JP2014069439A - 延伸フィルムの製造方法 - Google Patents

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【課題】帯状の樹脂フィルム(原フィルム)を把持したクリップの走行移動により原フィルムを延伸する工程を含む、延伸フィルムの製造方法であって、延伸フィルムの製造時における、延伸の不安定さやフィルムの破断などの不具合の発生が抑制された方法を提供する。
【解決手段】幅方向の端部と当該端部以外の部分とが互いに異なる熱可塑性樹脂により構成され、端部以外の部分を構成する熱可塑性樹脂に比べて、端部を構成する熱可塑性樹脂が示す耐折強度が大きく、ガラス転移温度が10℃以上低い原フィルムとし;上記延伸する工程において、上記端部以外の部分を把持したクリップの走行移動により原フィルムを延伸する、方法とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、熱可塑性樹脂により構成される延伸フィルムの製造方法に関する。
熱可塑性樹脂により構成される樹脂フィルム(原フィルム)を延伸して得た延伸フィルム(延伸樹脂フィルム)が様々な用途に使用されている。原フィルムを延伸する方法の一つに、帯状の原フィルムにおける幅方向の端部を把持したクリップの走行移動により当該原フィルムを延伸する方法がある。原フィルムには、一般に、フィルム全体にわたって同じ熱可塑性樹脂が使用されたフィルムが使用される。
一方、原フィルムの構成に関して特許文献1には、延伸応力値が異なる2種類の熱可塑性樹脂A,Bによる複合フィルムを使用する延伸フィルムの製造方法が開示されている。特許文献1の方法では、樹脂Aからなる主フィルムの幅方向の両端部に、延伸応力値が樹脂Aよりも大きい樹脂Bからなる両端部フィルムが併存した複合フィルムを形成し、これを延伸した後、幅方向の両端部を切断除去する。特許文献1は、延伸後のフィルム中央部に対する両端部の厚み僅差を小さくし、高価な樹脂フィルムの両端部の切断除去幅を低減することを目的としており(段落0008)、この方法によれば、延伸ロールを用いた一軸延伸において両端部フィルムの張力が主フィルムよりも大きくなることで延伸中の幅収縮変形が抑制され、主フィルムの幅方向における厚みの均一な分布領域を拡げることができる(段落0011)。すなわち、特許文献1の方法は、延伸ロールによる一軸延伸を行うことを前提とする方法である。
特開2008-149511号公報
帯状の原フィルムを把持したクリップの走行移動により原フィルムを延伸する、従来の延伸フィルムの製造方法では、原フィルムの延伸が不安定となったり、延伸後のフィルムが破断したりするなどの不具合が生じることがある。原フィルムを構成する熱可塑性樹脂の種類ならびに原フィルムの延伸方法および延伸条件によっては、不具合が生じる傾向が強くなる。
本発明は、帯状の原フィルムを把持したクリップの走行移動により原フィルムを延伸する工程を含む延伸フィルムの製造方法であって、延伸フィルムの製造時におけるこれら不具合の発生が抑制された方法の提供を目的とする。
本発明の延伸フィルムの製造方法は、帯状の原フィルムを把持したクリップの走行移動により前記原フィルムを延伸する工程を含む方法であって、前記原フィルムにおける幅方向の端部と当該端部以外の部分とが互いに異なる熱可塑性樹脂により構成され、前記端部以外の部分を構成する熱可塑性樹脂に比べて、前記端部を構成する熱可塑性樹脂が示す耐折強度が大きくかつガラス転移温度が10℃以上低く、前記工程において、前記端部以外の部分を把持した前記クリップの前記走行移動により前記原フィルムを延伸する方法である。
本発明の延伸フィルムの製造方法では、原フィルムの延伸が不安定となったり、延伸後のフィルムが破断したりするなどの不具合の発生が抑制される。
本発明の延伸フィルムの製造方法に用いる原フィルムの一例を示す模式図である。 本発明の延伸フィルムの製造方法において実施しうる延伸前スリットの一例を示す模式図である。 図2の断面A−Aを示す模式図である。 本発明の延伸フィルムの製造方法に適用できる斜め延伸の一例を、一対のクリップ群の走行状態により説明する模式図である。 本発明の延伸フィルムの製造方法に適用できる斜め延伸の別の一例を、一対のクリップ群の走行状態により説明する模式図である。 本発明の延伸フィルムの製造方法において実施しうる、スプリットロールを用いた延伸後スリットの一例を示す模式図である。 実施例において実施した、本発明の延伸フィルムの製造方法を説明するための模式図である。
本明細書における「熱可塑性樹脂」(あるいは単に「樹脂」)は「重合体」よりも広い概念である。樹脂は1種または2種以上の重合体を含みうるし、必要に応じて、重合体以外の材料、例えば紫外線吸収剤、酸化防止剤、フィラー、相溶化剤、安定化剤のような添加剤を含みうる。
本発明の延伸フィルムの製造方法は、帯状の樹脂フィルム(原フィルム)を、当該原フィルムを把持したクリップの走行移動により延伸する工程(クリップ延伸工程)を含む。図1に示すように、延伸する原フィルム1は、帯状の当該原フィルム1における幅方向(短手方向)の端部2a,2bと、端部2a,2b以外の部分(センター部)3とを有しており、端部2a,2bとセンター部3とは互いに異なる熱可塑性樹脂により構成されている。端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が示す耐折強度は、センター部3を構成する熱可塑性樹脂が示す耐折強度よりも大きい。また、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が示すガラス転移温度(Tg)は、センター部3を構成する熱可塑性樹脂が示すTgよりも10℃以上低い。センター部3を構成する熱可塑性樹脂が示すTgをTg1として、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が示すTgは、(Tg1−10)℃以下である。クリップ延伸工程では、端部2a,2b以外の部分(例えば図1に示す、センター部3に位置する部分4)を把持したクリップの走行移動により原フィルム1を延伸する。
クリップの走行移動による原フィルムの延伸では、当該原フィルムにおけるクリップによって把持されている部分は延伸されず、その膜厚は厚いままとなる。このような部分的な膜厚の差の発生と、延伸の際にクリップによって原フィルムが引っ張られることとにより、延伸後のフィルムにおけるクリップによって把持されていた部分(把持跡の部分)から当該フィルムの外側(幅方向の外側)に向けて変形が生じる。この変形は延伸後のフィルムの端部にも及ぶ。クリップの走行移動による延伸後、クリップから開放された延伸後のフィルムは当該フィルムの走行経路に配置されたガイドロールなどのロールを通過するが、このとき端部に及んだ変形がロールと接触することでクラックや割れ、シワが発生したり、発生したクラックなどを起点とするフィルムの破断が生じやすい。一方、本発明の製造方法では、延伸後のフィルムにおいても、当該フィルムの端部は端部以外の部分(センター部)を構成する熱可塑性樹脂に比べて耐折強度が大きくかつTgが10℃以上低い熱可塑性樹脂、すなわちセンター部よりも強靱で柔軟性に優れる熱可塑性樹脂により構成される。このため、クリップから開放された後のロール通過時にも、上記クラック、割れ、シワおよび破断の発生が抑制される。
これに加えて本発明の製造方法では、クリップ延伸工程において、原フィルム1におけるセンター部3に位置する部分4を把持したクリップの走行移動により当該原フィルム1を延伸する。これにより安定した延伸が実現し、例えば、得られた延伸フィルムの平面性が向上する。原フィルム1の延伸条件として、通常、製造した延伸フィルムの特性、例えば光学特性、を確保するためにセンター部3の延伸に最適な延伸条件が選択される。仮に端部2a,2bを把持して延伸した場合、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂のTgがセンター部3を構成する熱可塑性樹脂のTgよりも10℃以上低いことから、センター部3の延伸に最適な延伸条件を選択しても、端部2a,2bのみが強く延伸されるなどの理由により不均一かつ不安定な延伸となる。延伸が不均一かつ不安定になると、延伸フィルムとして望む特性が得られなくなるほか、極端な場合には、得られた延伸フィルムに弛みやシワが発生し、当該フィルムの破断につながることがある。
また、本発明の製造方法では、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂は、センター部3を構成する熱可塑性樹脂に比べて耐折強度が高くかつTgが10℃以上低い。端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が耐折強度の条件は満たすがTgの条件を満たさない場合、すなわち端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が強靱ではあるが柔軟性に不足する場合は、クリップの把持による延伸によって生じた上記変形によるフィルム破断の発生を抑制する効果に劣ることになる。例えば、溶融押出成形により形成された原フィルムには、その長辺近傍にエッジビードが存在するが、端部2a,2bに関するTgの条件を満たさない場合、当該エッジビードによってクリップ延伸が困難となったり、延伸時に破断が生じることがある。これに加えて、クリップによる延伸の前に延伸ロールを用いた縦延伸を行うことがしばしばあるが、このときTgの条件を満たさない(すなわちTgが大きな)端部2a,2bが延伸に必要な加熱が足りずに破断することがある。また、延伸されたとしても十分に縦延伸されずにフィルム全体として弛んだ形状となり、その後のクリップによる当該フィルムの把持が困難となるなど、クリップ延伸自体が実施できなくなることがある。
このように本発明の延伸フィルムの製造方法では、原フィルム1の延伸が不安定となったり、延伸後のフィルムが破断したりするなどの不具合の発生が抑制される。この抑制の効果は、程度の違いこそあれ、原フィルム1のセンター部3を構成する熱可塑性樹脂の種類ならびに原フィルム1の延伸方法および延伸条件によらず得ることができる。すなわち、本発明の製造方法では、センター部3を構成する熱可塑性樹脂が比較的硬くて脆い場合、あるいは原フィルム1を強く延伸する延伸方法や延伸条件を選択した場合など、延伸フィルムの製造時に上記不具合が発生しやすい場合にも当該不具合の発生を抑制できる。これにより、延伸フィルムの連続的かつ効率的な製造が可能となるほか、このような連続的かつ効率的な製造を実現するための熱可塑性樹脂、延伸方法および延伸条件の選択の自由度が向上する。
熱可塑性樹脂のTgは、JIS K7121の規定に準拠して求めることができる。
端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂のTgは、センター部3を構成する熱可塑性樹脂のTgよりも10℃以上低く、10℃を超えて低いことが好ましく、15℃以上低いことがより好ましい。ただし、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂についてあまりに低いTgは、例えばセンター部3の延伸に適した延伸温度を選択したときに端部2a,2bが熱により大きく弛むなど、原フィルム1の延伸を困難とすることがある。この観点から、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂のTgは、センター部3を構成する熱可塑性樹脂のTgよりも60℃低い温度以上であることが好ましい。
熱可塑性樹脂の耐折強度は、当該熱可塑性樹脂から構成される一軸延伸フィルムを形成し、当該フィルムに対して、JIS P8115の規定に準拠して耐折度試験機(MIT試験機)を用いた耐折強さ試験を行うことにより評価できる。耐折強さ試験では、試験サンプルである上記一軸延伸フィルムが破断するまでの折り曲げ回数(耐折回数)が評価されるが、熱可塑性樹脂の耐折強度が大きいほど、当該樹脂から構成されるフィルムの耐折回数が大きくなる。すなわち、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂とセンター部3を構成する熱可塑性樹脂とでは、前者の方が耐折回数が大きい。耐折強度の評価に一軸延伸フィルムを使用するのは、未延伸フィルムでは、現実的に破断が多く生じる延伸後のフィルムの状態を反映しないと考えられること、および二軸延伸フィルムに比べて一軸延伸フィルムの方が破断が生じやすく、延伸状態における熱可塑性樹脂の特性をより強く反映すると考えられること、による。なお、破断は延伸軸方向に起きやすいことから、耐折強さ試験は、試験サンプルである一軸延伸フィルムの延伸軸方向が折れ曲げ軸となるように実施する必要がある。
端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂の耐折回数は、センター部3を構成する熱可塑性樹脂の耐折回数よりも大きければよい。
熱可塑性樹脂の耐折強度は、当該樹脂の引き裂き強度と相関があると考えられる。引き裂き強度とは、当該熱可塑性樹脂から構成される一軸延伸フィルムを形成したときに、フィルムをその延伸軸方向に引き裂こうとする力に対して当該フィルムが示す強度をいう。
延伸フィルムの製造工程を考慮すると、延伸前の段階においても、例えば原フィルム1を搬送する際のロールへの追従性などから、フィルムが破断する可能性がある。このため、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂とセンター部3を構成する熱可塑性樹脂とでは、前者の方が、上述した一軸延伸フィルムとしたときの耐折回数に加えて未延伸フィルムとしたときの耐折回数が大きいことが好ましい。未延伸フィルムにおける耐折回数は、試験サンプルを未延伸フィルムとする以外は上述した一軸延伸フィルムにおける耐折回数と同様に評価できる。
また、端部2a,2b以外の部分(センター部3)を構成する熱可塑性樹脂に比べて、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が示す衝撃強度が大きいことが好ましい。この場合、さらに、原フィルム1の形成時および延伸時におけるフィルムの破断が抑制される。熱可塑性樹脂の衝撃強度とは、当該熱可塑性樹脂から構成される未延伸フィルムを形成したときに、加えられた衝撃(インパクト)に対して当該未延伸フィルムが示す強度をいう。衝撃強度について未延伸フィルムとしているのは、キャストロールからの剥離、延伸のためのクリップによる把持など、衝撃によってフィルムの破断が起こりやすい工程が未延伸フィルム(原フィルム)の状態に集中しているためである。衝撃の印加および衝撃強度の評価は、例えば、ASTM−D3420の規定に準拠して実施できる。
端部2a,2bおよびセンター部3を構成する熱可塑性樹脂は、耐折強度およびTgに関する上述した大小関係が満たされる限り、特に限定されない。
センター部3を構成する熱可塑性樹脂は、例えば、非晶性高分子を主成分とする樹脂である。非晶性高分子は、一般に光学的な透明性に優れるため、得られた延伸フィルムを位相差フィルム、偏光子保護フィルムのような光学フィルムとして使用する際に好ましい。ここで「主成分」とは、熱可塑性樹脂を構成する最も含有率が大きな成分をいう。当該成分の含有率は、例えば50重量%以上である。
非晶性高分子は特に限定されないが、センター部3を構成する熱可塑性樹脂について、例えば、アクリル重合体、スチレン系重合体およびシクロオレフィンから選ばれる少なくとも1種である。これらの重合体は、その光学的な透明性の高さから、延伸フィルムを光学フィルムとして使用する際に特に好ましい。なお、本明細書では、アクリル重合体を主成分とする熱可塑性樹脂をアクリル樹脂、スチレン系重合体を主成分とする熱可塑性樹脂をスチレン系樹脂、シクロオレフィン重合体を主成分とする熱可塑性樹脂をシクロオレフィン樹脂とする。同様に、ポリエステル重合体を主成分とする熱可塑性樹脂をポリエステル樹脂、ポリオレフィン重合体を主成分とする熱可塑性樹脂をポリオレフィン樹脂とする。非晶性高分子は、その他、セルロース誘導体であってもよい。
センター部3がアクリル樹脂またはスチレン系樹脂により構成される場合、当該樹脂が比較的硬くて脆いことから、原フィルム1を延伸して延伸フィルムを製造する際に上述した不具合が発生しやすい。本発明の製造方法では、センター部3を構成する熱可塑性樹脂がアクリル樹脂またはスチレン系樹脂である場合にも、当該不具合の発生を抑制できる。すなわち、センター部3を構成する熱可塑性樹脂がアクリル樹脂またはスチレン系樹脂である場合に、本発明の効果がより顕著となる。
センター部3を構成する熱可塑性樹脂は、主鎖に環構造を有する重合体を含んでいてもよい。この場合、得られた延伸フィルムのTgが向上する。高いTgを有する延伸フィルムは、耐熱性が要求される用途、例えば、電源、光源、回路基板などの発熱体が狭い空間に集積された構造を有する、液晶表示装置(LCD)などの画像表示装置への光学フィルムとしての使用に好適である。光学フィルムは、例えば、位相差フィルム、偏光子保護フィルムである。また、環構造の種類によっては、得られた延伸フィルムの光学的な特性、例えば位相差値が向上する。
主鎖に環構造を有する重合体はアクリル重合体であってもよく、すなわち、センター部3は、主鎖に環構造を有するアクリル重合体を含んでいてもよく、主鎖に環構造を有するアクリル重合体を含むアクリル樹脂により構成されてもよい。主鎖に環構造を有するアクリル重合体は、主鎖に環構造を有さないアクリル重合体に比べて、さらに硬くて脆い傾向を有する。このため、原フィルム1を延伸して延伸フィルムを製造する際に、特に上述した不具合が発生しやすい。本発明の製造方法では、センター部3を構成する熱可塑性樹脂が主鎖に環構造を有するアクリル重合体を含むアクリル樹脂である場合にも、当該不具合の発生を抑制できる。すなわち、この場合に、本発明の効果がさらに顕著となる。
アクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単位を全構成単位の50モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上有する重合体である。ただし、アクリル重合体が、(メタ)アクリル酸エステル単位の誘導体である環構造を含む場合、当該環構造の含有率も(メタ)アクリル酸エステル単位の含有率に含まれる。アクリル重合体は光学的な透明度が高く、表面強度などの機械的特性に優れる。
シクロオレフィン重合体は、シクロオレフィン単位を全構成単位の50モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上有する重合体である。セルロース誘導体は、トリアセチルセルロース(TAC)単位、セルロースアセテートプロピオネート単位、セルロースアセテートブチレート単位、セルロースアセテートフタレート単位などの繰り返し単位を全構成単位の50モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上有する重合体である。シクロオレフィン重合体およびセルロース誘導体は主鎖に環構造を有する。
スチレン系重合体は、スチレン単位、α−メチルスチレン単位、α−ヒドロキシメチルスチレン単位、α−ヒドロキシエチルスチレン単位などのスチレンおよびその誘導体に由来する構成単位を全構成単位の50モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上有する重合体である。スチレン系重合体は、例えば、ポリスチレン、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロック共重合体である。
センター部3を構成する熱可塑性樹脂は、これらの重合体を2種類以上含みうる。ただし、得られた延伸フィルムを光学フィルムとして使用する場合には、光学的に透明なフィルムとするために重合体同士の相溶性を考慮する必要がある。例えば、センター部3を構成する熱可塑性樹脂が主鎖に環構造を有するアクリル重合体を含む場合、当該アクリル重合体との相溶性の観点から、同時に含む重合体はスチレン−アクリロニトリル共重合体であることが好ましい。
主鎖に環構造を有するアクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位と環構造とを含む。当該アクリル重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位と環構造との含有率の合計は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%、特に好ましくは95重量%以上、最も好ましくは99重量%以上である。環構造の含有率は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上、さらに好ましくは15重量%以上である。環構造の含有率が40重量%を超えると、そのような環構造の含有率を有する重合体の形成が難しくなったり(環化反応を進行させる際にゲルが生じやすくなる)、当該重合体を含む熱可塑性樹脂の成形性およびハンドリング性が低下して、延伸フィルムの生産性が低下することがある。
(メタ)アクリル酸エステル単位は、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチルなどの単量体に由来する構成単位である。アクリル重合体は、これらの構成単位を2種類以上有しうる。アクリル重合体はメタクリル酸メチル(MMA)単位を有することが好ましく、この場合、得られた延伸フィルムの熱安定性が向上する。
アクリル重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単位以外の構成単位を有しうる。当該構成単位は、例えば、水酸基および/またはカルボン酸基を有する構成単位である。水酸基および/またはカルボン酸基を有する構成単位は、その種類によっては、重合後の環化反応によって重合体の主鎖に位置する環構造に変化する。アクリル重合体には、環構造に変化しなかった未反応のこれらの構成単位が残りうる。水酸基を有する構成単位は、例えば、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、2−(ヒドロキシエチル)アクリル酸メチルの各単量体に由来する構成単位である。カルボン酸基を有する構成単位は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸、2−(ヒドロキシエチル)アクリル酸の各単量体に由来する構成単位である。アクリル重合体は、これらの構成単位を2種類以上有しうる。
アクリル重合体が有しうる、(メタ)アクリル酸エステル単位以外のさらなる構成単位は、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、α−ヒドロキシメチルスチレン、α−ヒドロキシエチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタリルアルコール、アリルアルコール、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、酢酸ビニル、2−ヒドロキシメチル−1−ブテン、メチルビニルケトン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾールの各単量体に由来する構成単位である。アクリル重合体は、これらの構成単位を2種類以上有しうる。
環構造の種類は特に限定されず、例えば、ラクトン環構造、無水グルタル酸構造、グルタルイミド構造、マレイミド構造および無水マレイン酸構造から選ばれる少なくとも1種である。なかでも、原フィルム1の成形時における耐熱性の観点から、ラクトン環構造、グルタルイミド構造およびマレイミド構造から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
アクリル重合体が主鎖に有していてもよいラクトン環構造は特に限定されず、例えば、4から8員環であってもよいが、環構造の安定性に優れることから5員環または6員環であることが好ましく、6員環であることがより好ましい。6員環であるラクトン環構造は、例えば、特開2004−168882号公報に開示されている構造であるが、前駆体の重合収率が高いこと、前駆体の環化反応により、高いラクトン環含有率を有するアクリル重合体が得られること、MMA単位を構成単位として有する重合体を前駆体にできること、などの理由から以下の式(1)に示される構造が好ましい。
Figure 2014069439
式(1)において、R1、R2およびR3は、互いに独立して、水素原子または炭素数1から20の有機残基である。有機残基は酸素原子を含んでいてもよい。
式(1)における有機残基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基のような炭素数1から20の範囲のアルキル基;エテニル基、プロペニル基のような炭素数1から20の不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基のような炭素数1から20の芳香族炭化水素基である。上記アルキル基、不飽和脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基は、水素原子の一つ以上が、水酸基、カルボキシル基、エーテル基およびエステル基から選ばれる少なくとも1種の基により置換されていてもよい。
アクリル重合体が主鎖にラクトン環構造を有する場合、当該重合体におけるラクトン環構造の含有率は特に限定されない。含有率は、例えば5〜90重量%であり、好ましくは10〜80重量%であり、より好ましくは10〜70重量%であり、さらに好ましくは20〜60重量%である。アクリル重合体における環構造の含有率が過度に小さくなると、延伸フィルムにおいて、環構造の存在により期待される特性、例えば、耐熱性、耐溶剤性、表面硬度および光学特性が不十分となることがある。環構造の含有率が過度に大きくなると、アクリル重合体および当該重合体を含む熱可塑性樹脂の成形性およびハンドリング性が低下して、原フィルム1および延伸フィルムの生産性が低下する。
アクリル重合体におけるラクトン環構造の含有率は、公知の方法により評価しうる。具体的には、例えば、アクリル重合体に対してダイナミックTG測定を実施し、150℃から300℃に加熱したときの重量減少率(実測重量減少率)を求める。この重量減少率は、評価対象であるアクリル重合体に残留する水酸基の量に対応する。150℃は、アクリル重合体に残留する未反応の(環化しなかった)水酸基が再び環化反応を開始する温度であり、300℃はアクリル重合体が分解を始める温度である。この実測重量減少率と、環化反応前の前駆体が有する全ての水酸基(前駆体の組成から算出しうる)が脱アルコール環化反応したと仮定したときの理論重量減少率とから、ラクトン環構造の含有率を算出しうる。すなわち、ラクトン環構造を有するアクリル重合体のダイナミックTG測定において、150℃から300℃までの間の実測重量減少率(X)の測定を行う。これとは別に、当該重合体の組成から、その組成に含まれる全ての水酸基がラクトン環の形成(脱アルコール環化反応)に関与すると仮定したときの理論重量減少率(Y)を求める。理論重量減少率(Y)は、より具体的には、重合体中の脱アルコール環化反応に関わる構造(水酸基)を有する単量体のモル比、すなわち当該単量体の含有率から算出しうる。これらの値X,Yを式{1−(実測重量減少率(X)/理論重量減少率(Y))}×100(%)に代入して、脱アルコール反応率Aが得られる。次に、求めた脱アルコール反応率Aに対応する割合で環化反応が進行したと仮定して、式B×A×MR/Mmにより、ラクトン環の含有率が求められる。Bは、前駆体(ラクトン環化反応が進行する前の重合体)における、上記水酸基を有する単量体の含有率であり、MRは、環化反応により形成されるラクトン環構造の式量であり、Mmは、上記水酸基を有する単量体の分子量であり、Aは、脱アルコール反応率である。
主鎖に環構造を有するアクリル重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは8万以上、より好ましくは10万以上である。分子量の分散度は、好ましくは3.5以下であり、より好ましくは3以下である。これらの場合、アクリル重合体に存在する分岐構造が少なく、加工時の熱安定性が向上するとともに、原フィルム1および延伸フィルムの強度および外観が向上する。Mwおよび分散度は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)を用いてポリスチレン換算により求めうる。分散度は、重合体の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnである。Mnも、GPCを用いて求めうる。
主鎖に環構造を有するアクリル重合体のガラス転移温度Tgは、例えば、110℃以上であり、115℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。一方、Tgが200℃を越えると、溶融製膜が困難になるなど、原フィルムの成形性が低下する。主鎖に環構造を有さない一般的なアクリル重合体のTgは100℃程度である。
主鎖に環構造を有するアクリル重合体は、公知の方法により製造しうる。環構造が無水グルタル酸構造またはグルタルイミド構造であるアクリル重合体は、例えば、WO2007/26659号公報またはWO2005/108438号公報に記載されている方法により製造しうる。環構造が無水マレイン酸構造またはN−置換マレイミド構造であるアクリル重合体は、例えば、特開昭57-153008号公報または特開2007-31537号公報に記載されている方法により製造できる。環構造がラクトン環構造であるアクリル重合体は、例えば、特開2006-96960号公報、特開2006-171464号公報または特開2007-63541号公報に記載されている方法により製造できる。
センター部3を構成する熱可塑性樹脂のTgは、例えば、110℃以上であり、115℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。一方、Tgが200℃を越えると、溶融製膜が困難になるなど、原フィルムの成形性が低下する。
センター部3を構成する熱可塑性樹脂は、上述した以外の他の重合体を含みうる。センター部3を構成する熱可塑性樹脂における当該重合体の含有率は、好ましくは50重量%未満、より好ましくは0〜25重量%、さらに好ましくは0〜10重量%である。当該重合体は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)のようなオレフィン系ポリマー;塩化ビニル、塩素化ビニル重合体のような含ハロゲン系ポリマー;ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートのような生分解性ポリエステル;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610のようなポリアミド;ポリアセタール;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリエーテルニトリル;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリオキシペンジレン;ポリアミドイミド;ポリブタジエン系ゴムまたはアクリル系ゴムを配合したABS樹脂またはASA樹脂のようなゴム質重合体;である。ただし、延伸フィルムを光学用途に使用する場合、延伸フィルムが光学フィルムである場合には、光学的に透明なフィルムを得るために重合体同士の相溶性を考慮する必要がある。センター部3を構成する熱可塑性樹脂が主鎖に環構造を有するアクリル重合体を含む場合、当該アクリル重合体との相溶性の観点から、ゴム質重合体は、当該アクリル重合体と相溶し得る組成を有するグラフト部を表面に有することが好ましい。また、光学的に透明なフィルムを得るためには、ゴム質重合体の平均粒子径は、例えば、400nm以下であり、好ましくは200nm以下であり、より好ましくは100nm以下であり、さらに好ましくは70nm以下である。
センター部3を構成する熱可塑性樹脂は、複素芳香族基を有するα,β−不飽和単量体単位を構成単位として有する重合体を含みうる。この場合、熱可塑性樹脂の組成によっては、得られた延伸フィルムが示す光学特性、具体的に複屈折の波長分散性、の制御の自由度が高くなり、例えば、逆波長分散性を示す光学フィルムが得られる。逆波長分散性は、少なくとも可視光域において、波長が短くなるほど複屈折が小さくなる(位相差が小さくなる)波長分散性である。複素芳香族基は、例えば、カルバゾール基、ピリジン基、チオフェン基およびイミダゾール基から選ばれる少なくとも1種である。複素芳香族基を有するα,β−不飽和単量体単位は、例えば、N−ビニルカルバゾール単位、ビニルピリジン単位、ビニルチオフェン単位およびビニルイミダゾール単位から選ばれる少なくとも1種である。なかでも、N−ビニルカルバゾール単位が好ましく、この場合、光学フィルムとして良好な逆波長分散性を示しうる。
複素芳香族基を有するα,β−不飽和単量体単位を構成単位として有する重合体は、主鎖に環構造を有するアクリル重合体でありうる。センター部3を構成する熱可塑性樹脂は、主鎖に環構造を有するアクリル重合体とは異なる重合体として、複素芳香族基を有するα,β−不飽和単量体単位を構成単位として有する重合体を含みうる。
端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂は、センター部3を構成する熱可塑性樹脂との間で耐折強度およびTgに関する上述した関係が満たされる限り、上述した高分子を主成分とすることができる。耐折強度に優れるとともにTgが比較的低いことから、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂は、ポリエステル重合体またはポリオレフィン重合体を含むことが好ましく、ポリエステル樹脂またはポリオレフィン樹脂であることが好ましく、ポリエステル樹脂であることがより好ましい。
ポリエステル重合体は、センター部3を構成する熱可塑性樹脂のTgより10℃以上低いTgを有するものである限り限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)およびポリブチレンテレフタレート(PBT)であり、PETが好ましい。
ポリオレフィン重合体は、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも1種である。
端部2a,2bおよびセンター部3を構成する熱可塑性樹脂は、公知の添加剤を含みうる。添加剤は、例えば、紫外線吸収剤;酸化防止剤;位相差上昇剤および位相差低減剤のような位相差調整剤;位相差安定剤、耐光安定剤、耐候安定剤および熱安定剤のような安定剤;ガラス繊維および炭素繊維のような補強材;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェ−ト、トリアリルホスフェ−トおよび酸化アンチモンのような難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤に代表される帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料のような着色剤;有機フィラー、無機フィラー;樹脂改質剤;マット剤;酸補足剤;金属不活性化剤;アンチブロッキング剤;可塑剤;滑剤;難燃剤;ASAおよびABSのようなゴム質重合体;その他、延伸フィルムの光学特性および/または機械的特性を調整する材料である。添加剤の添加量は、例えば、0〜10重量%であり、好ましくは0〜5重量%であり、より好ましくは0〜2重量%であり、さらに好ましくは0〜0.5重量%である。
原フィルム1の具体的な構成は、原フィルム1における幅方向の端部2a,2bと当該端部2a,2b以外の部分(センター部3)とが互いに異なる熱可塑性樹脂により構成され、端部2a,2b以外の部分を構成する熱可塑性樹脂に比べて、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂が示す耐折強度が大きく、かつTgが10℃以上低い限り、限定されない。
端部2a,2bの幅は、当該端部を構成する熱可塑性樹脂の種類およびセンター部3の幅によっても異なるが、好ましくは5mm以上であり、より好ましくは10mm以上である。溶融押出成形時に形成されたエッジビードが端部2a,2bに存在している場合は、エッジビードからのフィルムの破断(エッジビードは他の部分よりも厚く、割れやすい)を抑制するために、端部2a,2bの幅がエッジビードの幅よりも大きいことが好ましい。換言すれば、エッジビードがセンター部3にかかっていないことが好ましい。端部2a,2bの幅の上限は特に限定されず、延伸条件によって適宜設定することができる。
端部2aと端部2bとは、同一の熱可塑性樹脂から構成されていても、互いに異なる熱可塑性樹脂から構成されていてもよい。端部2a,2bが同一の熱可塑性樹脂から構成されている原フィルム1の方が、延伸を安定して行うことができるとともに、一般的に形成が容易である。
端部2aとセンター部3との境界および端部2bとセンター部3との境界は、必ずしも図1に示すように直線であるとは限らない。また、これらの境界は、必ずしも目視で確認できるとは限らない。ただし、両者を構成する熱可塑性樹脂の屈折率差によって、境界が視認できることがある。
センター部3は、2以上の熱可塑性樹脂層が積層された構造を有していてもよい。
原フィルム1は、典型的には未延伸フィルムである。ただし、本発明の効果が得られる限り、既に延伸されたフィルムを原フィルム1として使用しうる。
原フィルム1の幅方向の端部2a,2bには、機能性加工が施されていてもよい。機能性加工は、原フィルム1の破断防止または原フィルム1へのアンチブロッキング性の付与を目的とするテープの貼付でありうる。テープは、例えば、積水化学製のタフライトテープ(商品名)である。
原フィルム1を形成する方法は特に限定されない。原フィルム1は、例えば、端部2a,2bを構成する熱可塑性樹脂とセンター部3を構成する熱可塑性樹脂とを溶融押出成形(溶融共押出成形)することにより形成できる。溶融共押出成形は公知の方法に従えばよく、2種以上の熱可塑性樹脂を連続して共押出することにより帯状の原フィルム1を形成できる。形成した帯状の原フィルム1を巻き取って、ロール(原フィルムロール)としてもよい。
押出成形の温度(成形温度)は、好ましくは200〜350℃、より好ましくは250〜300℃、さらに好ましくは255℃〜300℃、特に好ましくは260℃〜300℃である。
押出成形に用いる押出機の種類は特に限定されず、単軸、二軸、多軸のいずれの押出機も使用しうる。熱可塑性樹脂を十分に可塑化して良好な混練状態を得るために、押出機のL/D値(Lは押出機のシリンダの長さ、Dはシリンダ内径)は、好ましくは10以上100以下であり、より好ましくは15以上80以下であり、さらに好ましくは20以上60以下である。L/D値が10未満の場合、熱可塑性樹脂が十分に可塑化されず、良好な混練状態が得られないことがある。L/D値が100を超える場合、熱可塑性樹脂に対して過度に剪断発熱が加わることにより、樹脂中の重合体が熱分解することがある。
押出機のシリンダの設定温度は、好ましくは200℃以上300℃以下であり、より好ましくは250℃以上300℃以下である。シリンダの設定温度が200℃未満の場合、熱可塑性樹脂の溶融粘度が過度に高くなり、原フィルム1の生産性が低下しやすい。シリンダの設定温度が300℃を超える場合、樹脂中の重合体が熱分解することがある。
押出機の形状は、特に限定されない。押出機は、1個以上の開放ベント部を有することが好ましい。この場合、押出機の開放ベント部から分解ガスを吸引でき、得られた原フィルムに残存する揮発成分の量が低減する。開放ベント部から分解ガスを吸引するためには、例えば、開放ベント部を減圧状態にすればよい。減圧状態にある開放ベント部の圧力は、1.3〜931hPaが好ましく、13.3〜798hPaがより好ましい。開放ベント部の圧力が931hPaより高いと、揮発成分ならびに重合体の分解により発生する単量体成分が熱可塑性樹脂中に残存しやすい。開放ベント部の圧力を1.3hPaより低く保つことは工業的に困難である。
原フィルム1の製造には、ポリマーフィルターにより濾過した熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。ポリマーフィルターを用いた濾過により、樹脂中に存在する異物が除去され、得られた延伸フィルムの欠点(光学欠点、外観上の欠点)が低減される。濾過は、溶液濾過または溶融濾過である。
溶融濾過の際、熱可塑性樹脂は高温の溶融状態となる。ポリマーフィルターを通過する際に樹脂に含まれる成分が劣化すると、劣化により発生したガス成分あるいは着色劣化物が流れ出し、得られた原フィルムに、穴あき、流れ模様、流れスジのような欠点が観察されることがある。これらの欠点は、特に、原フィルムの連続成形時に観察されやすい。溶融濾過時の熱可塑性樹脂の劣化は、樹脂の溶融粘度を低下させ、ポリマーフィルターにおける樹脂の滞留時間を短くすることによって防ぎうる。この観点から、ポリマーフィルターにより溶融濾過した樹脂の成形温度は、例えば、255〜320℃であり、260〜300℃が好ましい。
ポリマーフィルターの構成は特に限定されない。ハウジング内に多数枚のリーフディスク型フィルターを配したポリマーフィルターが好適に用いられる。リーフディスク型フィルターの濾材は、金属繊維不織布を焼結したタイプ、金属粉末を焼結したタイプ、金網を数枚積層したタイプ、またはそれらを組み合わせたハイブリッドタイプのいずれであってもよく、なかでも、金属繊維不織布を焼結したタイプが最も好ましい。
ポリマーフィルターの濾過精度は特に限定されないが、通常15μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。濾過精度が1μm以下の場合、ポリマーフィルターにおける熱可塑性樹脂の滞留時間が長くなるため、樹脂に含まれる重合体が熱劣化しやすい。さらに、原フィルムの生産性も低下する。濾過精度が15μmを超える場合、樹脂中の異物を除去することが難しくなる。
ポリマーフィルターの形状は特に限定されず、例えば、複数の流通口を有し、センターポール内に熱可塑性樹脂の流路を有する内流型;断面が複数の頂点もしくは面においてリーフディスクフィルターの内周面に接し、センターポールの外面に熱可塑性樹脂の流路がある外流型;である。なかでも、樹脂の滞留箇所の少ない外流型が好ましい。
ポリマーフィルターにおける熱可塑性樹脂の滞留時間は、好ましくは20分以下、より好ましくは10分以下、さらに好ましくは5分以下である。濾過時におけるフィルター入口圧および出口圧は、例えば、それぞれ3〜15MPaおよび0.3〜10MPaであり、圧力損失(フィルターの入口圧と出口圧の圧力差)は、1MPa〜15MPaが好ましい。圧力損失が1MPa以下の場合、熱可塑性樹脂がフィルターを通過する流路に偏りが生じやすく、得られたフィルムの品質が低下する傾向がある。圧力損失が15MPaを超えると、ポリマーフィルターの破損が起こり易くなる。
ポリマーフィルターに導入される熱可塑性樹脂の温度は、その溶融粘度に応じて適宜設定すればよく、例えば250〜300℃であり、好ましくは255〜300℃であり、さらに好ましくは260〜300℃である。
ポリマーフィルターを用いた溶融濾過により、異物および着色物の少ない原フィルムを得るための具体的な手順は、特に限定されない。例えば、(1)クリーン環境下で熱可塑性樹脂の形成および濾過処理を行い、引き続いてクリーン環境下で成形を行うプロセス、(2)異物または着色物を有する熱可塑性樹脂をクリーン環境下で濾過処理した後、引き続いてクリーン環境下で成形を行うプロセス、(3)異物または着色物を有する熱可塑性樹脂を、クリーン環境下で濾過処理すると同時に成形を行うプロセス、が採用される。それぞれの工程毎に、複数回、濾過処理を実施しうる。
ポリマーフィルターによって熱可塑性樹脂を溶融濾過する際には、押出機とポリマーフィルターとの間にギアポンプを設置して、フィルター内の樹脂の圧力を安定化させることが好ましい。
本発明の製造方法では、図2,3に示すように、原フィルム1を延伸する工程の前に、原フィルム1の長辺近傍の部分を、原フィルム1の長手方向に端部2a,2bを通過する切断線6にて原フィルム1に当該端部2a,2bの一部が残留するようにスリット(延伸前スリット)によって取り除いてもよい。これにより、例えば溶融押出成形時に形成されたエッジビード5が原フィルム1から取り除かれることで、原フィルム1を延伸して延伸フィルムを製造する際における上述した不具合の発生がさらに抑制される。なお、図3は、図2に示す原フィルム1における、カッター7を用いて延伸前スリットを実施している断面A−Aを示す断面図である。図3では、原フィルム1およびエッジビード5の厚さが強調して描かれている。切断線6は、端部2a,2b内において原フィルム1が長手方向にスリットされることを示す概念上の線である。
延伸前スリットは、原フィルム1からエッジビード5を取り除くことを目的とするものに限られない。エッジビード5が原フィルム1から取り除かれる場合、延伸前スリットは以下のように記述できる。すなわち、原フィルム1が溶融押出成形により形成されたフィルムであり、当該スリットによって取り除かれる長辺近傍の部分が、溶融押出成形の際に原フィルム1に形成されたエッジビード部5を含んでいる。
延伸前スリットは、原フィルムにおける一方の端部のみに対して行ってもよいし、図2,3に示すように双方の端部2a,2bに対して行ってもよい。
延伸前スリットによって取り除かれる長辺近傍の部分の幅は、端部2a,2bの幅未満である限り限定されない。エッジビード5を原フィルム1から取り除くことを目的とする延伸前スリットでは、取り除かれる長辺近傍の部分の幅がエッジビードの幅よりも大きいことが好ましい。
延伸前スリットされた原フィルム1は、その後、延伸される。延伸前スリットを実施する場合であって、原フィルム1を延伸する工程として、クリップ延伸工程以外の工程(例えば、延伸ロールを用いたロール縦延伸)をクリップ延伸工程と併せて実施する場合は、全ての延伸工程の前に延伸前スリットを実施することが好ましい。これにより、原フィルム1を延伸して延伸フィルムを製造する際における上述した不具合の発生がさらに抑制される。
図2,3に示す例では、延伸前スリットをカッター7を用いて実施している。延伸前スリットには、その他の手段を用いてもよい。カッター7は、レザー刃や丸刃などの金属刃を用いるもの、レーザーなどの高エネルギー線を用いるものなど種類を問わないが、せん断で樹脂フィルムをカットするシアーカッターが好ましい。
延伸前スリットにより取り除かれた端部2a,2bの一部は、原フィルム1を延伸して延伸フィルムを得る製造ラインから排出すればよい。排出の方法は、本発明の効果が得られる限り、任意に選択することができる。端部2a,2bから取り除かれた部分は、例えば、そのまま製造ラインから排出してもよいし、一定の区間、原フィルム1と同じ経路を通過させた後に製造ラインから排出してもよい。一度取り除いた部分が再び原フィルム1に接触することを防ぐために、延伸前スリットの後に通過する、取り除かれた部分の経路と当該部分が取り除かれた原フィルム1の経路とが互いに分けられていることが好ましい。
本発明の製造方法における原フィルム1の延伸は、帯状の原フィルム1における部分4を把持したクリップの走行移動による延伸工程(クリップ延伸工程)を含む限り、限定されない。逐次二軸延伸を行う場合には、当該クリップの走行移動による延伸(例えばテンター型横延伸機を用いた横延伸)と、ロール型縦延伸機あるいはオーブン型縦延伸機を用いた縦延伸とを組み合わせてもよい。本発明の製造方法では、原フィルム1における端部2a,2bの存在により、これら縦延伸の際におけるフィルムの破断も抑制される。
クリップ延伸は、原フィルム1のセンター部3に位置する部分4をクリップによって把持する限り、公知の方法に従えばよい。原フィルム1における部分4の位置は、センター部3に位置する限り限定されないが、原フィルム1からできるだけ大面積の延伸フィルムを得るためには、部分4が、センター部3と端部2a,2bとの境界の近傍に位置することが好ましい。換言すれば、クリップ延伸工程において、センター部3における端部2a
,2bとの境界近傍の部分を把持したクリップの走行移動により、原フィルム1を延伸することが好ましい。
クリップ延伸には、加熱延伸装置を用いることができる。一つの実施形態では、原フィルム1の部分4をテンター横延伸機の一対のクリップ群によって把持し、クリップの走行移動に伴って当該一対のクリップ群間の間隔を広げることにより、原フィルム1をその幅方向に延伸する。別の実施形態では、原フィルム1の部分4を同時二軸延伸機の一対のクリップ群によって把持し、クリップを走行移動させることによって、原フィルム1をその幅方向に延伸するとともに、当該フィルム1をその流れ方向(長手方向)に延伸するまたは収縮させる。また別の実施形態では、原フィルム1の部分4を同時二軸延伸機またはそれに類する装置の一対のクリップ群によって把持し、クリップを走行移動させることによって、原フィルム1をその幅方向に延伸することなく、その流れ方向に延伸する。
これらの方法は、原フィルム1を斜め延伸する場合にも適用できる。具体的に、斜め延伸は、例えば、以下のようにして実施できる。なお、本明細書における「斜め延伸」とは、帯状の樹脂フィルム(原フィルム1)に対して、その長手方向に対して90°未満傾いた方向への延伸、例えばその長手方向に対して10°〜80°、典型的な例としては40°〜50°、好ましくは43°〜47°、より好ましくは44°〜46°傾いた方向への延伸をいう。
複数個のクリップにより構成される一対のクリップ群によって、帯状の原フィルム1における左右(帯状の原フィルム1をその長手方向に見たときの左右、以下、同じ)の部分4をそれぞれ把持し(クリップイン)、原フィルム1を把持した上記一対のクリップ群の走行によって原フィルム1を延伸し、原フィルム1の延伸後、当該原フィルムを上記一対のクリップ群から開放して(クリップアウト)、帯状の延伸フィルムを得る。ここで、原フィルム1の延伸を、一方のクリップ群と他方のクリップ群との走行速度差および/またはクリップインからクリップアウトまでの間の一方のクリップ群と他方のクリップ群との走行距離差に基づいて、原フィルム1を当該フィルムの長手方向に対して斜めに延伸する(斜め延伸する)。このような斜め延伸により、例えば、フィルム面内の延伸軸が当該フィルムの長さ方向(長手方向)に対して傾いた斜め延伸フィルムが形成される。延伸は、必要に応じて、クリップインとクリップアウトとの間で2回以上実施できる。
延伸により複屈折性を発現する熱可塑性樹脂を原フィルム1のセンター部3に用いた場合、このような斜め延伸により、例えば、フィルム面内の光軸(遅相軸または進相軸)が当該フィルムの幅方向および長さ方向に対して傾いた斜め延伸光学フィルム(例えば、斜め延伸位相差フィルム)が形成される。なお、延伸軸の方向と光軸の方向とは必ずしも一致するとは限らない。熱可塑性樹脂の種類および延伸の状況によっては、フィルム面に垂直な方向から見て両者の間に数度〜十数度程度のずれが生じることがある。
具体的な斜め延伸は、例えば、以下のように実施する。
一つの実施形態では、帯状の原フィルム1をその幅方向に一軸延伸しながら、左右の周辺縁部を、互いに異なる速度で、原フィルム1の長さ方向に引張延伸する。
この実施形態は、例えば、テンター横延伸機のような横一軸延伸機を使用して実施できる。具体的には、当該延伸機における左右のクリップ群を互いに独立して駆動することにより実施可能である。より具体的には、帯状の原フィルム1を横一軸延伸機に従来と同様に導入して横一軸延伸を実施しつつ、独立して駆動するように改良した左右のクリップ群を互いに異なる走行速度で駆動させる。当該走行速度差は、原フィルム1の左右の周縁縁部における引張力の差となる。これにより、原フィルム1の斜め延伸が実現する。この実施形態において、得られた斜め延伸フィルムが示す特性(例えば、光軸、位相差、NZ係数などの光学特性)は、左右クリップ群の走行速度差および/または横一軸延伸の延伸倍率によって変化させることができる。
この実施形態は、パンタグラフ式およびリニアモーター式の同時二軸延伸機を用いても実施できる。テンター横延伸機を用いた場合と同様に、帯状の原フィルム1をその幅方向に一軸延伸しながら、クリップ群の走行速度を左右で異なる状態にする、すなわち、原フィルム1を把持するクリップ群の走行によりもたらされる原フィルム1の送り速度を左右で異なる状態にする。これにより、原フィルム1の長手方向の延伸倍率が左右で異なる状態となり、原フィルム1の斜め延伸が実現する。
別の実施形態では、屈曲したテンターレールを有するテンター横延伸機を用いて、帯状の原フィルム1を斜め延伸する。具体的には、屈曲した内周レールおよび外周レールに左右のクリップ群を同じ走行速度で走行させると、内周レールのクリップ群が外周レールのクリップ群よりも先に進行する。このとき、内周レールを走行するクリップ群と外周レールを走行するクリップ群との間で、クリップインからクリップアウトまでの走行距離が異なることになる。これにより、原フィルム1の斜め延伸が実現する。この実施形態において、得られた延伸樹脂フィルムが示す光学特性は、内周レールおよび外周レールの屈曲の程度によって変化させることができる。
また別の実施形態は、国際公開第2012/017639号に記載された方法による、原フィルム1の斜め延伸である。当該方法の一例を図4を参照しながら説明する。
図4では、国際公開第2012/017639号に記載された方法の一例における左右のクリップ群の走行状態を模式的に示している。符号21は、当該一例を実施しうる加熱延伸装置21、例えば、独立に加減速しうる複数のクリップにより構成される一対のクリップ群を備えた同時二軸延伸機、である。装置21では、左側クリップ群および右側クリップ群の各々に属するクリップが、クリップイン部(CIL,CIR)からL1〜L10,R1〜R9を経てクリップアウト部(COL,COR)に達し、左側クリップレールLRおよび右側クリップレールRRを経て、再びクリップイン部(CIL,CIR)に戻る走行を繰り返している。図4では原フィルム1の図示が省略されているが、クリップイン部(CIL,CIR)において、帯状の原フィルム1における左右の部分4が、それぞれ左側クリップ群および右側クリップ群によって把持される。原フィルム1は、当該フィルムを把持する左右のクリップ群の走行によって加熱延伸装置21に導かれるとともに、当該装置21における予熱ゾーンZ1、前段延伸ゾーンZ2、後段延伸ゾーンZ3および熱処理ゾーンZ4をこの順に通過する。
この実施形態では、クリップ群が帯状の原フィルム1を把持する際、すなわちクリップイン部(CIL,CIR)において、左右双方のクリップ群の走行速度が互いに等しい。クリップインの際に左右のクリップ群の走行速度が等しくない場合、原フィルム1が走行速度の大きいクリップ側に引っ張られることにより、加熱延伸装置21への原フィルム1の移動安定性および加熱延伸装置21における原フィルム1の移動安定性が低下する。このため、望む特性を有する斜め延伸フィルムが得られないことがある。
現実には、斜め方向に原フィルム1を延伸する際に発生する応力によって、相対的に先行するクリップに対して引き戻す力が加わり、相対的に遅れるクリップに対して前に進める力が加わる。このため、クリップイン時における左側クリップ群の走行速度と右側クリップ群の走行速度とを、常に、完全に同一となるように制御することは難しい。これを考慮し、この実施形態では、クリップイン時における左側クリップ群の走行速度v1と、右側クリップ群の走行速度v2との比v1/v2を0.98以上1.02以下に保持する。比v1/v2は、好ましくは0.99以上1.01以下、より好ましくは0.995以上1.005以下である。なお、上述した、または後述する他の実施形態を始めとする原フィルム1の斜め延伸においても、クリップインの際の左右クリップ群の走行速度比v1/v2を0.98以上1.02以下とすることが好ましい。
同じく、この実施形態に限られず、上述した、または後述する他の実施形態を始めとする原フィルム1の斜め延伸において、クリップアウトの際の左右クリップ群の走行速度比v1/v2を0.98以上1.02以下とすることが好ましい。
予熱ゾーンZ1では、加熱延伸装置21に供給された原フィルム1が、後に通過する延伸ゾーン(前段延伸ゾーンZ2および後段延伸ゾーンZ3)において延伸可能となる温度にまで加熱される。
前段延伸ゾーンZ2では、予熱ゾーンZ1から走行移動してきた左側クリップ群の走行速度v1が順に減少する。これにより、前段延伸ゾーンZ2において、右側クリップ群に対する左側クリップ群の走行遅れが発生する。そして、発生した当該走行遅れに基づいて、原フィルム1が、当該フィルムの長さ方向に対して斜めに延伸される。この延伸は、縦延伸(フィルム長さ方向の延伸)と横延伸(フィルム幅方向の延伸)とのベクトル和による延伸とは異なり、一軸延伸性が強い。これにより、例えば、NZ係数が1に近く、二軸延伸性が弱い(一軸延伸性が強い)延伸フィルムが得られる。
後段延伸ゾーンZ3では、前段延伸ゾーンZ2から走行移動してきた左側クリップ群の走行速度が順に増加し、当該ゾーンの出口において左側クリップ群の走行速度v1と右側クリップ群の走行速度v2とが互いに等しくなる。具体的には、左側クリップ群の走行速度v1と、右側クリップ群の走行速度v2との比v1/v2が、0.98以上1.02以下、好ましくは0.99以上1.01以下、より好ましくは0.995以上1.005以下となる。後段延伸ゾーンZ3においても、走行速度が互いに等しくなるまでは左右のクリップ群間に走行速度差が生じており、この速度差に基づいて原フィルムが斜め延伸される。
国際公開第2012/017639号には記載されていないが、前段延伸ゾーンZ2において一方のクリップ群の走行速度を増加させることで双方のクリップ群間に走行速度差を与えることによっても、当該走行速度差に基づいて原フィルムを斜め延伸できる。この場合、後段延伸ゾーンZ3において当該一方のクリップ群の走行速度を減少させ、当該ゾーンの出口において左右のクリップ群の走行速度を互いに等しくすることが好ましい。前段延伸ゾーンZ2において一方のクリップ群の走行速度を減少させる場合および増加させる場合のいずれの場合においても、前段延伸ゾーンZ2および後段延伸ゾーンZ3の間に、前段延伸ゾーンZ2において生じた左右のクリップ群間の走行速度差を保持する延伸ゾーンがさらに設けられていてもよい。
熱処理ゾーンZ4では、延伸ゾーンにおいて延伸された原フィルム1が、延伸ゾーンにおける延伸温度以下の特定の温度(熱処理温度)に保持される。これにより、当該フィルムに含まれる樹脂の分子配向が安定し、当該フィルムの歪みが軽減されて、最終的に得られた延伸フィルムが示す特性、例えば、光学特性および機械的特性、の安定化が図られる。熱処理ゾーンZ4を通過した原フィルム1は、クリップアウト部(COL,COR)において、左右双方のクリップ群から開放される。
国際公開第2012/017639号に記載された方法の別の一例を図5に示す。図5に示す方法では、前段延伸ゾーンZ2および後段延伸ゾーンZ3において、すなわち原フィルム1を延伸する際に、原フィルム1の幅方向に対する左右のクリップ群間の間隔を増大させている。このような、原フィルム1の幅方向に対する一対のクリップ群間の間隔を増大させることによる当該幅方向の延伸(横延伸)の併用により、得られた斜め延伸フィルムが示す特性の制御の自由度が高くなる。横延伸を併用していることを除き、図5に示す例における左右のクリップ群の走行状態は、図4に示す例における左右のクリップ群の走行状態と同一である。また、横延伸を併用していることを除き、予熱ゾーンZ1、前段延伸ゾーンZ2、後段延伸ゾーンZ3および熱処理ゾーンZ4の各ゾーンも図4に示す例と同一である。横延伸は、この実施形態に限らず、上述した他の実施形態を始めとする原フィルム1の斜め延伸に併用できる。
上記説明した各実施形態は、原フィルム1の斜め延伸を実施する方法の一例である。
なお、NZ係数は、延伸フィルムの面内における遅相軸方向の屈折率をnx、当該フィルムの面内における進相軸方向の屈折率をny、当該フィルムの厚さ方向の屈折率をnzとしたときに、式(nx−nz)/(nx−ny)によって求めることができる。延伸樹脂フィルム(位相差フィルム)が示す面内位相差Reおよび厚さ方向の位相差Rthを用いると、NZ係数は、式|Rth|/|Re|+0.5により求めることもできる。NZ係数の値が1に近いほど、延伸樹脂フィルムの二軸延伸性が低く(一軸延伸性が強く)なる。
クリップ延伸工程を経て形成された延伸フィルムは、本発明の効果が得られる限り、続いて任意の工程に供することができる。
任意の工程の一例は、クリップ延伸工程を経て形成された延伸フィルムに残留している端部2a,2bをスリット(延伸後スリット)により除去する工程である。このとき、センター部3における延伸時にクリップによって把持されていた部分4を端部2a,2bと併せて除去することが好ましい。部分4からフィルムの長辺にかけて、延伸時に部分4がクリップによって把持されていたことによる変形が発生しているため、当該変形を取り除くことができ、平面性に優れる延伸フィルムが得られる。部分4を端部2a,2bと併せて除去する場合、延伸後スリットの切断線は、センター部3における部分4の内側(幅方向の内側)を通過することになる。
延伸後スリットは、延伸後のフィルムに対して行われる限り、その実施のタイミングは限定されない。延伸後のフィルムが加熱延伸装置のクリップから開放された後であって、ガイドロールなどのロールを1または2以上通過した後に実施してもよい。延伸後のフィルムに端部2a,2bが残留していることにより、上記変形を残したままロールを通過する際においても上述した不具合の発生が抑制される。ロールが、延伸フィルムの製造に一般的に使用される、延伸後のフィルムよりも幅が広いロールである場合であっても同様である。
延伸後スリットは、加熱延伸装置のクリップから開放された後であって、延伸後のフィルムが第一ロール(クリップアウトされた後に、延伸後のフィルムが最初に通過するロール)に到達するまでの間に実施してもよい。
これらの観点からは、本発明の製造方法は、延伸フィルムの製造装置の構成の自由度が高い方法である。
延伸後スリットを実施する具体的な方法は限定されない。例えば、延伸前スリットと同様に、カッターを用いて延伸後スリットを実施することができる。
延伸後スリットは、フィルムのスリットに用いる刃が組み込まれたスプリットロールを用いて行うこともできる。具体的に、スプリットロールは、延伸後のフィルムの走行経路に配置されており、当該ロールを通過する際にフィルムの走行方向が変化するロールである。スプリットロールの幅は、延伸後スリットの対象である延伸後のフィルムよりも狭いことが好ましい。スプリットロールには、延伸後のフィルムをその長手方向にスリットする刃が組み込まれている。
スプリットロールを用いた延伸後スリットの一例を図6に示す。図6に示すように、延伸後のフィルム11がスプリットロール12を通過し、その走行方向が変化する間に、当該フィルム1に残留している端部2a,2bを、スプリットロール12に組み込まれた刃を用いたスリットにより取り除く。図6に示す例では、センター部3における部分4の内側をスリットして、センター部3における延伸時にクリップによって把持されていた部分4を併せて除去している。図6に示す例では、スプリットロール12にシアーカッターの下刃15が組み込まれており、下刃15とは別にフィルム11の走行経路に配置された上刃14と当該下刃15とを用いたスリットにより端部2a,2bが取り除かれている。なお、図6では、部分4はその一部のみを示す。部分4は、クリップ延伸時にクリップによって把持されていた部分であるため、実際には、延伸後のフィルム11の長手方向に沿って連続的に存在する。
スプリットロール12を用いた延伸後スリットによれば、安定したスリットが可能となり、延伸後スリットの際のフィルム11の破断を抑制することができる。
スプリットロール12による延伸後スリットでは、図6に示すように、スリットによって取り除かれた端部2a,2bを、当該端部2a,2bが取り除かれたフィルム11のスプリットロール12からの走行方向とは異なる方向に、スプリットロール12から走行させることが好ましい。これにより、一度スリットにより除去された端部2a,2bがフィルム11に再び接触したり、乗り上げたりすることによる(取り除いた端部2a,2bの巻き込みによる)フィルム11の破断が抑制される。
スプリットロール12は、クリップから開放された延伸後のフィルム11が最初に接触するロールであってもよい。
延伸後スリットによって取り除かれた部分は、原フィルム1を延伸して延伸フィルムを得る製造ラインから排出すればよい。排出の方法は、本発明の効果が得られる限り、任意に選択することができる。延伸後スリットによって取り除かれた部分は、例えば、そのまま延伸フィルムの製造ラインから排出してもよいし、一定の区間、延伸後のフィルムと同じ経路を通過させた後に、延伸フィルムの製造ラインから排出してもよい。一度取り除いた部分が延伸後のフィルムに再度接触することを防ぐために、延伸後スリットの後に通過する、取り除かれた部分の経路と当該部分が取り除かれた延伸後のフィルムの経路とが互いに分けられていることが好ましい。
任意の工程の別の一例は、延伸後のフィルムにナーリング部を形成する工程である。ナーリング部は、延伸後スリットを経た当該フィルムの幅方向の端部に形成することが好ましい。ナーリング部の形成によって、延伸後のフィルムを巻き取る際あるいは巻き返す際における当該フィルムへの傷、シワなどの発生が抑制される。
ナーリング部の形成には、公知のナーリング加工方法を適用できる。具体的な例として、刻印ロール、エンボスロール、エンボスベルト、あるいはこれらに加熱機構を加えた手法により、またはレーザー加工などにより、ナーリング部を形成できる。
ナーリング部は、延伸後のフィルムの長手方向に連続的に形成しても断続的に形成してもよい。ナーリング部は、延伸後のフィルムを一度巻き取ってフィルムロールとした後、形成した当該ロールを巻き返しながら行ってもよい。
任意の工程のまた別の例は、コーティング層の形成あるいは他のフィルムとの積層のような後工程である。帯状の延伸フィルムを裁断して、任意のサイズおよび形状の延伸フィルムを得てもよい。
本発明の製造方法では、原フィルム形成装置から連続的に供給される原フィルム1に対して上述したクリップ延伸工程を含む工程を実施することにより、延伸フィルムを連続的に製造できる。原フィルム形成装置は、例えば、溶融共押出成形機である。連続的に製造した延伸フィルムは巻き取ってロール(延伸フィルムロール)としてもよい。
本発明の製造方法では、ロールから供給された原フィルム1に対して上述したクリップ延伸工程を含む工程を実施することにより、延伸フィルムを連続的に形成できる。
本発明の製造方法は、本発明の効果が得られる限り、上述した工程以外の工程を含むことができる。
本発明の製造方法により得た延伸フィルムは、例えば、一軸延伸フィルム、逐次二軸延伸フィルム、同時二軸延伸フィルム、斜め延伸フィルムである。
本発明の製造方法により得た延伸フィルムは、従来の延伸フィルムと同様の用途に使用できる。用途の一例は、例えば、光学フィルムである。光学フィルムは、例えば、各種の光ディスク(VD、CD、DVD、MD、LDなど)の基板の保護フィルム、LCDなどの画像表示装置が備える位相差フィルムおよび偏光子保護フィルム、ならびに視野角補償フィルム、光拡散フィルム、反射フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、輝度向上フィルム、タッチパネル用導電フィルム、偏光板、円偏光板である。
本発明の製造方法により得た延伸フィルムの表面には、熱可塑性樹脂の層ではない機能性層を設けうる。機能性層は、例えば、ハードコート層、易接着層、帯電防止層、反射防止層、防眩層、粘接着剤層およびアンチブロッキング層である。2以上の機能性層が積層して設けられていてもよい。
以下、実施例により、本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
最初に、本実施例において作製した熱可塑性樹脂、延伸フィルムおよび延伸フィルムロールの評価方法を示す。
[ガラス転移温度(Tg)]
熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、JIS K7121の規定に準拠して求めた。具体的には、示差走査熱量計(リガク製、DSC−8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から200℃まで昇温(昇温速度20℃/分)して得られたDSC曲線から、始点法により評価した。リファレンスには、α−アルミナを用いた。
[重量平均分子量]
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレン換算により求めた。測定に用いた装置および測定条件は以下の通りである。
システム:東ソー製GPCシステム HLC−8220
測定側カラム構成:
・ガードカラム(東ソー製、TSKguardcolumn SuperHZ-L)
・分離カラム(東ソー製、TSKgel SuperHZM-M)2本直列接続
リファレンス側カラム構成:
・リファレンスカラム(東ソー製、TSKgel SuperH-RC)
展開溶媒:クロロホルム(和光純薬工業製、特級)
展開溶媒の流量:0.6mL/分
標準試料:TSK標準ポリスチレン(東ソー製、PS−オリゴマーキット)
カラム温度:40℃
[フィルムの厚さ]
フィルムの厚さは、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ製)を用いて測定した。フィルムの厚さを含めフィルム物性の評価は、当該フィルムの幅方向の中央付近の領域に対して実施した。
[フィルムの表面状態の観察]
フィルムの表面状態は、当該フィルムに反り、弛みまたはシワが無い状態で、反射光により目視で観察して評価した。反射光の光源の像が歪むことなくフィルム表面に観察された場合を「表面状態が良好である」とし、反射光の光源の像が変形してフィルム表面に観察された場合を「表面状態が不良である」とした。
[グルタルイミド単位の含有率]
製造例3で使用したアクリル樹脂におけるグルタルイミド単位の含有率は、当該アクリル樹脂のペレットに対して赤外吸収スペクトル(IRスペクトル)を測定し、イミドカルボニル基に対応する1670cm-1付近の吸収強度と、エステルカルボニル基に対応する1720cm-1付近の吸収強度および酸無水物のカルボニル基に対応する1760cm-1付近の吸収強度との比から求めた。
(製造例1)
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入管を備えた反応容器に、メタクリル酸メチル(MMA)40重量部、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)10重量部、酸化防止剤としてアデカスタブ2112(ADEKA製)0.025重量部および重合溶媒としてトルエン50重量部を仕込んだ。次に、反応容器に窒素ガスを導入しながら105℃まで昇温し、昇温に伴う還流が始まったところで、重合開始剤としてターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富製、商品名:ルペロックス570)0.05重量部を添加した。これと同時に上記ターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート0.10重量部の滴下を開始し、これを2時間かけて滴下しながら、約105〜110℃の還流下で溶液重合を進行させた。滴下終了後、反応容器を4時間加温し続けて熟成を行った。
次に、このようにして得た重合溶液に、環化反応の触媒としてリン酸ステアリル(堺化学工業製、商品名:Phoslex A−18)0.05重量部を添加し、約90℃〜110℃の還流下で2時間、ラクトン環構造を形成する環化縮合反応を進行させた。
次に、得られた重合溶液を240℃に保持した多管式熱交換器に通して環化縮合反応を完結させた後、先端部にリーフディスク型のポリマーフィルター(濾過精度5μm)が配置されたベントタイプスクリュー二軸押出機(L/D=52)に、樹脂量換算で88重量部/時の処理速度で導入して、重合溶液を脱揮した。用いたベントタイプスクリュー二軸押出機のリアベント数は1個、フォアベント数は4個(上流側から第1、第2、第3、第4ベントと称する)とし、第3ベントと第4ベントとの間にサイドフィーダーを配置し、バレル温度は240℃、減圧度は13.3〜400hPa(10〜300mmHg)とした。脱揮の際、イオン交換水を1.3重量部/時の投入速度で第2ベントの後ろから、別途準備しておいた環化触媒失活剤の溶液を0.6重量部/時の投入速度で第3ベントの後ろから、紫外線吸収剤と酸化防止剤との混合溶液を2.7重量部/時の投入速度で第4ベントの後ろから、それぞれ投入した。環化触媒失活剤の溶液として、1.0重量部のオクチル酸カルシウム(日本化学産業製、商品名:ニッカオクチクスカルシウム5重量%)をトルエン1.8重量部に溶解させた溶液を用いた。紫外線吸収剤と酸化防止剤との混合溶液には、フェノール系酸化防止剤(BASFジャパン製、イルガノックス1010)0.1重量部、イオウ系酸化防止剤(ADEKA製、アデカスタブAO−412S)0.1重量部および紫外線吸収剤(BASFジャパン製、チヌビン477)8.55重量部をトルエン3.56重量部に溶解させた溶液を用いた。また、さらに、上記サイドフィーダーから、スチレン−アクリロニトリル共重合体(スチレン単位/アクリロニトリル単位の比率が73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)のペレットを、投入速度12重量部/時で投入した。
その後、押出機内にある溶融状態の樹脂を押出機の先端から吐出し、ペレタイザーによりペレット化して、主鎖にラクトン環構造を有するアクリル重合体を主成分(88重量%)とし、スチレン−アクリロニトリル共重合体12重量%をさらに含む、アクリル樹脂(1A)の透明なペレットを得た。このアクリル樹脂のTgは124℃、重量平均分子量は14.9万であった。なお、以下の測定例、実施例および比較例において、当該ペレットは60℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させた後に使用した。
(製造例2)
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入管を備えた反応容器に、MMA70重量部、MHMA20重量部、スチレン10重量部、重合溶媒としてメチルイソブチルケトン100重量部、およびn−ドデシルメルカプタン0.05重量部を仕込んだ。次に、反応容器に窒素ガスを導入しながら105℃まで昇温し、還流が始まったところで、重合開始剤としてターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富製、商品名:ルペロックス570)0.05重量部を添加すると同時に、メチルイソブチルケトン2.3重量部にターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート0.1重量部を溶解した溶液を2時間かけて滴下しながら、約105〜120℃の環流下で溶液重合を進行させ、さらに4時間かけて熟成を行った。
次に、このようにして得た重合溶液に、環化反応の触媒としてリン酸ステアリル/リン酸ジステアリル混合物(堺化学工業製、商品名:Phoslex A−18)0.03重量部を添加し、約90〜120℃の環流下で5時間、ラクトン環構造を形成する環化縮合反応を進行させた。引き続き、重合溶液に対してオートクレーブにより240℃で30分間の加熱処理を行い、環化縮合反応を完全に進行させた後、紫外線吸収剤としてトリアジン骨格を有するLA−F70(ADEKA製)1重量部および蛍光増白剤としてUVITEX OB(BASFジャパン製)0.01重量部を重合溶液に混合した。次に、得られた重合溶液を、バレル温度240℃、回転速度100rpm、減圧度13.3〜400hPa(10〜300mmHg)、リアベント数1個、フォアベント数4個(上流側から第1、第2、第3、第4ベントと称する)、先端部にギアポンプを介してリーフディスク型のポリマーフィルター(濾過精度5μm)が配置されたベントタイプスクリュー二軸押出機(L/D=52)に導入し、当該押出機内でさらなる環化縮合反応の進行と脱揮とを行った。その後、押出機内にある溶融状態の樹脂組成物を押出機の先端から吐出し、ペレタイザーによりペレット化して、主鎖にラクトン環構造を有するとともに構成単位としてスチレン単位を有するアクリル重合体を含む、低複屈折性かつ透明なアクリル樹脂(2A)のペレットを得た。このアクリル樹脂のTgは127℃、重量平均分子量は14.5万であった。なお、以下の測定例、実施例および比較例において、当該ペレットは60℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させた後に使用した。
(製造例3)
構成単位としてグルタルイミド単位を有するアクリル樹脂(ダイセル・エボニック製、商品名:プレキシイミド8813、グルタルイミド単位の含有率42重量%)78重量部と、スチレン−アクリロニトリル共重合体(旭化成製、商品名:スタイラックAS783、スチレン単位/アクリロニトリル単位の比率が73重量%/27重量%)22重量部とを、先端部にギアポンプを介してポリマーフィルターが配置された二軸押出機を用いて混練し、主鎖にグルタルイミド環構造を有するアクリル重合体を主成分(78重量%)とし、さらにスチレン−アクリロニトリル共重合体を22重量%含む透明なアクリル樹脂(3A)のペレットを得た。このアクリル樹脂のTgは128℃、重量平均分子量は14.2万であった。なお、以下の測定例、実施例および比較例において、当該ペレットは60℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させた後に使用した。
(製造例4)
無水グルタル酸構造を主鎖に有するアクリル樹脂(4A)のペレット(住友化学製、スミペックスB−TR)を準備した。アクリル樹脂(4A)のTgは126℃であった。なお、以下の測定例、実施例および比較例において、当該ペレットは60℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させた後に使用した。
(製造例5)
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入管を備えた反応容器に、MMA40重量部、MHMA10重量部、酸化防止剤としてアデカスタブ2112(ADEKA製)0.025重量部および重合溶媒としてトルエン50重量部を仕込んだ。次に、反応容器に窒素ガスを導入しながら105℃まで昇温し、還流が始まったところで、重合開始剤としてターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富製、商品名:ルペロックス570)0.05重量部を添加した。これと同時に上記ターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート0.10重量部の滴下を開始し、これを2時間かけて滴下しながら、約105〜110℃の還流下で溶液重合を進行させた。滴下終了後、反応容器を4時間加温し続けて熟成を行った。
次に、このようにして得た重合溶液に、環化反応の触媒としてリン酸2−エチルヘキシル(堺化学工業製、商品名:Phoslex A−8)0.05重量部を添加し、約90℃〜105℃の還流下で2時間、ラクトン環構造を形成する環化縮合反応を進行させた。次に、得られた重合溶液を熱交換器に通して240℃まで昇温し、先端部にギアポンプを介してリーフディスク型のポリマーフィルター(濾過精度5μm)が配置されたベントタイプスクリュー二軸押出機(L/D=52)に、樹脂量換算で70重量部/時の処理速度で導入して、重合溶液を脱揮した。用いたベントタイプスクリュー二軸押出機のリアベント数は1個、フォアベント数は4個(上流側から第1、第2、第3、第4ベントと称する)とし、第3ベントと第4ベントとの間にサイドフィーダーを配置し、バレル温度は240℃、減圧度は13.3〜400hPa(10〜300mmHg)とした。脱揮の際、別途準備しておいた酸化防止剤/環化触媒失活剤の混合溶液を1.05重量部/時の投入速度で第1ベントの後ろから、イオン交換水を1.05重量部/時の投入速度で第2および第3ベントの後ろから、それぞれ投入した。酸化防止剤/環化触媒失活剤の混合溶液には、5重量部の酸化防止剤(BASFジャパン製、イルガノックス1010)と、環化触媒失活剤として55重量部のオクチル酸亜鉛(日本化学産業製、商品名:ニッカオクチクス亜鉛3.6%)とをトルエン45重量部に溶解させた溶液を用いた。さらに、上記サイドフィーダーから、スチレン−アクリロニトリル共重合体(スチレン単位/アクリロニトリル単位の比率が73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)のペレットを、投入速度30重量部/時で投入した。
その後、押出機内にある溶融状態の樹脂を押出機の先端から吐出し、ペレタイザーによりペレット化して、主鎖にラクトン環構造を有するアクリル重合体と、スチレン−アクリロニトリル共重合体とを含み、負の固有複屈折を有するアクリル樹脂(5A)のペレットを得た。このアクリル樹脂のTgは122℃、重量平均分子量は14.6万、MFRは13.6g/10分であった。なお、以下の測定例、実施例および比較例において、当該ペレットは60℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させた後に使用した。
(製造例6)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管および滴下ロートを備えた反応容器に、MHMA15重量部、MMA27重量部、アクリル酸メチル(MA)10重量部、N−ビニルカルバゾール(NVCz)6重量部、トルエン37重量部およびメタノール2重量部を仕込んだ。次に、反応容器に窒素ガスを導入しながら95℃まで昇温し、還流が始まったところで、重合開始剤としてターシャリーアミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(アルケマ吉富製、商品名:ルペロックス575)0.029重量部を添加した。これと同時に、MHMA15重量部、MMA27重量部、トルエン17重量部およびターシャリーアミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.082重量部の混合物の滴下を開始し、この混合物を8時間かけて滴下しながら、約90℃〜100℃の還流下で溶液重合を進行させた。また、重合開始から5時間経過した時点以降、23.3重量部のトルエンを3時間かけて重合系に滴下し、重合溶液を希釈した。
次に、このようにして得た重合溶液に、環化反応の触媒としてリン酸2−エチルヘキシル(堺化学工業製、商品名:Phoslex A−8)0.24重量部を添加し、80℃〜105℃の還流下で2時間、ラクトン環構造を形成する環化縮合反応を進行させた。次に、得られた重合溶液を熱交換器に通して240℃まで昇温し、バレル温度250℃、減圧度13.3〜400hPa(10〜300mmHg)、リアベント数1個およびフォアベント数4個(上流側から第1、第2、第3、第4ベントと称する)であり、先端部にリーフディスク型のポリマーフィルター(濾過精度5μm)が配置されたベントタイプスクリュー二軸押出機(L/D=52)に、樹脂量換算で100重量部/時の処理速度で導入して、重合溶液を脱揮した。脱揮の際、別途準備しておいた酸化防止剤/環化触媒失活剤の混合溶液を1.5重量部/時の投入速度で第2ベントの後ろから、イオン交換水を0.5重量部/時の投入速度で第3ベントの後ろから、それぞれ投入した。酸化防止剤/環化触媒失活剤の混合溶液には、10重量部の酸化防止剤(5重量部のBASFジャパン製、イルガノックス1010および5重量部のADEKA製、アデカスタブAO−412Sの混合物)と、環化触媒失活剤として80重量部のオクチル酸亜鉛(日本化学産業製、商品名:ニッカオクチクス亜鉛3.6%)とを、トルエン65重量部に溶解させた溶液を用いた。
その後、押出機内にある溶融状態の樹脂組成物を押出機の先端から吐出し、ペレタイザーによりペレット化して、主鎖にラクトン環構造を有するとともに構成単位としてN−ビニルカルバゾール単位を有するアクリル重合体を含む、アクリル樹脂(6A)のペレットを得た。樹脂(6A)のTgは132℃、重量平均分子量は11.0万であった。
(製造例7)
攪拌機を備えた耐圧反応容器に、脱イオン水70重量部、ピロリン酸ナトリウム0.5重量部、オレイン酸カリウム0.2重量部、硫酸第一鉄0.005重量部、デキストロース0.2重量部、p−メンタンハイドロパーオキシド0.1重量部および1,3−ブタジエン28重量部からなる反応混合物を加え、容器内を65℃に昇温して、2時間重合を進行させた。次に、この重合によって得られた容器内の混合物に、p−ハイドロパーオキシド0.2重量部をさらに加えた後、1,3−ブタジエン72重量部、オレイン酸カリウム1.33重量部および脱イオン水75重量部の混合物を2時間かけて連続滴下した。その後、重合開始の時点から21時間が経過するまで重合を進行させて、平均粒子径が0.240μmのブタジエン系ゴム重合体ラテックスを得た。
次に、冷却器と攪拌機とを備えた重合容器に、脱イオン水120重量部、ブタジエン系ゴム重合体ラテックス50重量部(固形分換算)、オレイン酸カリウム1.5重量部およびソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート(SFS)0.6重量部を投入し、重合容器内を窒素ガスで十分に置換した。
次に、容器内の温度を70℃に上昇させた後、スチレン36.5重量部およびアクリロニトリル13.5重量部からなる混合モノマー溶液と、クメンハイドロキシパーオキサイド0.27重量部および脱イオン水20.0重量部からなる重合開始剤溶液とを、個別に、2時間かけて連続滴下させながら重合を進行させた。滴下終了後、容器内の温度を80℃とし、さらに2時間重合を継続させた。次に、容器内の温度を40℃に下げた後、内容物を300メッシュの金網を通過させて、弾性有機微粒子の乳化重合液を得た。
得られた弾性有機微粒子の乳化重合液を塩化カルシウムを用いて塩析、凝固させ、凝固物を水洗、乾燥して、粉体状の弾性有機微粒子(G1)(平均粒子径0.260μm、軟質重合体層の屈折率1.516)を得た。
(製造例8)
製造例6で作製したアクリル樹脂(6A)のペレット、製造例7で作製した弾性有機微粒子(G1)およびスチレン−アクリロニトリル共重合体(スチレン単位/アクリロニトリル単位の比率が73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)を、81:14:5の混合比(重量基準)で、二軸押出機を用いて240℃で混練し、透明なアクリル樹脂(7A)のペレットを得た。樹脂(7A)のTgは129℃であった。なお、以下の測定例、実施例および比較例において、当該ペレットは60℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させた後に使用した。
(測定例1)
測定例1では、製造例1〜5,8で作製または準備した熱可塑性樹脂(1A)〜(5A)および(7A)ならびにPET樹脂(三菱化学製、NOVAPEX PBK1)、ポリカーボネート樹脂(帝人化成製、パンライトL−1225Y)の耐折強度を評価した。
評価は、各熱可塑性樹脂の未延伸フィルム(厚さ250μm)および当該未延伸フィルムを一軸延伸して得た延伸フィルムのそれぞれに対して行った。未延伸フィルムは、ポリマーフィルター(濾過精度5μm)および600mm幅のTダイを先端に備えた単軸押出機による270℃での溶融押出により形成した。延伸フィルムは、形成した未延伸フィルムを、当該フィルムを構成する熱可塑性樹脂のTgよりも10℃高い延伸温度および延伸倍率2倍で自由端一軸延伸して得た。PET樹脂のTgは69℃、ポリカーボネート(PC)樹脂のTgは143℃であった。
次に、作製した未延伸フィルムおよび一軸延伸フィルムを温度25℃、相対湿度65%RHの雰囲気下に1時間以上静置した後、それぞれのフィルムから、幅15mm、長さ60mmの試験サンプルを切り出した。なお、未延伸フィルムについては当該フィルムの作製時の流れ方向が試験サンプルの長さ方向となるように、一軸延伸フィルムについては作製時の延伸方向が試験サンプルの幅方向となるように、それぞれ切り出した。切り出した試験サンプルに対して、耐折度試験機(東洋精機製作所製、MIT−DA型)を用い、JIS P8115に準拠し、荷重50gの条件にて、それぞれの耐折回数を評価した。評価結果を、各樹脂のTgと併せて以下の表1に示す。なお、表1において「0回」とは、耐折回数の測定を開始するために折曲げクランプを一度振り上げた段階で試験サンプルが破断し、一度も往復折り曲げを実施できなかったことを示す。「1回」とは、耐折回数の測定を開始するための折曲げクランプの振り上げには耐えたが、一度の往復折り曲げにより試験サンプルが破断したことを示す。評価は3回行った。
Figure 2014069439
表1に示すように、PETおよびポリカーボネートの耐折強度は、樹脂(1A)〜(5A)および(7A)よりも大きかった。なお、PETおよびポリカーボネートについては、樹脂(1A)〜(5A)および(7A)に比べて耐折強度が高いことが確認できたため、10回を超えた時点で評価を中止した。
(測定例2)
測定例1で作製した一軸延伸フィルムを、その延伸方向(延伸軸の方向)に手で裂こうとしたところ、樹脂(1A)〜(5A),(7A)から構成される延伸フィルムはいずれも手で裂くことができた。一方、PETから構成される延伸フィルムは、最終的には手で裂くことができたものの樹脂(1A)〜(5A),(7A)から構成される延伸フィルムに比べて裂きにくく、ポリカーボネートから構成される延伸フィルムは手で裂くことができなかった。すなわち、PETおよびポリカーボネートの引き裂き強度は、樹脂(1A)〜(5A),(7A)よりも大きかった。
(実施例1)
製造例1で作製した樹脂(1A)をポリマーフィルター(濾過精度5μm)を備える単軸押出機S1(設定温度270℃)から、100℃の乾燥エアー中で24時間乾燥させたPET樹脂(測定例1で使用した三菱化学製、NOVAPEX PBK1)をポリマーフィルター(濾過精度5μm)を備える単軸押出機S2(設定温度270℃)から、それぞれ溶融押出するとともに、幅方向にPET/樹脂(1A)/PETとなるフィードブロックを介してTダイにてフィルム状に溶融押出成形し、厚さ410μmの未延伸の樹脂フィルム(原フィルム)を製膜した。原フィルムの製膜にあたっては、製膜した帯状の原フィルムの幅が470mm、幅方向の樹脂の配置および分布がPET(10mm)/樹脂(1A);(450mm)/PET(10mm)となるように、単軸押出機S1およびS2からの各樹脂の吐出量を調整した。PETの部分が原フィルム1における端部2a,2b、樹脂(1A)の部分がセンター部3である。幅方向の樹脂の分布は、PETと樹脂(1A)との屈折率差によって原フィルムの透過像がぼやける位置を目視にて確認し、当該位置と原フィルムの長辺との距離を金尺で測定して確認した。
次に、製膜した原フィルムを巻き取ることなく、そのまま連続的に複数の加熱ロールおよび赤外線(IR)ヒーターを備えた縦延伸機に供給し、加熱ロール温度を125℃、IRヒーター温度を680℃として、縦方向(原フィルムの長手方向)に延伸倍率3.2倍でロール縦延伸した。引き続き、縦延伸後のフィルムを連続的にテンター横延伸機に供給し、当該フィルムの幅方向に延伸温度147℃、延伸倍率3.2倍で横延伸して、逐次二軸延伸フィルムを得た。横延伸の際には、フィルムの長辺から20mmの位置、すなわち原フィルムにおける樹脂(1A)の部分をクリップが把持するようにした。この二軸延伸フィルムにおける、横延伸のクリップから開放された時点における当該クリップ間の距離は1200mm、センター部の厚さは40μmであった。
引き続き、横延伸後の二軸延伸フィルムを連続的に2本のガイドロール(第一ロールおよび当該ロールに続く第二ロール。いずれのロールの幅も二軸延伸フィルムの幅より大きい)に通した後に、当該フィルムにおける幅方向の双方の端部を、当該フィルムの幅が600mmとなるようにシアーカッターを用いたスリット(延伸後スリット)により除去した。除去した端部の幅は、左右で同一とした。スリットによる切断線は、横延伸の際にクリップにより把持されていた部分の内側(二軸延伸フィルムにおける幅方向の内側)を通過していた。その後、残留した二軸延伸フィルムにおける幅方向の双方の端部に、角錐台形状かつ高さ500μmの加工歯を有する転写ロールを用いて、加工歯およびフィルムを加熱することなくナーリング部を形成した。ナーリング部を形成する雰囲気の温度は23℃とした。また、この際、形成したナーリング部の高さが10μmとなるように転写ロールの隙間を調整し、ナーリング部の幅が10mm、ナーリング部における凹凸の個数が突起の個数にして80個/cm2、ナーリング部の中心線がフィルムの長辺から10mmの位置となるようにした。ナーリング部を形成したフィルムは、そのまま内径6インチのABS製コアに巻き取った。
実施例1では、延伸時、延伸後スリット時およびナーリング加工時における原フィルムおよび延伸後のフィルムの破断もなく、安定した延伸フィルムの製造が可能であり、延伸フィルムを連続して長さ1000mにわたって製造することができた。原フィルムの供給を1000mで終了させたために延伸フィルムの製造を長さ1000mで終了したが、より長時間、原フィルムを供給することによって、さらなる長さを有する延伸フィルムを連続的に製造できる状況であった。また、製造した延伸フィルムにおけるシワおよび割れの発生の状況を目視により確認したが、シワおよび割れの発生は確認されなかった。得られたフィルムおよびフィルムロールの表面状態も良好であった。
(実施例2〜4)
製造例1で作製した樹脂(1A)の代わりに、製造例2で作製した樹脂(2A)(実施例2);製造例3で作製した樹脂(3A)(実施例3);または製造例4で作製した樹脂(4A)(実施例4)を用いた以外は、実施例1と同様にして、延伸フィルムロールを作製した。
実施例2〜4のいずれについても、延伸時、延伸後スリット時およびナーリング加工時における原フィルムおよび延伸後のフィルムの破断もなく、安定した延伸フィルムの製造が可能であり、延伸フィルムを連続して長さ1000mにわたって製造することができた。原フィルムの供給を1000mで終了させたために延伸フィルムの製造を長さ1000mで終了したが、より長時間、原フィルムを供給することによって、さらなる長さを有する延伸フィルムを連続的に製造できる状況であった。また、製造した延伸フィルムにおけるシワおよび割れの発生の状況を目視により確認したが、シワおよび割れの発生は確認されなかった。得られたフィルムロールの表面状態も良好であった。
(実施例5〜8)
製造例1で作製した樹脂(1A)(実施例5);製造例2で作製した樹脂(2A)(実施例6);製造例3で作製した樹脂(3A)(実施例7);または製造例4で作製した樹脂(4A)(実施例8)を用い、実施例1と同様にして、厚さ410μm、幅620mm、幅方向の樹脂の配置および分布がPET(85mm)/樹脂(1A)〜(4A)のいずれか;(450mm)/PET(85mm)である未延伸フィルム(原フィルム)を製膜した。PETの部分が原フィルム1における端部2a,2b、樹脂(1A)〜(4A)のいずれかの樹脂から構成された部分がセンター部3である。幅方向の樹脂の分布は、PETと樹脂(1A)〜(4A)との屈折率差によって原フィルムの透過像がぼやける位置を目視にて確認し、当該位置と原フィルムの長辺との距離を金尺で測定して確認した。
次に、製膜した原フィルムを巻き取ることなく、その両端部をそれぞれ75mmずつシアーカッターを用いてスリット(延伸前スリット)して取り除いた後(すなわち、端部2a,2bの幅をそれぞれ10mmとした後)、実施例1と同様に、そのまま連続的に逐次二軸延伸および延伸後スリットを実施して、延伸フィルムロールを得た。なお、延伸前スリットによって、原フィルムの長辺近傍に存在していたエッジビードが除去された。
実施例5〜8では、延伸前スリット時、延伸時、延伸後スリット時およびナーリング加工時における原フィルムおよび延伸後のフィルムの破断もなく、安定した延伸フィルムの製造が可能であり、延伸フィルムを連続して長さ1000mにわたって製造することができた。原フィルムの供給を1000mで終了させたために延伸フィルムの製造を長さ1000mで終了したが、より長時間、原フィルムを供給することによって、さらなる長さを有する延伸フィルムを連続的に製造できる状況であった。また、製造した延伸フィルムにおけるシワおよび割れの発生の状況を目視により確認したが、シワおよび割れの発生は確認されなかった。得られたフィルムおよびフィルムロールの表面状態も良好であった。
(実施例9)
製造例5で作製した樹脂(5A)を用い、実施例1と同様にして、厚さ220μm、幅660mm、幅方向の樹脂の配置および分布がPET(10mm)/樹脂(5A)(490mm)/PET(10mm)である未延伸フィルム(原フィルム)を製膜した。PETの部分が原フィルム1における端部2a,2b、樹脂(5A)の部分がセンター部3である。幅方向の樹脂の分布は、PETと樹脂(5A)との屈折率差によって原フィルムの透過像がぼやける位置を目視にて確認し、当該位置と原フィルムの長辺との距離を金尺で測定して確認した。
次に、成膜した原フィルムを巻き取ることなく、そのまま連続的にオーブン縦延伸機に供給し、当該延伸機にて原フィルムの縦方向(長手方向)に延伸温度138℃、延伸倍率1.5倍で縦延伸した。引き続き、縦延伸後のフィルムを連続的にテンター横延伸機に供給し、当該フィルムの幅方向に延伸温度147℃、延伸倍率3.2倍で横延伸して、逐次二軸延伸フィルムを得た。横延伸の際には、フィルムの長辺から20mmの位置、すなわち原フィルムにおける樹脂(5A)の部分をクリップが把持するようにした。この二軸延伸フィルムにおける、横延伸のクリップから開放された時点における当該クリップ間の距離は1200mm、センター部の厚さは50μmであった。次に、得られた二軸延伸フィルムに対して、実施例1と同様に連続的に延伸後スリットおよびナーリング部の形成を行って、延伸フィルムロールを得た。
実施例9では、延伸時、延伸後スリット時およびナーリング加工時における原フィルムおよび延伸後のフィルムの破断もなく、安定した延伸フィルムの製造が可能であり、延伸フィルムを連続して長さ1000mにわたって製造することができた。原フィルムの供給を1000mで終了させたために延伸フィルムの製造を長さ1000mで終了したが、より長時間、原フィルムを供給することによって、さらなる長さを有する延伸フィルムを連続的に製造できる状況であった。また、製造した延伸フィルムにおけるシワおよび割れの発生の状況を目視により確認したが、シワおよび割れの発生は確認されなかった。得られたフィルムおよびフィルムロールの表面状態も良好であった。
(実施例10,11)
製造例5で作製した樹脂(5A)(実施例10)または製造例8で作製した樹脂(7A)(実施例11)を用い、実施例1と同様にして、厚さ150μm、幅690mm、幅方向の樹脂の配置および分布がPET(85mm)/樹脂(5A)または(7A);(520mm)/PET(85mm)である未延伸フィルム(原フィルム)を製膜した。PETの部分が原フィルム1における端部2a,2b、樹脂(5A)または(7A)により構成された部分がセンター部3である。幅方向の樹脂の分布は、PETと樹脂(5A)または(7A)との屈折率差によって原フィルムの透過像がぼやける位置を目視にて確認し、当該位置と原フィルムの長辺との距離を金尺で測定して確認した。製膜した原フィルムは、幅が540mmとなるようにその幅方向の端部を75mmずつシアーカッターを用いたスリット(延伸前スリット)により取り除いた後(すなわち、端部2a,2bの幅をそれぞれ10mmとした後)、ロールに巻き取って原フィルムロールとした。なお、延伸前スリットによって、原フィルムの長辺近傍に存在していたエッジビードが除去された。
次に、作製したロールから連続的に原フィルムを繰り出し、繰り出した原フィルムを、図5に示す、予熱ゾーンZ1、前段延伸ゾーンZ2、後段延伸ゾーンZ3および熱処理ゾーンZ4が設定された同時二軸延伸機を用いて斜め延伸した。
斜め延伸に用いた同時二軸延伸機は、複数個のクリップにより構成される一対のクリップ群が走行する一対のレール(左側クリップレールおよび右側クリップレール)と、原フィルムの上流側から下流側に向かって予熱ゾーンZ1、前段延伸ゾーンZ2、後段延伸ゾーンZ3および熱処理ゾーンZ4が順に設定された加熱炉とを備えていた。左側クリップレールの形状と右側クリップレールの形状とは、同時二軸延伸機の上方から見て、原フィルムを幅方向に二分割する、原フィルムの長手方向に伸長する直線に対称とした。換言すれば、左側クリップレールおよび右側クリップレールにおける、予熱ゾーンの入り口から等距離にある点を互いに結ぶ線分の中点が、常に上記直線(中心線)上にあるようにした。左右の両レールにおける各ゾーンの境界部には、レール間隔を調整し、前段延伸ゾーンおよび後段延伸ゾーンにおいて横延伸の併用を可能とするための関節部を設けた。前段延伸ゾーンZ2では左側レールを走行するクリップ群(左側クリップ群)の走行速度を減少させ、後段延伸ゾーンZ3では、前段延伸ゾーンZ2において減速した左側クリップ群の走行速度を、減速前の走行速度に回復させた。帯状の原フィルムを把持する際の左右クリップ群の走行速度(左右のクリップイン部での走行速度)は、ともに2.0m/分とした。クリップ群が原フィルムを把持する位置は、当該フィルムの幅方向の端部から25mmの位置とした(左右のクリップ群ともに、掴みしろが25mmであった)。すなわち、原フィルムにおける樹脂(5A)または(7A)から構成される部分をクリップで把持した。各延伸ゾーンの長さ(原フィルムの流れ方向の長さ)は同一とした。
実施例10,11では、以下の表2,3に示す延伸条件に従って、原フィルムを斜め延伸した。表3に示すように、前段延伸ゾーンZ2および後段延伸ゾーンZ3において左右のクリップ群に走行速度差を与え、原フィルムを斜め延伸した。また、前段延伸ゾーンZ2および後段延伸ゾーンZ3では、原フィルムの幅方向に対する左右のクリップ群間の間隔を増大させる横延伸を併用した。クリップインからクリップアウトに至るまでの原フィルムが通過するその他の区間では、左右のクリップ群の走行速度および当該間隔を変化させることなく保持した。ただし、予熱ゾーンZ1および熱処理ゾーンZ4では、加熱による原フィルムの弛みの解消および冷却時にフィルムに生じる収縮応力の調整を目的とした、クリップ群の走行速度およびクリップ群間の間隔の微調整を実施した。また、斜め延伸の際に生じる応力によって、クリップ群の走行速度が通常生じる程度のふらつきを示した。
表3に示す各延伸ゾーンの左側(右側)クリップ倍率とは、当該各延伸ゾーンにおける左側(右側)クリップ群の走行速度の変化の指標である。具体的に、各延伸ゾーンの入口における左側(右側)クリップ群の走行速度に対する、各延伸ゾーンの出口における左側(右側)クリップ群の走行速度の比がクリップ倍率である。クリップ倍率が1の場合は当該延伸ゾーンにおいてクリップ群の走行速度が一定であり、1未満の場合は減少し、1を超える場合は増加していることを示す。トータルのクリップ倍率とは、前段延伸ゾーンにおけるクリップ倍率に後段延伸ゾーンにおけるクリップ倍率を乗じた値であり、この値が1の場合は、前段延伸ゾーンの入口におけるクリップ群の走行速度と、後段延伸ゾーンの出口におけるクリップ群の走行速度とが等しいことを示す。表3に示す例では、左右のクリップ群ともにトータルのクリップ倍率が1であるため、各延伸ゾーン以外では、クリップイン時の走行速度が保たれていたことを示す。また、右側クリップ群に関しては、各延伸ゾーンにおけるクリップ倍率も1であるため、クリップインからクリップアウトに至るまで、走行速度が一定であったことを示す。なお、「一定」、「等しい」および「保たれていた」は、上述した走行速度の微調整およびふらつきによるクリップ群の走行速度の変動を許容する。
横延伸を一定の比率で実施するために、クリップレールは、左右ともに前段延伸ゾーンおよび後段延伸ゾーンを通じて直線に設定した。しかし、横延伸に関し表3では、各延伸ゾーンにおける倍率が互いに異なっている。これは、各延伸ゾーンにおける横延伸倍率が、直前の延伸ゾーンにおいて横延伸した後の原フィルムの幅を基準にしているためである。
Figure 2014069439
Figure 2014069439
次に、クリップから開放された斜め延伸フィルム(クリップから開放された時点における左右2列のクリップ間距離が780mm)を図7に示す走行経路に通し、加熱延伸装置21のクリップアウト部22でクリップから開放された後、斜め延伸フィルムが最初に接触するスプリットロール12にて、幅が500mmとなるように延伸後スリットを実施した。延伸後スリットでスリットされた部分には斜め延伸時にクリップによって把持されていた部分が含まれており、またスリットされた部分の幅は左右で同一とした。スプリットロール12にはシアーカッターの下刃が組み込まれたロールを使用し、当該ロールの幅は650mmとした。斜め延伸フィルムは、その幅方向の中心がスプリットロール12の幅方向の中心を通るように搬送した。延伸後スリットは、スプリットロール12に組み込まれた下刃と、これに対応する上刃14とを用いて行った。延伸後スリットを経た斜め延伸フィルム11は、ガイドロール23およびピンチロール24を経た後、ポリエチレン製のプロテクトフィルムを貼り合わせてから、内径6インチのABSコアに巻き取った。
実施例10,11では、延伸前スリット時、延伸時、延伸後スリット時および巻き取り時における原フィルムおよび延伸後のフィルムの破断もなく、安定した延伸フィルムの製造が可能であり、延伸フィルムを連続して長さ500mにわたって製造することができた。原フィルムの供給を500mで終了させたために延伸フィルムの製造を長さ500mで終了したが、より長時間、原フィルムを供給することによって、さらなる長さを有する延伸フィルムを連続的に製造できる状況であった。また、製造した延伸フィルムにおけるシワおよび割れの発生の状況を目視により確認したが、シワおよび割れの発生は確認されなかった。得られたフィルムおよびフィルムロールの表面状態も良好であった。
(比較例1〜4)
フィードブロックを使用せず、樹脂(1A)(比較例1);樹脂(2A)(比較例2);樹脂(3A)(比較例3);または樹脂(4A)(比較例4)のみの単一樹脂フィルムとした以外は実施例1と同様にして、当該樹脂の未延伸フィルムを製膜した。ただし、製膜した未延伸フィルムの幅は620mmとした。
次に、製膜した未延伸フィルムを用いて、当該未延伸フィルムの製膜から連続的に実施例1と同様に延伸フィルムロールの製造を試みた。しかし、比較例1〜4のいずれにおいても、加熱延伸機から排出した延伸後のフィルムが第一ロールおよび当該ロールに続く第二ロール(いずれのロールの幅も延伸後のフィルムの幅より大きい)を通過する際に、当該樹脂フィルムの幅方向の端部に存在する、延伸時にクリップによって把持されていた部分がロールの曲率に追随できず、当該部分からクラックが発生した。場合によってはクラックが急成長して延伸後のフィルムが破断した。このため、安定した延伸フィルムの製造が困難となり、長さ10m程度の延伸フィルムの製造しかできなかった。また、頻度は高くないものの、縦延伸に使用した予熱ロール部でのフィルムの破断も散見された。当該破断の事象をよく観察した結果、原フィルムの長辺近傍に存在するエッジビードが予熱ロールの曲率に追随できず、当該部分から発生したクラックが縦延伸時に破断に進行したと考えられた。
製造できる範囲でフィルムロールを得たが、当該ロールには延伸フィルムの微細な破片が巻き込まれており、また、延伸フィルム自体に多数の打痕が確認された。このため、比較例1〜4について、良品の製造が困難であると判定した。
(比較例5〜8)
製造例1で作製した樹脂(1A)(比較例5);製造例2で作製した樹脂(2A)(比較例6);製造例3で作製した樹脂(3A)(比較例7);または製造例4で作製した樹脂(4A)(比較例8)を用い、実施例1と同様にして、厚さ410μm、幅470mm、幅方向の樹脂の配置および分布がPET(60mm)/樹脂(1A)〜(4A)のいずれか;(350mm)/PET(60mm)である未延伸フィルム(原フィルム)を製膜した。PETの部分が原フィルム1における端部2a,2b、樹脂(1A)〜(4A)のいずれかの樹脂から構成された部分がセンター部3である。幅方向の樹脂の分布は、PETと樹脂(1A)〜(4A)との屈折率差によって原フィルムの透過像がぼやける位置を目視にて確認し、当該位置と原フィルムの長辺との距離を金尺で測定して確認した。
製膜した原フィルムを用い、横延伸時に端部2a,2b(PETの部分、原フィルムの長辺から20mm)をクリップにより把持した以外は実施例1と同様にして、延伸フィルムロールの製造を試みた。
比較例5〜8では、延伸時、延伸後スリット時およびナーリング加工時における原フィルムおよび延伸後のフィルムの破断こそ見られなかったものの、得られた延伸フィルムの平面性に劣っていた。得られた延伸フィルムをよく観察した結果、端部のPETの部分は延伸により張っており、平面性が確保されていたが、樹脂(1A)〜(4A)のいずれかの樹脂から構成されるセンター部が弛んでいた。この弛みは、端部のPETの部分をスリットにより除去しても修正できなかった。
(比較例9〜12)
製造例1で作製した樹脂(1A)(比較例9);製造例2で作製した樹脂(2A)(比較例10);製造例3で作製した樹脂(3A)(比較例11);または製造例4で作製した樹脂(4A)(比較例12)を用いるとともに、PET樹脂の代わりに測定例1で使用したポリカーボネート樹脂を使用した以外は実施例1と同様にして、延伸フィルムの作製を試みた。
しかし、以下の(1),(2)に示す事象によって、安定的に延伸フィルムを得ることができなかった。特に(2)に示すように、クリップ走行による横延伸はその実施すら困難であった。
(1)縦延伸の予熱ロールを未延伸フィルムが通過する際、当該フィルムの長辺近傍に存在しているエッジビードが予熱ロールの曲率に追随できず、フィルムが予熱ロールから浮き上がってシワが生じた。このシワが成長してセンター部にまで達すると、予熱ロールまたは縦延伸時にフィルムが破断した。
(2)テンター横延伸機の入口において縦延伸後のフィルムをクリップで把持しようとする際に、フィルムがクリップにより蹴られてフィルムを把持できない問題が生じた。この事象をよく観察した結果、縦延伸後のフィルム形状はその長辺近傍(エッジビード)が突っ張りながらセンター部が弛んだ形状であり、縦延伸後のフィルムが蛇行することでテンター横延伸機の入口におけるクリップ不良が誘発されたと考えられた。
(比較例13)
製造例5で作製した樹脂(5A)を用いるとともに、PET樹脂の代わりに測定例1で使用したポリカーボネート樹脂を使用した以外は実施例1と同様にして、厚さ150μm、幅510mm、幅方向の樹脂の配置および分布がPC(10mm)/樹脂(5A);(490mm)/PC(10mm)である未延伸フィルム(原フィルム)を製膜した。
次に、製膜した原フィルムを用い、延伸前スリットを行わなかった以外は実施例10と同様にして、連続的に斜め延伸フィルムロールの製造を試みた。
しかし、比較例13では、延伸後のフィルムが加熱延伸装置のクリップから開放されない不良(クリップアウト不良)が、特に左側クリップが把持していた側(図5に示すL1〜L10側)に発生し、斜め延伸フィルムを得ることができなかった。
この不良は、以下の原因によって発生したと考えられた。比較例13の延伸条件では、左側クリップの隣り合うクリップ間の間隔は、一度狭まった後に拡張して元に戻る。このため、上記間隔が狭まった際に、延伸されているフィルムの長辺近傍の部分が折れ曲がるようにフィルムの搬送方向に収縮することになる。延伸前スリットによりエッジビードの少なくとも一部が取り除かれていると、多数の細かな折れ曲がりによる収縮となりやすい。一方、エッジビードがそのまま残留していると、比較的大きな折れ曲がりが発生し、多数の細かな折れ曲がりが生じる場合に比べてフィルムの走行面から折れ曲がり部分が突き出る量が増大する。この突き出る量の増大によって、フィルムを把持しているクリップの裏側にまで折れ曲がった部分が回り込む現象が生じ、延伸時におけるクリップ近傍のフィルム変形と合わさってクリップへのフィルムの巻き付きが生じる。これにより、クリップアウトができなくなったと考えられる。
本発明の延伸フィルムは、従来の延伸フィルムと同様の用途に使用できる。用途の一例は、光学フィルムである。
1 原フィルム
2a,2b 端部
3 センター部
4 (クリップ延伸の際にクリップによって把持される)部分
5 エッジビード
6 (延伸前スリットの)切断線
7 カッター
11 延伸後のフィルム(延伸フィルム)
12 スプリットロール
14 (シアーカッターの)上刃
15 (シアーカッターの)下刃
21 加熱延伸装置
22 クリップアウト部
23 ガイドロール
24 ピンチロール
Z1 予熱ゾーン
Z2 前段延伸ゾーン
Z3 後段延伸ゾーン
Z4 熱処理ゾーン
CIL,CIR クリップイン部
COL,COR クリップアウト部

Claims (8)

  1. 帯状の原フィルムを把持したクリップの走行移動により前記原フィルムを延伸する工程を含む、延伸フィルムの製造方法であって、
    前記原フィルムにおける幅方向の端部と当該端部以外の部分とが、互いに異なる熱可塑性樹脂により構成され、
    前記端部以外の部分を構成する熱可塑性樹脂に比べて、前記端部を構成する熱可塑性樹脂が示す耐折強度が大きく、ガラス転移温度が10℃以上低く、
    前記工程において、前記端部以外の部分を把持した前記クリップの走行移動により前記原フィルムを延伸する、延伸フィルムの製造方法。
  2. 前記端部以外の部分を構成する熱可塑性樹脂がアクリル樹脂またはスチレン系樹脂である、請求項1に記載の延伸フィルムの製造方法。
  3. 前記端部以外の部分を構成する熱可塑性樹脂が、主鎖に環構造を有するアクリル重合体を含むアクリル樹脂である、請求項1に記載の延伸フィルムの製造方法。
  4. 前記端部を構成する熱可塑性樹脂がポリエステル樹脂またはポリオレフィン樹脂である、請求項1〜3のいずれかに記載の延伸フィルムの製造方法。
  5. 前記原フィルムを延伸する工程の前に、
    前記原フィルムの長辺近傍の部分を、前記原フィルムの長手方向に前記端部を通過する切断線にて前記原フィルムに前記端部の一部が残留するように、スリットによって取り除く、請求項1〜4のいずれかに記載の延伸フィルムの製造方法。
  6. 前記原フィルムが溶融押出成形により形成されたフィルムであり、
    前記スリットによって取り除かれる前記長辺近傍の部分が、前記溶融押出成形の際に前記原フィルムに形成されたエッジビードを含む、請求項5に記載の延伸フィルムの製造方法。
  7. 前記延伸フィルムが逐次二軸延伸フィルムである、請求項1〜6のいずれかに記載の延伸フィルムの製造方法。
  8. 前記延伸フィルムが光学フィルムである、請求項1〜7のいずれかに記載の延伸フィルムの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019048965A (ja) * 2016-10-13 2019-03-28 旭化成株式会社 メタクリル系樹脂組成物、成形体

Cited By (1)

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JP2019048965A (ja) * 2016-10-13 2019-03-28 旭化成株式会社 メタクリル系樹脂組成物、成形体

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