JP2010013569A - 縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐熱性に優れ、厚み斑に優れ、高複屈折でその分布が非常に小さくかつ優れた透明性を有する、光学用途分野に有用な縦一軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを提供する。
【解決手段】極限粘度が0.4〜0.8dl/gの範囲にあるポリエチレンナフタレート樹脂から形成された未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを縦1軸延伸して得られた全光線透過率が90%以上、延伸方向の屈折率nxとそれに直交する幅方向の屈折率nyとの差であるΔnが0.25〜0.35、遅相軸の角度が±1°以下、延伸後の厚みが20〜100μm、フィルム幅が200〜1000mmの範囲であることを特徴とする縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム。
【選択図】なし
【解決手段】極限粘度が0.4〜0.8dl/gの範囲にあるポリエチレンナフタレート樹脂から形成された未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを縦1軸延伸して得られた全光線透過率が90%以上、延伸方向の屈折率nxとそれに直交する幅方向の屈折率nyとの差であるΔnが0.25〜0.35、遅相軸の角度が±1°以下、延伸後の厚みが20〜100μm、フィルム幅が200〜1000mmの範囲であることを特徴とする縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム。
【選択図】なし
Description
本発明は、光学エレクトロニクス分野で使用される、ポリエチレンナフタレートの縦一軸延伸フィルムからなる高複屈折で高透明フィルムおよびその製造方法に関する。さらに、高複屈折を要求される液晶ディスプレイ用光学補償フィルムや液晶バックライト輝度向上フィルムに好適なポリエチレンナフタレートの縦一軸延伸フィルムに関する。
従来、高複屈折(Δn)のフィルムは、液晶ディスプレイ分野の光学補償材料、液晶パネルに使用される偏光フィルムの粘着剤用離型フィルムの易検査化、また、光ピックアップ、デジタルカメラの光学フィルターなど波長板や偏光レンズ、偏光サングラスに用いられる二色性偏光素子の保護膜として使用されてきた。
従来、この分野では、高複屈折(Δn)のフィルムはポリカーボネートの一軸延伸フィルムが多用されてきた。ポリカーボネート一軸延伸フィルムの最大位相差Re(Δn×d)は約1500nm程度であった(dはフィルムの厚み(μm))。
しかしながら、従来のポリカーボネートを一軸延伸して、これらの用途分野に使用するには、技術的に限界がある。すなわち、より高い複屈折のフィルムを効率的に製造するには延伸中のフィルムが破断しやすいことや複屈折の斑が発生しやすいことや延伸されたフィルムの厚み斑が大きくて良くないなどの解決すべき問題が残されている。
従来から、縦一軸延伸の方法や装置として、特許文献1〜5などが提案されている。特許文献1では、ポリマーフィルムを縦延伸する際に、フィルムの両端部と中央部とで加熱量に差を持たせる、すなわち、フィルム両端部の加熱量がフィルム中央部よりも大きくなるように調整して縦延伸フィルムを得る方法を提案している。また、特許文献2でも縦一軸延伸位相差フィルムの製造方法において、熱可塑性フィルムの幅方向に延伸温度勾配を設けて実施する方法が提案されている。さらに、特許文献3においては、延伸幅方向ではなく、延伸の長手方向(フィルムの走行方向)において、シートの移動方向手前側の温度に比してシートの移動方向側の温度が高温と成るように設定するため延伸時にシートに付与される熱量が順次増加するので、延伸初期においてフィルムの結晶化を抑えることができるとしている。
そして、特許文献4には、延伸ロール間のギャップを自在に変更可能な縦延伸装置、特許文献5には、低速ロール側でフィルムが低速ロールを離れる点近くでピンチロールでフィルムを安定化させ延伸する方法が提案されている。
しかしながら、従来の延伸技術、延伸装置では高倍率延伸をスムースに行うことが難しいという問題がある。低速ロール側でピンチロールを使っても、その高い延伸張力のために、延伸の開始点を安定化させることが難しいからである。また、縦延伸中にフィルム幅方向で、フィルムに温度や熱量の勾配を持たせる延伸方法は装置が煩雑になる上、その制御が難しいという問題がある。
本発明の目的は、上記の問題を解消し、耐熱性に優れ、厚み斑に優れ、高複屈折でその分布が非常に小さくかつ優れた透明性を有する、光学用途分野に有用な縦一軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを提供することにある。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、
(1)極限粘度が0.4〜0.8dl/gの範囲にあるポリエチレンナフタレート樹脂から形成された未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを縦1軸延伸して得られた全光線透過率が90%以上、延伸方向の屈折率nxとそれに直交する幅方向の屈折率nyとの差であるΔnが0.25〜0.35、遅相軸の角度が±1°以下、延伸後の厚みが20〜100μm、フィルム幅が200〜1000mmの範囲であることを特徴とする縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、
(2)未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、ポリエチレン−2,6−ナフタレートの共重合比率が80モル%以上、複屈折Δnが0.003以下、Tgが120〜130℃、屈折率が1.644〜1.646、密度が1.328〜1.332g/cm3で、厚み30〜300μm、幅300〜2000mmである上記(1)記載の縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、
(3)入口から、ニップロール、前半(予備)加熱室、後半(縦延伸)加熱室、ニップロールを有するロール縦延伸機を使用し、前半(予備)加熱室の温度を90〜110℃、後半(縦延伸)加熱室の温度を115℃〜135℃、後半(縦延伸)加熱室の延伸速度を5〜15倍/minに設定して、3.5〜5.5倍の延伸倍率を付与することを特徴とする上記(1)記載の縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムの製造方法、
によって達成される。
(1)極限粘度が0.4〜0.8dl/gの範囲にあるポリエチレンナフタレート樹脂から形成された未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを縦1軸延伸して得られた全光線透過率が90%以上、延伸方向の屈折率nxとそれに直交する幅方向の屈折率nyとの差であるΔnが0.25〜0.35、遅相軸の角度が±1°以下、延伸後の厚みが20〜100μm、フィルム幅が200〜1000mmの範囲であることを特徴とする縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、
(2)未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、ポリエチレン−2,6−ナフタレートの共重合比率が80モル%以上、複屈折Δnが0.003以下、Tgが120〜130℃、屈折率が1.644〜1.646、密度が1.328〜1.332g/cm3で、厚み30〜300μm、幅300〜2000mmである上記(1)記載の縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、
(3)入口から、ニップロール、前半(予備)加熱室、後半(縦延伸)加熱室、ニップロールを有するロール縦延伸機を使用し、前半(予備)加熱室の温度を90〜110℃、後半(縦延伸)加熱室の温度を115℃〜135℃、後半(縦延伸)加熱室の延伸速度を5〜15倍/minに設定して、3.5〜5.5倍の延伸倍率を付与することを特徴とする上記(1)記載の縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムの製造方法、
によって達成される。
以下、本発明を詳細に説明する。
(ポリエチレンナフタレート)
本発明の一軸配向ポリエステルフィルムを構成する芳香族ポリエステルは、主たる繰返し単位がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートからなる。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位は、全繰返し単位の80モル%以上が好ましく、より好ましくは90モル%である。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位とは異なる繰返し単位は、2,6−ナフタレンジカルボン酸および/またはエチレングリコール以外の他のジカルボン酸および/またはエチレングリコール以外の他のジカルボン酸および/または他のグリコール等を共重合成分として用いることにより導入することができる。
(ポリエチレンナフタレート)
本発明の一軸配向ポリエステルフィルムを構成する芳香族ポリエステルは、主たる繰返し単位がエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートからなる。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位は、全繰返し単位の80モル%以上が好ましく、より好ましくは90モル%である。エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート単位とは異なる繰返し単位は、2,6−ナフタレンジカルボン酸および/またはエチレングリコール以外の他のジカルボン酸および/またはエチレングリコール以外の他のジカルボン酸および/または他のグリコール等を共重合成分として用いることにより導入することができる。
かかる共重合成分としては2個のエステル形成官能基を有する化合物を用いることができる。この共重合成分としては、例えばシュウ酸、アジピン酸、フタル酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、コハク酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルフォイソフタル酸、テレフタル酸、2−カリウムスルホイソフタル酸、2、7−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4、4‘−ジフェニルジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸およびこれらの低級アルキルエステル、p−オキシエトキシ安息香酸等のごときオキシカルボン酸およびその低級アルキルエステル、プロピレングリコール、1、2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1、4−ブタンジオール、1、5−ペンタンジオール、1、6−ヘキサンジオール、1、5−シクロヘキサンジメタノール、1、3−シクロヘキサンジメタノール、1、4−シクロヘキサンジメタノール、p−キシリレングリコール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSのエチレンオキサイド付加体、トリエチレングリコール,ポリエチレンオキシドグリコール、ポリテトラメチレンオキシドグリコール、ネオペンチルグリコール等を挙げることができる。
また、芳香族ポリエステルは、例えば安息香酸、メトキシポリアルキレングリコール等の1官能性化合物により、末端の水酸基および/またはカルボキシル基の一部または全部を封鎖したものであってもよく、あるいは例えば極少量のグリセリン、ペンタエリスリトールなどのごとき3官能以上のエステル形成化合物で実質的に線状のポリマーが得られる範囲で変性されたものであっても良い。
また、本発明における芳香族ポリエステルとしては、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主たる繰返し単位とする芳香族ポリエステルと、それ以外の他のポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート等を少量、例えば20重量%以下の量でブレンドしたものを使用することができる。
[重合触媒、添加剤、安定剤など]
(重合触媒)
本発明における芳香族ポリエステルは亜鉛化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物およびマンガン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を重縮合触媒として製造するのが好ましい。かかる重縮合触媒を用いることにより本発明における芳香族ポリエステルを透明性の優れたものとして容易に調整することができる。
(重合触媒)
本発明における芳香族ポリエステルは亜鉛化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物およびマンガン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を重縮合触媒として製造するのが好ましい。かかる重縮合触媒を用いることにより本発明における芳香族ポリエステルを透明性の優れたものとして容易に調整することができる。
(添加剤、安定剤)
また、本発明において上記芳香族ポリエステルは添加剤、例えば安定剤、染料、滑剤、紫外線吸収剤、難燃剤などを所望により含有していても良い。例えばフィルムに滑り性を付与するために、不活性粒子を少量割合含有させることは好ましいことである。
また、本発明において上記芳香族ポリエステルは添加剤、例えば安定剤、染料、滑剤、紫外線吸収剤、難燃剤などを所望により含有していても良い。例えばフィルムに滑り性を付与するために、不活性粒子を少量割合含有させることは好ましいことである。
不活性粒子としては、球状シリカ粒子が好ましく、平均粒径が0.05〜1.6μmであり、かつ粒径比(長径/短径)が1.0〜1.2の球状シリカ微粒子が特に好ましい。この球状シリカ微粒子は個々の微粒子の形状が極めて真球に近い球状であって、粗大粒子が殆どなく、従来から滑剤として知られているシリカ微粒子(10nm程度の超微細な塊状粒子か、またはこれらが凝集して0.5μm程度の凝集物(凝集粒子)を形成しているもの)とは著しく異なる。
球状シリカ微粒子の平均粒径が1.6μmより大きくなると、球状シリカ微粒子による突起の周りの重合体フィルムにひび割れが生じやすく、ヘーズ値が増加しやすくなるため好ましくない。また、0.05μmより小さいと、滑り性が劣りハンドリングしにくいフィルムとなる。添加量は0.001〜0.1重量%が好ましい。添加量が0.1重量%より多いと、滑り性は十分であるが、ひび割れの総数が増加して、ヘーズ値が増加する傾向が見られるため好ましくない。0.001重量%より少ないと、滑り性が劣ってハンドリングしにくいフィルムとなる。
(ポリマーの極限粘度(IV))
かかる方法によって得られた本発明のポリエチレンナフタレート樹脂はチップ化(ペレット化)し、加熱減圧下または窒素などの不活性気流中において固相重合することもできる。固相重合処理が済んだペレットは蒸留水で洗浄する(固相重合後に水、水蒸気または水蒸気含有ガスと接触させて得られる)。この洗浄によって微細な粉状、ひげ状の樹脂を取り除く。一般にはこのような粉状、ひげ状のものはフィルム化する場合の溶融押出し、溶融樹脂の濾過工程において、取除くことが難しいのでフィルム中に入って、内部異物として品質欠点となることがある。固相重合によれば、ポリエチレンナフタレート樹脂に含まれるオリゴマーも減少させることができるため、製膜したフィルム面に存在するオリゴマー起因の表面欠点をさらに減少させることができる。
かかる方法によって得られた本発明のポリエチレンナフタレート樹脂はチップ化(ペレット化)し、加熱減圧下または窒素などの不活性気流中において固相重合することもできる。固相重合処理が済んだペレットは蒸留水で洗浄する(固相重合後に水、水蒸気または水蒸気含有ガスと接触させて得られる)。この洗浄によって微細な粉状、ひげ状の樹脂を取り除く。一般にはこのような粉状、ひげ状のものはフィルム化する場合の溶融押出し、溶融樹脂の濾過工程において、取除くことが難しいのでフィルム中に入って、内部異物として品質欠点となることがある。固相重合によれば、ポリエチレンナフタレート樹脂に含まれるオリゴマーも減少させることができるため、製膜したフィルム面に存在するオリゴマー起因の表面欠点をさらに減少させることができる。
本発明のポリエチレンナフタレート樹脂の極限粘度は0.4〜0.8dl/gであり、好ましくは0.45〜0.75dl/gであり、特に好ましくは0.50〜0.70dl/gである。
極限粘度が下限に満たない場合、溶融押出し後のフィルムが脆くなり、延伸時に破断が生じ易くなるという問題がある。また、ポリエチレンナフタレート樹脂の極限粘度が上限を超えると、通常の合成手法では重合に長時間を要し、生産性が悪くなる。
極限粘度が下限に満たない場合、溶融押出し後のフィルムが脆くなり、延伸時に破断が生じ易くなるという問題がある。また、ポリエチレンナフタレート樹脂の極限粘度が上限を超えると、通常の合成手法では重合に長時間を要し、生産性が悪くなる。
本発明のポリエチレンナフタレート樹脂は、ペレットを熱風乾燥してから溶融押出しするのが普通である。乾燥の条件は熱風の温度175℃で3時間以上とする。こうしてペレットの含有水分量を減らして溶融押出し時の加水分解による極限粘度の低下を防ぐことができる。
[溶融押出しフィルム、縦一軸延伸フィルムの製造]
(溶融押出しフィルム)
本発明の縦一軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、例えば前記の樹脂をIダイまたはTダイから溶融シート状に押出し、冷却ドラム上で急冷して未延伸フィルムとし、さらに各項目が本発明のフィルム特性の範囲内となる条件で一軸延伸することにより製造することができる。
(溶融押出しフィルム)
本発明の縦一軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、例えば前記の樹脂をIダイまたはTダイから溶融シート状に押出し、冷却ドラム上で急冷して未延伸フィルムとし、さらに各項目が本発明のフィルム特性の範囲内となる条件で一軸延伸することにより製造することができる。
本発明においては、ポリエチレンナフタレートの未延伸フィルムの特性は、約300℃で溶融押出しし、冷却ドラム上にフィルムを密着させ冷却することによって得られる。この密着の方法では、公知の静電密着法や冷却ドラム面に液体の薄膜を付与する密着法などを用いることができる。また、これらの密着方法を溶融押出しされたフィルムの幅方向の対応する冷却ドラムの両端部のみに付与することもできる。冷却ドラムの温度は20〜70℃とする。こうして、密度が小さな、実質上結晶化してない、屈折率も3軸方向(押出し方向、押出し方向に直交する方向ならびにフィルムの厚み方向)がほぼ等しいポリエチレンナフタレートフィルムを得ることができる。本発明では、3軸方向の平均の屈折率が1.644〜1.646、密度が1.328〜1.332g/cm3となるようにすることが好ましい。屈折率と密度がこれらの範囲を外れるとフィルムが濁ったり、脆くなったりするため,次工程の縦一軸延伸をスムースに行うことが難しくなる。また、得られた未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、複屈折Δnを0.003以下とすることが光学用フィルム用途として好ましい。さらに、Tgを120〜130℃の範囲とすることが延伸や賦型などの加工性を考えると好ましい。
未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、その厚みが好ましくは30〜300μm、より好ましくは80〜200μmであり、その幅が好ましくは300〜2000mm、より好ましくは700〜1600mmである。
(縦一軸延伸フィルムの製造方法)
延伸は、ロール法を用いることが好ましい。以下図1を参照しながら、本発明を詳しく述べる。図1は本発明の縦一軸延伸のための製膜装置の一部を示した概略図である。
延伸は、ロール法を用いることが好ましい。以下図1を参照しながら、本発明を詳しく述べる。図1は本発明の縦一軸延伸のための製膜装置の一部を示した概略図である。
本発明の縦一軸延伸装置は、大きく分けて2つのゾーンから成っている。前工程で作成された未延伸フィルムは、1.ニップロールにてニップされ、フィルムの送入側(入口)から送り込まれる。ゾーンは、送入側から、2.前半(予備)加熱室、3.後半(縦延伸)加熱室となっている。3.後半(縦延伸)加熱室を出たフィルムは、4.ニップロールでニップされる。2.前半(予備)加熱室と3.後半(縦延伸)加熱室とは隔壁で隔てられている。2.前半(予備)加熱室と3.後半(縦延伸)加熱室の熱風の温度は幅方向、フィルム走行方向とも±0.5℃に制御する構造とする。フィルムは、送入側の1.ニップロールと出口側4.ニップロールにてニップされ、これらのロール間で延伸張力が掛けられる。ニップロールは、金属鏡面ロールとゴムニップロールで構成される。
本発明においては、一軸延伸によって高い複屈折値のフィルムを均一な状態で得ること並びに延伸の際に起こるフィルムのシワ発生を解消することが課題である。
高配向でシワの無い平坦性の良いポリエチレンナフタレートフィルムを得るためには、前半(予備)加熱室2の熱風温度、後半(縦延伸)加熱室3の熱風温度並びに延伸張力を精密に制御して、延伸点を空間に固定する(延伸中のフィルムの延伸点がフィルムの走行方向にて揺れるなどの現象を起こさせない)ことが必要がある。
高配向でシワの無い平坦性の良いポリエチレンナフタレートフィルムを得るためには、前半(予備)加熱室2の熱風温度、後半(縦延伸)加熱室3の熱風温度並びに延伸張力を精密に制御して、延伸点を空間に固定する(延伸中のフィルムの延伸点がフィルムの走行方向にて揺れるなどの現象を起こさせない)ことが必要がある。
複屈折を高くするにはフィルムの延伸倍率を上げる必要がある、延伸倍率を高くする場合、延伸前フィルムの厚み斑(厚み分布)、加熱温度斑などによっても延伸点が変動するので、延伸点(延伸線)が揺れないようにするために、未延伸のフィルムの厚み斑が小さい、結晶化度や複屈折なども小さくかつ均一なものを使って、温度と張力を精密に制御して延伸する。
延伸点を空間に置くことによって、フィルムがロール面上に接触して滑るなどの現象を起こさないから、高Δn発現のために高い延伸倍率を付与しても擦り傷やスクラッチ等の発生を防ぐことができる。
送入された未延伸フィルムは前半(予備)加熱室2にて予熱される、この雰囲気の温度は未延伸フィルムのガラス転移温度(Tg)よりも約40℃〜10℃低い温度が好ましく、具体的には90〜110℃に設定することが好ましい。次いで、後半(縦延伸)加熱室3にてフィルムが延伸される(実質的な変形が起こる)。この雰囲気の温度は未延伸フィルムの約(Tg−10)〜(Tg+15)℃の範囲とすることが好ましく、具体的には115〜135℃に設定することが好ましい。予熱温度と延伸温度をこのように設定するのは、延伸中のフィルムにシワを発生させないためとフィルムの複屈折値を十分に高めるためである。すなわち、予熱温度と延伸温度をこのような範囲を持たせて設定することによって、後半(縦延伸)加熱室3のほぼ最初の場所から、すなわち、フィルムが後半(縦延伸)加熱室3に入った直後に延伸が開始する。また、この場合には延伸されるフィルムにシワが入らないで平坦性の優れたものを得ることができる。延伸中にあるフィルムにシワが寄るとその部分で延伸配向が十分に起こらず、結果としてフィルムの厚み斑が悪化したり、複屈折分布の斑が大きくなる。
本発明のポリエチレンナフタレートフィルムの複屈折を規定の値まで上げるには、好ましくは3.5〜5.5倍の延伸倍率を付与することが必要である。延伸倍率が3.5倍に満たない場合には複屈折値を所望の値まで上げることができない。また、延伸倍率が5.5倍を超える場合は複屈折をさらに高くすることができるが、延伸時のシワ発生によって均一で平坦なフィルムを得ることが難しくなる。
本発明では、さらにフィルムを延伸する速度が高配向化の達成に影響する。本発明においては、縦1軸延伸速度の好ましい範囲は5〜15倍/minであり、より好ましい範囲は5〜10倍/minである。また、上述したとおり縦一軸延伸の好ましい延伸倍率は3.5〜5.5倍であり、より好ましい延伸倍率は4.0〜5.5倍である。本発明の好ましい延伸速度は、単純に入口ニップロール1と出口ニップロール4との速度比から決まるのではなく、2.前半(予備)加熱室と3.後半(縦延伸)加熱室に至る延伸距離を100等分してそのセグメント毎の延伸時間の総和と延伸倍率との比で現される。これらの概略説明を図2に示した。
すなわち、1セグメントの延伸時間t(min)は、延伸距離L(m)の100等分分割距離を[l=L/100]とすると、t(n)=l/V(n)で表わせる。
tの値は、後半(縦延伸)加熱室3の出口に近づくほど小さくなる(短時間になる)。
延伸時間Tはt(1)〜t(100)の総和で示され、後半(縦延伸)加熱室3の出口での延伸倍率をBとすると、延伸速度EvはEv=B/T(倍/min)で求めることができる。
tの値は、後半(縦延伸)加熱室3の出口に近づくほど小さくなる(短時間になる)。
延伸時間Tはt(1)〜t(100)の総和で示され、後半(縦延伸)加熱室3の出口での延伸倍率をBとすると、延伸速度EvはEv=B/T(倍/min)で求めることができる。
本発明では、入口から、ニップロール1、前半(予備)加熱室2、後半(縦延伸)加熱室3、ニップロール4を有するロール延伸機を使用し、前半(予備)加熱室2の温度を90〜110℃、後半(縦延伸)加熱室3の温度を115℃〜135℃、後半(縦延伸)加熱室の延伸速度を5〜15倍/minに設定して、3.5〜5.5倍の範囲で延伸倍率を付与することが高配向で均一なポリエチレンナフタレートフィルムの縦1軸延伸が可能であることを見出した。
ニップロール1とニップロール4は、熱媒や電熱で内部から加熱し一定の温度を保つ構造とすることが好ましい。ニップロール4には張力検出器をつけて延伸張力の変化を検出し、延伸のための駆動ロールの速度を制御するようにすることが好ましい。
縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、全光線透過率が90%以上であり、91%以上が好ましい。また、Δnが0.20〜0.35の範囲であり、0.25〜0.33の範囲が好ましい。さらに、遅相軸の角度が±1°以下であり、±0.8°以下が好ましい。
縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、その厚みが20〜100μmであり、好ましくは30〜100μmであり、その幅が200〜1000mmであり、好ましくは300〜800mmである。
得られた縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、生産性の点から製膜後にロール状に巻回したフィルム巻層体として製造することが好ましい。この巻層体を更に裁断して、より狭幅の巻層体としてもよい。
溶融押出しフィルムの幅方向の両端部は、フィルムの中央部分と比較して厚みが異なっているのが通常である。すなわち、エッジピンニングを行わない場合にはフィルム両端部が厚くなる傾向にあり、エッジピンニングを行った場合にはフィルム両端部が薄くなる傾向がある。したがって、巻層体の全幅にわたってフィルム性状が所望のものとなるよう、フィルムを巻回する前にその両端部分を切り取ること(エッジトリミング)が好ましく行われる。
フィルム巻層体におけるフィルム幅は生産性の面から大きいほうが好ましく、具体的には150〜1000mmの範囲が好ましく、より好ましくは500〜1000mmの範囲である。なお、エッジトリミングを行う場合には、これら好ましいフィルム幅の値はエッジトリミング後の値として理解されるべきである。巻き長(フィルムの長さ)は取り扱い面、生産性の面で決めればよく、特に制限はないが、10〜4,000mの範囲が好適である。
ポリエチレンナフタレートの特性(共重合組成、極限粘度)を適正化し、未延伸フィルムを溶融押出し法にて製膜し、次いで、縦一軸延伸を実施した。縦一軸延伸の際、広幅の特定の延伸装置・条件(延伸温度、延伸倍率、延伸張力、延伸速度)を用いて最適化した。得られたポリエチレンナフタレートフィルムは、高複屈折、高透明でありフィルムにシワの無い優れた表面を有するフィルムである。本発明の縦一軸延伸フィルムは、新規液晶ディスプレイ分野での光学補償材料用基材フィルムや偏光フィルムの粘着剤用離形フィルムの基材フィルムとして使用でき、光学フィルム用途分野にて精度の高い効果を発揮する。
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例に記載した種々の特性値は、次に示す測定方法により測定したものである。また、フィルムの縦方向とはフィルムの製造における押出方向を、横方向とはフィルム面内の縦方向と直交する方向を意味する。
(極限粘度 IV)
テトラクロロエタン:フェノール=4:6の混合溶媒を用いて、35℃で測定した。
テトラクロロエタン:フェノール=4:6の混合溶媒を用いて、35℃で測定した。
(レターデーション値、遅相軸の角度の測定)
王子計測(株)製の自動複屈折測定器 KOBRA−21SDHを用いて測定した。
フィルムサンプルは,幅方向全幅、長さ方向を1000mmサンプリングし測定の間隔5mmで測定した。なお、フィルムの長さ方向はフィルム幅方向の中央部とフィルム幅方向の両端から100mm内側からサンプルを採って測定に供した。レターデーションと同時に遅相軸角度も測定して解析した。
王子計測(株)製の自動複屈折測定器 KOBRA−21SDHを用いて測定した。
フィルムサンプルは,幅方向全幅、長さ方向を1000mmサンプリングし測定の間隔5mmで測定した。なお、フィルムの長さ方向はフィルム幅方向の中央部とフィルム幅方向の両端から100mm内側からサンプルを採って測定に供した。レターデーションと同時に遅相軸角度も測定して解析した。
(複屈折)
複屈折Δnは、KOBRA−21SDHから求めたレターデーションReから計算して求めた。計算式はRe=Δn×d、ここでdはレターデーションReを測った場所のフィルムの厚みを用いた。
複屈折Δnは、KOBRA−21SDHから求めたレターデーションReから計算して求めた。計算式はRe=Δn×d、ここでdはレターデーションReを測った場所のフィルムの厚みを用いた。
(ガラス転移温度 Tg)
セイコー電子工業(株)製 DSC(示差走査熱量計)220を用いて測定した。DSCの測定条件は次の通りである。試料フィルム10mgをDSC装置にセットし、昇温速度20℃/分で加熱し、300℃の温度で溶融した後、液体窒素中に急冷する。この急冷試料を10℃/分で昇温し、ガラス転移点を検知した。
セイコー電子工業(株)製 DSC(示差走査熱量計)220を用いて測定した。DSCの測定条件は次の通りである。試料フィルム10mgをDSC装置にセットし、昇温速度20℃/分で加熱し、300℃の温度で溶融した後、液体窒素中に急冷する。この急冷試料を10℃/分で昇温し、ガラス転移点を検知した。
(屈折率)
アッベ式屈折計を用いて、フィルム面内の一方向の屈折率nx(例えばフィルム縦方向の屈折率nMD)と、それに直交する方向の屈折率ny(例えばフィルム横方向の屈折率nTD)をナトリウムD線(589nm)を用い、マウント液にはヨウ化メチレンもしくはヨウ化メチレンと硫黄の混合体を用いて、23℃、65%RHにて測定した。
アッベ式屈折計を用いて、フィルム面内の一方向の屈折率nx(例えばフィルム縦方向の屈折率nMD)と、それに直交する方向の屈折率ny(例えばフィルム横方向の屈折率nTD)をナトリウムD線(589nm)を用い、マウント液にはヨウ化メチレンもしくはヨウ化メチレンと硫黄の混合体を用いて、23℃、65%RHにて測定した。
(密度)
硝酸カルシューム水溶液を用いた密度勾配管を用いて、25℃で浮沈法により測定した。
硝酸カルシューム水溶液を用いた密度勾配管を用いて、25℃で浮沈法により測定した。
(全光線透過率)
JIS K6714−1958に記載の方法に準じて、村上色彩技術研究所製のHR−100型ヘーズメーターを用いて可視光線でのフィルムサンプルの全光線透過率Tt%を測定した。
JIS K6714−1958に記載の方法に準じて、村上色彩技術研究所製のHR−100型ヘーズメーターを用いて可視光線でのフィルムサンプルの全光線透過率Tt%を測定した。
(厚みおよび厚み斑)
厚み:アンリツ株式会社製の電子マイクロメーター(K−312A型)を用いて、針圧30gにてフィルム厚みを測定した。
厚み斑:フィルム面内の直交する方向(例えばフィルムの縦方向と横方向)において長さ100mmのフィルム厚みを連続してアンリツ株式会社製の電子マイクロメーター(K−312型)を用い、針圧30gにて測定し、下記の式により厚み斑を求めた。
厚み斑(μm)=厚みの最大値(μm)−厚みの最小値(μm)
厚み:アンリツ株式会社製の電子マイクロメーター(K−312A型)を用いて、針圧30gにてフィルム厚みを測定した。
厚み斑:フィルム面内の直交する方向(例えばフィルムの縦方向と横方向)において長さ100mmのフィルム厚みを連続してアンリツ株式会社製の電子マイクロメーター(K−312型)を用い、針圧30gにて測定し、下記の式により厚み斑を求めた。
厚み斑(μm)=厚みの最大値(μm)−厚みの最小値(μm)
本発明の実施例、比較例を表1の実施例1〜3、比較例1〜3に示した。
実施例1
ポリエチレンー2,6−ナフタレート成分が95モル%の樹脂を定法にて得た。これをさらに公知の方法にて固相重合させ、極限粘度IVを0.65になるまで上昇させて、高重合度のポリエチレンー2,6−ナフタレートペレットを得た。ペレット状の樹脂を175℃で5時間熱風乾燥させてから溶融押出し機にて300℃で溶融し、Iダイより60℃の冷却ドラム上に押出して静電密着法にて冷却固化して未延伸フィルム(厚み150μmおよび厚み80μm)を得た。
得られた未延伸フィルムの特性は、極限粘度IVが0.62、複屈折Δnが0.003、3軸方向の屈折率が1.645、密度が1.330g/cm3、ガラス転移温度Tgが123℃であった。フィルムは均質透明であった。
ポリエチレンー2,6−ナフタレート成分が95モル%の樹脂を定法にて得た。これをさらに公知の方法にて固相重合させ、極限粘度IVを0.65になるまで上昇させて、高重合度のポリエチレンー2,6−ナフタレートペレットを得た。ペレット状の樹脂を175℃で5時間熱風乾燥させてから溶融押出し機にて300℃で溶融し、Iダイより60℃の冷却ドラム上に押出して静電密着法にて冷却固化して未延伸フィルム(厚み150μmおよび厚み80μm)を得た。
得られた未延伸フィルムの特性は、極限粘度IVが0.62、複屈折Δnが0.003、3軸方向の屈折率が1.645、密度が1.330g/cm3、ガラス転移温度Tgが123℃であった。フィルムは均質透明であった。
縦一軸延伸において、未延伸フィルム(原反)として、厚み150μm、幅780mmのものを使用した。図1に示したロール縦延伸機を使用して、前半(予備)加熱室2の温度を100℃、および後半(縦延伸)加熱室3の温度を126℃に設定して、延伸倍率5.03倍、延伸速度7.0倍/minの条件で延伸した。フィルムの入口速度は、2m/分であった。延伸後のフィルム厚みは65μm、フィルム幅は345mm、厚み斑は原反ベースよりばらつきの絶対値が減少した。また全光線透過率は91%であった。
複屈折Δnが0.320、遅相軸の角度が0.8〜−0.8°の高複屈折な縦一軸延伸フィルムが得られた。このフィルムではシワが全く発生しなかった。レターデーション(Re)は20,800nmであり、位相差フィルムとしては極めてその位相差値が高いフィルムであった。
複屈折Δnが0.320、遅相軸の角度が0.8〜−0.8°の高複屈折な縦一軸延伸フィルムが得られた。このフィルムではシワが全く発生しなかった。レターデーション(Re)は20,800nmであり、位相差フィルムとしては極めてその位相差値が高いフィルムであった。
実施例2
厚み80μm、幅480mmの未延伸フィルムを用いて、延伸温度126℃、延伸倍率5.00倍で、他の条件は実施例1と同条件として延伸した。延伸後のフィルム厚み33μm、全光線透過率は91%であった。
フィルム幅は225mmであった。複屈折Δnが0.321、遅相軸の角度が0.6〜−0.6°の延伸フィルムが得られた。Reは、10,600nmであった。シワは全く観察されなかった。
厚み80μm、幅480mmの未延伸フィルムを用いて、延伸温度126℃、延伸倍率5.00倍で、他の条件は実施例1と同条件として延伸した。延伸後のフィルム厚み33μm、全光線透過率は91%であった。
フィルム幅は225mmであった。複屈折Δnが0.321、遅相軸の角度が0.6〜−0.6°の延伸フィルムが得られた。Reは、10,600nmであった。シワは全く観察されなかった。
実施例3
後半(縦延伸)加熱室3の温度を7℃下げ119℃とした以外は実施例2と同じ条件で延伸した。延伸後のフィルム厚み33μm、全光線透過率は92%であった。
Δnが0.315(遅相軸の角度が0.6〜−0.6°)で若干下がったが、シワのない充分に高複屈折の値のものが得られた。(Re=10,400nm)。
後半(縦延伸)加熱室3の温度を7℃下げ119℃とした以外は実施例2と同じ条件で延伸した。延伸後のフィルム厚み33μm、全光線透過率は92%であった。
Δnが0.315(遅相軸の角度が0.6〜−0.6°)で若干下がったが、シワのない充分に高複屈折の値のものが得られた。(Re=10,400nm)。
実施例4
厚み80μm、幅1480mmの未延伸フィルムを使用して、延伸温度119℃、延伸倍率5.00倍、延伸速度7.0倍/minで実施例1と同様に縦一軸延伸した。延伸後のフィルム厚みが33μm、幅が695mm、全光線透過率は92%であった。
Δnが0.315、遅相軸の角度が0.6〜−0.6°であった。このフィルムにはシワの発生がなかった。
厚み80μm、幅1480mmの未延伸フィルムを使用して、延伸温度119℃、延伸倍率5.00倍、延伸速度7.0倍/minで実施例1と同様に縦一軸延伸した。延伸後のフィルム厚みが33μm、幅が695mm、全光線透過率は92%であった。
Δnが0.315、遅相軸の角度が0.6〜−0.6°であった。このフィルムにはシワの発生がなかった。
比較例1〜3
厚み80μm、幅480mmの未延伸フィルムを用いて、延伸温度125℃、延伸倍率5.00倍、延伸速度3.5倍/minで延伸して、比較例1の縦一軸延伸フィルムを得た。
また、同様の未延伸フィルムを用いて、延伸温度を120℃、延伸倍率5.00倍、延伸速度4.1倍/minで延伸して、比較例2の縦一軸フィルムを得た。
両比較例とも複屈折Δnは0.30近くで十分高かったが、部分的なシワの発生があり、光学フィルムとしては不適であった。
厚み80μm、幅480mmの未延伸フィルムを用いて、延伸温度125℃、延伸倍率5.00倍、延伸速度3.5倍/minで延伸して、比較例1の縦一軸延伸フィルムを得た。
また、同様の未延伸フィルムを用いて、延伸温度を120℃、延伸倍率5.00倍、延伸速度4.1倍/minで延伸して、比較例2の縦一軸フィルムを得た。
両比較例とも複屈折Δnは0.30近くで十分高かったが、部分的なシワの発生があり、光学フィルムとしては不適であった。
さらに、同様の未延伸フィルムを用いて、比較例3では延伸温度を115℃まで下げ、延伸速度3.5倍/minで延伸した。この時シワの発生がない縦一軸延伸フィルムを得ることができた。しかし延伸倍率は2.20倍までしか上げることができず、複屈折Δnは0.150と低いものであった。比較例の場合、縦一軸延伸フィルムの厚み斑はいずれも4μm以上と大きく、実施例1〜4のフィルムの3μm以下と比較すると、明らかに悪化した。
1.ニップロール
2.前半(予備)加熱室
3.後半(縦延伸)加熱室
4.ニップロール
2.前半(予備)加熱室
3.後半(縦延伸)加熱室
4.ニップロール
Claims (3)
- 極限粘度が0.4〜0.8dl/gの範囲にあるポリエチレンナフタレート樹脂から形成された未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを縦1軸延伸して得られた全光線透過率が90%以上、延伸方向の屈折率nxとそれに直交する幅方向の屈折率nyとの差であるΔnが0.25〜0.35、遅相軸の角度が±1°以下、延伸後の厚みが20〜100μm、フィルム幅が200〜1000mmの範囲であることを特徴とする縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム。
- 未延伸ポリエチレンナフタレートフィルムは、ポリエチレン−2,6−ナフタレートの共重合比率が80モル%以上、複屈折Δnが0.003以下、Tgが120〜130℃、屈折率が1.644〜1.646、密度が1.328〜1.332g/cm3で、厚み30〜300μm、幅300〜2000mmである請求項1記載の縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム。
- 入口から、ニップロール、前半(予備)加熱室、後半(縦延伸)加熱室、ニップロールを有するロール縦延伸機を使用し、前半(予備)加熱室の温度を90〜110℃、後半(縦延伸)加熱室の温度を115℃〜135℃、後半(縦延伸)加熱室の延伸速度を5〜15倍/minに設定して、3.5〜5.5倍の延伸倍率を付与することを特徴とする請求項1記載の縦1軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムの製造方法。
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