JP2006130702A - 光学用フィルム及び光学用フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 厚み精度に優れ、且つフィルム表面の凹み欠陥の少ない光学用フィルム及び光学用フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】 非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムを溶融押出法により製膜する製造方法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込む際、前記２つの冷却ロールにポリエステル超極細繊維材質のロールクリーナーを備え、該ロールをクリーニングし、更に、前記２つの冷却ロールにカバーを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、非晶性の熱可塑性樹脂からなり、厚み精度、平滑性に優れ、且つフィルム表面の凹み欠陥が少なく、光学用途に好適なフィルム及びその製造方法に関する。

近年、液晶表示装置に於いては、光学的に透明であり、厚み精度に優れ、且つフィルム表面の欠陥が少ない光学用フィルムが求められている。そこで、このような高品位のフィルムを得るためには従来より溶液流延法による製膜法が多用されてきた。しかしながら、溶液流延法は生産性や溶剤コストといった観点からは、溶融押出による製膜法に及ばない。

ところで最近、環状オレフィン樹脂の溶融押出による製膜法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの平滑化ロールで挟み込んで、高い表面平滑性を実現した光学用フィルムの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、特許文献１で「表面平滑性」とは、フィルム表面のダイラインである事を定義している。さらに「ダイライン」とは、Ｔダイの特定の位置に対応する成形物の位置に樹脂の押出方向に沿って連続的に発生する肉眼で観察可能な縞を意味する。

ところが、上記公報に開示されたような方法のみで光学用フィルムを製造しようとした場合、上記のような表面平滑性に関しては満足すべきものが得られたとしても、原因不明のフィルムの凹み欠陥が発生する問題があった。

これに対して、溶融押出形成物がシート又はフィルム形状である場合には、一般には樹脂を単軸（又は２軸）等の押出機等により溶融状態でＴダイから押出し、１つの冷却ロールに流延して、２つの冷却ロールでは挟み込まない製造方法が採られている。この方法では、フィルムの凹み欠陥は発生しない。しかしながら、平滑性に優れたフィルムを得る事が出来ない。他に、フィルムの片面が開放されている為、外気の影響を受け、フィルムの温度変化の不均一から厚み精度の良好なフィルムを得る事が出来ない。

一方、連続的にロールを掃除する方法としては、紫外線をロールに照射して、ロールに付着した有機物を分解、酸化させて除去する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、凹み欠陥に起因するロール付着物は有機物に限らず、無機物も対象となる為に、十分な効果が得られなかった。
特開２０００−２８０３１５号公報 特開平８−０１１１８６号公報

上述した従来の技術では、光学用フィルムを溶融押出法により製膜する製造方法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込んで冷却して連続的に製造する際、フィルム表面に凹み欠陥が発生していた。本発明の目的は、厚み精度に優れ、且つフィルム表面の凹み欠陥の少ない光学用フィルム及び光学用フィルムの製造方法を提供する事にある。

上記課題を解決する為、本発明者等は鋭意検討を行った。その結果、非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムであって、厚みが３０μｍ以上、３５０μｍ以下で、厚みムラが５μｍ以下であり、且つ凹み欠陥が５０個／ｍ²以下である光学用フィルムが上記課題を解決し、液晶表示装置等に用いられる光学用フィルムに要求される厚み精度や平滑性、表面欠陥の少なさを満足する事を見出し、本発明を完成した。

また、溶融押出フィルムである前記光学用フィルムを提供した。

また、本発明は、非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムを溶融押出法により製膜する製造方法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込む事を特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供した。

また、本発明は、前記２つの冷却ロールにロールクリーナーを備え、該ロールをクリーニングする事を特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供した。

本発明は、また、前記ロールクリーナーが、ポリエステル超極細繊維布である事を特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供した。

本発明は、また、前記２つの冷却ロールにカバーを備える事を特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供した。

本発明によれば、非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムを溶融押出法により製膜する製造方法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込み、該２つの冷却ロールにロールクリーナー、カバーを備える事により、厚み精度に優れ、且つフィルム表面の凹み欠陥の少ない光学用フィルムを提供出来る。また、この方法により形成した光学用フィルムは、液晶表示装置等に用いられる光学用フィルムに要求される厚み精度や平滑性、表面欠陥の少なさを満足できる。

本発明に係る光学用フィルムは、非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムであって、厚みが３０μｍ以上、３５０μｍ以下で、厚みムラが５μｍ以下であり、且つ凹み欠陥が５０個／ｍ²以下である。

フィルムの厚みが３０μｍ未満の場合、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込んでフィルムを冷却する際、ロールとして金属ロールが好適に使用出来るが、フィルムが薄く、ロールの面同士が接触して金属ロールの外面に傷がつき易い、或いはロールそのものが破損し易い。従って、製膜するフィルムの厚みは３０μｍ以上である事が好ましく、更に好ましくは８０μｍ以上、特に好ましくは１００μｍ以上である。

又、フィルムの厚みが３５０μｍより厚い場合、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込んでフィルムを冷却する際、フィルムが厚く、フィルムの冷却が不均一になり易く、フィルムに皺が発生し、表面性が悪化し易く好ましくない。従って、フィルムの厚みは３５０μｍ以下である事が好ましく、更に好ましくは２５０μｍ以下、特に好ましくは１７０μｍ以下である。

フィルムの厚みムラが５μｍより大きい場合、長さムラが発生し、捲重体としたときに巻き皺が発生し、表面性が良好なフィルムが得られにくく、好ましくない。

フィルム表面の凹み欠陥が５０個／ｍ²より多い場合、例えばフィルムを液晶装置の偏光子保護フィルムとして用いた時、偏光子との接着の際に凹み欠陥が起因して接着ムラが発生し易く、好ましくない。従って、フィルム表面の凹み欠陥は５０個／ｍ²以下である事が好ましく、更に好ましくは３０個／ｍ²以下、特に好ましくは１０個／ｍ²以下である。ここで、本発明では「凹み欠陥」とは、異物欠陥とは異なり、当該部分に異物が存在せず、肉眼で観察可能な凹んだ欠陥の意味である。さらに詳しくは、最大長さが１０μｍ以上、深さが１μｍ以上の大きさである。

本発明に係る光学用フィルムに用いられる非晶性の熱可塑性樹脂とは、結晶構造をとりえない無定形状態を保つ高分子であり、そのガラス転移温度は、樹脂によって異なる為特に限定されるものではないが、総じて１００℃以上のものである。上記非晶性熱可塑性樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、マレイミド・オレフィン系樹脂、グルタルイミド系樹脂等の単独樹脂又はこれらを混合してなる樹脂組成物が挙げられる。

本発明で用いられる非晶性の熱可塑性樹脂には、本発明の課題達成を阻害しない範囲で必要に応じて、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤等の１種類もしくは２種類以上が添加されていても良い。

本発明に係る光学用フィルムは、溶融押出フィルムである事が好ましい。

フィルムを製膜する方法としては、従来公知の溶融押出法、溶液流延法が挙げられる。溶剤を使用しない溶融押出法の方が、生産性、溶剤コスト、地球環境上や作業環境上といった観点から好ましい。

本発明に係る光学用フィルムは、下記製造方法に従って好適に製造する事が出来る。

本発明者等は鋭意検討を行った結果、２つの冷却ロールで挟み込む事によるフィルムの凹み欠陥は、２つの冷却ロールに付着した微小な異物に起因している事を見出した。即ち、本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムを溶融押出法により製膜する製造方法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込む事が好ましい。Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込む事により、ダイライン等が矯正されて高い表面平滑性を実現出来る。又、フィルムの温度変化が均一になり、厚みプロファイルが安定してより高い厚み精度を有するフィルムの製膜が可能となる。２つの冷却ロールでのフィルムの挟み込み力は、２つの冷却ロールとフィルムが完全に密着する力以上であれば良く、更に樹脂の流動性等によって適宜決められれば良い。

又、ロール温度は、非晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移温度±１５℃から適宜選択する事が好ましい。ロール温度が、非晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移温度−１５℃より低い場合、フィルムの冷却効果が大き過ぎ、フィルムに皺が発生し、表面性が悪化し易く好ましくない。一方、非晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移温度＋１５℃より高い場合、ロールにフィルムが融着し、フィルムに横皺が発生し、表面性が悪化し易く好ましくない。

２つの冷却ロールの内、一方の冷却ロール材質は特に限定されず、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼等剛体性の金属が挙げられる。もう一方の冷却ロール材質は、特に限定されるものではないが、シリコーン、フッ素系樹脂、金属製弾性外筒を備えたフレキシブルロールが挙げられる。後者の冷却ロールには、フィルム表面平滑性、即ち、フィルムと２つの冷却ロールとの密着性の観点からロール表面が弾性を示す事が要求される。又、２つの冷却ロールには耐熱性が求められる。従って、２つの冷却ロールは、一方が、表面が平滑な剛体性の金属ロールであり、もう一方が、表面が平滑な弾性変形可能な金属製弾性外筒を備えたフレキシブルロールである事が好ましい。

フィルムの表面平滑性を確保する為に、２つの冷却ロールの表面粗さをＪＩＳＢ０６０１に定義されるＲｙで０．５μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下にする事が好ましい。２つの冷却ロールの幅は特に限定されず、必要なフィルム幅が確保出来るものであれば良い。又、２つの冷却ロールの外径についても特に限定されず、どちらが大きくても良く、同じ大きさでも良い。２つの冷却ロールの内、一方の冷却ロールの形状は通常は円筒状であるが、中央部が端部に比べて若干太いクラウン形状でも良い。

Ｔダイには、連続的に、厚みムラの小さいシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールに供給する事が要求される。従って、Ｔダイ出口のクリアランスは、幅方向に均一である事が好ましい。

更に、本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、冷却ロールにロールクリーナーを備え、該ロールをクリーニングする事が好ましい。冷却ロールクリーナーは、ロールに対して押圧手段によって押圧して使用する事が好ましい。押圧手段としては、油圧、空気圧、機械的押付等が挙げられるが、その際に、幅方向の圧力が均一である事が好ましい。２つの冷却ロールに対するロールクリーナーの押付圧力は、１ｋｇ／ｃｍ^２以上、１０ｋｇ／ｃｍ^２以下である事が好ましく、更に好ましくは、３ｋｇ／ｃｍ^２以上、７ｋｇ／ｃｍ^２以下であり、特に好ましくは、４ｋｇ／ｃｍ^２以上、５ｋｇ／ｃｍ^２以下である。２つの冷却ロールに対するロールクリーナーの押付圧力が１ｋｇ／ｃｍ^２より小さい場合、ロール付着物の除去が困難であり、好ましくない。一方、１０ｋｇ／ｃｍ^２より大きい場合、例えばロールに金属片等の無機物が付着していると、ロールに傷をつける可能性があり、好ましくない。尚、ロールクリーナーは、２つの冷却ロールに使用しても良いし、必要に応じて、どちらか１つの冷却ロールに使用しても良い。

更に、本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、前記ロールクリーナーが、ポリエステル超極細繊維布である事が好ましい。冷却ロールクリーナーの材質は、ロール温度が１００℃前後と高温である為、耐熱性が要求される。従って、ポリエステル超極細繊維布、セルロース布等が挙げられるが、ロール付着物除去、布からの低発塵性の観点からポリエステル超極細繊維布が好ましい。又、ロールクリーナーの形態は、必要に応じた大きさにカットされたワイパー、長尺の布が巻かれたロール状のものが挙げられるが、連続製膜時のロールクリーナー更新の観点から、長尺の布が巻かれたロール状のものがより好ましい。上記ポリエステル超極細繊維布は公知であり、商業的に入手出来る。商業的に入手出来るポリエステル超極細繊維布の具体例としては、例えば、東レ株式会社社製の商品名「トレシー」シリーズ、カネボウ株式会社製の商品名「ザビーナ」シリーズ等が挙げられる。

更に、本発明に係る光学用フィルムの製造方法は、２つの冷却ロールにカバーを備える事が好ましい。上記カバーは２つの冷却ロールへの異物付着防止を目的としている。２つの冷却ロールへの異物付着防止の方法として、製膜環境のクリーン化、ロールへのカバー設置等が挙げられる。製膜環境をクリーン化しても環境中の異物を無くす事は困難であり、ロールへのカバー設置がより好ましい。カバーの形態は、ロールへの異物付着の観点から、出来る限り２つの冷却ロール近接に設置する事が好ましい。

以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。実施例の具体的な内容を説明する前に、まず、各実験結果として示される物性及び評価値の測定方法を以下に示す。

＜厚み測定法＞ アンリツ株式会社製の触針式連続フィルム厚み計（フィルムシックネステスタＫＧ６０１Ｂ及び電子マイクロメータＫ３００１Ａ）を使用して測定した。フィルムの両端部からそれぞれ５０ｍｍを除き、フィルムの幅方向及び長さ方向に、幅３０ｍｍ，長さ２００ｍｍ以上に切り出したフィルムの厚みを連続的に測定した。厚みムラは、厚みの最大値と最小値の差とした。

＜凹み欠陥数＞ 暗室で１ｍ²のフィルムを目視で観察し、株式会社キーエンス製のデジタルマイクロスコープ（ＶＨ−Ｚ７５）で、最大長さが１０μｍ以上、深さが１μｍ以上の凹み欠陥の数をカウントした。尚、凹み欠陥の深さに関しては、デジタルマイスコープでフィルム表面の平坦部と凹み欠陥最深部の距離をピント合わせのダイヤルにより測定した。

＜表面平滑性＞ ダイラインについて目視による観察を行い、その有無を判定した。

（実施例１）
グルタルイミド樹脂（レーム社，Ｐｌｅｘｉｍｉｄ８８０５）を１００℃、５時間乾燥後、４０ｍｍ単軸押出機と４００ｍｍ幅のＴダイを用いて２８０℃で押出し、シート状の溶融樹脂をポリエステル超極細繊維布（東レ株式会社、トレシー）を使用したロールクリーナー及びカバーを備えた２つの冷却ロールで挟み込んで冷却して約３００ｍｍ幅のフィルムを得た。

このフィルムの平均厚みは１２０μｍ、厚みムラは３μｍであり、フィルムの凹み欠陥は５個／ｍ²、ダイラインは観察されなかった。

（実施例２）
２つの冷却ロールクリーナー材質がポリエステル超極細繊維布（カネボウ株式会社、ザビーナ）である事以外は、実施例１と同様の方法でフィルムを得た。

このフィルムの平均厚みは１２０μｍ、厚みムラは３μｍであり、フィルムの凹み欠陥は１５個／ｍ²、ダイラインは観察されなかった。

（実施例３）
２つの冷却ロールカバーを使用しなかった以外は、実施例１と同様の方法でフィルムを得た。

このフィルムの平均厚みは１２０μｍ、厚みムラは３μｍであり、フィルムの凹み欠陥は２０個／ｍ²、ダイラインは観察されなかった。

（実施例４）
２つの冷却ロールクリーナーを使用しなかった以外は、実施例１と同様の方法でフィルムを得た。

このフィルムの平均厚みは１２０μｍ、厚みムラは３μｍであり、フィルムの凹み欠陥は４０個／ｍ²、ダイラインは観察されなかった。

（比較例１）
２つの冷却ロールカバー及びロールクリーナーを使用しなかった以外は、実施例１と同様の方法でフィルムを得た。

このフィルムの平均厚みは１２０μｍ、厚みムラは３μｍであり、フィルムの凹み欠陥は５００個／ｍ²、ダイラインは観察されなかった。

（比較例２）
２つの冷却ロールカバー及びロールクリーナーを使用せず、１つの冷却ロールしか使用しなかった（挟み込み成形をしない）以外は、実施例１と同様の方法でフィルムを得た。

このフィルムの平均厚みは１２０μｍ、厚みムラは１０μｍであり、フィルムの凹み欠陥は０個／ｍ²、多数のダイラインが観察された。

以下の表に、上記各実験結果を整理して示す。

ロールクリーナー及びカバーを有する光学用フィルムの製造装置の一部

符号の説明

１ Ｔダイ
２ 冷却ロール
３ ロールクリーナー
４ ロールカバー
５ フィルム

Claims (6)

1. 非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムであって、厚みが３０μｍ以上、３５０μｍ以下で、厚みムラが５μｍ以下であり、且つ凹み欠陥が５０個／ｍ²以下である光学用フィルム。
2. 前記光学用フィルムが溶融押出フィルムである請求項１に記載の光学用フィルム。
3. 非晶性の熱可塑性樹脂からなる光学用フィルムを溶融押出法により製膜する製造方法に於いて、Ｔダイから押出されるシート状の溶融樹脂を２つの冷却ロールで挟み込む事を特徴とする請求項１または２に記載の光学用フィルムの製造方法。
4. 前記２つの冷却ロールにロールクリーナーを備え、該冷却ロールをクリーニングする事を特徴とする請求項３に記載の光学用フィルムの製造方法。
5. 前記ロールクリーナーが、ポリエステル超極細繊維布から形成されている事を特徴とする請求項４に記載の光学用フィルムの製造方法。
6. 前記２つの冷却ロールにカバーを備える事を特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の光学用フィルムの製造方法。

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