JP2009282146A - 機械強度に優れた光学フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】光学的特性及び機械的特性に優れ、LCD、PDP、有機EL、プロジェクションディスプレイ等の部材として使用した場合に、ムラや欠陥がなく、高度な輝度を実現し、かつ、高品質な画像を与えることのできる光学フィルムを提供すること。
【解決手段】アクリル系樹脂(A−1)及びスチレン系樹脂(A−2)を含む熱可塑性樹脂組成物(A)からなる光学フィルムであって、
全光線透過率が90%以上、光弾性係数が−4×10-12〜4×10-12/Pa、ヘイズ値が0.5%以下、120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が0.2MPa以上5.0MPa以下である、光学フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂からなる光学フィルムに関するものであり、より詳しくは、液晶ディスプレイ(以下、LCDと略記する場合がある)、プラズマディスプレイ(以下、PDPと略記する場合がある)、リアプジェクションディスプレイ・タッチパネル等に用いられる各種光学用フィルムであって、光学特性に優れるとともに、各種加工性に特に優れた光学フィルムに関するものである。
従来より、アクリル系樹脂は、優れた透明性、耐候性、耐薬品性等の性質を有するため、LCDの部材のプリズムシート、光拡散シート、反射板といった各種光学用部材のシートや射出成形材料に使用されている。しかしながら、アクリル系樹脂は非常に脆性であり、耐熱性もやや不足することから、フィルムに加工すること自体が困難であり、各種光学用フィルムにはほとんど採用されていないのが実情である。
近年、特に平面ディスプレイの市場拡大に伴って、より画像を鮮明に見たいという要求が高まっており、タッチパネル等のベースフィルム、反射防止用ベースフィルム、ディスプレイの防爆用ベースフィルム、PDPフィルター用フィルム等の各種用途に用いられているベースフィルムや、LCDの位相差フィルム、偏光板保護フィルムといった光学補償フィルムに関して、より明るく鮮明な画像を得るために、透明性が良好で、かつ、画像に影響を与える異物やキズ等の欠陥がないことが必要とされている。
更に、上記のような各種ディスプレイ用途で使用されるフィルムは、基材としてその表面に蒸着・スパッタ・塗剤の塗工等の用途に応じた各種加工が施されて使用されることが多い。
通常、これらの加工では、シート状の基材に加工するケースは少なく、ロールの状態で加工され、更に、その後にも加工工程がある場合は、加工後もロールの状態で巻き取られて後工程に送られる。これらの加工は加工時に熱をかけられる場合が多く、基材のフィルムの機械的強度が十分でない場合、加工時にフィルムが変形してしまい、その部分が加工ムラ・欠陥等の原因となるという問題がある。
特に近年は、ディスプレイ業界が目覚しく発展しており、上記各種加工フィルムの生産性向上の観点から、加工条件がより高熱・高張力となる傾向にあり、また、生産性向上と共に、ディスプレイ全体の軽量化・加工工程の簡略化へのシフトも進んでいる。
特許文献1には、ポリカーボネートフィルムの少なくとも片面に、二軸延伸ポリプロピレンフィルムを貼り合わせた後、加熱延伸処理して厚み方向に位相差を持たせた光学補償フィルムが開示されている。
特開2005−157306号公報
しかしながら、特許文献1に記載された発明は、貼り合わせ工程や加熱延伸工程が必要であり、かつ貼り合わせる二軸延伸フィルムの長手方向(MD)と幅方向(TD)の収縮応力を緻密に制御する必要があるため、生産性が低く製造コストも高価であるという問題を有する。
上記事情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、光学的特性及び機械的特性に優れ、LCD、PDP、有機EL、プロジェクションディスプレイ等の部材として使用した場合に、ムラや欠陥がなく、高度な輝度を実現し、かつ、高品質な画像を与えることのできる光学フィルムを提供することである。
本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討した結果、アクリル系樹脂及びスチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなり、特定の物性を有する光学フィルムが、上記課題を解決し得ることを見出し本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下の通りである。
[1]
アクリル系樹脂(A−1)及びスチレン系樹脂(A−2)を含む熱可塑性樹脂組成物(A)からなる光学フィルムであって、
全光線透過率が90%以上、光弾性係数が−4×10-12〜4×10-12/Pa、ヘイズ値が0.5%以下、120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が0.2MPa以上5.0MPa以下である、光学フィルム。
[2]
前記スチレン系樹脂(A−2)は、無水マレイン酸含量が0.1〜50質量%であるスチレン−無水マレイン酸共重合体である、上記[1]記載の光学フィルム。
[3]
前記熱可塑性樹脂組成物(A)中のアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)の含有量の合計が熱可塑性樹脂組成物(A)全体に対して80質量%以上であり、前記熱可塑性樹脂組成物(A)中のアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)の質量比((A−1)/(A−2))が20/80〜80/20である、上記[1]又は[2]記載の光学フィルム。
[4]
前記熱可塑性樹脂組成物(A)100質量部に対して、ポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B)0.05質量部以上0.5質量部以下をさらに含む、上記[1]〜[3]のいずれか記載の光学フィルム。
本発明の光学フィルムは、透明性、低ヘイズ、光弾性係数等の光学特性に優れ、かつ、近年、生産性向上の観点からその要求性能が上がってきている機械的強度を満たすものである。従って、光学用途の加工フィルム製品の生産性向上、更には、コストダウンにも寄与することができるものであり、その工業的価値は極めて高い。
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、本実施の形態)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施の形態の光学フィルムは、アクリル系樹脂(A−1)及びスチレン系樹脂(A−2)を含む熱可塑性樹脂組成物(A)からなる光学フィルムであって、全光線透過率が90%以上、光弾性係数が−4×10-12〜4×10-12/Pa、ヘイズ値が0.5%以下、120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が0.2MPa以上である。
本実施の形態において、アクリル系樹脂(A−1)とは、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体を含む単量体を重合して得られる重合体である。
アクリル系樹脂(A−1)の具体例としては、例えば、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル、より選ばれる1種以上の単量体を重合したものが挙げられる。また、アクリル系樹脂(A−1)には、上記化合物と共重合可能なその他の単量体との共重合体も含まれる。
中でも、耐候性と透明性に優れ、さらに、重合反応速度が比較的速く高分子量のポリマーが得られる傾向にあるため、メタクリル酸メチルの単独重合体、又は、メタクリル酸メチルと他の単量体との共重合体が好ましい。
メタクリル酸メチルと共重合可能な他の単量体としては、メタクリル酸メチル以外のメタリル酸アルキルエステル類;アクリル酸アルキルエステル類;スチレン及びo−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,エチルスチレン,p−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン類;α−メチルスチレン,α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル化合物類;アクリロニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類;無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和酸類が挙げられる。これらは1種又は2種以上組み合わせて使用することもできる。
また、これらメタクリル酸メチルと共重合可能な単量体の中でも、特に、アクリル酸アルキルエステル類は、耐熱分解性に優れ、これを共重合させて得られる共重合体の成形加工時の流動性が高くなる傾向にあるため好ましい。
アクリル酸アルキルエステル類としては、特に、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルが、それを少量メタクリル酸メチルと共重合させるだけでも成形加工時の流動性の著しい改良効果が得られる傾向にあるため好ましい。
メタクリル酸メチルにアクリル酸アルキルエステル類を共重合させる場合のアクリル酸アルキルエステル類の使用量は、耐熱分解性の観点から0.1質量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から15質量%以下であることが好ましい。0.2質量%以上14質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上12質量%以下であることがさらに好ましい。
また、アクリル系樹脂(A−1)には、上述したように、アクリル酸、メタクリル酸又はこれらの誘導体と、他の単量体成分を共重合したものも含まれるが、このような他の単量体成分の含量(共重合割合)は、アクリル系樹脂(A−1)に対して50質量%未満であることが好ましい。
アクリル系樹脂(A−1)の重量平均分子量は、5万〜20万であることが好ましい。重量平均分子量は成形品の強度の観点から5万以上が好ましく、成形加工性、流動性の観点から20万以下が好ましい。重量平均分子量のより好ましい範囲は7万〜15万である。ここで、重量平均分子量は、GPC(東ソー社製)を用い、展開液をクロロホルムとしてポリスチレン換算により求めた値を意味する。
本実施の形態においては、アクリル系樹脂(A−1)として、分子量、組成等が異なる2種以上のものを同時に用いることができる。また、本実施の形態においては、アイソタクチックポリメタクリル酸アルキルエステルとシンジオタクチックポリメタクリル酸アルキルエステルを同時に用いることもできる。
アクリル系樹脂(A−1)を製造する方法としては、例えば、キャスト重合、塊状重合、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、アニオン重合等の一般に行われている重合方法を用いることができるが、光学用途としては微小な異物の混入はできるだけ避けるのが好ましく、この観点からは懸濁剤や乳化剤を用いない塊状重合や溶液重合により製造するのが好ましい。
溶液重合を行う場合には、単量体の混合物をトルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素の溶媒に溶解して調製した溶液を用いることができる。塊状重合により重合させる場合には、通常行われるように加熱により生じる遊離ラジカルや電離性放射線照射により重合を開始させることができる。
重合反応に用いられる開始剤としては、一般にラジカル重合において用いられる任意の開始剤を使用することができ、例えば、アゾビスイソブチルニトリル等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物を用いることができる。
特に、90℃以上の高温下で重合を行う場合には、溶液重合が一般的であるので、10時間半減期温度が80℃以上で、かつ、用いる有機溶媒に可溶である過酸化物、アゾビス開始剤等が好ましく、具体的には、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、シクロヘキサンパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル等を挙げることができる。
これらの開始剤は、好ましくは0.005〜5質量%の濃度範囲で用いられる。
重合反応に必要に応じて用いられる分子量調節剤としては、一般的なラジカル重合において用いられる任意のものを使用することができ、例えば、ブチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸2−エチルヘキシル等のメルカプタン化合物が特に好ましいものとして挙げられる。これらの分子量調節剤は、アクリル系樹脂(A−1)の重合度が上記の好適な範囲内に制御されるような濃度範囲で添加される。
アクリル系樹脂(A−1)の製造方法としては、例えば、特公昭63−1964号公報等に記載されている方法等を用いることができる。
本実施の形態においては、アクリル系樹脂(A−1)として耐熱アクリル系樹脂を用いることができる。耐熱アクリル系樹脂とは、芳香族ビニル系単量体と(メタ)アクリル系単量体を単量体成分として含む重合体を言い、好ましくは(メタ)アクリル系単量体の共重合割合が50質量%以上の重合体である。
ここで、芳香族ビニル系単量体とは、芳香族炭化水素の側鎖にビニル基が結合している単量体を言い、(メタ)アクリル系単量体とは、アクリル酸、メタクリル酸又はこれらの誘導体を言う。
(メタ)アクリル系単量体の具体例としては、例えば、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸アルキルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。
芳香族ビニル系単量体の具体例としては、例えば、スチレン、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、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン;α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等が挙げられる。上記の中でも、重合反応速度が速く、機械的強度に優れた高分子量ポリマーが得られる傾向にあるため、スチレンが好ましい。
本実施の形態において、耐熱アクリル系樹脂としては、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位、芳香族ビニル化合物単位及び下記一般式(4)で表される化合物単位を含む共重合体(以下、耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)という。)が、均一なランダム共重合体が得られやすく、高品質の安定したポリマーとなる傾向にあるため好ましい。
Figure 2009282146
(式中、XはO又はN−Rを示す。Oは酸素原子、Nは窒素原子、Rは水素原子、アルキル基、アリール基又はシクロアルキル基である。)
耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)の第一の単量体成分であるメタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステルの具体例としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等のメタクリル酸アルキルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。上記の中でも、メタクリル酸メチルが好ましい。
耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)の第二の単量体成分である芳香族ビニル化合物の具体例としては、例えば、スチレン、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、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン;α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等が挙げられる。上記の中でも、スチレンが好ましい。
耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)の第三の単量体成分である一般式(4)で表される単位のうち、XがOであるものとしては、無水マレイン酸、イタコン酸、エチルマレイン酸、メチルイタコン酸、クロルマレイン酸等の無水物である不飽和ジカルボン酸無水物に由来する単位が挙げられる。上記の中でも、無水マレイン酸は安価に原料入手が可能であり、他の単量体成分との共重合が比較的容易であるため、無水マレイン酸に由来する単位が好ましい。また、XがN−Rであるものとしては、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド単量体に由来する単位が挙げられる。
耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)を構成する単量体単位の共重合割合は、耐熱性、光弾性係数の観点から、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位が50質量%以上90質量%以下、芳香族ビニル化合物単位が5質量%以上40質量%以下、上記一般式(4)で表される化合物単位が5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。
より好ましくは、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位が50質量%以上83質量%以下、芳香族ビニル化合物単位が12質量%以上40質量%以下、上記一般式(4)で表される化合物単位が5質量%以上18質量%以下である。
さらに好ましくは、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位が50質量%以上78質量%以下、芳香族ビニル化合物単位が16質量%以上40質量%以下、上記一般式(4)で表される化合物単位が6質量%以上15質量%以下である。
また、上記一般式(4)で表される化合物単位の共重合割合に対する芳香族ビニル化合物単位の割合(芳香族ビニル化合物単量体単位の共重合割合/一般式(4)で表される化合物単位の共重合割合)が1倍以上3倍以下であることが好ましい。
特に好ましい耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)としては、メタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体(A−1−1−1)が挙げられ、特に、共重合体中のメタクリル酸メチル単位が50〜90質量%、無水マレイン酸単位が3〜20質量%、スチレン単位が7〜40質量%であり、かつ、無水マレイン酸単位の共重合割合に対するスチレン単位の共重合割合(スチレン単位/無水マレイン酸単位)が1〜3倍であるものが耐熱性、光弾性係数の観点から好ましい。共重合体中の各単位の割合は、より好ましくは、共重合体中のメタクリル酸メチル単位が50〜90質量%、無水マレイン酸単位が5〜19質量%、スチレン単位が10〜40質量%であり、さらに好ましくは、共重合体中のメタクリル酸メチル単位が50〜88質量%、無水マレイン酸単位が6〜15質量%、スチレン単位が16〜40質量%である。
メタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体(A−1−1−1)を製造する方法としては、ラジカル開始剤を使用した塊状重合が適しているが、溶液重合、乳化重合を用いることも可能である。
メタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体(A−1−1−1)の重合には、ラウロイルパーオキサイドのようなジアシルパーオキサイドを適用することが好ましい。
メタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体(A−1−1−1)の好ましい重合方法としては、例えば、特公昭63−1964号公報に記載の方法が挙げられる。
メタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体(A−1−1−1)のメルトインデックス(ASTM D1238;I条件)は、光学フィルムの強度の観点から10g/10分以下であることが好ましく、より好ましくは6g/10分以下、さらに好ましくは3g/10分以下である。
また、耐熱アクリル系樹脂の別の好適な例として、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位、芳香族ビニル化合物単位、及び6員環構造の酸無水物単位を含む3元以上の共重合体(以下、耐熱アクリル系樹脂(A−1−2)という。)が挙げられる。この耐熱アクリル系樹脂(A−1−2)は、耐熱性に優れると共に、得られる成形体のレタデーション設計が容易となる傾向にあることから光学材料に適している。
耐熱アクリル系樹脂(A−1−2)の第一の単量体成分であるメタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル及び第二の単量体成分である芳香族ビニル化合物の具体例、並びに、その好ましい共重合割合は、上述の耐熱アクリル系樹脂(A−1−1)と同様である。
また、耐熱アクリル系樹脂(A−1−2)の第三の単量体成分である6員環構造の酸無水物単位は、不飽和カルボン酸単量体、及び必要に応じて不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体と、その他の単量体成分と重合させ共重合体とした後、かかる共重合体を適当な触媒の存在下あるいは非存在下で加熱し、脱アルコール及び/又は脱水による分子内環化反応を行わせることにより形成することができる。この場合、典型的には共重合体を加熱することにより2単位の不飽和カルボン酸単位のカルボキシル基が脱水されて、あるいは隣接する不飽和カルボン酸単位と不飽和カルボン酸アルキルエステル単位からアルコールの脱離により1単位の6員環構造の酸無水物単位が形成される。
6員環構造の酸無水物単位を形成するための不飽和カルボン酸単量体としては、例えば、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、桂皮酸等が挙げられ、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、例えば、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル等が挙げられる。
耐熱アクリル系樹脂(A−1−2)は、特公平02−26641号、特開2006−266543号、特開2006−274069号、特開2006−274071号、特開2006−283013公報、特開2005−162835公報に記載の方法を参照して、組成比を決定し、製造、評価することができる。
本実施の形態においてスチレン系樹脂(A−2)とは、少なくともスチレン系単量体を単量体成分として含む重合体をいう。
ここで、スチレン系単量体とは、その構造中にスチレン骨格を有する単量体をいい、例えば、スチレンの他、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、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン;α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等のビニル芳香族化合物単量体が挙げられ、上記の中でも、スチレンが好ましい。
また、スチレン系樹脂(A−2)には、スチレン系単量体成分と他の単量体成分とを共重合したものも含まれる。共重合可能な単量体としては、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、メチルフェニルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート等のアルキルメタクリレート;メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレート等の不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体;メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、桂皮酸等の不飽和カルボン酸単量体;無水マレイン酸、イタコン酸、エチルマレイン酸、メチルイタコン酸、クロルマレイン酸等の無水物である不飽和ジカルボン酸無水物単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル単量体;1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の共役ジエンが挙げられ、これらの2種以上を共重合することも可能である。
このような他の単量体成分の含量(共重合割合)は、スチレン系樹脂(A−2)に対して50質量%未満であることが好ましい。
スチレン系樹脂(A−2)としては、特に、スチレン−無水マレイン酸共重合体が、耐熱性を有し、かつ、光学フィルムの透明性や耐折強度等の特性が良好となる傾向にあるため好ましい。特に、アクリル系樹脂(A−1)としてメタクリル酸メチルを単量体成分として含む重合体を用いる場合に、スチレン系樹脂(A−2)としてスチレン−無水マレイン酸共重合体を用いるのが好ましい。
スチレン−無水マレイン酸共重合体(A−2)において、共重合体中の無水マレイン酸含量は0.1〜50質量%であることが好ましい。共重合体中の無水マレイン酸含量の、より好ましい範囲は0.1〜40質量%であり、さらに好ましい範囲は0.1質量%〜30質量%である。共重合体中の無水マレイン酸含量が0.1質量%以上であると耐熱性に優れ、50質量%以下であると透明性に優れる傾向にある。
スチレン系樹脂(A−2)としては、組成、分子量等が異なる2種以上のものを併用することができる。スチレン系樹脂(A−2)を製造する方法としては、公知のアニオン、塊状、懸濁、乳化又は溶液重合方法等を挙げることができる。
また、スチレン系樹脂においては、共役ジエン、スチレン系単量体のベンゼン環の不飽和二重結合が水素添加されていてもよい。水素添加率は核磁気共鳴装置(NMR)によって測定できる。
本実施の形態においては、熱可塑性樹脂組成物(A)はアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)を含み、熱可塑性樹脂組成物(A)中のアクリル系樹脂(A−1)及びスチレン系樹脂(A−2)の割合(質量部)やこれらの質量比を調整することにより、光学フィルムの光弾性係数を制御することができる。
熱可塑性樹脂組成物(A)におけるアクリル系樹脂(A−1)の割合は、熱可塑性樹脂組成物(A)100質量部に対して20〜80質量部であることが好ましい。スチレン系樹脂(A−2)の割合は、熱可塑性樹脂組成物(A)100質量部に対して20〜80質量部であることが好ましい。
また、熱可塑性樹脂組成物(A)中のアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)の含有量の合計は、熱可塑性樹脂組成物(A)全体に対して、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは95質量%以上である。
さらに、熱可塑性樹脂組成物(A)におけるアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)の質量比((A−1)/(A−2))は、アクリル系樹脂(A−1)、スチレン系樹脂(A−2)の種類にも依存するが、20/80〜80/20であることが好ましく、30/70〜70/30であることがより好ましい。
また、熱可塑性樹脂組成物(A)には、アクリル系樹脂(A−1)、スチレン系樹脂(A−2)以外の重合体を混合することもできる。混合することができる重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂、及びフェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。これらの重合体の含有量は、光弾性係数の観点から、熱可塑性樹脂組成物(A)に対して、20質量%以下であることが好ましい。
さらに、アクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)を含む熱可塑性樹脂組成物(A)においては、アクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)は相溶することが好ましい。相溶は、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂の組成(共重合組成を含む)、配合比率、混練温度、混練圧力、冷却温度、冷却速度等を適宜選択することにより実現できる。相溶(missible)については、『高性能ポリマーアロイ』(高分子学会編集、平成3年丸善株式会社発行)に詳しい記載がある。アクリル系樹脂(A−1)、スチレン系樹脂(A−2)が相溶すると、アクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)とを含む熱可塑性樹脂組成物(A)を含む原料組成物を成形することにより得られる光学フィルムの全光線透過率が良好となる傾向にある。
さらに、熱可塑性樹脂組成物(A)には、本発明の効果を著しく損なわない範囲内で、各種目的に応じて任意の添加剤を配合することができる。このような添加剤の種類は、樹脂やゴム状重合体の配合に一般的に用いられるものであれば特に制限はない。例えば、二酸化珪素等の無機充填剤;酸化鉄等の顔料;ステアリン酸,ベヘニン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、エチレンビスステアロアミド等の滑剤;離型剤;パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、パラフィン、有機ポリシロキサン、ミネラルオイル等の軟化剤・可塑剤;その他の酸化防止剤;紫外線吸収剤;ヒンダードアミン系光安定剤;難燃剤;帯電防止剤;有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカ等の補強剤;着色剤、その他添加剤、或いはこれらの混合物等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾエート系化合物、ベンゾフェノン系化合物、オキシベンゾフェノン系化合物、フェノール系化合物、オキサゾール系化合物、マロン酸エステル系化合物、シアノアクリレート系化合物、ラクトン系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンズオキサジノン系化合物等が挙げられ、好ましくは、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾトリアジン系化合物である。これらは単独で用いても、2種以上併用して用いてもよい。
紫外線吸収剤の配合量は、熱可塑性樹脂組成物(A)100質量部に対して、紫外線吸収剤が0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜2質量部、さらに好ましくは0.1〜1.5質量部以下である。
次に、ポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B)について説明する。本実施の形態の光学フィルムに、必要に応じて含まれるポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B)は、熱可塑性樹脂組成物(A)の成形加工工程等における熱劣化による異物の発生等を抑制する酸化防止剤であり、熱可塑性樹脂組成物(A)100質量部に対して0.05質量部以上0.5質量部以下の範囲で配合されることが好ましく、0.1質量部以上0.3質量部以下の範囲で配合されることがより好ましい。
ここで、ポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B)の配合量が0.05質量部未満である場合には、原料組成物の溶融製膜時における熱安定性が乏しくなり異物の発生を十分に抑制できない場合があり、一方、配合量が0.5質量部を超える場合には、ポリマー炭素ラジカル捕捉剤そのものが揮発分として多く析出してしまい、得られる光学フィルムの表面凹凸の原因となりフィルムの外観品質を低下させる場合がある。
熱安定剤として一般的に知られているフェノール系酸化防止剤は、空気中の酸素が溶融樹脂に発生したポリマー炭素ラジカルに付加して生成するカルボキシラジカル(COO-)を捕捉するのに対して、本実施の形態のポリマー炭素ラジカル捕捉剤は、成形加工時に分子鎖の切断や水素引き抜き反応等により発生するポリマー炭素ラジカルそのものを直接捕捉することができる。ポリマー炭素ラジカル捕捉剤としては、分子内にアクリレート基を有する化合物が好ましく、分子内にアクリレート基及びフェノール性水酸基を有する化合物がより好ましい。分子内にアクリレート基を有するポリマー炭素ラジカル捕捉剤は、ゲル化防止効果がより顕著となる傾向にあり、さらに、熱可塑性樹脂組成物(A)中に多く添加してもその光弾性係数を大きく変化させるおそれが少ない。
分子内にアクリレート基を有するポリマー炭素ラジカル捕捉剤としては、例えば、下記の一般式(1)で表される化合物を好適に用いることができる。
Figure 2009282146
(一般式(1)中、R1は水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を示し、R2及びR3は、それぞれ独立して炭素数1〜8にアルキル基を示す。)
一般式(1)におけるR1で示される炭素数1〜8のアルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環構造を有しているものでもよい。また、R2及びR3は、好ましくは、4級炭素を含む「*−(CH3)2−R’」で表される構造(*は芳香環への連結部位を示し、R’は炭素数1〜5のアルキル基を示す。)である。
R2は、より好ましくはt−ブチル基、t−アミル基又はt−オクチル基である。R3は、より好ましくはt−ブチル基、t−アミル基である。
上記一般式(1)で表される化合物として、市販のものではSumilizer GM(一般式(2))、Sumilizer GS(一般式(3))(共に商品名、住友化学(株)製)等が挙げられる。
Figure 2009282146
Figure 2009282146
これらのポリマー炭素ラジカル捕捉剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本実施の形態の光学フィルムには、上記ポリマー炭素ラジカル捕捉剤以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて、他の酸化防止剤が添加されていてもよい。そのような他の酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤やりん系酸化防止剤を挙げることができ、これらの酸化防止剤は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、チオジエチレン−ビス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’−ヘキサン−1,6−ジイルビス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナミド)、ジエチル((3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル)メチル)ホスフェート、3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−t−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス(3−(5−t−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート)、ヘキサメチレン−ビス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、1,3,5−トリス((4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−キシリル)メチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、2,6−ジ−t−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール、3,9−ビス(2−(3−(3−t−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)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等が挙げられる。
また、フェノール系酸化防止剤としては市販のフェノール系酸化防止剤を使用してもよく、このような市販のフェノール系酸化防止剤としては、例えば、イルガノックス1010(Irganox 1010:ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガノックス1076(Irganox 1076:オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガノックス1330(Irganox 1330:3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−t−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガノックス3114(Irganox 3114:1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガノックス3790(Irganox 3790:1,3,5−トリス((4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−キシリル)メチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(現チバ・ジャパン株式会社)製)、アデカスタブAO−80(アデカスタブAO−80:3,9−ビス(2−(3−(3−t−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)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、アデカ株式会社製)、イルガノックス3125(Irganox 3125、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、スミライザーBHT(Sumilizer BHT、住友化学製)、シアノックス1790(Cyanox 1790、サイテック製)、スミライザーGA−80(Sumilizer GA−80、住友化学製)、ビタミンE(エーザイ製)等が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、例えば、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト、ビス(2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル)エチルエステル亜りん酸、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)(1,1−ビフェニル)−4,4’−ジイルビスホスフォナイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト、テトラキス(2,4−t−ブチルフェニル)(1,1−ビフェニル)−4,4’−ジイルビスホスフォナイト、ジ−t−ブチル−m−クレジル−ホスフォナイト等が挙げられる。
また、リン系酸化防止剤としては市販のリン系酸化防止剤を使用してもよく、このような市販のリン系酸化防止剤としては、例えばイルガフォス168(Irgafos 168:トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガフォス12(Irgafos 12:トリス[2−[[2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェフィン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガフォス38(Irgafos 38:ビス(2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル)エチルエステル亜りん酸、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、アデカスタブ329K(ADK STAB 329K、旭電化製)、アデカスタブPEP36(ADK STAB PEP36、旭電化製)、アデカスタブPEP−8(ADK STAB PEP−8、旭電化製)、Sandstab P−EPQ(クラリアント製)、ウェストン618(Weston 618、GE製)、ウェストン619G(Weston 619G、GE製)、ウルトラノックス626(Ultranox 626、GE製)、スミライザーGP(Sumilizer GP:6−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−tert−ブチルジベンズ[d,f][1.3.2]ジオキサホスフェピン)、住友化学製)等が挙げられる。
本実施の形態の光学フィルムは、例えば、上述したアクリル系樹脂(A−1)及びスチレン系樹脂(A−2)を含む熱可塑性樹脂組成物(A)を、必要に応じてポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B)を添加して、Tダイを備えた単軸押出機を用いて溶融押出することにより得ることができる。
本実施の形態の光学フィルムの厚みは、フィルムとして製膜可能な範囲であれば特に限定されないが、好ましくは20μm以上300μm以下であり、より好ましくは25μm以上250μm以下である。
本実施の形態の光学フィルムの全光線透過率は90%以上であり、好ましくは91%以上である。全光透過率が90%未満であると、光学フィルムの透明性が不十分となる。ここで、全光線透過率とは、JIS−K−7105に準拠して測定した値を意味する。
本実施の形態の光学フィルムは、ヘイズ値が0.5%以下であり、好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.2%以下である。ヘイズ値が0.5%を超えると、光学フィルムの透明性が不十分となる。ここで、ヘイズ値とは、ASTM D1003に準拠して測定した値を意味する。
本実施の形態の光学フィルムは、23℃における未延伸時の光弾性係数が−4×10-12/Pa〜4×10-12/Paである。光弾性係数が上記範囲内であれば、外力による複屈折の変化が少ないため、これを大型の液晶表示装置等に使用した場合にコントラストや画面の均一性に優れる。光弾性係数の値は、−3.0×10-12/Pa〜3.0×10-12/Paであることがより好ましく、−2.0×10-12/Pa〜2.0×10-12/Paであることが更に好ましい。
ここで、光弾性係数とは、外力による複屈折の変化の生じ易さを表す係数で、下式により定義される。
CR[/Pa]=Δn/σR Δn=nx−ny
(式中、CR:光弾性係数、σR:伸張応力[Pa]、Δn:応力付加時の複屈折、nx:伸張方向と平行な方向の屈折率、ny:伸張方向と垂直な方向の屈折率)
光弾性係数の値がゼロに近いほど外力による複屈折の変化が小さいことを示しており、各用途において設計された複屈折の変化が小さいことを意味する。
本実施の形態の光学フィルムは、120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が0.2MPa以上であり、好ましくは0.5MPa以上、更に好ましくは1MPa以上である。本実施の形態のフィルムは、各種光学用フィルムの基材として用いられ、その表面に蒸着・スパッタ・塗剤の塗工等の用途に応じた各種加工が施されて使用されるが、120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が0.2MPa未満の場合には、加工機の巻き張力にフィルムの機械的強度が耐え切れず、フィルムにシワ・うねり等が発生し、加工後フィルムの加工ムラ・欠陥等の原因となるおそれがある。また120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が5MPaを超える場合には、逆に収縮の力が大きすぎてフィルムの変形が発生するおそれがある。
また、本実施の形態の光学フィルムは、最大径100μm以上の外観欠点が10個/m2未満であることが好ましく、5個/m2未満であることがより好ましい。外観欠点が10個/m2以上である場合には、LCDやPDPの部材として使用した場合に画像に欠陥が生じて、品質を低下させる原因となることがある。更に、フィルム表面に存在する幅10μm以上の傷の数は、好ましくは10個/m2以下、より好ましくは5個/m2以下である。幅10μmの傷の数が10個/m2より多い場合、上記と同様に、LCDやPDP画像の品質低下を招くおそれがある。
ここで、外観欠点の数とは、例えばマイクロスコープを用いた透過法で、架橋ゲルに起因する長径が100μm以上の外観欠点をカウントし、単位面積当りに換算して算出する方法等によって求めることができる。
上述した外観欠点の個数を低減するために、熱可塑性樹脂組成物原料製造時やフィルム製造時の異物混入防止、及び高精度フィルターを用いることによる異物除去を行う方法が採用され、また、キズを防止するため、延伸工程、巻き取り工程における各ロールとの接触時の速度ムラを抑え、かつロールとフィルムとの間への異物の入り込みを防止する等の対策を講ずることが好ましい。
本実施の形態の光学フィルムは、必要に応じて、未延伸フィルムを機械的流れ方向(MD)に縦一軸延伸、機械的流れ方向に直行する方向(TD)に横一軸延伸することができる。また、ロール延伸又はテンター延伸による一軸延伸法、ロール延伸とテンター延伸の組み合わせによる逐次二軸延伸法、テンター延伸による同時二軸延伸法、チューブラー延伸による二軸延伸法等によって延伸フィルムとすることができる。最終的な延伸倍率は得られたフィルムの熱収縮率より判断することができる。延伸倍率は少なくともどちらか一方向に1%以上300%以下であることが好ましく、10%以上200%以下であることがさらに好ましい。この範囲に設計することにより、複屈折、強度の観点で好ましい位相差フィルムや偏光板保護フィルムが得られる。
延伸倍率は、得られた延伸フィルムをガラス転移温度よりも20℃以上高い温度で収縮させ以下の関係式から延伸倍率を決定できる。また、ガラス転移温度はDSC法や粘弾性法により求めることができる。
延伸倍率(%)=[(収縮前の長さ/収縮後の長さ)−1]×100
本実施の形態の光学フィルムは、光学的特性及び機械的特性に優れているため、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、リアプロジェクションテレビ等のフレキシブルディスプレイに用いられる偏光板保護フィルム;1/4波長板、1/2波長板等の位相差フィルム;視野角制御フィルム等の液晶光学補償フィルム;ディスプレイ前面板;ディスプレイ基板;ソフトレンズ等に好適に用いることができる。
本実施の形態の光学フィルムには、必要に応じて、例えば反射防止処理、透明導電処理、電磁波遮蔽処理、ガスバリア処理等の表面機能化処理をすることもできる。
以下に実施例を示して、本実施の形態をより詳細に説明するが、本実施の形態は以下に記載の実施例によって限定されるものではない。
[測定方法]
本明細書中の各物性等の測定及び評価方法は次の通りである。
(1)フィルム全光線透過率
フィルムの全光線透過率をJIS−K−7105に準拠し測定を行った。
(2)フィルムヘイズ
フィルムのヘイズ値をASTM D1003に準拠し測定を行った。
(3)光弾性係数
Macromolecules 2004,37,1062−1066に詳細の記載のある複屈折測定装置を用いた。レーザー光の経路にフィルムの引っ張り装置を配置し、23℃で伸張応力をかけながら複屈折を測定した。伸張時の歪速度は20%/分(チャック間:30mm、チャック移動速度:6mm/分)、試験片幅は7mmで測定を行った。複屈折のΔnと伸張応力(σR)の関係から、最小二乗近似により線形領域の直線の傾きを求め光弾性係数(CR)を算出した。
(4)フィルム流れ方向の収縮応力
フィルムサンプルをフィルム長手方向(MD方向)に300mm、幅方向に50mmの大きさとなるようにサンプリングした。温度120℃に設定した微小定荷重装置に、チャック間距離が150mmとなるようにサンプルをセットし、初期荷重0.01MPaとなるように荷重設定し、サンプル温度が120℃に到達してからの応力変化を測定し、ピーク値の収縮応力を読み取った。
(5)フィルムの加工特性
フィルムの一方の主面に、ITO薄膜(膜厚100nm)をマグネトロンDCスパッタリング法にて製膜し、加工部分を15cm角に裁断した。このフィルムを直交方向に設置した2枚の偏光板の間に置き、透過光を用いて目視で光学的均一性を観察し、以下の基準に従って加工特性を評価した。
○:フィルム全体にわたり干渉縞や色むらが見られず、うねり、シワの発生なく良好に加工できている。
△:フィルムの一部に色むらが見られ、加工時にうねり、シワの発生がやや見られる。
×:フィルム全体にわたり干渉縞や色むらが観察され、うねり、シワ等の発生によりうまく加工できていない。
(6)スチレン−無水マレイン酸共重合体中の無水マレイン酸含有量の測定
試料となるスチレン−無水マレイン酸共重合体を重クロロホルムに溶解し、日本電子製1H−NMR(JNM ECA−500)を用い、周波数500MHz、室温にてNMR測定を行なった。測定結果より、スチレン単位中のベンゼン環のプロトンピーク(7ppm付近)と無水マレイン酸単位中のアルキル基のプロトンピーク(1〜3ppm付近)の面積比から、試料中のスチレン単位と無水マレイン酸単位のモル比を求めた。得られたモル比とそれぞれのモノマー単位の質量比(スチレン単位:無水マレイン酸単位=104:98)から、スチレン−無水マレイン酸共重合体中の無水マレイン酸の含量を求めた。
[用いた材料]
(1)アクリル系樹脂(A−1)
(1−1) メタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体(A−1−1)
メタクリル酸メチル89.2質量部、アクリル酸メチル5.8質量部、及びキシレン5質量部からなる単量体混合物に、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,3−トリメチルシクロヘキサン0.0294質量部、及びn−オクチルメルカプタン0.115質量部を添加し、均一に混合した。この溶液を内容積10Lの密閉耐圧反応器に連続的に供給し、攪拌下に平均温度130℃、平均滞留時間2時間で重合した後、反応器に接続された貯層に連続的に送り出し、一定条件下で揮発分を除去し、更に、押出機に連続的に溶融状態で移送し、メタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体(A−1−1)のペレットを得た。
得られたメタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体のNMRにより測定したアクリル酸メチル含量は6.0質量%、重量平均分子量は14.5万、ASTM−D1238に準拠して測定した230℃、3.8kg荷重のメルトフロー値は1.0g/分であった。また、その光弾性係数(未延伸)は、−5.2×10-12/Paであった。
(1−2) メタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体(A−1−2)
メタクリル酸メチル93.2質量部、アクリル酸メチル2.3質量部、及びキシレン3.3質量部からなる単量体混合物に、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,3−トリメチルシクロヘキサン0.03質量部、及びn−オクチルメルカプタン0.12質量部を添加し、均一に混合した。この溶液を内容積10Lの密閉耐圧反応器に連続的に供給し、攪拌下に平均温度130℃、平均滞留時間2時間で重合した後、反応器に接続された貯層に連続的に送り出し、一定条件下で揮発分を除去した。更に、押出機に連続的に溶融状態で移送し、メタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体(A−1−2)のペレットを得た。
得られたメタクリル酸メチル−アクリル酸メチル共重合体のアクリル酸メチル含量は2.0%、重量平均分子量は10.2万、ASTM−D1238に準拠して測定した230℃、3.8kg荷重のメルトフロー値は2.0g/10分であった。また、その光弾性係数(未延伸)は、−4.5×10-12/Paであった。
(2)スチレン系樹脂(A−2)
(2−1) スチレン−無水マレイン酸共重合体(A−2−1)
装置の全てがステンレス鋼で製作されているものを用いて、連続溶液重合を行った。スチレン91.7質量部、無水マレイン酸8.3質量部の比率で合計100質量部を準備した。(ただし、両者は混合しない。)メチルアルコール5質量部、重合開始剤として1,1−tert−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.03質量部をスチレンに混合し、第1調合液とした。0.95kg/hr.の速度で連続して内容積4Lのジャケット付き完全混合重合機に供給した。
一方、70℃に加熱した無水マレイン酸を、第二調合液として0.10kg/hr.の速度で同一重合機へ供給し、111℃で重合を行った。重合転化率が54%となったところで、重合液を重合機から連続して取り出し、まず230℃に予熱後、230℃に保温し、20torrに減圧された脱揮器に供給し、平均滞留0.3時間経過後、脱揮器の低部のギヤポンプより連続して排出し、更に、押出機に連続的に溶融状態で移送し、スチレン−無水マレイン酸共重合体(A−2−1)のペレットを得た。
得られたスチレン−無水マレイン酸共重合体は無色透明で、NMRによる組成分析の結果、そのスチレン含量は85質量%、無水マレイン酸含量15質量%であった。ASTM−D1238に準拠して測定した230℃、2.16kg荷重のメルトフローレート値は2.0g/10分であった。また、その光弾性係数(未延伸)は、4.1×10-12/Paであった。
(2−2) スチレン−メタクリル酸共重合体(A−2−2)
装置の全てがステンレス鋼で製作されているものを用いて、連続溶液重合を行った。スチレン75.2質量%、メタクリル酸4.8質量%、エチルベンゼン20質量%を調合液とし、重合開始剤として1,1−tert−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを用いた。この調合液を1L/hr.の速度で連続して、内容積2Lの攪拌機付きの完全混合重合器へ供給し、136℃で重合を行った。
固形分49%を含有する重合液を連続して取り出し、まず230℃に予熱後、230℃に保温し、20torrに減圧された脱揮器に供給し、平均滞留0.3時間経過後、脱揮器の低部のギヤポンプより連続して排出した。
得られたスチレン−メタクリル酸共重合体(A−2−2)は無色透明で、NMRによる組成分析の結果、スチレン含量92質量%、メタクリル酸含量8質量%であった。ASTM−D1238に準拠して測定した230℃、3.8kg荷重のメルトフローレート値は5.2g/10分であった。また、その光弾性係数(未延伸)は、4.8×10-12/Paであった。
(3)比較用樹脂(ポリスチレン)
比較のため、ポリスチレン樹脂(PSJ製 GPPS)を用いた。
(4)ポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B):スミライザーGS
アクリレート基及びフェノール性水酸基を有するポリマー炭素ラジカル捕捉剤である住友化学(株)社製スミライザーGS(融点(Tm):≧115℃)を用いた。
[実施例1〜5、比較例1〜5]
表1に記載の配合比の原料を、50mmφ、L/D=32、バリアフライト型スクリューを有するベント部付の単軸押出機に仕込んだ。ベント口から13hPa(10mmHg)にて吸引しながら溶融混錬を行い、ギアポンプを用いて、濾過精度10μmのリーフディスクフィルターに通し、巾400mmのTダイより押出成形することにより実施例1〜5、比較例1〜5の未延伸フィルムを得た。スクリュー回転数、シリンダー設定温度、Tダイ設定温度を調整することで、原料投入後からTダイ出口までの溶融樹脂温度が樹脂組成物のガラス転移温度+150℃以下になるように押出成形した。得られた光学フィルムの膜厚は130〜150μmであった。
実施例1〜2、比較例1〜3においては、フィルムのガラス転移温度+25℃で縦方向に3.2倍、横方向に2.6倍延伸し、実施例3〜5においては、縦方向に3.8倍、横方向に1.8倍延伸した。
各光学フィルムのフィルム特性(全光線透過率、ヘイズ、光弾性係数、収縮応力、加工特性)を表1に示す。
Figure 2009282146
アクリル系樹脂及びスチレン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなり、特定の物性を有する実施例1〜5の光学フィルムは、透明性、低ヘイズ、光弾性係数等の光学特性に優れ、かつ、ITOをスパッタリングした後の加工性も非常に優れていた。
これに対して、比較例1の光学フィルムは、収縮応力が0.2MPa未満であるため、フィルムの加工特性に劣っており、比較例3の光学フィルムは、ヘイズ値が0.5%を超えるため、透明性に劣っていた。また、比較例2の光学フィルムは、比較樹脂としてポリスチレンを用いているため、透明性に劣っており、フィルム加工性も不良であった。
また、比較例4の光学フィルムは、延伸倍率が縦方向/横方向=1.3倍/1.5倍である延伸フィルムであるが、収縮応力が0.1MPaと小さいため、ITO蒸着加工時にフィルムが引き裂かれてしまった。比較例5の光学フィルムは、延伸倍率が4.3倍/1.5倍で延伸したフィルムであり、収縮応力が6MPaと非常に大きい値を示すものの、ITO蒸着加工の際の加熱時にかえって収縮変形してしまった。
本発明の光学フィルムは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、リアプロジェクションテレビ等のディスプレイに用いられる導光板、拡散板、偏光板保護フィルム、1/4波長板、1/2波長板、視野角制御フィルム、液晶光学補償フィルム等の各種光学用部材として用いることができ、特に、偏光板保護フィルムや位相差フィルムとしての産業上利用可能性を有する。
とりわけ、本発明の光学フィルムは、テレビ、パソコン、携帯電話、カ−ナビゲ−ション、医療機器、産業機器等の各種ディスプレイに用いられるIPSモ−ドの液晶表示装置の画質向上に有用である。

Claims (4)

  1. アクリル系樹脂(A−1)及びスチレン系樹脂(A−2)を含む熱可塑性樹脂組成物(A)からなる光学フィルムであって、
    全光線透過率が90%以上、光弾性係数が−4×10-12〜4×10-12/Pa、ヘイズ値が0.5%以下、120℃におけるフィルム長手方向(MD方向)の収縮応力が0.2MPa以上5.0MPa以下である、光学フィルム。
  2. 前記スチレン系樹脂(A−2)は、無水マレイン酸含量が0.1〜50質量%であるスチレン−無水マレイン酸共重合体である、請求項1記載の光学フィルム。
  3. 前記熱可塑性樹脂組成物(A)中のアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)の含有量の合計が熱可塑性樹脂組成物(A)全体に対して80質量%以上であり、前記熱可塑性樹脂組成物(A)中のアクリル系樹脂(A−1)とスチレン系樹脂(A−2)の質量比((A−1)/(A−2))が20/80〜80/20である、請求項1又は2記載の光学フィルム。
  4. 前記熱可塑性樹脂組成物(A)100質量部に対して、ポリマー炭素ラジカル捕捉剤(B)0.05質量部以上0.5質量部以下をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の光学フィルム。
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