JP2008272983A - シクロオレフィン樹脂フィルムの製造方法およびシクロオレフィン樹脂フィルム、ならびに、偏光板、光学補償フィルム、反射防止フィルムおよび液晶表示装置 - Google Patents
シクロオレフィン樹脂フィルムの製造方法およびシクロオレフィン樹脂フィルム、ならびに、偏光板、光学補償フィルム、反射防止フィルムおよび液晶表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】投影斜めスジの発生が少ないシクロオレフィン樹脂フィルムを提供する。
【解決手段】ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールで挟んで製膜する溶融製膜法において、タッチロールとキャストロールに、0.1℃〜20℃の温度差を設けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
【選択図】 なし
【解決手段】ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールで挟んで製膜する溶融製膜法において、タッチロールとキャストロールに、0.1℃〜20℃の温度差を設けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
【選択図】 なし
Description
本発明は、シクロオレフィン樹脂フィルムの製造方法およびシクロオレフィン樹脂フィルム、ならびに、前記シクロレフィン樹脂フィルムを用いた偏光板、光学補償フィルム、反射防止フィルムおよび液晶表示装置に関する。
従来から、シクロオレフィン樹脂フィルムをタッチロール製膜方法によって、製膜することが知られている(特許文献1)。この方法では、弾性変形可能なタッチロール、すなわち、弾性変形可能な表面を有するタッチロール表面を金属チューブで被覆したものを使用し、厚みむらを低減している。
しかしながら、この方法では、「投影斜めスジ」が発生し、破断伸度が低い(脆い)、という問題があった。
ここで、「投影斜めスジ」は、テレビ用途の高画質液晶表示装置で発生し問題となり、製膜方向に対し10°〜80°、1〜30mm間隔で発生するが、肉眼では見え難く、サンプルフィルムを壁面の前に置き、点光源から斜め方向から光を投影した際に確認することができるものである。よって、フィルム面に直角に光を投影した場合は見え難い。
しかしながら、この方法では、「投影斜めスジ」が発生し、破断伸度が低い(脆い)、という問題があった。
ここで、「投影斜めスジ」は、テレビ用途の高画質液晶表示装置で発生し問題となり、製膜方向に対し10°〜80°、1〜30mm間隔で発生するが、肉眼では見え難く、サンプルフィルムを壁面の前に置き、点光源から斜め方向から光を投影した際に確認することができるものである。よって、フィルム面に直角に光を投影した場合は見え難い。
本発明は上記課題を解決することを目的とするものであって、投影斜めスジの発生が少ないシクロオレフィン樹脂フィルムを提供することを目的とする。
かかる状況のもと、発明者が検討を行った結果、「投影斜めスジ」の発生原因は、ダイ内部での溶融樹脂の流動むらに起因することを見出した。具体的には、下記手段により、上記課題を解決した。
(1)ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールで挟んで製膜する溶融製膜法において、タッチロールとキャストロールに、0.1℃〜20℃の温度差を設けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(2)タッチロールとキャストロールに0.01%〜10%の周速差を付けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(3)タッチロールのクラウン量が1μm〜300μmであることを特徴とする(1)または(2)に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(4)タッチロールとして、厚みが0.5mm〜7mmの金属製タッチロールロールを用いることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(5)タッチロールの面圧が0.1MPa〜10MPaであることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製造方法。
(6)シクロオレフィン樹脂フィルムのガラス転移温度をTgとしたとき、タッチロールおよびキャストロールの温度がいずれも(Tg)−10℃を超えTg+30℃以下であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(7)ダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.005〜0.2のダイを用いて製膜することを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(8)2台以上のキャストロールを用い、最上流側のキャストロールのライン速度が20m/分〜70m/分であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(9)投影斜めスジの値が30本/10cm以下であることを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルム。
(10)破断伸度が5%〜50%であることを特徴とする(9)に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
(11)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の製膜方法により溶融製膜された、(9)または(10)に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
(12)前記シクロオレフィン樹脂フィルムに用いられるシクロオレフィン樹脂が、付加重合法により得られたものであることを特徴とする(9)〜(11)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
(13)(9)〜(12)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを少なくとも1方向に1%〜200%延伸したことを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルム。
(14)偏光膜に、(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを少なくとも1層積層したことを特徴とする偏光板。
(15)(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを基材に用いたことを特徴とする光学補償フィルム。
(16)(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを基材に用いたことを特徴とする反射防止フィルム。
(17)(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム、(14)に記載の偏光板、(15)の光学補償フィルム、および、(16)に記載の反射防止フィルムの少なくとも一つを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
(1)ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールで挟んで製膜する溶融製膜法において、タッチロールとキャストロールに、0.1℃〜20℃の温度差を設けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(2)タッチロールとキャストロールに0.01%〜10%の周速差を付けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(3)タッチロールのクラウン量が1μm〜300μmであることを特徴とする(1)または(2)に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(4)タッチロールとして、厚みが0.5mm〜7mmの金属製タッチロールロールを用いることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(5)タッチロールの面圧が0.1MPa〜10MPaであることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製造方法。
(6)シクロオレフィン樹脂フィルムのガラス転移温度をTgとしたとき、タッチロールおよびキャストロールの温度がいずれも(Tg)−10℃を超えTg+30℃以下であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(7)ダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.005〜0.2のダイを用いて製膜することを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(8)2台以上のキャストロールを用い、最上流側のキャストロールのライン速度が20m/分〜70m/分であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
(9)投影斜めスジの値が30本/10cm以下であることを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルム。
(10)破断伸度が5%〜50%であることを特徴とする(9)に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
(11)(1)〜(8)のいずれか1項に記載の製膜方法により溶融製膜された、(9)または(10)に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
(12)前記シクロオレフィン樹脂フィルムに用いられるシクロオレフィン樹脂が、付加重合法により得られたものであることを特徴とする(9)〜(11)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
(13)(9)〜(12)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを少なくとも1方向に1%〜200%延伸したことを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルム。
(14)偏光膜に、(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを少なくとも1層積層したことを特徴とする偏光板。
(15)(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを基材に用いたことを特徴とする光学補償フィルム。
(16)(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを基材に用いたことを特徴とする反射防止フィルム。
(17)(9)〜(13)のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム、(14)に記載の偏光板、(15)の光学補償フィルム、および、(16)に記載の反射防止フィルムの少なくとも一つを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
本発明により、投影斜めスジの発生が抑制されたノルボルネン樹脂フィルムを得ることが可能になった。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。本明細書において、アルキル基等の「基」は、特に述べない限り、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。さらに、炭素数が限定されている基の場合、該炭素数は、置換基が有する炭素数を含めた数を意味している。
本発明における、「投影斜めスジ」の発生原因は、ダイ内部での溶融樹脂の流動むらに起因する。さらに、「投影斜めスジ」は、ノルボルネン樹脂フィルムの幅方向中央から端部に向かって斜め方向に発生し易い。これは押出機から押し出された溶融樹脂がダイ内で扇状に広がる際に発生する溶融樹脂の流動むらに起因する。即ち、図4に示すとおり、ダイの中央部を流れる溶融樹脂に比べ、ダイの周囲に沿って流れる溶融樹脂は流速が遅い(図4実線)。このため同時にダイ入口を通過した溶融樹脂の一定時間経過後の位置を結ぶと斜めに円弧状となる(図4点線)。このような流速の不均一性が投影斜めスジの発生源となる。
よって、「投影斜めスジ」は厚み方向全般(内部まで)にわたり不均一構造が発生しており、弱くタッチする従来技術では解消できない。さらにこのような不均一構造で応力集中しやすく、脆くなりやすい。
一方、従来から知られている、いわゆる、「ダイタイン」は、ダイリップの汚れやキズに由来するものである。すなわち、上記特許文献1に記載のような技術では、溶融樹脂の表面に凹凸が発生したものについては、解消できるが、内部に発生したものは解消できない。そもそも、このようなダイラインは、発生方向も製膜方向に平行に発現し、「投影斜めスジ」とは全く異なるものである。
よって、「投影斜めスジ」は厚み方向全般(内部まで)にわたり不均一構造が発生しており、弱くタッチする従来技術では解消できない。さらにこのような不均一構造で応力集中しやすく、脆くなりやすい。
一方、従来から知られている、いわゆる、「ダイタイン」は、ダイリップの汚れやキズに由来するものである。すなわち、上記特許文献1に記載のような技術では、溶融樹脂の表面に凹凸が発生したものについては、解消できるが、内部に発生したものは解消できない。そもそも、このようなダイラインは、発生方向も製膜方向に平行に発現し、「投影斜めスジ」とは全く異なるものである。
このような投影斜めスジがあると、液晶表示装置(LCD)の中でバックライトからの光が屈折され表示むらとなる。LCDに使用したときにこのような表示むらが視認されないようにするためには、投影斜めスジは30本/10cm以下であり、好ましくは20本/10cm以下であり、さらに好ましくは10本/10cm以下であり、特に好ましくは9本/cm以下である。
本願明細書における、「投影斜めスジの値」は、製膜フィルム全幅に亘り発生本数を、フィルムの長さ10cmあたりの本数に換算した値(単位:本/10cm)をいう。
このような「投影斜めスジ」を解消するために、タッチロールとキャストロールに0.1℃〜20℃、より好ましくは0.2℃〜10℃、さらに好ましくは0.3℃〜5℃の温度差を付ける。より好ましくはタッチロールよりキャストロールを高くする。このように温度差をつけることでタッチロール側とキャストロール側で熱収縮の差が発生し、この収縮応力により「投影斜めスジ」の原因である不均一構造を崩すことができる。
本願明細書における、「投影斜めスジの値」は、製膜フィルム全幅に亘り発生本数を、フィルムの長さ10cmあたりの本数に換算した値(単位:本/10cm)をいう。
このような「投影斜めスジ」を解消するために、タッチロールとキャストロールに0.1℃〜20℃、より好ましくは0.2℃〜10℃、さらに好ましくは0.3℃〜5℃の温度差を付ける。より好ましくはタッチロールよりキャストロールを高くする。このように温度差をつけることでタッチロール側とキャストロール側で熱収縮の差が発生し、この収縮応力により「投影斜めスジ」の原因である不均一構造を崩すことができる。
さらにタッチロールとキャストロールとに、0.01%〜10%、より好ましくは0.03%〜5%、さらに好ましくは0.05%〜3%の周速差を与える。タッチロールを速くしても良く、キャストロールを速くしても良い。このような周速差とすることにより、タッチロールとキャストロールとの間で溶融樹脂に剪断力を加えることができ、これにより「投影斜めスジ」の原因となる不均一構造を解消することができる。
なお、ここで言う周速差とは、下記式で表される。
周速差(%)=100×(タッチロールの周速−キャストロールの周速)/キャストロールの周速
なお、ここで言う周速差とは、下記式で表される。
周速差(%)=100×(タッチロールの周速−キャストロールの周速)/キャストロールの周速
タッチロールおよびキャストロールの温度は、それぞれ、Tg−10℃を超えTg+30℃以下であることが好ましく、より好ましくはTg−7〜Tg+20℃、さらに好ましくはTg−5℃〜Tg+10℃である。このようにTg近傍まで昇温することで溶融樹脂の運動性を増加させ、上述の不均一構造を崩す効果をより顕著にできる。
本発明では、「投影斜めスジ」を改善するために、厚みが0.5mm〜7mmの金属製タッチロールを用いることが好ましく、厚みが0.7〜5mmの金属製タッチロールを用いることがより好ましく、さらに0.9〜4mmの金属製タッチロールを用いることがより好ましい。このような手段を採用することにより、従来技術に記載のような弾性変形可能な部材(ゴムなど)を極めて薄い金属で被覆したもの(弾性タッチロール)に比べると、やや薄手の金属のみからできているタッチロールを用いることになるため、弾性タッチロールと異なり変形し難くタッチロールとキャストロールの接触面積を低減でき、より強く溶融樹脂にタッチすることができる。このため、内部まで存在する不均一構造を解消できる。
本発明で用いるタッチロールとしては、特開平11−235747号公報に記載のものが挙げられ、タッチロールの厚みは、より好ましくは1.1〜6mmであり、さらに好ましくは1.5〜5mmである。
尚、ここでいう金属製タッチロールとは、弾性タッチロールのように樹脂表面に金属チューブを付けるのではなく、一本の金属製タッチロールから成るものである。
タッチロールの厚さは、上記範囲内とすることにより、タッチロールとキャストロールの接触面積をより低減でき、金属製タッチロールが硬くなりすぎず、タッチむらが発生が発生しにくく、いずれも投影斜めスジや脆性が増加しにくい傾向にある。
本発明で用いるタッチロールとしては、特開平11−235747号公報に記載のものが挙げられ、タッチロールの厚みは、より好ましくは1.1〜6mmであり、さらに好ましくは1.5〜5mmである。
尚、ここでいう金属製タッチロールとは、弾性タッチロールのように樹脂表面に金属チューブを付けるのではなく、一本の金属製タッチロールから成るものである。
タッチロールの厚さは、上記範囲内とすることにより、タッチロールとキャストロールの接触面積をより低減でき、金属製タッチロールが硬くなりすぎず、タッチむらが発生が発生しにくく、いずれも投影斜めスジや脆性が増加しにくい傾向にある。
キャストロールは、中央を端部より太くしたクラウンを持たせることが好ましい。ここで、クラウンとは、ロールの直径が両端より中央部が太いもののことをいう。このようなクラウンを持たせることにより、溶融樹脂の流速が大きく流動むらの発生し易い中央部の「投影斜めスジ」をより効果的に解消することができる。タッチロールのクラウン量は、1〜300μmであることが好ましく、10〜200μmであることがより好ましく、20〜150μmがさらに好ましい。このような範囲とすることにより、上記効果がより発揮されやすく、タッチむらが発生しにくく、投影斜めスジや脆性が減少する傾向にある。
このときのタッチロールの面圧(タッチ圧)は、0.1MPa〜10MPaが好ましく、より好ましくは0.2MPa〜5MPa、さらに好ましくは0.3MPa〜3MPaである。ここで、タッチロールの面圧とは、タッチロールを押付けた際、タッチロールを押付けている力を、タッチロールがフィルム面と接触している面積で割ったもののことをいう。10MPa以下とすることにより、タッチロールの効果がより発揮されやすく、投影斜めスジや脆性が減少する傾向にあり、0.1MPa以上とすることにより、タッチむらが発生しにくくなり、投影斜めスジや脆性が減少する傾向にある。
溶融樹脂の流動むらを低減するには、ダイ内部のダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.005〜0.2のダイを用いて製膜することも効果的である。ダイ内部のランド長(ダイ出口近傍でスリット間隔の狭くなった部分の長さ:図5のa)とダイランド幅(ダイ出口の幅:図5のb)の比(a/b)は0.005〜0.2にするのが好ましく、より好ましくは0.01〜0.15であり、さらに好ましくは0.015〜0.1である。通常は、ダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.001程度の小さな値を用いるが、このようにランド長の長さを大きくすることで、ランドで発生する溶融樹脂の剪断力を高くし、溶融樹脂の不均一(ムラ)を解消することができるためである。この結果、投影斜めスジをより軽減させることができる。
このときのタッチロールの面圧(タッチ圧)は、0.1MPa〜10MPaが好ましく、より好ましくは0.2MPa〜5MPa、さらに好ましくは0.3MPa〜3MPaである。ここで、タッチロールの面圧とは、タッチロールを押付けた際、タッチロールを押付けている力を、タッチロールがフィルム面と接触している面積で割ったもののことをいう。10MPa以下とすることにより、タッチロールの効果がより発揮されやすく、投影斜めスジや脆性が減少する傾向にあり、0.1MPa以上とすることにより、タッチむらが発生しにくくなり、投影斜めスジや脆性が減少する傾向にある。
溶融樹脂の流動むらを低減するには、ダイ内部のダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.005〜0.2のダイを用いて製膜することも効果的である。ダイ内部のランド長(ダイ出口近傍でスリット間隔の狭くなった部分の長さ:図5のa)とダイランド幅(ダイ出口の幅:図5のb)の比(a/b)は0.005〜0.2にするのが好ましく、より好ましくは0.01〜0.15であり、さらに好ましくは0.015〜0.1である。通常は、ダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.001程度の小さな値を用いるが、このようにランド長の長さを大きくすることで、ランドで発生する溶融樹脂の剪断力を高くし、溶融樹脂の不均一(ムラ)を解消することができるためである。この結果、投影斜めスジをより軽減させることができる。
さらに、本発明では、2台以上のキャストロールを用いることが好ましく、その最上流側のキャストロールのライン速度が20m/分〜70m/分であることが好ましく、より好ましくは22m/分〜50m/分であり、さらに好ましくは25m/分〜40m/分である。これによりタッチロールとキャストロール間でより強い剪断力を溶融樹脂に付与でき、溶融樹脂の不均一性をより解消できる。
キャストロールは、より好ましくは2台〜5台であることが好ましく、さらに好ましくは2台〜4台である。これによりキャスティング上の滞留時間を長くとることができ、この間に溶融樹脂の不均一性を解消できる。
このような製膜方法により、投影斜めスジが、30本/10cm以下、より好ましくは20本/10cm以下、さらに好ましくは10本/10cm以下、特に好ましくは9本/10cm以下のシクロオレフィン樹脂フィルムを得ることができる。
キャストロールは、より好ましくは2台〜5台であることが好ましく、さらに好ましくは2台〜4台である。これによりキャスティング上の滞留時間を長くとることができ、この間に溶融樹脂の不均一性を解消できる。
このような製膜方法により、投影斜めスジが、30本/10cm以下、より好ましくは20本/10cm以下、さらに好ましくは10本/10cm以下、特に好ましくは9本/10cm以下のシクロオレフィン樹脂フィルムを得ることができる。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、破断伸度が5%〜50%であることが好ましく、より好ましくは7%〜40%であり、さらに好ましくは9%〜30%である。
これらの「投影斜めスジ」が低減されたシクロオレフィン樹脂フィルムは、付加重合法により得られたシクロオレフィン樹脂を用いた場合に特に顕著である。この樹脂は開環重合のものに比べ、より流動むらが発生しやすいためである。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、延伸により、フィルムの複屈折(レターデーション)を増加でき、また、破断伸度を増加できる。このような延伸は、縦延伸、横延伸、およびこれらの組み合わせにより実施できる。中でも、縦延伸後に横延伸を行うことが好ましい。
延伸倍率は、好ましくは1%〜200%であり、より好ましくは2%〜170%、さらに好ましくは3%〜140%延伸するものである。
ここで、延伸率(%)は、以下の式により表される。
延伸率(%)=100×(延伸後の長さ−延伸前の長さ)/延伸前の長さ)
これらの「投影斜めスジ」が低減されたシクロオレフィン樹脂フィルムは、付加重合法により得られたシクロオレフィン樹脂を用いた場合に特に顕著である。この樹脂は開環重合のものに比べ、より流動むらが発生しやすいためである。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、延伸により、フィルムの複屈折(レターデーション)を増加でき、また、破断伸度を増加できる。このような延伸は、縦延伸、横延伸、およびこれらの組み合わせにより実施できる。中でも、縦延伸後に横延伸を行うことが好ましい。
延伸倍率は、好ましくは1%〜200%であり、より好ましくは2%〜170%、さらに好ましくは3%〜140%延伸するものである。
ここで、延伸率(%)は、以下の式により表される。
延伸率(%)=100×(延伸後の長さ−延伸前の長さ)/延伸前の長さ)
以下、本発明について、さらに詳細に説明する。
《シクロオレフィン樹脂》
まず、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムに用いられるシクロオレフィン樹脂について、説明する。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に定めるものではなく、例えば、以下に述べるものが採用できる。
《シクロオレフィン樹脂》
まず、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムに用いられるシクロオレフィン樹脂について、説明する。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に定めるものではなく、例えば、以下に述べるものが採用できる。
(シクロオレフィン樹脂−A/開環重合型)
本発明で使用するシクロオレフィン樹脂−Aとしては、例えば、(1)ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を、必要に応じてマレイン酸付加、シクロペンタジエン付加のごときポリマー変性を行なった後に、水素添加した樹脂、(2)ノルボルネン系モノマーを付加型重合させた樹脂、(3)ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィンなどのオレフィン系モノマーと付加型共重合させた樹脂などを挙げることができる。重合方法および水素添加方法は、常法により行なうことができる。
本発明で使用するシクロオレフィン樹脂−Aとしては、例えば、(1)ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を、必要に応じてマレイン酸付加、シクロペンタジエン付加のごときポリマー変性を行なった後に、水素添加した樹脂、(2)ノルボルネン系モノマーを付加型重合させた樹脂、(3)ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィンなどのオレフィン系モノマーと付加型共重合させた樹脂などを挙げることができる。重合方法および水素添加方法は、常法により行なうことができる。
前記ノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、およびそのアルキルおよび/またはアルキリデン置換体、例えば、5−メチル−2−ノルボルネン、5−ジメチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン等、ならびに、これらのハロゲン等の極性基置換体;ジシクロペンタジエン、2,3−ジヒドロジシクロペンタジエン等;ジメタノオクタヒドロナフタレン、そのアルキルおよび/またはアルキリデン置換体、およびハロゲン等の極性基置換体、例えば、6−メチル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−エチル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−エチリデン−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−クロロ−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−シアノ−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−ピリジル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン、6−メトキシカルボニル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレン等;シクロペンタジエンとテトラヒドロインデン等との付加物;シクロペンタジエンの3〜4量体、例えば、4,9:5,8−ジメタノ−3a,4,4a,5,8,8a,9,9a−オクタヒドロ−1H−ベンゾインデン、4,11:5,10:6,9−トリメタノ−3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a−ドデカヒドロ−1H−シクロペンタアントラセン;等が挙げられる。
(シクロオレフィン樹脂−B/開環重合型)
また、シクロオレフィン樹脂として、下記一般式(1)〜(4)で表わされるシクロオレフィン樹脂を挙げることができ、これらのうち、下記一般式(1)で表されるものが特に好ましい。
また、シクロオレフィン樹脂として、下記一般式(1)〜(4)で表わされるシクロオレフィン樹脂を挙げることができ、これらのうち、下記一般式(1)で表されるものが特に好ましい。
ここで、1価の有機基としては、エーテル基、エステル基、アルコール基が挙げられ、−(CH2)nCOOR(ここで、Rは炭素原子数1〜20の炭化水素基、nは0〜10の整数を示す。)が好ましい。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂としては、また、下記一般式(5)で表わされるテトラシクロドデセン誘導体の少なくとも1種を、単独で、あるいは、当該テトラシクロドデセン誘導体と、これと共重合体可能な不飽和環状化合物とをメタセシス重合して得られる重合体を水素添加して得られる水添重合体を用いてもよい。
前記一般式(5)で表わされるテトラシクロドデセン誘導体において、有機基としては、上記一般式(1)〜(4)で述べた有機基が挙げられる。さらに、A、B、CおよびDのうち少なくとも1つが極性基であることにより、他の材料との密着性、耐熱性などに優れた偏光フィルムを得ることができる。さらに、この極性基が−(CH2)nCOOR(ここで、Rは炭素原子数1〜20の炭化水素基、nは0〜10の整数を示す。)で表わされる基であることが、最終的に得られる水添重合体(シクロオレフィン樹脂フィルム)が高いガラス転移温度を有するものとなるので好ましい。特に、この−(CH2)nCOORで表わされる極性置換基は、一般式(5)のテトラシクロドデセン誘導体の1分子あたりに1個含有されることが吸水率を低下させる点から好ましい。前記極性置換基において、Rで示される炭化水素基の炭素原子数が多くなるほど得られる水添重合体の吸湿性が小さくなる点では好ましいが、得られる水添重合体のガラス転移温度とのバランスの点から、当該炭化水素基は、炭素原子数1〜4の鎖状アルキル基または炭素原子数5以上の(多)環状アルキル基であることが好ましく、特にメチル基、エチル基、シクロヘキシル基であることが好ましい。
さらに、−(CH2)nCOORで表わされる基が結合した炭素原子に、炭素原子数1〜10の炭化水素基が置換基として結合されている一般式(5)のテトラシクロドデセン誘導体は、得られる水添重合体の吸湿性が低いものとなるので好ましい。特に、この置換基がメチル基またはエチル基である一般式(5)のテトラシクロドデセン誘導体は、その合成が容易な点で好ましい。具体的には、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ〔4,4,0,12.5,17.10〕ドデカ−3−エンが好ましい。これらのテトラシクロドデセン誘導体、およびこれと共重合可能な不飽和環状化合物の混合物は、例えば、特開平4−77520号公報第4頁右上欄12行〜第6頁右下欄第6行に記載された方法によってメタセシス重合、水素添加することができる。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂としては、また、下記構造のシクロオレフィン樹脂(付加重合型)を使用することができる。
付加重合法の中でも、主要構成モノマー(例えば、樹脂中で20モル%以上を占めるモノマー)の中で最も大きな分子量のモノマーの分子量が50〜140のものが好ましい。このようにモノマーの分子量を下げることで「投影斜めスジ」を低減できる。これはモノマーの分子量が小さいと運動性が高まり、上述の方法で実施する溶融樹脂の不均一性の解消を促す効果がある。
[A−1]:炭素原子数が2〜20のα−オレフィンと一般式(6)で表される環状オレフィンとのランダム共重合体の水素添加物、
[A−2]:下記一般式(6)で表される環状オレフィンの開環重合体または共重合体の水素添加物
付加重合法の中でも、主要構成モノマー(例えば、樹脂中で20モル%以上を占めるモノマー)の中で最も大きな分子量のモノマーの分子量が50〜140のものが好ましい。このようにモノマーの分子量を下げることで「投影斜めスジ」を低減できる。これはモノマーの分子量が小さいと運動性が高まり、上述の方法で実施する溶融樹脂の不均一性の解消を促す効果がある。
[A−1]:炭素原子数が2〜20のα−オレフィンと一般式(6)で表される環状オレフィンとのランダム共重合体の水素添加物、
[A−2]:下記一般式(6)で表される環状オレフィンの開環重合体または共重合体の水素添加物
一般式(6)
一般式(6)中、nは0または1であり、mは0または1以上の整数であり、qは0または1である。
なお、qが1の場合には、RaおよびRbは、それぞれ、下記に示す原子または炭化水素基であり、qが0の場合には、それぞれの結合手が結合して5員環を形成する。
なお、qが1の場合には、RaおよびRbは、それぞれ、下記に示す原子または炭化水素基であり、qが0の場合には、それぞれの結合手が結合して5員環を形成する。
R1〜R18ならびにRaおよびRbは、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基である。ここでハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子が挙げられる。
また、炭化水素基としては、それぞれ、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜15のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基が挙げられる。より具体的には、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基およびオクタデシル基が挙げられ、シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が挙げられ、芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。これらの炭化水素基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。さらに上記一般式(6)において、R15 〜R18 がそれぞれ結合して(互いに共同して)単環または多環を形成していてもよく、しかも、このようにして形成された単環または多環は二重結合を有していてもよい。
一般式(6)で示される環状オレフィンを、より具体的に次に例示する。一例として、
で示されるビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(=ノルボルネン)(上記式において、1〜7の数字は炭素の位置番号を示す。)および該化合物に炭化水素基が置換した誘導体が挙げられる。
また、炭化水素基としては、それぞれ、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜15のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基が挙げられる。より具体的には、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基およびオクタデシル基が挙げられ、シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が挙げられ、芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。これらの炭化水素基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。さらに上記一般式(6)において、R15 〜R18 がそれぞれ結合して(互いに共同して)単環または多環を形成していてもよく、しかも、このようにして形成された単環または多環は二重結合を有していてもよい。
一般式(6)で示される環状オレフィンを、より具体的に次に例示する。一例として、
この置換炭化水素基として、5−メチル基、5,6−ジメチル基、1−メチル基、5−エチル基、5−n−ブチル基、5−イソブチル基、7−メチル基、5−フェニル基、5−メチル−5−フェニル基、5−ベンジル基、5−トリル基、5−(エチルフェニル)基、5−(イソプロピルフェニル)基、5−(ビフェニル)基、5−(β−ナフチル)基、5−(α−ナフチル)基、5−(アントラセニル)基、5,6−ジフェニル基などを例示することができる。
さらに他の誘導体として、シクロペンタジエン−アセナフチレン付加物、1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロフルオレン、1,4−メタノ−1,4,4a,5,10,10a−ヘキサヒドロアントラセンなどのビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン誘導体を例示することができる。
この他、トリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン、2−メチルトリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン、5−メチルトリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセンなどのトリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン誘導体、トリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセン、10−メチルトリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセンなどのトリシクロ[4.4.0.12,5]−3−ウンデセン誘導体、
で示されるテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、およびこれに炭化水素基が置換した誘導体が挙げられる。
その炭化水素基として、8−メチル基、8−エチル基、8−プロピル基、8−ブチル基、8−イソブチル基、8−ヘキシル基、8−シクロヘキシル基、8−ステアリル基、5,10−ジメチル基、2,10−ジメチル基、8,9−ジメチル基、8−エチル−9−メチル基、11,12−ジメチル基、2,7,9−トリメチル基、2,7−ジメチル−9−エチル基、9−イソブチル−2,7−ジメチル基、9,11,12−トリメチル基、9−エチル−11,12−ジメチル基、9−イソブチル−11,12−ジメチル基、5,8,9,10−テトラメチル基、8−エチリデン基、8−エチリデン−9−メチル基、8−エチリデン−9−エチル基、8−エチリデン−9−イソプロピル基、8−エチリデン−9−ブチル基、8−n−プロピリデン基、8−n−プロピリデン−9−メチル基、8−n−プロピリデン−9−エチル基、8−n−プロピリデン−9−イソプロピル基、8−n−プロピリデン−9−ブチル基、8−イソプロピリデン基、8−イソプロピリデン−9−メチル基、8−イソプロピリデン−9−エチル基、8−イソプロピリデン−9−イソプロピル基、8−イソプロピリデン−9−ブチル基、8−クロロ基、8−ブロモ基、8−フルオロ基、8,9−ジクロロ、8−フェニル基、8−メチル−8−フェニル基、8−ベンジル基、8−トリル基、8−(エチルフェニル)基、8−(イソプロピルフェニル)基、8,9−ジフェニル基、8−(ビフェニル)基、8−(β−ナフチル)基、8−(α−ナフチル)基、8−(アントラセニル)基、5,6−ジフェニル基等を例示することができる。
さらには、(シクロペンタジエン−アセナフチレン付加物)とシクロペンタジエンとの付加物などのテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン誘導体、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセンおよびその誘導体、ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ペンタデセンおよびその誘導体、ペンタシクロ[8.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ヘキサデセンおよびその誘導体、ペンタシクロ[6.6.1.13,6.02,7.09,14]−4−ヘキサデセンおよびその誘導体、ヘキサシクロ[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]−4−ヘプタデセンおよびその誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]−5−エイコセンおよびその誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.13,6.110,17.112,15.02,7.011,16]−4−エイコセンおよびその誘導体、ヘプタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17]−5−ヘンエイコセンおよびその誘導体、オクタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.012,17]−5−ドコセンおよびその誘導体、ノナシクロ[10.9.1.14,7.113,20.115,18.02,10.03,8.012,21.014,19]−5−ペンタコセンおよびその誘導体などが挙げられる。
これらのシクロオレフィン樹脂の具体例は、上記した通りであるが、より具体的なこれらの化合物の構造については、特開平7−145213号公報の段落番号[0032]〜[0054]に示されている。
また、これらのシクロオレフィン樹脂の合成法については、特開2001−114836号公報の段落番号[0039]〜[0068]を参考に実施することができる。
また、これらのシクロオレフィン樹脂の合成法については、特開2001−114836号公報の段落番号[0039]〜[0068]を参考に実施することができる。
また本発明のシクロオレフィン樹脂(付加重合型)として下記のものも使用可能である。
下式(I)、(II)、(II')、(III)、(IV)、(V)または(VI)表される化合物由来の重合単位を有するシクロオレフィン(共)重合体も好ましい。
下式(I)、(II)、(II')、(III)、(IV)、(V)または(VI)表される化合物由来の重合単位を有するシクロオレフィン(共)重合体も好ましい。
上記式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、それぞれ、水素原子、直鎖若しくは分岐の炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数7〜20のアルキレンアリール基、環状であってもよい炭素数2〜20のアルケニル基等の炭素数1〜20の炭化水素基、飽和若しくは不飽和若しくは芳香族の環状基を形成する。nは、0〜5の整数である。
式中、R9、R10、R11およびR12は、それぞれ、水素原子、または、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基等の直鎖または分岐の、飽和または不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基である。
上記シクロオレフィン(共)重合体は、例えば、式(I)〜式(VI)で表される化合物の少なくとも一種類を開環重合し、次に得られた生成物を水素化することによって得ることができる。
環式、特に多環式オレフィンから誘導される重合単位の割合は、シクロオレフィン(共)重合体の、好ましくは3〜75モル%である。非環式オレフィンから誘導される重合単位の割合は、シクロオレフィン(共)重合体の、好ましくは5〜80モル%である。
シクロオレフィン(共)重合体は、好ましくは、一種類以上の多環式オレフィン、特に式(I)で表される化合物または式(III)で表される化合物から誘導される重合単位、および、式(VII)で表される化合物、特に2〜20個の炭素原子を有するα-オレフィンから誘導される重合単位から成っている。好ましくは、特に、式(I)で表される化合物または式(III)で表される化合物から誘導される重合単位、および式(VII)で表される化合物から誘導される重合単位から成るシクロオレフィンコポリマーである。さらに好ましくは、式(I)または式(III)で表される化合物から誘導される重合単位、式(VII)で表される化合物から誘導される重合単位、および少なくとも2つの二重結合を含む環式または非環式オレフィン(ポリエン)、例えば、ノルボルナジエンのような特に環式、好ましくは多環式のジエン、特に好ましくは、例えば、炭素数2〜20のアルケニル基を運ぶビニルノルボルネンのような多環式アルケンから誘導される重合単位から成る三次元重合体である。
本発明で用いるシクロオレフィン樹脂は、好ましくはノルボルネン構造をベースとするオレフィン、特に好ましくはノルボルネン、テトラシクロドデセン、必要に応じて、ビニルノルボルネンまたはノルボルナジエンを含む。また、好ましくは、例えば2〜20個の炭素原子を有するα-オレフィン、特に好ましくはエチレンまたはプロピレンのような末端二重結合を有する非環式オレフィンから誘導される重合単位を含むシクロオレフィン(共)重合体である。特に好ましくは、ノルボルネン・エチレンコポリマーおよびテトラシクロドデセン・エチレンコポリマーである。
三次元重合体の中では、特に好ましくは、ノルボルネン・ビニルノルボルネン・エチレン三次元重合体、ノルボルネン・ノルボルナジエン・エチレンターポリマー、テトラシクロドデセン・ビニルノルボルネン・エチレンターポリマー、およびテトラシクロドデセン・ビニルテトラシクロドデセン・エチレン三次元重合体である。ポリエン、好ましくはビニルノルボルネンまたはノルボルナジエンから誘導される重合単位の割合は、シクロオレフィン樹脂の全構造を基準として、0.1〜50モル%、特に好ましくは0.1〜20モル%であり、式(VII)で表される非環式モノオレフィンの割合は、通常、0〜99モル%、好ましくは5〜80モル%である。上記三次元重合体では、シクロオレフィン(共)重合体の、好ましくは0.1〜99モル%、より好ましくは3〜75モル%である。
本発明で用いるシクロオレフィン樹脂は、好ましくは、式(I)で表される化合物から誘導することができる重合単位および式(VII)で表される化合物から誘導することができる重合単位を含む少なくとも一種類のシクロオレフィン(共)重合体を含む。
このようなシクロオレフィン(共)重合体は、特開平10−168201号公報の段落番号0019〜0020に従い合成することができる。
このようなシクロオレフィン(共)重合体は、特開平10−168201号公報の段落番号0019〜0020に従い合成することができる。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂としては、また、特開昭60−168708号公報、特開昭62−252406号公報、特開昭62−252407号公報、特開平2−133413号公報、特開昭63−145324号公報、特開昭63−264626号公報、特開平1−240517号公報、特公昭57−8815号公報などに記載されている樹脂などを採用できる。
本発明では特に、ノルボルネン系モノマーを付加重合して得られるものが特に好ましい。
本発明では特に、ノルボルネン系モノマーを付加重合して得られるものが特に好ましい。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、示差走査熱量計(DSC)で測定したガラス転移温度(Tg)が、70℃以上であることが好ましく、より好ましくは70〜250℃であり、さらに好ましくは、110〜180℃であり、特に120〜180℃が好ましい。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂の重量平均分子量としては、5,000〜1,000,000が好ましく、より好ましくは8,000〜200,000である。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、飽和吸水率は1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.8質量%以下である。例えば、上記一般式(1)〜(4)で表わされるシクロオレフィン樹脂のガラス転移温度(Tg)および飽和吸水率は、上記置換基A、B、C、Dの種類を選択することにより制御することができる。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、飽和吸水率は1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.8質量%以下である。例えば、上記一般式(1)〜(4)で表わされるシクロオレフィン樹脂のガラス転移温度(Tg)および飽和吸水率は、上記置換基A、B、C、Dの種類を選択することにより制御することができる。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、クロロホルム中、30℃で測定される固有粘度(ηinh)が、0.1〜1.5dl/gであることが好ましく、さらに好ましくは0.4〜1.2dl/gである。また、135℃のデカリン中で測定される極限粘度[η]が、通常0.01〜20dl/gであることが好ましく、より好ましくは0.03〜10dl/g、さらに好ましくは0.05〜5dl/gであり、ASTM D1238に準じ260℃荷重2.16kgで測定した溶融流れ指数(MFR)は、0.1〜200g/10分であることが好ましく、より好ましくは1〜100g/10分、さらに好ましく5〜50g/10分である。
さらに、本発明におけるシクロオレフィン樹脂の軟化点は、サーマルメカニカルアナライザー(TMA)で測定した軟化点として、30℃以上であることが好ましく、好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80〜260℃である。
また、本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、水添重合体の水素添加率としては、60MHz、1H−NMRで測定した値が50%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは98%以上である。水素添加率が高いほど、得られるシクロオレフィン樹脂フィルムは、熱や光に対する安定性が優れたものとなる。また、該水添重合体中に含まれるゲル含有量が5質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは1質量%以下である。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂は、非晶性または低結晶性であることが好ましく、X線回折法によって測定される結晶化度が、20%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは2%以下である。
(添加剤)
(1)酸化防止剤
本発明におけるシクロオレフィン樹脂には、公知の酸化防止剤、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−tert−ブチル−5,5'−ジメチルフェニルメタン、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ステアリル−β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−tert−ブチル−5,5'−ジエチルフェニルメタン、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−〔β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]、2,4,8,10−テトラオキスピロ[5,5]ウンデカン、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト;紫外線吸収剤、例えば2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンなどを添加することによって安定化することができる。また、加工性を向上させる目的で滑剤などの添加剤を添加することもできる。
これらの酸化防止剤の添加量は、シクロオレフィン樹脂100質量部に対して、通常0.1〜3質量部、好ましくは0.2〜2質量部である。
さらにシクロオレフィン樹脂には、所望により、フェノール系やリン系などの老化防止剤、耐電防止剤、紫外線吸収剤、易滑剤などの各種添加剤を添加してもよい。
(1)酸化防止剤
本発明におけるシクロオレフィン樹脂には、公知の酸化防止剤、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−tert−ブチル−5,5'−ジメチルフェニルメタン、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ステアリル−β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2'−ジオキシ−3,3'−ジ−tert−ブチル−5,5'−ジエチルフェニルメタン、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−〔β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]、2,4,8,10−テトラオキスピロ[5,5]ウンデカン、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト;紫外線吸収剤、例えば2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンなどを添加することによって安定化することができる。また、加工性を向上させる目的で滑剤などの添加剤を添加することもできる。
これらの酸化防止剤の添加量は、シクロオレフィン樹脂100質量部に対して、通常0.1〜3質量部、好ましくは0.2〜2質量部である。
さらにシクロオレフィン樹脂には、所望により、フェノール系やリン系などの老化防止剤、耐電防止剤、紫外線吸収剤、易滑剤などの各種添加剤を添加してもよい。
(2)安定剤
本発明におけるシクロオレフィン樹脂には、安定剤としてホスファイト系化合物、亜リン酸エステル系化合物のいずれか、もしくは両方を用いることが好ましい。これらの安定剤の配合量は、シクロオレフィン樹脂に対して0.005〜0.5質量%であるのが好ましく、より好ましくは0.01〜0.4質量%であり、さらに好ましくは0.02〜0.3質量%である。
本発明におけるシクロオレフィン樹脂には、安定剤としてホスファイト系化合物、亜リン酸エステル系化合物のいずれか、もしくは両方を用いることが好ましい。これらの安定剤の配合量は、シクロオレフィン樹脂に対して0.005〜0.5質量%であるのが好ましく、より好ましくは0.01〜0.4質量%であり、さらに好ましくは0.02〜0.3質量%である。
(2−1)フォスファイト系安定剤
具体的なホスファイト系安定剤は、特に限定されないが、下記式(2)〜(4)で示されるホスファイト系安定剤が好ましい。
具体的なホスファイト系安定剤は、特に限定されないが、下記式(2)〜(4)で示されるホスファイト系安定剤が好ましい。
(ここで、R1’、R2’,R3’、R4’、R5’、R6’、R1、R2、R3・・・R'p、R'p+1は水素または炭素数4〜23のアルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、アルコキシアリール基、アリールアルキル基、アルキルアリール基、ポリアリールオキシアルキル基、ポリアルコキシアルキル基およびポリアルコキシアリール基から成る群から選択された基を示す。但し、式(2)、式(3)、式(4)の各同一式中で全てが水素になることはない。式(3)中で示されるホスファイト系安定剤中のXは脂肪族鎖、芳香核を側鎖に有する脂肪族鎖、芳香核を鎖中に有する脂肪族鎖および上記鎖中に2個以上連続しない酸素原子を包含する鎖から成る群から選択された基を示す。また、k、qは1以上の整数、pは3以上の整数を示す。)
これらのホスファイト系安定剤のk、qの数は好ましくは1〜10である。k、qの数を1以上とすることにより加熱時の揮発性が小さくなり、10以下にすることでシクロオレフィン樹脂との相溶性が向上するため好ましい。また、pの値は3〜10が好ましい。3以上のすることで加熱時の揮発性が小さくなり、10以下にすることでシクロオレフィン樹脂との相溶性が向上するため好ましい。
これらのホスファイト系安定剤のk、qの数は好ましくは1〜10である。k、qの数を1以上とすることにより加熱時の揮発性が小さくなり、10以下にすることでシクロオレフィン樹脂との相溶性が向上するため好ましい。また、pの値は3〜10が好ましい。3以上のすることで加熱時の揮発性が小さくなり、10以下にすることでシクロオレフィン樹脂との相溶性が向上するため好ましい。
式(2)で表されるホスファイト系安定剤の具体例としては、式(5)〜(8)で表されるものが好ましい。
また、式(3)で表されるホスファイト系安定剤の具体例としては、下記式(9)、式(10)、式(11)で表されるものが好ましい。
(2−2)亜リン酸エステル系安定剤
亜リン酸エステル系安定剤は、例えば、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト等が挙げられる。
亜リン酸エステル系安定剤は、例えば、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト等が挙げられる。
(2−3)その他の安定剤
弱有機酸、チオエーテル系化合物、エポキシ化合物等を安定剤として配合しても良い。
弱有機酸とは、pKaが1以上のものであり、本発明の作用を妨害せず、着色防止性、物性劣化防止性を有するものであれば特に限定されない。例えば、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸などが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
チオエーテル系化合物としては、例えば、ジラウリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、パルミチルステアリルチオジプロピオネートが挙げられ、これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
エポキシ化合物としては、例えば、エピクロロヒドリンとビスフェノールAより誘導されるものが挙げられ、エピクロロヒドリンとグリセリンからの誘導体やビニルシクロヘキセンジオキサイドや3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレートの如き環状のものも用いることができる。また、エポキシ化大豆油、エポキシ化ヒマシ油や長鎖−α−オレフィンオキサイド類なども用いることができる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
弱有機酸、チオエーテル系化合物、エポキシ化合物等を安定剤として配合しても良い。
弱有機酸とは、pKaが1以上のものであり、本発明の作用を妨害せず、着色防止性、物性劣化防止性を有するものであれば特に限定されない。例えば、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸などが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
チオエーテル系化合物としては、例えば、ジラウリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、パルミチルステアリルチオジプロピオネートが挙げられ、これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
エポキシ化合物としては、例えば、エピクロロヒドリンとビスフェノールAより誘導されるものが挙げられ、エピクロロヒドリンとグリセリンからの誘導体やビニルシクロヘキセンジオキサイドや3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレートの如き環状のものも用いることができる。また、エポキシ化大豆油、エポキシ化ヒマシ油や長鎖−α−オレフィンオキサイド類なども用いることができる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
(マット剤)
マット剤として微粒子を加えることが好ましい。本発明に使用される微粒子としては、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよびリン酸カルシウムを挙げることができる。
これらの微粒子は、通常平均粒子サイズが0.1〜3.0μmの2次粒子を形成し、これらの微粒子はフィルム中では、1次粒子の凝集体として存在し、フィルム表面に0.1〜3.0μmの凹凸を形成させる。2次平均粒子サイズは0.2μm〜1.5μmが好ましく、0.4μm〜1.2μmがより好ましく、0.6μm〜1.1μmがさらに好ましい。1次、2次粒子サイズはフィルム中の粒子を走査型電子顕微鏡で観察し、粒子に外接する円の直径をもって粒子サイズとした。また、場所を変えて粒子200個を観察し、その平均値をもって平均粒子サイズとした。
好ましい微粒子の量は、樹脂に対し重量比で、好ましくは1ppm〜5000ppmであり、より好ましくは5ppm〜1000ppmであり、さらに好ましくは10ppm〜500ppmである。
微粒子はケイ素を含むものが濁度を低くでき好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。二酸化珪素の微粒子は、1次平均粒子サイズが20nm以下であり、かつ見かけ比重が70g/リットル以上であるものが好ましい。1次粒子の平均径が5〜16nmと小さいものがフィルムのヘイズを下げることができより好ましい。見かけ比重は90〜200g/リットル以上が好ましく、100〜200g/リットル以上がより好ましい。見かけ比重が大きい程、高濃度の分散液を作ることが可能になり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましい。
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)などの市販品を使用することができる。酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
これらの中で、好ましくは、アエロジル200V、アエロジルR972Vが1次平均粒子サイズが20nm以下であり、かつ見かけ比重が70g/リットル以上である二酸化珪素の微粒子であり、このような微粒子は、光学フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数をさげる効果が大きい。
マット剤として微粒子を加えることが好ましい。本発明に使用される微粒子としては、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよびリン酸カルシウムを挙げることができる。
これらの微粒子は、通常平均粒子サイズが0.1〜3.0μmの2次粒子を形成し、これらの微粒子はフィルム中では、1次粒子の凝集体として存在し、フィルム表面に0.1〜3.0μmの凹凸を形成させる。2次平均粒子サイズは0.2μm〜1.5μmが好ましく、0.4μm〜1.2μmがより好ましく、0.6μm〜1.1μmがさらに好ましい。1次、2次粒子サイズはフィルム中の粒子を走査型電子顕微鏡で観察し、粒子に外接する円の直径をもって粒子サイズとした。また、場所を変えて粒子200個を観察し、その平均値をもって平均粒子サイズとした。
好ましい微粒子の量は、樹脂に対し重量比で、好ましくは1ppm〜5000ppmであり、より好ましくは5ppm〜1000ppmであり、さらに好ましくは10ppm〜500ppmである。
微粒子はケイ素を含むものが濁度を低くでき好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。二酸化珪素の微粒子は、1次平均粒子サイズが20nm以下であり、かつ見かけ比重が70g/リットル以上であるものが好ましい。1次粒子の平均径が5〜16nmと小さいものがフィルムのヘイズを下げることができより好ましい。見かけ比重は90〜200g/リットル以上が好ましく、100〜200g/リットル以上がより好ましい。見かけ比重が大きい程、高濃度の分散液を作ることが可能になり、ヘイズ、凝集物が良化するため好ましい。
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)などの市販品を使用することができる。酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
これらの中で、好ましくは、アエロジル200V、アエロジルR972Vが1次平均粒子サイズが20nm以下であり、かつ見かけ比重が70g/リットル以上である二酸化珪素の微粒子であり、このような微粒子は、光学フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数をさげる効果が大きい。
(その他の添加剤)
光学調整剤、界面活性剤および臭気トラップ剤(アミン等)など)を加えることができる。これらの詳細は、発明協会公開技法公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)、p.17−22に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。
赤外吸収染料としては例えば特開2001−194522号公報のものが使用でき、紫外線吸収剤としては例えば特開2001−151901号公報に記載のものが使用でき、それぞれシクロオレフィン樹脂に対して0.001〜5質量%含有させることが好ましい。
光学調整剤としてはレターデーション調整剤を挙げることができ、例えば特開2001−166144号、特開2003−344655号、特開2003−248117号、特開2003−66230号各公報記載のものを使用することができ、これにより面内のレターデーション(Re)、厚み方向のレターデーション(Rth)を制御できる。好ましい添加量は0〜10質量%であり、より好ましくは0〜8質量%、さらに好ましくは0〜6質量%である。
光学調整剤、界面活性剤および臭気トラップ剤(アミン等)など)を加えることができる。これらの詳細は、発明協会公開技法公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)、p.17−22に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。
赤外吸収染料としては例えば特開2001−194522号公報のものが使用でき、紫外線吸収剤としては例えば特開2001−151901号公報に記載のものが使用でき、それぞれシクロオレフィン樹脂に対して0.001〜5質量%含有させることが好ましい。
光学調整剤としてはレターデーション調整剤を挙げることができ、例えば特開2001−166144号、特開2003−344655号、特開2003−248117号、特開2003−66230号各公報記載のものを使用することができ、これにより面内のレターデーション(Re)、厚み方向のレターデーション(Rth)を制御できる。好ましい添加量は0〜10質量%であり、より好ましくは0〜8質量%、さらに好ましくは0〜6質量%である。
《製膜》
(1)ペレット化
前記シクロオレフィン樹脂と添加物とは溶融製膜に先立ち混合しペレット化するのが好ましい。
ペレット化を行うにあたりシクロオレフィン樹脂および添加物は事前に乾燥を行うことが好ましいが、ベント式押出機を用いることで、乾燥を代用することもできる。乾燥を行う場合、前記乾燥方法としては、加熱炉内にて90℃で8時間以上加熱する方法等を用いることができるが、この限りではない。ペレット化は前記シクロオレフィン樹脂と添加物を、2軸混練押出機を用い150℃〜280℃で溶融後、ヌードル状に押出したものを水中で固化し裁断することで作製することができる。また、押出機による溶融後水中に口金より直接押出ながらカットする、アンダーウオーターカット法等によりペレット化を行ってもかまわない。
押出機は十分な、溶融混練が得られる限り、任意の公知の単軸スクリュー押出機、非かみ合い型異方向回転二軸スクリュー押出機、かみ合い型異方向回転二軸スクリュー押出機、かみ合い型同方向回転二軸スクリュー押出機などを用いることができる。
(1)ペレット化
前記シクロオレフィン樹脂と添加物とは溶融製膜に先立ち混合しペレット化するのが好ましい。
ペレット化を行うにあたりシクロオレフィン樹脂および添加物は事前に乾燥を行うことが好ましいが、ベント式押出機を用いることで、乾燥を代用することもできる。乾燥を行う場合、前記乾燥方法としては、加熱炉内にて90℃で8時間以上加熱する方法等を用いることができるが、この限りではない。ペレット化は前記シクロオレフィン樹脂と添加物を、2軸混練押出機を用い150℃〜280℃で溶融後、ヌードル状に押出したものを水中で固化し裁断することで作製することができる。また、押出機による溶融後水中に口金より直接押出ながらカットする、アンダーウオーターカット法等によりペレット化を行ってもかまわない。
押出機は十分な、溶融混練が得られる限り、任意の公知の単軸スクリュー押出機、非かみ合い型異方向回転二軸スクリュー押出機、かみ合い型異方向回転二軸スクリュー押出機、かみ合い型同方向回転二軸スクリュー押出機などを用いることができる。
ペレットの大きさは、断面積が1mm2〜300mm2、長さが1mm〜30mmであることが好ましく、断面積が2mm2〜100mm2、長さが1.5mm〜10mmであることがより好ましい。
またペレット化を行う時に、前記添加物は押出機の途中にある原料投入口やベント口から投入することもできる。
またペレット化を行う時に、前記添加物は押出機の途中にある原料投入口やベント口から投入することもできる。
押出機の回転数は10rpm〜1000rpmが好ましく、20rpm〜700rpmがより好ましく、30rpm〜500rpmがさらに好ましい。回転速度を10rpm以上にすると、滞留時間が長くなりすぎず、熱劣化により分子量が低下したり、黄色味が悪化しやすくなるのを抑止できる傾向にあり好ましい。また、回転速度を1000rpm以下とすると、剪断により分子の切断が起きにくくなり、分子量低下を招いたり、架橋ゲルの発生は増加するなどの問題が生じにくくなる。
ペレット化における押出滞留時間は、好ましくは10秒〜30分、より好ましくは15秒〜10分、さらに好ましくは30秒〜3分である。十分に溶融ができれば、滞留時間は短い方が、樹脂劣化、黄色み発生を抑えることができる点で好ましい。
ペレット化における押出滞留時間は、好ましくは10秒〜30分、より好ましくは15秒〜10分、さらに好ましくは30秒〜3分である。十分に溶融ができれば、滞留時間は短い方が、樹脂劣化、黄色み発生を抑えることができる点で好ましい。
(2)乾燥
溶融製膜に先立ちペレット中の水分を減少させることが好ましい。乾燥の方法については、除湿風乾燥機を用いて乾燥する事が多いが、目的とする含水率が得られるのであれば特に限定されない。例えば、加熱、送風、減圧、攪拌などの手段を単独または組み合わせて用いることで効率的に行うことが好ましく、乾燥ホッパーを断熱構造にすることがより好ましい。乾燥温度として好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは40〜180℃であり、さらに好ましくは60〜150℃である。乾燥温度が低いと乾燥に時間がかかり、含有水分率が目標値以下になりにくい傾向にある。一方、乾燥温度が高いと樹脂が粘着してブロッキングしやすい傾向にある。乾燥風量として好ましくは20〜400m3/時間であり、より好ましくは50〜300m3/時間であり、さらに好ましくは100〜250m3/時間である。乾燥風量が少ないと乾燥効率が悪くなる傾向にある。一方、風量が多くしても一定量以上あれば乾燥効果の更なる向上は小さく経済的でない。エアーの露点として、好ましくは0〜−60℃であり、より好ましくは−10〜−50℃であり、さらに好ましくは−20〜−40℃である。乾燥時間は、通常、少なくとも15分以上必要であり、好ましくは、1時間以上であり、より好ましくは2時間以上である。一方、50時間を超えて乾燥させても更なる水分率の低減効果は少なく、樹脂の熱劣化の懸念が発生する傾向にあるため乾燥時間を不必要に長くする必要はない。本発明で採用するシクロオレフィン樹脂は、その含水率が1.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以下であることがさらに好ましい。
溶融製膜に先立ちペレット中の水分を減少させることが好ましい。乾燥の方法については、除湿風乾燥機を用いて乾燥する事が多いが、目的とする含水率が得られるのであれば特に限定されない。例えば、加熱、送風、減圧、攪拌などの手段を単独または組み合わせて用いることで効率的に行うことが好ましく、乾燥ホッパーを断熱構造にすることがより好ましい。乾燥温度として好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは40〜180℃であり、さらに好ましくは60〜150℃である。乾燥温度が低いと乾燥に時間がかかり、含有水分率が目標値以下になりにくい傾向にある。一方、乾燥温度が高いと樹脂が粘着してブロッキングしやすい傾向にある。乾燥風量として好ましくは20〜400m3/時間であり、より好ましくは50〜300m3/時間であり、さらに好ましくは100〜250m3/時間である。乾燥風量が少ないと乾燥効率が悪くなる傾向にある。一方、風量が多くしても一定量以上あれば乾燥効果の更なる向上は小さく経済的でない。エアーの露点として、好ましくは0〜−60℃であり、より好ましくは−10〜−50℃であり、さらに好ましくは−20〜−40℃である。乾燥時間は、通常、少なくとも15分以上必要であり、好ましくは、1時間以上であり、より好ましくは2時間以上である。一方、50時間を超えて乾燥させても更なる水分率の低減効果は少なく、樹脂の熱劣化の懸念が発生する傾向にあるため乾燥時間を不必要に長くする必要はない。本発明で採用するシクロオレフィン樹脂は、その含水率が1.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以下であることがさらに好ましい。
(3)溶融押出し
上述したシクロオレフィン樹脂は押出機の供給口を介してシリンダー内に供給される。シリンダー内は供給口側から順に、供給口から供給したシクロオレフィン樹脂を定量輸送する供給部(領域A)とシクロオレフィン樹脂を溶融混練・圧縮する圧縮部(領域B)と溶融混練・圧縮されたシクロオレフィン樹脂を計量する計量部(領域C)とで構成される。シクロオレフィン樹脂は上述の方法により水分量を低減させるために、乾燥することが好ましいが、残存する酸素による溶融樹脂の酸化を防止するために、押出機内を不活性(窒素等)気流中、あるいはベント付き押出し機を用い真空排気しながら実施するのがより好ましい。押出機のスクリュー圧縮比は2.5〜4.5に設定され、L/Dは20〜70に設定されている。ここでスクリュー圧縮比とは供給部Aと計量部Cとの容積比、即ち供給部Aの単位長さあたりの容積÷計量部Cの単位長さあたりの容積で表され、供給部Aのスクリュー軸の外径d1、計量部Cのスクリュー軸の外径d2、供給部Aの溝部径a1、および計量部Cの溝部径a2とを使用して算出される。また、L/Dとはシリンダー内径に対するシリンダー長さの比である。また、押出温度は200〜300℃に設定される。押出し機内の温度は全部同温度でもよく、温度分布をつけても良い。より好ましいのが供給部の温度を圧縮部の温度より高くするものである。
上述したシクロオレフィン樹脂は押出機の供給口を介してシリンダー内に供給される。シリンダー内は供給口側から順に、供給口から供給したシクロオレフィン樹脂を定量輸送する供給部(領域A)とシクロオレフィン樹脂を溶融混練・圧縮する圧縮部(領域B)と溶融混練・圧縮されたシクロオレフィン樹脂を計量する計量部(領域C)とで構成される。シクロオレフィン樹脂は上述の方法により水分量を低減させるために、乾燥することが好ましいが、残存する酸素による溶融樹脂の酸化を防止するために、押出機内を不活性(窒素等)気流中、あるいはベント付き押出し機を用い真空排気しながら実施するのがより好ましい。押出機のスクリュー圧縮比は2.5〜4.5に設定され、L/Dは20〜70に設定されている。ここでスクリュー圧縮比とは供給部Aと計量部Cとの容積比、即ち供給部Aの単位長さあたりの容積÷計量部Cの単位長さあたりの容積で表され、供給部Aのスクリュー軸の外径d1、計量部Cのスクリュー軸の外径d2、供給部Aの溝部径a1、および計量部Cの溝部径a2とを使用して算出される。また、L/Dとはシリンダー内径に対するシリンダー長さの比である。また、押出温度は200〜300℃に設定される。押出し機内の温度は全部同温度でもよく、温度分布をつけても良い。より好ましいのが供給部の温度を圧縮部の温度より高くするものである。
スクリュー圧縮比が2.5を下回って小さ過ぎると、十分に溶融混練されず、未溶解部分が発生し、製造後のシクロオレフィン樹脂フィルムに未溶解異物が残存し易くなり、さらに、気泡が混入し易くなる。これにより、シクロオレフィン樹脂フィルムの強度が低下したり、あるいはフィルムを延伸する場合に破断し易くなり、配向を十分に上げることができなくなる。逆に、スクリュー圧縮比が4.5を上回って大き過ぎると、せん断応力がかかり過ぎて発熱により樹脂が劣化し易くなるので、製造後のシクロオレフィン樹脂フィルムに黄色味が出易くなる。また、せん断応力がかかり過ぎると分子の切断が起こり、分子量が低下してシクロオレフィン樹脂フィルムの機械的強度が低下する。したがって、製造後のシクロオレフィン樹脂フィルムに黄色味が出にくく、かつ、シクロオレフィン樹脂フィルム強度が強くさらに延伸破断しにくくするためには、スクリュー圧縮比は2.5〜4.5の範囲が好ましく、2.8〜4.2がより好ましく、3.0〜4.0がさらに好ましい。
また、L/Dが20を下回って小さ過ぎると、溶融不足や混練不足となり、圧縮比が小さい場合と同様に製造後のシクロオレフィン樹脂フィルムに未溶解異物が発生し易くなる。逆に、L/Dが70を上回って大き過ぎると、押出機内でのシクロオレフィン樹脂の滞留時間が長くなり過ぎ、樹脂の劣化を引き起こし易くなる。また、滞留時間が長くなると分子の切断が起こったり、分子量が低下してシクロオレフィン樹脂フィルムの機械的強度が低下する。したがって、製造後のシクロオレフィン樹脂フィルムに黄色味が出にくく、かつ、フィルム強度が強くさらに延伸破断しにくくするためには、L/Dの範囲は、20〜70が好ましく、22〜65がより好ましく、24〜50がさらに好ましい。
このようにして得られたシクロオレフィン樹脂フィルムは、ヘイズが2.0%以下、イエローインデックス(YI値)が10以下である特性値を有していることが好ましい。
押し出し機の種類として、一般的には設備コストの比較的安い単軸押し出し機が用いられることが多く、フルフライト、マドック、ダルメージ等のスクリュータイプがあるが、シクロオレフィン樹脂には、フルフライトタイプが好ましい。また、設備コストは高価であるが、スクリューセグメントを変更することにより、途中でベント口を設けて不要な揮発成分を脱揮させながら押出ができる二軸押出機を用いることが可能である、二軸押し出し機には大きく分類して同方向と異方向のタイプがありどちらも用いることが可能であるが、滞留部分が発生し難くセルフクリーニング性能の高い同方向回転のタイプが好ましい。ベント口を適正に配置することにより、未乾燥状態でのシクロオレフィン樹脂ペレットやパウダーをそのまま使用することも可能である。また、製膜途中で出たフィルムのミミ等も乾燥させることなしにそのまま再利用することもできる。
なお、好ましいスクリューの直径は目標とする単位時間あたりの押出量によって異なるが、通常、10mm〜300mmであり、より好ましくは20mm〜250mmであり、さらに好ましくは30mm〜150mmである。
なお、好ましいスクリューの直径は目標とする単位時間あたりの押出量によって異なるが、通常、10mm〜300mmであり、より好ましくは20mm〜250mmであり、さらに好ましくは30mm〜150mmである。
(4)濾過
樹脂中の異物濾過のためや異物によるギアポンプ損傷を避けるため押し出し機出口にフィルター濾材を設けるいわゆるブレーカープレート式の濾過を行うことが好ましい。この際、上記のように濾材の孔径、溶融樹脂の流速の調整により達成できる。
濾過はさらに精度高く異物濾過をするために、ギアポンプ通過後にいわゆるリーフ型ディスクフィルターを組み込んだ濾過装置を設けることが好ましい。濾過は、濾過部を1カ所設けて行うことができ、また複数カ所設けて行う多段濾過でもよい。フィルター濾材の濾過精度は高い方が好ましいが、濾材の耐圧や濾材の目詰まりによる濾圧上昇から、濾過精度は、15μmm〜3μmmが好ましく、10μmm〜3μmmがより好ましい。特に最終的に異物濾過を行うリーフ型ディスクフィルター装置を使用する場合では品質の上で濾過精度の高い濾材を使用することが好ましく、耐圧、フィルターライフの適性を確保するために装填枚数にて調整することが可能である。濾材の種類は、高温高圧下で使用される点から鉄鋼材料を用いることが好ましく、鉄鋼材料の中でも特にステンレス鋼、スチールなどを用いることがより好ましく、腐食の点から特にステンレス鋼を用いることがさらに好ましい。濾材の構成としては、線材を編んだものの他に、例えば、金属長繊維あるいは金属粉末を焼結し形成する焼結濾材が使用でき、濾過精度、フィルターライフの点から焼結濾材が好ましい。
樹脂中の異物濾過のためや異物によるギアポンプ損傷を避けるため押し出し機出口にフィルター濾材を設けるいわゆるブレーカープレート式の濾過を行うことが好ましい。この際、上記のように濾材の孔径、溶融樹脂の流速の調整により達成できる。
濾過はさらに精度高く異物濾過をするために、ギアポンプ通過後にいわゆるリーフ型ディスクフィルターを組み込んだ濾過装置を設けることが好ましい。濾過は、濾過部を1カ所設けて行うことができ、また複数カ所設けて行う多段濾過でもよい。フィルター濾材の濾過精度は高い方が好ましいが、濾材の耐圧や濾材の目詰まりによる濾圧上昇から、濾過精度は、15μmm〜3μmmが好ましく、10μmm〜3μmmがより好ましい。特に最終的に異物濾過を行うリーフ型ディスクフィルター装置を使用する場合では品質の上で濾過精度の高い濾材を使用することが好ましく、耐圧、フィルターライフの適性を確保するために装填枚数にて調整することが可能である。濾材の種類は、高温高圧下で使用される点から鉄鋼材料を用いることが好ましく、鉄鋼材料の中でも特にステンレス鋼、スチールなどを用いることがより好ましく、腐食の点から特にステンレス鋼を用いることがさらに好ましい。濾材の構成としては、線材を編んだものの他に、例えば、金属長繊維あるいは金属粉末を焼結し形成する焼結濾材が使用でき、濾過精度、フィルターライフの点から焼結濾材が好ましい。
(5)ギアポンプ
厚み精度を向上させるためには、吐出量の変動を減少させることが重要であり、押出機とダイスとの間にギアポンプを設けて、ギアポンプから一定量のシクロオレフィン樹脂を供給することは効果がある。ギアポンプとは、ドライブギアとドリブンギアとからなる一対のギアが互いに噛み合った状態で収容され、ドライブギアを駆動して両ギアを噛み合い回転させることにより、ハウジングに形成された吸引口から溶融状態の樹脂をキャビティ内に吸引し、同じくハウジングに形成された吐出口からシクロオレフィン樹脂を一定量吐出するものである。押出機先端部分の樹脂圧力が若干の変動があっても、ギアポンプを用いることにより変動を吸収し、製膜装置下流の樹脂圧力の変動は非常に小さなものとなり、厚み変動が改善される。ギアポンプを用いることにより、ダイ部分の樹脂圧力の変動巾を±1%以内にすることが可能である。
厚み精度を向上させるためには、吐出量の変動を減少させることが重要であり、押出機とダイスとの間にギアポンプを設けて、ギアポンプから一定量のシクロオレフィン樹脂を供給することは効果がある。ギアポンプとは、ドライブギアとドリブンギアとからなる一対のギアが互いに噛み合った状態で収容され、ドライブギアを駆動して両ギアを噛み合い回転させることにより、ハウジングに形成された吸引口から溶融状態の樹脂をキャビティ内に吸引し、同じくハウジングに形成された吐出口からシクロオレフィン樹脂を一定量吐出するものである。押出機先端部分の樹脂圧力が若干の変動があっても、ギアポンプを用いることにより変動を吸収し、製膜装置下流の樹脂圧力の変動は非常に小さなものとなり、厚み変動が改善される。ギアポンプを用いることにより、ダイ部分の樹脂圧力の変動巾を±1%以内にすることが可能である。
ギアポンプによる定量供給性能を向上させるために、スクリューの回転数を変化させて、ギアポンプ前の圧力を一定に制御する方法も用いることができる。また、ギアポンプのギアの変動を解消した3枚以上のギアを用いた高精度ギアポンプも有効である。
ギアポンプを用いるその他のメリットとしては、スクリュー先端部の圧力を下げて製膜できることから、エネルギー消費の軽減・樹脂温度上昇の防止・輸送効率の向上・押出機内での滞留時間の短縮・押出機のL/Dの短縮が期待できる。また、異物除去のために、フィルターを用いる場合には、ギアポンプが無いと、濾圧の上昇と共に、スクリューから供給されるシクロオレフィン樹脂の量が変動したりすることがあるが、ギアポンプを組み合わせて用いることにより解消が可能である。一方、ギアポンプのデメリットとしては、設備の選定方法によっては、設備の長さが長くなり、シクロオレフィン樹脂の滞留時間が長くなること、ギアポンプ部のせん断応力によってシクロオレフィン樹脂の分子鎖の切断を引き起こすことがあり、注意が必要である。
シクロオレフィン樹脂が供給口から押出機に入ってからダイスから出るまでのシクロオレフィン樹脂の好ましい滞留時間は2分間〜60分間であり、より好ましくは3分間〜40分間であり、さらに好ましくは4分間〜30分間である。
ギアポンプの軸受循環用ポリマーの流れが悪くなることにより、駆動部と軸受部におけるポリマーによるシールが悪くなり、計量および送液押し出し圧力の変動が大きくなったりする問題が発生するため、シクロオレフィン樹脂の溶融粘度に合わせたギアポンプの設計(特にクリアランス)が必要である。また、場合によっては、ギアポンプの滞留部分がシクロオレフィン樹脂の劣化の原因となるため、滞留のできるだけ少ない構造が好ましい。押出機とギアポンプあるいはギアポンプとダイ等とをつなぐポリマー管やアダプタについても、できるだけ滞留の少ない設計が必要であり、かつ溶融粘度の温度依存性の高いシクロオレフィン樹脂の押出圧力安定化のためには、温度の変動をできるだけ小さくすることが好ましい。一般的には、ポリマー管の加熱には設備コストの安価なバンドヒーターが用いられることが多いが、温度変動のより少ないアルミ鋳込みヒーターを用いることがより好ましい。さらに上述のように押出し機内で、押出し機のバレルを3〜20に分割したヒーターで加熱し溶融することが好ましい。
ギアポンプの軸受循環用ポリマーの流れが悪くなることにより、駆動部と軸受部におけるポリマーによるシールが悪くなり、計量および送液押し出し圧力の変動が大きくなったりする問題が発生するため、シクロオレフィン樹脂の溶融粘度に合わせたギアポンプの設計(特にクリアランス)が必要である。また、場合によっては、ギアポンプの滞留部分がシクロオレフィン樹脂の劣化の原因となるため、滞留のできるだけ少ない構造が好ましい。押出機とギアポンプあるいはギアポンプとダイ等とをつなぐポリマー管やアダプタについても、できるだけ滞留の少ない設計が必要であり、かつ溶融粘度の温度依存性の高いシクロオレフィン樹脂の押出圧力安定化のためには、温度の変動をできるだけ小さくすることが好ましい。一般的には、ポリマー管の加熱には設備コストの安価なバンドヒーターが用いられることが多いが、温度変動のより少ないアルミ鋳込みヒーターを用いることがより好ましい。さらに上述のように押出し機内で、押出し機のバレルを3〜20に分割したヒーターで加熱し溶融することが好ましい。
(6)ダイ
前記の如く構成された押出機によってシクロオレフィン樹脂が溶融され、必要に応じ濾過機、ギアポンプを経由して溶融樹脂がダイに連続的に送られる。ダイはダイス内の溶融樹脂の滞留が少ない設計であれば、一般的に用いられるTダイ、フィッシュテールダイ、ハンガーコートダイの何れのタイプでも構わない。また、Tダイの直前にシクロオレフィン樹脂温度の均一性アップのためのスタティックミキサーを入れることも問題ない。Tダイ出口部分のクリアランスは、一般的にフィルム厚みの、1.0〜5.0倍が好ましく、1.2〜3倍がより好ましく、1.3〜2倍がさらに好ましい。リップクリアランスをフィルム厚みの1.0倍以上とすることにより、製膜により面状のより良好なシートが得られる。また、リップクリアランスをフィルム厚みの5.0倍以下とすることにより、シートの厚み精度が向上する傾向にある。ダイはフィルムの厚み精度を決定する非常に重要な設備であり、厚み調整が厳密にコントロールできるものが好ましい。厚み調整の間隔は、50mm以下であることが好ましく、35mm以下であることがより好ましく、25mm以下であることが好ましい。また、製膜フィルムの均一性を向上するために、ダイの温度ムラや巾方向の流速ムラのできるだけ少ない設計が重要である。また、下流のフィルム厚みを計測して、厚み偏差を計算し、その結果をダイの厚み調整にフィードバックさせる自動厚み調整ダイも長期連続生産の厚み変動の低減に有効である。
フィルムの製造は設備コストの安い単層製膜装置が一般的に用いられるが、場合によっては機能層を外層に設けために多層製膜装置を用いて2種以上の構造を有するフィルムの製造も可能である。一般的には機能層を表層に薄く積層することが好ましいが、特に層比を限定するものではない。
前記の如く構成された押出機によってシクロオレフィン樹脂が溶融され、必要に応じ濾過機、ギアポンプを経由して溶融樹脂がダイに連続的に送られる。ダイはダイス内の溶融樹脂の滞留が少ない設計であれば、一般的に用いられるTダイ、フィッシュテールダイ、ハンガーコートダイの何れのタイプでも構わない。また、Tダイの直前にシクロオレフィン樹脂温度の均一性アップのためのスタティックミキサーを入れることも問題ない。Tダイ出口部分のクリアランスは、一般的にフィルム厚みの、1.0〜5.0倍が好ましく、1.2〜3倍がより好ましく、1.3〜2倍がさらに好ましい。リップクリアランスをフィルム厚みの1.0倍以上とすることにより、製膜により面状のより良好なシートが得られる。また、リップクリアランスをフィルム厚みの5.0倍以下とすることにより、シートの厚み精度が向上する傾向にある。ダイはフィルムの厚み精度を決定する非常に重要な設備であり、厚み調整が厳密にコントロールできるものが好ましい。厚み調整の間隔は、50mm以下であることが好ましく、35mm以下であることがより好ましく、25mm以下であることが好ましい。また、製膜フィルムの均一性を向上するために、ダイの温度ムラや巾方向の流速ムラのできるだけ少ない設計が重要である。また、下流のフィルム厚みを計測して、厚み偏差を計算し、その結果をダイの厚み調整にフィードバックさせる自動厚み調整ダイも長期連続生産の厚み変動の低減に有効である。
フィルムの製造は設備コストの安い単層製膜装置が一般的に用いられるが、場合によっては機能層を外層に設けために多層製膜装置を用いて2種以上の構造を有するフィルムの製造も可能である。一般的には機能層を表層に薄く積層することが好ましいが、特に層比を限定するものではない。
(7)キャスト
上記条件にて、ダイよりシート上に押し出された溶融樹脂をキャスティングドラム上で冷却固化し、フィルムを得る。
本発明ではキャスティングドラム上で静電印加法、エアナイフ法、エアーチャンバー法、バキュームノズル法、タッチロール法等の方法を用い、キャスティングドラムと溶融押出ししたシートとの密着性を高めることが好ましいが、中でも上述のタッチロール法を用いるのが好ましい。
タッチロール法は、キャスティングドラム上にタッチロールを置いてフィルム表面を整形するものである。この時、タッチロールは通常の剛性の高いものではなく、弾性を有するものが好ましい。しかし、弾性変形可能な部材(ゴムなど)を極めて薄い金属で被覆したものでは面圧を高くできず好ましくない。これは、タッチロールの変形量が大きく、キャストロールとの接触面積が大きくなりすぎ、十分な面圧を出すことができないためである。本発明のタッチロールの肉厚は、0.5mm〜7mmが好ましく、1.1〜6mmがより好ましく、1.5〜5mmがさらに好ましい。タッチロール、キャスティングロールは、表面が鏡面であることが好ましく、算術平均高さRaが、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは50nm以下であり、さらに好ましくは25nm以下である。タッチロールの面圧は、好ましくは0.1MPa〜10MPaであり、より好ましく0.2MPa〜7MPaであり、さらに好ましくは0.3MPa〜5MPaである。ここで言う面圧とはタッチロールを押し付けている力をシクロオレフィン樹脂フィルムとタッチロールの接触面積で割った値である。
タッチロールは金属シャフトの上に設置し、その間に熱媒(流体)を通してもよく、外筒と金属シャフトの上に間に弾性体層を設け、外筒の間に熱媒(流体)を満たしたものが挙げられる。タッチロールの温度はいずれも(Tg−10)℃を超え(Tg+30)℃以下が好ましく、より好ましくは(Tg−7)℃〜(Tg+20)℃、さらに好ましくは(Tg−5)℃〜(Tg+10)℃である。キャスティングロールの温度も同様の温度域が好ましいが、上述のようにタッチロールとキャストロールに温度差を付与することが好ましい。さらに上述のようにタッチロールとキャストロールに周速差を付与することが好ましい。またタッチロールは上述のようにクラウンを付与したものを使用するのが好ましい。
タッチロールは、具体的には、例えば、特開平11−314263号公報、特開平11−235747号公報に記載のタッチロールを利用できる。
上記条件にて、ダイよりシート上に押し出された溶融樹脂をキャスティングドラム上で冷却固化し、フィルムを得る。
本発明ではキャスティングドラム上で静電印加法、エアナイフ法、エアーチャンバー法、バキュームノズル法、タッチロール法等の方法を用い、キャスティングドラムと溶融押出ししたシートとの密着性を高めることが好ましいが、中でも上述のタッチロール法を用いるのが好ましい。
タッチロール法は、キャスティングドラム上にタッチロールを置いてフィルム表面を整形するものである。この時、タッチロールは通常の剛性の高いものではなく、弾性を有するものが好ましい。しかし、弾性変形可能な部材(ゴムなど)を極めて薄い金属で被覆したものでは面圧を高くできず好ましくない。これは、タッチロールの変形量が大きく、キャストロールとの接触面積が大きくなりすぎ、十分な面圧を出すことができないためである。本発明のタッチロールの肉厚は、0.5mm〜7mmが好ましく、1.1〜6mmがより好ましく、1.5〜5mmがさらに好ましい。タッチロール、キャスティングロールは、表面が鏡面であることが好ましく、算術平均高さRaが、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは50nm以下であり、さらに好ましくは25nm以下である。タッチロールの面圧は、好ましくは0.1MPa〜10MPaであり、より好ましく0.2MPa〜7MPaであり、さらに好ましくは0.3MPa〜5MPaである。ここで言う面圧とはタッチロールを押し付けている力をシクロオレフィン樹脂フィルムとタッチロールの接触面積で割った値である。
タッチロールは金属シャフトの上に設置し、その間に熱媒(流体)を通してもよく、外筒と金属シャフトの上に間に弾性体層を設け、外筒の間に熱媒(流体)を満たしたものが挙げられる。タッチロールの温度はいずれも(Tg−10)℃を超え(Tg+30)℃以下が好ましく、より好ましくは(Tg−7)℃〜(Tg+20)℃、さらに好ましくは(Tg−5)℃〜(Tg+10)℃である。キャスティングロールの温度も同様の温度域が好ましいが、上述のようにタッチロールとキャストロールに温度差を付与することが好ましい。さらに上述のようにタッチロールとキャストロールに周速差を付与することが好ましい。またタッチロールは上述のようにクラウンを付与したものを使用するのが好ましい。
タッチロールは、具体的には、例えば、特開平11−314263号公報、特開平11−235747号公報に記載のタッチロールを利用できる。
また、キャスティングドラム(ロール)は複数本用いて徐冷することがより好ましい。このうち前記タッチロールを用いるのは、最上流側(ダイに近い方)の最初のキャスティングロールにタッチさせるように配置することが好ましい。一般的には3本の冷却ロールを用いることが比較的よく行われているが、この限りではない。ロールの直径は、好ましくは50mm〜5000mmであり、より好ましくは100mm〜2000mmであり、さらに好ましくは150mm〜1000mmである。複数本あるロールの間隔は、面間で、好ましくは0.3mm〜300mmであり、より好ましくは1mm〜100mmであり、さらに好ましくは3mm〜30mmである。またキャストロールの最上流側のライン速度は20m/分〜70m/分とするのが好ましい。
(8)巻取り
キャスティングドラムから剥ぎ取った後、ニップロールを経て巻き取る。
製膜幅は、好ましくは0.7m〜5m、より好ましくは1m〜4m、さらに好ましくは1.3m〜3mである。このようにして得られた未延伸フィルムの厚みは20μm〜250μmが好ましく、より好ましくは25μm〜200μmであり、さらに好ましくは30μm〜180μmである。
キャスティングドラムから剥ぎ取った後、ニップロールを経て巻き取る。
製膜幅は、好ましくは0.7m〜5m、より好ましくは1m〜4m、さらに好ましくは1.3m〜3mである。このようにして得られた未延伸フィルムの厚みは20μm〜250μmが好ましく、より好ましくは25μm〜200μmであり、さらに好ましくは30μm〜180μmである。
また、巻取り前に、両端をトリミングすることも好ましい。トリミングカッターはロータリーカッター、シャー刃、ナイフ等の何れのタイプの物を用いても構わない。材質についても、炭素鋼、ステンレス鋼等、何れを用いても構わない。一般的には、超硬刃、セラミック刃を用いると刃物の寿命が長く、また切り粉の発生が抑えられて好ましい。トリミングで切り落とした部分は破砕し、再度原料として使用してもよい。
片端あるいは両端に厚みだし加工(ナーリング処理)を行うことも好ましい。厚みだし加工による凹凸の高さは、好ましくは1μm〜200μmであり、より好ましくは10μm〜150μmであり、さらに好ましくは20μm〜100μmである。厚みだし加工は両面に凸になるようにしても、片面に凸になるようにしても構わない。厚みだし加工の幅は、好ましくは1mm〜50mmであり、より好ましくは3mm〜30mmであり、さらに好ましくは5mm〜20mmである。押出し加工は室温〜300℃で実施できる。
片端あるいは両端に厚みだし加工(ナーリング処理)を行うことも好ましい。厚みだし加工による凹凸の高さは、好ましくは1μm〜200μmであり、より好ましくは10μm〜150μmであり、さらに好ましくは20μm〜100μmである。厚みだし加工は両面に凸になるようにしても、片面に凸になるようにしても構わない。厚みだし加工の幅は、好ましくは1mm〜50mmであり、より好ましくは3mm〜30mmであり、さらに好ましくは5mm〜20mmである。押出し加工は室温〜300℃で実施できる。
このようにして製膜したシクロオレフィン樹脂フィルムは、そのまま延伸しても良く(オンライン延伸)、一旦巻き取った後、再度送り出して延伸(オフライン延伸)しても良い。
巻き取る際は、少なくとも片面にラミフィルムを付けることも、傷防止の観点から好ましい。ラミフィルムの厚みは、5μm〜200μmが好ましく、10μm〜150μmがより好ましく、10μm〜120μmがさらに好ましく、15μm〜100μmが特に好ましい。
巻き取る際は、少なくとも片面にラミフィルムを付けることも、傷防止の観点から好ましい。ラミフィルムの厚みは、5μm〜200μmが好ましく、10μm〜150μmがより好ましく、10μm〜120μmがさらに好ましく、15μm〜100μmが特に好ましい。
巻き取り張力は、好ましくは1kg/m幅〜50kg/幅、より好ましくは2kg/m幅〜40kg/幅、さらに好ましくは3kg/m幅〜20kg/幅である。巻き取り張力が1kg/m幅より小さい場合には、フィルムを均一に巻き取ることが困難である。逆に、巻き取り張力が50kg/幅を超える場合には、フィルムが堅巻きになってしまい、巻き外観が悪化するのみでなく、フィルムのコブの部分がクリープ現象により延びてフィルムの波うちの原因になったり、あるいはフィルムの伸びによる残留複屈折が生じるため好ましくない。巻き取り張力は、ラインの途中のテンションコントロールにより検知し、一定の巻き取り張力になるようにコントロールされながら巻き取ることが好ましい。製膜ラインの場所により、フィルム温度に差がある場合には熱膨張により、フィルムの長さが僅かに異なる場合があるため、ニップロール間のドロー比率を調整し、ライン途中でフィルムに規定以上の張力がかからない様にすることが必要である。
巻き取り張力はテンションコントロールの制御により、一定張力で巻き取ることもできるが、巻き取った直径に応じてテーパーをつけ、適正な巻取り張力にすることがより好ましい。一般的には巻き径が大きくなるにつれて張力を少しずつ小さくするが、場合によっては、巻き径が大きくなるにしたがって張力を大きくする方が好ましい場合もある。
巻き取り張力はテンションコントロールの制御により、一定張力で巻き取ることもできるが、巻き取った直径に応じてテーパーをつけ、適正な巻取り張力にすることがより好ましい。一般的には巻き径が大きくなるにつれて張力を少しずつ小さくするが、場合によっては、巻き径が大きくなるにしたがって張力を大きくする方が好ましい場合もある。
本発明において好ましく採用することができる溶融製膜を実施するための装置概略図を図6に示す。図中、101は混練押出機、102はギアポンプ、103は濾過部、104はダイ、105はタッチロール、106はキャスティング冷却ドラム、107はシクロオレフィン樹脂、108は縦延伸工程部、109は横延伸工程部、110は巻取工程部を示す。延伸については後述する。未延伸フィルムを製膜する場合は、キャスティング冷却ドラム(106)を通過した後、延伸部(108,109)を通過させず巻取ることができる。
《延伸工程》
溶融製膜したシクロオレフィン樹脂フィルムは横延伸および/または縦延伸を行っても良く、さらにこれらと組み合わせて緩和処理を行ってもよい。これらは例えば以下の組合せで実施できる。
(1)横延伸
(2)横延伸→緩和処理
(3)縦延伸→横延伸
(4)縦延伸→横延伸→緩和処理
(5)縦延伸→緩和処理→横延伸→緩和処理
(6)横延伸→縦延伸→緩和処理
(7)横延伸→緩和処理→縦延伸→緩和処理
(8)縦延伸→横延伸→縦延伸
(9)縦延伸→横延伸→縦延伸→緩和処理
(10)縦延伸
(11)縦延伸→緩和処理
これらの中でより好ましいのが、(1)〜(4)、(10)〜(11)であり、さらに好ましいのが(2)、(4)、(11)である。これらの中でより好ましいのが、(1)〜(4)であり、さらに好ましいのが(2)、(4)である。さらにこのような均一な延伸により、フィルム内で丸まっていた分子を効率的に引き延ばすことができ、この結果分子間で絡み合いを形成することができ、破断強度を向上させる効果も有する。
溶融製膜したシクロオレフィン樹脂フィルムは横延伸および/または縦延伸を行っても良く、さらにこれらと組み合わせて緩和処理を行ってもよい。これらは例えば以下の組合せで実施できる。
(1)横延伸
(2)横延伸→緩和処理
(3)縦延伸→横延伸
(4)縦延伸→横延伸→緩和処理
(5)縦延伸→緩和処理→横延伸→緩和処理
(6)横延伸→縦延伸→緩和処理
(7)横延伸→緩和処理→縦延伸→緩和処理
(8)縦延伸→横延伸→縦延伸
(9)縦延伸→横延伸→縦延伸→緩和処理
(10)縦延伸
(11)縦延伸→緩和処理
これらの中でより好ましいのが、(1)〜(4)、(10)〜(11)であり、さらに好ましいのが(2)、(4)、(11)である。これらの中でより好ましいのが、(1)〜(4)であり、さらに好ましいのが(2)、(4)である。さらにこのような均一な延伸により、フィルム内で丸まっていた分子を効率的に引き延ばすことができ、この結果分子間で絡み合いを形成することができ、破断強度を向上させる効果も有する。
(縦延伸)
縦延伸は2対のニップロールを設置し、この間を加熱しながら出口側のニップロールの周速を入口側のニップロールの周速より速くすることで達成できる。この際、ニップロール間の間隔(L)と延伸前のフィルム幅(W)を変えることで厚み方向のレターデーションの発現性を変えることができる。縦延伸と横延伸の比L/W(縦横比と称する)が2を超え50以下(長スパン延伸)ではRthを小さくでき、縦横比が0.01〜0.3(短スパン延伸)ではRthを大きくできる。本発明では、長スパン延伸、短スパン延伸、これらの間の領域の延伸(中間延伸=L/Wが0.3を超え2以下)どれを使用しても良いが、配向角を小さくできる長スパン延伸または短スパン延伸が好ましい。さらに、高いRthを得たい場合は、短スパン延伸が好ましく、低いRthを得たい場合は、長スパン延伸と適宜選択して採用することができる。
縦延伸は2対のニップロールを設置し、この間を加熱しながら出口側のニップロールの周速を入口側のニップロールの周速より速くすることで達成できる。この際、ニップロール間の間隔(L)と延伸前のフィルム幅(W)を変えることで厚み方向のレターデーションの発現性を変えることができる。縦延伸と横延伸の比L/W(縦横比と称する)が2を超え50以下(長スパン延伸)ではRthを小さくでき、縦横比が0.01〜0.3(短スパン延伸)ではRthを大きくできる。本発明では、長スパン延伸、短スパン延伸、これらの間の領域の延伸(中間延伸=L/Wが0.3を超え2以下)どれを使用しても良いが、配向角を小さくできる長スパン延伸または短スパン延伸が好ましい。さらに、高いRthを得たい場合は、短スパン延伸が好ましく、低いRthを得たい場合は、長スパン延伸と適宜選択して採用することができる。
(1−1)長スパン延伸
延伸に伴いフィルムは伸張されるが、この時フィルムは体積変化を小さくしようと厚み、幅を減少させる。このときニップロールとフィルム間の摩擦により幅方向の収縮が制限される。このためニップロール間隔を大きくすると幅方向収縮しやすくなり厚み減少を抑制できる。厚み減少が大きいとフィルムが厚み方向に圧縮されたことと同じ効果があり、フィルム面内に分子配向が進みRthが大きくなり易い。縦横比が大きく厚み減少が少ないとこの逆でRthは発現し難く低いRthを実現できる。
さらに縦横比が長いと幅方向の均一性を向上することができる。これは以下の理由による。
・縦延伸に伴いフィルムは幅方向に収縮しようとする。幅方向中央部では、その両側も幅方向 に収縮しようとするため、綱引き状態となり自由に収縮できない。
・一方フィルム幅方向端部は片側としか綱引き状態とならず、比較的自由に収縮できる。
・この両端と中央部の延伸に伴う収縮挙動の差が幅方向の延伸ムラとなる。
このような両端と中央部の不均一性により、幅方向のレターデーションむら、軸ズレ(遅相軸の配向角分布)が発生する。これに対し、長スパン延伸は長い2本のニップロール間でゆっくり延伸されるため、延伸中にこれらの不均一性の均一化(分子配向が均一になる)が進行する。これに対し、通常の縦延伸(縦横比=0.3を超え2未満)では、このような均一化は発生しない。
延伸に伴いフィルムは伸張されるが、この時フィルムは体積変化を小さくしようと厚み、幅を減少させる。このときニップロールとフィルム間の摩擦により幅方向の収縮が制限される。このためニップロール間隔を大きくすると幅方向収縮しやすくなり厚み減少を抑制できる。厚み減少が大きいとフィルムが厚み方向に圧縮されたことと同じ効果があり、フィルム面内に分子配向が進みRthが大きくなり易い。縦横比が大きく厚み減少が少ないとこの逆でRthは発現し難く低いRthを実現できる。
さらに縦横比が長いと幅方向の均一性を向上することができる。これは以下の理由による。
・縦延伸に伴いフィルムは幅方向に収縮しようとする。幅方向中央部では、その両側も幅方向 に収縮しようとするため、綱引き状態となり自由に収縮できない。
・一方フィルム幅方向端部は片側としか綱引き状態とならず、比較的自由に収縮できる。
・この両端と中央部の延伸に伴う収縮挙動の差が幅方向の延伸ムラとなる。
このような両端と中央部の不均一性により、幅方向のレターデーションむら、軸ズレ(遅相軸の配向角分布)が発生する。これに対し、長スパン延伸は長い2本のニップロール間でゆっくり延伸されるため、延伸中にこれらの不均一性の均一化(分子配向が均一になる)が進行する。これに対し、通常の縦延伸(縦横比=0.3を超え2未満)では、このような均一化は発生しない。
縦横比は2を越え50以下が好ましく、3〜40がより好ましく、4〜20がさらに好ましい。延伸温度は、好ましくは(Tg−5℃)〜(Tg+100)℃、より好ましくは(Tg)〜(Tg+50)℃、さらに好ましくは(Tg+5)〜(Tg+30)℃である。延伸倍率は、好ましくは1.05〜3倍であり、より好ましくは1.05〜1.7倍であり、さらに好ましくは1.05〜1.4倍である。このような長スパン延伸は3対以上ニップロールで多段延伸してもよく、多段のうち最も長い縦横比が上記範囲に入っていれば良い。
このような長スパン延伸は所定の距離離した2対のニップロールの間でフィルムを加熱して延伸すればよく、加熱方法はヒーター加熱法(赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、パネルヒーター等をフィルム上や下に設置し輻射熱で加熱)でも良く、ゾーン加熱法(熱風等を吹き込み所定の温度に調温したゾーン内で加熱)でも良い。本発明では延伸温度の均一性の観点からゾーン加熱法が好ましい。この時、ニップロールは延伸ゾーン内に設置しても良く、ゾーンの外に出しても良いが、フィルムとニップロールの粘着を防止するためにはゾーンの外に出すのが好ましい。このような延伸の前にフィルムを予熱することも好ましく、予熱温度は(Tg−80)℃〜(Tg+100)℃である。
このような長スパン延伸は所定の距離離した2対のニップロールの間でフィルムを加熱して延伸すればよく、加熱方法はヒーター加熱法(赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、パネルヒーター等をフィルム上や下に設置し輻射熱で加熱)でも良く、ゾーン加熱法(熱風等を吹き込み所定の温度に調温したゾーン内で加熱)でも良い。本発明では延伸温度の均一性の観点からゾーン加熱法が好ましい。この時、ニップロールは延伸ゾーン内に設置しても良く、ゾーンの外に出しても良いが、フィルムとニップロールの粘着を防止するためにはゾーンの外に出すのが好ましい。このような延伸の前にフィルムを予熱することも好ましく、予熱温度は(Tg−80)℃〜(Tg+100)℃である。
このような延伸により、Re値が、好ましくは0〜200nm、より好ましくは10〜200nm、さらに好ましくは15nm〜100nm、Rth値が、例えば、0〜600nm、好ましくは30〜500nm、より好ましくは50〜400nm、さらに好ましくは70〜350nmである。この延伸法により、RthとReの比(Rth/Re)を0.4〜0.6、より好ましくは0.45〜0.55とすることができる。さらに本延伸により、Re値およびRth値のばらつきがいずれも、好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下、さらに好ましくは3%以下にすることができる。
このような延伸に伴い、延伸前後のフィルム幅の比(延伸後のフィルム幅/延伸前のフィルム幅)は、好ましくは0.5〜0.9、より好ましくは0.6〜0.85、さらに好ましくは0.65〜0.83となる。
このような延伸に伴い、延伸前後のフィルム幅の比(延伸後のフィルム幅/延伸前のフィルム幅)は、好ましくは0.5〜0.9、より好ましくは0.6〜0.85、さらに好ましくは0.65〜0.83となる。
(1−2)短スパン延伸
縦横比(L/W)を、好ましくは0.01を越え0.3未満、より好ましくは0.03〜0.25、さらに好ましくは0.05〜0.2で縦延伸(短スパン延伸)を行う。このような範囲の縦横比(L/W)で延伸を行うことで、ネックイン(延伸に伴う延伸と直行する方向の収縮)を小さくすることができる。延伸方向の伸張を補うため幅、厚みが減少するが、このような短スパン延伸では幅収縮が抑制され厚み減少が優先的に進む。この結果、厚み方向に圧縮されたようになり、厚み方向の配向(面配向)が進む。この結果、厚み方向の異方性の尺度であるRthが増大し易い。一方、従来は縦横比(L/W)が1前後(0.7〜1.5)で行われるのが一般的であった。これは、通常ニップロール間に加熱用ヒーターを設置して延伸するが、L/Wが大きくなりすぎるとヒーターでフィルムを均一に加熱できず延伸むらが発生し易く、L/Wが小さすぎるとヒーターが設置しにくく加熱が十分に行えないためである。
上述の短スパン延伸は2対以上のニップロール間で搬送速度を変えることにより実施できるが、通常のロール配置(図1)と異なり、2対のニップロールを斜めに(前後のニップロールの回転軸を上下にずらす)配置することで達成できる(図2)。これに伴いニップロール間に加熱用ヒーターは設置できないため、ニップロール中に熱媒を流しフィルムを昇温することが好ましい。さらに入口側ニップロールの前に内部に熱媒を流した予熱ロールを設け、フィルムを延伸前に加熱することも好ましい。尚、図1中および図2中、1はニップロールを、2はヒーターを、3はフィルムを、それぞれ示している。
延伸温度は、好ましくは(Tg-5℃)〜(Tg+100)℃、より好ましくは(Tg)〜(Tg+50)℃、さらに好ましくは(Tg+5)〜(Tg+30)℃である。予熱温度は、好ましくは、(Tg−80)℃〜(Tg+100)℃である。
縦横比(L/W)を、好ましくは0.01を越え0.3未満、より好ましくは0.03〜0.25、さらに好ましくは0.05〜0.2で縦延伸(短スパン延伸)を行う。このような範囲の縦横比(L/W)で延伸を行うことで、ネックイン(延伸に伴う延伸と直行する方向の収縮)を小さくすることができる。延伸方向の伸張を補うため幅、厚みが減少するが、このような短スパン延伸では幅収縮が抑制され厚み減少が優先的に進む。この結果、厚み方向に圧縮されたようになり、厚み方向の配向(面配向)が進む。この結果、厚み方向の異方性の尺度であるRthが増大し易い。一方、従来は縦横比(L/W)が1前後(0.7〜1.5)で行われるのが一般的であった。これは、通常ニップロール間に加熱用ヒーターを設置して延伸するが、L/Wが大きくなりすぎるとヒーターでフィルムを均一に加熱できず延伸むらが発生し易く、L/Wが小さすぎるとヒーターが設置しにくく加熱が十分に行えないためである。
上述の短スパン延伸は2対以上のニップロール間で搬送速度を変えることにより実施できるが、通常のロール配置(図1)と異なり、2対のニップロールを斜めに(前後のニップロールの回転軸を上下にずらす)配置することで達成できる(図2)。これに伴いニップロール間に加熱用ヒーターは設置できないため、ニップロール中に熱媒を流しフィルムを昇温することが好ましい。さらに入口側ニップロールの前に内部に熱媒を流した予熱ロールを設け、フィルムを延伸前に加熱することも好ましい。尚、図1中および図2中、1はニップロールを、2はヒーターを、3はフィルムを、それぞれ示している。
延伸温度は、好ましくは(Tg-5℃)〜(Tg+100)℃、より好ましくは(Tg)〜(Tg+50)℃、さらに好ましくは(Tg+5)〜(Tg+30)℃である。予熱温度は、好ましくは、(Tg−80)℃〜(Tg+100)℃である。
(横延伸)
横延伸はテンターを用い実施することができる。即ちフィルムの幅方向の両端部をクリップで把持し、横方向に拡幅することで延伸する。この時、テンター内に所望の温度の風を送ることで延伸温度を制御できる。延伸温度は、(Tg−10)℃〜(Tg+60)℃が好ましく、(Tg−5)℃〜(Tg+45)℃がより好ましく、Tg〜(Tg+30)℃がさらに好ましい。
このような延伸の前に予熱、延伸の後に熱固定を行うことで延伸後のRe、Rth分布を小さくし、ボーイングに伴う配向角のばらつきを小さくできる。予熱、熱固定はどちらか一方であっても良いが、両方行うのがより好ましい。これらの予熱、熱固定はクリップで把持して行うのが好ましく、即ち延伸と連続して行うのが好ましい。
予熱は延伸温度より、好ましくは1℃〜50℃、より好ましく2℃〜40℃、さらに好ましくは3℃〜30℃高くする。予熱時間は、好ましくは1秒〜10分であり、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分である。予熱の際、テンターの幅はほぼ一定に保つことが好ましい。ここで「ほぼ」とは、例えば、未延伸フィルムの幅の±10%を指す。
熱固定は延伸温度より、好ましくは1℃〜50℃、より好ましく2℃〜40℃、さらに好ましくは3℃〜30℃低くすることが好ましい。さらに好ましくは延伸温度以下でかつTg以下にするのが好ましい。予熱時間は、好ましくは1秒〜10分であり、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分である。熱固定の際、テンターの幅はほぼ一定に保つことが好ましい。ここで「ほぼ」とは延伸終了後のテンター幅の0%(延伸後のテンター幅と同じ幅)〜−10%(延伸後のテンター幅より10%縮める=縮幅)を指す。延伸幅以上に拡幅すると、フィルム中に残留歪が発生しやすくRe、Rthの経時変動を増大し易く好ましくない。
このように熱固定温度<延伸温度<予熱温度であることが好ましい。
このような予熱、熱固定により配向角やRe、Rthのバラツキを小さくできるのは以下の理由による。すなわち、図3(a)に示すとおり、予熱温度=延伸温度=予熱温度の場合、フィルムは幅方向に延伸され、直行方向(長手方向)に細くなろうとする(ネックイン)。このため横延伸前後のフィルムが引っ張られ応力が発生する。しかし幅方向両端はチャックで固定されており応力により変形を受けにくく、幅方向の中央部は変形を受け易い。この結果、ネックインによる応力は弓(bow)状に変形しボーイングが発生する。これにより面内のRe、Rthむらや配向軸の分布が発生する。そこで、図3(b)に示すように、熱固定温度<延伸温度<予熱温度とすることにより、予熱側(延伸前)の温度を高くし、熱処理(延伸後)の温度を低くすると、ネックインはより弾性率の低い高温側(予熱)で発生し、熱処理(延伸後)では発生しにくくなる。この結果、延伸後のボーイングを抑制できる。
横延伸はテンターを用い実施することができる。即ちフィルムの幅方向の両端部をクリップで把持し、横方向に拡幅することで延伸する。この時、テンター内に所望の温度の風を送ることで延伸温度を制御できる。延伸温度は、(Tg−10)℃〜(Tg+60)℃が好ましく、(Tg−5)℃〜(Tg+45)℃がより好ましく、Tg〜(Tg+30)℃がさらに好ましい。
このような延伸の前に予熱、延伸の後に熱固定を行うことで延伸後のRe、Rth分布を小さくし、ボーイングに伴う配向角のばらつきを小さくできる。予熱、熱固定はどちらか一方であっても良いが、両方行うのがより好ましい。これらの予熱、熱固定はクリップで把持して行うのが好ましく、即ち延伸と連続して行うのが好ましい。
予熱は延伸温度より、好ましくは1℃〜50℃、より好ましく2℃〜40℃、さらに好ましくは3℃〜30℃高くする。予熱時間は、好ましくは1秒〜10分であり、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分である。予熱の際、テンターの幅はほぼ一定に保つことが好ましい。ここで「ほぼ」とは、例えば、未延伸フィルムの幅の±10%を指す。
熱固定は延伸温度より、好ましくは1℃〜50℃、より好ましく2℃〜40℃、さらに好ましくは3℃〜30℃低くすることが好ましい。さらに好ましくは延伸温度以下でかつTg以下にするのが好ましい。予熱時間は、好ましくは1秒〜10分であり、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分である。熱固定の際、テンターの幅はほぼ一定に保つことが好ましい。ここで「ほぼ」とは延伸終了後のテンター幅の0%(延伸後のテンター幅と同じ幅)〜−10%(延伸後のテンター幅より10%縮める=縮幅)を指す。延伸幅以上に拡幅すると、フィルム中に残留歪が発生しやすくRe、Rthの経時変動を増大し易く好ましくない。
このように熱固定温度<延伸温度<予熱温度であることが好ましい。
このような予熱、熱固定により配向角やRe、Rthのバラツキを小さくできるのは以下の理由による。すなわち、図3(a)に示すとおり、予熱温度=延伸温度=予熱温度の場合、フィルムは幅方向に延伸され、直行方向(長手方向)に細くなろうとする(ネックイン)。このため横延伸前後のフィルムが引っ張られ応力が発生する。しかし幅方向両端はチャックで固定されており応力により変形を受けにくく、幅方向の中央部は変形を受け易い。この結果、ネックインによる応力は弓(bow)状に変形しボーイングが発生する。これにより面内のRe、Rthむらや配向軸の分布が発生する。そこで、図3(b)に示すように、熱固定温度<延伸温度<予熱温度とすることにより、予熱側(延伸前)の温度を高くし、熱処理(延伸後)の温度を低くすると、ネックインはより弾性率の低い高温側(予熱)で発生し、熱処理(延伸後)では発生しにくくなる。この結果、延伸後のボーイングを抑制できる。
このような延伸によりさらに、Re、Rthの幅方向、長手方向のばらつきを、いずれも、好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下、さらに好ましくは3%以下にできる。さらに配向角を好ましくは90°±5°以下または0°±5°以下とすることができ、より好ましくは90°±3°以下または0°±3°以下、さらに好ましくは90°±1°以下または0°±1°以下とすることができる。
本発明ではこのような効果が高速延伸でも達成できることが特徴であり、好ましくは20m/分以上、より好ましくは25m/分以上、さらに好ましくは30m/分以上でも顕著に効果が現れる。
本発明ではこのような効果が高速延伸でも達成できることが特徴であり、好ましくは20m/分以上、より好ましくは25m/分以上、さらに好ましくは30m/分以上でも顕著に効果が現れる。
(緩和処理)
さらにこれらの延伸の後に緩和処理を行うことで寸法安定性を改良できる。熱緩和は縦延伸後、横延伸後のいずれか、あるいは両方の後で行うことが好ましく、より好ましく横延伸後である。緩和処理は延伸後に連続してオンラインで行っても良く、延伸後巻き取った後、オフラインで行っても良い。
緩和処理は、好ましくは(Tg−30)℃〜(Tg+30)℃、より好ましくは(Tg−30)℃〜(Tg+20)℃、さらに好ましくは(Tg−15)℃〜(Tg+10)℃の温度で、好ましくは1秒〜10分、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分の時間、好ましくは0.1kg/m〜20kg/m、より好ましく1kg/m〜16kg/m、さらに好ましくは2kg/m〜12kg/mの張力で搬送しながら実施するのが好ましい。
さらにこれらの延伸の後に緩和処理を行うことで寸法安定性を改良できる。熱緩和は縦延伸後、横延伸後のいずれか、あるいは両方の後で行うことが好ましく、より好ましく横延伸後である。緩和処理は延伸後に連続してオンラインで行っても良く、延伸後巻き取った後、オフラインで行っても良い。
緩和処理は、好ましくは(Tg−30)℃〜(Tg+30)℃、より好ましくは(Tg−30)℃〜(Tg+20)℃、さらに好ましくは(Tg−15)℃〜(Tg+10)℃の温度で、好ましくは1秒〜10分、より好ましくは5秒〜4分、さらに好ましくは10秒〜2分の時間、好ましくは0.1kg/m〜20kg/m、より好ましく1kg/m〜16kg/m、さらに好ましくは2kg/m〜12kg/mの張力で搬送しながら実施するのが好ましい。
(延伸中の揮発成分)
上記縦延伸、横延伸は揮発成分(溶剤や水分など)が樹脂に対し1質量%以下であることが好ましく、より好ましく0.5質量%以下、さらに好ましくは0.3質量%以下である。これにより延伸中に発生する軸ズレをより軽微にできる。これは延伸中に延伸と直行方向に働く収縮応力に加え、乾燥に伴う収縮応力が働き、ボーイングがより顕著になるためである。
上記縦延伸、横延伸は揮発成分(溶剤や水分など)が樹脂に対し1質量%以下であることが好ましく、より好ましく0.5質量%以下、さらに好ましくは0.3質量%以下である。これにより延伸中に発生する軸ズレをより軽微にできる。これは延伸中に延伸と直行方向に働く収縮応力に加え、乾燥に伴う収縮応力が働き、ボーイングがより顕著になるためである。
(延伸後の物性)
このようにして縦延伸、横延伸、縦横延伸したシクロオレフィン樹脂フィルムのRe、Rthは下式(R−1)および(R−2)を満足することが好ましい。
式(R−1):0nm≦Re≦200nm
式(R−2):0nm≦Rth≦600nm
(式中、Reは、シクロオレフィン樹脂フィルムの面内のレターデーションを示し、Rthは、シクロオレフィン樹脂フィルムの厚み方向レターデーションを示す。)
このようにして縦延伸、横延伸、縦横延伸したシクロオレフィン樹脂フィルムのRe、Rthは下式(R−1)および(R−2)を満足することが好ましい。
式(R−1):0nm≦Re≦200nm
式(R−2):0nm≦Rth≦600nm
(式中、Reは、シクロオレフィン樹脂フィルムの面内のレターデーションを示し、Rthは、シクロオレフィン樹脂フィルムの厚み方向レターデーションを示す。)
より好ましくは
Rth≧Re×1.1
180≧Re≧10
400≧Rth≧50
であり、さらに好ましくは
Rth≧Re×1.2
150≧Re≧20
300≧Rth≧100
である。
Rth≧Re×1.1
180≧Re≧10
400≧Rth≧50
であり、さらに好ましくは
Rth≧Re×1.2
150≧Re≧20
300≧Rth≧100
である。
また製膜方向(長手方向)と、フィルムのReの遅相軸とのなす角度θが0°、+90°もしくは−90°に近いほど好ましい。即ち、縦延伸の場合は0°に近いほど好ましく、0±3°が好ましく、より好ましくは0±2°、さらに好ましくは0±1°である。横延伸の場合は、90±3°あるいは−90±3°が好ましく、より好ましくは90±2°あるいは−90±2°、さらに好ましくは90±1°あるいは−90±1°である。
Re、Rthのばらつきは0〜8%が好ましく、より好ましく0〜5%、さらに好ましくは0〜〜3%である。
また、Re、Rthの経時保存下の変動(80℃で500時間経時前後のRe、Rthの変化:詳細は後述する)は0〜8%が好ましく、より好ましくは0〜6%であり、さらに好ましくは0〜4%である。
延伸後のシクロオレフィン樹脂フィルムの厚みは、好ましくは15μm〜200μmであり、より好ましくは20μm〜120μm、さらに好ましくは30μm〜80μmである。厚みむらは長手方向、幅方向いずれも、好ましくは3%以下であり、より好ましくは2%以下であり、さらに好ましくは1%以下である。薄手フィルムを用いることでより延伸後にフィルム内に残留歪が残りにくく、経時でのレターデーション変化が発生しにくい。これは、延伸後に冷却する際、厚みが厚いと表面に比べ内部の冷却が遅れ、熱収縮量の差に起因する残留歪が発生し易いためである。
熱寸法変化率は、好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.3%以下であり、さらに好ましくは0.2%以下である。なお、熱寸法変化率とは80℃で5時間熱処理した際の寸法変化を意味する。
Re、Rthのばらつきは0〜8%が好ましく、より好ましく0〜5%、さらに好ましくは0〜〜3%である。
また、Re、Rthの経時保存下の変動(80℃で500時間経時前後のRe、Rthの変化:詳細は後述する)は0〜8%が好ましく、より好ましくは0〜6%であり、さらに好ましくは0〜4%である。
延伸後のシクロオレフィン樹脂フィルムの厚みは、好ましくは15μm〜200μmであり、より好ましくは20μm〜120μm、さらに好ましくは30μm〜80μmである。厚みむらは長手方向、幅方向いずれも、好ましくは3%以下であり、より好ましくは2%以下であり、さらに好ましくは1%以下である。薄手フィルムを用いることでより延伸後にフィルム内に残留歪が残りにくく、経時でのレターデーション変化が発生しにくい。これは、延伸後に冷却する際、厚みが厚いと表面に比べ内部の冷却が遅れ、熱収縮量の差に起因する残留歪が発生し易いためである。
熱寸法変化率は、好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.3%以下であり、さらに好ましくは0.2%以下である。なお、熱寸法変化率とは80℃で5時間熱処理した際の寸法変化を意味する。
《シクロオレフィン樹脂フィルムの加工》
このようにして得た本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、単独で使用してもよく、該シクロオレフィン樹脂フィルムを基材として偏光板等と組み合わせて使用してもよく、これらの上に液晶層や屈折率を制御した層(低反射層)やハードコート層を設けて使用してもよい。これらは以下の工程により達成できる。
(表面処理)
グロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸またはアルカリ処理を用いることができる。ここでいうグロー放電処理とは、10-3〜20Torr(0.13〜2700Pa)の低圧ガス下でおこる低温プラズマ処理を含む。また、大気圧下でのプラズマ処理も好ましいグロー放電処理である。
プラズマ励起性気体とは前記のような条件においてプラズマ励起される気体をいい、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、二酸化炭素、テトラフルオロメタンの様なフロン類およびそれらの混合物などが挙げられる。これらについては、詳細が発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて30頁〜32頁に詳細に記載されている。なお、近年注目されている大気圧でのプラズマ処理は、例えば10〜1000Kev下で20〜500KGyの照射エネルギーが用いられ、より好ましくは30〜500Kev下で20〜300KGyの照射エネルギーが用いられる。
これらの中でも特に好ましくは、グロー放電処理、コロナ処理、火炎処理である。
機能層との接着のため下塗り層を設けることも好ましい。この層は前記表面処理をした後、塗設してもよく、表面処理なしで塗設してもよい。下塗層についての詳細は、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)にて32頁に記載されている。
これらの表面処理、下塗り工程は、製膜工程の最後に組み込むこともでき、単独で実施することもでき、後述の機能層付与工程の中で実施することもできる。
このようにして得た本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、単独で使用してもよく、該シクロオレフィン樹脂フィルムを基材として偏光板等と組み合わせて使用してもよく、これらの上に液晶層や屈折率を制御した層(低反射層)やハードコート層を設けて使用してもよい。これらは以下の工程により達成できる。
(表面処理)
グロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸またはアルカリ処理を用いることができる。ここでいうグロー放電処理とは、10-3〜20Torr(0.13〜2700Pa)の低圧ガス下でおこる低温プラズマ処理を含む。また、大気圧下でのプラズマ処理も好ましいグロー放電処理である。
プラズマ励起性気体とは前記のような条件においてプラズマ励起される気体をいい、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、二酸化炭素、テトラフルオロメタンの様なフロン類およびそれらの混合物などが挙げられる。これらについては、詳細が発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて30頁〜32頁に詳細に記載されている。なお、近年注目されている大気圧でのプラズマ処理は、例えば10〜1000Kev下で20〜500KGyの照射エネルギーが用いられ、より好ましくは30〜500Kev下で20〜300KGyの照射エネルギーが用いられる。
これらの中でも特に好ましくは、グロー放電処理、コロナ処理、火炎処理である。
機能層との接着のため下塗り層を設けることも好ましい。この層は前記表面処理をした後、塗設してもよく、表面処理なしで塗設してもよい。下塗層についての詳細は、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)にて32頁に記載されている。
これらの表面処理、下塗り工程は、製膜工程の最後に組み込むこともでき、単独で実施することもでき、後述の機能層付与工程の中で実施することもできる。
《本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムの利用》
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムに、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頁に詳細に記載されている機能性層を組み合わせることが好ましい。中でも好ましいのが、偏光膜の付与(偏光板)、光学補償層の付与(光学補償シート)、反射防止層の付与(反射防止フィルム)である。以下に順に説明する。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムに、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頁に詳細に記載されている機能性層を組み合わせることが好ましい。中でも好ましいのが、偏光膜の付与(偏光板)、光学補償層の付与(光学補償シート)、反射防止層の付与(反射防止フィルム)である。以下に順に説明する。
(1)偏光膜の付与(偏光板の作成)
(使用素材)
現在、市販の偏光膜は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素を浸透させることによって作製するのが一般的である。偏光膜としては、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜も利用できる。偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏光性能を発現する。二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例えば、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。例えば、発明協会公開技法(公技番号2001−1745号、発行日2001年3月15日、発明協会)58頁に記載の化合物が挙げられる。
(使用素材)
現在、市販の偏光膜は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素を浸透させることによって作製するのが一般的である。偏光膜としては、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜も利用できる。偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏光性能を発現する。二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例えば、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。例えば、発明協会公開技法(公技番号2001−1745号、発行日2001年3月15日、発明協会)58頁に記載の化合物が挙げられる。
偏光膜のバインダーとしては、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができ、これらの組み合わせを複数使用することができる。バインダーには、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例えば、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号、同9−152509号および同9−316127号の各公報に記載がある。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。
バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下がさらに好ましい。
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋性の官能基を有するポリマー、モノマーをバインダー中に混合してもよく、バインダーポリマー自身に架橋性官能基を付与してもよい。架橋は、光、熱あるいはpH変化により行うことができ、架橋構造をもったバインダーを形成することができる。架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物(例えば、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。
架橋反応が終了後でも、未反応の架橋剤は1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、耐候性が向上する。
(延伸)
偏光膜は、偏光膜を延伸するか(延伸法)、もしくはラビングした(ラビング法)後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。
偏光膜は、偏光膜を延伸するか(延伸法)、もしくはラビングした(ラビング法)後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。
延伸法の場合、延伸倍率は2.5〜30.0倍が好ましく、3.0〜10.0倍がさらに好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5〜5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0〜10.0倍が好ましい。これらの延伸は、1回で行っても、数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。延伸は下記方法で実施することができる。
延伸に先立ち、PVAフィルムを膨潤させる。膨潤度は1.2〜2.0倍(膨潤前と膨潤後の質量比)である。この後、ガイドロール等を介して連続搬送しつつ、水系媒体浴内や二色性物質溶解の染色浴内で、15〜50℃、特に17〜40℃の浴温で延伸する。延伸は2対のニップロールで把持し、後段のニップロールの搬送速度を前段のそれより大きくすることで達成できる。延伸倍率は、延伸後/初期状態の長さ比(以下同じ)に基づくが前記作用効果の点より好ましい延伸倍率は1.2〜3.5倍、特に1.5〜3.0倍である。この後、50℃〜90℃において乾燥させて偏光膜を得る。
[貼り合せ]
上記鹸化後のシクロオレフィン樹脂フィルムと、延伸して調製した偏光膜を貼り合わせ偏光板を調製する。張り合わせる方向は、シクロオレフィン樹脂フィルムの流延軸方向と偏光板の延伸軸方向が45度になるように行うのが好ましい。
上記鹸化後のシクロオレフィン樹脂フィルムと、延伸して調製した偏光膜を貼り合わせ偏光板を調製する。張り合わせる方向は、シクロオレフィン樹脂フィルムの流延軸方向と偏光板の延伸軸方向が45度になるように行うのが好ましい。
貼り合わせの接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層の厚みは乾燥後で0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmが特に好ましい。
このようにして得た偏光板の光線透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30〜50%の範囲にあることが好ましく、35〜50%の範囲にあることがさらに好ましく、40〜50%の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長550nmの光において、90〜100%の範囲にあることが好ましく、95〜100%の範囲にあることがさらに好ましく、99〜100%の範囲にあることが最も好ましい。
さらに、このようにして得た偏光板はλ/4板と積層し、円偏光を作成することができる。この場合λ/4の遅相軸と偏光板の吸収軸を45度になるように積層する。この時、λ/4は特に限定されないが、より好ましくは低波長ほどレターデーションが小さくなるような波長依存性を有するものがより好ましい。さらには長手方向に対し20度〜70度傾いた吸収軸を有する偏光膜、および液晶性化合物からなる光学異方性層からなるλ/4板を用いることが好ましい。
(2)光学補償層の付与(光学補償シートの作成)
光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物を補償するためのものであり、シクロオレフィン樹脂フィルムの上に配向膜を形成し、さらに光学異方性層を付与することで形成される。
光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物を補償するためのものであり、シクロオレフィン樹脂フィルムの上に配向膜を形成し、さらに光学異方性層を付与することで形成される。
(配向膜)
上記表面処理したシクロオレフィン樹脂フィルム上に配向膜を設ける。この膜は、液晶性分子の配向方向を規定する機能を有する。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光子上に転写して本発明の偏光板を作製することも可能である。
上記表面処理したシクロオレフィン樹脂フィルム上に配向膜を設ける。この膜は、液晶性分子の配向方向を規定する機能を有する。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光子上に転写して本発明の偏光板を作製することも可能である。
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性分子を配向させる機能のある分子構造を有する。
本発明では、液晶性分子を配向させる機能に加えて、架橋性官能基(例えば、二重結合)を有する側鎖を主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する架橋性官能基を側鎖に導入することが好ましい。
配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができ、これらの組み合わせを複数使用することができる。ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例えば、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。
液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖は、一般に疎水性基を官能基として有する。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類および必要とする配向状態に応じて決定する。例えば、変性ポリビニルアルコールの変性基としては、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0022]〜[0145]、同2002−62426号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。
配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報明細書中段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。
架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[024]記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、あるいは高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤を含む透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥(架橋させ)し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行ってよい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例えば、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、さらには光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。
配向膜の塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法またはロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行なうことができる。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行なうことができるが、好ましくは1分〜30分である。pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5で、特に5が好ましい。
配向膜は、透明支持体上または上記下塗層上に設けられる。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、表面をラビング処理することにより得ることができる。
前記ラビング処理は、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
工業的に実施する場合、搬送している偏光膜のついたフィルムに対し、回転するラビングロールを接触させることで達成するが、ラビングロールの真円度、円筒度、振れ(偏芯)はいずれも30μm以下であることが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、0.1〜90°が好ましい。ただし、特開平8−160430号公報に記載されているように、360°以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。フィルムの搬送速度は1〜100m/minが好ましい。ラビング角は0〜60°の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。液晶表示装置に使用する場合は、40〜50°が好ましい。45°が特に好ましい。
このようにして得た配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
このようにして得た配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
次に、配向膜の上に光学異方性層の液晶性分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させる。
光学異方性層に用いる液晶性分子には、棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子が含まれる。棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。
(棒状液晶性分子)
棒状液晶性分子としては、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好ましく用いられる。
棒状液晶性分子としては、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好ましく用いられる。
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。
棒状液晶性分子の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
棒状液晶性分子は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基あるいはカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば特開2002−62427号公報明細書中の段落番号[0064]〜[0086]記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。
(円盤状液晶性分子)
円盤状(ディスコティック)液晶性分子には、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
円盤状(ディスコティック)液晶性分子には、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
円盤状液晶性分子としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造である液晶性を示す化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。円盤状液晶性分子から形成する光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物が円盤状液晶性分子である必要はなく、例えば、低分子の円盤状液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光で反応により重合または架橋し、高分子量化し液晶性を失った化合物も含まれる。円盤状液晶性分子の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、円盤状液晶性分子の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
円盤状液晶性分子を重合により固定するためには、円盤状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。円盤状コアと重合性基は、連結基を介して結合する化合物が好ましく、これにより重合反応においても配向状態を保つことができる。例えば、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0151]〜[0168]記載の化合物等が挙げられる。
ハイブリッド配向では、円盤状液晶性分子の長軸(円盤面)と偏光膜の面との角度が、光学異方性層の深さ方向でかつ偏光膜の面からの距離の増加と共に増加または減少している。角度は、距離の増加と共に減少することが好ましい。さらに、角度の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加および減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。角度は、角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していればよい。さらに、角度は連続的に変化することが好ましい。
偏光膜側の円盤状液晶性分子の長軸の平均方向は、一般に円盤状液晶性分子あるいは配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法の選択することにより、調整することができる。また、表面側(空気側)の円盤状液晶性分子の長軸(円盤面)方向は、一般に円盤状液晶性分子あるいは円盤状液晶性分子と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。円盤状液晶性分子と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマーおよびポリマーなどを挙げることができる。長軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、液晶性分子と添加剤との選択により調整できる。
(光学異方性層の他の組成物)
上記の液晶性分子と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶分子の配向性等を向上することができる。液晶性分子と相溶性を有し、液晶性分子の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。
上記の液晶性分子と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶分子の配向性等を向上することができる。液晶性分子と相溶性を有し、液晶性分子の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性若しくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報明細書中の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。
円盤状液晶性分子とともに使用するポリマーは、円盤状液晶性分子に傾斜角の変化を与えられることが好ましい。
ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0178]記載のものが挙げられる。液晶性分子の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性分子に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましい。
円盤状液晶性分子のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がさらに好ましい。
(光学異方性層の形成)
光学異方性層は、液晶性分子および必要に応じて後述の重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。
光学異方性層は、液晶性分子および必要に応じて後述の重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例えば、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例えば、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジン)、炭化水素(例えば、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン)、エステル(例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例えば、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
塗布液の塗布は、公知の方法(例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、1〜10μmであることが最も好ましい。
光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがさらに好ましく、1〜10μmであることが最も好ましい。
(液晶性分子の配向状態の固定)
配向させた液晶性分子を、配向状態を維持して固定することができる。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
配向させた液晶性分子を、配向状態を維持して固定することができる。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2 〜50J/cm2 の範囲にあることが好ましく、20〜5000mJ/cm2 の範囲にあることがより好ましく、100〜800mJ/cm2 の範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。
保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。
この光学補償フィルムと偏光膜を組み合わせることも好ましい。具体的には、上記のような光学異方性層用塗布液を偏光膜の表面に塗布することにより光学異方性層を形成する。その結果、偏光膜と光学異方性層との間にポリマーフィルムを使用することなく、偏光膜の寸度変化にともなう応力(歪み×断面積×弾性率)が小さい薄い偏光板が作成される。本発明に従う偏光板を大型の液晶表示装置に取り付けると、光漏れなどの問題を生じることなく、表示品位の高い画像を表示することができる。
偏光膜と光学補償層の傾斜角度は、LCDを構成する液晶セルの両側に貼り合わされる2枚の偏光板の透過軸と液晶セルの縦または横方向のなす角度にあわせるように延伸することが好ましい。通常の傾斜角度は45°である。しかし、最近は、透過型、反射型および半透過型LCDにおいて必ずしも45°でない装置が開発されており、延伸方向はLCDの設計にあわせて任意に調整できることが好ましい。
(3)反射防止層の付与(反射防止フィルム)
反射防止膜は、一般に、防汚性層でもある低屈折率層、および低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)とを透明基体上に設けた構造を有する。
反射防止膜は、一般に、防汚性層でもある低屈折率層、および低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)とを透明基体上に設けた構造を有する。
屈折率の異なる無機化合物(金属酸化物等)の透明薄膜を積層させた多層膜として、化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、金属アルコキシド等の金属化合物のゾルゲル方法でコロイド状金属酸化物粒子皮膜を形成後に後処理(紫外線照射:特開平9−157855号公報、プラズマ処理:特開2002−327310号公報)して薄膜を形成する方法が挙げられる。
一方、生産性が高い反射防止膜として、無機粒子をマトリックスに分散されてなる薄膜を積層塗布してなる反射防止膜が各種提案されている。
上述したような塗布による反射防止フィルムに最上層表面が微細な凹凸の形状を有する防眩性を付与した反射防止層からなる反射防止フィルムも挙げられる。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは上記いずれの方式にも適用できるが、特に好ましいのが塗布による方式(塗布型)である。
(塗布型反射防止フィルムの層構成)
基体上に少なくとも中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層(最外層)の順序の層構成からなる反射防止膜は、以下の関係を満足する屈折率を有する様に設計される。
基体上に少なくとも中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層(最外層)の順序の層構成からなる反射防止膜は、以下の関係を満足する屈折率を有する様に設計される。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率
また、透明支持体と中屈折率層の間に、ハードコート層を設けてもよい。さらには、中屈折率ハードコート層、高屈折率層および低屈折率層からなってもよい。
また、透明支持体と中屈折率層の間に、ハードコート層を設けてもよい。さらには、中屈折率ハードコート層、高屈折率層および低屈折率層からなってもよい。
例えば、特開平8−122504号公報、同8−110401号公報、同10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等が挙げられる。
また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層としたもの(例えば、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報等)等が挙げられる。
また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層としたもの(例えば、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報等)等が挙げられる。
反射防止膜のヘイズは、5%以下あることが好ましく、3%以下がさらに好ましい。また膜の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
(高屈折率層および中屈折率層)
反射防止膜の高い屈折率を有する層は、平均粒子サイズ100nm以下の高屈折率の無機化合物超微粒子およびマトリックスバインダーを少なくとも含有する硬化性膜からなる。
反射防止膜の高い屈折率を有する層は、平均粒子サイズ100nm以下の高屈折率の無機化合物超微粒子およびマトリックスバインダーを少なくとも含有する硬化性膜からなる。
高屈折率の無機化合物微粒子としては、屈折率1.65以上の無機化合物が挙げられ、好ましくは屈折率1.9以上のものが挙げられる。例えば、Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等の酸化物、これらの金属原子を含む複合酸化物等が挙げられる。
このような超微粒子とするには、粒子表面が表面処理剤で処理されること(例えば、特開平11−295503号公報、同11−153703号公報、特開2000−9908号公報に記載されるシランカップリング剤等:特開2001−310432号公報等に記載されるアニオン性化合物あるいは有機金属カップリング剤)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造とすること(特開2001−166104号公報等)、特定の分散剤併用(例えば、特開平11−153703号公報、米国特許第6,210,858B1号明細書、特開2002−2776069号公報等)等が挙げられる。
マトリックスを形成する材料としては、従来公知の熱可塑性樹脂、硬化性樹脂皮膜等が挙げられる。
さらに、ラジカル重合性および/またはカチオン重合性の重合性基を少なくとも2個以上含有する多官能性化合物含有組成物、加水分解性基を含有する有機金属化合物およびその部分縮合体組成物から選ばれる少なくとも1種の組成物が好ましい。例えば、特開2000−47004号公報、同2001−315242号公報、同2001−31871号公報、同2001−296401号公報等に記載の化合物が挙げられる。
また、金属アルコキドの加水分解縮合物から得られるコロイド状金属酸化物と金属アルコキシド組成物から得られる硬化性膜も好ましい。例えば、特開2001−293818号公報等に記載されている。
高屈折率層の屈折率は、−般に1.70〜2.20である。高屈折率層の厚さは、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。
(低屈折率層)
低屈折率層は、高屈折率層の上に順次積層してなる。低屈折率層の屈折率は通常1.20〜1.55である。好ましくは1.30〜1.50である。
低屈折率層は、高屈折率層の上に順次積層してなる。低屈折率層の屈折率は通常1.20〜1.55である。好ましくは1.30〜1.50である。
耐擦傷性、防汚性を有する最外層として構築することが好ましい。耐擦傷性を大きく向上させる手段として表面への滑り性付与が有効で、従来公知のシリコーンの導入、フッ素の導入等からなる薄膜層の手段を適用できる。
含フッ素化合物の屈折率は1.35〜1.50であることが好ましい。より好ましくは1.36〜1.47である。また、含フッ素化合物はフッ素原子を35〜80質量%の範囲で含む架橋性若しくは重合性の官能基を含む化合物が好ましい。
例えば、特開平9−222503号公報明細書段落番号[0018]〜[0026]、同11−38202号公報明細書段落番号[0019]〜[0030]、特開2001−40284号公報明細書段落番号[0027]〜[0028]、特開2000−284102号公報等に記載の化合物が挙げられる。
シリコーン化合物としてはポリシロキサン構造を有する化合物であり、高分子鎖中に硬化性官能基あるいは重合性官能基を含有して、膜中で橋かけ構造を有するものが好ましい。例えば、反応性シリコーン(例えば、サイラプレーン(チッソ(株)製等)、両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報等)等が挙げられる。
架橋または重合性基を有する含フッ素および/またはシロキサンのポリマーの架橋または重合反応は、重合開始剤、増感剤等を含有する最外層を形成するための塗布組成物を塗布と同時または塗布後に光照射や加熱することにより実施することが好ましい。
また、シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化するゾルゲル硬化膜も好ましい。
例えば、ポリフルオロアルキル基含有シラン化合物またはその部分加水分解縮合物(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報記載等記載の化合物)、フッ素含有長鎖基であるポリ「パーフルオロアルキルエーテル」基を含有するシリル化合物(特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)等が挙げられる。
低屈折率層は、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム,フッ化カルシウム,フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820公報の段落番号[0020]〜[0038]に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有することができる。
低屈折率層が最外層の下層に位置する場合、低屈折率層は気相法(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等)により形成されてもよい。安価に製造できる点で、塗布法が好ましい。
低屈折率層の膜厚は、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることがさらに好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。
(ハードコート層)
ハードコート層は、反射防止フィルムに物理強度を付与するために、透明支持体の表面に設ける。特に、透明支持体と前記高屈折率層の間に設けることが好ましい。
ハードコート層は、反射防止フィルムに物理強度を付与するために、透明支持体の表面に設ける。特に、透明支持体と前記高屈折率層の間に設けることが好ましい。
ハードコート層は、光および/または熱の硬化性化合物の架橋反応、または、重合反応により形成されることが好ましい。硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましく、また加水分解性官能基含有の有機金属化合物は有機アルコキシシリル化合物が好ましい。
これらの化合物の具体例としては、高屈折率層で例示したと同様のものが挙げられる。
ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、国際公開第00/46617号パンフレット等記載のものが挙げられる。
ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、国際公開第00/46617号パンフレット等記載のものが挙げられる。
高屈折率層はハードコート層を兼ねることができる。このような場合、高屈折率層で記載した手法を用いて微粒子を微細に分散してハードコート層に含有させて形成することが好ましい。
ハードコート層は、平均粒子サイズ0.2〜10μmの粒子を含有させて防眩機能(アンチグレア機能)を付与した防眩層(後述)を兼ねることもできる。
ハードコート層の膜厚は用途により適切に設計することができる。ハードコート層の膜厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜7μmである。
ハードコート層の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。また、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
(前方散乱層)
前方散乱層は、液晶表示装置に適用した場合の、上下左右方向に視角を傾斜させたときの視野角改良効果を付与するために設ける。上記ハードコート層中に屈折率の異なる微粒子を分散することで、ハードコート機能と兼ねることもできる。
前方散乱層は、液晶表示装置に適用した場合の、上下左右方向に視角を傾斜させたときの視野角改良効果を付与するために設ける。上記ハードコート層中に屈折率の異なる微粒子を分散することで、ハードコート機能と兼ねることもできる。
例えば、前方散乱係数を特定化した特開11−38208号公報、透明樹脂と微粒子の相対屈折率を特定範囲とした特開2000−199809号公報、ヘイズ値を40%以上と規定した特開2002−107512号公報等が挙げられる。
(その他の層)
上記の層以外に、プライマー層、帯電防止層、下塗り層や保護層等を設けてもよい。
上記の層以外に、プライマー層、帯電防止層、下塗り層や保護層等を設けてもよい。
(塗布方法)
反射防止フィルムの各層は、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法やエクストルージョンコート法(米国特許第2,681,294号明細書)により、塗布により形成することができる。
反射防止フィルムの各層は、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法やエクストルージョンコート法(米国特許第2,681,294号明細書)により、塗布により形成することができる。
(アンチグレア機能)
反射防止膜は、外光を散乱させるアンチグレア機能を有していてもよい。アンチグレア機能は、反射防止膜の表面に凹凸を形成することにより得られる。反射防止膜がアンチグレア機能を有する場合、反射防止膜のヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることがさらに好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。
反射防止膜は、外光を散乱させるアンチグレア機能を有していてもよい。アンチグレア機能は、反射防止膜の表面に凹凸を形成することにより得られる。反射防止膜がアンチグレア機能を有する場合、反射防止膜のヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることがさらに好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。
反射防止膜表面に凹凸を形成する方法は、これらの表面形状を充分に保持できる方法であればいずれの方法でも適用できる。例えば、低屈折率層中に微粒子を使用して膜表面に凹凸を形成する方法(例えば、特開2000−271878号公報等)、低屈折率層の下層(高屈折率層、中屈折率層またはハードコート層)に比較的大きな粒子(粒子サイズ0.05〜2μm)を少量(0.1〜50質量%)添加して表面凹凸膜を形成し、その上にこれらの形状を維持して低屈折率層を設ける方法(例えば、特開2000−281410号公報、同2000−95893号公報、同2001−100004号公報、同2001−281407号公報等)、最上層(防汚性層)を塗設後の表面に物理的に凹凸形状を転写する方法(例えば、エンボス加工方法として、特開昭63−278839号公報、特開平11−183710号公報、特開2000−275401号公報等記載)等が挙げられる。
《液晶表示装置》
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、液晶表示装置に好適に使用することができる。特に、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、液晶表示装置の光学補償シートとして用いると有効である。なお、フィルムそのものを光学補償シートとして用いる場合は、偏光素子(後述)の透過軸と、シクロオレフィン樹脂フィルムからなる光学補償シートの遅相軸とを実質的に平行または垂直になるように配置することが好ましい。このような偏光素子と光学補償シートとの配置については、特開平10−48420号公報に記載がある。液晶表示装置は、二枚の電極基板の間に液晶を担持してなる液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光素子、および該液晶セルと該偏光素子との間に少なくとも一枚の光学補償シートを配置した構成を有している。
以下に、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムを適用しうる液晶表示装置の種類について説明する。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、液晶表示装置に好適に使用することができる。特に、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムは、液晶表示装置の光学補償シートとして用いると有効である。なお、フィルムそのものを光学補償シートとして用いる場合は、偏光素子(後述)の透過軸と、シクロオレフィン樹脂フィルムからなる光学補償シートの遅相軸とを実質的に平行または垂直になるように配置することが好ましい。このような偏光素子と光学補償シートとの配置については、特開平10−48420号公報に記載がある。液晶表示装置は、二枚の電極基板の間に液晶を担持してなる液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光素子、および該液晶セルと該偏光素子との間に少なくとも一枚の光学補償シートを配置した構成を有している。
以下に、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムを適用しうる液晶表示装置の種類について説明する。
(TNモード液晶表示装置)
カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。TNモードの黒表示における液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。
カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。TNモードの黒表示における液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。
(OCBモード液晶表示装置)
棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend) 液晶モードとも呼ばれる。
OCBモードの液晶セルもTNモード同様、黒表示においては、液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。
棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend) 液晶モードとも呼ばれる。
OCBモードの液晶セルもTNモード同様、黒表示においては、液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。
(VAモード液晶表示装置)
電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向しているのが特徴であり、VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech. Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)および(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向しているのが特徴であり、VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech. Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)および(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
(その他液晶表示装置)
ECBモードおよびSTNモードの液晶表示装置に対しては、上記と同様の考え方で光学的に補償することができる。
ECBモードおよびSTNモードの液晶表示装置に対しては、上記と同様の考え方で光学的に補償することができる。
以下に本発明で使用した評価方法・測定方法について記載する。
(投影斜めスジ)
シクロオレフィン樹脂フィルム(製膜全幅×LD30cm)を白色スクリーンの前に10mmの間隔を空けてスクリーンと平行に設置した。このフィルムの中央部から32.5°の方向に1m離して設置したスライド投影機(キャビン工業(株)製、Color CabinIII)から、フィルムに向けて投光した。スクリーンに投影された製膜方向(LD)に平行なスジ(光の明暗)のうち、斜め方向(製膜方向に対して10°〜80°)に1〜30mm間隔で発生したスジの本数を全幅に亘って数え、幅10cmあたりの本数を求めた。
(投影斜めスジ)
シクロオレフィン樹脂フィルム(製膜全幅×LD30cm)を白色スクリーンの前に10mmの間隔を空けてスクリーンと平行に設置した。このフィルムの中央部から32.5°の方向に1m離して設置したスライド投影機(キャビン工業(株)製、Color CabinIII)から、フィルムに向けて投光した。スクリーンに投影された製膜方向(LD)に平行なスジ(光の明暗)のうち、斜め方向(製膜方向に対して10°〜80°)に1〜30mm間隔で発生したスジの本数を全幅に亘って数え、幅10cmあたりの本数を求めた。
(タッチロールの面圧)
タッチロールとキャストロール間の全幅に低圧用プレスケール(富士フィルム(株)製)を挟み、濃度計FPD−305E(富士フィルム(株)製)を用いて面圧を測定する。幅方向全体の面圧から平均値を求め、タッチロールの面圧とする。
タッチロールとキャストロール間の全幅に低圧用プレスケール(富士フィルム(株)製)を挟み、濃度計FPD−305E(富士フィルム(株)製)を用いて面圧を測定する。幅方向全体の面圧から平均値を求め、タッチロールの面圧とする。
(タッチロールのクラウン量)
ロールの全長をLとした際、下記の範囲を10等分した点の直径を測定する。
(1)中央部:ロール幅方向の中央から両側に0.15Lずつの範囲
(1)端部:ロール両端から0.15Lずつの範囲
中央部最大直径から両端の最小直径を引いた値をクラウン量とする。
ロールの全長をLとした際、下記の範囲を10等分した点の直径を測定する。
(1)中央部:ロール幅方向の中央から両側に0.15Lずつの範囲
(1)端部:ロール両端から0.15Lずつの範囲
中央部最大直径から両端の最小直径を引いた値をクラウン量とする。
(破断伸度)
サンプルフィルムを1cm幅に裁断し、ゴムでライニングしたチャックを用い、下記方法で引張り試験を行なう。
・サンプル調湿:25℃60%相対湿度にて3時間
・引張り速度:1000mm/分
・チャク間隔:10mm
・測定環境:25℃60%相対湿度
この測定を縦方向(LD)に5サンプル、横方向(TD)に5サンプル測定し、全測定値(破断伸度)の平均を求める。
サンプルフィルムを1cm幅に裁断し、ゴムでライニングしたチャックを用い、下記方法で引張り試験を行なう。
・サンプル調湿:25℃60%相対湿度にて3時間
・引張り速度:1000mm/分
・チャク間隔:10mm
・測定環境:25℃60%相対湿度
この測定を縦方向(LD)に5サンプル、横方向(TD)に5サンプル測定し、全測定値(破断伸度)の平均を求める。
(色ズレ)
未延伸フィルムを、後述する実施例で述べる方法によって偏光板とし、液晶表示装置に組み込み、全面ニュートラルグレー表示とし、色ズレを目視で確認したものである。
投影斜めスジは微妙な構造差のため、全面黒表示、白表示では色ズレは視認されないため、本願発明ではこのような手段を採用している。
後述する実施例では、色ズレの発生部位の面積を画面全域で割り百分率で表したものを「色ズレ」として示した。
未延伸フィルムを、後述する実施例で述べる方法によって偏光板とし、液晶表示装置に組み込み、全面ニュートラルグレー表示とし、色ズレを目視で確認したものである。
投影斜めスジは微妙な構造差のため、全面黒表示、白表示では色ズレは視認されないため、本願発明ではこのような手段を採用している。
後述する実施例では、色ズレの発生部位の面積を画面全域で割り百分率で表したものを「色ズレ」として示した。
(Tgの測定)
DSCの測定パンに試料を20mg入れた。これを窒素気流中で、10℃/分で30℃〜250℃まで昇温した後、30℃まで−10℃/分で冷却した。この後、再度30℃〜250℃まで昇温してベースラインが低温側から偏奇し始める温度をTgとした。
DSCの測定パンに試料を20mg入れた。これを窒素気流中で、10℃/分で30℃〜250℃まで昇温した後、30℃まで−10℃/分で冷却した。この後、再度30℃〜250℃まで昇温してベースラインが低温側から偏奇し始める温度をTgとした。
(ReおよびRth)
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)を求めた。
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。]
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した。
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)を算出した。
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に算出させた。
前記において、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。
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)を求めた。
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。]
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した。
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)を算出した。
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に算出させた。
前記において、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(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)を算出した。
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が算出した。
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にnx、ny、nzを算出させた。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出した。
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)を算出した。
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が算出した。
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にnx、ny、nzを算出させた。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出した。
(配向角)
(1)製膜フィルムの両端5cmずつスリットした後、全幅に亘り等間隔で20点サンプリング(3cm×3cmの正方形)する。この時正方形の各辺をMD(製膜方向)、TD(幅方向)に平行に切り出す。
(2)サンプルフィルムを相対湿度25℃・60%に5時間以上調湿後、自動複屈折計(KOBRA−21ADH:王子計測器(株)製)を用いて、相対湿度25℃・60%において測定する。このときサンプルフィルムの長手方向(MD)とサンプルホルダーの測定器挿入方向と平行にセットし、サンプルフィルム表面に対し垂直方向から波長550nmにおけるレターデーション値と遅相軸を測定する。
(3)全測定点から求めた遅相軸の角度のうち、絶対値の最も大きなものを遅相軸の角度とする。
(1)製膜フィルムの両端5cmずつスリットした後、全幅に亘り等間隔で20点サンプリング(3cm×3cmの正方形)する。この時正方形の各辺をMD(製膜方向)、TD(幅方向)に平行に切り出す。
(2)サンプルフィルムを相対湿度25℃・60%に5時間以上調湿後、自動複屈折計(KOBRA−21ADH:王子計測器(株)製)を用いて、相対湿度25℃・60%において測定する。このときサンプルフィルムの長手方向(MD)とサンプルホルダーの測定器挿入方向と平行にセットし、サンプルフィルム表面に対し垂直方向から波長550nmにおけるレターデーション値と遅相軸を測定する。
(3)全測定点から求めた遅相軸の角度のうち、絶対値の最も大きなものを遅相軸の角度とする。
以下に実施例を挙げて本発明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。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
(1)シクロオレフィン樹脂
(i)シクロオレフィン樹脂−A(開環重合体)
6−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレンに、重合触媒としてトリエチルアルミニウムの15%シクロヘキサン溶液10部、トリエチルアミン5部、および四塩化チタンの20%シクロヘキサン溶液10部を添加して、シクロヘキサン中で開環重合し、得られた開環重合体をニッケル触媒で水素添加してポリマー溶液を得た。このポリマー溶液をイソプロピルアルコール中で凝固させ、乾燥し、粉末状の樹脂を得た。この樹脂の数平均分子量は40,000、水素添加率は99.8%以上であり、Tgは139℃であった。
(i)シクロオレフィン樹脂−A(開環重合体)
6−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレンに、重合触媒としてトリエチルアルミニウムの15%シクロヘキサン溶液10部、トリエチルアミン5部、および四塩化チタンの20%シクロヘキサン溶液10部を添加して、シクロヘキサン中で開環重合し、得られた開環重合体をニッケル触媒で水素添加してポリマー溶液を得た。このポリマー溶液をイソプロピルアルコール中で凝固させ、乾燥し、粉末状の樹脂を得た。この樹脂の数平均分子量は40,000、水素添加率は99.8%以上であり、Tgは139℃であった。
(ii)シクロオレフィン樹脂−B(開環重合体)
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12.5,17.10]−3−ドデセン(特定単量体B)100質量部と、5−(4−ビフェニルカルボニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(特定単量体A)150質量部と、1−ヘキセン(分子量調節剤)18質量部と、トルエン750質量部とを窒素置換した反応容器に仕込み、この溶液を60℃に加熱した。次いで、反応容器内の溶液に、重合触媒としてトリエチルアルミニウム(1.5モル/l)のトルエン溶液0.62質量部と、tert−ブタノールおよびメタノールで変性した六塩化タングステン(tert−ブタノール:メタノール:タングステン=0.35モル:0.3モル:1モル)のトルエン溶液(濃度0.05モル/l)3.7質量部とを添加し、この系を80℃で3時間加熱攪拌することにより開環重合反応させて開環重合体溶液を得た。この重合反応における重合転化率は97%であり、得られた開環重合体について、30℃のクロロホルム中で測定した固有粘度(ηinh)は0.65dl/gであった。
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12.5,17.10]−3−ドデセン(特定単量体B)100質量部と、5−(4−ビフェニルカルボニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(特定単量体A)150質量部と、1−ヘキセン(分子量調節剤)18質量部と、トルエン750質量部とを窒素置換した反応容器に仕込み、この溶液を60℃に加熱した。次いで、反応容器内の溶液に、重合触媒としてトリエチルアルミニウム(1.5モル/l)のトルエン溶液0.62質量部と、tert−ブタノールおよびメタノールで変性した六塩化タングステン(tert−ブタノール:メタノール:タングステン=0.35モル:0.3モル:1モル)のトルエン溶液(濃度0.05モル/l)3.7質量部とを添加し、この系を80℃で3時間加熱攪拌することにより開環重合反応させて開環重合体溶液を得た。この重合反応における重合転化率は97%であり、得られた開環重合体について、30℃のクロロホルム中で測定した固有粘度(ηinh)は0.65dl/gであった。
このようにして得られた開環重合体溶液4,000質量部をオートクレーブに仕込み、この開環重合体溶液に、RuHCl(CO)[P(C6H5)3]30.48部を添加し、水素ガス圧100kg/cm2、反応温度165℃の条件下で、3時間加熱攪拌して水素添加反応を行った。得られた反応溶液(水素添加重合体溶液)を冷却した後、水素ガスを放圧した。この反応溶液を大量のメタノール中に注いで凝固物を分離回収し、これを乾燥して、水素添加重合体(環状ポリオレフィン樹脂)を得た。このようにして得られた水素添加重合体について400MHz、1H−NMRを用いてオレフィン性不飽和結合の水素添加率を測定したところ99.9%であった。ゲル浸透クロマトグラフィー法(GPC法、溶媒:テトラヒドロフラン)によりポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を測定したところ、数平均分子量(Mn)は39,000、重量平均分子量(Mw)は126,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.23であった。また、Tgは110℃であった。
(iii)シクロオレフィン樹脂−C(付加重合体)
特開2005−330465号公報の実施例2に記載のシクロオレフィン化合物(Tg=127℃)
(iv)シクロオレフィン樹脂−D(付加重合体)
特表平8−507800号公報の実施例1に記載のシクロオレフィン化合物(Tg=181℃)
(v)シクロオレフィン樹脂−E(付加重合体)
三井化学(株)製APL6015T(Tg=145℃)
(vi)シクロオレフィン樹脂−F(付加重合体)
ポリプラスチックス(株)製TOPAS6013(Tg=130℃)
(vii)シクロオレフィン樹脂−G(付加重合体)
特許第3693803号公報の実施例1に記載のシクロオレフィン化合物(Tg=140℃)
特開2005−330465号公報の実施例2に記載のシクロオレフィン化合物(Tg=127℃)
(iv)シクロオレフィン樹脂−D(付加重合体)
特表平8−507800号公報の実施例1に記載のシクロオレフィン化合物(Tg=181℃)
(v)シクロオレフィン樹脂−E(付加重合体)
三井化学(株)製APL6015T(Tg=145℃)
(vi)シクロオレフィン樹脂−F(付加重合体)
ポリプラスチックス(株)製TOPAS6013(Tg=130℃)
(vii)シクロオレフィン樹脂−G(付加重合体)
特許第3693803号公報の実施例1に記載のシクロオレフィン化合物(Tg=140℃)
(2)製膜
上記シクロオレフィン樹脂−A〜Gを平均直径3mm、平均長さ5mmの円柱状のペレットに成形した。これを110℃の真空乾燥機で乾燥し、含水率を0.1%以下とした後、Tg−10℃になるように調整したホッパーに投入した。
混練押出し機で、260℃で溶融した。この後、ギアポンプから送り出された溶融樹脂は濾過精度5μmのリーフディスクフィルターにて濾過した。
この後、スリット間隔1.0mm、260℃のハンガーコートダイから、キャストロール(CR)上に溶融樹脂を押出した。
この後、ガラス転移温度Tgに設定したキャストロール上にキャストし、これに表1に記載の面圧で、1に記載のクラウン量のタッチロールを接触させた。この時のタッチロールと接触させる最上流側のキャストロールの温度および周速、タッチロールとキャストロールの差(タッチロールの値−キャストロールの値(温度、周速)、クラウン量、厚み、面圧)を表1に記載した。なお、タッチロールは特開平11−235747号公報の実施例1に記載のもの(二重抑えロールと記載のあるもの)を用い、Tg−5℃に調温した(但し、薄肉金属外筒厚みは3mmとした)。この後、続けてTg+5℃、Tg−10℃に温度を設定したキャストロールを通過させた後、両端(全幅の各5%)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ50μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけ、厚み20μmの保護フィルムでラミネートした後、幅2.0m、長さ3000mの未延伸フィルムを得た。このタッチロールの薄肉金属外筒厚みは表1に記載した。
このようにして製膜したフィルム上に現れた「投影斜めスジ」を上記方法に従い計測し、表1に示した。本発明を実施したものは「投影斜めスジ」が少なかった。
上記シクロオレフィン樹脂−A〜Gを平均直径3mm、平均長さ5mmの円柱状のペレットに成形した。これを110℃の真空乾燥機で乾燥し、含水率を0.1%以下とした後、Tg−10℃になるように調整したホッパーに投入した。
混練押出し機で、260℃で溶融した。この後、ギアポンプから送り出された溶融樹脂は濾過精度5μmのリーフディスクフィルターにて濾過した。
この後、スリット間隔1.0mm、260℃のハンガーコートダイから、キャストロール(CR)上に溶融樹脂を押出した。
この後、ガラス転移温度Tgに設定したキャストロール上にキャストし、これに表1に記載の面圧で、1に記載のクラウン量のタッチロールを接触させた。この時のタッチロールと接触させる最上流側のキャストロールの温度および周速、タッチロールとキャストロールの差(タッチロールの値−キャストロールの値(温度、周速)、クラウン量、厚み、面圧)を表1に記載した。なお、タッチロールは特開平11−235747号公報の実施例1に記載のもの(二重抑えロールと記載のあるもの)を用い、Tg−5℃に調温した(但し、薄肉金属外筒厚みは3mmとした)。この後、続けてTg+5℃、Tg−10℃に温度を設定したキャストロールを通過させた後、両端(全幅の各5%)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ50μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけ、厚み20μmの保護フィルムでラミネートした後、幅2.0m、長さ3000mの未延伸フィルムを得た。このタッチロールの薄肉金属外筒厚みは表1に記載した。
このようにして製膜したフィルム上に現れた「投影斜めスジ」を上記方法に従い計測し、表1に示した。本発明を実施したものは「投影斜めスジ」が少なかった。
表1中、未延伸20は、特開2004−330651号公報の実施例1に準じて行ったものである。未延伸21は、未延伸20と同様に、特開2004−330651号公報に記載の熱可塑性ノルボルネン系樹脂(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア1600」、Tg=168℃)を原料として用い、上記「(2)製膜」に記載の方法で製膜したものである。
(3)延伸、緩和
前記溶融製膜で得たシクロオレフィン樹脂フィルムを表2に記載の条件で延伸、緩和した。本発明を実施したものは「投影斜めスジ」が増加せず、良好な面状を達成した。表には記載していないが、表2に記載以外の表1に記載の本発明の未延伸フィルムについても、同様に延伸したところ、同様に良好な結果が得られた。
前記溶融製膜で得たシクロオレフィン樹脂フィルムを表2に記載の条件で延伸、緩和した。本発明を実施したものは「投影斜めスジ」が増加せず、良好な面状を達成した。表には記載していないが、表2に記載以外の表1に記載の本発明の未延伸フィルムについても、同様に延伸したところ、同様に良好な結果が得られた。
(3)延伸、緩和
前記溶融製膜で得たシクロオレフィン樹脂フィルムを表2に記載の条件で延伸、熱緩和した。本発明を実施したものは「投影斜めスジ」が減少し良好な面状を達成した。さらに、破断伸度も向上した。表には記載していないが、表2に記載以外の表1に記載の本発明の未延伸フィルムについても、同様に延伸したところ、同様に良好な結果が得られた。
前記溶融製膜で得たシクロオレフィン樹脂フィルムを表2に記載の条件で延伸、熱緩和した。本発明を実施したものは「投影斜めスジ」が減少し良好な面状を達成した。さらに、破断伸度も向上した。表には記載していないが、表2に記載以外の表1に記載の本発明の未延伸フィルムについても、同様に延伸したところ、同様に良好な結果が得られた。
(4)偏光板の作製
いずれの水準も、表面の水との接触角が60°になるように、フィルム表面にコロナ処理を行った。
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。
これらを、下記構成となるようにPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤とし貼り合せ偏光板を作製した。
偏光板E:シクロオレフィン樹脂フィルム/偏光層/フジタック
このようにして得た偏光板を、特開2000−154261号公報の図2〜9に記載に準じて作成した50インチVA型液晶表示装置の偏光板に代えて取り付けた。本発明を実施したものは面状故障が無く良好な性能が得られた。中でも付加重合型のシクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
いずれの水準も、表面の水との接触角が60°になるように、フィルム表面にコロナ処理を行った。
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。
これらを、下記構成となるようにPVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤とし貼り合せ偏光板を作製した。
偏光板E:シクロオレフィン樹脂フィルム/偏光層/フジタック
このようにして得た偏光板を、特開2000−154261号公報の図2〜9に記載に準じて作成した50インチVA型液晶表示装置の偏光板に代えて取り付けた。本発明を実施したものは面状故障が無く良好な性能が得られた。中でも付加重合型のシクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
(5)光学補償フィルムの作製
特開平11−316378号公報の実施例1の液晶層を塗布したセルロースアセテートフィルムの代わりに、本発明におけるシクロオレフィン樹脂フィルムを使用した。本発明を実施したものは良好な性能を示した。中でも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
特開平11−316378号公報の実施例1の液晶層を塗布したセルロースアセテートフィルムの代わりに、本発明におけるシクロオレフィン樹脂フィルムを使用した。本発明を実施したものは良好な性能を示した。中でも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
特開平7−333433号公報の実施例1において、セルロースアセテートフィルムに代えて、本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムを採用し、光学補償フィルターフィルムを作製したものでも同様に良好な光学補償フィルムを作製できた。中でも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
(6)低反射フィルムの作製
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムを発明協会公開技報(公技番号2001−1745)の実施例47に従い低反射フィルムを作製したところ、良好な光学性能が得られた。なかでも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
本発明のシクロオレフィン樹脂フィルムを発明協会公開技報(公技番号2001−1745)の実施例47に従い低反射フィルムを作製したところ、良好な光学性能が得られた。なかでも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
(7)液晶表示素子の作製
前記本発明の偏光板を、特開平10−48420号公報の実施例1に記載の液晶表示装置、特開平9−26572号公報の実施例1に記載のディスコティック液晶分子を含む光学的異方性層、ポリビニルアルコールを塗布した配向膜、特開2000−154261号公報の図2〜9に記載に準じて作製した50インチVA型液晶表示装置、特開2000−154261号公報の図10〜15に記載に準じて作製した50インチOCB型液晶表示装置、特開2004−12731号公報の図11に記載のIPS型液晶表示装置に用いた。さらに、本発明の低反射フィルムをこれらの液晶表示装置の最表層に貼り評価を行ったところ、良好な液晶表示素子を得た。なかでも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
前記本発明の偏光板を、特開平10−48420号公報の実施例1に記載の液晶表示装置、特開平9−26572号公報の実施例1に記載のディスコティック液晶分子を含む光学的異方性層、ポリビニルアルコールを塗布した配向膜、特開2000−154261号公報の図2〜9に記載に準じて作製した50インチVA型液晶表示装置、特開2000−154261号公報の図10〜15に記載に準じて作製した50インチOCB型液晶表示装置、特開2004−12731号公報の図11に記載のIPS型液晶表示装置に用いた。さらに、本発明の低反射フィルムをこれらの液晶表示装置の最表層に貼り評価を行ったところ、良好な液晶表示素子を得た。なかでも付加重合型シクロオレフィン樹脂フィルムで良好であった。
1 ニップロール
2 ヒーター
3 フィルム
4 予熱ロール
a ランド長
b ランド幅
θ マニホールド角
101 混練押出機
102 ギアポンプ
103 濾過部
104 ダイ
105 タッチロール
106 キャスティング冷却ドラム
107 シクロオレフィン樹脂
108 縦延伸工程部
109 横延伸工程部
110 巻取工程部
2 ヒーター
3 フィルム
4 予熱ロール
a ランド長
b ランド幅
θ マニホールド角
101 混練押出機
102 ギアポンプ
103 濾過部
104 ダイ
105 タッチロール
106 キャスティング冷却ドラム
107 シクロオレフィン樹脂
108 縦延伸工程部
109 横延伸工程部
110 巻取工程部
Claims (17)
- ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールで挟んで製膜する溶融製膜法において、タッチロールとキャストロールに、0.1℃〜20℃の温度差を設けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- タッチロールとキャストロールに0.01%〜10%の周速差を付けて製膜することを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- タッチロールのクラウン量が1μm〜300μmであることを特徴とする請求項1または2に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- タッチロールとして、厚みが0.5mm〜7mmの金属製タッチロールロールを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- タッチロールの面圧が0.1MPa〜10MPaであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製造方法。
- シクロオレフィン樹脂フィルムのガラス転移温度をTgとしたとき、タッチロールおよびキャストロールの温度がいずれも(Tg)−10℃を超えTg+30℃以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- ダイランド長(a)とダイランド幅(b)の比(a/b)が0.005〜0.2のダイを用いて製膜することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- 2台以上のキャストロールを用い、最上流側のキャストロールのライン速度が20m/分〜70m/分であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムの製膜方法。
- 投影斜めスジの値が30本/10cm以下であることを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルム。
- 破断伸度が5%〜50%であることを特徴とする請求項9に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製膜方法により溶融製膜された、請求項9または10に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
- 前記シクロオレフィン樹脂フィルムに用いられるシクロオレフィン樹脂が、付加重合法により得られたものであることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム。
- 請求項9〜12のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを少なくとも1方向に1%〜200%延伸したことを特徴とするシクロオレフィン樹脂フィルム。
- 偏光膜に、請求項9〜13のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを少なくとも1層積層したことを特徴とする偏光板。
- 請求項9〜13のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを基材に用いたことを特徴とする光学補償フィルム。
- 請求項9〜13のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルムを基材に用いたことを特徴とする反射防止フィルム。
- 請求項9〜13のいずれか1項に記載のシクロオレフィン樹脂フィルム、請求項14に記載の偏光板、請求項15の光学補償フィルム、および、請求項16に記載の反射防止フィルムの少なくとも一つを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
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2007
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