JP2008266640A - セルロースアシレートフィルムとその製造方法、位相差フィルム、偏光板、および液晶表示装置 - Google Patents

セルロースアシレートフィルムとその製造方法、位相差フィルム、偏光板、および液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高温においても搬送性に優れており、熱処理を行っても面状が良好であるセルロースアシレートフィルムを提供すること。
【解決手段】式(I)と式(II)を満たすセルロースアシレートフィルム。
式(I): 1.01≦E’(//)/E'(⊥)≦1.30
式(II): 5≦σ240(20%)≦100
[E’(//)は25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向の引張り弾性率(単位;MPa)、E'(⊥)はE'(//)の測定方向と直交する方向の引張り弾性率(単位;MPa)、σ240は、25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向に、240℃において20%伸ばしたときの引張り応力(単位;N/mm2)を表す。]
【選択図】なし

Description

本発明は、セルロースアシレートフィルムおよびその製造方法に関し、詳しくは、高温下においても搬送することが可能なセルロースアシレートフィルムおよびその製造方法に関する。さらに、本発明は、当該セルロースアシレートフィルムを用いた位相差フィルム、偏光板および液晶表示装置にも関する。
ハロゲン化銀写真感光材料、位相差フィルム、偏光板および画像表示装置には、セルロースエステル、ポリエステル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ビニルポリマー、および、ポリイミド等に代表されるポリマーフィルムが用いられている。これらのポリマーからは、平面性や均一性の点でより優れたフィルムを製造することができるため、光学用途のフィルムとして広く採用されている。
これらのうち、適切な透湿度を有するセルロースアシレートフィルムは、最も一般的なポリビニルアルコール(PVA)/ヨウ素からなる偏光膜とオンラインで直接貼り合わせることが可能である。そのため、特にセルロースアセテートは偏光板の保護フィルムとして広く採用されている。
一方、透明ポリマーフィルムを、位相差フィルム、位相差フィルムの支持体、および、偏光板の保護フィルム、並びに、液晶表示装置のような光学用途に使用する場合、その光学異方性の制御は、表示装置の性能(例えば、視認性)を決定する上で非常に重要な要素となる。近年の液晶表示装置の広視野角化要求に伴ってレターデーションの補償性向上が求められるようになっており、偏光膜と液晶セルとの間に配置される位相差フィルムの面内方向のレターデーション値(Re;以下、単に「Re」と称することがある。)と、膜厚方向のレターデーション値(Rth;以下、単に「Rth」と称することがある。)とを適切に制御することが要求されている。中でも、|Rth/Re|<0.5を満たす透明ポリマーフィルムは製造が容易ではないため、簡便に製造することが求められている。
|Rth/Re|<0.5を満たすポリマーフィルムの製造方法としては、ポリマーフィルムに熱収縮性フィルムを貼合して加熱延伸処理を行い、その後に熱収縮性フィルムを剥離してフィルム平面方向に配向した分子群と、厚さ方向に配向した分子群とを混在させることによる連続的な製造方法が開示されている(例えば、特許文献1や特許文献2参照)。これらの文献の実施例によれば、この方法によって製造されるポリカーボネートフィルム等は、|Rth/Re|<0.5を満たすものであることが明らかにされている。しかしながら、この方法は大量の熱収縮性フィルムを消費してしまうものであるうえ、得られたフィルムの品質にばらつきがあるという問題がある。この問題は、セルロースエステルのような弾性率の高いポリマーで特に顕著であった。
特開平5−157911号公報 特開2000−231016号公報
本発明者は、|Rth/Re|<0.5等の光学特性を有するセルロースアシレートフィルムが、セルロースアシレートフィルムをある特定の温度以上で熱処理をすることにより得られることを見出した。しかしながら、従来の製造方法で得られるセルロースアシレートフィルムを熱処理すると面状が悪化してしまう等の問題があり、光学用途に用い得るようなセルロースアシレートフィルムを製造するにはなお改善が必要であった。そこで、本発明者は、高温においても搬送性に優れており、熱処理を行っても面状が良好であるセルロースアシレートフィルムおよびその製造方法を提供することを目的として設定した。また、本発明者は、このようなフィルムを用いて、優れた光学的性質を有する位相差フィルム、偏光板、および液晶表示装置を提供することも目的として設定した。
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ある特定の物性を有するセルロースアシレートフィルムを用いれば、搬送性が良好で熱処理後の面状も良好であることを見出し、上記課題を解決し、下記の本発明を完成するに至った。
[1] 引張り弾性率が下記式(I)を満たし、且つ、引張り応力が下記式(II)を満たすことを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
式(I): 1.01≦E’(//)/E'(⊥)≦1.30
[式中、E’(//)は25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向の引張り弾性率(単位;MPa)を表し、E'(⊥)はE'(//)の測定方向と直交する方向の引張り弾性率を表す。]
式(II): 5≦σ240(20%)≦100
[式中、σ240は、25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向に、240℃において20%伸ばしたときの引張り応力(単位;N/mm2)を表す。]
[2] 引張り応力が下記式(III)を満たすことを特徴とする[1]に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(III): 0.5≦σ240(5%)≦50
[式中、σ240は、25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向に、240℃において5%伸ばしたときの引張り応力(単位;N/mm2)を表す。]
[3] 25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向と、面内の遅相軸の方向とのなす角が80〜100°であることを特徴とする[1]または[2]に記載のセルロースアシレートフィルム。
[4] 240℃にて10分間保持した場合の添加剤の減少率が5質量%以下であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[5] セルロースの水酸基に置換されているアシル基の全置換度が2.85〜3.00である[1]〜[4]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[6] 300〜30000mの長さで巻き取られたことを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[7] 25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向の240℃における引張り弾性率が25〜500MPaであることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[8] 膜厚ムラが0.01〜3μmであり、且つ下記式(IV)および(V)を満足することを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
式(IV): Re≧15
式(V): Rth≦−7.5
[式中、ReおよびRthは、それぞれ面内方向および膜厚方向のレターデーション値(単位;nm)を表す。]
[9] (A)主溶媒と、主溶媒と併用される有機溶媒とからなる混合溶媒であり、該混合溶媒が沸点が95℃以上の溶媒を1〜15質量%含有し且つ貧溶媒を5〜40質量%含有する混合溶媒に、セルロースアシレートを溶解させた混合物を支持体上に流延する工程と、
(B)前記混合物を支持体上にて−15〜10℃とする工程と、
(C)得られた混合物を残留溶媒量が10〜100質量%の状態で支持体から剥ぎ取る工程と、
を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[10] (A)貧溶媒を10質量%以上含有する混合溶媒に、セルロースの水酸基へのアシル置換度が2.88以上であるセルロースアシレートを溶解させた混合物を支持体上に流延する工程と、
(B)前記混合物を支持体上にて−15〜10℃とする工程と、
(C)得られた混合物を残留溶媒量が10〜100質量%の状態で支持体から剥ぎ取る工程と、
を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[11] 前記貧溶媒がアルコールであることを特徴とする[9]または[10]に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[12] (A)沸点が95℃以上の溶媒を1〜15質量%含有し且つアルコールを5〜40質量%含有する混合溶媒に、セルロースアシレートを溶解させた混合物を支持体上に流延する工程と、
(B)前記混合物を支持体上にて−15〜10℃とする工程と、
(C)得られた混合物を残留溶媒量が10〜100質量%の状態で支持体から剥ぎ取る工程と、
を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[13] 前記支持体の速度(v1)とフィルムの巻取り速度(v2)との比(v2/v1)が0.90〜1.20であることを特徴とする[9]〜[12]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[14] 前記混合溶媒がアルコールを10〜30質量%含有することを特徴とする[9]〜[13]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[15] 前記混合溶媒が沸点が80℃以下のハロゲン化炭化水素を30〜90質量%含有することを特徴とする[9]〜[14]のいずれか一項のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[16] 前記(A)〜(C)の各工程を実施して得られたセルロースアシレートフィルムを、下記式(1)の条件を満たす温度T(単位;℃)で熱処理する工程を含むことを特徴とする[9]〜[15]のいずれか一項のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
式(1): Tc≦T<Tm0
[式中、Tcは熱処理前のポリマーフィルムの結晶化温度(単位;℃)を表し、Tm0は熱処理前のポリマーフィルムの融点(単位;℃)を表す。]
[17] [9]〜[16]のいずれか一項のいずれか一項に記載の製造方法で製造されるセルロースアシレートフィルム。
[18] [1]〜[8]または[17]に記載のセルロースアシレートフィルムを少なくとも1枚有することを特徴とする位相差フィルム。
[19] [18]に記載の位相差フィルムを有することを特徴とする偏光板。
[20] [1]〜[8]または[17]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムが偏光膜と直接貼合されていることを特徴とする偏光板。
[21] [18]に記載の位相差フィルム、または[19]もしくは[20]に記載の偏光板を、少なくとも1枚有することを特徴とする液晶表示装置。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、高温においても搬送性に優れるため、例えば、レターデーション発現性に優れたフィルムを製造するため、セルロースアシレートフィルムの結晶成長を熱処理によって促進させた場合に、面状の良好なフィルムを得ることができる。また、本発明のセルロースアシレートフィルムの製造方法によれば、当該セルロースアシレートフィルムを製造することができる。本発明のセルロースアシレートフィルムをある特定の温度以上でフィルムの拘束方法を調整しながら熱処理することにより、|Rth/Re|<0.5等の光学特性を有し、かつ面状が良好で膜厚ムラの少ないセルロースアシレートフィルムを製造することもできる。得られたフィルムは偏光膜に直接貼り合わせることが可能な位相差フィルムとして用いることもでき、偏光膜とオンラインで貼り合わせることにより、偏光板を生産性良く提供することができ、さらに、視認性に優れた信頼性の高い液晶表示装置を提供することもできる。
以下において、本発明のセルロースアシレートフィルムおよびその製造方法、位相差フィルム、偏光板、および、液晶表示装置について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
《セルロースアシレートフィルム》
本発明のセルロースアシレートフィルムは、引張り弾性率の異方性が小さく、且つ高温における引張り応力が大きいことを特徴とする。
[引張り弾性率]
本発明における引張り弾性率は、長さ150mm、巾10mmのフィルム試料を用意し、25℃・相対湿度60%にて24時間調湿後、25℃・相対湿度60%にてISO1184−1983の規格に準じ、初期試料長100mm、引張速度10mm/minにて応力−歪み曲線を作成し、その初期の傾きから求められる。本発明では、まずフィルムを任意の方向からそれと直交する方向まで15°刻みで切り出したサンプルの引張り弾性率をそれぞれ求め、次に、得られた弾性率が最大となる方向から左右方向にそれぞれ7°ずつ離れた方向まで1°刻みで切り出したサンプルの引張り弾性率をそれぞれ求め、得られた弾性率が最大となる方向の引張り弾性率をE’(//)(単位;MPa)とし、これと直交する方向の引張り弾性率をE'(⊥)とした。なお、引張り弾性率が最大となる方向は、簡易的に、音波伝播速度が最大となる方向として決定してもよい。音波伝播速度が最大となる方向は、フィルムを25℃・相対湿度60%にて24時間調湿後、配向性測定機(SST−2500:野村商事(株)製)を用いて、超音波パルスの縦波振動の伝搬速度が最大となる方向として求めることができる。
本発明のセルロースアシレートフィルムの引張り弾性率の異方性(E’(//)/E'(⊥))は、1.01〜1.30であり、1.03〜1.20であることが好ましく、1.05〜1.15であることがより好ましい。このようにすると、フィルムを熱処理する際に、熱処理温度までフィルムが達する過程におけるフィルム面内の寸法変化率を等方的に保つことができ、良好な面状の位相差フィルムを提供することが可能となる。引張り弾性率の異方性(E'(//)/E'(⊥))が1.01以上であれば産業上、十分な生産速度の確保ができ、フィルムの遅相軸のばらつきを小さくできる傾向があり、1.30以下であれば熱処理工程においてE'(⊥)と略平行な方向に、テンタークリップ等を使っての張力を与えない場合(例えば、自由端状態で搬送させながらの熱処理)にはフィルムの面状が良好となる傾向があり、いずれも好ましい。
また、240℃における引張り弾性率は、長さ150mm、巾30mmのフィルム試料を用意し、初期試料長100mm、引張速度10mm/minとして、240℃にて前述のE’(//)の測定方向と同一の方向に伸ばしたときの応力−歪み曲線の初期の傾きから求めた引張り弾性率であり、初期の応力が観測されない場合には、応力−歪み曲線の立ち上がる点付近の傾きから求めることができる。
本発明のセルロースアシレートフィルムの240℃における引張り弾性率は、25〜500MPaであることが好ましく、30〜300MPaであることがより好ましく35〜100MPaであることがさらに好ましい。
[引張り応力]
本発明における引張り応力は、長さ150mm、巾30mmのフィルム試料を用意し、初期試料長100mm、引張速度10mm/minとして、240℃にて前述のE’(//)の測定方向と同一の方向に伸ばしたときの応力である。
本発明のセルロースアシレートフィルムを20%伸ばしたときの引張り応力は5〜100N/mm2であり、8〜50N/mm2であることが好ましく、10〜30N/mm2であることがより好ましい。このようにすると、フィルムを熱処理する際に、搬送テンションや加熱風によりフィルムに与えられる外力によって発生するフィルムの異常な伸びを抑えることができ、熱処理の際の搬送性を良化させることができる。引張り応力が5N/mm2以上であると熱処理後のフィルムにうねりや皺が生じず、フィルムが白化しにくくなる傾向があり、100N/mm2を以下であるとフィルム表面に傷が発生しにくい傾向があり、いずれも好ましい。
また、本発明のセルロースアシレートフィルムを5%伸ばしたときの引張り応力は0.5〜50N/mm2であることが好ましく、1〜30N/mm2であることがより好ましく、1.5〜20N/mm2であることがさらに好ましい。このようにすると、フィルムが熱処理ゾーンに導入される初期で発生する不均一な変形ムラを抑えることができ、熱処理の際の搬送性を良化させることができる。
さらに、前記240℃における引張り応力は、多くはE’(//)の測定方向と略同等の方向が最も大きくなるため、熱処理時の搬送性を良好にする観点から、E'(//)の測定方向と遅相軸(フィルムの搬送方向に直交する方向)とのなす角は80〜100°であることが好ましく、82〜98°であることがより好ましく、85〜95°であることがさらに好ましい。
《セルロースアシレートフィルムの製造方法》
本発明のセルロースアシレートフィルムは、セルロースアシレートや各種添加剤等を適宜含有するセルロースアシレート溶液から溶液流延製膜方法によって作製することができる。本発明においては、以下に記載するようにセルロースアシレートの化学構造を最適化したり、製膜に用いられる溶媒を工夫すると同時に製膜過程でのウェブの温度履歴を制御したりすることにより、式(I)および式(II)を満たすような高温におけるフィルムの引張り応力が高いフィルムを製造することができる。
具体的には、下記式(I)を満たすためには、後述のように、生乾きのドープ膜を流延支持体から剥離するときの残留溶媒量を制御すればよい。
式(I): 1.01≦E’(//)/E'(⊥)≦1.30
[式中、E’(//)は25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向の引張り弾性率(単位;MPa)を表し、E'(⊥)はE'(//)の測定方向と直交する方向の引張り弾性率を表す。]
また、式(II)を満たすためには、後述のように、セルロースアシレートを溶解させる溶媒組成を調整すると同時に、支持体上の生乾きのドープ膜の温度履歴を調整すればよい。なお、特にセルロースの水酸基へのアシル置換度が2.88以上であるセルロースアシレートを用いる場合には、溶媒組成の制限を緩和することができ、積極的に高沸点溶媒を用いなくても、式(II)を満たすことができる。
式(II): 5≦σ240(20%)≦100
[式中、σ240は、25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向に、240℃において20%伸ばしたときの引張り応力(単位;N/mm2)を表す。]
[セルロースアシレート]
本発明のセルロースアシレートフィルムにおいては、高温における引張り応力向上や、熱処理したフィルムのRe発現性向上の観点から、アシル置換度が2.85〜3.00であるセルロースアシレートを用いることが好ましく、アシル置換度が2.88〜3.00のセルロースアシレートがより好ましく、2.90〜3.00のセルロースアシレートがさらに好ましく、2.92〜3.00のセルロースアシレートが最も好ましい。アシル置換度を大きくすることにより、高温における引張り強度を上昇させることができる。
本発明のセルロースアシレートフィルムの構成要素となるポリマーとしては、セルロースアシレート化合物、および、セルロースを原料として生物的或いは化学的に官能基を導入して得られるアシル置換セルロース骨格を有する化合物が挙げられる。
前記ポリマーとしては、粉末や粒子状のものを使用することができ、また、ペレット化したものも用いることができる。
前記ポリマーの含水率は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.7質量%以下であることがさらに好ましく、0.5質量%以下であることが最も好ましい。また、前記含水率は場合により0.2質量%以下であることが好ましい。前記ポリマーの含水率が好ましい範囲内にない場合には、前記ポリマーを加熱などにより乾燥してから使用することが好ましい。
これらのポリマーは単独で用いてもよいし、2種類以上のポリマーを併用してもよい。
なお、本発明のセルロースアシレートフィルムの主成分としてのポリマーとしては、上述のセルロースアシレートを用いることが好ましい。ここで、「主成分としてのポリマー」とは、単一のポリマーからなる場合には、そのポリマーのことを示し、複数のポリマーからなる場合には、構成するポリマーのうち、最も質量分率の高いポリマーのことを示す。
前記セルロースアシレートは、セルロースとカルボン酸とのエステルである。前記エステルを構成する酸としては、炭素原子数が2〜22の脂肪酸がより好ましく、炭素原子数が2〜4の低級脂肪酸がさらに好ましい。
前記セルロースアシレートは、セルロースを構成するグルコース単位の2位、3位および6位に存在するヒドロキシル基の水素原子の全部または一部が、アシル基で置換されている。前記アシル基の例としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、および、シンナモイル基が挙げられる。前記アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、ピバロイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基が好ましく、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基がより好ましく、アセチル基が最も好ましい。
セルロースアシレートは、セルロースと複数種類のカルボン酸とのエステルであってもよい。また、セルロースアシレートは、複数種類のアシル基で置換されていてもよい。
セルロースアシレートの合成方法について、基本的な原理は、右田伸彦他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)に記載されている。セルロースアシレートの代表的な合成方法としては、カルボン酸無水物−カルボン酸−硫酸触媒による液相アシル化法が挙げられる。具体的には、まず、綿花リンタや木材パルプ等のセルロース原料を適当量の酢酸などのカルボン酸で前処理した後、予め冷却したアシル化混液に投入してエステル化し、完全セルロースアシレート(2位、3位および6位のアシル置換度の合計が、ほぼ3.00)を合成する。前記アシル化混液は、一般に溶媒としてのカルボン酸、エステル化剤としてのカルボン酸無水物および触媒としての硫酸を含む。また、前記カルボン酸無水物は、これと反応するセルロースおよび系内に存在する水分の合計よりも、化学量論的に過剰量で使用することが普通である。
次いで、アシル化反応終了後に、系内に残存している過剰カルボン酸無水物の加水分解を行うために、水または含水酢酸を添加する。さらに、エステル化触媒を一部中和するために、中和剤(例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムまたは亜鉛の炭酸塩、酢酸塩、水酸化物または酸化物)を含む水溶液を添加してもよい。さらに、得られた完全セルロースアシレートを少量のアシル化反応触媒(一般には、残存する硫酸)の存在下で、20〜90℃に保つことにより鹸化熟成し、所望のアシル置換度および重合度を有するセルロースアシレートまで変化させる。所望のセルロースアシレートが得られた時点で、系内に残存している触媒を前記中和剤などを用いて完全に中和するか、或いは、前記触媒を中和することなく水若しくは希酢酸中にセルロースアシレート溶液を投入(或いは、セルロースアシレート溶液中に、水または希酢酸を投入)してセルロースアシレートを分離し、洗浄および安定化処理により目的物であるセルロースアシレートを得ることができる。
前記セルロースアシレートの重合度は、粘度平均重合度で150〜500が好ましく、200〜400がより好ましく、220〜350がさらに好ましい。前記粘度平均重合度は、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)の記載に従って測定することができる。前記粘度平均重合度の測定方法については、特開平9−95538号公報にも記載がある。
また、低分子成分が少ないセルロースアシレートは、平均分子量(重合度)が高いが、粘度は通常のセルロースアシレートよりも低い値になる。このような低分子成分の少ないセルロースアシレートは、通常の方法で合成したセルロースアシレートから低分子成分を除去することにより得ることができる。低分子成分の除去は、セルロースアシレートを適当な有機溶媒で洗浄することにより行うことができる。また、低分子成分の少ないセルロースアシレートを合成により得ることもできる。低分子成分の少ないセルロースアシレートを合成する場合、アシル化反応における硫酸触媒量を、セルロース100質量に対して0.5〜25質量部に調整することが好ましい。前記硫酸触媒の量を前記範囲にすると、分子量分布の点でも好ましい(分子量分布の均一な)セルロースアシレートを合成することができる。
セルロースアシレートの原料綿や合成方法については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745号、2001年3月15日発行、発明協会)7〜12頁にも記載がある。
[セルロースアシレート溶液]
(溶媒)
本発明のセルロースアシレートフィルムの作製に用いられるセルロースアシレート溶液の溶媒としては、沸点が95℃以上の溶媒を全溶媒に対し1〜15質量%含有する溶媒を用いることができ、2〜10質量%含有する溶媒を用いることが好ましく、3〜8質量%含有する溶媒を用いることがより好ましい。そして、沸点が95℃以上の溶媒は、セルロースアシレートの貧溶媒であることが好ましい。沸点が95℃以上の溶媒の具体例としては、後述する「主溶媒と併用される有機溶媒」の具体例のうち沸点が95℃以上の溶媒を挙げることができるが、中でもブタノール、ペンタノール、1,4−ジオキサンを用いることが好ましい。
また、本発明に用いられるセルロースアシレート溶液の溶媒はセルロースアシレートの貧溶媒を5〜40質量%含有し、10〜30質量%含有することが好ましく、12〜25質量%含有することがより好ましく、15〜25質量含有することがさらに好ましい。ここで用いるセルロースアシレートの貧溶媒としては、後述する「主溶媒である有機溶媒」、もしくは「主溶媒と併用される有機溶媒」の具体例のうち、本発明のセルロースアシレートフィルムに用いるセルロースアシレートを溶解させない、もしくは膨潤させる溶媒を挙げることができ、中でもセルロースアシレートへの浸透性を有する溶媒が好ましい。セルロースアシレートへの浸透性を有する溶媒とは、分子内に極性基を有する化合物であり、ヒドロキシル基、エステル基、カルボニル基、アミド基、スルホニル基から選ばれる少なくとも1種類の官能基を含有する化合物であることが好ましく、ヒドロキシル基を有する化合物であることがより好ましく、中でもアルコールが好ましい。アルコールの具体例としては、後述する「主溶媒と併用される有機溶媒」のアルコールとして例示されている溶媒を挙げることができるが、中でもメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールを用いることが好ましい。なお、上記の「沸点が95℃以上の溶媒」がブタノールなどの貧溶媒である場合は、その含有量もここでいう貧溶媒含有量にカウントする。
また、別の側面から記述すると、本発明に用いられるセルロースアシレート溶液の溶媒はアルコールを5〜40質量%含有し、10〜30質量%含有することが好ましく、12〜25質量%含有することがより好ましく、15〜25質量含有することがさらに好ましい。ここで用いるアルコールの具体例としては、後述する「主溶媒と併用される有機溶媒」のアルコールとして例示されている溶媒を挙げることができるが、中でもメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールを用いることが好ましい。なお、上記の「沸点が95℃以上の溶媒」がブタノールなどのアルコールである場合は、その含有量もここでいうアルコール含有量にカウントする。
さらに、沸点が80℃以下の主溶媒を30〜90質量%含有することが好ましく、40〜85質量%含有することがより好ましく、50〜80質量%含有することがさらに好ましい。
このような溶媒を用いることにより、作製したセルロースアシレートフィルムの高温における引張り弾性率を上昇させることができ、また、支持体からの剥離荷重を低減させることができるため、剥離ムラのない良好な面状のセルロースアシレートフィルムを作製することが可能となる。
なお、前述のように、本発明においてはセルロースアシレートの化学構造を調整することによっても高温における引張り弾性率を上昇させることができるため、置換度が高いセルロースアシレートを用いる場合には、溶媒組成の制限を緩和することができる。すなわち、セルロースの水酸基へのアシル置換度が2.88以上であるセルロースアシレートを用いる場合には、沸点の制限はなく、セルロースアシレート溶液の溶媒として、前述の「貧溶媒」を10質量%以上含有する溶媒を用いればよく、10〜50質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがより好ましく、15〜25質量%であることがさらに好ましい。この場合、沸点が高い溶媒を含有させなくてもよいため、乾燥負荷低減の観点から好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムの作製に用いられるセルロースアシレート溶液の主溶媒としては、該ポリマーの良溶媒である有機溶媒を好ましく用いることができる。このような有機溶媒としては、沸点が80℃以下の有機溶媒が乾燥負荷低減の観点からより好ましい。前記有機溶媒の沸点は、10〜80℃であることがさらに好ましく、20〜60℃であることが特に好ましい。また、場合により沸点が30〜45℃である有機溶媒も前記主溶媒として好適に用いることができる。
このような主溶媒としては、ハロゲン化炭化水素、エステル、ケトン、エーテル、アルコールおよび炭化水素などが挙げられ、これらは分岐構造若しくは環状構造を有していてもよい。また、前記主溶媒は、エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの官能基(即ち、−O−、−CO−、−COO−、−OH)のいずれかを二つ以上有していてもよい。さらに、前記エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの炭化水素部分における水素原子は、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)で置換されていてもよい。なお、本発明のセルロースアシレートフィルムの作製に用いられるセルロースアシレート溶液の主溶媒とは、単一の溶媒からなる場合には、その溶媒のことを示し、複数の溶媒からなる場合には、構成する溶媒のうち、最も質量分率の高い溶媒のことを示す。
前記ハロゲン化炭化水素としては、塩素化炭化水素がより好ましく、例えば、ジクロロメタンおよびクロロホルムなどが挙げられ、ジクロロメタンがさらに好ましい。
前記エステルとしては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートなどが挙げられる。
前記ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
前記エーテルとしては、例えば、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノールなどが挙げられる。
前記炭化水素としては、例えば、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。
これら主溶媒と併用される有機溶媒としては、ハロゲン化炭化水素、エステル、ケトン、エーテル、アルコールおよび炭化水素などが挙げられ、これらは分岐構造若しくは環状構造を有していてもよい。また、前記有機溶媒としては、エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの官能基(即ち、−O−、−CO−、−COO−、−OH)のいずれか二つ以上を有していてもよい。さらに、前記エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの炭化水素部分における水素原子は、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)で置換されていてもよい。
前記ハロゲン化炭化水素としては、塩素化炭化水素がより好ましく、例えば、ジクロロメタンおよびクロロホルムなどが挙げられ、ジクロロメタンがさらに好ましい。
前記エステルとしては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテートなどが挙げられる。
前記ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノンなどが挙げられる。
前記エーテルとしては、例えば、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトールなどが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノールなどが挙げられる。
前記炭化水素としては、例えば、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
前記2種類以上の官能基を有する有機溶媒としては、例えば、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、メチルアセトアセテートなどが挙げられる。
本発明のセルロースアシレートフィルムの作製に用いられるポリマー溶液の溶媒として好ましく用いられる有機溶媒の組み合せの例を以下に挙げるが、本発明で採用することができる有機溶媒の組み合わせはこれらに限定されるものではない。なお、比率の数値は、質量部を意味する。
(1)ジクロロメタン/メタノール/エタノール/ブタノール=80/10/5/5
(2)ジクロロメタン/メタノール/エタノール/ブタノール=80/5/5/10
(3)ジクロロメタン/イソブチルアルコール=90/10
(4)ジクロロメタン/アセトン/メタノール/プロパノール=80/5/5/10
(5)ジクロロメタン/メタノール/ブタノール/シクロヘキサン=80/8/10/2
(6)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/メタノール/ブタノール=80/10/5/5
(7)ジクロロメタン/ブタノール=90/10
(8)ジクロロメタン/アセトン/メチルエチルケトン/エタノール/ブタノール=68/10/10/7/5
(9)ジクロロメタン/シクロペンタノン/メタノール/ペンタノール=80/2/15/3
(10)ジクロロメタン/メチルアセテート/エタノール/ブタノール=70/12/15/3
(11)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/メタノール/ブタノール=80/5/5/10
(12)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/アセトン/メタノール/ペンタノール=50/20/15/5/10
(13)ジクロロメタン/1,3−ジオキソラン/メタノール/ブタノール=70/15/5/10
(14)ジクロロメタン/ジオキサン/アセトン/メタノール/ブタノール=75/5/10/5/5
(15)ジクロロメタン/アセトン/シクロペンタノン/エタノール/イソブチルアルコール/シクロヘキサン=60/18/3/10/7/2
(16)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/アセトン/イソブチルアルコール=70/10/10/10
(17)ジクロロメタン/アセトン/エチルアセテート/ブタノール/ヘキサン=69/10/10/10/1
(18)ジクロロメタン/メチルアセテート/メタノール/イソブチルアルコール=65/15/10/10
(19)ジクロロメタン/シクロペンタノン/エタノール/ブタノール=85/7/3/5
(20)ジクロロメタン/メタノール/ブタノール=83/15/2
(21)アセトン/エタノール/ブタノール=80/15/5
(22)メチルアセテート/アセトン/メタノール/ブタノール=75/10/10/5
また、セルロースアシレートの置換度が高い場合(特にセルロースの水酸基へのアシル置換度が2.88以上であるセルロースアシレートを用いる場合)には、下記の組み合わせも好ましく用いられる。
(23)ジクロロメタン/メタノール=90/10
(24)ジクロロメタン/メタノール=87/13
(25)ジクロロメタン/メタノール=80/20
(26)ジクロロメタン/エタノール=90/10
(溶液濃度)
調製する前記セルロースアシレート溶液中のポリマー濃度は、5〜40質量%が好ましく、10〜30質量%がさらに好ましく、15〜30質量%が最も好ましい。
前記ポリマー濃度は、ポリマーを溶媒に溶解する段階で所定の濃度になるように調整することができる。また予め低濃度(例えば4〜14質量%)の溶液を調製した後に、溶媒を蒸発させる等によって濃縮してもよい。さらに、予め高濃度の溶液を調製後に、希釈してもよい。また、添加剤を添加することで、ポリマーの濃度を低下させることもできる。
(添加剤)
本発明のセルロースアシレートフィルムの作製に用いられる前記セルロースアシレート溶液は、各調製工程において用途に応じた各種の液体または固体の添加剤を含むことができる。前記添加剤の例としては、可塑剤(好ましい添加量はポリマーに対して0.01〜30質量%、以下同様)、紫外線吸収剤(0.001〜1質量%)、平均粒子サイズが5〜3000nmである微粒子粉体(0.001〜1質量%)、フッ素系界面活性剤(0.001〜1質量%)、剥離剤(0.0001〜1質量%)、劣化防止剤(0.0001〜1質量%)、光学異方性制御剤(0.01〜10質量%)、赤外線吸収剤(0.001〜1質量%)が含まれる。
但し、後述の熱処理工程において、揮散等による添加剤の減少率が低い方が、面状を良好に保つ観点から好ましい。添加剤の減少率は、セルロースアシレートフィルム中の添加剤量(w1)と、240℃10分間保持後の添加剤量(w2)とから、下記式にしたがって求めることができる。なお、w1が0(ゼロ)の場合には添加剤の減少率(%)は0(ゼロ)とする。
添加剤の減少率(%)=(w1−w2)/w1×100
フィルムを240℃にて10分間保持した場合の添加剤の減少率が5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましく、実質的に減少がないことが特に好ましい。
このような添加剤として、後述の高分子系の有機化合物(高分子系可塑剤)、もしくは無機化合物を好ましく用いることができる。高分子系可塑剤の場合には、数平均分子量が500〜10000であり、好ましくは数平均分子量600〜8000であり、さらに好ましくは数平均分子量700〜5000であり、特に好ましくは数平均分子量700〜3500である。
前記可塑剤や前記光学異方性制御剤は、疎水部と親水部とを併せ持つ化合物である。これらの化合物は、ポリマー鎖間で配向することにより、レターデーション値を変化させる。さらに、これらの化合物は、本発明で特に好ましく用いられるセルロースアシレートと併用することで、フィルムの疎水性を向上させ、レターデーションの湿度変化を低減させることができる。また、前記紫外線吸収剤や前記赤外線吸収剤を併用することで、効果的にレターデーションの波長依存性を制御することもできる。本発明のセルロースアシレートフィルムに用いられる添加剤は、いずれも乾燥過程での揮散が実質的にないものが好ましい。
レターデーションの湿度変化低減を図る観点からは、これらの添加剤の添加量は多いほうが好ましいが、添加量の増大に伴い、ポリマーフィルムのガラス転移温度(Tg)低下や、フィルムの製造工程における添加剤の揮散問題を引き起こしやすくなる。従って、本発明においてより好ましく用いられるセルロースアセテートをポリマーとして用いる場合、前記可塑剤や光学異方性制御剤の添加量は、前記ポリマーに対し0.01〜30質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましく、5〜20質量%がさらに好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムを構成するポリマーとしてセルロースアシレートを用いる場合に好適に用いることのできる可塑剤や光学異方性制御剤としては、具体的には、特開2005−104148号公報 33〜34頁に記載の可塑剤や、特開2005−104148号公報 38〜89頁に記載の光学異方性のコントロール剤などを挙げることができる。また、赤外吸収剤については、特開平2001−194522号公報に記載されるものを挙げることができる。添加剤を添加する時期は、添加剤の種類に応じて適宜決定することができる。また、前記添加剤については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)16頁〜22頁にも記載がある。また、本発明においては、下記の高分子系可塑剤を添加剤として好ましく用いることもできる。
本発明の高分子系可塑剤は使用する環境温度あるいは湿度下で(一般には室温状況、所謂25℃、相対湿度60%)、液体であっても固体であっても良い。また、その色味は少ないほど良好であり特に無色であることが好ましい。熱的にはより高温において安定であることが好ましく、分解開始温度が150℃以上、さらに200℃以上が好ましい。
以下、本発明に用いられる高分子系可塑剤について、その具体例を挙げながら詳細に説明するが、本発明で用いることができる高分子系可塑剤はこれらに限定されるものではない。
(高分子系可塑剤の種類)
本発明のポリマーフィルムに用いることのできる高分子系可塑剤としては、特に限定されないが、ポリエステル系可塑剤、ポリエーテル系可塑剤、ポリウレタン系可塑剤、ポリエステルポリウレタン系可塑剤、ポリエステルポリエーテル系可塑剤、ポリエーテルポリウレタン系可塑剤、ポリアミド系可塑剤、ポリスルホン系可塑剤、ポリスルホンアミド系可塑剤、後述するその他の高分子系可塑剤から選択される少なくとも1種の数平均分子量が500以上の可塑剤を好ましく挙げることができる。
そのうち少なくとも1種は、ポリエステル系可塑剤、ポリエーテル系可塑剤、ポリウレタン系可塑剤、ポリエステルポリエーテル系可塑剤、ポリエステルポリウレタン系可塑剤、ポリエーテルポリウレタン系可塑剤、ポリアミド系可塑剤、ポリスルホン系可塑剤、ポリスルホンアミド系可塑剤であることがさらに好ましく、特にはポリエステル系可塑剤、ポリエステルポリエーテル系可塑剤、ポリエステルポリウレタン系可塑剤であることが好ましい。以下に、本発明で好ましく用いられる高分子系可塑剤について種類別に記述する。
(ポリエステル系可塑剤)
まず、本発明で用いられるポリエステル系可塑剤について説明する。好ましいポリエステル系可塑剤としては、特に限定されないが、ジカルボン酸とグリコールの反応によって得られるものであり、反応物の両末端は反応物のままでもよいが、さらにモノカルボン酸やモノアルコールを反応させて、所謂末端の封止を実施してもよい。この末端封止は、特にフリーなカルボン酸を含有させないために実施されることが、保存性などの点で有効である。本発明のポリエステル系可塑剤に使用されるジカルボン酸は、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜12の芳香族ジカルボン酸残基であることが好ましい。
本発明で好ましく用いられるポリエステル系可塑剤の炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等がある。また炭素数8〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、1,5―ナフタレンジカルボン酸、1,4―ナフタレンジカルボン酸等がある。これらは、それぞれ1種または2種以上の混合物として使用される。次にポリエステル系可塑剤に利用されるグリコールについて記すと、炭素数が2〜12の脂肪族または脂環式グリコール残基、炭素数6〜12の芳香族グリコール残基を表わす。
炭素原子2〜12個の脂肪族グリコールまたは脂環式グリコール類としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロ−ルペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。
また、本発明のポリエステル可塑剤の両末端がカルボン酸とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。その場合、モノアルコール残基としては炭素数1〜30の置換、無置換のモノアルコール残基が好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、tert−ノニルアルコール、デカノール、ドデカノール、ドデカヘキサノール、ドデカオクタノール、アリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール、ベンジルアルコール、3−フェニルプロパノールなどの置換アルコールなどが挙げられる。
好ましく使用され得る末端封止用アルコール残基は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、イソノニルアルコール、オレイルアルコール、ベンジルアルコールであり、特にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソブタノール、シクロヘキシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、イソノニルアルコール、ベンジルアルコールである。
また、モノカルボン酸残基で封止する場合は、モノカルボン酸残基として使用されるモノカルボン酸は、炭素数1〜30の置換、無置換のモノカルボン酸が好ましい。これらは、脂肪族モノカルボン酸でも芳香族カルボン酸でもよい。まず好ましい脂肪族モノカルボン酸について記述すると、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、カプリル酸、カプロン酸、デカン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸が挙げられ、芳香族モノカルボン酸としては、例えば安息香酸、p−tert−ブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種または2種以上の混合物として使用することができる。
以上、具体的な好ましいポリエステル系可塑剤としては、ポリ(エチレングリコール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/アジピン酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/セバチン酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/セバチン酸)エステル、ポリ(1,6−ヘキサンジオール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/フタル酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/フタル酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/テレフタル酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/1,5−ナフタレン−ジカルボン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/テレフタル酸)エステルの両末端が2−エチル−ヘキシルアルコールエステル/ポリ(プロピレングリコール、アジピン酸)エステルの両末端が2−エチル−ヘキシルアルコールエステル、アセチル化ポリ(ブタンジオール/アジピン酸)エステル、などを挙げることができる。
かかるポリエステル類の合成は常法により、上記二塩基性酸またはこれらのアルキルエステル類とグリコール類とのポリエステル化反応またはエステル交換反応による熱溶融縮合法か、あるいはこれら酸の酸クロライドとグリコール類との界面縮合法のいずれかの方法によっても容易に合成し得るものである。これらのポリエステル系可塑剤については、村井孝一編者「可塑剤 その理論と応用」(株式会社幸書房、昭和48年3月1日初版第1版発行)に詳細な記載がある。また、特開平05−155809号、特開平05−155810号、特開平5−197073号、特開2006−259494号、特開平07−330670号、特開2006−342227号、特開2007−003679号各公報などに記載されている素材を利用することもできる。
また、商品として、株式会社ADEKAからポリエステル系可塑剤としてDIARY 2007、55頁〜27頁に記載にアデカサイザー(アデカサイザーPシリーズ、アデカサイザーPNシリーズとして各種あり)を使用でき、また大日本インキ化学工業株式会社「ポリマ関連製品一覧表2007年版」25頁に記載のポリライト各種の商品や、大日本インキ化学工業株式会社「DICのポリマ改質剤」(2004.4.1.000VIII発行)2頁〜5頁に記載のポリサイザー各種を利用できる。さらに、米国 CP HALL 社製のPlasthall Pシリーズとして入手できる。ベンゾイル官能化ポリエーテルは、イリノイ州ローズモントのベルシコルケミカルズ(Velsicol Chemicals)から商品名BENZOFLEXで商業的に販売されている(例えば、BENZOFLEX400、ポリプロピレングリコールジベンゾエート)。
(ポリエステルポリエーテル系可塑剤)
次に、本発明で用いられるポリエステルポリエーテル系可塑剤について説明する。本発明のポリエステルポリエーテル系可塑剤とは、ジカルボン酸とポリエーテルジオールとの縮合ポリマーを示すものである。ジカルボン酸としては、ポリエステル系可塑剤で記述した炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜12の芳香族ジカルボン酸残基をそのまま使用するものである。
次に炭素原子2〜12個の脂肪族グリコールを有するポリエーテル類としては、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールならびにこれらの組み合わせが挙げられる。典型的に有用な市販のポリエーテルグリコール類としては、カーボワックス(Carbowax)レジン、プルロニックス(Pluronics)レジンおよびニアックス(Niax)レジンが挙げられる。本発明に使用されるポリエステルポリエーテル系可塑剤の製造に際しては、当業者に周知の常用されている重合法が使用できる。
これらのポリエステルエーテル系可塑剤としては、米国特許第4,349,469号明細書に記載されているポリエステルポリエーテル系可塑剤などが挙げられる。基本的に、例えばジカルボン酸として1,4−シクロヘキサンジカルボン酸と、ポリエーテルとして1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびポリテトラメチレンエーテルグリコールなどから合成されるポリエステルポリエーテル系可塑剤である。その他の有用なポリエステルポリエーテル系可塑剤としては、DuPont製のハイテレル(Hytrel)コポリエステル類やGAF製のガルフレック(Galflex)ポリマーのようなコポリマーのごとき市販のレジンが挙げられる。これらは、特開平5−197073号公報に記載の素材を利用できる。株式会社ADEKAからアデカサイザーRSシリーズとして市販されており利用できる。また、アルキル官能化ポリアルキレンオキシドであるポリエステルエーテル系可塑剤は、デラウェア州ウィルミントンのアイシーアイ(ICI Chemicals)から商品名PYCALで商業的に販売されている(例えば、PYCAL94、ポリエチレンオキシドのフェニルエステル)。
(ポリエステルポリウレタン系可塑剤)
さらに、本発明で用いられるポリエステルポリウレタン系可塑剤について説明する。該可塑剤は、ポリエステルとイソシアナート化合物の縮合で得ることができる。まず、ポリエステルとしては、両末端を封止する前のポリエステル系可塑剤をそのまま使用でき、ポリエステル系可塑剤で前述した素材を好ましく利用できる。
ポリウレタン構造を形成するジイソシアナート成分としては、エチレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等で代表されるOCN(CH2p NCO(p=2〜8)ポリメチレンイソシアナート並びに、p−フェニレンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、p,p′−ジフェニルメタンジイソシアナート、1,5−ナフチレンジイソシアナート等の芳香族ジイソシアナート、さらには、m−キシリレンジイソシアナート等が用いられるが、これらに制限されるものではない。これらの中でも、特にトリレンジイソシアナート、m−キシリレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナートが好ましいものである。
本発明においてポリエステルポリウレタン系可塑剤の合成は、原料のポリエステルジオール類とジイソシアナートとを混じ攪拌下加熱させる常法の合成法により、容易に得る事ができる。これらは、特開平5−197073号、特開2001−122979号、特開2004−175971号、特開2004−175972号各公報などに記載してある素材を利用できる。
(その他の高分子系可塑剤)
本発明においては、前述したポリエステル系可塑剤、ポリエステルポリエーテル系可塑剤やポリエステルポリウレタン系可塑剤だけでなく、その他の高分子系可塑剤も使用し得るものである。該高分子系可塑剤としては、脂肪族炭化水素系ポリマー、脂環式炭化水素系ポリマー、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル等のアクリル系ポリマー(エステル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、イソノニル基、tert−ノニル基、ドデシル基、トリデシル基、ステアリル基、オレイル基、ベンジル基、フェニル基など)、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリN−ビニルピロリドン等のビニル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ4−ヒドロキシスチレン等のスチレン系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、フェノール−ホルムアルデヒド縮合物、尿素−ホルムアルデヒド縮合物、酢酸ビニル、等が挙げられる。
これらポリマー可塑剤は1種の繰り返し単位からなる単独重合体でも、複数の繰り返し構造体を有する共重合体でも良い。また、上記ポリマーを2種以上併用して用いても良い。これらの高分子量可塑剤は、各々単独で用いても良く、またこれらを混合して用いても同様の効果が得られる。これらの中でも、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステルあるいは他のビニルモノマーとの共重合度体が好ましく、特にはポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル等のアクリル系ポリマー(エステル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、イソノニル基、オレイル基)を基本とする高分子可塑剤が好ましい。
(具体的な高分子可塑剤の例)
以下に、好ましい高分子系可塑剤の具体例を記すが、本発明で用いることができる高分子系可塑剤はこれらに限定されるものではない。
PP−1: エタンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量2500)
PP−2: 1,3−プロパンジオール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−3: 1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1300)
PP−4: 1,3−プロパンジオール/エチレングリコール/アジピン酸(1/1/2モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−5: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1200)
PP−6: 1,4−ブタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−7: 1,4−シクロヘキサンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量800)
PP−8: 1,3−プロパンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1300)
PP−9: 1,3−プロパンジオール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のシクロヘキシルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−10: エタンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体(数平均分子量3000)
PP−11: 1,3−プロパンジオール/エチレングリコール/アジピン酸(1/1/2モル比)との縮合物の両末端のイソノニルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−12: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のプロピルエステル化体(数平均分子量1300)
PP−13: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体(数平均分子量1300)
PP−14: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のイソノニルエステル化体(数平均分子量1300)
PP−15: 1,4−ブタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1800)
PP−16: エタンジオール/テレフタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量2000)
PP−17: 1,3−プロパンジオール/1,5−ナフタレンジカルボン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−18: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/イソフタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1200)
PP−19: 1,3−プロパンジオール/テレフタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端のベンジルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−20: 1,3−プロパンジオール/1,5−ナフタレンジカルボン酸両末端のプロピルエステル化体(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−21: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/イソフタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1200)
PP−22: ポリ(平均重合度5)プロピレンエーテルグリコール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1800)
PP−23: ポリ(平均重合度3)エチレンエーテルグリコール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1600)
PP−24: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量2200)
PP−25: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/フタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−26: ポリ(平均重合度5)プロピレンエーテルグリコール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1900)
PP−27: ポリ(平均重合度3)エチレンエーテルグリコール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端の2−エチルヘキシルエステル化体(数平均分子量1700)PP−28: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物両末端のtert−ノニルエステル化体(数平均分子量1300)
PP−29: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/フタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端のプロピルエステル化体(数平均分子量1600)
PP−30: エタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1000)
PP−31: 1,3−プロパンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)をトリメチレンジイソシアナート(1モル)で縮合したポリエステルウレタン化合物、
PP−32: 1,3−プロパンジオール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1200)をテトラメチレンジイソシアナート(1モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物
PP−33: 1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1000)をp−フェニレンジイソシアナート(1モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物
PP−34: 1,3−プロパンジオール/エチレングリコール/アジピン酸(1/1/2モル比)との縮合物(数平均分子量1500)をトリレンジイソシアナート(1モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物
PP−35: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1200)をm−キシリレンジイソシアナート(1モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物
PP−36: 1,4−ブタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)をテトラメチレンジイソシアナート(1モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物
PP−37: ポリイソプロピルアクリレート(数平均分子量1300)
PP−38: ポリブチルアクリレート(数平均分子量1300)
PP−39: ポリイソプロピルメタクリレート(数平均分子量1200)
PP−40: ポリ(メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート(モル比8/2、数平均分子量1600)
PP−41: ポリ(メチルメタクリレート/2−エチルヘキシルメタクリレート(モル比9/1、数平均分子量1600)
PP−42: ポリ(ビニルアセテート(数平均分子量2400)
(セルロースアシレート溶液の調製)
前記セルロースアシレート溶液の調製は、例えば、特開昭58−127737号公報、同61−106628号公報、特開平2−276830号公報、同4−259511号公報、同5−163301号公報、同9−95544号公報、同10−45950号公報、同10−95854号公報、同11−71463号公報、同11−302388号公報、同11−322946号公報、同11−322947号公報、同11−323017号公報、特開2000−53784号公報、同2000−273184号公報、同2000−273239号公報に記載されている調製方法に準じて行うことができる。具体的には、セルロースアシレートと溶媒とを混合攪拌し膨潤させ、場合により冷却や加熱等を実施して溶解させた後、これをろ過してポリマー溶液を得る。
本発明においては、セルロースアシレートの溶媒への溶解性を向上させるため、セルロースアシレートと溶媒の混合物を冷却および/または加熱する工程を含んでもよい。
溶媒としてハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースアシレートと溶媒の混合物を冷却する場合、混合物を−100〜10℃に冷却することが好ましい。また、冷却工程より前の工程に−10〜39℃で膨潤させる工程を含み、冷却より後の工程に0〜39℃に加温する工程を含むことが好ましい。
溶媒としてハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースアシレートと溶媒の混合物を加熱する場合、下記(a)または(b)より選択される1以上の方法で溶媒中にセルロースアシレートを溶解する工程を含むことが好ましい。
(a)−10〜39℃で膨潤させ、得られた混合物を0〜39℃に加温する。
(b)−10〜39℃で膨潤させ、得られた混合物を0.2〜30MPaで40〜240℃に加熱し、加熱した混合物を0〜39℃に冷却する。
さらに、溶媒として非ハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースアシレートと溶媒の混合物を冷却する場合、混合物を−100〜−10℃に冷却する工程を含むことが好ましい。また、冷却工程より前の工程に−10〜55℃で膨潤させる工程を含み、冷却より後の工程に0〜57℃に加温する工程を含むことが好ましい。
溶媒としてハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースアシレートと溶媒の混合物を加熱する場合、下記(c)または(d)より選択される1以上の方法で溶媒中にセルロースアシレートを溶解する工程を含むことが好ましい。
(c)−10〜55℃で膨潤させ、得られた混合物を0〜57℃に加温する。
(d)−10〜55℃で膨潤させ、得られた混合物を0.2〜30MPaで40〜240℃に加熱し、加熱した混合物を0〜57℃に冷却する。
[流延、乾燥]
通常の溶液製膜法で製膜したセルロースアシレートフィルムは、高温における引張り応力が高い場合には、面内の引張り弾性率の異方性が大きく、このようなフィルムを熱処理するとRthは正となる。逆に、高温における引張り応力が低い場合には、面内の引張り弾性率の異方性が小さく、このようなフィルムを熱処理するとRthは負となる。本発明においては、前述の溶媒を用い、さらに支持体上でのウェブの温度履歴を適切に制御することにより、高温における引張り応力が高く、且つ面内の引張り弾性率の異方性が小さく、熱処理により負のRthを示すフィルムを製造することができる。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、従来の溶液流延製膜方法に従い、従来の溶液流延製膜装置を用いて製造できる。具体的には、溶解機(釜)で調製されたドープ(セルロースアシレート溶液)を、ろ過後、貯蔵釜で一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製することができる。ドープは30℃に保温し、ドープ排出口から、例えば回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギヤポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体、好ましくは金属ベルトの上に均一に流延する(流延工程)。
本発明においては、セルロースアシレート溶液を金属支持体上に流延した後、支持体上でのセルロースアシレートと溶媒を含む混合物の温度を通常より低下させ、−15〜10℃とする工程を含む。混合物の温度は−15〜8℃とすることが好ましく、−10〜6℃とすることがより好ましい。前述の溶媒を用い、且つこのような温度履歴を与えることにより、高温における引張り応力を上昇させることができる。いかなる理論にも拘泥するものではないが、このことは、セルロースアシレートと溶媒を含む混合物中において、局所的にセルロースアシレートの結晶化が起こり、これが高温においても破壊されない結節点となって三次元的なネットワークが形成されるため、高温においても力学強度が保たれている、と考えることができる。セルロースアシレートと溶媒を含む混合物の温度を低下させるため、金属支持体もしくは金属支持体に接触している熱交換器に冷媒を流してもよいが、溶媒の蒸発潜熱を利用することが好ましい。そのため、金属支持体の前半は加熱風を吹きつけたり、支持体温度を積極的に上昇させたりしないことが好ましく、セルロースアシレートと溶媒を含む混合物の温度が一旦前述の範囲まで冷えた後は、溶媒を効率的に揮発させるため、加熱風を吹きつけたり、支持体温度を積極的に上昇させることが好ましい。そして、剥離点においては、剥離荷重低減のため、再びセルロースアシレートと溶媒を含む混合物の温度を低下させることが好ましく、加熱風を吹きつけたり、支持体温度を積極的に上昇させたりしないことが好ましい。
次いで、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離し、続いて乾燥ゾーンへ搬送し、ロール群で搬送しながら乾燥を終了する。
本発明においては、ウェブを金属支持体から剥離するときの、ウェブ(セルロースアシレートと溶媒を含む混合物)中の残留溶媒量は10〜100質量%であることが好ましく、20〜90質量%であることがより好ましく、30〜80質量%であることがさらに好ましい。本発明におけるセルロースアシレートウェブ中の残留溶媒量は、下記式に基づいて算出されるものである。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
[式中、Mは支持体からの剥離直後にサンプリングされたセルロースアシレートウェブの質量を表し、このフィルムを110℃で3時間乾燥させたときの質量がNである。]
このようにすることにより、支持体から剥離されてから乾燥を終了して巻き取られるまでのウェブ(フィルム)の力学強度を向上させることができるため、結果としてフィルムの引張り弾性率の異方性を小さくすることができ、同時に、フィルムの膜厚ムラを低減させ、良好な面状のセルロースアシレートフィルムを得ることができる。ここで、支持体の速度(v1)とフィルムの巻取り速度(v2)との比(v2/v1)は0.90〜1.20であることが好ましく、0.96〜1.15であることがより好ましく、1.02〜1.10であることがさらに好ましい。
このようにして乾燥の終了したフィルムは、式(I)および式(II)の条件を満たす好ましいセルロースアシレートフィルムである。このフィルムは、以下に記載するように熱処理ゾーンへそのまま搬送してもよいし、フィルムを巻き取ってからオフラインで熱処理を実施してもよい。熱処理前のセルロースアシレートフィルムの好ましい幅は0.5〜5mであり、より好ましくは0.7〜3mである。また、一旦フィルムを巻き取る場合には、好ましい巻長は300〜30000mであり、より好ましくは500〜10000mであり、さらに好ましくは1000〜7000mである。
《セルロースアシレートフィルムの処理》
本発明のセルロースアシレートフィルムには、延伸や熱処理などを行うことができる。このような処理を行うことによって、より好ましい性質を付与することができ、光学用途などの用途に適合するフィルムとすることができる。
[予備延伸]
本発明において予備延伸とは、熱処理工程の前に本発明のセルロースアシレートフィルムを延伸することをいう。本発明では予備延伸を行っても行わなくてもよいが、予備延伸を行えば、熱処理工程で発現させる光学異方性を増大させることができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、予備延伸工程と熱処理工程の間に他の工程を含んでいてもよい。
予備延伸は、セルロースアシレートのガラス転移温度をTgとしたとき、(Tg−20)〜(Tg+50)℃で行う。前記予備延伸温度は、より好ましくは(Tg−10)〜(Tg+45)℃であり、さらに好ましくは、Tg〜(Tg+40)℃であり、最も好ましくは、(Tg+5)〜(Tg+35)℃である。このようにフィルムに予備延伸を実施することによってセルロースアシレートポリマーを予備延伸方向にある程度配列させることができるため、後述の熱処理工程において、X線回折で観測される構造体を効率的に、且つ異方的に成長させることができる。なお、予備延伸温度は、後述の熱処理温度より低いことが好ましい。予備延伸温度を、熱処理温度より低くすることにより、X線回折で観測される構造体を成長させることなくセルロースアシレートポリマーを配向させることができるため、その後の熱処理工程でより効率的にX線回折で観測される構造体を成長させることができるという利点がある。
予備延伸前のセルロースアシレートフィルムの残留溶媒量は3.0質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがあることがより好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましく、0.5質量%以下であることが特に好ましい。本発明におけるセルロースアシレートフィルム中の残留溶媒量は、下記式に基づいて算出されるものである。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
[式中、Mはセルロースアシレートフィルムの質量を表し、このフィルムを110℃で3時間乾燥させたときの質量がNである。]
前記予備延伸は、搬送方向と直交方向に広げて実施する横延伸、例えば、フィルムの両端をテンタークリップで把持して加熱ゾーンを有する装置内で実施されるテンター延伸でもよいが、搬送方向に実施する縦延伸、例えば、出口側の周速を速くしたフィルムを搬送方向に保持する2つ以上の装置(例えば、ニップロールやサクションドラム)間で実施される縦延伸であることが好ましい。予備延伸倍率は1〜500%であることが好ましく、3〜400%がより好ましく、5〜300%がさらに好ましく、10〜100%が特に好ましい。これらの予備延伸は1段で実施しても、多段で実施してもよい。なお、ここでいう「予備延伸倍率(%)」とは、以下の式を用いて求めたものを意味する。
予備延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)−(延伸前の長さ)}/延伸前の長さ
前記予備延伸における延伸速度は10〜10000%/分が好ましく、より好ましくは20〜1000%/分であり、さらに好ましくは30〜800%/分である。
[熱処理]
本発明の製造方法では、セルロースアシレートフィルムを、下記式(1)の条件を満たす温度T(単位;℃)で熱処理する工程を含むことが好ましい。ここで、熱処理は搬送しながら行うことが好ましい。
式(1): Tc≦T<Tm0
式(1)において、Tcは熱処理前のセルロースアシレートフィルムの結晶化温度を表し、単位は℃である。本発明において結晶化温度とは、本発明のセルロースアシレートフィルムを構成するポリマーが規則的な周期構造を形成する温度のことを示し、この温度を超えるとX線回折で観測される構造体が成長する。本発明における結晶化温度は、DSCの測定パンに熱処理前のポリマーフィルムを20mg入れ、これを窒素気流中で10℃/分で30℃から120℃まで昇温して15分保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却し、さらにこの後、再度30℃から300℃まで昇温した際に、観測された発熱ピークの開始温度である。Tcは通常、前述のガラス転移温度(Tg)よりも高温側に現れる。例えば、全置換度が2.85のセルローストリアセテートフィルムの結晶化温度は添加剤や製膜条件等により上下するが、約190℃であり、全置換度が2.92のセルローストリアセテートフィルムの結晶化温度は約170℃である。
式(1)において、Tm0は熱処理前のセルロースアシレートフィルムの融点を表し、単位は℃である。本発明における融点は、DSCの測定パンに熱処理前のセルロースアシレートフィルムを20mg入れ、これを窒素気流中で10℃/分で30℃から120℃まで昇温して15分保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却し、さらにこの後、再度30℃から300℃まで昇温した際に、観測された吸熱ピークの開始温度である。Tm0は通常、前述の結晶化温度(Tc)よりも高温側に現れる。例えば、全置換度が2.85のセルローストリアセテートフィルムの融点は添加剤や製膜条件等により若干上下するが、約285℃であり、全置換度が2.92のセルローストリアセテートフィルムの融点は約290℃である。
式(1)の条件を満たす温度Tでセルロースアシレートフィルムを熱処理することによって、セルロースアシレートフィルムのレターデーションの発現性を調整することができる。これによって、従来は製造することが容易ではなかったレターデーション値を有するセルロースアシレートフィルムを簡便な方法で製造することができるようになった。特に、従来は煩雑な製法によらなければ製造することができなかった|Rth|/Re≦0.5のセルロースアシレートフィルムを簡便な方法で面状よく製造することができるようになった。
本発明の製造方法における熱処理温度は、下記式(1−1)を満たすことが好ましく、下記式(1−2)を満たすことがより好ましく、下記式(1−3)を満たすことがさらに好ましい。これらの式を満たす温度を選択することによって、Re発現性が増大したり、場合により延伸方向と遅相軸の方向とが直交したりするという利点がある。
式(1−1): Tc≦T<Tm0−5
式(1−2): Tc≦T<Tm0−10
式(1−3): Tc+5≦T<Tm0−15
本発明の製造方法にしたがってTc≦T<Tm0を満たす温度Tで延伸することによって、ポリマー鎖の運動性を向上させることができるため、延伸倍率の増大に伴うフィルムの白化(ヘイズ上昇)やフィルムの切断を防ぐことができる。また、後述のように延伸速度や延伸倍率を調整することによって、ポリマー鎖の凝集や配向と、同時に起こる熱緩和とのバランスを適切に制御することができる。したがって、本発明の製造方法に従うことにより、フィルム中のポリマー鎖の凝集や配列を高度に進めることができ、弾性率が大きく、湿度寸法変化が小さく、適度な透湿度を有するセルロースアシレートフィルムを製造することが可能となる。
本発明の製造方法における熱処理は、セルロースアシレートフィルムを搬送しながら行うことが好ましい。セルロースアシレートフィルムの搬送手段は特に制限されないが、典型的な例としてニップロールやサクションドラムにより搬送する手段、テンタークリップで把持しながら搬送する手段(空気圧で浮上搬送する手段)などを挙げることができる。好ましいのは、ニップロールにより搬送する手段である。具体的には、少なくとも熱処理を行うゾーンの前後にそれぞれニップロールを設置しておき、当該ニップロールの間を通すことによりポリマーフィルムを搬送する態様を挙げることができる。
搬送の速度は、通常は1〜500m/分であり、5〜300m/分が好ましく、10〜200m/分がより好ましく、20〜100m/分がさらに好ましい。搬送速度が、上記の下限値である1m/分以上であれば産業上、十分な生産性を確保することができるという点で好ましくなる傾向があり、上記の上限値である500m/分以下であれば実用的な熱処理ゾーン長で十分に結晶成長を進行させることができるという点で好ましくなる傾向がある。搬送速度を速くすればフィルムの着色を抑制することができる傾向があり、搬送速度を遅くすれば熱処理ゾーン長を短くすることができる傾向がある。熱処理中の搬送速度(搬送速度を決定するニップロールやサクションドラム等の装置の速度)は一定にしておくことが好ましい。
本発明の製造方法における熱処理の方法として、例えば、セルロースアシレートフィルムを搬送しながら温度Tのゾーン内を通過させる方法、搬送されているセルロースアシレートフィルムに熱風をあてる方法、搬送されているセルロースアシレートフィルムに熱線を照射する方法、セルロースアシレートフィルムを昇温されたロールに接触させる方法などを挙げることができる。
好ましいのは、セルロースアシレートフィルムを搬送しながら温度Tのゾーン内を熱風をあてながら通過させる方法である。この方法によれば、セルロースアシレートフィルムを均一に加熱することができるという利点がある。ゾーン内の温度は、例えば温度センサでモニターしつつヒーターで一定温度に制御することにより温度Tに維持することができる。温度Tのゾーン内のセルロースアシレートフィルムの搬送長は、製造しようとするセルロースアシレートフィルムの性質や搬送速度によって異なるが、通常は(搬送長)/(搬送するセルロースアシレートフィルムの幅)の比が0.1〜100となるように設定することが好ましく、より好ましくは0.5〜50であり、さらに好ましくは1〜20である。温度Tのゾーンの通過時間(熱処理の時間)は、通常0.01〜60分であり、好ましくは0.03〜10分であり、さらに好ましくは0.05〜5分である。前記範囲とすることにより、レターデーションの発現に優れ、フィルムの着色を抑制することができる。
本発明の製造方法では、熱処理と同時に延伸してもよい。熱処理時の延伸方向は特に制限されるものではないが、熱処理前のポリマーフィルムに異方性がある場合には、熱処理前のポリマーフィルム中のポリマーの配向方向への延伸であることが好ましい。ここで、フィルムに異方性があるとは、音波伝播速度が最大となる方向の音波伝播速度と、これと直交する方向の音波伝播速度との比が、好ましくは1.01〜10.0であり、より好ましくは1.1〜5.0であり、さらに好ましくは1.2〜2.5であることを指す。音波伝播速度が最大となる方向、および各方向の音波伝播速度は、フィルムを25℃、相対湿度60%にて24時間調湿後、配向性測定機(SST−2500:野村商事(株)製)を用いて、超音波パルスの縦波振動の伝搬速度が最大となる方向、および各方向の伝搬速度として求めることができる。
例えば、2つのニップロールの間に加熱ゾーンを有する装置を用いてセルロースアシレートフィルムを搬送しながら熱処理を行う場合、加熱ゾーンの入口側のニップロールの回転速度よりも、加熱ゾーンの出口側のニップロールの回転速度を速くすることにより、搬送方向(縦方向)にセルロースアシレートフィルムを延伸することができる。また、セルロースアシレートフィルムの両端をテンタークリップで把持し、これを搬送方向と直交する方向(横方向)に広げながら加熱ゾーンを通過させることにより延伸することもできる。セルロースアシレートフィルムを熱処理中に搬送方向に延伸することによって、レターデーション発現性をさらに調整することができる。搬送方向の延伸倍率は、通常0.8〜100倍、好ましくは1.0〜10倍、より好ましくは1.2〜5倍である。また、セルロースアシレートフィルムを熱処理中に搬送方向と直行する方向に延伸することによって、熱処理後のセルロースアシレートフィルムの面状を改良することができる。搬送方向に直行する方向の延伸倍率は、通常0.8〜10倍、好ましくは1.0〜5倍、より好ましくは1.1〜3倍である。なお、ここでいう延伸倍率(%)とは、以下の式を用いて求めたものを意味する。
延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)−(延伸前の長さ)}/延伸前の長さ
また前記延伸における延伸速度は10〜10000%/分が好ましく、より好ましくは20〜1000%/分であり、さらに好ましくは30〜800%/分である。
熱処理の際に、セルロースアシレートフィルムを収縮させてもよい。当該収縮は、熱処理時に行うことが好ましい。熱処理の際にセルロースアシレートフィルムを収縮させることによって、光学特性および/または力学物性を調整することができるようになる。幅方向に収縮させる工程は、熱処理の際に行うだけでなく、熱処理の前後の工程でも行うことができる。また、幅方向に収縮させる工程は一段で行ってもよく、収縮工程と延伸工程とを繰り返し実施してもよい。
収縮させる場合の収縮率は5〜80%であることが好ましく、10〜70%であることがより好ましく、20〜60%であることがさらに好ましく、25〜50%であることが最も好ましい。なお、収縮の方向は、特に制限されるものではないが、熱処理前のポリマーフィルムが搬送されて作成されている場合には、当該搬送方向に直交する方向に行うことが好ましい。また、収縮前に延伸(予備延伸等)を行っている場合には、当該延伸方向と直交する方向に、収縮させることが好ましい。収縮率は熱処理温度の調整や、フィルムにかかる外力の調整によって制御することができる。また、本発明のセルロースアシレートフィルムに前述の予備延伸工程を適用することによって、熱処理工程直前でのセルロースアシレートフィルムの異方性(前述のE’(//)/E’(⊥))が1.30を越えている場合には、E’(⊥)と略平行な方向に張力をかけることが面状確保の観点から好ましい。具体的には、フィルムの端部をテンタークリップで把持している場合にはレールの拡幅率などで制御することができる。また、フィルムの端部が固定されておらず、ニップロール等のフィルムを搬送方向に固定する装置によってのみ保持されている場合には、搬送方向に固定する装置間距離の調整や、フィルムにかかるテンションの調整や、フィルムに与えられる熱量の調整などによって制御することができる。幅方向の収縮率は、フィルムが収縮する直前と直後の全幅を計測し、下記式から求める。
幅方向の収縮率(%)=100×(収縮直前の全幅−収縮直後の全幅)/収縮直前の全幅
セルロースアシレートフィルムを温度Tにおいて熱処理する工程は、本発明の製造方法において1回のみ行ってもよいし、複数回行ってもよい。複数回行うとは、前の熱処理が終了した後に一旦温度をTc未満に下げ、その後、再び温度をTc以上Tm0未満に設定して搬送しながら熱処理を行うことを意味する。複数回熱処理を行う場合は、すべての熱処理が完了した段階で上記の延伸倍率の範囲を満たすことが好ましい。本発明の製造方法における熱処理は、3回以下が好ましく、2回以下がより好ましく、1回が最も好ましい。
前記熱処理後のセルロースアシレートフィルムの残留溶媒量は1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがあることがより好ましく、0.3質量%以下であることがさらに好ましく0.1質量%以下であることが最も好ましい。
[延伸]
ReおよびRthを調整するために、前記熱処理ゾーン内を搬送しているセルロースアシレートフィルムを熱処理と同時に延伸したり、熱処理後のセルロースアシレートフィルムをさらに延伸したりすることもできる。
(延伸方法)
延伸は、例えば、出口側の周速を速くしたフィルムを搬送方向に保持する2つ以上の装置(例えば、ニップロールやサクションドラム)間に加熱ゾーンを有する装置内にて搬送方向に実施する縦延伸でもよいし、フィルムの両端をチャックで把持しこれを搬送方向と直交する方向に広げて実施する延伸でもよいし、これらを組み合わせて実施してもよい。
熱処理後のセルロースアシレートフィルムをさらに延伸する場合、熱処理後に一旦フィルムを冷却し、さらに延伸工程に移ることが好ましい。この場合、熱処理は搬送しながら熱処理ゾーンを通過させることで実施することが好ましく、延伸はフィルムの両端をチャックで把持しこれを搬送方向と直交する方向に広げて実施することが好ましい。
延伸倍率はフィルムに要求するレターデーションに応じて適宜設定することができ、3〜500%が好ましく、5〜100%がより好ましく、10〜80%がさらに好ましく、20〜60%が特に好ましい。これらの延伸は1段で実施しても、多段で実施してもよい。なお、ここでいう「延伸倍率(%)」とは、以下の式を用いて求めたものを意味する。
延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)−(延伸前の長さ)}/延伸前の長さ
前記延伸における延伸速度は10〜10000%/分が好ましく、より好ましくは20〜1000%/分であり、さらに好ましくは30〜800%/分である。
本発明のセルロースアシレートフィルムは単層構造であることが好ましい。ここで、「単層構造」のフィルムとは、複数のフィルム材が貼り合わされているものではなく、一枚のポリマーフィルムを意味する。そして、複数のポリマー溶液から、逐次流延方式や共流延方式を用いて一枚のポリマーフィルムを製造する場合も含む。この場合、添加剤の種類や配合量、ポリマーの分子量分布やポリマーの種類等を適宜調整することによって厚み方向に分布を有するようなポリマーフィルムを得ることができる。また、それらの一枚のフィルム中に光学異方性部、防眩部、ガスバリア部、耐湿性部などの各種機能性部を有するものも本発明でいう単層構造に含まれる。
《熱処理後のセルロースアシレートフィルム》
前述の熱処理を行った本発明のセルロースアシレートフィルムは次に示すような物性を有する。
[レターデーション]
まず、本発明における各レターデーションについて説明する。本明細書において、Re、Rth(単位;nm)は次の方法に従って求めたものである。まず、フィルムを25℃・相対湿度60%にて24時間調湿後、プリズムカップラー(MODEL2010 Prism Coupler:Metricon製)を用い、25℃・相対湿度60%において、532nmの固体レーザーを用いて下記式(a)で表される平均屈折率(n)を求める。
式(a): n=(nTE×2+nTM)/3
[式中、nTEはフィルム平面方向の偏光で測定した屈折率であり、nTMはフィルム面法線方向の偏光で測定した屈折率である。]
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
測定されるフィルムが一軸または二軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から−50°から+50°まで10°ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記において、λに関する記載が特になく、Re、Rthとのみ記載されている場合は、波長590nmの光を用いて測定した値のことを表す。また、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率および入力された膜厚値を基に、以下の式(b)および式(c)よりRthを算出することもできる。
式(b):
Figure 2008266640
[式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレタ−デーション値を表す。また、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnxおよびnyに直交する方向の屈折率を表す。]
式(c): Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
測定されるフィルムが一軸や二軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
これら平均屈折率と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出される。
本発明の熱処理後のセルロースアシレートフィルムのレターデーション値は、面内のレターデーションが15〜600nmであることが好ましく、面内のレターデーションが30〜600nmであることがより好ましく、面内のレターデーションが50〜600nmであることがさらに好ましく、100〜400nmであることが最も好ましい。
さらに、下記式(A)および(B)および(C)を同時に満足することが好ましい。
式(A): |Rth|/Re≦0.5
式(B): Re≧30
式(C): Rth≦−7.5
[式中、Reはセルロースアシレートフィルムの面内方向のレターデーション値(単位;nm)を表し、Rthはセルロースアシレートフィルムの膜厚方向のレターデーション値(単位;nm)を表す。]
また、本発明の熱処理後のセルロースアシレートフィルムは、さらに下記式(Aa)および(Ba)および(Ca)を満たすことが好ましい。
式(Aa): |Rth|/Re≦0.5
式(Ba): 30≦Re≦600
式(Ca): −300≦Rth≦−15
本発明の熱処理後のセルロースアシレートフィルムは、それぞれ下記式(Ab)および(Bb)および(Cb)を満たすことがさらに好ましい。
式(Ab): |Rth|/Re≦0.4
式(Bb): 50≦Re≦600
式(Cb): −300≦Rth≦−25
本発明の熱処理後のセルロースアシレートフィルムは、それぞれ下記式(Ac)および(Bc)および(Cc)を満たすことが最も好ましい。
式(Ac): |Rth|/Re≦0.3
式(Bc): 100≦Re≦400
式(Cc): −200≦Rth≦−50
本発明の熱処理後のセルロースアシレートフィルムの面内の遅相軸の変動幅は5°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましく、1°未満であることがさらに好ましく、0.5°未満であることが特に好ましい。
[膜厚]
本発明の熱処理後のセルロースアシレートフィルムの膜厚は20μm〜180μmが好ましく、40μm〜160μmがより好ましく、60μm〜140μmがさらに好ましい。膜厚が20μmより薄くなると偏光板等に加工する際のハンドリング性や偏光板のカールが好ましくない。また、本発明のセルロースアシレートフィルムの膜厚むらは、搬送方向および幅方向のいずれも0.01〜3μmであることが好ましく、0.01〜1.5μmがさらに好ましく、0.1〜1μmであることが特に好ましい。
[ヘイズ]
本発明において、セルロースアシレートフィルムのヘイズは、フィルムを25℃・相対湿度60%にて24時間調湿後、ヘイズメーター(NDH 2000:日本電色工業(株)製)を用いて測定した。
一般に、ポリマーフィルムのヘイズ値は、X線回折強度の上昇に伴って増大してしまう。しかし、本発明の如く、液晶表示装置をはじめとする光学フィルム用途で用いられるフィルムにおいては、ヘイズ値は低いことが好ましい。このためには、前述のX線回折プロファイルにおいて、2θ2における半値幅を適切に制御することにより達成することができる。本発明のセルロースアシレートフィルムのヘイズは3%以下であることが好ましく、より好ましくは0.0〜2.0%であり、さらに好ましくは、0.1〜1.0%であり、最も好ましくは、0.1〜0.5%である。
[透湿度]
次に透湿度について説明する。本発明において「透湿度」とは、塩化カルシウムを入れたカップを各々のフィルム試料を用いて蓋をし、且つ密閉したものを、40℃・相対湿度90%の条件で24時間放置した際の調湿前後の質量変化(g/(m2・day))から
評価した値である。
なお、透湿度は、温度の上昇に伴い上昇し、また、湿度の上昇に伴い上昇するが、各条件によらず、フィルム間における透湿度の大小関係は不変である。そのため、本発明においては40℃・相対湿度90%における前記質量変化の値を基準とする。
本発明のセルロースアシレートフィルムの透湿度は、100〜400g/(m2・day)であることが好ましい。前記透湿度を100〜400g/(m2・day)としたフィルムを使用することで、高温低湿下での液晶表示装置のムラを低減し、信頼性の高い液晶表示装置を提供しやすくなる。前記透湿度としては、100〜350g/(m2・day)がより好ましく、150〜300g/(m2・day)がさらに好ましい。
[X線回折強度]
本発明のセルロースアシレートフィルムは、X線回折強度が下記式(VI)〜(VIII)の全てを満たすことが好ましい。X線回折強度を後述のように適切に制御することにより、本発明のセルロースアシレートフィルムは、より効果的な光学異方性を発現することが可能となる。
式(VI): 0.45≦Ic/(Iam+Ic)≦0.85
式(VII): Iam=I1+{(I3−I1)/(2θ3−2θ1)×(2θ2−2θ1)}
式(VIII): Ic=I2−Iam
[式中、2θ1は、θをブラック角としたとき、2θが4〜5°の間で強度が最小となる
2θを表し、2θ2は、2θが5〜10°の間で強度が最大となる2θを表し、2θ3は、2θが14〜16°の間で強度が最小となる2θを表す。また、I1は2θ1における回折強度を表し、I2は2θ2における回折強度を表し、I3は2θ3における回折強度を表す。]
本発明において、セルロースアシレートフィルムのX線回折強度は、フィルムを25℃・相対湿度60%にて24時間調湿後、自動X線回折装置(RINT 2000:(株)リガク製)、および汎用型イメージングプレート読み取り装置(R−AXIS DS3C/3CL)を用いて、フィルムを透過したビームの回折写真から求められる(Cu Kα線 50kV 200mA)。得られた回折写真から、全方位における回折プロファイルをそれぞれ求め、2θが5〜10°の間に存在するピーク強度が最大となる方位における回折プロファイルから式(VII)および(VIII)に従ってそれぞれIamおよびIcを求めた。但し、2θ1を求める際は、ビームストッパーによってビームが除去されている部分を解析から外した。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、前記IamおよびIcが上記式(VI)を満たすことが好ましいが、Ic/(Iam+Ic)を0.45以上とすることにより、より効果的に光学異方性を発現させることができ、0.85以下とすることにより、セルロースアシレートフィルムが脆くなってしまうのをより抑制できる傾向にある。本発明のセルロースアシレートフィルムは、下記式(IX)を満たすことがより好ましく、下記式(X)を満たすことがさらに好ましい。
式(IX): 0.50≦Ic/(Iam+Ic)≦0.80
式(X): 0.55≦Ic/(Iam+Ic)≦0.75
また、本発明のセルロースアシレートフィルムは、熱処理後の2θ2におけるピークの半値幅が3°未満であることが好ましく、0.5〜2.5°であることがより好ましく、0.7〜2°であることがさらに好ましい。
[表面処理]
本発明のセルロースアシレートフィルムには、適宜、表面処理を行うことにより、各機能層(例えば、下塗層、バック層、光学異方性層)との接着を改善することが可能となる。前記表面処理には、グロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、鹸化処理(酸鹸化処理、アルカリ鹸化処理)が含まれ、特にグロー放電処理およびアルカリ鹸化処理が好ましい。ここでいう「グロー放電処理」とは、プラズマ励起性気体存在下でフィルム表面にプラズマ処理を施す処理である。これらの表面処理方法の詳細は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)に記載があり、適宜、使用することができる。
フィルム表面と機能層との接着性を改善するため、表面処理に加えて、或いは表面処理に代えて、本発明のセルロースアシレートフィルム上に下塗層(接着層)を設けることもできる。前記下塗層については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)32頁に記載があり、これらを適宜、使用することができる。また、本発明のセルロースアシレートフィルム上に設けられる機能性層については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)32頁〜45頁に記載があり、これに記載のものを適宜、使用することができる。
《位相差フィルム》
本発明のセルロースアシレートフィルムは、位相差フィルムとして用いることができる。なお、「位相差フィルム」とは、一般に液晶表示装置等の表示装置に用いられ、光学異方性を有する光学材料のことを意味し、位相差板、光学補償フィルム、光学補償シートなどと同義である。液晶表示装置において、位相差フィルムは表示画面のコントラストを向上させたり、視野角特性や色味を改善したりする目的で用いられる。
本発明のセルロースアシレートフィルムを用いることで、Re値およびRth値を自在に制御した位相差フィルムを容易に作製することができる。例えば、遅相軸方向への傾斜角によらずレターデーションが変化しない位相差フィルムとして、Re≧50nmかつ|Rth|≦15nmを満たすフィルムを好ましく作製することができ、Re≧100nmかつ|Rth|≦10nmを満たすフィルムをより好ましく作製することができる。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、そのまま位相差フィルムとして用いることができる。また、本発明のセルロースアシレートフィルムを複数枚積層したり、本発明のセルロースアシレートフィルムと本発明外のフィルムとを積層したりしてReやRthを適宜調整して位相差フィルムとして用いることもできる。フィルムの積層は、粘着剤や接着剤を用いて実施することができる。
また、場合により、本発明のセルロースアシレートフィルムを位相差フィルムの支持体として用い、その上に液晶等からなる光学異方性層を設けて位相差フィルムとして使用することもできる。本発明の位相差フィルムに適用される光学異方性層は、例えば、液晶性化合物を含有する組成物から形成してもよいし、複屈折を持つポリマーフィルムから形成してもよい。
前記液晶性化合物としては、ディスコティック液晶性化合物または棒状液晶性化合物が好ましい。
[ディスコティック液晶性化合物]
本発明において前記液晶性化合物として使用可能なディスコティック液晶性化合物の例には、様々な文献(例えば、C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang etal.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))に記載の化合物が含まれる。
前記光学異方性層において、ディスコティック液晶性分子は配向状態で固定されているのが好ましく、重合反応により固定されているのが最も好ましい。また、ディスコティック液晶性分子の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。ディスコティック液晶性分子を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。重合性基を有するディスコティック液晶性分子については、特開2001−4387号公報に開示されている。
[棒状液晶性化合物]
本発明において前記液晶性化合物として使用可能な棒状液晶性化合物の例には、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が含まれる。また、前記棒状液晶性化合物としては、以上のような低分子液晶性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。
前記光学異方性層において、棒状液晶性分子は配向状態で固定されているのが好ましく、重合反応により固定されているのが最も好ましい。本発明に使用可能な重合性棒状液晶性化合物の例は、例えば、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4,683,327号明細書、同5,622,648号明細書、同5,770,107号明細書、国際公開第95/22586号パンフレット、同95/24455号パンフレット、同97/00600号パンフレット、同98/23580号パンフレット、同98/52905号パンフレット、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、および特開2001−328973号公報等に記載の化合物が含まれる。
(ポリマーフィルムからなる光学異方性層)
前記光学異方性層は、ポリマーフィルムから形成してもよい。前記ポリマーフィルムは、光学異方性を発現し得るポリマーから形成することができる。前記光学異方性を発現し得るポリマーの例には、ポリオレフィン(例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー)、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、および、セルロースエステル(例、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート)が含まれる。また、前記ポリマーとしては、これらポリマーの共重合体若しくはポリマー混合物を用いてもよい。
《偏光板》
本発明のセルロースアシレートフィルムまたは位相差フィルムは、偏光板(本発明の偏光板)の保護フィルムとして用いることができる。本発明の偏光板は、偏光膜とその両面を保護する二枚の偏光板保護フィルム(透明ポリマーフィルム)からなり、本発明のセルロースアシレートフィルムまたは位相差フィルムは少なくとも一方の偏光板保護フィルムとして用いることができる。
本発明のセルロースアシレートフィルムを前記偏光板保護フィルムとして用いる場合、本発明のセルロースアシレートフィルムには前記表面処理(特開平6−94915号公報、同6−118232号公報にも記載)を施して親水化しておくことが好ましく、例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、または、アルカリ鹸化処理などを施すことが好ましく、アルカリ鹸化処理が最も好ましく用いられる。
また、前記偏光膜としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬して延伸したもの等を用いることができる。ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬して延伸した偏光膜を用いる場合、接着剤を用いて偏光膜の両面に本発明のセルロースアシレートフィルムの表面処理面を直接貼り合わせることができる。本発明の製造方法においては、このように前記セルロースアシレートフィルムが偏光膜と直接貼合されていることが好ましい。前記接着剤としては、ポリビニルアルコールまたはポリビニルアセタール(例、ポリビニルブチラール)の水溶液や、ビニル系ポリマー(例えば、ポリブチルアクリレート)のラテックスを用いることができる。特に好ましい接着剤は、完全鹸化ポリビニルアルコールの水溶液である。
一般に液晶表示装置は二枚の偏光板の間に液晶セルが設けられるため、4枚の偏光板保護フィルムを有する。本発明のセルロースアシレートフィルムは、4枚の偏光板保護フィルムのいずれに用いてもよいが、本発明のセルロースアシレートフィルムは、液晶表示装置における偏光膜と液晶層(液晶セル)との間に配置される保護フィルムとして、特に有利に用いることができる。また、前記偏光膜を挟んで本発明のセルロースアシレートフィルムの反対側に配置される保護フィルムには、透明ハードコート層、防眩層、反射防止層などを設けることができ、特に液晶表示装置の表示側最表面の偏光板保護フィルムとして好ましく用いられる。
《液晶表示装置》
本発明のセルロースアシレートフィルム、位相差フィルムおよび偏光板は、様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。以下にこれらのフィルムが用いられる各液晶モードについて説明する。これらのモードのうち、本発明のセルロースアシレートフィルム、位相差フィルムおよび偏光板は特にVAモードおよびIPSモードの液晶表示装置に好ましく用いられる。これらの液晶表示装置は、透過型、反射型および半透過型のいずれでもよい。
(TN型液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、TNモードの液晶セルを有するTN型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体として用いてもよい。TNモードの液晶セルとTN型液晶表示装置とについては、古くからよく知られている。TN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、特開平3−9325号、特開平6−148429号、特開平8−50206号および特開平9−26572号の各公報の他、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.143や、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.1068)に記載がある。
(STN型液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、STNモードの液晶セルを有するSTN型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体として用いてもよい。一般的にSTN型液晶表示装置では、液晶セル中の棒状液晶性分子が90〜360度の範囲にねじられており、棒状液晶性分子の屈折率異方性(Δn)とセルギャップ(d)との積(Δnd)が300〜1500nmの範囲にある。STN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、特開2000−105316号公報に記載がある。
(VA型液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、VAモードの液晶セルを有するVA型液晶表示装置の位相差フィルムや位相差フィルムの支持体として特に有利に用いられる。VA型液晶表示装置は、例えば特開平10−123576号公報に記載されているような配向分割された方式であっても構わない。これらの態様において本発明のセルロースアシレートフィルムを用いた偏光板は視野角拡大、コントラストの良化に寄与する。
(IPS型液晶表示装置およびECB型液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、IPSモードおよびECBモードの液晶セルを有するIPS型液晶表示装置およびECB型液晶表示装置の位相差フィルムや位相差フィルムの支持体、または偏光板の保護フィルムとして特に有利に用いられる。これらのモードは黒表示時に液晶材料が略平行に配向する態様であり、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して平行配向させて、黒表示する。これらの態様において本発明のセルロースアシレートフィルムを用いた偏光板は視野角拡大、コントラストの良化に寄与する。
(OCB型液晶表示装置およびHAN型液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、OCBモードの液晶セルを有するOCB型液晶表示装置或いはHANモードの液晶セルを有するHAN型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体としても有利に用いられる。OCB型液晶表示装置或いはHAN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムには、レターデーションの絶対値が最小となる方向が位相差フィルムの面内にも法線方向にも存在しないことが好ましい。OCB型液晶表示装置或いはHAN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムの光学的性質も、光学的異方性層の光学的性質、支持体の光学的性質および光学的異方性層と支持体との配置により決定される。OCB型液晶表示装置或いはHAN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、特開平9−197397号公報に記載がある。また、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38(1999)p.2837)に記載がある。
(反射型液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、TN型、STN型、HAN型、GH(Guest−Host)型の反射型液晶表示装置の位相差フィルムとしても有利に用いられる。これらの表示モードは古くからよく知られている。TN型反射型液晶表示装置については、特開平10−123478号公報、国際公開第98/48320号パンフレット、特許第3022477号公報に記載がある。反射型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、国際公開第00/65384号パンフレットに記載がある。
(その他の液晶表示装置)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell)モードの液晶セルを有するASM型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体としても有利に用いられる。ASMモードの液晶セルは、セルの厚さが位置調整可能な樹脂スペーサーにより維持されているとの特徴がある。その他の性質は、TNモードの液晶セルと同様である。ASMモードの液晶セルとASM型液晶表示装置とについては、クメ(Kume)他の論文(Kume et al.,SID 98 Digest 1089(1998))に記載がある。
(ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルム)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、場合により、ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルムへ適用してもよい。LCD、PDP、CRT、EL等のフラットパネルディスプレイの視認性を向上する目的で、本発明のセルロースアシレートフィルムの片面または両面にハードコート層、防眩層、反射防止層の何れか或いは全てを付与することができる。このような防眩フィルム、反射防止フィルムとしての望ましい実施態様は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)54頁〜57頁に詳細に記載されており、本発明のセルロースアシレートフィルムにおいても好ましく用いることができる。
《測定法》
まず、本実施例および比較例中で用いた特性の測定法および評価法を以下に示す。
[融点(Tm0)]
DSCの測定パンに熱処理前のセルロースアシレートフィルムを20mg入れ、これを窒素気流中で10℃/分で30℃から120℃まで昇温して15分保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却した。この後、再度30℃から300℃まで昇温した際に現れた吸熱ピークの頂点における温度をフィルムの融点とした。
[結晶化温度(Tc)]
DSCの測定パンに熱処理前のセルロースアシレートフィルムを20mg入れ、これを窒素気流中で10℃/分で30℃から120℃まで昇温し、15分保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却し、さらにこの後、再度30℃から300℃まで昇温した際に現れた発熱ピークの開始温度を熱処理前のセルロースアシレートフィルムの結晶化温度とした。
[置換度]
セルロースアシレートのアシル置換度は、Carbohydr.Res.273(1995)83−91(手塚他)に記載の方法で13C−NMRにより求めた。
[重合度]
セルロースアシレートを絶対乾燥した後、約0.2gを精秤し、ジクロロメタン:エタノール=9:1(質量比)の混合溶剤100mLに溶解した。これをオストワルド粘度計にて25℃で落下秒数を測定し、重合度DPを以下の式により求めた。
ηrel=T/T0
[η]=ln(ηrel)/C
DP=[η]/Km
[式中、Tは測定試料の落下秒数、T0は溶剤単独の落下秒数、lnは自然対数、Cは濃度(g/L)、Kmは6×10-4である。]
[残留溶媒量]
前述の方法に従って、特定の時点における質量と110℃で3時間乾燥後の質量を測定して求めた。
[引張り応力、引張り弾性率]
前述の方法に従って25℃における引張り弾性率、および240℃において5%および20%伸ばしたときの引張り応力を求めた。なお、引張り弾性率が最大となる方向は、音波伝播速度が最大となる方向から求めた。
[レターデーション]
フィルムの幅方向5点(フィルムの中央部、端部(両端からそれぞれ全幅の5%の位置)、および中央部と端部の中間部2点)とを長手方向に100mごとにサンプリングし、5cm□の大きさのサンプルを取り出し、前述の方法に従って評価した各点の平均値を算出し、ReおよびRthおよび面内の遅相軸の方向を求めた。さらに、前述の音波伝搬速度が最大となる方向と遅相軸の方向とのなす角、およびフィルムの搬送方向と遅相軸の方向(平均値)とのなす角を算出した。
[偏光度]
作製した2枚の偏光板を吸収軸を平行に重ね合わせた場合の透過率(Tp)および吸収軸を直交させて重ね合わせた場合の透過率(Tc’)を測定し、下記式で表される偏光度(P)を算出した。
偏光度P=((Tp−Tc’)/(Tp+Tc’))0.5
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例101〜118、比較例101〜108]
(ポリマー溶液の調製)
1)セルロースアシレート
下記のセルロースアシレートA〜Dの中から表1に記載されるものを選択して使用した。各セルロースアシレートは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、比較例104においては22質量部を、その他の実施例および比較例においては20質量部を使用した。
・セルロースアシレートA:
置換度が2.86のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートAの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.89、アセトン抽出分は7質量%、質量平均分子量/数平均分子量比は2.3、含水率は0.2質量%、6質量%ジクロロメタン溶液中の粘度は305mPa・s、残存酢酸量は0.1質量%以下、Ca含有量は65ppm、Mg含有量は26ppm、鉄含有量は0.8ppm、硫酸イオン含有量は18ppm、イエローインデックスは1.9、遊離酢酸量は47ppmであった。粉体の平均粒子サイズは1.5mm、標準偏差は0.5mmであった。
・セルロースアシレートB:
置換度が2.92のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートBの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.94であった。
・セルロースアシレートC:
置換度が2.95のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートBの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.94であった。
・セルロースアシレートD:
アセチル置換度が2.45、プロピオニル置換度が0.55のセルロースアセテートプロピオネートの粉体を用いた。セルロースアシレートBの粘度平均重合度は200であった。
2)溶媒
ハロゲン化炭化水素としてジクロロメタンを、沸点が95℃以上の溶媒としてブタノールを、その他のアルコールとしてメタノールを選択し、それぞれ表1記載の量(質量部)を混合した混合溶媒を使用した。なお、溶媒の含水率は、いずれも0.2質量%以下であった。
3)添加剤
下記の添加剤AまたはBから表1に記載されるものを選択して使用した。
・添加剤A
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
・添加剤B
前記PP−30(12.0質量%)
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
4)溶解
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環する400リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒および添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート溶液を得た。
なお、攪拌には、15m/sec(剪断応力5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸および中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、さらに2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、および配管はハステロイ合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
5)ろ過
得られたセルロースアシレート溶液を、絶対濾過精度10μmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、さらに絶対濾過精度2.5μmの金属焼結フィルター(FH025、ポール社製)にて濾過してポリマー溶液を得た。
(フィルムの作製)
比較例104においては下記の製膜工程Bを選択して使用し、その他の実施例および比較例においては下記の製膜工程Aを選択して使用した。なお、支持体上におけるセルロースアシレートと溶媒を含む混合物の最低温度は、流延開始部から流延部の終点部(剥ぎ取り点)まで、熱電対をセルロースアシレートと溶媒を含む混合物とともに搬送させることにより測定し、表1に示した。また、剥ぎ取ったウェブの残留溶媒量は、剥ぎ取り点直後のウェブをサンプリングすることにより測定し、表1に示した。さらに、得られたセルロースアシレートフィルムの巻取り速度をv2として(v2/v1)を算出し、表1に示した。
・製膜工程A
前記セルロースアシレート溶液を25℃に保温し、流延ギーサー(特開平11−314233号公報に記載)を通して10℃に設定したバンド長60mの鏡面ステンレス支持体上に流延した。流延スピード(v1)は20m/分、塗布幅は200cmとした。流延部全体の空間温度は、10℃に設定し、流延開始部から25〜40mの地点においては、バンドの下部に配置された40℃に加温されたヒーターで加温した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースアシレートフィルムをバンドから剥ぎ取り、45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、セルロースアシレートの膜厚80μmの透明フィルムを得た。残留溶媒量は、0.4質量%であった。
・製膜工程B
前記ポリマー溶液を30℃に加温し、流延ギーサーを通して直径3mのドラムである鏡面ステンレス支持体上に流延した。支持体の温度は−5℃に設定し、流延スピード(v1)は100m/分、塗布幅は200cmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースアシレートフィルムをドラムから剥ぎ取り、両端をピンテンターでクリップした。ピンテンターで保持されたセルロースアシレートフィルムは、乾燥ゾーンに搬送した。初めの乾燥では45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、セルロースアシレートの膜厚80μmの透明フィルムを得た。残留溶媒量は、0.5質量%であった。
(製造されたセルロースアシレートフィルムの評価)
得られた各セルロースアシレートフィルムについて引っ張り試験を行い、結果を表1に示した。また、得られた各セルロースアシレートフィルムのTcとTm0を測定し、その結果も表1に示した。さらに、下記の熱処理工程Aを実施し、得られたフィルムの面状を評価し、表1に記載した。
(目視での面状評価基準)
◎ : 面状に優れ、膜厚ムラが0.5μmと良好であり、光学フィルムとして好ましく適用できるもの
○ : 光学フィルムとして適用可能な範囲程度の面状であるもの
×1 : フィルムのうねりやしわが酷く、光学フィルムとして適用できないもの
・熱処理工程A
得られたフィルムを、2つのニップロール間に加熱ゾーンを有する装置を用いて熱処理し、フィルムを幅方向に収縮させながら実施した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース幅)は3.3となるように調整し、加熱ゾーンに入る前のベース温度は25℃とし、加熱ゾーンは表2記載の温度として1分間加熱した。送り出しのニップロールのスピード(v10)と引取りのニップロールのスピード(v11)との比(v11/v10)は1.25とした。
Figure 2008266640
表1に示したように、本発明の方法に従うと、高温における引張り応力が大きく、面内の弾性率の異方性の小さなセルロースアシレートフィルムを製造することができることが確認された。これに対し、溶媒が適切でない場合(比較例101、102、107)は得られたフィルムの高温における力学強度が不十分であり、高沸点溶媒やアルコールが多すぎる場合(比較例103、108)は、フィルムの面状が著しく悪くなってしまい、評価できなかった。また、支持体上の混合物の温度が適切でない場合(比較例105)は支持体からウェブを剥ぎ取ることができなかった。さらに、巻取り速度が速すぎる場合(比較例104)は引張り弾性率の異方性が大きくなってしまい、剥取時の残留溶媒量が少なすぎる場合(比較例105)は引張り弾性率の異方性が小さくなってしまった。
[実施例201〜208、比較例201〜204]
(熱処理)
下記の熱処理工程AまたはBから選択し、表2に記載した。
・熱処理工程A
得られたフィルムを、2つのニップロール間に加熱ゾーンを有する装置を用いて熱処理し、フィルムを幅方向に収縮させながら実施した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース幅)は3.3となるように調整し、加熱ゾーンに入る前のベース温度は25℃とし、加熱ゾーンは表2記載の温度として1分間加熱した。送り出しのニップロールのスピード(v10)と引取りのニップロールのスピード(v11)との比(v11/v10)は1.25とした。
・熱処理工程B
得られたフィルムを予備延伸した後、フィルムの両端をテンタークリップで把持しながら熱処理した。
〔予備延伸の実施〕
上記製膜したセルロースアシレートフィルムを、ロール延伸機を用いて縦一軸延伸処理を実施した。ロール延伸機のロールは表面を鏡面処理した誘導発熱ジャケットロールを用い、各ロールの温度は個別に調整できるようにした。延伸ゾーンはケーシングで覆い延伸温度は155℃とした。延伸部の前のロールは徐々に延伸温度に加熱できるように設定した。延伸倍率は、ニップロールの周速を調整することで制御し、1.25とした。縦横比(ニップロール間の距離/ベース入口幅)は0.5となるように調整し、延伸速度は延伸間距離に対して10%/分とした。ここで、フィルムの予備延伸倍率は、フィルムの搬送方向と直交する方向に一定間隔の標線を入れ、その間隔を熱処理工程前後で計測し、下記式から求めた。
フィルムの予備延伸倍率(%)=100×(熱処理後の標線の間隔−熱処理工程前の標線の間隔)/熱処理工程前の標線の間隔
〔熱処理の実施〕
得られたフィルムの両端をテンタークリップで把持した後、240℃の加熱ゾーン内を通過させた。幅方向の寸法変化率は、テンターの拡縮率を変更することにより調整して100%とし、幅方向への寸法変化は与えなかった。
(製造されたセルロースアシレートフィルムの評価)
各実施例および比較例で得られた各セルロースアシレートフィルムの評価を行った。結果を下記表2に示す。
表2中、面状は下記にしたがって評価した。
◎ : 面状に優れ、膜厚ムラが0.5μmと良好であり、光学フィルムとして好ましく適用できるもの
○ : 光学フィルムとして適用可能な範囲程度の面状であるもの
×1 : フィルムのうねりやしわが酷く、光学フィルムとして適用できないもの
また、全ての実施例の面内の遅相軸の方向は、フィルムの搬送方向に対して90°の方向を向いていた。
Figure 2008266640
表2に示したように、本発明のセルロースアシレートフィルムを用いて熱処理を実施することにより、大きな光学異方性を有しており、良好な面状を有するセルロースアシレートフィルムを製造することができることが確認された。また、実施例201の添加剤の減少率は実質的に観測されず、実施例208の添加剤の減少率は0.3質量%であった。これに対し、本発明の範囲外のセルロースアシレートフィルムを熱処理した場合には、フィルムの搬送性が本発明のフィルムに比べて悪いために、熱処理後に得られるフィルムの面状が好ましいものではなく、また、比較例204ではフィルムが白化してしまった。
[実施例251]
(フィルムの再延伸)
前記熱処理が終了した実施例201のセルロースアシレートフィルムの両端をテンタークリップで把持した後、160℃に設定した加熱ゾーン内で搬送方向と直交する方向に延伸した。得られたセルロースアシレートフィルムのReは143nm、Rthは−15nmであった。
[実施例261]
(積層位相差フィルムの作製)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、位相差フィルムとしてそのまま使用することができるが、ここでは、粘着剤を用いてフィルムをロールツーロールで貼り合わせることにより、Rth/Re比を制御した位相差フィルムを作製した。
フジタックTF80UL(富士フイルム(株)製)と実施例204のフィルムとを粘着剤を用いてロールツーロールで貼り合せ、前述の方法でReおよびRthを測定したところ、Re=145nm、Rth=−14nmであった。また、この位相差フィルムの面内の遅相軸の方向と、フィルムの搬送方向とのなす角は90°であった。
[実施例301〜304、351]
(偏光板の作製)
実施例201〜204、および実施例251のフィルムを鹸化処理し、偏光板を作製した(それぞれ実施例301〜304、および実施例351)。
1)フィルムの鹸化
実施例201〜204、および実施例251のフィルムおよびフジタックTF80UL(富士フイルム(株)製)を55℃に調温した1.5mol/LのNaOH水溶液(けん化液)に2分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、さらに水洗浴を通した。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したフィルムを作製した。
2)偏光層の作製
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、厚み20μmの偏光層を調製した。
3)貼り合わせ
このようにして得た偏光層と、前記鹸化処理したフィルムのうちから2枚選び、フィルムの鹸化面を偏光膜側に配置し、これらで前記偏光層を挟んだ後、PVA((株)クラレ製、PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、偏光軸とフィルムの長手方向とが直交するようにロールツーロールで貼り合わせた。
(偏光板の評価)
[初期偏光度]
前記偏光板の偏光度を前述した方法で算出したところ、全ての偏光板が、偏光度99.9%の良好な性能を示した。ただし、実施例303の偏光板では、実用上問題にはならないが、若干の輝度ムラが確認された。
[経時偏光度1]
前記偏光板の本発明のフィルム側を粘着剤でガラス板に貼り合わせ、60℃・相対湿度95%の条件で500時間放置し、放置後の偏光度(経時偏光度)を前述の方法で算出したところ、全ての偏光板が、偏光度99.9%の良好な性能を示した。
[経時偏光度2]
前記偏光板の本発明のフィルム側を粘着剤でガラス板に貼り合わせ、90℃・相対湿度0%の条件で500時間放置し、放置後の偏光度(経時偏光度)を前述の方法で算出したところ、全ての偏光板が、偏光度99.9%の良好な性能を示した。
(IPS型液晶表示装置への実装評価)
実施例351の偏光板をIPS型液晶表示装置(32V型ハイビジョン液晶テレビモニター(W32−L7000)、日立製作所(株)製)に組み込まれていた偏光板の代わりに組み込んだところ、良好な視野角特性であることが確認された。
本発明によれば、高温においても搬送性に優れており、熱処理を行っても面状が良好であるセルロースアシレートフィルムを提供することができる。本発明のセルロースアシレートフィルムを熱処理等することにより、光学異方性が制御され、レターデーションの均一性や面状に優れ、偏光板に直接貼り合わせることが可能なセルロースアシレートフィルムを容易に提供することができる。また本発明によれば、上記条件を満たすうえに|Rth|/Re≦0.5を示す、位相差フィルムとして有用なセルロースアシレートフィルムを提供することもできる。また、本発明のセルロースアシレートフィルムは適度な透湿度を有するため、偏光膜とオンラインで貼り合わせることができ、視認性に優れた偏光板を生産性よく提供することができる。さらに、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。したがって、本発明は産業上の利用可能性が高い。

Claims (15)

  1. 引張り弾性率が下記式(I)を満たし、且つ、引張り応力が下記式(II)を満たすことを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
    式(I): 1.01≦E’(//)/E'(⊥)≦1.30
    [式中、E’(//)は25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向の引張り弾性率(単位;MPa)を表し、E'(⊥)はE'(//)の測定方向と直交する方向の引張り弾性率を表す。]
    式(II): 5≦σ240(20%)≦100
    [式中、σ240は、25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向に、240℃において20%伸ばしたときの引張り応力(単位;N/mm2)を表す。]
  2. 引張り応力が下記式(III)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のセルロースアシレートフィルム。
    式(III): 0.5≦σ240(5%)≦50
    [式中、σ240は、25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向に、240℃において5%伸ばしたときの引張り応力(単位;N/mm2)を表す。]
  3. 25℃における引張り弾性率が面内で最大となる方向と、面内の遅相軸の方向とのなす角が80〜100°であることを特徴とする請求項1または2に記載のセルロースアシレートフィルム。
  4. (A)主溶媒と、主溶媒と併用される有機溶媒とからなる混合溶媒であり、該混合溶媒が沸点が95℃以上の溶媒を1〜15質量%含有し且つ貧溶媒を5〜40質量%含有する混合溶媒に、セルロースアシレートを溶解させた混合物を支持体上に流延する工程と、
    (B)前記混合物を支持体上にて−15〜10℃とする工程と、
    (C)得られた混合物を残留溶媒量が10〜100質量%の状態で支持体から剥ぎ取る工程と、
    を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  5. (A)貧溶媒を10質量%以上含有する混合溶媒に、セルロースの水酸基へのアシル置換度が2.88以上であるセルロースアシレートを溶解させた混合物を支持体上に流延する工程と、
    (B)前記混合物を支持体上にて−15〜10℃とする工程と、
    (C)得られた混合物を残留溶媒量が10〜100質量%の状態で支持体から剥ぎ取る工程と、
    を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  6. 前記貧溶媒がアルコールであることを特徴とする請求項4または5に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  7. (A)沸点が95℃以上の溶媒を1〜15質量%含有し且つアルコールを5〜40質量%含有する混合溶媒に、セルロースアシレートを溶解させた混合物を支持体上に流延する工程と、
    (B)前記混合物を支持体上にて−15〜10℃とする工程と、
    (C)得られた混合物を残留溶媒量が10〜100質量%の状態で支持体から剥ぎ取る工程と、
    を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  8. 前記支持体の速度(v1)とフィルムの巻取り速度(v2)との比(v2/v1)が0.90〜1.20であることを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  9. 前記混合溶媒がアルコールを10〜30質量%含有することを特徴とする請求項4〜8のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  10. 前記混合溶媒が沸点が80℃以下のハロゲン化炭化水素を30〜90質量%含有することを特徴とする請求項4〜9のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
  11. 前記(A)〜(C)の各工程を実施して得られたセルロースアシレートフィルムを、下記式(1)の条件を満たす温度T(単位;℃)で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項4〜10のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
    式(1): Tc≦T<Tm0
    [式中、Tcは熱処理前のポリマーフィルムの結晶化温度(単位;℃)を表し、Tm0は熱処理前のポリマーフィルムの融点(単位;℃)を表す。]
  12. 請求項4〜11のいずれか一項に記載の製造方法で製造されるセルロースアシレートフィルム。
  13. 請求項1〜3または12に記載のセルロースアシレートフィルムを少なくとも1枚有することを特徴とする位相差フィルム。
  14. 請求項13に記載の位相差フィルムを有することを特徴とする偏光板。
  15. 請求項13に記載の位相差フィルム、または請求項14に記載の偏光板を、少なくとも1枚有することを特徴とする液晶表示装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010197547A (ja) * 2009-02-24 2010-09-09 Konica Minolta Opto Inc 光学フィルム、光学フィルムの製造方法、偏光板、及び液晶表示装置
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