进行干燥的方法。
通过干燥装置8干燥流延膜5后,将其作为光学膜F朝向卷绕装置11进行传送。
<切割工序、压花加工工序>
在干燥装置8和卷绕装置11之间,依次设置切割部9和压花加工部10。在切割部9中,传送所制成的光学膜F,并且进行通过切刀切割光学膜F宽度方向的两个端部的切割工序。在光学膜F中,两个端部切割后留下的部分构成作为膜产品的产品部。另一方面,通过滑槽(chute),回收从光学膜F切下的部分,并再次将其作为原料的一部分用于膜的制膜。
在切割工序之后,提高压花加工部10对光学膜F的宽度方向的两端部实施压花加工(滚花加工)。通过使经加热的压花辊抵接至光学膜F的两端来进行压花加工。在压花辊的表面形成细小的凹凸,通过使压花辊抵接至光学膜F的两端部,在上述两端部形成凹凸。通过这样的压花加工,能够极力抑制在下面的卷取工序中卷起的错位和黏连(膜彼此之间的粘贴)。
<卷取工序>
最后,通过卷绕装置11,对已完成压花加工的光学膜F进行卷取,获得光学膜F的主卷(膜卷)。即,在卷取工序中,通过一边传送光学膜F,一边将其卷绕在卷芯上,制造膜卷。就光学膜F的卷取方法而言,可以使用常用的卷绕机,有例如恒定扭矩法、恒定张力法、锥形张力法、内应力恒定的程序张力控制法等控制张力的方法,分别使用上述方法即可。光学膜F的卷绕长度优选为1000~7200m。此外,此时的宽度优选为1000~3200mm,膜厚优选为10~60μm。
[流延模头的详细情况]
接下来,对流延工序中排出胶浆的流延模头2的详细情况进行说明。将胶浆从流延模头2的流延宽度端部排出的排出速度设为V1E(m/min),胶浆从流延模头2的流延宽度中央部排出的排出速度设为V1C(m/min),支持体3的移动速度设为V2(m/min),此时,在本实施方式中,在流延工序中,使流延模头2朝向支持体3排出胶浆,并且移动(运行)支持体3,使得满足上述条件式(1)~(4)。由此,可以减小相位差不均和横段不均,其详细原因如上所述。
在此,图3示意性表示了本实施方式的流延过程中胶浆的排出速度V1E、V1C与支持体3的移动速度V2之间的关系。需要说明的是,该图中箭头的长度对应于速度的大小。在本实施方式中,胶浆的排出速度V1E及V1C比支持体3的移动速度慢,并且,胶浆的排出速度V1E进一步低于胶浆的排出速度V1C。其结果,在流延宽度方向上,表示支持体3的移动速度与胶浆的排出速度之比的拉伸比不同。即,在本实施方式中,(V2/V1E)>(V2/V1C)。需要说明的是,在本实施方式中,V2/V1E也称为拉伸比VA,V2/V1C也称为拉伸比VB。
作为使拉伸比VA和拉伸比VB在流延宽度方向上不同的方法,例如可采用下述三种方法中的任何一种方法。
(A)改变流延模头的内部结构的方法
图4是表示流延模头2的一个构成例的垂直截面图。通过胶浆制备用釜制备而成的胶浆,例如经由泵(未图示)而供给至流延模头2,并且被收纳在流延模头2内的凹陷中,即歧管2m中。上述歧管2m原本被设计为,使得胶浆在流延模头2内部从流延宽度中央部2a均匀扩散到流延宽度端部2b,但在本实施方式中,歧管2m的形状被设计为,使得胶浆集中流到流延宽度中央部2a而非流延宽度端部2b。通过歧管2m的这种设计,使得通过从流延宽度中央部2a排出的胶浆的单位时间的排出量高于流延宽度端部2b,从而可以实现V1C>V1E,由此,可以使拉伸比VA和拉伸比VB不同(可以使VA>VB)。
(B)使用胶浆供给能力不同的泵的方法
图5是示意性表示流延模头2的另一结构例的说明图。流延模头2中设置有:两个与流延宽度中央部2a和流延宽度端部2b相对应的胶浆供给口2A1和胶浆供给口2A2;将各胶浆供给口2A1、2A2中流动的胶浆导入至歧管2m内的胶浆通路2B1、2B2。胶浆供给口2A1连接到第一泵P1,胶浆供给口2A2连接到第二泵P2。
例如,当第一泵P1的胶浆供给能力(单位时间的胶浆供给量)高于第二泵P2的胶浆供给能力时,第一泵P1经由胶浆供给口2A1和胶浆通路2B1供给到歧管2m中的胶浆在单位时间的供给量,高于通过第二泵P2经由胶浆供给口2A2和胶浆通路2B2供给到歧管2m中的胶浆在单位时间的供给量。因此,通过以上述方式设定第一泵P1和第二泵P2的胶浆供给能力,作为胶浆从流延模头2排出的速度的关系,能够实现V1C>V1E,使得拉伸比VA和拉伸比VB彼此不同。
需要说明的是,在图5中,将流延模头2中的与各胶浆供给口2A1连通的胶浆通路2B1和与2A2连通的胶浆通路2B2的内径设定为不同,使它们与第一泵P1和第二泵P2的胶浆供给能力相对应,然而,只要第一泵P1和第二泵P2的胶浆供给能力不同即可,胶浆通路2B1和胶浆通路2B2的内径可以相同。
(C)控制流延模头的狭缝间隙的方法
图6是表示流延模头2的又一结构的水平截面图。流延模头2具有用作胶浆排出口的狭缝31。狭缝31由一对模唇构成。一个模唇是刚度低并且易于变形的可挠性模唇32,另一个模唇是固定模唇33。狭缝31包括用于排出胶浆的流延宽度中央部2a和流延宽度端部2b。
此外,在流延模头2中,设置有多个用于调节狭缝31的宽度(其为胶浆流延方向上的开口长度,下文中也称为“狭缝间隙”)的加热螺栓34。多个加热螺栓34在流延模头2的流延宽度方向(狭缝31的长度方向)上以大致恒定的间隔排列配置。
在流延模头2中,对应于各加热螺栓34设置有具备嵌入式电加热器和冷却介质通路的模块(未图示),各加热螺栓34穿过各模块。一边恒定地对上述模块进行空气冷却,一边通过增加或减少嵌入式电加热器的输入来增加或减少模块的温度,使得加热螺栓34热膨胀或收缩,由此,可以移动可挠性模唇32并且调节狭缝间隙。
在此,图7示意性表示了由于流延模头2的狭缝间隙的差异引起的胶浆排出速度的差异。当单位时间内的胶浆的流量恒定时(支持体3的移动速度恒定为V2),如果狭缝间隙变宽,则胶浆的排出速度V1-1变慢,如果狭缝间隙变窄,则胶浆的排出速度V1-2变快(V1-2>V1-1)。因此,如图6所示,通过控制各加热螺栓34来控制狭缝间隙,并且使得流延模头2的狭缝间隙在流延宽度端部2b处宽于流延宽度中央部2a,由此,可以容易实现V1C>V1E作为胶浆的排出速度,从而可以使得拉伸比VA和拉伸比VB彼此不同。
[树脂]
在本实施方式中,可以使用聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中任何一种树脂作为光学膜的制造中使用的树脂,即,胶浆中包含的树脂。
<聚酰亚胺树脂>
作为聚酰亚胺,可以使用具有下述通式(I)表示的重复单元的聚酰亚胺(以下称为聚酰亚胺(A))。聚酰亚胺(A)可以通过对具有下述通式(I’)所示的重复单元的聚酰胺酸(以下称为聚酰胺酸(A’))进行酰亚胺化而得到。
[化学式1]
在式(I)中,R是芳香族烃环或芳香族杂环、或碳原子数为4~39的四价脂肪族烃基或脂环族烃基。Φ是包含碳原子数为2~39的二价脂肪族烃基、脂环族烃基、芳香族烃基或它们的组合,可以含有选自-O-、-SO2-、-CO-、-CH2-、-C(CH3)2-、-OSi(CH3)2-、-C2H4O-、-S-中的至少一种基团作为连接基团。
作为由R表示的芳香族烃环,可列举,例如:苯环、联苯环、萘环、甘菊环烃、蒽环、菲环、芘环、环、并四苯环、三亚苯环、邻三联苯环、间三联苯环、对三联苯环、苊环、六苯并苯环、芴环、荧蒽环、并四苯环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、吡喃环、蒽并亚蒽环等。
此外,作为由R表示的芳香族杂环,可列举,例如:噻咯环、呋喃环、噻吩环、唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、二唑环、三唑环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、吲哚环、苯并咪唑环、苯并噻唑环、苯并唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、酞嗪环、噻吩并噻吩环、咔唑环、氮杂咔唑环(表示构成咔唑环的任意一个以上的碳原子被氮原子取代而成的环)、二苯并硅咯环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、构成苯并噻吩环或二苯并呋喃环的任意一个以上的碳原子被氮原子取代而成的环、苯并二呋喃环、苯并二噻吩环、吖啶环、苯并喹啉环、吩嗪环、菲啶环、菲绕啉环、环嗪环、喹叨啉(quindoline)环、Tepenidine环、Quinindoline环、三苯二噻嗪环、三苯二嗪环、菲嗪(Phenantrazine)环、蒽吖嗪环、环、萘并呋喃环、萘并噻吩环、萘并二呋喃环、萘并二噻吩环、蒽并呋喃环、蒽并二呋喃环、蒽并噻吩环、蒽并二噻吩环、噻蒽环、吩噻环、二苯并咔唑环、吲哚并咔唑环、二噻吩并苯环等。
作为由R表示的碳原子数为4~39的四价脂肪族烃基,可列举,例如:丁烷-1,1,4,4-三基、辛烷-1,1,8,8-三基、癸烷-1,1,10,10-三基等基团。
作为由R表示的碳原子数为4~39的四价脂环族烃基,可列举:环丁烷-1,2,3,4-四基、环戊烷-1,2,4,5-四基、环己烷-1,2,4,5-四基、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四基、双环[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四基、3,3’,4,4’-二环己基四烷基、3,6-二甲基环己烷-1,2,4,5-四基、3,6-二苯基环己烷-1,2,4,5-四基等基团。
由Φ表示的具有或不具有上述连接基团的碳原子数为2~39的二价脂肪族烃基的实例包括,由下述结构式表示的基团。
[化学式2]
在上述结构式中,n表示重复单元的数目,优选为1~5,更优选为1~3。此外,X是碳原子数为1~3的烷烃二基,即亚甲基、亚乙基、三亚甲基、丙烷-1,2-二基,优选为亚甲基。
作为由Φ表示的具有或不具有上述键合基团的碳原子数为2~39的二价脂环族烃基,可列举,例如:由下述结构式表示的基团。
[化学式3]
作为由Φ表示的具有或不具有上述连接基团的碳原子数为2~39的二价芳香族烃基,可列举,例如:由下述结构式表示的基团。
[化学式4]
作为由Φ表示的包含脂肪族烃基、脂环族烃基、以及芳香族烃基的组合而成的基团,可列举,例如:由以下结构式表示的基团。
[化学式5]
作为由Φ表示的基团,优选为具有键合基团并且碳原子数为2~39的二价芳香族烃基、或该芳香族烃基和脂肪族烃基的组合,特别优选为由以下结构式表示的基团。
[化学式6]
相对于全部重复单元,上述由通式(I)表示的重复单元优选为10~100摩尔%,更优选为50~100摩尔%,进一步优选为80~100摩尔%,特别优选为90~100摩尔%。此外,一分子聚酰亚胺(A)中的通式(I)的重复单元的个数为10~2000,优选为20~200,在该范围内,玻璃化转变温度优选为230~350℃,更优选为250~330℃。
聚酰亚胺(A)通过下述方式得到:使芳香族、脂肪族或脂环族四羧酸或其衍生物与二胺或其衍生物进行反应,制备聚酰胺酸(A’),并对该聚酰胺酸(A’)进行酰亚胺化。
作为脂肪族或脂环族四羧酸的衍生物,可列举,例如:脂肪族或脂环族四羧酸酯类、脂肪族或脂环族四羧酸二酐等。需要说明的是,在脂肪族或脂环族四羧酸或其衍生物中,优选为脂环族四羧酸二酐。
作为二胺的衍生物,可列举,例如:二异氰酸酯、二氨基二硅烷类等。在二胺或其衍生物中,优选为二胺。
作为脂肪族四羧酸,可列举,例如:1,2,3,4-丁烷四羧酸等。作为脂环族四羧酸,可列举,例如:1,2,3,4-环丁烷四羧酸、1,2,4,5-环戊烷四羧酸、1,2,4,5-环己烷四羧酸、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸、双环[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四羧酸等。
作为脂肪族四羧酸酯类,可列举,例如:上述脂肪族四羧酸的单烷基酯、二烷基酯、三烷基酯、四烷基酯。作为脂环族四羧酸酯类,可列举,例如:上述脂环族四羧酸的单烷基酯、二烷基酯、三烷基酯、四烷基酯。需要说明的是,烷基部分优选为碳原子数为1~5的烷基,更优选碳原子数为1~3的烷基。
作为脂肪族四羧酸二酐,可列举,例如:1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐等。作为脂环族四羧酸二酐,可列举,例如:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛烷-2,3,5,6-四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐等。特别优选为1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐。通常,作为中间产物的聚酰胺酸和二胺会形成牢固的盐,因此,为了使将脂肪族二胺作为构成组分的聚酰亚胺高分子量化,优选使用具有盐溶解性较高的溶剂(例如甲酚、N,N-二甲基乙酰胺、γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等)。然而,即使就将脂肪族二胺作为构成组分的聚酰亚胺而言,当将1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐用作构成组分时,聚酰胺酸和二胺形成的盐通过相对较弱的键而键合,因此,易于进行高分子量化,并且易于获得可挠性薄膜。
作为芳香族四羧酸,可列举,例如:4,4’-二邻苯二甲酸酐、4,4’-(六氟异丙叉基)二邻苯二甲酸酐、2,3,3’,4’-联苯四羧酸二酐、4,4’-氧联苯二甲酸酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氢化萘-1,2-二羧酸酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、3,4’-氧联苯二甲酸酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐(颜料红224)、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)丙烷二酐、9,9-双(3,4-二羧基苯基)苯基]芴酐、9,9-双(4-(3,4-二羧基苯基)苯基]芴酐等。
此外,例如可使用:1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、三环[6.4.0.02,7]十二烷-1,8:2,7-四羧酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐等。
芳香族、脂肪族或脂环族四羧酸或其衍生物可以单独使用,也可以组合使用两种以上。此外,可以组合使用其它四羧酸或其衍生物(特别是二酐),只要不损害聚酰亚胺的溶剂溶解性、膜的可挠性、热压粘合性、透明性即可。
作为这种其他四羧酸或其衍生物,可列举,例如:均苯四酸、3,3’,4,4’-联苯四羧酸、2,3,3’,4’-联苯四羧酸、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)丙烷、2,2-双(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、双(3,4-二羧基苯基)砜、双(3,4-二羧基苯基)醚、双(2,3-二羧基苯基)醚、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸、2,2’,3,3’-二苯甲酮四羧酸、4,4-(对苯二氧基)二邻苯二甲酸、4,4-(间苯二氧基)二邻苯二甲酸、1,1-双(2,3-二羧基苯基)乙烷、二(2,3-二羧基苯基)甲烷、双(3,4-二羧基苯基)甲烷等芳香族四羧酸及其衍生物(特别是二酐);乙烯四羧酸等碳原子数为1~3的脂肪族四羧酸及其衍生物(特别是二酐)等。
二胺可以是芳香族二胺、脂肪族二胺或其混合物。需要说明的是,在本实施方式中,“芳香族二胺”表示氨基直接键合到芳香环上的二胺,其结构的一部分中可含有脂肪族烃基、脂环族烃基、以及其他取代基(例如,卤原子、磺酰基、羰基、氧原子等)。“脂肪族二胺”是指,氨基直接键合到脂肪族烃基或脂环族烃基上的二胺,其结构的一部分中可含有芳香族烃基、其它取代基(例如,卤素原子、磺酰基、羰基、氧原子等)。
作为芳香族二胺,可列举,例如:对苯二胺、间苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、联苯胺、邻联甲苯胺、间甲苯胺、双(三氟甲基)联苯胺、八氟联苯胺、3,3’-二羟基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氟-4,4’-二氨基联苯、2,6-二氨基萘、1,5-二氨基萘、4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯砜、3,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯甲酮、2,2-双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-(2-甲基-4-氨基苯氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)苯基)丙烷、2,2-双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-(2-甲基-4-氨基苯氧基)苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)苯基)六氟丙烷、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-双(2-甲基-4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-双(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-双(3-氨基苯氧基)联苯、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)砜、双(4-(2-甲基-4-氨基苯氧基)苯基)砜、双(4-(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)苯基)砜、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)醚、双(4-(2-甲基-4-氨基苯氧基)苯基)醚、双(4-(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)苯基)醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(2-甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2,6-二甲基-4-氨基苯氧基)苯、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(2-甲基-4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3-甲基-4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(2-甲基-4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)六氟丙烷、α,α’-双(4-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯(bisaniline P)、α,α’-双(2-甲基-4-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯、α,α’-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯、α,α’-双(3-氨基苯基)-1,4-二异丙基苯、α,α’-双(4-氨基苯基)-1,3-二异丙基苯(bisaniline M)、α,α’-双(2-甲基-4-氨基苯基)-1,3-二异丙基苯、α,α’-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)-1,3-二异丙基苯、α,α’-双(3-氨基苯基)-1,3-二异丙基苯、9,9-双(4-氨基苯基)芴、9,9-双(2-甲基-4-氨基苯基)芴、9,9-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)芴、1,1-双(4-氨基苯基)环戊烷、1,1-双(2-甲基-4-氨基苯基)环戊烷、1,1-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)环戊烷、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、1,1-双(2-甲基-4-氨基苯基)环己烷、1,1-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)环己烷、1,1-双(4-氨基苯基)-4-甲基-环己烷、1,1-双(4-氨基苯基)降冰片烷、1,1-双(2-甲基-4-氨基苯基)降冰片烷、1,1-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)降冰片烷、1,1-双(4-氨基苯基)金刚烷、1,1-双(2-甲基-4-氨基苯基)金刚烷、1,1-双(2,6-二甲基-4-氨基苯基)金刚烷、1,4-苯二胺、3,3’-二苯甲酮、2,2-双(3-氨基苯基)六氟丙烷、3-氨基苄胺、9,9-双(4-氨基-3-氟苯基)芴、2,2-双(3-氨基-4-甲基苯基)六氟丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、1,3-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯、双(2-氨基苯基)硫化物、双(4-氨基苯基)硫化物、1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯甲烷、4,4’-亚乙二苯胺、4,4’-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、5,5’-(六氟异丙叉基)二邻甲苯胺、2,2’-双(三氟甲基)联苯胺、4,4’-二氨基八氟联苯、间苯二酚双(3-氨基苯基)醚、间苯二酚双(4-氨基苯基)醚、双(3-氨基苯基)砜、双(4-氨基苯基)砜(商品名:SEIKACURE-S、SEIKA株式会社制造)、4,4’-二硫代二苯胺、3,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯甲烷、2,7-二氨基芴、2,5-二甲基-1,4-苯二胺、4,4’-亚甲基双(2-乙基-6-甲基苯胺)、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺、间苯二甲胺、对二甲苯二胺、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基-3,3’,5,5’-四异丙基二苯基甲烷、3,3-二氨基二苯砜、1-(4-氨基苯基)-2,3-二氢-1,3,3-三甲基-1H-茚-5-胺、1,4-双(2-氨基-异丙基)苯、1,3-双(2-氨基-异丙基)苯等。
作为脂肪族二胺,可列举,例如:乙二胺、六亚甲基二胺、聚乙二醇双(3-氨基丙基)醚、聚丙二醇双(3-氨基丙基)醚、1,3-双(氨基甲基)环己烷(顺式和反式的混合物)、1,4-双(氨基甲基)环己烷(顺式和反式混合物)、异佛尔酮二胺、降冰片烷二胺、硅氧烷二胺、4,4’-二氨基二环己基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二环己基甲烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷、2,3-双(氨基甲基)-二环[2.2.1]庚烷、2,5-双(氨基甲基)-二环[2.2.1]庚烷、2,6-双(氨基甲基)-二环[2.2.1]庚烷、2,2-双(4,4’-二氨基环己基)丙烷、2,2-双(4,4’-二氨基甲基环己基)丙烷、双(氨基甲基)降冰片烷(异构体混合物)、双环[2.2.1]庚烷二甲胺(异构体混合物)、4,4’-亚甲基双(2-甲基环己胺)(异构体混合物)、4,4’-亚甲基双(环己胺)(异构体混合物)等。
作为二胺衍生物的二异氰酸酯,可举出,例如:通过上述芳香族或脂肪族二胺与光气反应获得的二异氰酸酯。
此外,作为二胺衍生物的二氨基二硅烷类,可举出,例如:通过使上述芳香族或脂肪族二胺与氯三甲基硅烷反应获得的三甲基甲硅烷基化的芳香族或脂肪族二胺。
上述二胺及其衍生物可以任意混合使用,但其中二胺的量优选为50~100mol%,更优选为80~100mol%。
聚酰胺酸通过下述方式得到:在适当的溶剂中,使上述四羧酸类中的至少一种和上述二胺类中的至少一种进行聚合反应。
此外,聚酰胺酸酯可以通过下述方式得到:使用甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等醇,使上述四羧酸二酐开环,从而使其二酯化,并使得到的二酯在适当的溶剂中与上述二胺化合物反应。此外,聚酰胺酸酯可以通过下述方式得到:使以上述方式得到的聚酰胺酸的羧酸基与上述醇反应而酯化。
上述四羧酸二酐与上述二胺化合物的反应可在常规已知的条件下进行。四羧酸二酐和二胺化合物的添加顺序和添加方法没有特别限制。例如,将四羧酸二酐和二胺化合物依次加入到溶剂中,并在合适的温度下搅拌,获得聚酰胺酸。
相对于1摩尔四羧酸二酐,二胺化合物的量通常为0.8摩尔以上,优选为1摩尔以上。另一方面,其通常为1.2摩尔以下,优选为1.1摩尔以下。通过将二胺化合物的量设定在这样的范围,可以提高得到的聚酰胺酸的收率。
四羧酸二酐和二胺化合物在溶剂中的浓度,根据反应条件和聚酰胺酸溶液的粘度进行适当设定。例如,四羧酸二酐和二胺化合物的总质量没有特别限制,相对于全溶液的总量通常为1质量%以上,优选为5质量%以上,另一方面,其通常为70质量%以下,优选为30质量%以下。通过将反应基质的量设定在这样的范围,可以以低成本和良好的收率获得聚酰胺酸。
反应温度没有特别限制,通常为0℃以上,优选为20℃以上,另一方面,通常为100℃以下,优选为80℃以下。反应时间没有特别限定,通常为1小时以上,优选为2小时以上,另一方面,通常为100小时以下,优选为24小时以下。通过在这样的条件下进行反应,可以以低成本和良好的收率获得聚酰胺酸。
作为该反应中使用的聚合溶剂,可列举,例如:己烷、环己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯等烃类溶剂;四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、氯苯、二氯苯和氟苯等卤代烃溶剂;二乙醚、四氢呋喃、1,4-二烷、甲氧基苯、亚烷基二醇单烷基醚和亚烷基二醇二烷基醚等醚类溶剂;丙酮和甲基乙基酮等酮类溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺类溶剂;二甲亚砜、γ-丁内酯等非质子性极性溶剂;吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、喹啉、异喹啉、环丁砜等杂环溶剂;苯酚和甲酚等酚类溶剂;烷基卡必醇乙酸酯和苯甲酸酯等其他溶剂等,但不限于此。作为聚合溶剂,可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。
在聚合反应时,通过使用过量的四羧酸二酐或二胺化合物中的任一者,可以任意选择酸酐基或氨基作为聚酰胺酸的末端基团。
当末端基团作为酸酐末端时,可以不进行进一步处理而保持酸酐末端,也可以使其水解而得到二羧酸。此外,可以使用碳原子数为4以下的醇来得到酯。此外,可以使用单官能胺化合物和/或异氰酸酯化合物来封端。这里使用的胺化合物和/或异氰酸酯化合物只要其是单官能伯胺化合物和/或异氰酸酯化合物即可,没有特别限制。可列举,例如:苯胺、甲基苯胺、二甲基苯胺、三甲基苯胺、乙基苯胺、二乙基苯胺、三乙基苯胺、氨基苯酚、甲氧基苯胺、氨基苯甲酸、联苯胺、萘胺、环己胺、异氰酸苯酯、异氰酸苯二甲酯、异氰酸环己酯、异氰酸甲基苯基酯、异氰酸三氟甲基苯基酯等。
此外,当末端基团是胺末端时,可以用单官能的酸酐来对末端氨基进行封端,避免氨基残留在末端。作为这里使用的酸酐,可以使用进行水解后变成二羧酸或三羧酸的单官能酸酐,没有特别限制。可列举,例如:马来酸酐、甲基马来酸酐、二甲基马来酸酐、琥珀酸酐、降冰片烯二羧酸酐、4-(苯基乙炔基)邻苯二甲酸酐、4-乙炔基邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、甲基邻苯二甲酸酐、二甲基邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、萘二羧酸酐、7-氧杂二环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸酐、双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸酐、双环[2.2.2]辛-5-烯-2,3-二羧酸酐、4-氧杂三环[5.2.2.02,6]十一烷-3,5-二酮、八氢-1,3-二氧代异苯并呋喃-5-羧酸、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、二甲基环己烷二羧酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、甲基-4-环己烯-1,2-二羧酸酐等。
这里,聚酰亚胺可以通过下述方式得到:加热聚酰胺酸溶液,使聚酰胺酸进行酰亚胺化的方法(热酰亚胺化法);或者,在聚酰胺酸溶液中添加闭环催化剂(酰亚胺化催化剂),使聚酰胺酸进行酰亚胺化的方法(化学酰亚胺化法)。
在热酰亚胺化法中,上述聚合溶剂中的聚酰胺酸在例如80~300℃的温度范围内进行热处理1~200小时,进行酰亚胺化。此外,上述温度范围优选为150~200℃,通过设为150℃以上时,可以可靠地进行并完成酰亚胺化,另一方面,通过设为200℃以下时,可以防止由于溶剂及未反应原料的氧化、溶剂的挥发所导致的树脂浓度的增加。
此外,在热酰亚胺化方法中,可以将共沸溶剂加入到上述聚合溶剂中,以有效除去由酰亚胺化反应产生的水。作为共沸溶剂,例如可使用:甲苯、二甲苯、溶剂石脑油等芳香族烃类、环己烷、甲基环己烷、二甲基环己烷等脂环族烃类等。在使用共沸溶剂的情况下,其添加量在全有机溶剂量为约1~30质量%,优选为5~20质量%。
另一方面,在化学酰亚胺化法中,添加已知的闭环催化剂,使上述聚合溶剂中的聚酰胺酸进行酰亚胺化。通常,可以使用吡啶作为闭环催化剂,除此之外,可举出,例如:取代或未取代的含氮杂环化合物、含氮杂环化合物的N-氧化物、取代或未取代的氨基酸化合物、具有羟基的芳香族烃化合物或芳香族杂环化合物,特别优选使用:1,2-二甲基咪唑、N-甲基咪唑、N-苄基-2-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、5-甲基苯并咪唑等低级烷基咪唑、N-苄基-2-甲基咪唑等咪唑衍生物、异喹啉、3,5-二甲基吡啶、3,4-二甲基吡啶、2,5-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、4-正丙基吡啶等取代吡啶、对甲苯磺酸等。相对于聚酰胺酸的酰胺酸单元,闭环催化剂的添加量优选为0.01~2倍当量,更优选为0.02~1倍当量。通过使用闭环催化剂,有时可以改善得到的聚酰亚胺的物理性质,特别是伸长率和断裂抗性。
此外,在上述热酰亚胺化法或化学酰亚胺化法中,可以在聚酰胺酸溶液中加入脱水剂,作为这种脱水剂,可列举,例如:乙酸酐等脂肪酸酐、邻苯二甲酸酐等芳香族酸酐,它们可以单独使用或组合使用。此外,如果使用脱水剂,则优选在低温下进行反应。需要说明的是,虽然可以向聚酰胺酸溶液中仅加入脱水剂来使聚酰胺酸进行酰亚胺化,但反应速度慢,因此,优选以上述方式进行加热或添加闭环催化剂来进行酰亚胺化。
此外,可以通过下述方式以膜的状态得到聚酰亚胺:对流延有聚酰胺酸溶液的膜进行加热处理(热酰亚胺化法);或者,使混合有闭环催化剂的聚酰胺酸溶液流延在支持体上进行酰亚胺化(化学酰亚胺化法)。作为闭环催化剂的具体实例,可列举:三甲胺、三亚乙基二胺等脂肪族叔胺;异喹啉、吡啶、甲基吡啶等杂环叔胺等,优选使用选自杂环叔胺中的至少一种胺。闭环催化剂相对于聚酰胺酸的含量优选为:闭环催化剂的含量(摩尔)/聚酰胺酸的含量(摩尔)在0.5~8.0的范围。
从形成膜的观点出发,可使用重均分子量为30000~100000的以上述方式构成的聚酰胺酸或聚酰亚胺。
此外,在使聚酰胺酸以上述方式进行酰亚胺化而得到的聚酰亚胺进行流延的情况下,作为流延时聚酰胺酸的酰亚胺化率优选为10~100%。这里,作为酰亚胺化率可以根据傅立叶变换红外光谱法所得到的峰值,通过下述数学式来求得。
式(A):(C/D)×100/(E/F)
在上式(A)中,C表示聚酰胺酸或聚酰亚胺的胶浆在1370cm-1处的吸收峰高度,D表示聚酰胺酸或聚酰亚胺的胶浆在1500cm-1处的吸收峰高度,E表示聚酰亚胺膜在1370cm-1处的吸收峰高度,F表示聚酰亚胺膜在1500cm-1处的吸收峰高度。
相比于使用酰亚胺化率为0%的聚酰胺酸形成流延膜,然后进行酰亚胺化的方法,通过将流延时的聚酰胺酸的酰亚胺化率设为10~100%,可以得到弹性模量低的聚酰亚胺膜。
<环烯烃树脂>
作为环烯烃树脂(环烯烃聚合物),可举出具有下述通式(S)表示的结构的单体的聚合物或共聚物。
[化学式7]
通式(S)
式中,R1~R4各自独立地表示氢原子、烃基、卤素原子、羟基、羧基、酰氧基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、烷氧基、氰基、酰胺基、酰亚胺基、甲硅烷基、或以极性基(即卤原子、羟基、酰氧基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、烷氧基、氰基、酰胺基、酰亚胺基、或甲硅烷基)进行了取代的烃基。
然而,R1~R4中的两个以上可以彼此键合以形成不饱和键、单环或多环,该单环或多环中可以具有双键,可以形成芳香环。R1和R2、或R3和R4可以形成烷叉基。p和m是0以上的整数。
在上述通式(S)中,由R1和R3表示的烃基优选为碳原子数为1~10的烃基,更优选碳原子为1~4的烃基,特别优选碳原子为1~2的烃基。
R2和R4为氢原子或1价有机基团,R2和R4中的至少一个优选为氢原子或烃基以外的具有极性的极性基团,m为0~3的整数,p为0~3的整数,更优选m+p=0~4,进一步优选m+p=0~2,特别优选m=1、p=0。
从得到的环烯烃树脂具有高玻璃化转变温度和优异的机械强度的观点出发,优选m=1、p=0的特定单体。需要说明的是,这里所说的玻璃化转变温度是使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:差示扫描量热法)并且通过基于JIS K 7121-2012的方法求得的值。
作为上述特定单体的极性基团,可列举,例如:羧基、羟基、烷氧基羰基、烯丙氧基羰基、氨基、酰氨基、氰基等,这些极性基团可以经由亚甲基等连接基团相互连接。
此外,作为连接基团,还可举出:羰基、醚基、甲硅烷基醚基、硫醚基、亚氨基等具有极性的二价有机基团作为连接基团连接而成的烃基等。
其中,优选羧基、羟基、烷氧基羰基、或烯丙氧基羰基,特别优选烷氧基羰基或烯丙氧基羰基。
此外,从所得的环烯烃树脂具有高玻璃化转变温度、低吸湿性、与各种材料的优异的密合性的观点出发,优选R2和R4中的至少一个是由式-(CH2)nCOOR表示的极性基团的单体。
在上述特定的极性基团的式中,R是碳原子数为1~12的烃基,更优选为碳原子数为1~4的烃基,特别优选为碳原子数为1~2的烃基,优选为烷基。
作为共聚性单体的具体实例,可列举:环丁烯、环戊烯、环庚烯、环辛烯、二环戊二烯等环烯烃树脂。
作为环烯烃的碳原子数,优选为4~20,更优选为5~12。
在本实施方式中,环烯烃树脂可以单独使用或组合使用两种以上。
以固有粘度[η]inh计,环烯烃树脂的优选分子量为0.2~5cm3/g,更优选为0.3~3cm3/g,特别优选为0.4~1.5cm3/g,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测得的以聚苯乙烯计的数均分子量(Mn)为8000~100000,更优选为10000~80000,特别优选为12000~50000,并且重均分子量(Mw)为20000~300000,更优选为30000~250000,特别优选为40000~200000。
通过固有粘度[η]inh、数均分子量、重均分子量在上述范围内,环烯烃树脂的耐热性、耐水性、耐化学药品性、机械性能、以及本实施方式的光学膜的成形加工性均良好。
作为环烯烃树脂的玻璃化转变温度(Tg)通常为110℃以上,优选为110~350℃,更优选为120~250℃,特别优选为120~220℃。在Tg为110℃以上的情况下,不易由于在高温条件下的使用、或涂层、印刷等二次加工而变形,故优选。
另一方面,通过将Tg设为350℃以下,可以避免成形加工变得困难的情况,并且由于成形加工时的热降低树脂劣化的可能性。
在不损害本实施方式的效果的范围内,可以在环烯烃树脂中混入例如:日本特开平9-221577号公报、日本特开平10-287732号公报中记载的特定烃基树脂或已知的热塑性树脂、热塑性弹性体、橡胶状聚合物、有机微粒、无机微粒等,可以含有下述添加剂:特定的波长分散剂、糖酯化合物、抗氧化剂、剥离促进剂、橡胶粒子、增塑剂、紫外线吸收剂。
此外,作为环烯烃树脂,可优选使用市售产品。作为市售产品,可列举:JSR株式会社出售的ARTON(ARTON:注册商标)G、ARTON F、ARTON R、以及ARTON RX。此外,也可以使用:Nippon Zeon株式会社出售的ZEONOR(ZEONOR:注册商标)ZF14、ZEONOR ZF16、ZEONE X(ZEONEX:注册商标)250或ZEONEX 280。
<聚芳酯树脂>
聚芳酯树脂至少含有芳香族二醇组分单元和芳香族二羧酸组分单元。
(芳香族二醇组分单元)
用于获得芳香族二醇组分单元的芳香族二醇优选为由下式(1)表示的双酚类,更优选为由下式(1’)表示的双酚类。
[化学式8]
式(1)和(1’)中的L是二价有机基团。二价有机基团优选为单键、亚烷基、-S-、-SO-、-SO2-、-O-、-CO-、或-CR1R2-(R1和R2彼此键合而形成脂肪族环或芳香族环)。
亚烷基优选为碳原子数为1~10的亚烷基,其实例进一步包括:亚甲基、亚乙基、异亚丙基等。亚烷基上可进一步具有卤素原子或芳基等取代基。
-CR1R2-的R1和R2彼此键合以形成脂肪族环或芳香族环。脂肪族环优选为碳原子数为5~20的脂肪族烃环,优选为可具有取代基的环己烷环。芳香族环是碳原子数为6~20的芳香族烃环,优选为可具有取代基的芴环。形成可具有取代基的环己烷环的-CR1R2-实例包括:环己烷-1,1-二基、3,3,5-三甲基环己烷-1,1-二基等。形成可具有取代基的芴环的-CR1R2-的实例包括由下式表示的芴二基。
[化学式9]
通式(1)和(1’)中的R可以独立地为碳原子数为1~5的烷基或碳原子数为6~10的芳基。n独立地为0~4的整数,优选为0~3的整数。
L是作为亚烷基的双酚的实例包括:1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、1,1-双(4-甲基-2-羟基苯基)甲烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)甲烷、2,2-双(4-羟基苯基)-4-甲基戊烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(BPA)、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷(BPC)、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷(TMBPA)等。其中、优选2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(BPA)、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷(BPC)、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷(TMBPA)等含异丙叉基的双酚类。
L是作为-S-、-SO-或-SO2-的双酚类的实例包括:双(4-羟基苯基)砜、双(2-羟基苯基)砜、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)砜(TMBPS)、双(3,5-二乙基-4-羟基苯基)砜、双(3-甲基-4-羟基苯基)砜、双(3-乙基-4-羟基苯基)砜、双(4-羟基苯基)硫醚、双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3,5-二乙基-4-羟基苯基)硫醚、双(3-甲基-4-羟基苯基)硫醚、双(3-乙基-4-羟基苯基)硫醚、2,4-二羟基二苯基砜等。L是作为-O-的双酚类的实例包括:4,4’-二羟基二苯醚。L是作为-CO-的双酚类的实例包括:4,4’-二羟基二苯基酮。
L是-CR1R2-,且R1和R2彼此相互键合形成脂肪族环的双酚类的实例包括:1,1-双(4-羟基苯基)环己烷(BPZ)、和1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(BPTMC)等具有环己烷骨架的双酚类。
L是-CR1R2-且R1和R2彼此相互键合形成芳香族环的双酚的实例包括:9,9-双(3-甲基-4-羟基苯基)芴(BCF)、9,9-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)芴(BXF)等具有芴骨架的双酚。
构成聚芳酯的芳香族二醇组分可以是一种或两种以上。
其中,从提高树脂在溶剂中的溶解性和提高膜与金属的密合性的观点出发,例如优选,在主链中含有硫原子(-S-、-SO-或-SO2-)的双酚类。从提高膜的耐热性的观点出发,例如优选,在主链中含有硫原子的双酚类,及具有亚环烷基骨架的双酚类。从降低膜的双折射和提高耐磨损性的观点出发,优选具有芴骨架的双酚类。
具有环己烷骨架的双酚和具有芴骨架的双酚,优选与含有异亚丙基的双酚组合使用。在这种情况下,具有环己烷骨架的双酚或具有芴骨架的双酚,与含有异亚丙基的双酚的含量比可以为10/90~90/10(摩尔比),优选为20/80~80/20(摩尔比)。
聚芳酯可以进一步含有除芳香族二醇组分以外的芳香族多元醇组分单元,只要不损害本实施方式的效果即可。芳香族多元醇组分的实例包括:日本特许4551503号公报的[0015]段中记载的化合物。作为具体实例包括:三(4-羟基苯基)甲烷、4,4’-[1-[4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基]乙叉基]双酚、2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮、4-[双(4-羟基苯基)甲基]-2-甲氧基苯酚、三(3-甲基-4-羟基苯基)甲烷等。这些芳香族多元醇组分单元的含量比例可根据所需求的特性来进行适当设定,但是相对于芳香族二醇组分单元和其它芳香族多元醇组分单元的合计的含量比可以设为5摩尔%以下。
(芳香族二羧酸组分单元)
构成芳香族二羧酸组分单元的芳香族二羧酸可以是:对苯二甲酸、间苯二甲酸或其混合物。
从提高膜的机械特性的观点出发,优选对苯二甲酸和间苯二甲酸的混合物。对苯二甲酸和间苯二甲酸的含量比例优选为对苯二甲酸/间苯二甲酸=90/10~10/90(摩尔比),更优选为70/30~30/70,进一步优选为50/50。当对苯二甲酸的含量比例在上述范围内时,容易获得具有充分聚合度的聚芳酯,并且易于获得具有足够机械性能的膜。
聚芳酯可以进一步含有除对苯二甲酸和间苯二甲酸之外的芳香族二羧酸组分单元,只要不损害本实施方式的效果即可。这种芳香族二羧酸组分的实例包括:邻苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、二苯酸、4,4’-二羧基二苯醚、双(对羧基苯基)烷烃、4,4’-二羧基苯砜等。除对苯二甲酸和间苯二甲酸以外的芳香族二羧酸组分单元的含量比,可以根据需要的特性进行适当设定,但相对于对苯二甲酸组分、间苯二甲酸组分单元和除它们以外的芳香族二羧酸组分单元的合计的含量比可以设为5mol%以下。
(玻璃化转变温度)
聚芳酯的玻璃化转变温度优选为260℃以上且350℃以下,具体而言,更优选为265℃以上且小于300℃,进一步优选为270℃以上且小于300℃。
聚芳酯的玻璃化转变温度可以以JIS K7121(1987)为基准进行测定。具体而言,可以使用SII株式会社制造的DSC6220作为测定装置,在聚芳酯样品为10mg、升温速率为20℃/min的条件下进行测定。
聚芳酯的玻璃化转变温度可通过构成聚芳酯的芳香族二醇组分的种类来进行调节。为了提高玻璃化转变温度,例如优选包含“来自主链中含有硫原子的双酚类的单元”作为芳香族二醇组分单元。
(固有粘度)
聚芳酯的固有粘度优选为0.3~1.0dl/g,更优选为0.4~0.9dl/g,进一步优选为0.45~0.8dl/g,更进一步优选为0.5~0.7dl/g。当聚芳酯的固有粘度为0.3dl/g以上时,树脂组合物的分子量易于高于一定水平,并且容易获得具有充分机械特性和耐热性的膜。当聚芳酯的固有粘度为1.0dl/g以下时,可以抑制制膜时溶液粘度的过度增加。
固有粘度可以以ISO1628-1为基准进行测定。具体而言,将聚芳酯样品溶解在1,1,2,2-四氯乙烷中,并且使其浓度为1g/dl,以制备溶液。使用Ubbelohde型粘度管,测定该溶液在25℃下的固有粘度。
聚芳酯的制造方法可以是已知的方法,优选为界面聚合法,其中,使溶解在与水不相容的有机溶剂中的芳香族二羧酸卤化物、和溶解在碱性水溶液中的芳香族二醇进行混合(W.M.EARECKSON,J.Poly.Sci.XL 399,1959、日本特公昭40-1959号公报)。
相对于整个聚芳酯膜,聚芳酯的含量可以为50质量%以上,优选为60质量%以上,更优选为80质量%以上。
[溶剂]
在该实施方式中,待流延的胶浆中所含的溶剂包含:良溶剂和不良溶剂。作为良溶剂,可以使用任何能够溶解聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂的溶剂,没有特别限制。
例如,作为氯化有机溶剂可列举:二氯甲烷(二氯甲烷、甲叉二氯),作为非氯化有机溶剂,可列举:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、丙酮、四氢呋喃(THF)、1,3-二氧杂戊环、1,4-二烷、环己酮、甲酸乙酯、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-六氟-1-丙醇、1,3-二氟-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲基-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇、2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇、硝基乙烷等。例如,作为主要溶剂,可以优选使用二氯甲烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮,特别优选二氯甲烷或乙酸乙酯。
作为不良溶剂,可以使用任何单独对聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂进行溶胀,或者不溶解它们的溶剂,没有特别限制。例如,作为不良溶剂,可以使用碳原子数为1~4的直链或支链脂肪族醇。作为碳原子数为1~4的直链或支链脂肪族醇,例如可举出:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇。其中,从胶浆的稳定性、沸点相对低、干燥性良好等方面出发,优选使用甲醇和乙醇。此外,可以组合使用己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、邻二氯苯等不良溶剂。
如本实施方式中所述,当胶浆含有聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂等时,如果胶浆中不良溶剂相对于混合溶剂的比例增加,则流延膜发生凝胶化,对支持体的密合力(剥离力)降低,剥离变得不稳定。因此,不良溶剂相对于混合溶剂的比例优选为16质量%以下,更优选为10质量%以下。不良溶剂相对于混合溶剂的比例(%或质量%)由下式定义。
不良溶剂的比例={b/(a+b)}×100
这里,
a:混合溶剂中的良溶剂的质量(g)
b:混合溶剂中的不良溶剂的质量(g)。
[添加剂]
在本实施方式的光学膜的制造中,作为胶浆中含有的添加剂,可使用:微粒、增塑剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、糖酯化合物、相位差调节剂、光稳定剂、抗静电剂、脱模剂、增稠剂等。下文仅对主要添加剂进行说明。
<微粒(消光剂)>
本实施方式的光学膜中优选含有消光剂,以在制膜时赋予膜表面凹凸、确保其光滑性并获得稳定的卷取形状。通过含有消光剂,在处理所制备的光学膜时,可以抑制刮擦和输送性的劣化。
作为消光剂,可举出无机化合物微粒及树脂微粒。作为无机化合物微粒,可列举:二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、以及磷酸钙等。从低浊度的观点出发,微粒优选含有硅的微粒,特别优选二氧化硅。
微粒的一次粒子的平均粒径优选在5~400nm的范围内,更优选在10~300nm的范围内。这些可以主要作为粒径0.05~0.3μm范围内的二次凝聚体而被包含,如果它们是平均粒径80~400nm范围内的粒子,则可以不凝聚而作为一次粒子被包含。
光学膜中的这些微粒的含量优选在0.01~3.0质量%的范围内,特别优选在0.01~2.0质量%的范围内。
二氧化硅微粒中,可以使用市售的例如:商品名Aerosil R972、Aerosil R972V、Aerosil R974、Aerosil R812、Aerosil 200、Aerosil 200V、Aerosil 300、Aerosil R202、Aerosil OX50、Aerosil TT600(上述均由Nippon Aerosil株式会社制造)。
氧化锆微粒中,可以使用市售的例如:商品名Aerosil R976和Aerosil R811(上述均由Nippon Aerosil株式会社制造)。
作为树脂微粒,可列举:有机硅树脂、氟树脂、丙烯酸树脂。优选有机硅树脂,特别优选具有三维网状结构的有机硅树脂。使用例如,市售有商品名Tospearl 103、Tospearl105、Tospearl 108、Tospearl 120、Tospearl 145、Tospearl 3120、以及Tospearl 240(上述均由Toshiba Silicone株式会社制造)。
其中,特别优选使用Aerosil 200V、Aerosil R972V、Aerosil R812,由于它们在保持光学膜的雾度较低的同时,降低摩擦系数的效果较大。
<增塑剂>
作为添加到光学膜中的增塑剂,可以使用聚酯树脂。聚酯树脂通过对二羧酸和二醇进行聚合而获得,二羧酸构成单元(来自二羧酸的构成单元)的70%以上来自芳香族二羧酸,并且二醇构成单元(来自二醇的构成单元)的70%以上来自脂肪族二醇。
来自芳香族二羧酸的构成单元的比例为70%以上,优选为80%以上,更优选为90%以上。来自脂肪族二醇的构成单元的比例为70%以上,优选为80%以上,更优选为90%以上。可以组合使用两种以上的聚酯树脂。
作为芳香族二羧酸,可示例:对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸等萘二甲酸、4,4’-联苯二甲酸、3,4’-联苯二甲酸等、以及它们的成酯衍生物。
作为聚酯树脂,可以使用己二酸、壬二酸、癸二酸等脂肪族二羧酸、苯甲酸、丙酸、丁酸等一元羧酸,只要不损害本发明的目的即可。
作为脂肪族二醇,可示例:乙二醇、1,3-亚丙基二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇等、以及它们的成酯衍生物。
作为聚酯树脂,可以使用丁醇、己醇、辛醇等一元醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇等多元醇,只要不损害本实施方式的目的即可。
为了制备聚酯树脂,可以适当使用作为已知方法的直接酯化法或酯交换法。作为在制备聚酯树脂时使用的缩聚催化剂,可示例:已知的三氧化锑和五氧化锑等锑化合物、氧化锗等锗化合物、乙酸钛等钛化合物、氯化铝等铝化合物,但不限于此。
作为优选的聚酯树脂有:聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯-间苯二甲酸酯共聚物树脂、聚亚乙基-1,4-环己烷二亚甲基-对苯二甲酸酯共聚物树脂、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚亚乙基-2,6-萘二甲酸酯-对苯二甲酸酯共聚物树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯-4,4’-联苯二甲酸酯树脂、聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚2,6-萘二甲酸丁二醇酯树脂等。
作为更优选的聚酯树脂的实例,可列举:聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯-间苯二甲酸酯共聚物树脂、聚1,4-环己烷二亚甲基-对苯二甲酸乙二醇酯共聚物树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、以及聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯树脂。
聚酯树脂的固有粘度(在25℃下,在苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷=60/40质量比的混合溶剂中测得的值)优选在0.7~2.0cm3/g的范围内,更优选在0.8~1.5cm3/g的范围内。当固有粘度为0.7cm3/g以上时,由于聚酯树脂的分子量充分高,使用该聚酯树脂而得到的聚酯树脂组合物所制成的成形物具有作为成形物所必需的机械特性、以及良好的透明性。当固有粘度为2.0cm3/g以下时,成形性良好。作为其他增塑剂,可以使用日本特开2013-97279号公报的[0056]~[0080]段的通式(PEI)和通式(PEII)中记载的化合物。
[实施例]
下文中将对本发明的具体实例进行说明,但本发明不限于这些实施例。
<光学膜1的制造>
(聚酰亚胺A的合成)
在具备干燥氮气导入管、冷凝器、装满甲苯的Dean-Stark冷凝器、搅拌器的四颈烧瓶中,在N,N-二甲基乙酰胺(134g)中加入2,2-双(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐25.59g(57.6mmol),并且在室温下、于氮气流中进行搅拌。向其中加入4,4’-二氨基-2,2’-双(三氟甲基)联苯19.2g(60mmol),并且在80℃下加热搅拌6小时。然后,将外部温度加热至190℃,并通过与甲苯的共沸来蒸馏出伴随着酰亚胺化所产生的水。继续加热、回流、搅拌6小时,未观察到水的产生。随后,蒸馏除去甲苯,并且加热7小时,在蒸馏除去甲苯之后,向其中加入甲醇进行再沉淀,得到由下述通式表示的聚酰亚胺A。
[化学式10]
(胶浆的制备)
制备具有下述组成的主要胶浆。首先,将四氢呋喃(THF)和乙醇(EtOH)作为混合溶剂添加到加压溶解槽中。需要说明的是,混合溶剂中的THF的含量设为99质量%。向加入有该混合溶剂的加压溶解槽中,在搅拌下加入制得的上述聚酰亚胺A。将其在搅拌下进行加热,使其完全溶解,然后使用Azumi Filter Paper株式会社制造的Azumi Filter PaperNo.244进行过滤,然后加入剩余组分,并进行搅拌溶解,以制备主要胶浆。
<主要胶浆的组成>
(流延工序)
接下来,使用环形带流延装置,在30℃的温度下、以1500mm的宽度使胶浆均匀流延在不锈钢带支持体上。然后,将不锈钢带的温度控制在30℃,并且在不锈钢带支持体上蒸发溶剂直至残余溶剂量达到75%,以在支持体上形成流延膜。此时,将不锈钢带支持体的移动速度V2设为8m/min,将从流延模头的流延宽度端部排出胶浆的排出速度V1E设为10m/min,将从流延宽度中央部排出胶浆的排出速度V1C设为12m/min。需要说明的是,通过在流延宽度方向上改变流延模头的狭缝间隙(更具体而言,使狭缝间隙在流延宽度端部处得到的加宽大于流延宽度中央部),来调整胶浆的排出速度V1E·V1C。
这里,胶浆的排出速度V1E·V1C的具体值可以通过下述方法求得。首先,如图8所示,通过膜厚计60a(例如由Keyence株式会社制造的光谱干涉激光位移计SI-F80),测定在胶浆的排出方向上距流延模头2为1mm以下的部分中的胶浆的膜厚D1(μm)。然后,通过膜厚计60b(例如由Keyence株式会社制造的光谱干涉激光位移计SI-F80),测定胶浆着陆在支持体3上的1mm以内的部分中的胶浆的膜厚D2(μm)。需要说明的是,可以忽略由干燥引起的膜厚减小等影响。
将支持体3的移动速度设为V2(m/min),并将胶浆的排出速度设为V1(m/min)时,膜厚比D1/D2具有与拉伸比V2/V1相等的关系。由于支持体3的移动速度V2是预先已知的,因此,可以根据V1=(D2/D1)×V2而求得排出速度V1。因此,通过分别测定从流延模头2的流延宽度端部排出的胶浆的膜厚和从流延宽度中央部排出的胶浆的膜厚,并且将其代入上述等式中,可以求得排出速度V1E·V1C。
(剥离工序)
接下来,在180N/m的剥离张力下,将流延膜从不锈钢带支持体上剥离。此时的残留溶剂量为22质量%。
(干燥工序)
在输送张力100N/m、干燥时间15分钟、以及使得残留溶剂量小于0.1质量%的干燥温度下,对剥离而得的流延膜进行干燥,得到干燥膜厚为25μm的膜。然后,将得到的膜进行卷取,通过红外线加热器在300℃下进行加热处理5分钟,得到光学膜1,其为1500mm宽的聚酰亚胺膜。
<光学膜2~18的制备>
在流延工序中,将不锈钢带支持体的移动速度V2、胶浆从流延模头的流延宽度端部排出的排出速度V1E、以及胶浆从流延宽度中央部排出的排出速度V1C变更为如表1所示,除此之外,以与光学膜1的制备相同的方式,制备光学膜2~18。需要说明的是,在光学膜2~18的制膜中,通过在流延宽度方向上使流延模头的排出胶浆的狭缝的间隙发生改变,可以改变胶浆的排出速度V1E和排出速度V1C。即,通过使流延模头的狭缝间隙在流延宽度端部处得到的加宽而使其大于流延宽度中央部,实现V1E<V1C,并且通过使狭缝间隙在流延宽度端部处变窄而使其小于流延宽度中央部,实现V1E>V1C。
<光学膜19的制备>
将胶浆中所含的树脂改变为聚芳酯树脂,并且对成膜条件进行稍微改变,除此之外,以与制备光学膜1相同的方式,制备光学膜19。在下文中,将对制备聚芳酯树脂的方法和不同于光学膜1的制膜条件进行说明。
(聚芳酯树脂的制备)
在反应容器中加入2514重量份的水后,溶解22.7重量份的氢氧化钠、35.6重量份的作为芳香族二醇组分的9,9-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)芴(BCF)、18.5重量份的2,2-双(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷(TMBPA)、0.049重量份的作为分子量调节剂的对叔丁基苯酚(PTBP),加入0.34重量份的聚合催化剂(三丁基苄基氯化铵),并进行搅拌。
另一方面,称量作为芳香族二羧酸组分的对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯的等量混合物26.8重量份,并将其溶解在945重量份的二氯甲烷中。在搅拌下,将该二氯甲烷溶液加入到上述制备的碱性水溶液中以引发聚合。将聚合反应温度调节至15℃以上且20℃以下。进行2小时聚合,然后向体系中加入乙酸以终止聚合反应,分离有机相和水相。
将所得的有机相,每次洗涤用有机相两倍量的离子交换水进行洗涤,然后重复进行分离有机相和水相的操作。当洗涤水的电导率小于50μS/cm时,洗涤结束。将洗涤后的有机相投入装有匀质混合器的温水槽中,在50℃下蒸发二氯甲烷,得到粉末状的聚合物。将其进一步进行脱水、干燥,得到聚芳酯树脂。
(光学膜的制膜)
将含有聚芳酯树脂的胶浆从流延模头均匀流延到带式流延装置的不锈钢带上。不锈钢带的长度为20m。此时,将不锈钢带支持体的移动速度V2设为25m/min,在流延宽度方向上控制流延模头的狭缝间隙,并且将胶浆从流延模头的流延宽度端部排出的排出速度V1E设为30m/min,将胶浆从流延宽度中央部排出的排出速度V1C设为35m/min。然后,将不锈钢带的表面温度设为35℃,并且用35℃的空气吹扫流延膜以蒸发溶剂,直至残留溶剂量达到38%,然后从不锈钢带上剥离,得到流延膜。
使用辊之间的圆周速度差,在170℃下、在MD方向上将所得到的流延膜以1.2倍进行拉伸,然后用拉幅机在230℃下、在TD方向上以1.2倍进行拉伸。
使拉伸后的流延膜(膜)在125℃的干燥装置中,一边由多个辊进行传送,一边干燥30分钟,然后,在膜的宽度方向两端部上施加宽度为15mm、高度为10μm的滚花加工,获得膜厚为40μm、宽度为1500mm的光学膜19作为聚芳酯膜。
<光学膜20~24的制备>
在流延工序中,将不锈钢带支持体的移动速度V2、胶浆从流延模头的流延宽度端部排出的排出速度V1E、以及胶浆从流延宽度中央部排出的排出速度V1C变更为如表1所示,除此之外,以与光学膜19的制备相同的方式,制备光学膜20~24。需要说明的是,通过在流延宽度方向上控制流延模头的狭缝间隙,来调节胶浆的排出速度V1E、V1C。
<光学膜25的制备>
将胶浆中含有的树脂改变为环烯烃树脂,并且对制膜条件进行稍微改变,除此之外,以与制备光学膜1相同的方式,制备光学膜25。在下文中,将对制备环烯烃树脂的方法和不同于光学膜1的制膜条件进行说明。
(环烯烃树脂的制备)
将50g由下述结构式表示的8-甲氧基羰基-8-甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯、2.3g的作为分子量调节剂的1-己烯、以及100g的甲苯,加入经过氮气置换的反应容器中,并加热至80℃。向其中加入0.09ml的三乙基铝(0.6mol/L)的甲苯溶液、0.29ml的甲醇改性的WCl6的甲苯溶液(0.025mol/L),并在80℃下反应3小时,由此得到聚合物。然后,将获得的开环共聚物溶液置于高压釜中,并进一步加入100g的甲苯。相对于单体的进料量,以2500ppm加入作为氢化催化剂的RuHCl(CO)[P(C6H5)]3,将氢气压力调节至9~10MPa,在160~165℃下进行反应3小时。反应完成后,通过在大量甲醇溶液中使其沉淀,得到氢化产物。作为得到的开环聚合物的氢化产物的、环烯烃树脂的玻璃化转变温度(Tg)=167℃、重均分子量(Mw)=13.5×104、分子量分布(Mw/Mn)=3.06。
[化学式11]
(光学膜的制膜)
使用带式流延装置,将含有环烯烃树脂的胶浆于22℃的温度下、以2m的宽度从流延模头流延到不锈钢带支持体上。此时,将不锈钢带支持体的移动速度V2设为25m/min,在流延宽度方向上控制流延模头的狭缝间隙,并且将胶浆从流延模头的流延宽度端部排出的排出速度V1E设为30m/min,将胶浆从流延宽度中央部排出的排出速度V1C设为35m/min。然后,在不锈钢带支持体上蒸发溶剂,直至残留溶剂量达到30%,然后以162N/m的剥离张力将所得的流延膜从不锈钢带上剥离。
然后,将剥离的流延膜在35℃下蒸发溶剂,并且一边以160℃的干燥温度进行干燥干燥,一边通过拉幅机拉伸沿宽度方向(TD方向)拉伸1.25倍。当通过区域拉伸进行拉伸时,残留溶剂量为10.0%,当通过拉幅机开始进行拉伸时,残留溶剂量为5.0%。
在用拉幅机进行拉伸后,在160℃下进行松弛处理5分钟,然后通过多个的辊在120℃的干燥区域中一边进行传送一边完成干燥。将得到的膜切成1.5μm的宽度,对膜的两端进行宽度10mm、高度5μm的滚花加工,然后将其卷绕在芯上,得到作为环烯烃膜的光学膜25。光学膜25的膜厚为40μm、卷绕长度为4000m、宽度为1500mm。
<光学膜26~30的制备>
在流延工序中,将不锈钢带支持体的移动速度V2、胶浆从流延模头的流延宽度端部排出的排出速度V1E、以及胶浆从流延宽度中央部排出的排出速度V1C变更为如表1所示,除此之外,以与光学膜25的制备相同的方式,制备光学膜26~30。需要说明的是,通过在流延宽度方向上控制流延模头的狭缝间隙,来调节胶浆的排出速度V1E、V1C。
<评价>
(相位差不均的评价)
直至剥离工序,以在与上述各光学膜的制备相同的制膜条件进行制膜,在剥离工序中,将流延膜从支持体上剥离,然后对流延膜进行切割,并且切出流延膜的宽度方向的中央部(这里是指,包含宽度中心并且具有全宽度的10%宽度的区域)和端部(这里是指,包含宽度边缘并且具有全宽度的10%宽度的区域),使用自动双折射仪Axoscan(Axo ScanMueller Matrix Polarimeter:Axometrics公司制造),在23℃、55%RH(相对湿度)的环境中,在590nm的波长下,进行三维折射率测定,将获得的平均折射率nx、ny、nz代入下式(i)和(ii)中,以确定面内方向上的延迟Ro和厚度方向上的延迟Rth。
式(i):Ro=(nx-ny)×d(nm)
式(ii):Rth={(nx+ny)/2-nz}×d(nm)
[式(i)和式(ii)中,nx表示在膜的面内方向上的折射率最大的方向x上的折射率。ny表示在膜的面内方向上的与上述方向x方向垂直的方向y上的折射率。nz表示在膜厚方向z上的折射率。d表示膜厚(nm)。]
然后,根据流延膜的中央部的厚度方向上的延迟Rth1和流延膜的端部的厚度方向上的延迟Rth2,求出延迟的差ΔRth(=Rth1-Rth2),并且根据下述评价标准来评价相位差不均,将其作为各光学膜1~30的评价。
评价标准
◎…ΔRth小于1nm,完全没有相位差不均。
○…ΔRth为1nm以上且小于3nm,几乎没有相位差不均。
Δ…ΔRth为3nm以上且小于5nm,虽然存在稍许相位差不均,但不会造成问题。
×…ΔRth为5nm以上,存在相当大的相位差不均。
(横段不均的评价)
通过上述制造方法进行制膜,将卷取而成的各光学膜以预定长度拉出,并通过肉眼进行观察,基于下述标准来评价横段不均(膜厚不均)。需要说明的是,一旦在流延时产生横段不均,即使制膜条件发生变化,该横段不均也不会消失,因此,以上述方式通过肉眼观察制膜后的卷取膜,评价横段不均。
评价标准
◎…完全未观察到横段不均,是作为光学膜可以没有问题地使用的水平。
○…尽管部分存在横段不均,但通过使易粘接层及硬涂层等重叠,成为作为光学膜可以没有问题地使用的水平,而不限制其适用的用途。
△…尽管部分存在横段不均,但通过使易粘接层及硬涂层等重叠,成为作为光学膜可以进行利用的水平,适用的用途受到限制。
×…肉眼观察到许多横段不均的存在,成为不能用作光学膜的水平。
各光学膜1~30的评价结果示于表1中。需要说明的是,在表1中,PI表示聚酰亚胺树脂,PAR表示聚芳酯树脂,COP表示环烯烃树脂。此外,表1中还显示了各光学膜与实施例或比较例之间的对应关系。
根据表1可知,在比较例1~13中,在使用了聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中的任何一种的光学膜的制膜中,相位差不均和横段不均的评价皆为不良(×)。这被认为是因为:在比较例1~13中,在流延工序中没有满足以下条件式(1)和条件式(2)中的至少一个条件式。
(1)V2>V1C
(2)(V2/V1E)>(V2/V1C)
即,由于不满足条件式(1)和(2)这两者,无法通过流延方向上的拉伸来提升流延膜的宽度方向的端部的强度。其结果,当从支持体上剥离流延膜时,上述端部震颤而导致剥离不均,并且剥离张力未被均匀地施加在流延膜的宽度方向上,因此,产生了相位差不均。此外,由于没有满足条件式(2),因此,从流延模头的流延宽度端部排出的胶浆不稳定,并且胶浆整体容易由于支持体的振动等外界干扰而发生振动,结果产生了横段不均。
对此,在实施例1~17中,在使用了聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中的任何一种的光学膜的制膜中,满足上述条件式(1)和条件式(2)这两个条件式。在流延工序中,从流延模头的流延宽度端部排出的胶浆在流延方向上得到拉伸,并且流延膜的宽度方向端部的强度得到提升,因此,当从支持体上剥离时,流延膜的端部不易震颤,剥离不均降低。由此,剥离张力被均匀地施加在流延膜的宽度方向上,并且流延膜的端部和中央部的分子的取向方向不易产生偏差,相位差不均降低。此外,通过满足条件式(2),使从流延模头的流延宽度端部排出的胶浆变得稳定,并且不易摇晃,从而可以抑制由外界干扰引起的胶浆整体的摇晃,由此降低了横段不均。
特别是,根据实施例1~5、14、16的结果,从进一步降低相位差不均和横段不均的观点出发,优选进一步满足下述条件式(3)。即,
(3)3<(V2/V1C)≤10。
此外,根据比较例3、实施例6~11、14~17的结果,从平衡良好地降低相位差不均和横段不均观点出发,进一步优选满足下述条件式(4)。即,
(4)1.05≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.5。
其中,根据实施例3、7、14~17的结果,从进一步可靠地降低相位差不均和横段不均这两者的观点出发,优选进一步满足下述条件式(3’)和条件式(4’)。即,
(3’)4.6≤(V2/V1C)≤5.0
(4’)1.2≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.3。
[补充]
尽管上文已经描述了本发明的实施方式,但本发明的范围不限于此,在不脱离本发明的主旨的情况下,可以进行各种修改。
上述本实施方式的光学膜的制造方法可以表示如下。
1、一种光学膜的制造方法,其是通过溶液流延制膜法来制造光学膜的方法,所述方法包括:
流延工序,其使包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、以及聚芳酯树脂中任一种树脂和溶剂的胶浆从流延模头中排出,流延到移动的支持体上,并对流延后的胶浆进行干燥,形成流延膜;
剥离工序,其从所述支持体上剥离所述流延膜,
其中,将胶浆从所述流延模头的流延宽度端部排出的排出速度设为V1E(m/min),将胶浆从所述流延模头的流延宽度中央部排出的排出速度设为V1C(m/min),将所述支持体的移动速度设为V2(m/min),此时,同时满足下述条件式(1)和条件式(2),
(1)V2>V1C
(2)(V2/V1E)>(V2/V1C)。
2、根据上述1所述的光学膜的制造方法,其还满足下述条件式(3),
(3)3<(V2/V1C)≤10。
3、根据上述2所述的光学膜的制造方法,其还满足下述条件式(4),
(4)1.05≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.5。
4、根据上述1~3中任一项所述的光学膜的制造方法,其还满足下述条件式(3’)和条件式(4’),
(3’)4.6≤(V2/V1C)≤5.0
(4’)1.2≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.3。
5、根据上述1~4中任一项所述的光学膜的制造方法,其中,
通过使所述流延模头的排出所述胶浆的狭缝间隙在流延宽度方向上发生改变,使所述胶浆的排出速度V1E比排出速度V1C慢。
工业实用性
本发明可用于,通过溶液流延膜制膜法来制备包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂、聚芳酯树脂中的任何一种树脂的光学膜。
符号说明
2 流延模头
2a 流延宽度中央部
2b 流延宽度端部
3 支持体
5 流延膜
31 狭缝间隙
Claims (5)
1.一种光学膜的制造方法,其是通过溶液流延制膜法来制造光学膜的方法,所述方法包括:
流延工序,其使包含聚酰亚胺树脂、环烯烃树脂以及聚芳酯树脂中任一种树脂和溶剂的胶浆从流延模头中排出,流延到移动的支持体上,并对流延后的胶浆进行干燥,形成流延膜;
剥离工序,其从所述支持体上剥离所述流延膜,
其中,将胶浆从所述流延模头的流延宽度端部排出的排出速度设为V1E(m/min),将胶浆从所述流延模头的流延宽度中央部排出的排出速度设为V1C(m/min),将所述支持体的移动速度设为V2(m/min),此时,同时满足下述条件式(1)和条件式(2),
(1)V2>V1C
(2)(V2/V1E)>(V2/V1C)。
2.根据权利要求1所述的光学膜的制造方法,其还满足下述条件式(3),(3)3<(V2/V1C)≤10。
3.根据权利要求2所述的光学膜的制造方法,其还满足下述条件式(4),(4)1.05≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.5。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的光学膜的制造方法,其还满足下述条件式(3’)和条件式(4’),
(3’)4.6≤(V2/V1C)≤5.0
(4’)1.2≤(V2/V1E)/(V2/V1C)≤1.3。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的光学膜的制造方法,其中,
通过在流延宽度方向上改变所述流延模头的排出所述胶浆的狭缝的间隙,使所述胶浆的排出速度V1E比排出速度V1C慢。
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