JP2013119200A - 熱可塑性樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】二種類以上の樹脂を含む樹脂組成物を溶融押し出しして熱可塑性樹脂フィルムを製造する方法において、フィルタ部での樹脂の焼き付きを抑制し、フィルタの目詰まりや、得られるフィルムへの異物の混入やスジ状故障を抑制する。
【解決手段】熱可塑性樹脂aを含む低粘度樹脂組成物の溶融物をフィルタ部に充填する工程と、前記低粘度樹脂組成物の溶融物で充填されたフィルタ部10に、前記熱可塑性樹脂aと、熱可塑性樹脂bとを含む高粘度樹脂組成物を供給して前記低粘度樹脂組成物の溶融物を濾過および排出する工程と、前記高粘度樹脂組成物の溶融物を前記フィルタ部10で濾過する工程と、前記濾過した高粘度樹脂組成物の溶融物をフィルム状に押し出す工程と、を含み、前記熱可塑性樹脂aの溶融粘度は、前記熱可塑性樹脂bの溶融粘度よりも低い、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【選択図】図1
【解決手段】熱可塑性樹脂aを含む低粘度樹脂組成物の溶融物をフィルタ部に充填する工程と、前記低粘度樹脂組成物の溶融物で充填されたフィルタ部10に、前記熱可塑性樹脂aと、熱可塑性樹脂bとを含む高粘度樹脂組成物を供給して前記低粘度樹脂組成物の溶融物を濾過および排出する工程と、前記高粘度樹脂組成物の溶融物を前記フィルタ部10で濾過する工程と、前記濾過した高粘度樹脂組成物の溶融物をフィルム状に押し出す工程と、を含み、前記熱可塑性樹脂aの溶融粘度は、前記熱可塑性樹脂bの溶融粘度よりも低い、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関する。
液晶表示装置の偏光板保護フィルムなどの光学フィルムとしては、セルロースエステルや(メタ)アクリル樹脂などを主成分とする熱可塑性樹脂フィルムが用いられている。これらの熱可塑性樹脂フィルムは、溶液流延法や溶融押し出し法によって製造されているが、溶剤が不要であることから、溶融押し出し法によって製造されることが望まれている。
溶融押し出し法による熱可塑性樹脂フィルムの製造工程は、1)熱可塑性樹脂を押し出し機で溶融混練する工程、2)溶融樹脂をダイからフィルム状に押し出す工程、3)押し出された樹脂を冷却固化して熱可塑性樹脂フィルムを得る工程とを含む。得られる熱可塑性樹脂フィルムへの異物の混入や表面故障などを低減するために、通常、1)の工程と2)の工程と間に、4)溶融樹脂をポリマーフィルタで濾過する工程をさらに行う。
ポリマーフィルタによる濾過によって樹脂の溶融物に含まれる異物を高度に除去するためには、濾過精度の高いポリマーフィルタを用いる必要がある。そのような濾過精度の高いポリマーフィルタに樹脂の溶融物を通過させるためには、樹脂の溶融物の圧力を高くしたり、粘度を低くしたりする必要がある。しかしながら、樹脂の溶融物の圧力を高くすると、フィルタを破損させやすかった。また、樹脂の溶融物の粘度を低くするために溶融温度を高くすると、樹脂を熱劣化させやすく;溶融粘度の低い樹脂や粘度調整剤などを添加すると、得られるフィルムの光学特性が変動したり、ブリードアウトが生じたりしやすかった。
これに対して、例えば特許文献1では、ポリエステルと、微量のスチレン系ポリマーとを含む樹脂組成物を溶融押し出し成形してポリエステルフィルムを得る方法が提案されている。特許文献1では、ポリエステルに微量のスチレン系ポリマーを添加することで、樹脂組成物の溶融粘度を低下させている。特許文献2では、特定の耐熱アクリル樹脂を含む樹脂組成物を、特定の構造を有するポリマーフィルタで濾過する方法が提案されている。
しかしながら、溶融粘度や耐熱性が異なる二種類以上の樹脂の溶融物をポリマーフィルタで濾過すると、フィルタ部の濾材などに樹脂の溶融物が付着し、焼き付きが生じやすい。焼き付きが生じると、滞留劣化物を生じたり、分解ガスを生じたりする。滞留劣化物は、濾材を目詰まりさせるため、濾材にかかる溶融物の圧力(フィルタ圧)が高くなり、濾材でトラップされるべきゲル状の異物がトラップされずに通過することがあった。また、濾材が目詰まりすると、溶融物の流量が低下しやすいことから、濾材の濾過精度を低くしたり、溶融樹脂の供給流量を高めたりすることもあった。その結果、微小な異物を十分に除去できないという問題があった。分解ガスは、ダイから押し出される際に発泡し、得られるフィルムに気泡起因のスジ状故障を生じさせやすいという問題があった。
焼き付きは、特に溶融粘度が高い、あるいは金属への付着性が高い(メタ)アクリル樹脂を用いたときに生じやすい。また、焼き付きは、樹脂の溶融物をフィルタ部に充填する工程や、樹脂の溶融物をフィルタ部で濾過する工程の初期において顕著に生じやすい。
一方、前述の特許文献1および2の方法では、いずれも溶融樹脂の焼き付きを十分には抑制できなかった。また、特許文献1の方法では、溶融粘度を低下させるために、本来のフィルム原料ではない化合物(スチレン系ポリマー)を含有させる必要があるため、光学フィルムの製造には適していなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二種類以上の樹脂を含む樹脂組成物を溶融押し出し成形する際に、フィルタ部での樹脂の溶融物の焼き付きを抑制し、フィルタの目詰まりや、得られるフィルムへの微小異物の混入やスジ状故障を抑制しうる熱可塑性樹脂フィルムを製造する方法を提供することを目的とする。
[1] 熱可塑性樹脂aを含む低粘度樹脂組成物Aの溶融物をフィルタ部に充填する工程と、前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填された前記フィルタ部に、前記熱可塑性樹脂aと、熱可塑性樹脂bとを含み、かつ前記低粘度樹脂組成物Aよりも溶融粘度が高い高粘度樹脂組成物Bの溶融物を供給して前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出する工程と、前記高粘度樹脂組成物Bの溶融物を前記フィルタ部で濾過する工程と、前記濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルム状に押し出す工程と、を含み、前記熱可塑性樹脂aの溶融粘度は、前記熱可塑性樹脂bの溶融粘度よりも低い、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[2] 前記低粘度樹脂組成物Aの、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置により240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定される溶融粘度は、300〜1200Pa・sである、[1]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[3] 前記フィルタ部は、濾過ハウジングと、それに収納されるフィルタ濾材とを有し、前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を前記フィルタ部に充填する工程では、前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を前記濾過ハウジング内に充填する、[1]または[2]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[4] 前記フィルタ濾材の濾過精度は、2〜15μmである、[3]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[5] 前記高粘度樹脂組成物Bの供給流量は、4〜40kg/hr・m2である、[1]〜[4]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[6] 前記低粘度樹脂組成物Aにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、前記高粘度樹脂組成物Bにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量よりも多い、[1]〜[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[7] 前記低粘度樹脂組成物Aにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、当該低粘度樹脂組成物Aに含まれる熱可塑性樹脂の合計に対して90質量%超であり、かつ前記高粘度樹脂組成物Bにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、当該高粘度樹脂組成物Bに含まれる熱可塑性樹脂の合計に対して10質量%以上50質量%以下である、[6]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[8] 前記熱可塑性樹脂bは、(メタ)アクリル樹脂を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[9] 前記熱可塑性樹脂aは、セルロースエステルを含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[10] 前記(メタ)アクリル樹脂は、メチルメタクリレートとアクリロイルモルホリンとの共重合体またはメチルメタクリレートとビニルピロリドンとの共重合体である、[8]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[11] 前記(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量が5万〜20万である、[8]または[10]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[12] 前記セルロースエステルは、セルロースアセテートプロピオネートである、[9]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[13] 前記セルロースエステルのアシル基の総置換度が2.5〜3.0であり、かつプロピオニル基の置換度が1.2〜3.0である、[9]または[12]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[14] 前記フィルム状に押し出した高粘度樹脂組成物Bを延伸して熱可塑性樹脂フィルムを得る工程をさらに含み、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚みが10〜25μmである、[1]〜[13]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[15] 前記熱可塑性樹脂フィルムは、光学フィルムである、[1]〜[14]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[16] 前記光学フィルムは、偏光板保護フィルムである、[15]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[2] 前記低粘度樹脂組成物Aの、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置により240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定される溶融粘度は、300〜1200Pa・sである、[1]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[3] 前記フィルタ部は、濾過ハウジングと、それに収納されるフィルタ濾材とを有し、前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を前記フィルタ部に充填する工程では、前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を前記濾過ハウジング内に充填する、[1]または[2]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[4] 前記フィルタ濾材の濾過精度は、2〜15μmである、[3]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[5] 前記高粘度樹脂組成物Bの供給流量は、4〜40kg/hr・m2である、[1]〜[4]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[6] 前記低粘度樹脂組成物Aにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、前記高粘度樹脂組成物Bにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量よりも多い、[1]〜[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[7] 前記低粘度樹脂組成物Aにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、当該低粘度樹脂組成物Aに含まれる熱可塑性樹脂の合計に対して90質量%超であり、かつ前記高粘度樹脂組成物Bにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、当該高粘度樹脂組成物Bに含まれる熱可塑性樹脂の合計に対して10質量%以上50質量%以下である、[6]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[8] 前記熱可塑性樹脂bは、(メタ)アクリル樹脂を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[9] 前記熱可塑性樹脂aは、セルロースエステルを含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[10] 前記(メタ)アクリル樹脂は、メチルメタクリレートとアクリロイルモルホリンとの共重合体またはメチルメタクリレートとビニルピロリドンとの共重合体である、[8]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[11] 前記(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量が5万〜20万である、[8]または[10]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[12] 前記セルロースエステルは、セルロースアセテートプロピオネートである、[9]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[13] 前記セルロースエステルのアシル基の総置換度が2.5〜3.0であり、かつプロピオニル基の置換度が1.2〜3.0である、[9]または[12]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[14] 前記フィルム状に押し出した高粘度樹脂組成物Bを延伸して熱可塑性樹脂フィルムを得る工程をさらに含み、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚みが10〜25μmである、[1]〜[13]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[15] 前記熱可塑性樹脂フィルムは、光学フィルムである、[1]〜[14]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
[16] 前記光学フィルムは、偏光板保護フィルムである、[15]に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法によれば、二種類以上の樹脂を含む樹脂組成物を溶融押し出し成形する際の、フィルタ部での樹脂の焼き付きを抑制できる。それにより、フィルタの目詰まりを抑制し、得られるフィルムへの微小異物の混入やスジ状故障を抑制することができる。
1.熱可塑性樹脂フィルムの製造方法
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、1)低粘度樹脂組成物Aの溶融物をフィルタ部に充填する工程と、2)低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填されたフィルタ部に高粘度樹脂組成物Bの溶融物を供給して、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出させる工程と、3)高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部で濾過する工程と、4)濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルム状に押し出す工程とを含む。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、1)低粘度樹脂組成物Aの溶融物をフィルタ部に充填する工程と、2)低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填されたフィルタ部に高粘度樹脂組成物Bの溶融物を供給して、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出させる工程と、3)高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部で濾過する工程と、4)濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルム状に押し出す工程とを含む。
1)低粘度樹脂組成物Aの溶融物をフィルタ部に充填する工程
低粘度樹脂組成物Aの溶融物は、低粘度樹脂組成物Aを押し出し機(例えば図2の押し出し機32)などで溶融混練して得ることができる。
低粘度樹脂組成物Aの溶融物は、低粘度樹脂組成物Aを押し出し機(例えば図2の押し出し機32)などで溶融混練して得ることができる。
低粘度樹脂組成物Aについて
低粘度樹脂組成物Aは、熱可塑性樹脂aを含む。熱可塑性樹脂aは、熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bに含有される二以上の熱可塑性樹脂の一部であり、かつ後述する熱可塑性樹脂bよりも溶融粘度が低いものである。熱可塑性樹脂aは、好ましくは高粘度樹脂組成物bに含有される二以上の熱可塑性樹脂うち最も溶融粘度が低いものである。溶融粘度は、後述するように、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置により240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定される溶融粘度である。また、熱可塑性樹脂aは、後述する熱可塑性樹脂bよりも金属への付着性が低いことが好ましい。熱可塑性樹脂aは、一種類であってもよいし、二種類以上の混合物であってもよい。
低粘度樹脂組成物Aは、熱可塑性樹脂aを含む。熱可塑性樹脂aは、熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bに含有される二以上の熱可塑性樹脂の一部であり、かつ後述する熱可塑性樹脂bよりも溶融粘度が低いものである。熱可塑性樹脂aは、好ましくは高粘度樹脂組成物bに含有される二以上の熱可塑性樹脂うち最も溶融粘度が低いものである。溶融粘度は、後述するように、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置により240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定される溶融粘度である。また、熱可塑性樹脂aは、後述する熱可塑性樹脂bよりも金属への付着性が低いことが好ましい。熱可塑性樹脂aは、一種類であってもよいし、二種類以上の混合物であってもよい。
熱可塑性樹脂aは、後述する熱可塑性樹脂bよりも溶融粘度が低く、好ましくはさらに金属への付着性が低ければ、特に制限されないが、好ましくはセルロースエステルを含む。
セルロースエステルは、セルロースを、脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸とエステル化反応させて得られる化合物である。セルロースエステルに含まれるアシル基は、脂肪族アシル基または芳香族アシル基であり、好ましくは脂肪族アシル基である。脂肪族アシル基は、直鎖であっても分岐していてもよく、さらに置換基を有してもよい。
セルロースエステルは、(メタ)アクリル樹脂との相溶性を高めたり、得られるフィルムの脆性を付与したりする観点から、アシル基の総置換度(Dall)が2.0〜3.0であることが好ましく、2.5〜3.0であることがより好ましい。セルロースエステルのアシル基の総置換度が2.0未満であると、高粘度樹脂組成物Bに含まれる(メタ)アクリル樹脂と十分に相溶しにくい。
このうち、炭素数3〜7のアシル基の置換度は、1.2〜3.0であることが好ましく、1.2〜2.6であることがより好ましい。炭素数3〜7のアシル基の置換度が1.2未満であると、後述する高粘度樹脂組成物Bが、熱可塑性樹脂aとしてセルロースエステルと、熱可塑性樹脂bとして(メタ)アクリル樹脂との混合物を含む場合、セルロースエステルと(メタ)アクリル樹脂を十分に相溶させにくく、得られるフィルムのヘイズが高くなりやすいからである。
アシル基の置換度は、ASTM−D817−96に規定の方法で測定することができる。
セルロースエステルの例には、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、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートベンゾエート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレートなどが含まれ、好ましくはセルロースアセテートプロピオネートである。
セルロースエステル樹脂の重量平均分子量Mwは、(メタ)アクリル樹脂との相溶性を高める観点から、7.5×104以上であることが好ましく、7.5×104〜2.4×105の範囲であることがより好ましく、1.0×105〜2.4×105の範囲であることがさらに好ましく、1.6×105〜2.4×105の範囲であることが特に好ましい。重量平均分子量Mwが7.5×104未満であると、得られるフィルムの可とう性が低く、耐熱性が十分でないことがある。一方、重量平均分子量Mwが2.4×105超であると、溶融物の粘度が高くなり、十分に混練できないことがある。
セルロースエステルは、公知の方法で合成することができる。具体的には、セルロースと、少なくとも酢酸またはその無水物を含む炭素原子数3以上の有機酸またはその無水物とを、触媒の存在下でエステル化反応させてセルロースのトリエステル体を合成する。次いで、セルロースのトリエステルを加水分解して、所望のアシル置換度を有するセルロースエステル樹脂を合成する。得られたセルロースエステル樹脂を、濾過、沈殿、水洗、脱水および乾燥させた後、セルロースエステル樹脂を得ることができる(特開平10−45804号に記載の方法を参照)。
原料となるセルロースは、例えば綿花リンター、木材パルプ(針葉樹由来、広葉樹由来)およびケナフなどを用いることができる。原料となるセルロースは、一種類だけであってもよいし、二種類以上の混合物であってもよい。
低粘度樹脂組成物Aは、熱可塑性樹脂a以外の他の成分を実質的に含まないことが好ましいが、本発明の効果が得られる範囲で、熱可塑性樹脂a以外の他の成分を含んでもよい。熱可塑性樹脂a以外の他の成分は、後述する高粘度樹脂組成物Bに含まれる成分からなることが好ましい。得られる熱可塑性樹脂フィルムの特性を変動させないためである。
低粘度樹脂組成物Aの溶融粘度は、後述する高粘度樹脂組成物Bの溶融粘度よりも低いことが好ましい。そのため、低粘度樹脂組成物Aにおける熱可塑性樹脂aの、熱可塑性樹脂の合計に対する含有量は、後述する高粘度樹脂組成物Bにおける熱可塑性樹脂aの、熱可塑性樹脂の合計に対する含有量よりも多いことが好ましい。例えば、高粘度樹脂組成物Bにおける熱可塑性樹脂aの、熱可塑性樹脂の合計に対する含有量が10〜50質量%である場合、低粘度樹脂組成物Aにおける熱可塑性樹脂aの熱可塑性樹脂の合計に対する含有量は、好ましくは90質量%超であり、より好ましくは95質量%以上であり、さらに好ましくは99質量%以上である。
低粘度樹脂組成物Aの溶融粘度は、後述するフィルタ部の濾材を通過させやすくし(滞留時間を短くし)、焼き付きを抑制するためには、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置により240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定される溶融粘度が、好ましくは1200Pa・s以下であり、より好ましくは1000Pa・s以下であり、さらに好ましくは800Pa・s以下である。低粘度樹脂組成物Aの溶融粘度の下限値は、通常、300Pa・s以上であり、好ましくは500Pa・s以上である。
低粘度樹脂組成物Aの溶融粘度は、以下の手順で測定することができる。
1)低粘度樹脂組成物Aの含水率が0.1%以下となるまで、十分に乾燥させる。
2)得られた低粘度樹脂組成物Aを、240℃で溶融させて、その溶融粘度を、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置(例えばThermoHaake社製粘弾性測定装置:レオストレス600)により測定する。測定条件は、ギャップを1mmとし、ローター回転速度を100(rad/sec)(剪断速度100sec−1相当)とし、応力制御方式としうる。
1)低粘度樹脂組成物Aの含水率が0.1%以下となるまで、十分に乾燥させる。
2)得られた低粘度樹脂組成物Aを、240℃で溶融させて、その溶融粘度を、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置(例えばThermoHaake社製粘弾性測定装置:レオストレス600)により測定する。測定条件は、ギャップを1mmとし、ローター回転速度を100(rad/sec)(剪断速度100sec−1相当)とし、応力制御方式としうる。
低粘度樹脂組成物Aの溶融条件は、熱可塑性樹脂の種類などにもよるが、低粘度樹脂組成物Aのガラス転移温度をTg℃としたときに、好ましくはTg℃〜(Tg+100)℃の範囲であり、より好ましくは(Tg+10)℃〜(Tg+90)℃の範囲である。例えば、熱可塑性樹脂aとしてセルロースエステルを含む低粘度樹脂組成物Aの溶融温度は、150〜300℃程度、好ましくは200〜260℃、より好ましくは240〜260℃としうる。溶融温度が低すぎると溶融粘度が高くなりやすく、溶融温度が高すぎると樹脂が熱劣化しやすい。
得られる低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、フィルタ部(例えば図2のフィルタ34)に充填する。本発明に用いられうるフィルタ部は、特に制限されず、公知のポリマーフィルタでありうる。
図1は、本発明に用いられうるフィルタ部の一例を示す断面図である。図1に示されるように、フィルタ部10は、濾過ハウジング12と、それに収納される複数の濾材14とを有する。
濾過ハウジング12は、樹脂組成物の溶融物を供給するための供給口16と、濾過した樹脂組成物の溶融物を排出するための排出口18とを有する。
濾材14は、例えばリーフディスクフィルタでありうる。リーフディスクフィルタは、金属繊維不織布の焼結物、金属粉末の焼結物、複数の金網の積層物、あるいはそれらの組み合わせなどであってよく、好ましくは金属繊維不織布の焼結物であり、より好ましくはステンレス繊維焼結フィルタである。
濾材14の濾過精度は、フィルムへの異物の混入を抑制しやすくするためには、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。一方、濾材14の濾過精度は、樹脂組成物の溶融物の滞留時間を一定以下にするためなどから、好ましくは2μm以上である。
複数の濾材14は、センターポール20によって支持固定されている。センターポール20の内部には、濾材14と濾過ハウジング12の排出口18とを連通する流路22が設けられている。これにより、濾材14で濾過した樹脂組成物の溶融物を、センターポール20内の流路22に流通させて、濾過ハウジング12の排出口18から排出するように構成されている。
本発明では、熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部10の濾過ハウジング12内に供給および充填する前に、低粘度樹脂組成物Aの溶融物をフィルタ部10の濾過ハウジング12内に供給および充填する。
即ち、樹脂組成物の溶融物をフィルタ部10の濾過ハウジング12内に充填するには、長時間(例えば30分程度)を要する。そのため、最初に供給された樹脂組成物の溶融物は、長時間に亘って濾過ハウジング12内に滞留するため、濾材14などに焼き付きやすい。さらに、熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bを濾過ハウジング12内に充填すると、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の粘度が高いため、濾過ハウジング12内での滞留時間がさらに長くなり、濾材14にさらに焼き付きやすい。
これに対して、低粘度樹脂組成物Aの溶融物は、高粘度樹脂組成物Bの溶融物よりも粘度が低い。そのため、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過ハウジング12内に充填する工程や、後述する低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出する工程(1)および2)の工程)において、低粘度樹脂組成物Aの溶融物の濾過ハウジング12内での滞留時間を比較的短くすることができ、濾材14などへの焼き付きを抑制しうる。それにより、低粘度樹脂組成物Aの溶融物の滞留劣化物などの発生を抑制し、濾材14の目詰まりを抑制しうる。それにより、濾材14の濾過精度を低くしたり、供給流量を高めたりしなくても、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾材14で濾過することができる。
さらに、後述する2)および3)の工程において、低粘度樹脂組成物Aの溶融物によって流通しやすくなった濾材14に、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を流通させる。それにより、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、濾材14などに焼き付かせることなく(目詰まりさせることなく)、濾過することができる。
低粘度樹脂組成物Aの溶融物の供給流量は、当該溶融物の滞留時間を短くするためなどから、好ましくは4kg/hr・m2以上としうる。一方、溶融物の供給流量の上限値は、濾材14にかかる圧力を低減するためなどから、通常、40kg/hr・m2以下としうる。低粘度樹脂組成物Aの溶融物の供給流量は、使用する濾材の単位面積当たりの低粘度樹脂組成物Aの溶融物の通過量として表される。
2)低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出させる工程
低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填された濾過ハウジング12に、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、供給口16から供給する。そして、濾過ハウジング12内に充填された低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、濾材14で濾過した後、濾過ハウジング12の排出口18から排出させる。それにより、濾過ハウジング12内に充填された低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、高粘度樹脂組成物Bの溶融物に置換する。
低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填された濾過ハウジング12に、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、供給口16から供給する。そして、濾過ハウジング12内に充填された低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、濾材14で濾過した後、濾過ハウジング12の排出口18から排出させる。それにより、濾過ハウジング12内に充填された低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、高粘度樹脂組成物Bの溶融物に置換する。
低粘度樹脂組成物Aの、濾過時におけるフィルタ部10の供給口16における圧力と、排出口18における圧力との差(濾過時におけるフィルタ部10の圧力損失)は、低粘度樹脂組成物Aの溶融物の粘度や供給流量などによって異なるが、通常、10MPa以下であることが好ましく、6MPa以下であることがより好ましい。濾過時におけるフィルタ部10の圧力損失の下限値は、通常、1MPa程度である。
低粘度樹脂組成物Aの濾過時における滞留時間は、濾材14への焼き付きなどを抑制するためには、好ましくは45分以下、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは15分以下としうる。滞留時間は、低粘度樹脂組成物Aの溶融粘度、濾材14の濾過精度、および低粘度樹脂組成物Aの供給流量などによって調整しうる。
前述の通り、低粘度樹脂組成物Aの溶融物は、高粘度樹脂組成物Bに含まれる熱可塑性樹脂aを主成分として含む。そのため、濾過ハウジング12内に充填された低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、高粘度樹脂組成物Bの溶融物に置換した後に、低粘度樹脂組成物Aの溶融物が微量残留していても、得られる熱可塑性樹脂フィルムの特性への影響を少なくすることができる。
供給する高粘度樹脂組成物Bの溶融物は、前述と同様に、押し出し機にて溶融混練したものであってよい。
高粘度樹脂組成物Bについて
熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bは、少なくとも二種類以上の熱可塑性樹脂の混合物と、必要に応じて酸化防止剤などの添加剤とを含む。
熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bは、少なくとも二種類以上の熱可塑性樹脂の混合物と、必要に応じて酸化防止剤などの添加剤とを含む。
熱可塑性樹脂
高粘度樹脂組成物Bは、前述の熱可塑性樹脂aと熱可塑性樹脂bとを含む。熱可塑性樹脂bの溶融粘度は、熱可塑性樹脂aの溶融粘度よりも高い。
高粘度樹脂組成物Bは、前述の熱可塑性樹脂aと熱可塑性樹脂bとを含む。熱可塑性樹脂bの溶融粘度は、熱可塑性樹脂aの溶融粘度よりも高い。
熱可塑性樹脂aは、前述の低粘度樹脂組成物Aに含まれる熱可塑性樹脂aであり、好ましくはセルロースエステルを含む。熱可塑性樹脂bは、好ましくは(メタ)アクリル樹脂を含む。(メタ)アクリル樹脂の溶融物は、粘度が高いだけでなく、金属との付着性も高いため、フィルタ部の濾材14などに焼き付きやすい。
(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体、または(メタ)アクリル酸エステルと他の共重合モノマーとの共重合体でありうる。(メタ)アクリル酸エステルは、好ましくはメチルメタクリレートである。共重合体におけるメチルメタクリレート由来の構成単位の含有割合は50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。
共重合体における共重合モノマーの例には、アルキル部分の炭素数が2〜18のアルキルメタクリレート;アルキル部分の炭素数が1〜18のアルキルアクリレート;後述のラクトン環構造を形成しうる、水酸基を有するアルキル部分の炭素数が1〜18のアルキル(メタ)アクリレート;アクリル酸、メタクリル酸などのα,β−不飽和酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和基含有二価カルボン酸;スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル;無水マレイン酸、マレイミド、N−置換マレイミド、グルタル酸無水物など、アクリロイルモルホリン(ACMO)などのアクリルアミド誘導体;N−ビニルピロリドン(VP)などが含まれる。これらは、一種類で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、共重合体の耐熱分解性や流動性を高めるためには、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートなどのアルキルアクリレート;2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチルなどの水酸基を有するアルキル(メタ)アクリレートが好ましい。
好ましい熱可塑性樹脂aであるセルロースエステルとの相溶性を高めるためには、アクリロイルモルホリンやN−ビニルピロリドンなどが好ましい。即ち、(メタ)アクリル樹脂は、好ましくはメチルメタクリレートとアクリロイルモルホリンとの共重合体またはメチルメタクリレートとN−ビニルピロリドンとの共重合体でありうる。
(メタ)アクリル樹脂は、得られるフィルムの耐熱性を高めたり、光弾性係数を調整したりする観点などから、ラクトン環構造を含有していてもよい。(メタ)アクリル樹脂に含まれるラクトン環構造は、好ましくは下記一般式(1)で表される。
式(1)において、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の有機残基を示す。有機残基は、酸素原子を含んでいてもよい。有機残基の例には、直鎖もしくは分岐状のアルキル基、直鎖もしくは分岐状のアルキレン基、アリール基、−OAc基(Acはアセチル基)、−CN基などが含まれる。式(1)で示されるラクトン環構造は、後述するように、水酸基を有するアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造である。
ラクトン環構造を含有する(メタ)アクリル樹脂は、アルキル部分の炭素数が1〜18のアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(好ましくはメチルメタクリレート)をさらに含み、必要に応じて水酸基を含有するモノマー、不飽和カルボン酸、一般式(2)で表されるモノマーなどに由来する構成単位をさらに含んでいてもよい。
一般式(2)におけるR4は、水素原子またはメチル基を示す。Xは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、−OAc基(Ac:アセチル基)、−CN基、アシル基または−C−OR基(Rは水素原子または炭素数1〜20の有機残基)を示す。
ラクトン環構造を含有する(メタ)アクリル樹脂における、式(1)で表されるラクトン環構造の含有割合は、好ましくは5〜90質量%であり、より好ましくは20〜90質量%であり、さらに好ましくは30〜90質量%であり、特に好ましくは40〜80質量%である。ラクトン環構造の含有割合が90質量%超であると、成形加工性が低く、得られるフィルムの可とう性も低くなりやすい。ラクトン環構造の含有割合が5質量%未満であると、必要な位相差を有するフィルムが得られにくく、耐熱性、耐溶剤性、表面硬度が十分でないことがある。
ラクトン環構造を含有する(メタ)アクリル樹脂における、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位の含有割合は、好ましくは10〜95質量%であり、より好ましくは10〜80質量%であり、さらに好ましくは10〜65質量%であり、特に好ましくは20〜60質量%である。
ラクトン環構造を含有する(メタ)アクリル樹脂における、水酸基含有モノマー、不飽和カルボン酸または一般式(2)で表されるモノマーに由来する構成単位の含有割合は、それぞれ独立に好ましくは0〜30質量%であり、より好ましくは0〜20質量%であり、さらに好ましくは0〜10質量%である。
ラクトン環構造を含有する(メタ)アクリル樹脂は、少なくとも、水酸基を有するアルキル(メタ)アクリレートと、それ以外のアルキル(メタ)アクリレートとを含むモノマー成分を重合反応させて、分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体を得るステップ;得られた重合体を加熱処理してラクトン環構造を導入するステップ、を経て製造されうる。
(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量Mwは、好ましくは5.0×104〜2.0×105の範囲内であり、より好ましくは7.5×104〜1.5×105の範囲内である。(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量Mwが5.0×104未満であると、得られるフィルムの脆性が高すぎることがあり、2.0×105超であると、溶融物の粘度が高すぎたり、得られるフィルムのヘイズが高かったりする。
(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定することができる。測定条件は以下の通りである。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=2800000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=2800000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
(メタ)アクリル樹脂の市販品の例には、デルペット60N、80N、80NH(旭化成ケミカルズ(株)製)、ダイヤナールBR52、BR80、BR83、BR85、BR88(三菱レイヨン(株)製)、KT75(電気化学工業(株)製)などが含まれる。
(メタ)アクリル樹脂は、一種類であっても、二種類以上の混合物であってもよい。
高粘度樹脂組成物Bにおける、熱可塑性樹脂aと熱可塑性樹脂bとの含有比率は、溶融物の粘度や求められるフィルム特性にもよるが、質量比で、熱可塑性樹脂a:熱可塑性樹脂b=5:95〜70:30であることが好ましく、10:90〜50:50であることがより好ましく、10:90〜40:60であることがさらに好ましい。
熱可塑性樹脂bの含有割合が、熱可塑性樹脂aと熱可塑性樹脂bの合計に対して95質量%超であると、溶融物の粘度が高くなりすぎるだけでなく、熱可塑性樹脂aによる効果が十分に得られない。一方、熱可塑性樹脂bの含有割合が、熱可塑性樹脂aと熱可塑性樹脂bの合計に対して30質量%未満であると、熱可塑性樹脂bによる効果が十分に得られない。例えば、熱可塑性樹脂aがセルロースエステルを含み、熱可塑性樹脂bが(メタ)アクリル樹脂を含む場合、セルロースエステルの含有割合が多すぎると、得られるフィルムの耐湿性が十分でないことがあり、セルロースエステルが少なすぎると、耐熱性が十分でないことがある。
熱可塑性樹脂フィルムの原料となる高粘度樹脂組成物Bは、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、微粒子(マット剤)などの添加剤をさらに含有していてもよい。
酸化防止剤
溶融押出法でフィルムを製造する工程では、高温下で樹脂組成物を溶融混練するため、樹脂組成物に含まれる樹脂などが熱や酸素によって分解されやすい。そのような、樹脂などの熱や酸素による分解を抑制するために、熱可塑性樹脂フィルムの原料となる樹脂組成物は、安定化剤として酸化防止剤をさらに含むことが好ましい。
溶融押出法でフィルムを製造する工程では、高温下で樹脂組成物を溶融混練するため、樹脂組成物に含まれる樹脂などが熱や酸素によって分解されやすい。そのような、樹脂などの熱や酸素による分解を抑制するために、熱可塑性樹脂フィルムの原料となる樹脂組成物は、安定化剤として酸化防止剤をさらに含むことが好ましい。
酸化防止剤の例には、イオウ系化合物、フェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、リン系化合物、不飽和二重結合を含有する化合物などが含まれる。
イオウ系化合物の例には、住友化学社製Sumilizer TPL−R、Sumilizer TP−Dなどが含まれる。
フェノール系化合物の例には、2,6−ジアルキルフェノールの構造を有する化合物(例えば2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールなど)が含まれる。フェノール系化合物の市販品の例には、BASFジャパン株式会社製Irganox1076、Irganox1010などが含まれる。
リン系化合物の例には、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト、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−ジホスファイト等が含まれる。リン系化合物の市販品の例には、住友化学株式会社製SumilizerGP、株式会社ADEKA製ADK STAB PEP−24G、ADK STAB PEP−36およびADK STAB 3010、BASFジャパン株式会社製IRGAFOS P−EPQ、堺化学工業株式会社製GSY−P101などが含まれる。
ヒンダードアミン系化合物の例には、BASFジャパン株式会社製Tinuvin144およびTinuvin770、株式会社ADEKA製ADK STAB LA−52などが含まれる。
不飽和二重結合を含有する化合物の例には、住友化学株式会社製Sumilizer GM、およびSumilizer GSなどが含まれる。
酸化防止剤は、一種類のみであっても二種類以上の混合物であってもよいが、好ましくは二種類以上の混合物であることが好ましい。例えば、リン系化合物、フェノール系化合物および不飽和二重結合を含有する化合物を併用することが好ましい。
酸化防止剤の含有量は、前述の熱可塑性樹脂の合計に対して0.05〜5質量%であることが好ましく、0.05〜2質量%であることがより好ましい。
紫外線吸収剤
紫外線吸収剤は、波長400nm以下の紫外線を吸収する化合物であり、好ましくは波長370nmでの透過率が10%以下、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下である化合物である。
紫外線吸収剤は、波長400nm以下の紫外線を吸収する化合物であり、好ましくは波長370nmでの透過率が10%以下、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下である化合物である。
紫外線吸収剤の光線透過率は、紫外線吸収剤を溶媒(例えばジクロロメタン、トルエンなど)に溶解した溶液を、常法により、分光光度計により測定することができる。分光光度計は、例えば、島津製作所社製の分光光度計UVIDFC−610、日立製作所社製の330型自記分光光度計、U−3210型自記分光光度計、U−3410型自記分光光度計、U−4000型自記分光光度計等を用いることができる。
紫外線吸収剤は、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、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体および高分子紫外線吸収剤などであってよく、得られるフィルムの透明性を損なわないためには、好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤およびベンゾフェノン系紫外線吸収剤であり、さらに好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤がより好ましい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の例には、5-クロロ-2-(3,5-ジ-sec-ブチル-2-ヒドロキシルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、(2-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(直鎖および側鎖ドデシル)-4-メチルフェノールなどが含まれる。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の市販品の例には、チヌビン109、チヌビン171、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328(BASFジャパン株式会社製)などのチヌビン類が含まれる。ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の例には、2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2,4-ベンジルオキシベンゾフェノンなどが含まれる。
高分子紫外線吸収剤の例には、特開平6−148430号記載のポリマータイプの紫外線吸収剤が含まれる。紫外線吸収剤は、一種類であってもよいし、二種以上の混合物であってもよい。
紫外線吸収剤の含有量は、紫外線吸収剤の種類にもよるが、樹脂組成物全体に対して0.5〜4質量%であることが好ましく、0.6〜3.5質量%であることがより好ましい。
微粒子(マット剤)
熱可塑性樹脂フィルムの原料となる樹脂組成物は、得られる熱可塑性樹脂フィルムの表面の滑り性を高めるためなどから、微粒子(マット剤)をさらに含有してもよい。
熱可塑性樹脂フィルムの原料となる樹脂組成物は、得られる熱可塑性樹脂フィルムの表面の滑り性を高めるためなどから、微粒子(マット剤)をさらに含有してもよい。
微粒子は、無機微粒子であっても有機微粒子であってもよい。無機微粒子の例には、二酸化珪素(シリカ)、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよびリン酸カルシウムなどが含まれる。なかでも、二酸化珪素や酸化ジルコニウムが好ましく、得られるフィルムのヘイズの増大を少なくするためには、より好ましくは二酸化珪素である。
二酸化珪素の微粒子の例には、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600、NAX50(以上日本アエロジル(株)製)、シーホスターKE−P10、KE−P30、KE−P50、KE−P100(以上日本触媒(株)製)などが含まれる。
酸化ジルコニウムの微粒子の例には、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)などが含まれる。
ポリマー微粒子を構成するポリマーの種類には、シリコーン樹脂、フッ素樹脂およびアクリル樹脂などが含まれ、好ましくはシリコーン樹脂であり、より好ましくは三次元の網状構造を有するシリコーン樹脂である。ポリマー微粒子の例には、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120及び同240(以上東芝シリコーン(株)製)が含まれる。
なかでも、アエロジルR972V、NAX50、シーホスターKE−P30などが、得られるフィルムの濁度を低く保ちつつ、摩擦係数を低減させうるため特に好ましい。
微粒子は、分散性を高め、得られるフィルムのヘイズの増大を少なくするためには、表面処理されていることが好ましい。表面処理剤の例には、ハロシラン類、アルコキシシラン類、シラザン、シロキサンなどが含まれる。
微粒子の一次粒子径は、5〜50nmであることが好ましく、7〜20nmであることがより好ましい。一次粒子径が大きいほうが、得られるフィルムの滑り性を高める効果は大きいが、透明性が低下しやすい。そのため、微粒子は、粒子径0.05〜0.3μmの二次凝集体として含有されていてもよい。微粒子の一次粒子またはその二次凝集体の大きさは、透過型電子顕微鏡にて倍率50万〜200万倍で一次粒子または二次凝集体を観察し、一次粒子または二次凝集体100個の粒子径の平均値として求めることができる。
微粒子の含有量は、前述の熱可塑性樹脂の合計に対して0.05〜1.0質量%であることが好ましく、0.1〜0.8質量%であることがより好ましい。
高粘度樹脂組成物Bの溶融物は、押し出し機(例えば図2の押し出し機32)で溶融混練して得ることができる。
押し出し機に投入される高粘度樹脂組成物Bは、ペレット化されていることが好ましい。樹脂組成物のペレット化は、公知の方法で行うことができる。例えば、前述の樹脂組成物を押し出し機にて溶融混錬した後、ダイからストランド状に押し出す。ストランド状に押し出された溶融樹脂を、水冷または空冷した後、カッティングしてペレットを得ることができる。
高粘度樹脂組成物Bの溶融粘度は、濾材14を通過しやすく(滞留時間が短く)、焼き付きを防止するためには、240℃、100sec−1における溶融粘度が、好ましくは1500Pa・s以下であり、より好ましくは1200Pa・s以下であり、さらに好ましくは1000Pa・s以下である。高粘度樹脂組成物Bの溶融粘度の下限値は、通常、300Pa・s以上であり、好ましくは500Pa・s以上である。溶融粘度は、前述と同様の方法で測定しうる。樹脂の溶融温度は、前述と同様としうる。
3)高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部で濾過する工程
高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、供給口16から濾過ハウジング12に供給し、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を濾過する。それにより、高粘度樹脂組成物Bの溶融物に含まれる異物などを除去する。
高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、供給口16から濾過ハウジング12に供給し、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を濾過する。それにより、高粘度樹脂組成物Bの溶融物に含まれる異物などを除去する。
高粘度樹脂組成物Bの溶融物の供給流量は、低粘度樹脂組成物Aの溶融物の供給流量と同様であってもよく、濾材14にかかる圧力を低減するためなどから、好ましくは40kg/hr・m2以下、より好ましくは35kg/hr・m2以下、さらに好ましくは20kg/hr・m2以下としうる。一方、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の供給流量は、濾材14を通過させやすくするためには、好ましくは4kg/hr・m2以上としうる。
前述の通り、高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、濾材14に焼き付かせることなく濾過することができる。それにより、濾材14にかかる溶融物の圧力(フィルタ圧)が高くならないため、溶融物に含まれるゲル状の柔らかい異物などを濾材14を通過させることなく、トラップすることができる。従って、濾材14の濾過精度を低くしたり、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の供給流量を高めたりしなくても、高粘度樹脂組成物Bの溶融物中の微小な異物を十分に除去できる。
4)濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルム状に押し出す工程
フィルタ部10で濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、ダイ(例えば図2におけるダイ36)からフィルム状に押し出す。ダイの出口部分における高粘度樹脂組成物Bの溶融物の溶融温度Tmは200〜300℃程度としうる。
フィルタ部10で濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、ダイ(例えば図2におけるダイ36)からフィルム状に押し出す。ダイの出口部分における高粘度樹脂組成物Bの溶融物の溶融温度Tmは200〜300℃程度としうる。
前述の通り、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の、濾材14への焼き付きを抑制し、それによる分解ガスの発生を抑制することができる。それにより、高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルム状に押し出す際に、溶融物中の分解ガスの発泡を抑制し、フィルム表面にスジ状故障が生じるのを抑制することができる。
熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、5)フィルム状に押し出された高粘度樹脂組成物Bの溶融物を冷却固化してフィルムを得る工程をさらに含み、必要に応じて6)得られたフィルムを延伸する工程をさらに含んでもよい。
5)冷却固化工程
ダイからフィルム状に押し出された高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、例えば冷却ロールと弾性タッチロールとでニップして所定の厚みに調整する。その後、フィルム状の高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、例えば複数の冷却ロールで段階的に冷却して固化させてフィルムを得る。
ダイからフィルム状に押し出された高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、例えば冷却ロールと弾性タッチロールとでニップして所定の厚みに調整する。その後、フィルム状の高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、例えば複数の冷却ロールで段階的に冷却して固化させてフィルムを得る。
冷却ロールの表面温度Tr1は、(Tg−50)℃以上Tg以下としうる。
下流側の冷却ロール(例えば後述の図2における冷却ロール38B)の周速度R2は、上流側の冷却ロール(例えば後述の図2における冷却ロール38A)の周速度R1よりも大きいことが好ましい。これらの2つの冷却ロール間のフィルムに張力が加わり、それによりフィルムと冷却ロールとの密着性が高められる。この周速度の比は1.00〜1.05の範囲であることが好ましい。周速度の比が1.05超であると、フィルムが破断するおそれがある。同様に、冷却ロールの周速度が、冷却ロールの周速度よりも大きいことが好ましい。
ドロー比は5〜30であることが好ましい。ドロー比は、ダイのリップクリアランスを、複数の冷却ロールで冷却固化して得られるフィルムの平均膜厚で除して得られる値である。ドロー比を上記範囲とすることで、液晶表示装置で画像を表示したときに、明暗のスジや斑点状ムラとなる故障が少ないフィルムが得られやすい。ドロー比は、ダイリップクリアランスと冷却ロールの引き取り速度により調整できる。
ダイ(例えば図2におけるダイ36)のリップ(開口部)から冷却ロールの表面への溶融樹脂の吐出は、好ましくは70kPa以下、より好ましくは50〜70kPaに減圧下で行うことが好ましい。得られるフィルムにダイラインが生じにくいからである。
弾性タッチロールの表面温度Tr0は、フィルムのガラス転移温度(Tg)以下であることが好ましく、Tg−50≦Tr0≦Tgであることがより好ましい。弾性タッチロールの表面温度Tr0がTg超であると、フィルムと冷却ロールとが剥離しにくくなることがある。
弾性タッチロールの線圧を9.8〜147N/cmにすることが好ましい。線圧が9.8N/cm未満であると、ダイラインを十分に抑制しにくい。
熱可塑性樹脂フィルムのガラス転移温度をTgとしたとき、ダイから押し出されたフィルム状の溶融樹脂の、弾性タッチロールでニップされる直前の弾性タッチロール側の表面温度Ttは、好ましくはTg<Tt<Tg+110℃であり、より好ましくはTg+10℃<Tt<Tg+90℃であり、さらに好ましくはTg+20℃<Tt<Tg+70℃である。フィルム状の溶融樹脂の表面温度Ttが上記範囲であると、ニップするときのフィルム状の溶融樹脂の粘度を、適切な範囲にすることができ、ダイラインを抑制しやすい。
フィルム状の溶融樹脂の、弾性タッチロールにニップされる直前の弾性タッチロール側の表面温度Ttの調整は、例えばダイと冷却ロールとの間のエアギャップ(距離)を短くしてダイと冷却ロールとの間での冷却を抑制する方法や、ダイと冷却ロールとの間を断熱材で囲って保温または加温する方法などによって行うことができる。加温は、熱風、赤外線ヒータまたはマイクロ波による加熱などでありうる。
フィルムの表面温度やロールの表面温度は、非接触式の赤外温度計で測定できる。具体的には、フィルムまたはロールの表面温度は、非接触ハンディ温度計(IT2−80、(株)キーエンス製)を用いて、フィルムまたはロールの幅方向の任意の10箇所の表面温度を、フィルムまたはロールの表面から0.5m離れた位置で測定する。
複数の冷却ロールで固化させたフィルムを、剥離ロール(不図示)などで剥離する。フィルムを剥離する際は、変形を防止するために、フィルムに加える張力を調整することが好ましい。
6)延伸工程
得られたフィルムを、必要に応じて延伸装置(例えば図2における延伸装置42)にて延伸してもよい。延伸は、フィルムの幅方向(TD方向)、搬送方向(MD方向)または斜め方向のうち少なくとも一方向に延伸すればよく、フィルムの幅方向(TD方向)と搬送方向(MD方向)の両方に延伸することが好ましい。
得られたフィルムを、必要に応じて延伸装置(例えば図2における延伸装置42)にて延伸してもよい。延伸は、フィルムの幅方向(TD方向)、搬送方向(MD方向)または斜め方向のうち少なくとも一方向に延伸すればよく、フィルムの幅方向(TD方向)と搬送方向(MD方向)の両方に延伸することが好ましい。
フィルムの幅方向(TD方向)と搬送方向(MD方向)の両方に延伸する場合、フィルムの幅方向(TD方向)の延伸と搬送方向(MD方向)の延伸とは、逐次的に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
延伸倍率は、各方向に1.01〜3.0倍、好ましくは1.1〜2.0倍としうる。フィルムの幅方向(TD方向)と搬送方向(MD方向)の両方に延伸する場合、各方向に最終的に1.01〜3.0倍、好ましくは1.1〜2.0倍とすることが好ましい。
延伸温度は、Tg〜(Tg+50)℃であることが好ましく、Tg〜(Tg+40)℃であることがより好ましい。例えば、(メタ)アクリル樹脂やセルロースエステルを含有するフィルムの延伸温度は、140〜170℃程度としうる。
延伸温度は、フィルムの幅方向(TD方向)または搬送方向(MD方向)に均一であることが好ましく、フィルムの延伸温度の幅方向または搬送方向のばらつきが±2℃以下であることが好ましく、±1℃以下であることがより好ましく、±0.5℃以下であることがさらに好ましい。
延伸後に得られるフィルムのレターデーションを調整したり、寸法変化を少なくしたりするために、必要に応じて、延伸後に得られるフィルムを搬送方向(MD方向)または幅方向(TD方向)に収縮させてもよい。延伸後に得られるフィルムを搬送方向(MD方向)に収縮させるには、例えば幅方向に把持したクリップを解除して、搬送方向に弛緩させたり;隣り合うクリップの間隔を搬送方向に徐々に狭くして搬送方向に弛緩させたりすればよい。
得られるフィルムの寸法変化率を小さくするためには、フィルムの幅方向(TD方向)と搬送方向(MD方向)ともに0.5〜10%収縮させることが好ましい。
得られる熱可塑性樹脂フィルムの幅は、例えば0.5〜4.0m、好ましくは1.0〜3.0mとしうる。熱可塑性樹脂フィルムの膜厚変動は、±3%以下であることが好ましく、±1%以下であることがさらに好ましい。
延伸後、得られる熱可塑性樹脂フィルムの両端部をスリットした後、ナール加工(エンボッシング加工)を施すことが好ましい。得られる熱可塑性樹脂フィルム同士の貼り付きやすり傷の発生を防止するためである。得られる熱可塑性樹脂フィルムを、巻取り機(例えば図2の巻き取り機40)によって巻き取る。
前述の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法は、例えば図2に示されるようなフィルムの製造装置によって行うことができる。
図2は、フィルムの製造装置の一例を示す模式図である。図2に示されるように、フィルムの製造装置30は、原料である樹脂組成物を溶融混練する押し出し機32と、溶融混練された樹脂を濾過するフィルタ部34と、濾過された溶融樹脂をフィルム状に吐出するダイ36と、吐出された溶融樹脂を冷却する冷却ロール38と、得られたフィルムを巻き取る巻き取り機40とを含み、必要に応じて冷却固化して得られたフィルムを延伸する延伸装置42をさらに含んでもよい。
押し出し機32は、単軸押し出し機であっても、多軸押し出し機であってもよい。押し出し機32は、シリンダと、その内部に設けられたスクリューとを有する。
シリンダの内径に対するシリンダの長さの比(L/D)は、例えば20〜70程度としうる。シリンダの内径は30mm〜150mm程度としうる。スクリューは、モータ(不図示)によって回転駆動できるようになっている。スクリューは、種類の異なるスクリューセグメントが組み合わされたものであってよい。
シリンダの内部は、樹脂組成物の押し出し方向に、ホッパー32Aから供給された原料である樹脂組成物を定量輸送する供給部Aと、樹脂組成物を圧縮する圧縮部Bと、圧縮された樹脂組成物を混練する混練部Cとを有する。
スクリュー圧縮比(C/R)は、例えば2.5〜4.5程度としうる。スクリュー圧縮比(C/R)は、前述の供給部Aと混練部Cとの容積比;即ち、供給部Aの単位長さ当たりの流路の容積÷混練部Cの単位長さ当たりの流路の容積として表される。
フィルタ部34は、前述の図1のものを用いることができる。
押し出し機32とダイ36との間には、必要に応じて押出し流量を安定化するためのギアポンプ44や、樹脂を均一に混合するためのスタチックミキサなどの混合装置(不図示)などがさらに設けられてもよい。
ダイ36は、公知のものであってよく、Tダイなどである。ダイ36の表面は、ハードクロム、炭化クロム、窒化クロム、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタン、超鋼、セラミック(タングステンカーバイド、酸化アルミ、酸化クロム)などを溶射もしくはメッキした後;バフ、平面切削、電解研磨などの表面加工をさらに施したものでありうる。ダイ36のリップ部の材質は、ダイの表面の材質と同様としうる。ダイ36のリップ部の表面精度は0.5S以下が好ましく、0.2S以下がより好ましい。
ダイ36のリップクリアランスは、好ましくは500μm以上であり、より好ましくは800μm以上2mm以下である。リップクリアランスが上記範囲外であると、得られるフィルムに斑点状のムラが生じやすい。
ダイ36の内壁面に、傷や可塑剤の凝結物などの異物が付着すると、押し出される溶融樹脂の表面にスジ状の欠陥(ダイライン)が生じることがある。ダイラインなどの表面欠陥を低減するためには、押し出し機32からダイ36の先端までの流路の内壁面は、樹脂の滞留部が付着しにくい構造であること;例えば押し出し機32からダイ36の先端までの流路の内壁面には、傷などがないことが好ましい。
押し出し機32やダイ36などの内壁面は、溶融樹脂が付着しにくくするために、表面粗さを小さくする、または表面エネルギーを低くする表面加工が施されていることが好ましい。そのような表面加工の例には、ハードクロムメッキやセラミック溶射した後、表面粗さ0.2S以下となるように研磨する加工が含まれる。
冷却ロール38は、高剛性の金属ロールであり、内部に温度制御可能な媒体を流通できる構造を有する。冷却ロール38の表面の材質は、ステンレス、アルミニウム、チタンなどでありうる。冷却ロール38の表面には、樹脂を剥離しやすくしたりするためなどから、ハードクロムメッキなどの表面処理を施してもよい。冷却ロール38の表面の粗さRaは、得られるフィルムのヘイズを低く維持するために、0.1μm以下とすることが好ましく、0.05μm以下とすることがより好ましい。冷却ロール38は、複数の冷却ロール38A、38B、38Cおよび38Dで構成されうる。
弾性タッチロール46は、冷却ロール38Aと対向して配置されている。そして、ダイ36から押し出された溶融樹脂が、冷却ロール38Aと弾性タッチロール46とでニップされるようになっている。弾性タッチロール46は、特開平03−124425号、特開平08−224772号、特開平07−100960号などに記載のものが用いられる。
延伸装置42は、必要に応じて設けられうる。延伸装置42は、特に制限されないが、ロール延伸機、テンター延伸機、またはそれらを組み合わせたものなどでありうる。テンター延伸機は、予熱ゾーン、延伸ゾーン、保持ゾーン、冷却ゾーンを有するものが好ましく、各ゾーン間に、各ゾーン間を断熱するためのニュートラルゾーンをさらに有するものが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法によって得られる熱可塑性樹脂フィルムは、種々の用途に用いることができ、好ましくは光学フィルムに用いられる。
光学フィルムは、好ましくは液晶表示装置用の光学フィルムであり、その具体例には、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム、ハードコートフィルム、防眩フィルム、帯電防止フィルム、視野角拡大用の光学補償フィルムなどが含まれる。偏光板保護フィルムは、単なる保護フィルムであってもよいが、位相差調整機能などをさらに有する保護フィルムであってもよい。
光学フィルムの厚みは、湿度などの影響によるレターデーションの変動を少なくするためなどから、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下であり、特に好ましくは25μm以下である。一方、光学フィルムの厚みは、一定のフィルム強度やレターデーションを得るためには、好ましくは10μm以上である。例えば、延伸工程を経て得られる熱可塑性樹脂フィルムからなる光学フィルムの厚みは、10〜25μm程度としうる。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法によって得られる光学フィルムは、微小な異物数が一定以下である。光学フィルムの面内に存在する直径5〜50μm以上の異物数が、好ましくは15個/m2以下であり、より好ましくは5個/m2以下である。異物の直径は、異物が円形である場合にはその直径とし;異物が円形でない場合には、異物の範囲(領域)を、以下のようにして顕微鏡で観察して決定し、その最大径(外接円の直径)とする。
異物の範囲は、微分干渉顕微鏡の反射光で観察することができる。微分干渉顕微鏡の反射光で観察しても、異物の範囲が不明瞭である場合には、フィルム表面にアルミや白金を蒸着して観察すればよい。
光学フィルムの、25℃、55%RHの環境下で、波長590nmにて測定される面内方向のレターデーションRoは0nm〜100nmの範囲であることが好ましく、0〜250nmの範囲であることがより好ましい。厚み方向のレターデーションRthは−100nm〜100nmの範囲であることが好ましく、−50nm〜50nmの範囲であることがより好ましい。レターデーションは、例えば熱可塑性樹脂フィルムの組成や延伸条件などによって調整されうる。
レターデーションR0およびRthは、それぞれ以下の式で表される。
式(I) R0=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(nx:フィルム面内の遅相軸方向の屈折率、ny:フィルム面内において、遅相軸に対して直交する方向の屈折率、nz:厚み方向におけるフィルムの屈折率、d:フィルムの厚み(nm))
式(I) R0=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(nx:フィルム面内の遅相軸方向の屈折率、ny:フィルム面内において、遅相軸に対して直交する方向の屈折率、nz:厚み方向におけるフィルムの屈折率、d:フィルムの厚み(nm))
レターデーションR0およびRthは、例えば以下の方法によって求めることができる。
1)フィルムの平均屈折率を屈折計により測定する。
2)王子計測機器社製KOBRA−21ADHにより、フィルム法線方向からの波長590nmの光を入射させたときの面内方向のレターデーションR0を測定する。
3)王子計測機器社製KOBRA−21ADHにより、フィルム法線方向に対してθの角度(入射角(θ))から波長590nmの光を入射させたときのレターデーション値R(θ)を測定する。θは0°よりも大きく、好ましくは30°〜50°である。
4)測定されたR0およびR(θ)と、前述の平均屈折率と膜厚とから、王子計測機器社製KOBRA−21ADHにより、nx、nyおよびnzを算出し、Rthを算出する。レターデーションの測定は、23℃55%RH条件下で行うことができる。
1)フィルムの平均屈折率を屈折計により測定する。
2)王子計測機器社製KOBRA−21ADHにより、フィルム法線方向からの波長590nmの光を入射させたときの面内方向のレターデーションR0を測定する。
3)王子計測機器社製KOBRA−21ADHにより、フィルム法線方向に対してθの角度(入射角(θ))から波長590nmの光を入射させたときのレターデーション値R(θ)を測定する。θは0°よりも大きく、好ましくは30°〜50°である。
4)測定されたR0およびR(θ)と、前述の平均屈折率と膜厚とから、王子計測機器社製KOBRA−21ADHにより、nx、nyおよびnzを算出し、Rthを算出する。レターデーションの測定は、23℃55%RH条件下で行うことができる。
光学フィルムの面内遅相軸とフィルムの幅方向とのなす角θ1(配向角)は、−5°以上+5°以下であることが好ましく、−1°以上+1°以下であることがより好ましい。光学フィルムの配向角θ1の測定は、自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて測定することができる。
光学フィルムの、JIS K−7136に準拠して測定されるヘイズは、液晶表示装置において十分な輝度や高いコントラストを得るためには、0.5%以下であることがより好ましく、0.35%以下であることがさらに好ましく、0.05%以下であることが特に好ましい。光学フィルムのヘイズを低くするためには、溶融温度を高くしたり、セルロースエステルの炭素数3〜7のアシル基の置換度を高めたりすればよい。
光学フィルムのヘイズは、JIS K−7136に準拠した方法;具体的には、以下の方法で測定することができる。
1)得られた光学フィルムを、23℃55%RH下で5時間以上調湿する。その後、フィルムの表面に付着したホコリなどをブロワーなどで除去する。
2)次いで、光学フィルムのヘイズを、23℃55%RHの条件下にて、ヘイズメーター(濁度計)(型式:NDH 2000、日本電色(株)製)にて測定する。ヘイズメーターの光源は、5V9Wのハロゲン球とし、受光部は、シリコンフォトセル(比視感度フィルター付き)としうる。
1)得られた光学フィルムを、23℃55%RH下で5時間以上調湿する。その後、フィルムの表面に付着したホコリなどをブロワーなどで除去する。
2)次いで、光学フィルムのヘイズを、23℃55%RHの条件下にて、ヘイズメーター(濁度計)(型式:NDH 2000、日本電色(株)製)にて測定する。ヘイズメーターの光源は、5V9Wのハロゲン球とし、受光部は、シリコンフォトセル(比視感度フィルター付き)としうる。
光学フィルムの可視光透過率は、90%以上であることが好ましく、92%以上であることがより好ましい。
光学フィルムは、必要に応じて他の機能層(接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)をさらに有していてもよい。
熱可塑性樹脂フィルムからなる光学フィルムは、前述のように偏光板に用いられうる。即ち、偏光板は、偏光子と、その少なくとも一方の面に配置された前述の熱可塑性樹脂フィルムからなる光学フィルムと、を含む。
偏光子は、一定方向の偏波面の光のみを通過させる素子である。偏光子の代表的な例は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムであり、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと、二色性染料を染色させたものと、がある。
偏光子は、ポリビニルアルコール系フィルムを一軸延伸した後、ヨウ素または二色性染料で染色して得られるフィルムであってもよいし、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素または二色性染料で染色した後、一軸延伸したフィルム(好ましくはさらにホウ素化合物で耐久性処理を施したフィルム)であってもよい。偏光子の厚さは、5〜30μmであることが好ましく、10〜20μmであることがより好ましい。
ポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール水溶液を製膜したものであってもよい。ポリビニルアルコール系フィルムは、偏光性能および耐久性能に優れ、色斑が少ないなどことから、エチレン変性ポリビニルアルコールフィルムが好ましい。エチレン変性ポリビニルアルコールフィルムの例には、特開2003−248123号、特開2003−342322号等に記載されたエチレン単位の含有量1〜4モル%、重合度2000〜4000、けん化度99.0〜99.99モル%のフィルムが含まれる。
二色性色素の例には、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素およびアントラキノン系色素などが含まれる。
前述の光学フィルムは、偏光子の少なくとも一方の面に直接配置されてもよいし、他のフィルムまたは層を介して配置されてもよい。
偏光子の他方の面には、前述の光学フィルムが配置されてもよいし、それ以外の透明保護フィルムが配置されてもよい。透明保護フィルムの例には、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタック KC8UX、KC4UX、KC5UX、KC8UY、KC4UY、KC12UR、KC8UCR−3、KC8UCR−4、KC8UCR−5、KC8UE、KC4UE、KC4FR−3、KC4FR−4、KC4HR−1、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、以上コニカミノルタオプト(株)製)等が好ましく用いられる。
偏光板は、通常、偏光子と、前述の光学フィルムとを貼り合わせるステップを経て得ることができる。貼り合わせに用いられる接着剤の例には、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液などである。
液晶表示装置は、液晶セルと、それを挟持する一対の偏光板と、を有する。そして、一対の偏光板のうち少なくとも一方が前述の光学フィルムを有する偏光板であり、好ましくは一対の偏光板の両方が前述の光学フィルムを有する偏光板である。
図3は、液晶表示装置の一実施形態の基本構成を示す模式図である。図3に示されるように、液晶表示装置50は、液晶セル60と、それを挟持する第一の偏光板70および第二の偏光板80と、バックライト90と、を有する。
液晶セル60の表示方式は、特に制限されず、TN(Twisted Nematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、IPS(In−Plane Switching)方式(FFS方式も含む)、OCB(Optically Compensated Birefringence)方式、VA(Vertical Alignment)方式(MVA;Multi−domain Vertical AlignmentやPVA;Patterned Vertical Alignmentも含む)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)方式等がある。視野角が比較的広いなどの観点からは、IPS方式などが好ましく、コントラストが高いなどの観点からは、VA方式などが好ましい。
第一の偏光板70は、視認側に配置されており、第一の偏光子72と、それを挟持する保護フィルム74(F1)および76(F2)とを有する。第二の偏光板80は、バックライト90側に配置されており、第二の偏光子82と、それを挟持する保護フィルム84(F3)および86(F4)とを有する。保護フィルム76(F2)と84(F3)の一方は、必要に応じて省略されてもよい。
保護フィルム74(F1)、76(F2)、84(F3)および86(F4)の少なくとも一以上を前述の光学フィルムとしうるが、好ましくは液晶セル側に配置される保護フィルム76(F2)と84(F3)の少なくとも一方を、前述の光学フィルムとしうる。
以下において、実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。これらの実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。
1.熱可塑性樹脂の種類
熱可塑性樹脂a:
セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル社製、製品名CAP482−20、アセチル基置換度0.26、プロピオニル基置換度2.5、総アシル基置換度2.76、重量平均分子量Mw240000)
熱可塑性樹脂b:
(メタ)アクリル樹脂(メチルメタクリレート(MMA)とアクリロイルモルホリン(ACMO)の共重合体(MMA/ACMO=70/30(質量比))、重量平均分子量Mw:10万)
熱可塑性樹脂a:
セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル社製、製品名CAP482−20、アセチル基置換度0.26、プロピオニル基置換度2.5、総アシル基置換度2.76、重量平均分子量Mw240000)
熱可塑性樹脂b:
(メタ)アクリル樹脂(メチルメタクリレート(MMA)とアクリロイルモルホリン(ACMO)の共重合体(MMA/ACMO=70/30(質量比))、重量平均分子量Mw:10万)
2.ペレットの製造
1)低粘度樹脂組成物Aのペレットの製造
CAP482−20(熱可塑性樹脂a)を、除湿熱風乾燥機にて90℃で6時間以上乾燥させて、水分率を80ppm以下とした。乾燥させたCAP482−20と、下記添加剤とをホッパーで混合し、低粘度樹脂組成物Aとした。
(低粘度樹脂組成物Aの組成)
CAP482−20(熱可塑性樹脂a):100質量部
GSY−P101(堺化学工業(株)製):0.25質量部
Irganox1010(BASFジャパン(株)製):0.5質量部
SumilizerGS(住友化学(株)製):0.24質量部
R972V(アエロジル社製):0.15質量部
1)低粘度樹脂組成物Aのペレットの製造
CAP482−20(熱可塑性樹脂a)を、除湿熱風乾燥機にて90℃で6時間以上乾燥させて、水分率を80ppm以下とした。乾燥させたCAP482−20と、下記添加剤とをホッパーで混合し、低粘度樹脂組成物Aとした。
(低粘度樹脂組成物Aの組成)
CAP482−20(熱可塑性樹脂a):100質量部
GSY−P101(堺化学工業(株)製):0.25質量部
Irganox1010(BASFジャパン(株)製):0.5質量部
SumilizerGS(住友化学(株)製):0.24質量部
R972V(アエロジル社製):0.15質量部
低粘度樹脂組成物Aを二軸押し出し機に投入して溶融混練した。ダイスの直前に設けられた目開き100μmの金属メッシュ(フィルタ部)にて、溶融樹脂を濾過した後、240℃で、ダイスの円形の口径からストランド状に押し出した。押し出された溶融樹脂を水冷した後、ストランドカッターで長径5mm、断面直径が2.5mmの円筒形にカットし、低粘度樹脂組成物Aのペレットを得た。
2)高粘度樹脂組成物Bのペレットの製造
熱可塑性樹脂a(CAP482−20)に代えて、熱可塑性樹脂a(CAP482−20)と熱可塑性樹脂b(メチルメタクリレートとアクリロイルモルホリンとの共重合体(MMA/ACMO=70/30))との混合物(熱可塑性樹脂a:熱可塑性樹脂b=65:35(質量比))を用い、かつ当該混合物を75℃で乾燥させて水分率を100ppmとした以外は前述と同様にして高粘度樹脂組成物Bのペレットを得た。
熱可塑性樹脂a(CAP482−20)に代えて、熱可塑性樹脂a(CAP482−20)と熱可塑性樹脂b(メチルメタクリレートとアクリロイルモルホリンとの共重合体(MMA/ACMO=70/30))との混合物(熱可塑性樹脂a:熱可塑性樹脂b=65:35(質量比))を用い、かつ当該混合物を75℃で乾燥させて水分率を100ppmとした以外は前述と同様にして高粘度樹脂組成物Bのペレットを得た。
3.熱可塑性樹脂フィルムの製造
(実施例1)
得られた低粘度樹脂組成物Aのペレットを、減圧下、90℃、6時間乾燥させた後、単軸押し出し機に投入し、窒素雰囲気下、240℃で溶融混練した。低粘度樹脂組成物Aの溶融物の粘度(溶融粘度)を、パラレルプレートを有するThermoHaake社製粘弾性測定装置レオストレス600を用いて、240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定した結果、600Pa・sであった。次いで、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、24kg/hr・m2の流量で、フィルタ部の濾過ハウジング内に供給して充填した。フィルタ部のフィルタ濾材は、長瀬産業社製リーフディスクフィルタF005(濾過精度5μm、12インチのリーフディスク(金属焼結物)52枚組、濾過面積6.24m2)を用いた。低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、フィルタ部の濾過ハウジング内の全体に充填するのに要した時間は約30分間であった。
(実施例1)
得られた低粘度樹脂組成物Aのペレットを、減圧下、90℃、6時間乾燥させた後、単軸押し出し機に投入し、窒素雰囲気下、240℃で溶融混練した。低粘度樹脂組成物Aの溶融物の粘度(溶融粘度)を、パラレルプレートを有するThermoHaake社製粘弾性測定装置レオストレス600を用いて、240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定した結果、600Pa・sであった。次いで、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、24kg/hr・m2の流量で、フィルタ部の濾過ハウジング内に供給して充填した。フィルタ部のフィルタ濾材は、長瀬産業社製リーフディスクフィルタF005(濾過精度5μm、12インチのリーフディスク(金属焼結物)52枚組、濾過面積6.24m2)を用いた。低粘度樹脂組成物Aの溶融物を、フィルタ部の濾過ハウジング内の全体に充填するのに要した時間は約30分間であった。
次いで、得られた高粘度樹脂組成物Bのペレットを、減圧下、90℃、6時間乾燥させた後、単軸押し出し機に投入し、窒素雰囲気下、240℃で溶融混練した。高粘度樹脂組成物Bの溶融物の、240℃、剪断速度100sec−1における粘度(溶融粘度)を、前述と同様にして測定した結果、1100Pa・sであった。得られた高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、24kg/hr・m2の流量で、低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填されたフィルタ部の濾過ハウジング内に供給して、低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出させた。
そして、高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部で濾過した後、ダイから、表面温度90℃の冷却ロール上に押し出した。そして、冷却ロール上に押し出された高粘度樹脂組成物Bの溶融物を弾性タッチロールで押圧して成形した。
ダイのリップ幅は1500mmとし、リップクリアランスはフィルム幅方向の端部から30mm以内では0.7mm、それ以外の箇所では1mmとした。弾性タッチロールの表面温度は80℃とした。ダイから押し出された樹脂組成物が冷却ロールに接触する位置P1から、冷却ロールと弾性タッチロールとのニップ部分の、冷却ロールの回転方向上流端の位置P2までの、冷却ローラの周面に沿った長さLを20mmとした。弾性タッチロールの冷却ロールに対する線圧は14.7N/cmとした。
その後、弾性タッチロールを冷却ロールから離間させ、冷却ロールと弾性タッチロールとでニップされる直前の溶融状態の高粘度樹脂組成物の温度Tを測定した。当該高粘度樹脂組成物の温度Tは、ニップ上流端P2よりも更に1mm上流側の位置で、温度計(安立計器株式会社製HA−200E)により測定した結果、141℃であった。
ダイからフィルム状に押し出された高粘度樹脂組成物Bの溶融物を、複数の冷却ロールで冷却固化した後、剥離ロールで剥離して、厚さ80μm、幅1350mm、長さ2500mの原反フィルムを得た。得られた原反フィルムの両端部10cmをスリットし、ロール延伸装置にて原反フィルムの搬送方向(MD方向)に、150℃で延伸倍率2.0倍に延伸した。搬送方向(MD方向)の延伸倍率は、ロール延伸装置の加熱ヒータ(IRヒータ)の搬送方向下流側のロールの周速を、原反フィルムの搬送速度の2倍に設定して行った。
搬送方向(MD方向)に延伸後の原反フィルムは、両端部が収縮していたため、さらにフィルムの両端部を10cmスリットした。得られたフィルムの両端部を、テンター延伸機のクリップで把持して、予熱ゾーンで120℃に予熱した後、延伸ゾーンでフィルムの幅方向(TD方向)に160℃で延伸倍率2.0倍に延伸した。その後、得られたフィルムを、幅方向に3%緩和させながら30℃まで冷却させた。次いで、クリップを外して、フィルム両端部のクリップで把持されていた部分45mmを裁ち落とした後、フィルム両端部に幅20mm、高さ10μmのナーリング加工を施して、熱可塑性樹脂フィルムを得た。得られた熱可塑性樹脂フィルムを、巻き取り張力220N/mにて巻き取った。熱可塑性樹脂フィルムは、膜厚20μm、幅1600mm、長さ5000mであり、DSC法で測定されるガラス転移温度は125℃であった。
(実施例2〜3)
フィルタ部の濾材の濾過精度を表1に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂フィルムを得た。
フィルタ部の濾材の濾過精度を表1に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂フィルムを得た。
(実施例4〜5)
高粘度樹脂組成物Bの溶融物の供給流量を表1に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂フィルムを得た。
高粘度樹脂組成物Bの溶融物の供給流量を表1に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂フィルムを得た。
(比較例1)
低粘度樹脂組成物Aのペレットの溶融物をフィルタ部に充填する工程を行わずに、高粘度樹脂組成物Bのペレットの溶融物をフィルタ部に充填した後、そのまま高粘度樹脂組成物Bの溶融物をダイからフィルム状に押し出して熱可塑性樹脂フィルムを得た以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂フィルムを得た。
低粘度樹脂組成物Aのペレットの溶融物をフィルタ部に充填する工程を行わずに、高粘度樹脂組成物Bのペレットの溶融物をフィルタ部に充填した後、そのまま高粘度樹脂組成物Bの溶融物をダイからフィルム状に押し出して熱可塑性樹脂フィルムを得た以外は実施例1と同様にして熱可塑性樹脂フィルムを得た。
得られた熱可塑性樹脂フィルムの微小異物の評価とスジ故障の評価を、以下の方法で評価した。
〔微小異物〕
得られた熱可塑性樹脂フィルムの巻きの先頭と後尾からそれぞれ長さ方向に1mずつ切り取って2枚のサンプルフィルムを得た。それぞれのサンプルフィルムに蛍光灯を当てたときの、CCD顕微鏡を用いて、反射光による光の屈折状態を観察し、異物の数をカウントした。2枚のサンプルフィルムにおける異物の数の平均値を「異物個数」とした。そして、微小異物の評価は、以下の基準に基づいて行った。
○:異物個数が15個未満
×:異物個数が15個以上
得られた熱可塑性樹脂フィルムの巻きの先頭と後尾からそれぞれ長さ方向に1mずつ切り取って2枚のサンプルフィルムを得た。それぞれのサンプルフィルムに蛍光灯を当てたときの、CCD顕微鏡を用いて、反射光による光の屈折状態を観察し、異物の数をカウントした。2枚のサンプルフィルムにおける異物の数の平均値を「異物個数」とした。そして、微小異物の評価は、以下の基準に基づいて行った。
○:異物個数が15個未満
×:異物個数が15個以上
〔スジ故障〕
得られた熱可塑性樹脂フィルムの巻きの後尾から長さ方向に1m切り取ってサンプルフィルムを得た。そして、点光源、得られたサンプルフィルム、白色スクリーンを、この順に直線上に配置し、点光源とサンプルフィルムとの間隔およびサンプルフィルムとスクリーンとの間隔をそれぞれ1mとした。そして、点光源からの光を、サンプルフィルムを透過させてスクリーンに投射させて得られる画像におけるスジの有無を観察した。スジ故障の評価は、以下の基準に基づいて行った。
○:スジがまったく見えない
△:かすかにスジが見える
×:スジが明確に見える
得られた熱可塑性樹脂フィルムの巻きの後尾から長さ方向に1m切り取ってサンプルフィルムを得た。そして、点光源、得られたサンプルフィルム、白色スクリーンを、この順に直線上に配置し、点光源とサンプルフィルムとの間隔およびサンプルフィルムとスクリーンとの間隔をそれぞれ1mとした。そして、点光源からの光を、サンプルフィルムを透過させてスクリーンに投射させて得られる画像におけるスジの有無を観察した。スジ故障の評価は、以下の基準に基づいて行った。
○:スジがまったく見えない
△:かすかにスジが見える
×:スジが明確に見える
実施例1〜5および比較例1の熱可塑性樹脂フィルムの評価結果を表1に示す。
表1に示されるように、実施例1〜5では、フィルタ部の圧力損失が10MPa以下であり、得られるフィルムの微小異物やスジ故障がいずれも少ないことがわかる。一方、比較例1では、フィルタ部の圧力損失が11MPaと高く、得られるフィルムの微小異物が多く、スジ故障も発生することがわかる。
実施例1〜5では、低粘度樹脂組成物Aの溶融物でフィルタ部を充填した後;熱可塑性樹脂フィルムとなる高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部で濾過したため、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の焼き付きが抑制されたと考えられる。それにより、濾材の濾過精度が高くても、フィルタの目詰まりを生じることなく、微小な異物を除去できたと考えられる。一方、比較例1では、高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルタ部に充填した後、そのままフィルムとして成形したため、高粘度樹脂組成物Bの溶融物が濾材上への焼き付きが生じたと考えられる。それにより、フィルタ圧が上昇し、フィルタで捕集されるべきゲル状の柔らかい異物がフィルタを通過したものと考えられる。
実施例1〜3の対比から、濾過精度が10μm以下と高くても、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の焼き付きなどを生じることなく、良好に異物を除去できることが示唆される。また、実施例1および4〜5の対比から、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の供給流量が16kg/hr・m2程度と比較的低くても、高粘度樹脂組成物Bの溶融物の焼き付きなどを生じることなく、良好に異物を除去できることが示唆される。
本発明の熱可塑性樹脂フィルムを製造する方法によれば、二種類以上の樹脂を含む樹脂組成物を溶融押し出し成形する際に、フィルタ部での樹脂の焼き付きを抑制し、フィルタの目詰まりや、得られるフィルムへの異物の混入やスジ状故障を抑制しうる。
10、34 フィルタ部
12 濾過ハウジング
14 濾材
16 供給口
18 排出口
20 センターポール
22 流路
30 フィルムの製造装置
32 押し出し機
32A ホッパー
36 ダイ
38A、38B、38C、38D 冷却ロール
40 巻き取り機
42 延伸装置
44 ギアポンプ
46 弾性タッチロール
50 液晶表示装置
60 液晶セル
70 第一の偏光板
72 第一の偏光子
74 保護フィルム(F1)
76 保護フィルム(F2)
80 第二の偏光板
82 第二の偏光子
84 保護フィルム(F3)
86 保護フィルム(F4)
90 バックライト
12 濾過ハウジング
14 濾材
16 供給口
18 排出口
20 センターポール
22 流路
30 フィルムの製造装置
32 押し出し機
32A ホッパー
36 ダイ
38A、38B、38C、38D 冷却ロール
40 巻き取り機
42 延伸装置
44 ギアポンプ
46 弾性タッチロール
50 液晶表示装置
60 液晶セル
70 第一の偏光板
72 第一の偏光子
74 保護フィルム(F1)
76 保護フィルム(F2)
80 第二の偏光板
82 第二の偏光子
84 保護フィルム(F3)
86 保護フィルム(F4)
90 バックライト
Claims (16)
- 熱可塑性樹脂aを含む低粘度樹脂組成物Aの溶融物をフィルタ部に充填する工程と、
前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物で充填された前記フィルタ部に、前記熱可塑性樹脂aと、熱可塑性樹脂bとを含み、かつ前記低粘度樹脂組成物Aよりも溶融粘度が高い高粘度樹脂組成物Bの溶融物を供給して前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を濾過および排出する工程と、
前記高粘度樹脂組成物Bの溶融物を前記フィルタ部で濾過する工程と、
前記濾過した高粘度樹脂組成物Bの溶融物をフィルム状に押し出す工程と、
を含み、
前記熱可塑性樹脂aの溶融粘度は、前記熱可塑性樹脂bの溶融粘度よりも低い、熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。 - 前記低粘度樹脂組成物Aの、パラレルプレートを用いた粘弾性測定装置により240℃、剪断速度100sec−1の条件で測定される溶融粘度が、300〜1200Pa・sである、請求項1に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記フィルタ部は、濾過ハウジングと、それに収納されるフィルタ濾材とを有し、
前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を前記フィルタ部に充填する工程では、前記低粘度樹脂組成物Aの溶融物を前記濾過ハウジング内に充填する、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。 - 前記フィルタ濾材の濾過精度は、2〜15μmである、請求項3に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記高粘度樹脂組成物Bの供給流量は、4〜40kg/hr・m2である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記低粘度樹脂組成物Aにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、前記高粘度樹脂組成物Bにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量よりも多い、請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記低粘度樹脂組成物Aにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、当該低粘度樹脂組成物Aに含まれる熱可塑性樹脂の合計に対して90質量%超であり、かつ
前記高粘度樹脂組成物Bにおける前記熱可塑性樹脂aの含有量が、当該高粘度樹脂組成物Bに含まれる熱可塑性樹脂の合計に対して10質量%以上50質量%以下である、請求項6に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂bは、(メタ)アクリル樹脂を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂aは、セルロースエステルを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記(メタ)アクリル樹脂は、メチルメタクリレートとアクリロイルモルホリンとの共重合体またはメチルメタクリレートとビニルピロリドンとの共重合体である、請求項8に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量が5万〜20万である、請求項8または10に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記セルロースエステルは、セルロースアセテートプロピオネートである、請求項9に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記セルロースエステルのアシル基の総置換度が2.5〜3.0であり、かつプロピオニル基の置換度が1.2〜3.0である、請求項9または12に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記フィルム状に押し出した高粘度樹脂組成物Bを延伸して熱可塑性樹脂フィルムを得る工程をさらに含み、
前記熱可塑性樹脂フィルムの厚みが10〜25μmである、請求項1〜13のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂フィルムは、光学フィルムである、請求項1〜14のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記光学フィルムは、偏光板保護フィルムである、請求項15に記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
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JP2011268010A JP2013119200A (ja) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | 熱可塑性樹脂フィルムの製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2011
- 2011-12-07 JP JP2011268010A patent/JP2013119200A/ja active Pending
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