DE4207767A1

DE4207767A1 - Verfahren zum herstellen eines retardationsfilms

Info

Publication number: DE4207767A1
Application number: DE4207767A
Authority: DE
Inventors: Toru Yoshida
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JP2584362B2; JPH04282212A; DE4207767C2; US5236635A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Films und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines sogenannten Retardationsfilms unter Verwendung eines Filmgießverfahrens.

Als plastische Filme, die als herkömmliche Retardationsfilme verwendet werden, sind beispielsweise Triacetatfilme, Polyacrylharzfilme und Polycarbonatfilme aufgrund ihrer überlegenen optischen Durchlässigkeit, geringer Orientierung, aufgrund von Eigenschaften wie ihrem guten Haftvermögen eingesetzt worden. (Siehe Ungeprüfte Veröffentlichung Japanisches Patent Nr. Sho. 57-30 808). Herkömmliche im Filmgießverfahren hergestellte Filme weisen jedoch optische Anisotropie auf. Aufgrund dieser Mängel war es in der herkömmlichen Praxis nötig, die nach obigen Verfahren erzeugten Filme einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um das Ausmaß der Orientierung zu verringern und somit die Retardation auszugleichen.

Zudem haben herkömmliche Verfahren ein Effizienzproblem bei der Herstellung, weil ein zusätzlicher Schritt zur Wärmebehandlung erforderlich ist, um die Retardation zu verringern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, die obengenannten Probleme des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines Retardationsfilms mit einer geeigneten Retardation zur Verfügung zu stellen, in dem ein Filmgießverfahren verwendet wird, ohne daß ein Wärmebehandlungsschritt erforderlich ist.

Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Retardationsfilms, welches folgende Schritte umfaßt:
Ausgießen einer Lösung eines in einem organischen Lösungsmittel gelösten Polymeren über eine sich bewegende Unterlage, die durch eine endlose Metallplatte gebildet wird, um einen viskosen Film auf der Unterlage zu bilden,
Trocknen des Films,
Abstreifen des getrockneten Films von der Unterlage,
und weiteres Trocknen des abgestreiften Films, um einen fertigen Retardationsfilm zu bilden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die auf den Film wirkende Spannung und die Trocknungstemperatur so kontrolliert werden, daß der Fließwert (yield value) des Films, bestimmt in Abhängigkeit von dem Lösungsmittelgehalt und der Temperatur des Films, nicht überschritten wird.

Das vorstehende Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur erhöht wird um den Fließwert des Films zu verringern, um auf diese Weise eine gewünschte Streckung hervorzubringen, wenn der Lösungsmittelgehalt 10% nicht überschreitet.

Die erfindungsgemäß hergestellten Retardationsfilme umfassen nicht nur Polycarbonatfilme, sondern beispielsweise auch Filme aus Polystyrol, Poly(methylmethacrylat), Polypropylen, Polyvinylchlorid, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Polyethylen, Polyacrylat, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid und Diacetylcellulose.

Erfindungsgemäß ist es in einem Verfahren zur Herstellung eines Retardationsfilms, welches die Schritte:
Ausgießen einer Lösung eines in einem organischen Lösungsmittel gelösten Polymeren über eine Unterlage, die aus einer sich bewegenden endlosen Metallplatte gebildet wird, um einen viskosen Film auf der Unterlage zu bilden,
Trocknen des Films,
Abstreifen des getrockneten Films von der Unterlage,
weiteres Trocknen des abgestreiften Films zu einem fertigen Retardationsfilm,
umfaßt, vorzuziehen, daß die Unterlage von der rückseitigen Oberfläche durch eine Strahlungswärmequelle geheizt wird, und daß der viskose Film auf der vorderen Oberfläche der Unterlage nur durch die Strahlungswärmequelle geheizt und getrocknet wird, d. h. ohne die Verwendung eines trocknenden Luftstroms, solange bis der Lösungsmittelgehalt in dem viskosen Film 35 Gewichtsprozent oder weniger beträgt.

Erfindungsgemäß bedeutet das Heizen der rückseitigen Oberfläche der Unterlage mit einer Strahlungswärmequelle, daß die gesamte rückseitige Oberfläche der Unterlage beispielsweise durch Infrarotheizung oder Hochfrequenzheizung oder durch eine Dampfheizung oder eine dielektrische Heizung beheizt wird. Dieses Verfahren unterscheidet sich stark vom herkömmlichen Verfahren dadurch, daß die Wärme zur Verdampfung des Lösungsmittels von der Filmoberfläche von der rückseitigen Oberfläche des Films zugeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die Temperatur des viskosen Films auf der hinteren Oberflächenseite höher wird als auf der vorderen Oberflächenseite. Dies muß verglichen werden mit dem herkömmlichen Verfahren, bei dem nur die vordere Oberflächenseite der Unterlage durch einen Heißluftstrom getrocknet wird, während die hintere Oberflächenseite des Films durch die Verdampfung des Lösungsmittels abgekühlt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb insgesamt vorteilhaft bei dem Transport des Lösungsmittels auf die vordere Oberflächenseite zur Verdampfung.

Der Grund dafür, daß der viskose Film auf der vorderen Oberfläche des Trägers nur durch eine Strahlungswärmequelle geheizt und getrocknet wird, ohne die Verwendung eines Luftstroms zum Trocknen, solange bis der Lösungsmittelgehalt des Films 35 Gewichtsprozent oder weniger beträgt, ist der folgende: falls der Lösungsmittelgehalt gleich oder größer als 35 Gewichtsprozent ist, werden, wenn der Film mit einem Heißluftstrom getrocknet wird, auf der Oberfläche des Films Ungleichmäßigkeiten verursacht aufgrund lokaler Unterschiede der Konvektion des trocknenden Luftstroms auf der Filmoberfläche. (Dies ist als eine Ursache von Ungleichmäßigkeit beim Trocknen im herkömmlichen Verfahren gefunden worden, d. h. aufgrund von Unterschieden im Fluß des trocknenden Luftstroms auf der Filmoberfläche führt ungleichmäßige Konvektion zu Unterschieden bei der Trocknungsgeschwindigkeit des angrenzenden Films.)

Beim vorliegenden Verfahren wird der Film auf der Oberflächenseite der Unterlage jedoch nur von einer Strahlungswärmequelle geheizt und getrocknet, ohne die Verwendung eines trocknenden Luftstroms. Folglich unterscheidet sich das vorliegende Verfahren deutlich vom herkömmlichen Verfahren dadurch, daß die gesamte Oberfläche des Films allmählich und gleichmäßig durch Verdampfung getrocknet wird, die ausschließlich durch den Temperaturanstieg des Films an sich verursacht wird. Entsprechend ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die natürliche Verdampfung auf der gesamten Oberfläche dadurch verursacht wird, daß der Film nur durch Strahlungswärme geheizt wird.

Deshalb ist es wichtig eine Strahlungswärmequelle bereitzustellen, mit der die Filmoberfläche gleichmäßig bestrahlt werden kann, und es ist notwendig, die obere Grenze der Temperatur zu kontrollieren, so daß der Film nicht schäumt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren tritt die Möglichkeit von Ungleichmäßigkeit beim Trocknen nicht auf, wenn der Lösungsmittelgehalt des Films gleich oder weniger als 35 Gewichtsprozent beträgt, so daß der Film wirksam unter Verwendung eines Heißluftstroms wie im herkömmlichen Verfahren getrocknet werden kann. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Lösungsmittelgehalt größer als 35 Gewichtsprozent ist, der Film auf der vorderen Oberflächenseite nicht einer Trocknung durch einen Heißluftstrom unterzogen, sondern Strahlungsheizung wird sowohl von den vorderen als auch von den hinteren Oberflächen in einer Atmosphäre eingesetzt, die eine hohe Konzentration des Lösungsmittels enthält (weil keine trockene Luft verwendet wird), so daß die gesamte Filmoberfläche allmählich auf der Unterlage getrocknet wird, um somit den Lösungsmittelgehalt auf 35 Gewichtsprozent oder weniger zu verringern. Dann wird, nachdem er von der Unterlage abgestreift worden ist, das Trocknen des Films in einer Nachtrockenvorrichtung vervollständigt.

Als organische Lösungsmittel, die erfindungsgemäß für den obengenannten Polymer verwendet werden, können beispielsweise Aceton, Methylethylketon, Methylenchlorid oder Toluol verwendet werden.

Ferner kann die endlose Metallplatte erfindungsgemäß entweder als Band oder als Trommel vorliegen. Erfindungsgemäß ist jedoch die Verwendung einer Gießvorrichtung, in der die Unterlage als Riemen mit einer langen Wegstrecke vorliegt, effektiver.

Das Merkmal, wonach die auf den Film wirkende Spannung und die Trocknungstemperatur so kontrolliert werden, daß der Fließwert des Films, welcher in Abhängigkeit von dem Lösungsmittelgehalt im Film und der Temperatur des Films bestimmt wird, nicht überschritten wird, bringt folgende Effekte hervor: Zum Beispiel können die Temperatur und der Fließwert eines Polycarbonatfilms in einem Zusammenhang stehen wie er in Fig. 2 gezeigt wird, so daß der Fließwert 4.5 kg/cm², 12 kg/cm² und 55 kg/cm² bei 100°C beträgt, wenn der Lösungsmittelgehalt zum Beispiel 15%, 10% und 5% beträgt. Entsprechend kann die auf den Film wirkende Spannung erhöht werden ohne den Fließwert zu überschreiten. Zum Beispiel kann, wenn der Streckpunkt (yield point) nicht höher als 13 kg/cm² liegt (konstante Spannung), die Temperatur entsprechend dem im Film enthaltenem Lösungsmittelgehalt erhöht werden, d. h. die Temperatur kann sukzessiv auf 35°C, 55°C, 75°C, 100°C und 130°C erhöht werden, entsprechend den Werten des Lösungsmittelgehalts von 25%, 20%, 15% und 10%, um dadurch die Trocknungseffektivität voranzutreiben.

Ferner bedeutet das Merkmal der Erfindung, wonach die Temperatur erhöht wird, um den Fließwert des Films zu verringern, um somit eine gewünschte Streckung zu erzeugen, wenn der Lösungsmittelgehalt gleich oder weniger als 10% beträgt, daß der Fließwert auf 2 kg/cm² verringert wird, wenn zum Beispiel die Temperatur auf 130°C erhöht wird, im Fall wo der Lösungsmittelgehalt 10% und der Fließwert 12 kg/cm² bei 100°C beträgt. Dies hat zur Folge, daß der Film durch die bestehende Spannung in geeigneter Weise gestreckt werden kann. So kann eine geeignete Streckung durch Anwendung einer geeigneten Spannung in kontinuierlicher Weise in einem einzigen Verfahren durchgeführt werden.

Um die auf den Film wirkende Spannung und die Trocknungstemperatur so zu kontrollieren, daß der in Abhängigkeit vom Lösungsmittelgehalt und der Temperatur des Films bestimmte Fließwert des Films nicht überschritten wird, und um die Temperatur derart zu erhöhen, daß der Fließwert des Films verringert wird, um ein gewünschtes Maß an Streckung zu bewirken, wenn der Lösungsmittelgehalt gleich oder weniger als 10% beträgt, ist es vorzuziehen, daß das Nachtrocknungsverfahren auf drei kleine Kammern, besser noch auf fünf oder mehr Kammern aufgeteilt wird, wobei die Temperatur schrittweise in den jeweiligen Kammern erhöht wird, um somit die Wirksamkeit der Trocknung zu verbessern, und daß die gewünschte Streckung in der Kammer in der späteren Stufe durchgeführt wird. Zum Beispiel wird, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Nachtrocknungsverfahren 2 im Anschluß an eine Gießvorrichtung 1 auf fünf Kammern aufgeteilt (4, 5, 6, 7, 8) und in jeder Kammer wird eine geeignete Temperatur aufrechterhalten, die einem sicheren Betrag an Spannung entspricht, so daß der Fließwert während der sukzessiven Verringerung des Lösungsmittelgehaltes des Films nicht überschritten wird. Auf diese Weise wird die Wirksamkeit der Trocknung verbessert. Die Temperatur in der vierten und fünften Kammer 7 und 8 wird weiter sukzessive erhöht, so daß ein gewünschtes Maß an Streckung durchgeführt wird, um somit eine geeignete Retardation zu erhalten.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; und

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur und dem Fließwert des Lösungsmittelgehalts eines Polycarbonatfilms.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

In einer Filmgießvorrichtung wird, wie in Fig. 1 gezeigt wurde, eine Methylenchloridlösung eines Polycarbonats mit 18 Gewichtsprozent als Polymerlösung hergestellt, die hergestellte Lösung wurde über einen Träger (ein Band) gegossen, das Gießmaterial wurde getrocknet so daß der Lösungsmittelgehalt gleich oder weniger als 25% beträgt, und das getrocknete Material wurde von der Unterlage abgestreift, d. h. von der Gießvorrichtung 1, um dann in das Nachtrockenverfahren 2 einzutreten. Das Nachtrockenverfahren wurde auf fünf Kammern aufgeteilt, deren jeweilige Temperaturen auf der Basis der den Maximalwerten des Lösungsmittelgehalts (der Menge an Lösungsmittel bezogen auf die feste Verbindung) in den jeweiligen Kammern entsprechenden Fließwerten eingestellt wurden. Das getrocknete Material wurde dann von einer Aufwickelvorrichtung 3 aufgenommen. Der Lösungsmittelgehalt, die Temperaturen und die Fließwerte unter diesen Bedingungen in den jeweiligen Trockenkammern waren wie folgt:

Der Spannungswert (T) wurde so eingerichtet, daß er den Wert nicht überschreitet, der durch Multiplikation des oben aufgelisteten Fließwertes kg/cm² (K) der jeweiligen Kammer mit einer Filmschnittfläche (S) wie folgt erhalten wurde:

T K × S.

In diesem Fall können die Spannungswerte einzeln für jede Kammer ausgewählt werden, oder sie können alle auf den schwächsten Fließwert 19 kg/cm² (die zweite Kammer) gesetzt werden.

Unter den obengenannten Herstellungsbedingungen konnte ein Retardationsfilm von ausgezeichneter Qualität hergestellt werden.

Vergleichsbeispiel 1

Wenn die Temperatur der zweiten Kammer von 50°C auf 70°C erhöht wurde um eine hohe Trocknungsrate zu erhalten, wurde der Film in der zweiten Kammer in einem solchen Ausmaß gestreckt, daß die Breite des Produkts zu gering wurde und die Retardation viel größer als der angestrebte Wert war. Dementsprechend war der Film nicht als Retardationsfilm geeignet. Der Fließwert der zweiten Kammer betrug 6 kg/cm² bei 70°C.

Obwohl die in diesem Verfahren angewandte Spannung herabgesetzt wurde, war in diesem Fall die Spannung so gering, daß die Rotation der Transportwalzen gegen den Film zu Problemen, wie der Erzeugung von Kratzern oder unzureichender Fortbewegung, führte.

Beispiel 2

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Effekte kann die Streckung des Films in den Kammern durch Kontrolle der Temperatur und der Spannung in jeder Kammer durchgeführt werden. D.h. die Streckung des Films wird in der hinteren Hälfte der Kammer entsprechend dem angestrebten Retardationswert beim Aufwickeln des Films durchgeführt. Mit dieser Anordnung kann der Streckungsschritt im Anschluß an den Aufwickelschritt weggelassen werden.

In diesem Fall ist es so, daß die Orientierungseigenschaften um so besser sind, je geringer der Lösungsmittelgehalt ist, und daß es deshalb vorzuziehen ist, den Film in der zweiten Hälfte des Nachtrocknungsverfahrens zu strecken. Wenn zum Beispiel die Temperatur der vierten Kammer auf 140°C gesetzt wird, erniedrigt sich der Fließwert auf 7 kg/cm², wie in Fig. 2 gezeigt. Dieser Fließwert ist viel niedriger als der in den anderen Kammern, so daß der Fließwert in der vierten Kammer niedriger wird als die Spannung im Film. Wenn jedoch die Spannung nicht niedriger als der Fließwert gemacht wurde und die Geschwindigkeit des Films zwischen der dritten und der fünften Kammer um 12% erhöht wurde, wurde ein Film mit einer Retardation von 570 nm im Aufwickelteil erhalten.

Beispiel 3

Wenn eine 25%ige Lösung eines Styrol-Acrylnitril-Copolymeren in Methylenchlorid in einem dem vorstehend beschriebenen Verfahren ähnlichen Ausgießverfahren gegossen wurde, wurde der Film unter den dem Lösungsmittelgehalt in Beispiel 1 entsprechenden Temperaturbedingungen übermäßig gestreckt, und deshalb konnte ein gewünschter Film nicht erhalten werden, weil der Glasübergangspunkt dieses Materials niedriger war als der von Polycarbonat.

Als die Trocknungstemperatur in jeder Kammer um 10-20°C verringert wurde, konnten Produkte innerhalb des Anwendungsbereichs der Stufenspannung erhalten werden.

In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für Retardationsfilme wird im Verfahren zur Nachtrocknung des von der Unterlage abgestreiften Films die Trocknungstemperatur stufenweise entsprechend der auf den Film wirkenden Spannung bestimmt, auf der Basis des Fließwerts, welcher in Abhängigkeit von dem Lösungsmittelgehalt im Film und der Temperatur des Films bestimmt wird. Dementsprechend wird der Film nicht unerwünschterweise während des Verfahrens gestreckt, und ein gleichmäßiger Retardationsfilm, welcher für optische Anwendungen geeignet ist, kann erhalten werden. Ferner kann der Film durch die Wahl der Bedingungen der Temperatur und der Spannung im Nachtrockenverfahren in geeigneter Weise gestreckt werden, so daß es möglich ist, einen gewünschten Retardationswert in einem einzigen Verfahren zu erhalten.

Ferner gibt es in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren keine Erhöhung der Zahl der benötigten Schritte, so daß die Produktionseffektivität durch die Erfindung verbessert werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Retardationsfilms, welches folgende Schritte umfaßt:
Ausgießen einer Lösung eines in einem organischen Lösungsmittel gelösten Polymeren über eine Unterlage, die von einer laufenden endlosen Metallplatte gebildet wird, um darauf einen viskosen Film zu bilden;
Trocknen dieses Films;
Abstreifen des getrockneten Films von der Unterlage;
weiteres Trocknen des abgestreiften Films zu einem fertigen Retardationsfilm;
Kontrollieren der auf diesen Film wirkenden Spannung und Kontrollieren der Trocknungstemperatur dieses Films bei dem Schritt des weiteren Trocknens, so daß der Fließwert dieses Films nicht überschritten wird, wobei dieser Fließwert in Abhängigkeit mit dem in dem Film verbleibenden Lösungsmittelgehalt und der Temperatur dieses Films bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches außerdem folgenden Schritt umfaßt:
Erhöhen der Temperatur des Films, so daß der Fließwert des Films herabgesetzt wird, um dadurch eine gewünschte Streckung herbeizuführen, wenn der Lösungsmittelgehalt nicht mehr als etwa 10% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den folgenden Schritt umfaßt:
Trocknen des Films mit einem Heißluftstrom, wenn der Lösungsmittelgehalt in dem viskosen Film nicht mehr als etwa 35% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den folgenden Schritt umfaßt:
Heizen der endlosen Metallplatte von einer dem viskosen Film entgegengesetzten Seite.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der Schritt des Heizens der endlosen Metallplatte fortgesetzt wird, bis der Lösungsmittelgehalt in dem viskosen Film nicht mehr als etwa 35% beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, welches weiter den folgenden Schritt umfaßt:
Trocknen des Films mit einem Heißluftstrom nachdem der Lösungsmittelgehalt in dem viskosen Film niedriger als etwa 35% geworden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den folgenden Schritt umfaßt:
Heizen der endlosen Metallplatte von einer dem viskosen Film entgegengesetzten Seite bei gleichzeitigem Heizen des Films auf dieser endlosen Metallplatte mit einer Strahlungsheizung.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des weiteren Trocknens das Durchleiten des Films durch eine Vielzahl von Trockenkammern umfaßt, wobei die Temperatur in diesen Trockenkammern zumindest zwischen einigen dieser Kammern in der späteren Hälfte dieser Kammern in der Richtung sukzessive gesteigert wird, in der dieser Film durch diese Kammern hindurchgeht.