JP2010234739A - フィルムの製造方法、フィルム、偏光板、液晶表示板用フィルム、及びフィルム製造装置 - Google Patents
フィルムの製造方法、フィルム、偏光板、液晶表示板用フィルム、及びフィルム製造装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 長期間の製膜を行なった場合においても、溶融物の挟圧位置が変化せず、光学特性が安定したフィルムの製造方法、及びその方法により製造されるフィルムを提供する。
【解決手段】
熱可塑性樹脂を含有する組成物をダイ16から溶融押出し、溶融押出しされた溶融物12Aを、タッチロール28とキャスティングロール18の間に連続的に挟圧してフィルム状に成形する。架台50を移動させることにより、溶融物12Aの挟圧する位置が一定となるように調整しながら、溶融物12Aをタッチロール28とキャスティングロール18により挟圧する。
【選択図】 図1
【解決手段】
熱可塑性樹脂を含有する組成物をダイ16から溶融押出し、溶融押出しされた溶融物12Aを、タッチロール28とキャスティングロール18の間に連続的に挟圧してフィルム状に成形する。架台50を移動させることにより、溶融物12Aの挟圧する位置が一定となるように調整しながら、溶融物12Aをタッチロール28とキャスティングロール18により挟圧する。
【選択図】 図1
Description
本発明はフィルムの製造方法に関する。また、その製造方法により製造されたフィルム、並びにこのフィルムを用いた偏光板、液晶表示板用フィルムに関する。
近年、液晶ディスプレイ市場の隆盛に伴い、様々なフィルムが開発されている。例えば、特許文献1〜3には、傾斜構造を有する位相差フィルムが開示されている。
例えば、特許文献1には、周速度の異なる二つのロール間にフィルムを通すことで、該フィルムにせん断力を付与し、光軸が傾斜したフィルムを作成する方法と、TN型液晶ディスプレイへの応用が記載されている。しかし、特許文献1の方法では、フィルムの光学特性のバラツキが大きいこと、フィルム表面に接触傷が付き易い等の問題があった。そこで、特許文献2,3では、溶融物に対して、ゴムロールを用いてせん断力を付与することで、上記問題点を解決できることが記載されている。
ところで、特許文献1〜3に記載された光軸の傾斜した位相差フィルムを製造する場合、熱可塑性樹脂の溶融物を周速度の異なる二つのロール間を通過させることによって、フィルムが製造される。
溶融物を二つのロール間を通過させることにより、溶融物はロール接触面から熱を奪われながら、ロール間で圧力を受けてフィルムが形成される。溶融物は、ロール間で挟圧された僅かな距離により、冷却固化されて配向及び又は傾斜構造が形成される。この際、フィルムの光学物性は、溶融物がロール間で受ける冷却条件と圧力により決定される。例えばロール温度が変動すると、フィルムの光学特性も変動することが知られている。そこで、ロール温度変動を極めて小さくすることにより、フィルムの光学特性の変動は改善される傾向があるものの、長時間製膜を行った時の経時的な光学特性変動は改善されていなかった。特に、従来の光学フィルムは低レターデーションのものが一般的であり、変動率が大きくても光学特性値の変動値自体は小さく、問題になることは少なかったが、ロールタッチにより積極的に配向させた、高レターデーションフィルムでは解決すべき大きな問題であった。検討の結果、長期間の製膜を行なった場合の経時的な光学特性の変動は、フィルターの濾圧上昇によるせん断発熱量アップや、押出機の圧力変動によるせん断発熱量変化等により、押出機とダイを連結する配管、ギアポンプ、フィルターユニットの温度が変化するために、熱膨張率が変化し、その結果、押出機からダイまでの長さが僅かに変化することが原因と分かった。配管が熱膨張すると、配管に接続されるダイの位置変化を伴う。これにより溶融物の挟圧位置が変化するが、挟圧位置が変動すると、溶融物がロールに接触する長さが変化するために、溶融物の冷却状態が大きく変化する。特に、ロールタッチによる製膜の場合には、タッチロール面側の冷却長は極めて短いことから、僅かな冷却長の変化でも、光学物性変動の原因となることが分かった。例えば、配管の温度が上昇し配管長が延びてタッチロール面との冷却長が短くなった場合には、光学傾斜構造の形成低下とレターデーション値の低下が見られる。つまり、2本のロールで溶融物を挟む製膜方法において、着地点がずれることにより光学特性が大きく変化すること問題点は従来知られていなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、長期間の製膜を行なった場合においても、溶融物の挟圧位置が変化しないフィルムの製造方法、及びその方法により製造されるフィルムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明のフィルムの製造方法は、熱可塑性樹脂を含有する組成物を押出機からダイに供給する工程と、前記ダイから溶融押出し、溶融押出しされた溶融物を、挟圧装置を構成する第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的に挟圧してフィルム状に成形する工程と、を含むフィルムの製造方法であって、前記溶融物を挟圧する位置が一定となるよう調整しながら挟圧装置により挟圧することを特徴とする。
溶融物を挟圧する位置が一定となるよう調整しながら挟圧装置により挟圧することで、光学特性の変動の少ないフィルムを製造することができる。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記溶融物の挟圧する位置の調整が、前記挟圧装置を移動させることによる位置の調整であることが好ましい。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記挟圧装置を移動させる位置の調整機構が、ヒートボルト方式であることが好ましい。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記溶融物の挟圧する位置の調整が、前記押出機を移動させて位置を調整することが好ましい。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記挟圧装置によって前記溶融物に加えられる圧力が20〜500MPaであることが好ましい。熱可塑性樹脂組成物の溶融物に20〜500MPaの線圧(ニップ圧)を付与することにより、面内レターデーション(Re)を発現させることができる。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記溶融物を挟圧する前記第一挟圧面と前記第二挟圧面との移動速度を互いに異ならせることにより、前記溶融物1m幅当たり3000〜30000Nのせん断力を付与することが好ましい。
第一挟圧面と第二挟圧面との移動速度を互いに異ならせることにより、製膜されたフィルムにせん断力を付与することができるので、光軸の傾斜構造の大きなフィルムを製造することができる。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記挟圧装置により挟圧される前記溶融物のニップ幅が0mmより大きく2mm以下であることが好ましい。溶融物の長さを0mmより大きく2mm以下とすることで、溶融物に大きな線圧を加えることができる。
ここで「ニップ幅」とは、以下の測定方法により測定したときの長さをいう。低圧用プレスケール(富士フイルム社製 圧力測定可能範囲2.5〜10MPa)を、メルトのない状態で、等周速(5m/分)でともに25℃に制御した二つの挟圧面に挟み込むことで測定した、搬送方向に沿う発色部の幅をニップ幅とした。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記溶融物を挟圧する前記第一挟圧面と前記第二挟圧面が、対向配置された一対のロールで構成されることが好ましい。
第一挟圧面と第二挟圧面を対向配置された一対のロールで構成しているので、溶融物に対して容易に圧力を加えることができる。
本発明のフィルムの製造方法は、前記発明において、前記熱可塑性樹脂が、環状オレフィン共重合体類、セルロースアシレート類、ポリカーボネート類、スチレン系共重合体、アクリル系共重合体から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
本発明のフィルムは、前記製造方法の何れかにより製造されたことを特徴とする。
本発明のフィルムは、前記発明において、フィルムの膜厚が15〜200μmであり、フィルム長手方向とフィルム法線を含む面内において、該法線から測定した波長550nmにおけるレターデーションRe[0°]と、+40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[+40°]と、該法線に対して−40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[−40°]が、以下の関係式(I)、(II)を共に満たすことが好ましい。
80nm≦Re[0°]≦300nm (I)
60nm≦|Re[+40°]−Re[−40°]|≦300nm (II)
上述の光学特性を有するフィルムは、ECBモード、OCBモード、TNモードの液晶ディスプレイに使用した場合に、十分な光学補償を実現できる。
60nm≦|Re[+40°]−Re[−40°]|≦300nm (II)
上述の光学特性を有するフィルムは、ECBモード、OCBモード、TNモードの液晶ディスプレイに使用した場合に、十分な光学補償を実現できる。
また、本発明の偏光板は、前記フィルムを含むことを特徴とする。さらに、本発明の液晶表示用フィルムは、前記フィルムを含むことを特徴とする。
本発明のフィルム製造装置は、熱可塑性樹脂を含有する組成物を押出する押出機と、前記押出機から供給された組成物を溶融押出するダイと、前記ダイから溶融押出しされた溶融物を第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的挟圧してフィルム状に成形する挟圧装置と、前記溶融物を挟圧する位置が一定となるよう位置調整機構と、を備える。
本発明によれば、挟圧装置により溶融物が挟圧される位置が一定となるよう調整されるので、光学特性の変動の少ないフィルムを製造することができる。
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。
<フィルムの製造方法>
本発明のフィルムの製造方法は、熱可塑性樹脂を含有する組成物を押出機からダイに供給する工程と、前記ダイから溶融物を溶融押出し、溶融押出しされた溶融物を、挟圧装置を構成する第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的に挟圧してフィルム状に成形する工程と、を含むフィルムの製造方法において、前記溶融物を挟圧する位置が一定となるよう調整しながら挟圧装置により挟圧することを特徴とする。
本発明のフィルムの製造方法は、熱可塑性樹脂を含有する組成物を押出機からダイに供給する工程と、前記ダイから溶融物を溶融押出し、溶融押出しされた溶融物を、挟圧装置を構成する第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的に挟圧してフィルム状に成形する工程と、を含むフィルムの製造方法において、前記溶融物を挟圧する位置が一定となるよう調整しながら挟圧装置により挟圧することを特徴とする。
図1は、本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を実施するための製造装置の一例を示す構成図である。
図1に示すように、製造装置10は、熱可塑性樹脂を含有する組成物(以下、「熱可塑性樹脂組成物」ともいう)12を溶融する押出機14と、溶融した熱可塑性樹脂組成物12をフィルム状に吐出するダイ16と、押出機14とダイ16を連結するための配管44と、ダイ16から吐出された高温溶融状態のフィルム12A(以下、「溶融物」ともいう)を多段冷却する複数のキャスティングロール18、20、22と、キャスティングロール18に対向配置されたタッチロール28と、最後のキャスティングロール22からフィルム12Bを剥離する剥離ロール24と、冷却されたフィルム12Bを巻き取る巻取機26と、を備える。
キャスティングロール18、20、22と、タッチロール28と、及び剥離ロール24は架台50上に設置される。架台50は、図1において矢印で示すように、フィルム12Bの搬送方向に沿って前後方向に移動することができる。フィルムの製造中において、架台50を前後方向に移動することによって、溶融物12Aのキャスティングロール18及びタッチロール28への着地点52が変更される。
次に、本発明の製造方法の概要を説明する。最初に、溶融物12Aが所定の着地点52に供給されるよう、ダイ16の吐出口とキャスティングロール18及びタッチロール28との位置関係を調整する。位置関係を調整することによって、溶融物12Aの挟圧位置が決定される。これにより所望の光学特性を有するフィルムが製造される。求められるフィルムの光学特性に応じて、溶融物12Aの挟圧位置が調整される。
次に、キャスティングロール18及びタッチロール28により連続的に溶融物12Aを挟圧してフィルム12Bを製造する。長期間の製膜を行なった場合、例えば、押出機14の温度変動により、配管44が伸縮する場合がある。配管44が伸縮するとダイ16の位置が変動し、ダイ16の吐出口とキャスティングロール18及びタッチロール28との位置関係に変動を生じる。位置関係の変動により溶融物12Aの挟圧される位置が変化し、フィルムの光学特性に影響を与える。そこで、本発明においては、製膜中の期間、温度変動により移動するダイ16の位置変化を検出し、その変化量に応じて架台50を移動させる。製膜中の期間、溶融物12Aは、キャスティングロール18及びタッチロール28に対し、常に同じ着地点52に供給される。その結果、光学特性が一定となるフィルムを製造することができる。
本実施の形態では、ダイ16の変動に応じて、キャスティングロール18及びタッチロール28を移動させる場合を説明した。架台50に変動に応じて、ダイ16を移動させる場合でも良い。
供給工程部は、熱可塑性樹脂を含有する組成物を形成し、製膜工程に供給する工程である。図2は、供給手段の一例として、押出機14の構成を示す断面図である。同図に示すように、押出機14のシリンダ32内には、スクリュー軸34にフライト36を取り付けた単軸スクリュー38が設けられている。この単軸スクリュー38は、不図示のモータによって回転するようになっている。シリンダ32の供給口40には不図示のホッパーが取り付けられている。そして、このホッパーから熱可塑性樹脂組成物が供給口40を介してシリンダ32内に供給される。
シリンダ32内は、供給口40側から順に、供給口40から供給された熱可塑性樹脂組成物を定量輸送する供給部(Aで示す領域)と、熱可塑性樹脂組成物を混練・圧縮する圧縮部(Bで示す領域)と、混練・圧縮された熱可塑性樹脂組成物を計量する計量部(Cで示す領域)と、より構成される。押出機14で溶融された熱可塑性樹脂組成物は、吐出口42からダイ16に連続的に送られる。
押出機14のスクリュー圧縮比は、1.5〜4.5に設定されることが好ましく、シリンダ内径に対するシリンダ長さの比L/Dは20〜70に設定されることが好ましい。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の単位長さ当たりの容積÷計量部Cの単位長さ当たりの容積で表され、供給部Aのスクリュー軸34の外径d1、計量部Cのスクリュー軸34の外径d2、供給部Aの溝部径a1、及び計量部Cの溝部径a2とを使用して算出される。押出温度は190〜300℃が好ましい。さらに残存酸素による溶融樹脂の酸化を防止するため、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機を用い真空排気しながら実施するのも好ましい。
そして、押出機14によって溶融された熱可塑性樹脂組成物12は配管44(図1参照)を介してダイ16に送られ、ダイ吐出口からフィルム状に吐出される。ダイ16から吐出する吐出圧の変動は10%以内の範囲にすることが好ましい。
ダイ16の吐出口から押し出された直後の溶融物12Aの温度T[℃]は、Tg+60℃≦T≦Tg+140℃を満足することが好ましい。ダイ16の吐出口から押し出された直後の溶融物12Aの温度Tは、接触式温度計や非接触式温度計によって測定することができる。またTg[℃]は熱可塑性樹脂組成物12のガラス転移温度を意味し、例えば走査型示差熱量計(DSC)を用いて以下の手順で測定することができる。
走査型示差熱量計(DSC)の測定パンに熱可塑性樹脂組成物12を入れ、これを窒素気流中で、10℃/分で30℃から300℃まで昇温した後(1st−run)、30℃まで−10℃/分で冷却し、再度10℃/分で30℃から300℃まで昇温する(2nd−run)。上記2nd−runでベースラインが低温側から偏奇し始める温度を、熱可塑性樹脂組成物12のガラス転移温度Tgとして算出することができる。
また、周囲の空気の流れに起因するバンクの変動や、樹脂組成物の周囲への放熱等の外乱の影響を小さくする観点から、ダイ16の吐出口とキャスティングロール18とタッチロール28との間に、溶融物12Aを囲う遮蔽部材を設けてもよい。
この場合、空気より熱伝導率が小さい気体を遮蔽部材の内部に封入することで、外気からの熱伝導を抑えることができ、バンクの樹脂温度を高くすることができるとともに、溶融樹脂が受ける外乱の影響を小さくできる。遮蔽部材の内部に封入可能な気体として、例えばアルゴンや炭酸ガス等を挙げることができる。
製膜工程部では、供給手段で形成された溶融物12Aを、挟圧装置を構成する第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的に20〜500MPaの線圧で挟圧することによりフィルムが成形される。図1においては、挟圧装置を構成する第一挟圧面、第二挟圧面は、タッチロール28およびキャスティングロール18で構成される。
第一挟圧面と第二挟圧面による線圧は、20〜500MPaの範囲に設定されており、25〜400MPaに設定されていることが好ましい。更に好ましくは30〜250MPaである。このように上記範囲の大きな線圧を付与しながら、タッチロール28とキャスティングロール18との間の狭隘な挟圧部から溶融物12Aを押し出すことで、溶融物12Aに伸長変形が起こり、流れ方向(面内方向)及び厚み方向に高いレターデーションが発現する。これにより、例えば、波長550nmにおけるフィルム面内レターデーション(Re)が40nm以上のフィルム12Bを成形することができる。なお、タッチロール28およびキャスティングロール18により成形されるフィルム12Bの遅相軸の方向は、フィルムの搬送方向と略同一となる。
本実施の形態においては、挟圧装置によって挟圧される溶融物12Aのニップ幅は0mmより大きく2mm以下となるよう調整される。溶融物12Aのニップ幅を0mmより大きく2mm以下とすることにより、Reの発現性が高くなり、目標とするReを得ることができる。
ここで「ニップ幅」とは、以下の測定方法により測定したときの長さをいう。低圧用プレスケール(富士フイルム社製 圧力測定可能範囲2.5〜10MPa)を、メルトのない状態で、等周速(5m/分)でともに25℃に制御した二つの挟圧面に挟み込むことで測定した、搬送方向に沿う発色部の幅をニップ幅とした。
また、挟圧装置のニップ圧は、富士フイルム社製の圧力測定フィルム「プレスケール」をニップ点で挟圧して発色させた後、発色度合いをプレスケール専用濃度計FPD−305およびプレスケール専用圧力換算機FPD−306を用いて圧力値に換算し求めることができる。
タッチロール28は、不図示のエアシリンダーや油圧シリンダ等により、ダイ16の吐出口から供給される溶融物12Aをキャスティングロール18に押し付けることが可能な構成を有する。
なお、従来から使用されている硬度の低い弾性ロール(例えば、特開2003−25414号公報に記載されている、表面が金属で被覆されたゴムロール)は、高圧が付与されると変形して、樹脂組成物12との接触面積が増加してしまうため、上述のような高い線圧を付与することが難しい。
このため、タッチロール28及びキャスティングロール18として、ショア硬さが45HS以上のロールを使用することが好ましい。より好ましいショア硬さは50HS以上であり、さらに好ましくは60HS以上である。ここでショア硬さは、JIS Z 2246の方法を用いて、ロール幅方向に5点及び周方向に5点測定した値の平均値から求めることができる。
上記ショア硬さを達成するために、2つのロールの材質は金属であることが好ましく、より好ましくはステンレスであり、表面をメッキ処理されたロールも好ましい。一方、ゴムロールやゴムでライニングした金属ロールは、表面の凹凸が大きく、フィルムの表面に傷が付き易いので、使用を避けることが好ましい。
キャスティングロール18及びタッチロール28の表面は、表面が平滑なフィルムを成形する観点から、算術平均粗さRaが100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、25nm以下であることがさらに好ましい。
タッチロール28については、例えば特開平11−314263号公報、特開2002−36332号公報、特開平11−235747号公報、国際公開第97/28950号パンフレット、特開2004−216717号公報、特開2003−145609号公報記載のものも利用できる。
ダイ16の吐出口とバンクとの間の距離(エアギャップ)は、外部の空気流れの影響を低減する観点から、200mm以内に設定されることが好ましい。
また、第一挟圧面の移動速度と第二挟圧面の移動速度を互いに異ならせることが好ましい。周速差を設けることにより、溶融物12Aにせん断力を付与することができるので、光軸が傾斜したフィルム12Bを成形することができる。
本実施に形態においては、タッチロール28(「第一挟圧面」に相当)とキャスティングロール18(「第二挟圧面」に相当)とを異なる速度(周速度)で移動(回転)させることが好ましい。タッチロール28とキャスティングロール18との間に周速差を設けることにより、挟圧部において溶融物12Aにせん断力を付与して、光軸が傾斜したフィルムを成形することができる。
上述の周速差を設ける場合、タッチロール28を、キャスティングロール18よりも大きな周速で回転させることが好ましい。タッチロール28がキャスティングロール18よりも遅い場合、タッチロール28側にバンクが形成されるため、キャスティングロール18と溶融物12Aとの接触時間が短くなる。このため、溶融物12Aの冷却が不十分となり、タッチロール28から溶融物12Aが剥がれにくくなり、フィルムの幅方向に沿った縞状の面状不良が発生してしまうことがある。タッチロール28をキャスティングロール18よりも大きな周速で回転させることにより、フィルムの幅方向に沿った縞状の面状不良を防止することができる。
2つのロールの周速比は、0.6〜0.99とすることが好ましく、0.75〜0.98とすることがより好ましい。ここで、2つのロールの周速比とは、遅いロールの周速度/速いロールの周速度を意味する。
また、第一挟圧面と第二挟圧面とで速度の異なる挟圧装置としては、図1に示すような周速が異なる2つのロールの組み合わせ(タッチロール28とキャスティングロール18)の他に、特開2000−219752号公報に記載の互いに速度の異なるロールとタッチベルトの組み合わせ、などが挙げられる。
2つのロールの周速比が小さいほど(すなわち、周速差が大きいほど)、得られるフィルムFのRe[40°]とRe[−40°]の差の絶対値は大きくなる一方で、周速比が小さすぎると、得られるフィルムFの表面に傷が付きやすくなる。2つのロールの周速比を上記範囲内に設定すると、表面が平滑であり、光軸が大きく傾斜したフィルム12Bを成形することができる。
図3は、樹脂温度が高温の場合と低温の場合における、2つのロールの周速比と、屈折率楕円体が一様傾斜したことを仮定した場合の|Re[+40°]−Re[−40°]|との関係を示すグラフである。図3に示すように、樹脂温度が低い場合に比べて、樹脂温度が高い場合のほうが、周速比の変化による|Re[+40°]−Re[−40°]|の変化を抑えることができるので、樹脂温度を高くして製造することにより、|Re[+40°]−Re[−40°]|を安定して製造することができる。
さらに,直径の大きなロールを用いるのが好ましく、具体的には、直径が350〜600nm、より好ましくは350〜500nmの2つのロールを使用するのが好ましい。直径の大きなロールを用いると、溶融物12Aとロールとの接触面積が広くなり、剪断がかかる時間がより長くなるため、Re[+40°]とRe[−40°]の差が大きなフィルムを、そのバラツキを抑制しつつ製造することができる。なお、2つのロールの直径は等しくても、異なっていてもよい。
2つのロールは、連れ周り駆動でも独立駆動でもよいが、バラツキを抑制するためには、独立駆動であることが好ましい。
2つのロールを異なる周速で回転させることで光軸を傾斜したフィルムを成形可能であることは既に説明した通りであるが、さらにRe[+40°]とRe[−40°]との差を大きくするために、2つのロールの表面温度に差をつけてもよい。好ましい温度差は5℃〜80℃であり、より好ましくは20℃〜80℃、さらに好ましくは20℃〜60℃である。その際、2つのロールの温度は、樹脂のガラス転移温度Tgを用いて、Tg−70℃〜Tg+20℃、より好ましくはTg−50℃〜Tg+10℃、さらに好ましくはTg−40℃〜Tg+5℃に設定する。このような温度制御は、例えば、タッチロール28の内部に温調した液体又は気体を流すことで達成することができる。
また、図1に示すように、このようにして製膜した後、フィルム状の溶融物を通過させる2つのロールであるキャスティングロール18、タッチロール28以外に、2本のキャスティングロール20、22を使用してフィルムを冷却することが好ましい。キャスティングロールは、通常は最上流側(ダイに近い方)のキャスティングロール18にタッチさせるように配置する。一般的には、図1に示すように3本のキャスティング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。複数本あるキャスティングロールの間隔は、面間で0.3mm〜300mmが好ましく、より好ましくは、1mm〜100mm、さらに好ましくは3mm〜30mmである。
上記構成のキャスティングロール22において冷却固化されたフィルム12Bは、図1に示す剥離ロール24によりキャスティングロール22から剥離される。
さらに加工したフィルムの両端をトリミングすることが好ましい。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。また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1μm〜50μmが好ましく、より好ましくは3μm〜20μm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1mm〜50mmが好ましく、より好ましくは3mm〜30mmである。押出し加工は室温〜300℃で実施できる。巻き取る前に、片面もしくは両面に、ラミフィルムを付けることも好ましい。ラミフィルムの厚みは5μm〜100μmが好ましく、10μm〜50μmがより好ましい。材質はポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン等、特に限定されない。
上記のように製造したフィルム12Bは、縦延伸、横延伸を行うのが好ましく、さらに収縮処理を組み合わせてもよい。縦延伸後に横延伸を行うもの、あるいは横延伸と縦収縮処理を組み合せるものであり、前者は高Rthを発現させるのに適し、後者は低Rthを発現させるのに適する。
横延伸と縦収縮処理を組み合せて実施する場合、縦収縮は横延伸中に実施してもよく、横延伸後に実施してもよく、両方で実施してもよい。さらに、この横延伸の前又は後或いは両方に縦延伸を組み合せてもよい。また、溶融製膜工程でフィルム12Bを製造した後、一旦巻取機26に巻き取らずに、連続して縦延伸工程と横延伸工程を行って、その後で巻き取ってもよい。巻き取る場合の巻き取り張力は、好ましくは2kg/m幅〜50kg/m幅であり、より好ましくは5kg/m幅〜30kg/m幅である。
本発明では縦延伸単独で行っても良く、横延伸と組合せて実施しても良い。縦延伸は横延伸の前、後どちらで実施しても良いが、横延伸前に行うのがより好ましい。また縦延伸は1段で実施しても良く、多段に分けて実施しても良い。
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
の発現性を変えることができる。L/Wが2を超え50以下(長スパン延伸)ではRthを小さくでき、L/Wが0.01以上0.3以下(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(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、短スパン延伸が好ましい。さらに高Rthを狙う場合は短スパン延伸、低Rthを狙う場合は長スパン延伸と区別して使用することがより好ましい。
の発現性を変えることができる。L/Wが2を超え50以下(長スパン延伸)ではRthを小さくでき、L/Wが0.01以上0.3以下(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(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、短スパン延伸が好ましい。さらに高Rthを狙う場合は短スパン延伸、低Rthを狙う場合は長スパン延伸と区別して使用することがより好ましい。
これらの縦延伸の好ましい延伸温度は(Tg−10℃)〜(Tg+50)℃、より好ましくは(Tg−5℃)〜(Tg+40)℃、さらに好ましくは(Tg)〜(Tg+30)℃である。好ましい延伸倍率は2%〜200%であり、より好ましくは4%以上150%以下、さらに好ましくは6%〜100%である。
横延伸はテンターを用いて実施できる。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℃以上Tg+60℃以下が好ましく、Tg−5℃以上Tg+45℃以下がより好ましく、Tg以上Tg+30℃以下がさらに好ましい。好ましい延伸倍率は10%以上250%以下、より好ましくは20%以上200%以下、さらに好ましくは30%以上150%以下である。ここでいう延伸倍率とは下記式で定義されるものである。
延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)−(延伸前の長さ)}/(延伸前の長さ)
次に、図4を参照して、本発明に係る製造方法をより詳細に説明する。図4(A)に示すように、床面60上に架台62が設置される。架台62上に押出機14とモータ64が設置される。モータ64により押出機14内に設けられたスクリュー(不図示)が回転する。押出機14にホッパー66が設けられる。ホッパー66から熱可塑性樹脂組成物が供給口を介して押出機14内に供給される。
次に、図4を参照して、本発明に係る製造方法をより詳細に説明する。図4(A)に示すように、床面60上に架台62が設置される。架台62上に押出機14とモータ64が設置される。モータ64により押出機14内に設けられたスクリュー(不図示)が回転する。押出機14にホッパー66が設けられる。ホッパー66から熱可塑性樹脂組成物が供給口を介して押出機14内に供給される。
押出機14とダイ16は配管44により接続される。押出機14とダイ16との間には、ギアポンプ70が設けられており、ギアポンプ70からダイ16に一定量の熱可塑性樹脂が供給される。ギアポンプ70と押出機14の間には、ろ過装置として、例えばフィルターを簡便に交換することができるスクリーンチェンジャー68が設置される。スクリーンチェンジャー68を用いることで、製膜工程を止めることなく、フィルターを交換することができる。押出機14の出口で濾過を行うことにより、樹脂に含まれていたゴミや未反応物、及び押出機14で熱劣化した微細異物が溶融樹脂中から除去される。
ギアポンプ70とダイ16との間には、リーフディスクフィルター方式のろ過装置72が設置される。リーフディスクフィルター方式のろ過装置72内には焼結金属繊維で作られたリーフディスクフィルターを備える。ろ過装置72により溶融樹脂中から異物が除去される。
天井74にはダイ16の移動用のレール76が設置される。ダイ16の上側にダイ吊り用の治具78が設けられる。治具78がレール76に設置される。レール76上を、治具78を移動させることによって、ダイ16が前後方向に移動することができる。
キャスティングロール18、20、22と、タッチロール28と、及び剥離ロール24はロールユニット80上に配置される。ロールユニット80は、下段ユニット80Aと上段ユニット80Bを備える。上段ユニット80Bは下段ユニット80A上を移動できるよう構成される。ロールユニット80をフィルムの搬送方向に沿って前後に移動させるため、床面60にはレール82が設けられる。
溶融物の挟圧位置の設定は、最初に押出機14を稼働し、押出機14を昇温する。熱膨張で、配管44が伸びる。配管44が伸びた量に応じて、治具78がレール76上を移動する。これによりダイ16の位置が変動する。例えば、常温と240℃で約25mm程度位置が変化する。昇温後に配管44が伸びダイ16の位置が決まった時点で、ダイ16の吐出口と、キャスティングロール18とタッチロール28との位置関係を調整し、ダイ16を固定する。
レール76には基準線84が設けられている。ダイ16が固定されたときに、ダイ16と基準線84との距離が決まる。
次に、図4(B)に示すように、その後の製膜中に、配管44の温度が、熱可塑性樹脂の吐出量アップやフィルターの濾圧上昇等により上昇する。温度上昇や下降に伴い、配管44が熱膨張により伸縮し、ダイ16の位置が変化する。その結果、ダイ16と基準線84の距離が変化する。基準線84からダイ16の変化量を検知する。変化量に応じてキャスティングロール18、20、22と、タッチロール28を支持する上段ユニット80Bを、下段ユニット80A上を移動させる。ダイ16の変化量に応じて、キャスティングロール18とタッチロール28を移動させることによって、溶融物のキャスティングロール18とタッチロール28への着地点を一定にすることができる。したがって、光学特性の変動の少ないフィルムを製造することができる。
図5は上段ユニット80Bを、下段ユニット80A上を移動させる方法を示す図である。下段ユニット80A上には直動ガイド86が設置され、上段ユニット80Bは直動ガイド86に沿ってフィルムの搬送方向に沿って前後に移動することができる。このような直動ガイド86としては、たとえば、THK社製、商品名:LMガイドが使用できる。図5に示すように、上段ユニット80B上に連続的に変化可能な位置調整機構88が、上段ユニット80Bに設けられた固定板90に固定される。位置調整機構88として、ヒートボルトやエアシリンダー、サーボモーターを用いてボールネジで移動させる方法等を使用することできる。特に、ヒートボルトを位置調整機構88として好適に使用することができる。
ヒートボルトは、軸方向に伸縮することができ、これにより上段ユニット80Bを移動させることができる。その伸縮長さは、ヒートボルトの温度を調整することで行なわれる。ヒートボルトは温度による熱膨張によって長さが調整されるよう構成される。配管が熱膨張により伸縮するため、位置調整機構88も熱膨張により長さが調整できるヒートボルトが好ましい。
ヒートボルトの構造としては、ボルトの周囲に加熱用ヒーターが配置されており、特開平05−162188のような公知のものを用いることが出来る。本発明で用いるヒートボルトは、押出し機の熱膨張変動に対応可能な調整範囲を有することが必要であり、任意の調整範囲の物を用いることが可能であるが、設備サイズの点から±1mm程度以上の調整範囲を有する設備を用いることが好ましい。ヒートボルトのボルトに用いる素材としては、熱膨張率が大きく調整範囲を大きく取ることが可能であり、また加熱用ヒーターによる加熱で剛性低下や劣化しない耐熱性と、押出し装置の位置が固定可能な強度を有することが必要であり、またヒーター加熱によるボルトの温度ムラを改善するために、熱伝導の良好なものが好ましく、熱伝導率は10W/m・K以上であることが好ましい。また、ヒートボルトによる装置の固定が必要なことから、ボルトが加熱されて使用される時の温度での引張り強度が50Kg/mm2 以上の物性を有する素材が好ましい。この理由からステンレス、黄銅、ジュラルミン、鉄等が好ましい。必要なサイズのヒートボルト長さは、用いる素材の線膨張係数や加熱する温度により異なるが、例えば線膨張係数が2×10-5の場合1m程度で、φ10〜30mmの直径のものが必要となる。また、用いるヒーターは任意のものを用いることが可能であるが、昇温速度の速いタイプのものが調整の応答性の点から有利である。また、ヒートボルトが外乱により温度変動しないように、断熱機能を付与することも出来る。
ボールネジを用いた位置制御方法については、例えば特開2004−054373のように駆動用サーボモーターとの組合せにより達成可能となる。
<フィルム>
本発明のフィルムの製造方法により製造されたフィルムは、熱可塑性樹脂を含有し、フィルム長手方向とフィルム法線を含む面内において、該法線から測定した波長550nmにおけるレターデーションRe[0°]と、+40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[+40°]と、該法線に対して−40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[−40°]が、以下の関係式(I)、(II)を共に満たすことを特徴とする。
60nm≦Re[0°]≦300nm (I)
40nm≦|Re[+40°]−Re[−40°]|≦300nm (II)
本明細書において、「該法線からθ°傾いた方向」とは、フィルム長手方向を傾斜方位として、法線方向からθ°フィルム面方向に傾斜させた方向と定義する。即ち、フィルム面の法線方向は、傾斜角度0°の方向であり、フィルム面内の任意の方向は、傾斜角度90°の方向である。
本発明のフィルムの製造方法により製造されたフィルムは、熱可塑性樹脂を含有し、フィルム長手方向とフィルム法線を含む面内において、該法線から測定した波長550nmにおけるレターデーションRe[0°]と、+40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[+40°]と、該法線に対して−40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[−40°]が、以下の関係式(I)、(II)を共に満たすことを特徴とする。
60nm≦Re[0°]≦300nm (I)
40nm≦|Re[+40°]−Re[−40°]|≦300nm (II)
本明細書において、「該法線からθ°傾いた方向」とは、フィルム長手方向を傾斜方位として、法線方向からθ°フィルム面方向に傾斜させた方向と定義する。即ち、フィルム面の法線方向は、傾斜角度0°の方向であり、フィルム面内の任意の方向は、傾斜角度90°の方向である。
本発明のフィルムにおいて、|Re[+40°]−Re[−40°]|は60〜250nmであり、60〜200nmであることが好ましく、さらに好ましくは、80〜180nmである。また、本発明のフィルムは、面内レターデーションRe[0°]が60〜250nmであり、より好ましくは、Re[0°]が60〜200nmであり、さらに好ましくは、80〜180nmである。
さらに、本発明のフィルムは、厚み方向のレターデーションRthが40〜500nmであることが好まく、より好ましくは40〜350nm、さらに好ましくは40〜300nmである。
|Re[+40°]−Re[−40°]|かつRe[0°]が前記範囲で、さらにRthが前記範囲のフィルムは、後述する本発明の方法によって作製することができ、上記範囲の光学フィルムを、ECBモード、OCBモード、TNモード等の液晶ディ液晶ディスプレイの光学補償に利用した場合に、視野角特性の改善に寄与し、広視野角化を達成することができる。
本発明の光学用途用のフィルムは、その厚みについては特に制限はないが、液晶ディスプレイ等に用いる場合は、薄型化の観点では、15μm以上200μm以下であるのが好ましく、20μm以上100μm以下であることがより好ましく、25μm以上60μm以下であることがさらに好ましい。本発明の製造方法では、このような薄手のフィルムを作成でき、従来技術との差異点の一つである。
Re[0°]、Re[+40°]、Re[−40°]のバラツキは、液晶ディスプレイに利用した場合に、表示ムラとなって現れるので、そのバラツキは小さいほど好ましく、具体的には、±3nmであることが好ましく、±1nm以内であることがさらに好ましい。また、同様に遅相軸の角度のバラツキも、表示ムラの原因となるので、そのバラツキは小さいほど好ましく、具体的には±1°以内であることが好ましく、±0.5°以内であることがさらに好ましく、±0.25°であることが特に好ましい。なお、フィルムの遅相軸の方向は、後述する本フィルムの製造方法に依存する。例えば、正の固有複屈折性を示す樹脂を、2つのロールに通過させると、遅相軸はフィルムの長手方向と同方向となる。
上記光学特性値は、以下の方法により測定することができる。
フィルムのRe[0°]、Re[+40°]、Re[−40°]は、KOBRA 21ADH又はWR(王子計測機器(株)製)を用い、フィルムの長手方向とフィルム法線を含む面内において、長手方向を傾斜方位とし、傾斜角度40度での位相差及び傾斜角度−40度での位相差を測定する。なお、測定波長は550nmとする。なお、一般的な熱可塑性樹脂を溶融製膜法で作成したフィルムは、|Re[+40°]−Re[−40°]|≒0nmとなる。すなわち、長手方向を傾斜方位として|Re[+40°]−Re[−40°]|を測定した場合、0nm以上の位相差を発現することが本発明のフィルムの特徴である。
また、Re[0°]、Re[+40°]、Re[−40°]のバラツキは、以下の方法により測定することができる。フィルムの幅方向に10点及び、搬送方向10点に等間隔でサンプリングを行い、上記方法でRe[0°]、Re[+40°]、Re[−40°]を測定し、その最大値と最小値の差を、バラツキとすることができる。なお、本発明においては、各測定点における測定値の平均値を、Re[0°]および|Re[+40°]−Re[−40°]|の値とした。
さらに、遅相軸のバラツキは、そのバラツキも、フィルムの幅方向に10点及び、搬送方向10点に等間隔に測定を行った際の最大値と最小値の差で決定することができる。
Rthは、屈折率楕円体がβ°一様傾斜したことを仮定し、屈折率楕円体の各方位の屈折率nx、ny、nzを数値計算し、数式(A)に代入して、求めることができる。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d 数式(A)
本発明のフィルムでは、nyはフィルム幅方向の屈折率である。nxはフィルムのx軸への射影成分がz軸への射影成分よりも大きい方位の、nzはz軸への射影成分がx軸の射影成分よりも大きい方位の屈折率である。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d 数式(A)
本発明のフィルムでは、nyはフィルム幅方向の屈折率である。nxはフィルムのx軸への射影成分がz軸への射影成分よりも大きい方位の、nzはz軸への射影成分がx軸の射影成分よりも大きい方位の屈折率である。
nx、ny、nzの求め方については、王子計測機器株式会社の技術資料等(http://www.oji-keisoku.co.jp/products/kobra/kobra.html)に記載されているが、例えば、Re[0°]、Re[+40°]、Re[−40°]の値及び平均屈折率naveの値及び膜厚値dから、以下の式(B)を用いて計算することが出来る。
なお、式中、Re[θ]は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値をあらわす。また、数式(B)中のβは、屈折率楕円体が一様傾斜したことを仮定した場合の傾斜角度を表し、傾斜型位相差フィルムの構造を単純に把握するときに使用される。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学補償フィルムのカタログの値を使用することができる。また、平均屈折率の値が既知でないものについては、アッベ屈折計で測定することができる。主な光学補償フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、上記光学特性を有する限り特に限定されないが、溶融押出し法を利用して作製する場合は、溶融押出し成形性が良好な材料を利用するのが好ましく、その観点では、環状オレフィン類、セルロースアシレート類、ポリカーボネート類、ポリエステル類、透明ポリエチレン、透明ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリアリレート類、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類、マレイミド系共重合体類、透明ナイロン類、透明フッ素樹脂類、透明フェノキシ類、ポリエーテルイミド類、ポリスチレン類、アクリル系共重合体類、スチレン系共重合体類を選択するのが好ましい。1種の当該樹脂を含有していてもよいし、互いに異なる2種以上の当該樹脂を含有していてもよい。中でも、セルロースアシレート類、及び付加重合によって得られた環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート類、スチレン系共重合体、アクリル系共重合体が好ましい。
特に、正の固有複屈折性を示す、セルロースアシレート類、及び付加重合によって得られた環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート類は、2つのロールでせん断変形を付加した場合、遅相軸がMD方向を向き、長手方向を傾斜方位として、|Re[+40°]―Re[−40°]|>0のフィルムを作成することができる。
また、負の固有複屈折性を示す、アクリル、スチレン系共重合体は、上記加工を行った場合、遅相軸がTD方向を向き、長手方向を傾斜方位として、|Re[40°]―Re[−40°]|>0のフィルムを作成することができる。
本フィルムを、視野角補償フィルムとして液晶表示装置に応用する場合には、液晶表示装置の特性や偏光板加工の利便性を考慮にいれて、上記正又は負の固有複屈折樹脂を適宜選択して用いることが出来る。
本発明に使用可能な環状オレフィン共重合体類の例には、ノルボルネン系化合物の重合により得られた樹脂が含まれる。開環重合及び付加重合のいずれの重合方法によって得られる樹脂であってもよい。
付加重合及びそれにより得られる樹脂としては、例えば、特許3517471号公報、特許3559360号公報、特許3867178号公報、特許3871721号公報、特許3907908号公報、特許3945598号公報、特表2005−527696号公報、特開2006−28993号公報、特開2006−11361公報、国際公開WO第2006−/004376号公報、国際公開WO第2006−/030797号公報パンフレットに記載されているものが挙げられる。中でも、特許3517471号公報に記載のものが特に好ましい。
開環重合及びそれにより得られる樹脂としては、国際公開WO98第98/−14499号公報パンフレット、特許3060532号公報、特許3220478号公報、特許3273046号公報、特許3404027号公報、特許3428176号公報、特許3687231号公報、特許3873934号公報、特許3912159号公報に記載のものが挙げられる。中でも、国際公開WO第98−/14499号公報パンフレット、特許3060532号公報に記載のものが特に好ましい。
これらの環状オレフィンの中でも付加重合のものが、複屈折の発現性、溶融粘度の観点から好ましく、例えば、「TOPAS #6013」(Polyplastics社製)を用いることができる。
本発明に使用可能なセルロースアシレート類の例には、セルロース単位中の3個の水酸基が、少なくとも一部がアシル基で置換されたいずれのセルロースアシレートも含まれる。当該アシル基(好ましくは炭素数3〜22のアシル基)は、脂肪族アシル基及び芳香族アシル基のいずれであってもよい。中でも、脂肪族アシル基を有するセルロースアシレートが好ましく、炭素数3〜7の脂肪族アシル基を有するものがより好ましく、炭素数3〜6の脂肪族アシル基を有するものがさらに好ましく、炭素数は3〜5の脂肪族アシル基を有するものがよりさらに好ましい。これらのアシル基は複数種が1分子中に存在していてもよい。好ましいアシル基の例には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基などが含まれる。これらの中でも、さらに好ましいものは、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基から選択される1種又は2種以上を有するセルロースアシレートであり、よりさらに好ましいものは、アセチル基及びプロピオニル基の双方を有するセルロースアシレート(CAP)である。CAPは、樹脂の合成が容易であること、押し出し成形の安定性が高いこと、の点で好ましい。
本発明の方法等、溶融押出し法により光学フィルムを作製する場合は、用いるセルロースアシレートは、以下の式(S−1)及び(S−2)を満足することが好ましい。以下の式を満足するセルロースアシレートは、融解温度が低く、融解性が改善されているので、溶融押出し製膜性に優れる。
式(S−1) 2.0≦X+Y≦3.0
式(S−2) 0.25≦Y≦3.0
式中、Xはセルロースの水酸基に対するアセチル基の置換度を表し、Yはセルロースの水酸基に対するアシル基の置換度の総和を表す。本明細書でいう「置換度」とは、セルロースの2位、3位および6位のぞれぞれの水酸基の水素原子が置換されている割合の合計を意味する。2位、3位および6位全ての水酸基の水素がアシル基で置換された場合は置換度が3となる。
式(S−1) 2.0≦X+Y≦3.0
式(S−2) 0.25≦Y≦3.0
式中、Xはセルロースの水酸基に対するアセチル基の置換度を表し、Yはセルロースの水酸基に対するアシル基の置換度の総和を表す。本明細書でいう「置換度」とは、セルロースの2位、3位および6位のぞれぞれの水酸基の水素原子が置換されている割合の合計を意味する。2位、3位および6位全ての水酸基の水素がアシル基で置換された場合は置換度が3となる。
さらに、下記式を満足するセルロースアシレートを用いるのがより好ましく、
2.3≦X+Y≦2.95
1.0≦Y≦2.95
下記式を満足するセルロースアシレートを用いるのがさらに好ましい。
2.7≦X+Y≦2.95
2.0≦Y≦2.9
セルロースアシレート類の質量平均重合度及び数平均分子量については特に制限はない。一般的には、質量平均重合度が350〜800程度、及び数平均分子量が70000〜230000程度である。前記セルロースアシレート類は、アシル化剤として酸無水物や酸塩化物を用いて合成できる。工業的に最も一般的な合成方法では、綿花リンタや木材パルプなどから得たセルロースをアセチル基及び他のアシル基に対応する有機酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)又はそれらの酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸)を含む混合有機酸成分でエステル化してセルロースエステルを合成する。前記式(S−1)及び(S−2)を満足するセルロースアシレートの合成方法としては、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)7〜12頁の記載や、特開2006−45500号公報、特開2006−241433号公報、特開2007−138141号公報、特開2001−188128号公報、特開2006−142800号公報、特開2007−98917号公報記載の方法を参照することができる。
2.3≦X+Y≦2.95
1.0≦Y≦2.95
下記式を満足するセルロースアシレートを用いるのがさらに好ましい。
2.7≦X+Y≦2.95
2.0≦Y≦2.9
セルロースアシレート類の質量平均重合度及び数平均分子量については特に制限はない。一般的には、質量平均重合度が350〜800程度、及び数平均分子量が70000〜230000程度である。前記セルロースアシレート類は、アシル化剤として酸無水物や酸塩化物を用いて合成できる。工業的に最も一般的な合成方法では、綿花リンタや木材パルプなどから得たセルロースをアセチル基及び他のアシル基に対応する有機酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)又はそれらの酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸)を含む混合有機酸成分でエステル化してセルロースエステルを合成する。前記式(S−1)及び(S−2)を満足するセルロースアシレートの合成方法としては、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)7〜12頁の記載や、特開2006−45500号公報、特開2006−241433号公報、特開2007−138141号公報、特開2001−188128号公報、特開2006−142800号公報、特開2007−98917号公報記載の方法を参照することができる。
本発明に使用可能なポリカーボネート類として、ビスフェノールA骨格を有するポリカーボネート樹脂が挙げられ、ジヒドロキシ成分とカーボネート前駆体とを界面重合法または溶融重合法で反応させて得られるものであり、例えば、特開2006−277914に記載のものや特開2006−106386、特開2006−284703記載のものが好ましく用いることができる。例えば、市販品として、「タフロンMD1500」(出光興産社製)を用いることができる。
本発明に使用可能なスチレン系共重合体とは、スチレン-アクリロニトリル系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂、あるいはこれらの多元(二元、三元等)共重合ポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、スチレン無水マレイン酸樹脂がフィルム強度の観点から好ましい。
前記スチレン無水マレイン酸樹脂は、スチレンと無水マレイン酸との質量組成比が、スチレン:無水マレイン酸=95:5〜50:50であることが好ましく、スチレン:無水マレイン酸=90:10〜70:30であることがより好ましい。また、固有複屈折を調整するため、スチレン系樹脂の水素添加を行うことも好ましく利用できる。
前記スチレン無水マレイン酸樹脂としては、例えば、ノバケミカル社製の「 Daylark D332」などが挙げられる。
本発明のアクリル系共重合体とは、スチレンと、アクリル酸、メタクリル酸およびその誘導体を重合して得られる樹脂およびその誘導体であり、本発明の効果を損なわない限り特に限定されない。
該樹脂の中でも、樹脂を構成する全モノマー中、MMA単位(モノマー)を30モル%以上含むものが好ましく、MMA以外に、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、グルタル酸無水物単位の少なくとも1種の単位を含むことがより好ましく、例えば下記のものを使用できる。
(1)ラクトン環単位を含むアクリル樹脂
特開2007−297615、特開2007−63541、特開2007−70607、特開2007−100044、特開2007−254726、特開2007−254727、特開2007−261265、特開2007−293272、特開2007−297619、特開2007−316366、特開2008−9378、特開2008−76764等に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが特開2008−9378に記載の樹脂である。
特開2007−297615、特開2007−63541、特開2007−70607、特開2007−100044、特開2007−254726、特開2007−254727、特開2007−261265、特開2007−293272、特開2007−297619、特開2007−316366、特開2008−9378、特開2008−76764等に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが特開2008−9378に記載の樹脂である。
(2)無水マレイン酸単位を含むアクリル樹脂
特開2007−113109、特開2003−292714、特開平6−279546、特開2007−51233(ここに記載の酸変性ビニル)、特開2001−270905、特開2002−167694、特開2000−302988、特開2007−113110、特開2007−11565に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが、特開2007−113109に記載のものである。また市販のマレイン酸変性MAS樹脂(例えば旭化成ケミカルズ(株)製デルペット980N)も好ましく使用できる。
特開2007−113109、特開2003−292714、特開平6−279546、特開2007−51233(ここに記載の酸変性ビニル)、特開2001−270905、特開2002−167694、特開2000−302988、特開2007−113110、特開2007−11565に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが、特開2007−113109に記載のものである。また市販のマレイン酸変性MAS樹脂(例えば旭化成ケミカルズ(株)製デルペット980N)も好ましく使用できる。
(3)グルタル酸無水物単位を含むアクリル樹脂
特開2006−241263、特開2004−70290、特開2004−70296、特開2004−126546、特開2004−163924、特開2004−291302、特開2004−292812、特開2005−314534、特開2005−326613、特開2005−331728、特開2006−131898、特開2006−134872、特開2006−206881、特開2006−241197、特開2006−283013、特開2007−118266、特開2007−176982、特開2007−178504、特開2007−197703、特開2008−74918、WO2005/105918等に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが特開2008−74918に記載のものである。
特開2006−241263、特開2004−70290、特開2004−70296、特開2004−126546、特開2004−163924、特開2004−291302、特開2004−292812、特開2005−314534、特開2005−326613、特開2005−331728、特開2006−131898、特開2006−134872、特開2006−206881、特開2006−241197、特開2006−283013、特開2007−118266、特開2007−176982、特開2007−178504、特開2007−197703、特開2008−74918、WO2005/105918等に記載のものを使用できる。この中でより好ましいのが特開2008−74918に記載のものである。
これらの樹脂のガラス転移温度(Tg)は106℃以上170℃以下が好ましく、より好ましくは110℃以上160℃以下、さらに好ましくは115℃以上150℃以下である。
市販品として、「デルペット980N」(旭化成ケミカルズ社製)を用いることが出来る。
本発明の光学フィルムは、上記熱可塑性樹脂以外の材料を含有していてもよいが、上記熱可塑性樹脂の1種又は2種以上を主成分(組成物中の全材料中、最も含有割合の高い材料を意味し、当該樹脂を2種以上含有する態様では、それらの合計の含有割合が、他の材料それぞれの含有割合より高いことを意味する)として含有しているのが好ましい。上記熱可塑性樹脂以外の材料としては、種々の添加剤が挙げられ、その例には、安定化剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、可塑剤、微粒子、及び光学調整剤が含まれる。
(安定化剤)
本発明の光学フィルムは、安定化剤の少なくとも一種を含有していてもよい。安定化剤は、前記熱可塑性樹脂を加熱溶融する前に又は加熱溶融時に添加することが好ましい。安定化剤は、フィルム構成材料の酸化防止、分解して発生した酸の捕捉、光または熱によるラジカル種基因の分解反応を抑制または禁止する等の作用がある。安定化剤は、解明されていない分解反応などを含む種々の分解反応によって、着色や分子量低下等の変質及び揮発成分の生成等が引き起こされるのを抑制するのに有用である。樹脂を製膜するための溶融温度においても安定化剤自身が分解せずに機能することが求められる。安定化剤の代表的な例には、フェノール系安定化剤、亜リン酸系安定化剤(フォスファイト系)、チオエーテル系安定化剤、アミン系安定化剤、エポキシ系安定化剤、ラクトン系安定化剤、アミン系安定化剤、金属不活性化剤(スズ系安定化剤)などが含まれる。これらは、特開平3−199201号公報、特開平5−1907073号公報、特開平5−194789号公報、特開平5−271471号公報、特開平6−107854号公報などに記載があり、本発明ではフェノール系や亜リン酸系安定化剤の少なくとも一方以上を用いることが好ましい。フェノール系安定化剤の中でも、特に分子量500以上のフェノール系安定化剤を添加することが好ましい。好ましいフェノール系安定化剤としては、ヒンダードフェノール系安定化剤が挙げられる。
本発明の光学フィルムは、安定化剤の少なくとも一種を含有していてもよい。安定化剤は、前記熱可塑性樹脂を加熱溶融する前に又は加熱溶融時に添加することが好ましい。安定化剤は、フィルム構成材料の酸化防止、分解して発生した酸の捕捉、光または熱によるラジカル種基因の分解反応を抑制または禁止する等の作用がある。安定化剤は、解明されていない分解反応などを含む種々の分解反応によって、着色や分子量低下等の変質及び揮発成分の生成等が引き起こされるのを抑制するのに有用である。樹脂を製膜するための溶融温度においても安定化剤自身が分解せずに機能することが求められる。安定化剤の代表的な例には、フェノール系安定化剤、亜リン酸系安定化剤(フォスファイト系)、チオエーテル系安定化剤、アミン系安定化剤、エポキシ系安定化剤、ラクトン系安定化剤、アミン系安定化剤、金属不活性化剤(スズ系安定化剤)などが含まれる。これらは、特開平3−199201号公報、特開平5−1907073号公報、特開平5−194789号公報、特開平5−271471号公報、特開平6−107854号公報などに記載があり、本発明ではフェノール系や亜リン酸系安定化剤の少なくとも一方以上を用いることが好ましい。フェノール系安定化剤の中でも、特に分子量500以上のフェノール系安定化剤を添加することが好ましい。好ましいフェノール系安定化剤としては、ヒンダードフェノール系安定化剤が挙げられる。
これらの素材は、市販品として容易に入手可能であり、下記のメーカーから販売されている。チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から、Irganox 1076、Irganox 1010、Irganox 3113、Irganox 245、Irganox 1135、Irganox 1330、Irganox 259、Irganox 565、Irganox 1035、Irganox 1098、Irganox 1425WL、として入手することができる。また、旭電化工業株式会社から、アデカスタブ
AO−50、アデカスタブ AO−60、アデカスタブ AO−20、アデカスタブ AO−70、アデカスタブ AO−80として入手できる。さらに、住友化学株式会社から、スミライザーBP−76、スミライザーBP−101、スミライザーGA−80、として入手できる。また、シプロ化成株式会社からシーノックス326M、シーノックス336B、としても入手することが可能である。
AO−50、アデカスタブ AO−60、アデカスタブ AO−20、アデカスタブ AO−70、アデカスタブ AO−80として入手できる。さらに、住友化学株式会社から、スミライザーBP−76、スミライザーBP−101、スミライザーGA−80、として入手できる。また、シプロ化成株式会社からシーノックス326M、シーノックス336B、としても入手することが可能である。
また、上記の亜リン酸系安定化剤としては、特開2004−182979号公報の[0023]〜[0039]に記載の化合物をより好ましく用いることができる。亜リン酸エステル系安定化剤の具体例としては、特開昭51−70316号公報、特開平10−306175号公報、特開昭57−78431号公報、特開昭54−157159号公報、特開昭55−13765号公報に記載の化合物を挙げることができる。さらに、その他の安定化剤としては、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)17頁〜22頁に詳細に記載されている素材を好ましく用いることができる。
上記亜リン酸エステル系安定化剤は、高温での安定性を保つために高分子量であることが有用であり、分子量500以上であり、より好ましくは分子量550以上であり、特には分子量600以上が好ましい。さらに、少なくとも一置換基は芳香族性エステル基であることが好ましい。また、亜リン酸エステル系安定化剤は、トリエステルであることが好ましく、リン酸、モノエステルやジエステルの不純物の混入がないことが望ましい。これらの不純物が存在する場合は、その含有量が5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3質量%以下であり、特には2質量%以下である。これらは、特開2004−182979号公報の[0023]〜[0039]に記載の化合物などを挙げることができ、さらに特開昭51−70316号公報、特開平10−306175号公報、特開昭57−78431号公報、特開昭54−157159号公報、特開昭55−13765号公報に記載の化合物も挙げることができる。亜リン酸エステル系安定化剤の好ましい具体例として下記の化合物を挙げることができる。しかし、本発明で用いることができる亜リン酸エステル系安定化剤はこれらに限定されるものではない。
これらは、旭電化工業株式会社からアデカスタブ1178、同2112、同PEP−8、同PEP−24G、PEP−36G、同HP−10として、またクラリアント社からSandostab P−EPQとして市販されており、入手可能である。更に、フェノールと亜リン酸エステルを同一分子内に有する安定化剤も好ましく用いられる。これらの化合物については、さらに特開平10−273494号公報に詳細に記載されており、その化合物例は、前記安定化剤の例に含まれるが、これらに限定されるものではない。代表的な市販品として、住友化学株式会社から、スミライザーGPがある。これらは、住友化学株式会社から、スミライザーTPL、同TPM、同TPS、同TDPとして市販されている。旭電化工業株式会社から、アデカスタブAO-412Sとしても入手可能である。
前記安定化剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。好ましくは、熱可塑性樹脂の質量に対して、安定化剤の添加量は0.001〜5質量%が好ましく、より好ましくは0.005〜3質量%であり、さらに好ましくは0.01〜0.8質量%である。
(紫外線吸収剤)
本発明の光学フィルムは、1種または2種以上の紫外線吸収剤を含有していてもよい。紫外線吸収剤は、劣化防止の観点から、波長380nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ、透明性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。特に好ましい紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物やベンゾフェノン系化合物である。中でも、ベンゾトリアゾール系化合物は、セルロース混合エステルに対する不要な着色が少ないことから好ましい。これらは、特開昭60−235852号、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号、同6−118233号、同6−148430号、同7−11056号、同7−11055号、同7−11056号、同8−29619号、同8−239509号、特開2000−204173号の各公報に記載がある。
本発明の光学フィルムは、1種または2種以上の紫外線吸収剤を含有していてもよい。紫外線吸収剤は、劣化防止の観点から、波長380nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ、透明性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。特に好ましい紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物やベンゾフェノン系化合物である。中でも、ベンゾトリアゾール系化合物は、セルロース混合エステルに対する不要な着色が少ないことから好ましい。これらは、特開昭60−235852号、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号、同6−118233号、同6−148430号、同7−11056号、同7−11055号、同7−11056号、同8−29619号、同8−239509号、特開2000−204173号の各公報に記載がある。
紫外線吸収剤の添加量は、熱可塑性樹脂の0.01〜2質量%であることが好ましく、0.01〜1.5質量%であることがさらに好ましい。
(光安定化剤)
本発明の光学フィルムは、1種または2種以上の光安定化剤を含有していてもよい。光安定化剤としては、ヒンダードアミン光安定化剤(HALS)化合物が挙げられ、より具体的には、米国特許第4,619,956号明細書の第5〜11欄及び米国特許第4,839,405号明細書の第3〜5欄に記載されているように、2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン化合物、またはそれらの酸付加塩もしくはそれらと金属化合物との錯体が含まれる。これらは、旭電化からアデカスタブLA−57、同LA−52、同LA−67、同LA−62、同LA−77として、またチバ・スペシャリティーケミカルズ社からTINUVIN 765、同144として市販されている。
本発明の光学フィルムは、1種または2種以上の光安定化剤を含有していてもよい。光安定化剤としては、ヒンダードアミン光安定化剤(HALS)化合物が挙げられ、より具体的には、米国特許第4,619,956号明細書の第5〜11欄及び米国特許第4,839,405号明細書の第3〜5欄に記載されているように、2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン化合物、またはそれらの酸付加塩もしくはそれらと金属化合物との錯体が含まれる。これらは、旭電化からアデカスタブLA−57、同LA−52、同LA−67、同LA−62、同LA−77として、またチバ・スペシャリティーケミカルズ社からTINUVIN 765、同144として市販されている。
これらのヒンダードアミン系光安定化剤は、それぞれ単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらヒンダードアミン系光安定化剤は、勿論、可塑剤、安定化剤、紫外線吸収剤等の添加剤と併用してもよいし、これら添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。その配合量は、本発明の効果を損なわない範囲で決定され、一般的には、熱可塑性樹脂100質量部に対して、0.01〜20質量部程度であり、好ましくは0.02〜15質量部程度、特に好ましくは0.05〜10質量部程度である。光安定化剤は、熱可塑性樹脂組成物の溶融物を調製するいずれの段階で添加してもよく、例えば、溶融物調製工程の最後に添加してもよい。
(可塑剤)
本発明の光学フィルムは、可塑剤を含有していてもよい。可塑剤の添加は、機械的性質向上、柔軟性を付与、耐吸水性付与、水分透過率低減等のフィルム改質の観点において好ましい。また、本発明の光学フィルムを溶融製膜法で製造する場合は、用いる熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりも、可塑剤の添加によりフィルム構成材料の溶融温度を低下させることを目的として、または無添加の熱可塑性樹脂よりも同じ加熱温度において粘度を低下させることを目的として、添加されるであろう。本発明の光学フィルムには、例えばリン酸エステル誘導体、カルボン酸エステル誘導体から選択される可塑剤が好ましく用いられる。また、特開2003−12859号に記載の重量平均分子量が500以上10000以下であるエチレン性不飽和モノマーを重合して得られるポリマー、アクリル系ポリマー、芳香環を側鎖に有するアクリル系ポリマーまたはシクロヘキシル基を側鎖に有するアクリル系ポリマーなども好ましく用いられる。
本発明の光学フィルムは、可塑剤を含有していてもよい。可塑剤の添加は、機械的性質向上、柔軟性を付与、耐吸水性付与、水分透過率低減等のフィルム改質の観点において好ましい。また、本発明の光学フィルムを溶融製膜法で製造する場合は、用いる熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりも、可塑剤の添加によりフィルム構成材料の溶融温度を低下させることを目的として、または無添加の熱可塑性樹脂よりも同じ加熱温度において粘度を低下させることを目的として、添加されるであろう。本発明の光学フィルムには、例えばリン酸エステル誘導体、カルボン酸エステル誘導体から選択される可塑剤が好ましく用いられる。また、特開2003−12859号に記載の重量平均分子量が500以上10000以下であるエチレン性不飽和モノマーを重合して得られるポリマー、アクリル系ポリマー、芳香環を側鎖に有するアクリル系ポリマーまたはシクロヘキシル基を側鎖に有するアクリル系ポリマーなども好ましく用いられる。
(微粒子)
本発明の光学フィルムは、微粒子を含有していてもよい。微粒子としては、無機化合物の微粒子や有機化合物の微粒子が挙げられ、いずれでもよい。本発明における熱可塑性樹脂に含まれる微粒子の平均一次粒子サイズは、ヘイズを低く抑えるという観点から5nm〜3μmであることが好ましく、5nm〜2.5μmであることがより好ましく、10nm〜2.0μmであることが更に好ましい。ここで、微粒子の平均一次粒子サイズは、熱可塑性樹脂を透過型電子顕微鏡(倍率50万〜100万倍)で観察し、粒子100個の一次粒子サイズの平均値を求めることにより決定する。微粒子の添加量は、熱可塑性樹脂に対して0.005〜1.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.8質量%であり、さらに好ましくは0.02〜0.4質量%である。
本発明の光学フィルムは、微粒子を含有していてもよい。微粒子としては、無機化合物の微粒子や有機化合物の微粒子が挙げられ、いずれでもよい。本発明における熱可塑性樹脂に含まれる微粒子の平均一次粒子サイズは、ヘイズを低く抑えるという観点から5nm〜3μmであることが好ましく、5nm〜2.5μmであることがより好ましく、10nm〜2.0μmであることが更に好ましい。ここで、微粒子の平均一次粒子サイズは、熱可塑性樹脂を透過型電子顕微鏡(倍率50万〜100万倍)で観察し、粒子100個の一次粒子サイズの平均値を求めることにより決定する。微粒子の添加量は、熱可塑性樹脂に対して0.005〜1.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.8質量%であり、さらに好ましくは0.02〜0.4質量%である。
(光学調整剤)
本発明の光学フィルムは、光学調整剤を含有していてもよい。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る。光学調整剤を添加することによって、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)を制御することができる。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。
本発明の光学フィルムは、光学調整剤を含有していてもよい。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る。光学調整剤を添加することによって、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)を制御することができる。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。
<偏光板>
本発明は、偏光子と、本発明のフィルムとを有する偏光板にも関する。本発明の偏光板の例は、偏光膜の一面に、保護フィルムと視野角補償の2つの機能を目的として作成されたものや、TACなどの保護フィルムの上に積層された複合型偏光板を指す。
本発明は、偏光子と、本発明のフィルムとを有する偏光板にも関する。本発明の偏光板の例は、偏光膜の一面に、保護フィルムと視野角補償の2つの機能を目的として作成されたものや、TACなどの保護フィルムの上に積層された複合型偏光板を指す。
偏光膜には、例えば、ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素にて染色し、延伸を行うことによって得られる偏光膜などが用いられる。
偏光膜の他方の表面にも保護フィルムが貼り付けられているのが好ましく、かかる保護フィルムは、本発明のフィルムであってもよい。また、セルロースアシレートフィルム、環状ポリオレフィン系ポリマーフィルム等、従来偏光板の保護フィルムとして用いられている種々のフィルムを利用することができる。
本発明の光学フィルム及び偏光板は、種々のモードの液晶表示装置に用いることができる。好ましくは、OCB(Optically Compensatory Bend)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、TN(Twisted Nematic)モードの液晶表示装置、中でも、より好ましくは、ECBモード液晶表示に用いることができる。
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。
図4に示す光学フィルムの製造装置10において、ダイ16から溶融押出した熱可塑性樹脂の溶融物12Aをタッチロール28とキャスティングロール18により挟圧して、複屈折を有するフィルム12Bを成形することで、光学フィルムを作製した。得られた光学フィルムの光学特性について評価した。
[製造例1] 環状オレフィン共重合体のペレットの製造
環状オレフィン共重合体として、Polyplastics社製の「TOPAS#6013」のペレットを用いた。なお、「TOPAS#6013」は、正の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は136℃であった。
環状オレフィン共重合体として、Polyplastics社製の「TOPAS#6013」のペレットを用いた。なお、「TOPAS#6013」は、正の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は136℃であった。
[製造例2] セルロースアシレートのペレットの製造
セルロース・アセテートセルロース・アセテート・プロピオネート(CAP)を特開2006−348123号公報の実施例1に記載の方法に従って製造し、これを常法に従ってペレット化した。なお使用したCAPの組成は、アセチル化度0.15、プロピオニル化度2.60、全アシル置換度2.75、数平均重合度DPn=118で、正の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は137℃であった。
セルロース・アセテートセルロース・アセテート・プロピオネート(CAP)を特開2006−348123号公報の実施例1に記載の方法に従って製造し、これを常法に従ってペレット化した。なお使用したCAPの組成は、アセチル化度0.15、プロピオニル化度2.60、全アシル置換度2.75、数平均重合度DPn=118で、正の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は137℃であった。
[製造例3] ポリカーボネートのペレットの製造
ポリカーボネートとして、出光興産社製の「タフロンMD1500」のペレットを用いた。なお、「タフロンMD1500」は、正の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は150℃であった。
ポリカーボネートとして、出光興産社製の「タフロンMD1500」のペレットを用いた。なお、「タフロンMD1500」は、正の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は150℃であった。
[製造例4] アクリル系樹脂のペレットの製造
アクリル系樹脂として、スチレン-アクリル系共重合体である旭化成ケミカルズ社製の「デルペット980N」のペレットを用いた。なお、「デルペット980N」は、負の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は123℃であった。
アクリル系樹脂として、スチレン-アクリル系共重合体である旭化成ケミカルズ社製の「デルペット980N」のペレットを用いた。なお、「デルペット980N」は、負の固有複屈折性を示す。また、当該樹脂のガラス転移点は123℃であった。
[実施例1]
(フィルムの作製)
環状オレフィン共重合体TOPAS#6013のペレットを用いて、100℃において2時間以上乾燥(含有水分率100ppm以下)させ、φ100mmの単軸押出し機(設定温度260℃)を用いて、吐出樹脂温度260℃、吐出量100kg/時間の条件で溶融押出しした。この時、押出し機とダイの間にスクリーンフィルター(メッシュサイズ#200 設定温度260℃)、ギアポンプ(設定温度260℃、リーフディスクフィルター(濾過精度5μm 7インチ枚数50枚 初期濾圧3MPa 設定温度260℃)をこの順に配置し、これらをメルト配管(SCM435+内面HCrメッキ)で連結した。これを表1に記載の条件で幅1200mm、リップギャップ0.8mmのコートハンガータイプのダイから押出した。この時、押出機からダイリップ部までの配管の水平距離は3800mmであった。この後、キャストロール上とチルロールで挟圧した部分の丁度中央にメルト(溶融樹脂)を押出した。この時、最上流側の幅1800mm、直径400mmのHCrメッキされた金属製キャストロール(チルロール)に、下記表1に記載のタッチ圧力となるようにシリンダーを設定し、幅900mm、直径350mmのHCrメッキされた金属製タッチロールを接触させた。タッチ圧力は、プレスケール(富士フィルム社製)をメルトのない状態で、2つのロールに挟みこむことで測定し、その値を製膜時にメルトに付加する圧力とした。なお、圧力測定の際のロール温度は25℃、ロール速度は共に5m/min分とした。これらのロールを用い、タッチロール速度、チルロール速度および周速比を下記表1に記載の条件に設定して製膜した。その際に、挟圧位置が経時的に変化しないように、ヒートボルト方式の挟圧位置調整装置を作動させて連続製膜を行った。
(フィルムの作製)
環状オレフィン共重合体TOPAS#6013のペレットを用いて、100℃において2時間以上乾燥(含有水分率100ppm以下)させ、φ100mmの単軸押出し機(設定温度260℃)を用いて、吐出樹脂温度260℃、吐出量100kg/時間の条件で溶融押出しした。この時、押出し機とダイの間にスクリーンフィルター(メッシュサイズ#200 設定温度260℃)、ギアポンプ(設定温度260℃、リーフディスクフィルター(濾過精度5μm 7インチ枚数50枚 初期濾圧3MPa 設定温度260℃)をこの順に配置し、これらをメルト配管(SCM435+内面HCrメッキ)で連結した。これを表1に記載の条件で幅1200mm、リップギャップ0.8mmのコートハンガータイプのダイから押出した。この時、押出機からダイリップ部までの配管の水平距離は3800mmであった。この後、キャストロール上とチルロールで挟圧した部分の丁度中央にメルト(溶融樹脂)を押出した。この時、最上流側の幅1800mm、直径400mmのHCrメッキされた金属製キャストロール(チルロール)に、下記表1に記載のタッチ圧力となるようにシリンダーを設定し、幅900mm、直径350mmのHCrメッキされた金属製タッチロールを接触させた。タッチ圧力は、プレスケール(富士フィルム社製)をメルトのない状態で、2つのロールに挟みこむことで測定し、その値を製膜時にメルトに付加する圧力とした。なお、圧力測定の際のロール温度は25℃、ロール速度は共に5m/min分とした。これらのロールを用い、タッチロール速度、チルロール速度および周速比を下記表1に記載の条件に設定して製膜した。その際に、挟圧位置が経時的に変化しないように、ヒートボルト方式の挟圧位置調整装置を作動させて連続製膜を行った。
用いたヒートボルト方式の挟圧位置調整装置は、φ25mm、長さ800mmのSUS304製ボルトの周辺に、円筒状のカートリッジヒーター(出力900W)を取り付けた構造からなる。図5の90と80Bを該ヒートボルト方式の挟圧位置調整装置で連結し、熱電対によりボルトの温度を測定し、ヒーター出力の調整によりボルトの温度を可変することにより挟圧位置が調整可能である。製膜時開始時ボルトの温度を150℃に設定し、レーザー変位計により基準線84とダイの距離が一定になるように、ヒーター出力を変化させた。なお、タッチロール、チルロールの温度はTg−15℃とし、ダイとメルト着地点の距離を130mmと設定した。また、製膜装置の雰囲気は25℃、60%であった。
この後、巻き取り直前に両端(全幅の各5cm)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ12μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけた。また製膜幅は200mmとし、製膜速度10m/分(チルロール速度)で24時間連続製膜を行った。製膜後のフィルムの厚みは70μmとし、実施例1のフィルムを作製した。
[実施例2]
タッチロールに、幅200mm、直径350mmのゴムロール(ゴム硬度90°の耐熱NBR、ゴム肉厚10mm)+金属スリーブ(ステンレス製金属スリーブ、スリーブ厚み3mm)の複合ロールを用いた以外は表―1記載の条件で、実施例1と同様にしてフィルムを製膜した。
タッチロールに、幅200mm、直径350mmのゴムロール(ゴム硬度90°の耐熱NBR、ゴム肉厚10mm)+金属スリーブ(ステンレス製金属スリーブ、スリーブ厚み3mm)の複合ロールを用いた以外は表―1記載の条件で、実施例1と同様にしてフィルムを製膜した。
[実施例3〜11、比較例1、2]
用いた樹脂と製膜条件を図6の表に記載したように変更した以外は実施例1と同様にして、各実施例および比較例の光学フィルムを得た。実施例3及び4で用いたタッチロールは実施例2と同じものを用いた。実施例7で用いたボールネジは、SUJ2製(高周波焼入れ品)のネジ外形25mm、リード2mmのものを、図5の90と80Bを左右2箇所で連結し、レーザー変位計により基準線84とダイの距離が一定になるように、サーボモーターで調整を行った。
用いた樹脂と製膜条件を図6の表に記載したように変更した以外は実施例1と同様にして、各実施例および比較例の光学フィルムを得た。実施例3及び4で用いたタッチロールは実施例2と同じものを用いた。実施例7で用いたボールネジは、SUJ2製(高周波焼入れ品)のネジ外形25mm、リード2mmのものを、図5の90と80Bを左右2箇所で連結し、レーザー変位計により基準線84とダイの距離が一定になるように、サーボモーターで調整を行った。
<結果>
挟圧位置調整装置を作動させた場合には、24時間の連続製膜を行っても、Re[0°]及び|Re[+40°]―Re[−40°]の変化が極めて小さく、一定品質の光学特性のフィルムを得ることが出来た。挟圧位置調整装置は、方式による差(ヒートボルト方式、ボールネジ方式)、取り付け位置による差(挟圧装置、押出機)は無く何れも安定した品質のフィルム製膜が可能であった。一方、挟圧位置調整装置を作動させない場合には、Re[0°]及び|Re[+40°]―Re[−40°]が経時的に変化していき、24時間経過後には、Re[0°]、|Re[+40°]―Re[−40°]共に5nmの変動が見られた。
挟圧位置調整装置を作動させた場合には、24時間の連続製膜を行っても、Re[0°]及び|Re[+40°]―Re[−40°]の変化が極めて小さく、一定品質の光学特性のフィルムを得ることが出来た。挟圧位置調整装置は、方式による差(ヒートボルト方式、ボールネジ方式)、取り付け位置による差(挟圧装置、押出機)は無く何れも安定した品質のフィルム製膜が可能であった。一方、挟圧位置調整装置を作動させない場合には、Re[0°]及び|Re[+40°]―Re[−40°]が経時的に変化していき、24時間経過後には、Re[0°]、|Re[+40°]―Re[−40°]共に5nmの変動が見られた。
<評価方法>
Re[0°]、|Re[+40°]―Re[−40°]|の値、及び24時間の変動幅は、下記の方法によって測定した。
Re[0°]、|Re[+40°]―Re[−40°]|の値、及び24時間の変動幅は、下記の方法によって測定した。
製造開始から30分間隔で、随時、製造されたフィルムを切り出し、各時刻に切り出したフィルムのそれぞれ製造幅方向に10点及び、搬送方向10点に等間隔でサンプリングを行い、Re[0°],|Re[+40°]−Re[−40°]|を測定し、その平均値を求めた。この測定を製造開始から24時間経つまで行い、この平均値の最大値と最小値の差を、Re[0°]および|Re[+40°]―Re[−40°]|の24時間変動の値とした。なお、表1に示すRe[0°]および|Re[+40°]―Re[−40°]|の値は、製造開始から30分経った時点で製造されたフィルムのRe[0°],|Re[40°]−Re[−40°]|の平均値である。
10…製造装置、12…熱可塑性樹脂組成物、12A…溶融物,12B…フィルム、14…押出機、16…ダイ、18,20,22…キャスティングロール、24…剥離ロール、26…巻取機、28…タッチロール、34…スクリュー軸、36…フライト、38…単軸スクリュー、40…供給口、42…吐出口、44…配管、50…架台、64…モータ、66…ホッパー、68・・・スクリーンチェンジャー、70・・・ギアポンプ、72・・・ろ過装置、76・・・レール、78・・・治具、80・・・ロールユニット、84・・・基準線、88・・・位置調整機構
Claims (14)
- 熱可塑性樹脂を含有する組成物を押出機からダイに供給する工程と、
前記ダイから溶融物を溶融押出し、溶融押出しされた溶融物を、挟圧装置を構成する第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的に挟圧してフィルム状に成形する工程と、を含むフィルムの製造方法であって、
前記溶融物を挟圧する位置が一定となるよう調整しながら挟圧装置により挟圧することを特徴とするフィルムの製造方法。 - 前記溶融物の挟圧する位置の調整が、前記挟圧装置を移動させることによる位置の調整である請求項1記載のフィルムの製造方法。
- 前記挟圧装置を移動させる位置の調整機構が、ヒートボルト方式である請求項2記載のフィルムの製造方法。
- 前記溶融物の挟圧する位置の調整が、前記押出機を移動させることによる位置の調整である請求項1記載のフィルムの製造方法。
- 前記挟圧装置によって前記溶融物に加えられる圧力が20〜500MPaである請求項1〜4の何れかに記載のフィルムの製造方法。
- 前記溶融物を挟圧する前記第一挟圧面と前記第二挟圧面との移動速度を互いに異ならせることにより、前記溶融物1m幅当たり3000〜30000Nのせん断力を付与する請求項1〜5の何れかに記載のフィルムの製造方法。
- 前記挟圧装置により挟圧される前記溶融物のニップ幅が0mmより大きく2mm以下である請求項1〜6の何れか記載のフィルムの製造方法。
- 前記溶融物を挟圧する前記第一挟圧面と前記第二挟圧面が、対向配置された一対のロールで構成される請求項1〜7の何れか記載のフィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、環状オレフィン共重合体類、セルロースアシレート類、ポリカーボネート類、スチレン系共重合体、アクリル系共重合体から選択される少なくとも1種である請求項1〜8の何れかに記載のフィルムの製造方法。
- 請求項1〜9の何れかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするフィルム。
- フィルムの膜厚が15〜200μmであり、フィルム長手方向とフィルム法線を含む面内において、該法線から測定した波長550nmにおけるレターデーションRe[0°]と、+40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[+40°]と、該法線に対して−40°傾いた方向から測定したレターデーションRe[−40°]が、以下の関係式(I)、(II)を共に満たす請求項10に記載のフィルム。
80nm≦Re[0°]≦300nm (I)
60nm≦|Re[+40°]−Re[−40°]|≦300nm (II) - 請求項10又は11記載のフィルムを含むことを特徴とする偏光板。
- 請求項10又は11記載のフィルムを含むことを特徴とする液晶表示板用フィルム。
- 熱可塑性樹脂を含有する組成物を押出する押出機と、
前記押出機から供給された組成物を溶融押出するダイと、
前記ダイから溶融押出しされた溶融物を第一挟圧面と第二挟圧面の間に連続的挟圧してフィルム状に成形する挟圧装置と、
前記溶融物を挟圧する位置が一定となるよう位置調整機構と、
を備えるフィルム製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009087490A JP2010234739A (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | フィルムの製造方法、フィルム、偏光板、液晶表示板用フィルム、及びフィルム製造装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=43089537
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JP (1) | JP2010234739A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017187946A1 (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 東芝機械株式会社 | 光学シート成形装置、光学シート成形方法 |
JP7461858B2 (ja) | 2020-11-16 | 2024-04-04 | 日立造船株式会社 | 樹脂押出成形装置 |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009087490A patent/JP2010234739A/ja active Pending
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WO2017187946A1 (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 東芝機械株式会社 | 光学シート成形装置、光学シート成形方法 |
TWI644777B (zh) * | 2016-04-27 | 2018-12-21 | 東芝機械股份有限公司 | Optical sheet forming device and optical sheet forming method |
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