JP2009090657A - 結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】得られる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの厚み斑及び有色欠点を抑制することができると共に、Tダイのリップが破損することを抑制できる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法は、結晶性ポリオレフィン系樹脂をTダイのリップから押し出して、フィルム状に成形する工程を備え、Tダイからの結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを停止した状態であり、且つリップの表面温度が60℃より高い状態にある押出停止時点から、Tダイからの結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを開始する押出開始時点までの間、リップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持する。
【選択図】図1

Description

本発明は、結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法に関する。
ポリカーボネート樹脂又は環状オレフィン等のポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂を延伸成形して得られる樹脂フィルムは、液晶表示装置用の位相差フィルムとして用いられる(特許文献1、2参照)。これらの樹脂のうち、ポリカーボネート樹脂より安価なポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムの開発が要望されている。
特開2000−280315号公報 特開2004−322346号公報
上述した位相差フィルムの中でも、結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムは、安価である点において位相差フィルムに好適である。位相差フィルム用のポリオレフィン系樹脂フィルムには、厚さの公差が約±1μm以内であるような高い厚み精度と透明性が要求される。しかし、従来のポリオレフィン系樹脂フィルムの製造では、溶融且つ混錬(以下、溶融混練と記す。)されたポリオレフィン系樹脂をTダイのリップからフィルム状に押出成形する際に、フィルムの流れ方向(Tダイからフィルムが繰り出される方向)において、フィルムに筋状の外観不良(以下、ダイラインと記す。)等が発生し、フィルムに厚み斑が生じる傾向があった。このダイラインは、Tダイのリップにおける樹脂及び樹脂の熱分解物のこびり付き又は焼き付き(以下、メヤニと記す。)に起因すると考えられていた。また、メヤニがフィルムに混入して、色がついた凹凸状の欠陥(以下、有色欠点と記す。)がフィルムに形成される傾向があった。
そこで、フィルムの厚み斑や有色欠点の原因となるメヤニの発生を抑制するために、Tダイのリップの先端をセラミック材等からなる被覆層で被覆し、Tダイのリップ端部をシャープエッジと呼ばれる特異な形状にする対策が考えられる。また、この対策に関連する技術として、上記特許文献2には、特に環状オレフィンポリマーからなる光学フィルムを成形するための設備の立ち上げ時に、樹脂が満たされていないTダイの樹脂流路を不活性ガスで封入することで、リップがヤケることに由来する不良現象(例えば、ダイライン等)を抑制する技術が開示されている。しかし、樹脂の押出成形においては、押出成形の開始時点だけでなく、製造中のトラブルにより押出成形を中止した時や、Tダイの中に樹脂が満たされている状態で設備を停止、冷却、そして、再加熱、再押出し立上げする際にも、リップが酸化し、上記の不良現象を引き起こすことがあった。また、これらのとき室温付近の不活性ガスを導入することで、リップ周辺の温度が急激に変化すると、リップに形成された被覆層が歪みや割れを起し易い傾向があり、メヤニを十分に解消できず、逆にフィルムの厚み斑や有色欠点を十分に抑制することが困難なことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、得られる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの厚み斑及び有色欠点を抑制することができると共に、Tダイのリップが破損することを抑制できる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法は、結晶性ポリオレフィン系樹脂をTダイのリップから押し出して、フィルム状に成形する工程を備え、Tダイからの結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを停止した状態であり、且つリップの表面温度が60℃より高い状態にある押出停止時点から、Tダイからの結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを開始する押出開始時点までの間、リップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持する。
上記本発明では、Tダイからの結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを停止した状態であり、且つリップの表面温度が60℃より高い状態にある押出停止時点において、リップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持することによって、リップの急激な冷却を緩和することができる。また、押出開始時点以前からリップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持することによって、押出開始に伴うリップの急激な昇温を緩和することができる。その結果、リップに形成された被覆層の歪みや割れを抑制できる。具体的には、結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点(約100〜170℃)程度の不活性ガス雰囲気中にリップを保持することで、樹脂がTダイ内部の樹脂流路で固化せず、体積収縮しなくなる。そのため、樹脂流路での樹脂の体制収縮に伴う隙間の発生を抑制でき、また隙間への酸素の流入を防止できる。その結果、リップにおける樹脂の酸化を抑制することでき、またリップの急激な温度変化を抑制し、リップに形成された被覆層の歪みや割れを抑制することができる。なお、不活性ガス雰囲気の温度が180℃を超える場合、リップの急激な温度変化(急冷却)を緩和する効果が小さくなり、また不活性ガス雰囲気の温度が樹脂の融点を大きく超えるので、Tダイ中を樹脂が流れる(垂れる)ことにより、逆にダイラインなどの不良が発生してしまうことがあり、好ましくない。これらの不具合を防止するために、押出停止時点における不活性ガス雰囲気の温度は、80〜{(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点)+20}℃とすることが好ましく、80〜(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点)℃とすることがより好ましい。ただし、結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点、及び{(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点)+20}℃は、180℃以下とする。
また、上記本発明では、押出停止時点から押出開始時点までの間、TダイのリップからTダイの内部へ不活性ガスが侵入する。この不活性ガスは、Tダイの内部に残留した結晶性ポリオレフィン系樹脂の隙間に充満し、また結晶性ポリオレフィン系樹脂中に溶存する酸素と置換する。その結果、ポリオレフィン系樹脂の押し出しを開始した際に、Tダイのリップ付近で樹脂が焦げ付く(酸化する)ことを抑制できるため、メヤニの形成を抑制でき、得られる樹脂フィルムにおけるダイラインや有色欠点の発生を抑制できる。また、不活性ガスによって溶存酸素が置換された結晶性ポリオレフィン系樹脂は溶融混練中に劣化(酸化分解)し難い。劣化が抑制された結晶性ポリオレフィン系樹脂の溶融体を押出成形することにより、得られるフィルムにおけるダイラインの発生を抑制でき、厚み斑の抑制された結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムを形成することができる。
上記本発明では、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲いの内側にリップが位置するようにTダイに囲いを設置し、囲いの内側に80〜180℃の不活性ガスを供給し続けることが好ましい。
囲いの内側に80〜180℃の不活性ガスを供給し続けることによって、リップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に確実に保持することが可能となる。囲いの内側の密閉性が高い場合は、囲いの内側に80〜180℃の不活性ガスを所定量封入した後、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲いの内側の不活性ガスを加熱して80〜180℃に維持すればよい。一方、囲いの内側の密閉性が低い場合、囲いの内側から外側へ不活性ガスが漏れてしまうが、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲いの内側に80〜180℃の不活性ガスを供給し続けることによって、リップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に確実に保持することが可能となる。
なお、本発明における結晶性ポリオレフィン系樹脂とは、ポリオレフィン系樹脂のうち、JIS K7122に従う示差走査熱量測定おいて、−100〜300℃の範囲に観測される結晶の熱量が1J/gより大きい結晶融解ピーク、または結晶化熱量が1J/gより大きい結晶化ピークを有するポリオレフィン系樹脂である。結晶性のポリオレフィン系樹脂は、該樹脂からなるフィルムを位相差フィルムとして組み込んだ液晶パネルが耐久性に優れ、長期に渡って使用できるという理由から、特に位相差フィルム用の結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの原料として好適である。
このような結晶性ポリオレフィン系樹脂は、−100〜300℃の範囲に観測される結晶の熱量が30J/gより大きい結晶融解ピーク、または結晶化熱量が30J/gより大きい結晶化ピークを有することが好ましい。これにより、得られる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムにおいてダイラインや凹凸のない良好な外観が得られる。
本発明によれば、得られる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの厚み斑及び有色欠点を抑制することができると共に、Tダイのリップが破損することを抑制できる結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法を提供することができる。
以下、図1を適宜参照しながら、本発明の好適な一実施形態である結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルム(位相差フィルム)の製造方法について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、図1の寸法比率、形状は、必ずしも実際の寸法比率、形状とは一致していない。
(Tダイ)
結晶性ポリオレフィン系樹脂1の押出成形に用いるTダイ2は、通常、ステンレス鋼、ダイス鋼、又はS45C等の炭素鋼等から形成されている(図1参照)。結晶性ポリオレフィン系樹脂1を押出成形する際は、結晶性ポリオレフィン系樹脂1の溶融体がTダイ2のリップ4(Tダイ2の開口)を通過してTダイ2から押し出される。リップ4の開口径を、樹脂厚み調整用ボルト6によって適宜調整することにより、所望の厚さを有する原反フィルムを押出成形できる。なお、結晶性ポリオレフィン系樹脂1の押出成形中は、囲い10がTダイ2から除去されているものとする。
リップ4の内壁には被覆層8が形成されている。被覆層8は、通常、セラミック材、Fe−B−Mo系合金(東洋鋼板製;V52、C50等)、又はCo−Cr−B合金(日立金属製;H50等)のようなハードクロムめっき材から形成されるが、セラミック材から形成されることが好ましい。上記の合金に比べて硬質なセラミック材から被覆層8を形成することにより、リップ4の端部の曲率Rを小さくでき、リップ4の端部を略直角の形状(シャープエッジ)とすることができる。これにより、結晶性ポリオレフィン系樹脂1またはその熱分解物がリップ4へ付着し難くなり、メヤニの発生が抑制され、得られる原反フィルムにおけるダイラインの発生を抑制できる。また、シャープエッジ構造を有するリップ4ではメヤニの発生が抑制されるため、メヤニを除去するためにリップ4をクリーニングする必要性が低く、また、クリーニングによってリップ4にダイラインの原因となる傷をつける可能性も小さいため、ダイラインの発生が抑制された原反フィルムの押出成形が長時間且つ連続的に可能となる。
被覆層8を形成するためのセラミック材としては、WC、WC等の炭化タングステン、ジルコニア系化合物、窒化チタン(TiN)等のチタン化合物、または窒化クロム等が挙げられるが、WC、WC等の炭化タングステンを用いることが好ましい。これにより、リップ4の端部を略直角の形状(シャープエッジ)にし易くなる。
被覆層8をWC、WC等の炭化タングステンから形成する場合、被覆層8の平均表面粗さRaは0.2μm以下であることが好ましく、0.05μm以下であることがより好ましい。ここで、平均表面粗さRaとは、JIS B0601:1994によって定義される「算術平均粗さRa」と同様のものであり、具体的には、非接触式3次元表面形状・粗さ測定器を用いて測定される測定曲線をカットオフ値0.8mmで位相補償型高域フィルターを通して粗さ曲線を求め、この粗さ曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均することにより求められる。
なお、上述の被覆層8を形成する方法としては、上述のセラミック材又は合金のリップ4への蒸着又は溶射等が挙げられる。また、被覆層8の平均表面粗さRaを小さくする方法としては、例えば、ダイヤモンド砥石を用いた圧力切り込み加工を用いて研磨する方法や、アイセル株式会社製のラッピングツール(型式:RT−50)を用いて研磨する方法が挙げられる。
上述のTダイ2は、セラミック材から形成されていてもよい。この場合も、リップ4の内壁にセラミック材の被覆層8が形成されている場合と同様の効果を奏することができる。またTダイ2のうち結晶性ポリオレフィン系樹脂1と接する部分がセラミック材で被覆されていてもよい。これにより、表面平滑性に一層優れた原反フィルムが得られる。
(結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法)
本実施形態に係る結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法は、主として、不活性ガス雰囲気中で結晶性ポリオレフィン系樹脂1を加熱・乾燥する熱処理工程(S1)、熱処理工程後の結晶性ポリオレフィン系樹脂1を溶融混練した後、Tダイ2のリップ4からフィルム状に押出成形し、原反フィルムを得る押出成形工程(S2)、原反フィルムに対して縦延伸及び横延伸を施す延伸工程(S3)を有する。
本実施形態は、Tダイ2からの結晶性ポリオレフィン系樹脂1の押し出しを停止した状態であり、且つリップ4の表面温度が60℃より高い状態にある押出停止時点から、Tダイ2からの結晶性ポリオレフィン系樹脂1の押し出しを開始する押出開始時点までの間、リップ4を、80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持する。押出停止時点とは、例えば、Tダイ2による押出成形を停止した直後であり、且つ室温で自然冷却されたリップ4の表面温度が60℃より高い状態にある時点を意味する。
Tダイ2からの結晶性ポリオレフィン系樹脂1の押し出しを停止した状態であり、且つリップ4の表面温度が60℃より高い状態にある時点において、リップ4を80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持することによって、リップ4の急激な温度変化(急冷却)を緩和することができる。その結果、リップ4に形成された被覆層8の歪みや割れを抑制できる。また、押出開始時点以前からリップ4を80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持することによって、押出開始に伴うリップ4の急激な昇温を緩和することができる。特に、被覆層8が上述のセラミック材から形成される場合に、押出停止時及び押出開始時における被覆層8の歪みや割れが抑制される効果が顕著となる。リップ4が保持される不活性ガス雰囲気の温度の好ましい範囲は、80〜{(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点)+20}℃である。
また、押出停止時点から押出開始時点までの間、Tダイ2のリップ4からTダイ2の内部へ不活性ガスが侵入する。この不活性ガスは、Tダイ2の内部に残留した結晶性ポリオレフィン系樹脂1の隙間に充満し、また結晶性ポリオレフィン系樹脂1中に溶存する酸素と置換する。その結果、ポリオレフィン系樹脂1の押し出しを開始した際に、Tダイ2のリップ4付近で樹脂が焦げ付く(酸化する)ことを抑制できるため、メヤニの形成を抑制でき、得られる原反フィルムにおけるダイラインや有色欠点の発生を抑制できる。また、不活性ガスによって溶存酸素が置換された結晶性ポリオレフィン系樹脂1は溶融混練中に劣化(酸化分解)し難い。劣化が抑制された結晶性ポリオレフィン系樹脂1の溶融体を押出成形することにより、得られる原反フィルムにおけるダイラインの発生を抑制でき、厚み斑の抑制された位相差フィルムを形成することができる。
リップ4を不活性ガス雰囲気中に保持する具体的な方法としては、例えば図1に示すように、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲い10の内側(内部空間10a)にリップ4が位置するようにTダイ2に囲い10を設置し、囲い10の内側に80〜180℃の不活性ガスを供給し続けることが好ましい。なお、図1のように、Tダイ2の先端全体を囲う囲い10の代わりに、リップ4が位置する部分のみを囲う囲いを用いてもよい。
囲い10は、ガス管12を備えており、ガス管12内には、加熱機(図中省略)によって80〜180℃に加熱された不活性ガスを流すことができる。この不活性ガスを、ガス管12に形成されたガス導入口16から内部空間10aへ供給し続ける。内部空間10aへ供給された不活性ガス14は、囲い10が備える整流板18によって、内部空間10a全体へ均一に供給される。なお、囲い10の内側から外側へ不活性ガスが常に漏れる程度に囲い10の内側(内部空間10a)の密閉性を低くする。これにより、囲い10の内部空間10aに80〜180℃に加熱された不活性ガスを常に供給し続けることができる。
このように、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲い10の内側に80〜180℃の不活性ガス14を供給し続けることによって、リップ4を80〜180℃の不活性ガス雰囲気14中に確実に保持することが可能となる。このときの不活性ガスの供給量は、大凡、3〜30L/分とすることが好ましい。不活性ガスの供給量が下限値未満である場合、囲い10の内側の酸素濃度を大きく低下させる効果が低く、また、上限値を超えた場合、その越えた流量分の効果の向上を期待しにくい。同様の観点で、不活性ガスの供給量は3〜20L/分とすることがより好ましい。
なお、囲い10の内側の密閉性が高い場合は、押出停止時点において囲い10の内側に80〜180℃の不活性ガスを所定量封入した後、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲い10の内側に封入した不活性ガスを加熱して80〜180℃に維持してもよい。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等の希ガス、又は二酸化炭素等を用いることができるが、窒素を用いることが好ましい。また、不活性ガスにおける酸素の含有率は1000ppm以下であることが好ましく、500ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが特に好ましい。
<S1:熱処理工程>
位相差フィルムの製造では、まず、原料の結晶性ポリオレフィン系樹脂を、加熱機(不活性ガス還流型乾燥機)内に導入する。この加熱機内を不活性ガスで満たした後、加熱された不活性ガス雰囲気下で、結晶性ポリオレフィン系樹脂を熱処理して加熱乾燥する。不活性ガス雰囲気下で結晶性ポリオレフィン系樹脂を加熱することにより、結晶性ポリオレフィン系樹脂の劣化の原因となる酸素を、結晶性ポリオレフィン系樹脂から除去できる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等の希ガス、又は二酸化炭素等を用いることができる。
熱処理後、結晶性ポリオレフィン系樹脂を、加熱機内から押出機内へ通じる輸送管を通じて、加熱機内から押出機内へ輸送する。輸送中の結晶性ポリオレフィン系樹脂は、不活性ガス雰囲気下に保持することが好ましい。これにより、輸送中の結晶性ポリオレフィン系樹脂が酸素に曝されることを抑制できる。
<S2:押出成形工程>
次に、押出機内の結晶性ポリオレフィン系樹脂を溶融混練する。なお、押出機内を不活性ガスで満たした状態で、結晶性ポリオレフィン系樹脂を溶融混練することが好ましい。これにより、溶融混練中の結晶性ポリオレフィン系樹脂の劣化(酸化分解)を抑制できる。そのため、結晶性ポリオレフィン系樹脂中での炭化物の生成が抑制され、得られるフィルムにおける色調変動や焦げの発生を抑制できる。
押出機内で溶融混練された結晶性ポリオレフィン系樹脂は、ギアポンプによってリーフディスクフィルターへ送り出された後、Tダイ2からフィルム状に押し出される。このとき、Tダイ2より押し出される結晶性ポリオレフィン系樹脂1の温度は、樹脂の分子量や組成に依存するが、概ね180〜300℃であることが好ましく、結晶性ポリオレフィン系樹脂1の押出成形時におけるリップ4の表面温度は、180〜300℃程度であることが好ましい。Tダイ2から押し出された結晶性ポリオレフィン系樹脂を、成形用ロールを用いて、冷却固化しながら更に薄いフィルム状に成形して原反フィルムを形成する。
原反フィルムは厚み斑が小さいことが好ましく、原反フィルムの厚みの最大値と最小値との差は10μm以下であることが好ましく、4μm以下であるがより好ましい。原反フィルムの厚み斑が小さいほど、光学的な均一性に優れる位相差フィルムを得易くなる。また、原反フィルムは、光学的に均質な無配向あるいは無配向に近いフィルムであることが好ましく、原反フィルムの面内位相差が50nm以下であることが好ましい。
上述のようなTダイ押出成形法によって原反フィルムを製造する場合、Tダイより押し出された結晶性ポリオレフィン系樹脂の溶融体を成形ロールで冷却し固化させつつ成形する具体的な方法としては、キャスティングロールとエアーチャンバーを用いて冷却する方法、キャスティングロールとタッチロールにより挟圧する方法、キャスティングロールと、該キャスティングロールにその周方向に沿って圧接するよう設けられた金属製の無端ベルトとの間で挟圧する方法などが挙げられる。冷却にキャスティングロールを用いる場合には、透明性に優れる位相差フィルムを得るために、使用するキャスティングロールの表面温度は、0〜30℃であることが好ましい。
キャスティングロールとタッチロールにより挟圧する方法で原反フィルムを製造する場合、ほぼ無配向の原反フィルムを得るために、タッチロールとしては、ゴムロール、または弾性変形可能な金属製無端ベルトからなる外筒と、該外筒の内部に弾性変形可能な弾性体からなるロールとを有し、かつ前記外筒と弾性体ロールとの間が温度調節用媒体により満たされてなる構造のロールを用いることが好ましい。
タッチロールとしてゴムロールを使用する場合は、鏡面状の表面を有する位相差フィルムを得るために、Tダイ2より押し出された結晶性ポリオレフィン系樹脂の溶融体を、キャスティングロールとゴムロールとの間で支持体とともに挟圧することが好ましい。支持体としては、厚みが5〜50μmの熱可塑性樹脂からなる二軸延伸フィルムが好ましい。
キャスティングロールと、該キャスティングロールにその周方向に沿って圧接するよう設けられた金属製の無端ベルトとの間で挟圧する方法により原反フィルムを成形する場合、前記無端ベルトは、キャスティングロールの周方向に該キャスティングロールと平行に配置された複数のロールによって保持されていることが好ましい。より好ましくは、無端ベルトが、直径100〜300mmの二本のロールで保持されてなり、無端ベルトの厚みが100〜500μmである。
<S3:延伸工程>
結晶性ポリオレフィン系樹脂を押出成形して得られた原反フィルムに対して、縦延伸と横延伸とを行うことにより、位相差フィルム(結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルム)を得る。なお原反フィルムの延伸方法としては、縦延伸と横延伸とを個別に行う逐次二軸延伸、及び縦延伸と横延伸とを同時に行う同時二軸延伸が挙げられる。逐次二軸延伸の場合、原反フィルムの縦延伸を行った後で横延伸を行ってもよく、横延伸を行った後で縦延伸を行ってもよい。以下では、逐次二軸延伸の場合について説明する。
縦延伸方法としては、二つ以上のロールの回転速度差により原反フィルムを延伸する方法や、ロングスパン延伸法が挙げられる。ロングスパン延伸法とは、二対のニップロールとその間にオーブンを有する縦延伸機を用い、該オーブン中で原反フィルムを加熱しながら二対のニップロールの回転速度差により延伸する方法である。光学的な均一性が高い位相差フィルムを得るためには、ロングスパン縦延伸法を用いることが好ましく、特にエアーフローティング方式のオーブンを用いることが好ましい。エアーフローティング方式のオーブンとは、オーブン中に原反フィルムを導入した際に、原反フィルムの両面に上部ノズルと下部ノズルから熱風を吹き付けることが可能な構造である。複数の上部ノズルと下部ノズルがフィルムの流れ方向に交互に設置されている。オーブン中、原反フィルムが上部ノズルと下部ノズルのいずれにも接触しないようにしながら、原反フィルムを延伸する。この場合の延伸温度(すなわち、オーブン中の雰囲気の温度)は、90℃以上、(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点T+10)℃以下であることが好ましい。オーブンが2ゾーン以上に分かれている場合、それぞれのゾーンの温度設定は同じでもよいし、異なってもよい。
縦延伸倍率は、限定はされないが、通常1.01〜3倍であり、光学的な均一性により優れる位相差フィルムを得るためには、1.05〜2.5倍であることが好ましい。
横延伸方法としては、テンター法が挙げられる。テンター法は、チャックでフィルム幅方向の両端を固定した原反フィルムを、オーブン中でチャック間隔を広げて延伸する方法である。テンター法においては、予熱工程を行うゾーン、延伸工程を行うゾーン、及び熱固定工程を行うゾーンにおける各オーブン温度を独立に調節をすることができる装置を使用する。横延伸倍率は、通常、2〜10倍であり、得られる位相差フィルムの光学的な均一性が高いという観点から、4〜7倍であることが好ましい。
横延伸の予熱工程は、原反フィルムを幅方向に延伸する工程の前に設置される工程であり、原反フィルムを延伸するのに十分な高さの温度まで原反フィルムを加熱する工程である。ここで予熱工程での予熱温度は、オーブンの予熱工程を行うゾーン内の雰囲気の温度を意味する。通常、得られる位相差フィルムの位相差の均一性を良好にするために、予熱温度を、(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点T−10)℃〜(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点T+10)℃の範囲内で設定することが好ましく、(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点T−5)℃〜(結晶性ポリオレフィン系樹脂の融点T+5)℃の範囲内で設定することがより好ましい。
横延伸の延伸工程は、原反フィルムを幅方向に延伸する工程である。この延伸工程での延伸温度(オーブンの延伸工程を行うゾーン内の雰囲気の温度)は、予熱温度より低い温度としても良いし、予熱温度より高い温度としても良いし、予熱温度と同じ温度としてもよい。通常、予熱された原反フィルムを予熱工程よりも低い温度で延伸することにより、原反フィルムを均一に延伸できるようになり、その結果、位相差の均一性が優れた位相差フィルムが得られるため、延伸温度は、予熱工程における予熱温度より5〜20℃低いことが好ましく、7〜15℃低いことがより好ましい。
横延伸の熱固定工程とは、延伸工程終了時におけるフィルム幅を保った状態で原反フィルムをオーブン内の所定温度の雰囲気内を通過させる工程である。熱固定温度は、延伸工程における延伸温度より低い温度としても良いし、延伸温度より高い温度としても良いし、延伸温度と同じ温度としてもよい。通常、原反フィルムの位相差や光軸など光学的特性の安定性を効果的に向上させるために、熱固定温度は、延伸工程における延伸温度よりも10℃低い温度から延伸温度よりも30℃高い温度までの範囲内であることが好ましい。
横延伸の工程は、更に熱緩和工程を有してもよい。この工程は、テンター法においては通常、延伸ゾーンと熱固定ゾーンとの間に設けられ、他のゾーンから独立して温度設定が可能な熱緩和ゾーンにおいて行われるか、熱固定工程を行うゾーンで行われる。具体的には、熱緩和は、延伸工程において原反フィルムを所定の幅に延伸した後、チャックの間隔を数%、好ましくは0.1〜10%だけ狭くし、無駄な歪を取り除くことで行われる。
(位相差フィルム)
上述の製造方法によって得られる位相差フィルムに要求される位相差は、該位相差フィルムが組み込まれる液晶表示装置の種類により異なるが、通常、面内位相差R0は30〜300nmである。後述する垂直配向モード液晶ディスプレイに使用する場合は、視野角特性に優れるという観点から、面内位相差Rが40〜70nmであり、厚み方向位相差Rthは、90〜230nmであることが好ましい。位相差フィルムを製造する際の延伸倍率と、製造する位相差フィルムの厚みを制御することにより、所望の位相差を有する位相差フィルムを得ることができる。また、位相差フィルムの厚みは、通常10〜100μmであり、好ましくは10〜60μmである。また、位相差フィルムの厚みは、基準厚さ(製品スペック)に対する公差が約±1μm以内であることが好ましい。
また、位相差フィルムは、フィルム面内(500mm幅×500mm長さの面内)の位相差の最大値と最小値との差が10nm以下であることが好ましく、フィルムの幅方向500mmの光軸を測定した場合、光軸が−1°以上+1°以下であることが好ましく、光学的な均一性が高い位相差フィルムであることが好ましい。
上述の位相差フィルムは、種々の偏光板や液晶層などと積層されて、携帯電話、携帯情報端末(Personal Digital Assistant:PDA)、パソコン、大型テレビ等の液晶表示装置用として、好適に使用できる。位相差フィルムを積層して使用する液晶表示装置(LCD)としては、光学補償ベンド(Optically Compensated Bend:OCB)モード、垂直配向(Vertical Alignment:VA)モード、横電界(In−Plane Switching:IPS)モード、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor:TFT)モード、ねじれネマティック(Twisted Nematic:TN)モード、超ねじれネマティック(Super Twisted Nematic:STN)モードなど種々のモードの液晶表示装置が挙げられる。特に、本実施形態の製造方法によって得られる位相差フィルムは、VAモードの液晶表示装置に使用された場合に視野角依存性を改良する効果を奏する。
液晶表示装置は、一般に、2枚の基板とそれらの間に挟持される液晶層とを有する液晶セルの両側に、それぞれ偏光板が配置されており、その一方の外側(背面側)に配置されたバックライトからの光のうち、液晶セルとバックライトの間にある偏光板の透過軸に平行な直線偏光だけが液晶セルへ入射するようになっている。位相差フィルムは、背面側偏光板と液晶セルとの間および/または表側偏光板と液晶セルとの間に、粘着剤を介して配置することができる。また、偏光板は、通常、ポリビニルアルコールからなる偏光フィルムを保護するために、2枚のトリアセチルセルロース(TAC)フィルムなどの保護フィルムで、接着剤を介して偏光フィルムを挟持した構成を有する。位相差フィルムは、表側偏光板および/または背面側偏光板の液晶セル側の保護フィルムの代わりとして、接着剤で偏光フィルムに貼合される。このように、位相差フィルムは、光学補償フィルム(位相差フィルム)と保護フィルムの両方の役割を果たすことも可能である。
(結晶性ポリオレフィン系樹脂)
本実施形態の結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの原料である結晶性ポリオレフィン系樹脂は、以下に列挙するポリオレフィン樹脂のうち、JIS K7122に従う示差走査熱量測定おいて、−100〜300℃の範囲に観測される結晶の熱量が1J/gより大きい結晶融解ピーク、または結晶化熱量が1J/gより大きい結晶化ピークを有するポリオレフィン系樹脂である。この結晶性ポリオレフィン系樹脂は、2種類以上の異なる結晶性ポリオレフィン系樹脂の混合物であってもよいし、上述した結晶性ポリオレフィン系樹脂の熱量特性を損なわない程度であれば、他の樹脂や添加剤を適宜含有してもよい。
結晶性ポリオレフィン系樹脂は、従来位相差フィルム用材料として用いられてきたポリカーボネート樹脂に比べて安価であり、また、リサイクル性、耐溶剤性に優れ、焼却してもダイオキシン等が発生せず、環境を悪化させることがない点において、位相差フィルム用材料として好適である。結晶性ポリオレフィン系樹脂の中では、安価であり、且つ耐熱性に優れることから、ポリプロピレン系樹脂が好ましい。
結晶性ポリオレフィン系樹脂としては、オレフィンの単独重合体または2種類以上のオレフィンの共重合体、1種類以上のオレフィンと当該オレフィンと重合可能な1種類以上の重合性モノマーとの共重合体、または重合体の変性物が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、2種類以上の異なるポリオレフィン系樹脂の混合物でもよいし、ポリオレフィン系樹脂以外の樹脂や添加剤を適宜含有してもよい。
結晶性ポリオレフィン系樹脂を構成するオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、炭素原子数4〜20のα−オレフィン、環状オレフィンなどが挙げられる。
炭素原子数4〜20のα−オレフィンとしては、具体的には、1−ブテン、2−メチル−1−プロペン、1−ペンテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、2−エチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、1−ヘプテン、2−メチル−1−ヘキセン、2,3−ジメチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ペンテン、2−メチル−3−エチル−1−ブテン、1−オクテン、2−エチル−1−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ヘキセン、2−プロピル−1−ヘプテン、2−メチル−3−エチル−1−ヘプテン、2,3,4−トリメチル−1−ペンテン、2−プロピル−1−ペンテン、2,3−ジエチル−1−ブテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタダセン、1−オクタテセン、1−ノナデセンなどが挙げられる。
環状オレフィンとしては、例えば、通常ノルボルネンと呼ばれているビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンや、6−アルキルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジアルキルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、1−アルキルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、及び7−アルキルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンのような、メチル基、エチル基、ブチル基などの炭素数1〜4のアルキル基が導入されたノルボンネン誘導体、ジメタノオクタヒドロナフタレンとも呼ばれているテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、8−アルキルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセン、及び8,9−ジアルキルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−3−ドデセンのような、ジメタノオクタヒドロナフタレンの8位及び/又は9位に炭素数3以上のアルキル基が導入されたジメタノオクタヒドロナフタレン誘導体、1分子内に1個又は複数個のハロゲンが導入されたノルボルネンの誘導体、及び8位及び/又は9位にハロゲンが導入されたジメタノオクタヒドロナフタレンの誘導体などが挙げられる。
オレフィンと重合可能な1種類以上の重合性モノマーとしては、例えば、芳香族ビニル化合物、ビニルシクロヘキサンのような脂環式ビニル化合物、極性ビニル化合物、ポリエン化合物などが挙げられる。
芳香族ビニル化合物としては、スチレン及びその誘導体などが挙げられ、スチレン誘導体としては、スチレンに他の置換基が結合した化合物であって、例えば、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレンのようなアルキルスチレン、ヒドロキシスチレン、t−ブトキシスチレン、ビニル安息香酸、ビニルベンジルアセテート、o−クロロスチレン、p−クロロスチレンのような、スチレンのベンゼン環に水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アシルオキシ基、ハロゲンなどが導入された置換スチレン、4−ビニルビフェニル、4−ヒドロキシ−4′−ビニルビフェニルのようなビニルビフェニル系化合物、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンのようなビニルナフタレン系化合物、1−ビニルアントラセン、2−ビニルアントラセンのようなビニルアントラセン化合物、2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジンのようなビニルピリジン化合物、3−ビニルカルバゾールのようなビニルカルバゾール化合物さらには、アセナフチレン化合物などが挙げられる。
極性ビニル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリルレート、エチルアクリレートなどのアクリル系化合物、酢酸ビニル、塩化ビニルなどが挙げられる。
ポリエン化合物としては、例えば、共役ポリエン化合物、非共役ポリエン化合物等が挙げられる。共役ポリエン化合物としては、例えば、脂肪族共役ポリエン化合物および脂環式共役ポリエン化合物等が挙げられ、非共役ポリエン化合物としては、例えば、脂肪族非共役ポリエン化合物、脂環式非共役ポリエン化合物、芳香族非共役ポリエン化合物等が挙げられる。これらは、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、アラルキルオキシ基等の置換基によって置換されていてもよい。
結晶性ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、低密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン・α−オレフィン共重合体)、高密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体共重合体等のポリプロピレン系樹脂、エチレン・環状オレフィン共重合体、エチレン・ビニルシクロヘキサン共重合体、ポリ(4−メチルペンテン−1)、ポリ(ブテン−1)、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
ポリオレフィン系樹脂の変性物としては、例えば、無水マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、アクリル酸、メタクリル酸、テトラヒドロフタル酸、グリシジルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等の変性用化合物で変性された結晶性ポリオレフィン系樹脂が挙げられる。
<ポリプロピレン系樹脂>
また、本発明の効果を得易いという観点では、結晶性ポリオレフィン系樹脂の中でも、ポリエチレン系樹脂、またはポリプロピレン系樹脂が好ましく、ポリプロピレン系樹脂が特に好ましい。ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレンの単独重合体、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα−オレフィンからなる群から選択される1種以上のモノマーとプロピレンとの共重合体、及びこれらの混合物等が挙げられる。
プロピレンとの共重合体を形成するα−オレフィンとしては、上述したα−オレフィンの中でも、炭素原子数4〜12のα−オレフィンが好ましく、例えば、1−ブテン、2−メチル−1−プロペン、1−ペンテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、2−エチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3,3−ジメチル−1−ブテン、1−ヘプテン、2−メチル−1−ヘキセン、2,3−ジメチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ペンテン、2,3,4−トリメチル−1−ブテン、2−メチル−3−エチル−1−ブテン、1−オクテン、5−メチル−1−ペンテン、2−エチル−1−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ヘキセン、2−プロピル−1−ヘプテン、2−メチル−3−エチル−1−ヘプテン、2,3,4−トリメチル−1−ペンテン、2−プロピル−1−ペンテン、2,3−ジエチル−1−ブテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン等が好ましい。これらの中でも、特に共重合性の観点から、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテンがより好ましく、1−ブテン、1−ヘキセンが特に好ましい。
本発明の効果を得易いという観点では、プロピレン系樹脂として、プロピレンの単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体、プロピレン・1−ペンテン共重合体、プロピレン・1−ヘキセン共重合体、プロピレン・1−オクテン共重合体が好ましい。また、ポリプロピレン系樹脂が、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα−オレフィンからなる群から選択される1種以上のモノマーとプロピレンとの共重合体である場合、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。
ランダム共重合体としては、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィンランダム共重合体等が例示される。具体的には、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体として、プロピレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレン−1−ヘキセンランダム共重合体、プロピレン−1−オクテンランダム共重合体等が挙げられる。プロピレン−エチレン−α−オレフィンランダム共重合体としては、例えば、プロピレン−エチレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−オクテンランダム共重合体等が挙げられる。これらの中でも、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレン−1−ヘキセンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体が好ましい。
上述したポリプロピレン系樹脂の共重合体では、コモノマー由来の構成単位の含量が、共重合体全体に対して0重量%超40重量%以下であることが好ましく、0重量%超30重量%以下であることがより好ましい。また、ポリプロピレン系樹脂が、2種類以上のコモノマーとプロピレンとの共重合体である場合には、共重合体に含まれる全てのコモノマー由来の構成単位の合計含量が、前記範囲であることが好ましい。コモノマー由来の構成単位の含量を上記の好適範囲内とすることによって、得られるフィルムの透明性と耐熱性とをバランスさせることができる。
ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、JIS K7210に準拠し、温度230℃、荷重21.18Nで測定される値で通常0.1〜200g/10分であり、好ましくは0.5〜50g/10分であり、さらに好ましくは、0.5〜20g/10分である。MFRがこのような範囲のポリプロピレン系重合体を用いることにより、縦延伸および横延伸時の原反フィルムの垂れさがりが少なくなり、均一に延伸しやすい。
ポリプロピレン系樹脂の分子量分布は、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの比で定義され、通常1〜20である。MnおよびMwは、溶媒に140℃のo−ジクロロベンゼンを用い、標準サンプルにポリスチレンを用いるGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって測定される。
ポリプロピレン系樹脂の融点Tは、通常120〜170℃である。なお融点は、示差走査型熱量計(DSC)によって測定された融解曲線において最高強度のピークが現われている温度で定義され、ポリプロピレン系樹脂のプレスフィルム10mgを、窒素雰囲気下において230℃で5分間熱処理後、降温速度10℃/分で30℃まで冷却して30℃において5分間保温し、さらに30℃から230℃まで昇温速度10℃/分で加熱した際の融解ピーク温度である。
ポリプロピレン系樹脂の製造方法としては、公知の重合用触媒を用いてプロピレンを単独重合する方法や、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα−オレフィンからなる群から選択される1種以上のモノマーとプロピレンとを共重合する方法が挙げられる。
公知の重合触媒としては、例えば、マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分等からなるTi−Mg系触媒、マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分に、有機アルミニウム化合物と、必要に応じて電子供与性化合物等の第3成分とを組み合わせた触媒系、及びメタロセン系触媒等が挙げられる。
プロピレン系重合体の製造に用いる触媒系としては、これらの中で、マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分に、有機アルミニウム化合物と電子性供与性化合物とを組み合わせた触媒系が最も一般的に使用できる。より具体的には、有機アルミニウム化合物としては、好ましくはトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物およびテトラエチルジアルモキサンが挙げられ、電子供与性化合物としては、好ましくはシクロヘキシルエチルジメトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン、tert−ブチルエチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシランが挙げられる。マグネシウム、チタンおよびハロゲンを必須成分とする固体触媒成分としては例えば、特開昭61−218606号公報、特開昭61−287904号公報、特開平7−216017号公報等に記載された触媒系が挙げられる。メタロセン触媒としては例えば、特許第2587251号、特許第2627669号、特許第2668732号に記載された触媒系が挙げられる。
ポリプロピレン系樹脂の製造に用いる重合方法としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素化合物に代表される不活性溶剤を用いる溶剤重合法、液状のモノマーを溶剤として用いる塊状重合法、気体のモノマー中で行う気相重合法等が挙げられ、好ましくは塊状重合法または気相重合法である。これらの重合法は、バッチ式であってもよく、連続式であってもよい。
ポリプロピレン系樹脂の立体規則性は、アイソタクチック、シンジオタクチック、アタクチックのどの形式であってもよい。ポリプロピレン系樹脂は、耐熱性の点からシンジオタクチック、あるいはアイソタクチックのプロピレン系重合体であることが好ましい。ポリプロピレン系樹脂は、分子量やプロピレン由来の構成単位の割合、タクチシティーなどが異なる2種類以上のポリプロピレン系ポリマーのブレンドでもよいし、ポリプロピレン系ポリマー以外のポリマーや添加剤を適宜含有してもよい。
(添加剤)
本実施形態で用いる結晶性ポリオレフィン系樹脂には、ダイラインの発生を抑制し、得られるフィルムの厚み斑及び有色欠点を抑制するという効果を阻害しない範囲内で公知の添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収材、帯電防止剤、滑剤、造核剤、防曇剤、アンチブロッキング剤等が挙げられる。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤(HALS)や、1分子中に例えばフェノール系とリン系の酸化防止機構と有するユニットを有する複合型の酸化防止剤などが挙げられる。紫外線吸収剤としては、2−ヒドロキシベンゾフェノン系、ヒドロキシトリアゾール系などの紫外線吸収剤や、ベンゾエート系など紫外線遮断剤などが挙げられる。帯電防止剤は、ポリマー型、オリゴマー型、モノマー型などが挙げられる。滑剤としては、エルカ酸アミド、オレイン酸アミドなどの高級脂肪酸アミドや、ステアリン酸などの高級脂肪酸、及びその金属塩などが挙げられる。造核剤としては、例えばソルビトール系造核剤、有機リン酸塩系造核剤、ポリビニルシクロアルカンなどの高分子系造核剤等が挙げられる。アンチブロッキング剤としては球状、あるいはそれに近い形状の微粒子が無機系、有機系に関わらず使用できる。これらの添加剤は、複数種を併用してもよい。本発明の効果を高めるために上記の中で特に酸化防止剤を添加することが好ましい。特に好ましい酸化防止剤は、フェノール系酸化防止剤である。フェノール系酸化防止剤は、リン系酸化防止剤に比べて加水分解し難い点において好適である。また酸化防止剤の好ましい添加量は、1000〜70000質量ppmであり、さらに好ましくは15000〜60000質量ppmである。酸化防止剤の添加量が下限値に満たない場合は、添加の効果を確認にし難く、また、上限値を超えると、立ち上げ後のパージに時間を要するなどの問題点を生じることがある。
以上、本発明の一実施形態に係る結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
(実施例1)
実施例1では、結晶性ポリオレフィン系樹脂として、ポリプロピレン系樹脂の一種であるプロピレン−エチレンランダム共重合体を用いた。なお、ポリプロピレン系樹脂のガラス転移温度Tは0℃であり、融点Tは136℃であった。
このポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)、及びエチレン含有率を、以下に示す方法でそれぞれ測定した。
<メルトフローレート(MFR)>
ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートは、JIS K7210に従って測定した。試験温度、公称荷重は、JIS K7210の附属書B表1に従った。試験温度を230℃とし、荷重を21.18Nとして測定した。測定の結果、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は10g/10分であった。
<エチレン含有率>
上述のプロピレン・エチレン共重合体(ポリプロピレン系樹脂)について、「高分子分析ハンドブック(1995年、紀伊国屋書店発行、第616頁)」に記載されているIRスペクトル測定を行い、共重合体中のエチレン由来の構成単位の含量を求めた。測定の結果、ポリプロピレン系樹脂全体におけるエチレンの含有率は5重量%であった。
上述のポリプロピレン系樹脂を原料として、以下に示す製造方法で、ポリプロピレン系樹脂フィルム(原反フィルム)を作成した。
まず、不活性ガス雰囲気中でポリプロピレン系樹脂を加熱・乾燥した。熱処理工程後のポリプロピレン系樹脂を押出機内で溶融混練した。次に、溶融混練後のポリプロピレン系樹脂を、巾450mmのTダイ2のリップ4からに押し出し、原反フィルムの成形を開始した(図1参照)。
次に、Tダイ2からのポリプロピレン系樹脂1の押し出しを停止し、リップ4の表面温度が260℃である時点(押出停止時点)から5時間、リップ4を100℃の窒素雰囲気中に保持した。押出停止時点から5時間後、リップ4を窒素雰囲気中に保持した状態で、リップ4の表面温度が280℃となるまでTダイ2を加熱し、Tダイ2からのポリプロピレン系樹脂の押し出しを再開して原反フィルムを得た。窒素雰囲気中の酸素の含有率は800ppmとした。
なお、以下の方法でリップ4を100℃の窒素雰囲気中に保持した。まず、Tダイ2の先端にアルミ製の囲い10を設置した。囲い10は、金属チューブ(ガス管12)を備えており、この金属チューブは、空気加熱シェル型ヒーター(日本ヒーター(株)社製)及び流量計を経由させた。金属チューブ内には、空気加熱シェル型ヒーターによって100℃に加熱された窒素ガスを流し続けた。この窒素ガスを、20mmのピッチで金属チューブに形成された1mmφのガス導入口16から、囲い10の内部空間10aへ供給し続けた。なお、囲い10の内側から外側へ窒素ガスが常に漏れる程度に囲い10の内側(内部空間10a)の密閉性を低くして、囲い10の内側が定常的に一定量の100℃の窒素ガスで満たされる状態とした。
押出停止時点以前に得られた原反フィルムにおけるダイラインの数と有色欠点の数を調べた。同様に、押し出しを再開した後に得られた原反フィルムにおけるダイラインの数と有色欠点の数を調べた。押出停止時点以前に得られた原反フィルムと、押し出しを再開した後に得られた原反フィルムとでは、ダイラインの数及び有色欠点の数に違いが確認されなかった。
(実施例2)
実施例2では、実施例1と同様のポリプロピレン系樹脂を50mmφ押出機内で250℃で溶融混練した。次に、溶融混練後のポリプロピレン系樹脂を、250℃に温度制御した巾450mmのTダイ2のリップ4から押出量10kg/hで押し出し、原反フィルムの成形を開始し(図1参照)、30分間連続で100μm厚みの原反フィルムの成形を行った。
次に、Tダイ2からのポリプロピレン系樹脂1の押し出しを停止し、リップ4の表面温度が250℃である時点(押出停止時点)から、温調によりリップ4の表面温度を250℃に維持したまま、Tダイ2の先端をSUS304で作製した囲いで囲った。そして、日本ヒーター株式会社製のヒーターを用いて80℃に昇温した純度99.99%の窒素ガスを、5L/minの流量で囲い内へ供給した。これにより、囲いの内部の温度を80〜180℃の範囲内に調整した。この状態を2時間保持した後、Tダイ2を囲った囲いを外し、窒素ガスの供給を停止した時点(押出開始時点)から、再び50mmφ押出機の運転を開始した。押出機の運転開始時点から150秒経過するまでの間に、15秒間にTダイ2から押し出された樹脂フィルムを10回連続してサンプリングした。各15秒間でサンプリングした各樹脂フィルムを十分に水冷した後、乾燥し、JIS K7210に従ってMFR測定を実施した。また樹脂フィルムのサンプリングに連続して、100μm厚みの原反フィルムを30分間成形した後、設備を停止した。次に、Tダイ2を分解し、リップ4におけるヤケ(メヤニ)の有無を目視により評価した。MFR測定値とヤケの有無に関する結果を表1に示す。
なお、実施例2で用いたTダイ2の樹脂流路のうちリップ4の部分は、タングステンカーバイドによるセラミック溶射を行った。また樹脂流路のうちリップ以外の部分は、ハードクロムメッキを行った。さらに、セラミック溶射面、及びハードクロムメッキ面を共に十分研磨した。
(実施例3)
実施例3では、ポリプロピレン系樹脂に酸化防止剤(イルガノックス1010)を0.5重量%添加したこと以外は実施例2と同様に、MFR測定及びヤケの有無の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
実施例4では、ポリプロピレン系樹脂に酸化防止剤(イルガノックス1010)を5重量%添加したこと以外は実施例2と同様に、MFR測定及びヤケの有無の評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
比較例1では、押出機の運転停止中にTダイを囲いで囲わなかったこと以外は実施例2と同様に、MFR測定及びヤケの有無の評価を行った。結果を表1に示す。
Figure 2009090657
表1に示したように、押出停止時点から押出開始時点までの間、囲いの内側にリップが位置するようにTダイに囲いを設置し、囲いの内側に80℃の不活性ガスを供給し続けた実施例2〜4では、比較例1に比べて、押出を再開した後のMFRの絶対値、変化率、平均値、及び最大値が小さいことが確認された。ここで、MRFが高いことは、ポリプロピレン系樹脂の粘度が低いことを意味する。ポリプロピレン系樹脂の粘度の低下は、溶融混練中にポリプロピレン系樹脂が熱劣化(酸化分解)して、ダイラインの原因となる低分子量樹脂成分がポリプロピレン系樹脂中に生成することに起因する。したがって、実施例2〜4では、比較例1に比べて、ダイラインなどの発生の要因となるポリプロピレン系樹脂の酸化劣化を抑制されていることが確認された。
また、実施例2〜4では、リップ4におけるヤケが確認されなかった。一方、比較例1では、リップ4においてヤケが確認された。
また、実施例2〜4及び比較例1において、実施例1の場合と同様に、押出停止時点以前に得られた原反フィルムにおけるダイラインの数と有色欠点の数を調べた。同様に、押し出しを再開した後に得られた原反フィルムにおけるダイラインの数と有色欠点の数も調べた。実施例2〜4では、押出停止時点以前に得られた原反フィルムと、押し出しを再開した後に得られた原反フィルムとでは、ダイラインの数及び有色欠点の数に違いが確認されなかった。一方、比較例1では、押し出しを再開した後に得られた原反フィルムのダイラインの数及び有色欠点の数が、押出停止時点以前に得られた原反フィルムに比べて増加した。
本発明の一実施形態に係る結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法に用いるTダイ及び囲いの概略断面図である。
符号の説明
1・・・結晶性ポリオレフィン系樹脂、2・・・Tダイ、4・・・リップ、6・・・樹脂厚み調整用ボルト、8・・・被覆層、10・・・囲い、12・・・ガス管、14・・・不活性ガス、16・・・ガス導入口、18・・・整流板。

Claims (2)

  1. 結晶性ポリオレフィン系樹脂をTダイのリップから押し出して、フィルム状に成形する工程を備え、
    前記Tダイからの前記結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを停止した状態であり、且つ前記リップの表面温度が60℃より高い状態にある押出停止時点から、前記Tダイからの前記結晶性ポリオレフィン系樹脂の押し出しを開始する押出開始時点までの間、前記リップを80〜180℃の不活性ガス雰囲気中に保持する結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法。
  2. 前記押出停止時点から前記押出開始時点までの間、囲いの内側に前記リップが位置するように前記Tダイに前記囲いを設置し、前記囲いの内側に80〜180℃の不活性ガスを供給し続ける請求項1に記載の結晶性ポリオレフィン系樹脂フィルムの製造方法。
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