JP2017196816A - 熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】配向性をさらに高めることができるように、延伸温度をガラス転移温度以下まで下げることができる、新たな熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法を提案する。【解決手段】熱可塑性樹脂組成物(A)からなる熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法であって、熱可塑性樹脂組成物(A)からなる中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂組成物(B)からなる表裏層(Y)(Y)を積層して、表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備え、且つ下記(1)(2)の特徴を有する未延伸積層シートとし、当該未延伸積層シートを、中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域で延伸して剥離可能積層延伸シートを作製し、次に、表裏層(Y)(Y)を中間層(X)から剥離することを特徴とする熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法を提案する。(1) 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記未延伸積層シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1GPaの範囲内である。(2) 表裏層(Y)と中間層(X)の各層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を主成分樹脂とし、延伸されてなる熱可塑性樹脂延伸シート、例えば画像表示装置等の構成部材などとして用いることが可能な熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法に関する。
従来から、熱可塑性樹脂シートを延伸して配向化させることで、該シートに種々の光学特性を付与することが行なわれている。例えば、熱可塑性樹脂シートを延伸して配向化させることで、当該シートに位相差を付与して、例えば液晶表示素子の位相差膜として利用することが行なわれている。
熱可塑性樹脂シートを延伸する方法として、シートの縦(長手)方向に延伸する方法(縦延伸)や、シートの横(幅)方向に延伸する方法(横延伸)、若しくは、縦延伸と横延伸を同時に行う方法(同時延伸)などを挙げることができる。
熱可塑性樹脂シートを縦延伸する際は、シートをガラス転移温度(Tg)以上に加熱し、ロール間の速度差を利用して縦延伸するのが通常である。
また、熱可塑性樹脂シートを横延伸する際は、シートをガラス転移温度(Tg)以上に加熱し、クリップの拡尺によって横延伸するのが通常である。
近年、液晶表示装置等に関して、より薄型化を目指して技術開発がされており、それに伴い画像表示装置の構成部材として用いる熱可塑性樹脂シートに対しても、薄型化することが求められている。しかし、単純にシートを薄くしたのでは、光学特性を維持することが難しいため、シートを薄くしつつ配向性を高める必要がある。
そこで、例えば特許文献1では、樹脂フィルムを所定温度まで加熱して予熱した後に、予熱温度を5℃以上低下させた延伸温度で予備延伸を行い、その後同温度で本延伸を実施することで、所定の面内位相差を付与することができる位相差フィルムの製造方法が提案されている。
特開2014−29388
熱可塑性樹脂シート、特に非晶性樹脂シートの場合、延伸温度を下げれば下げるほど、熱可塑性樹脂シートの配向性を高めることができる。しかし、通常は、延伸温度をガラス転移温度付近まで下げるのが限界であり、ガラス転移温度以下まで延伸温度を下げると、延伸シートに破断等が頻発して安定的に延伸成形することが困難であった。
本発明は、配向性をさらに高めることができるように、延伸温度をガラス転移温度以下まで下げることができる、新たな熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法を提案せんとするものである。
かかる課題解決のため、本発明は、熱可塑性樹脂組成物(A)からなる熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法であって、熱可塑性樹脂組成物(A)からなる中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂組成物(B)からなる表裏層(Y)(Y)を積層して、表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備え、且つ下記(1)(2)の特徴を有する未延伸積層シートとし、当該未延伸積層シートを、中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域で延伸して剥離可能積層延伸シートを作製し、次に、表裏層(Y)(Y)を中間層(X)から剥離することを特徴とする熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法を提案する。
(1) 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記未延伸積層シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1GPaの範囲内である。
(2) 表裏層(Y)と中間層(X)の層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。
本発明はまた、熱可塑性樹脂Aを主成分樹脂として含有する中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂Bを主成分樹脂として含有する表裏層(Y)(Y)が剥離可能に積層してなる構成を備え、下記(1)’及び下記(2)’の特徴を有する剥離可能積層延伸シートを提案する。
(1)’ 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記剥離可能積層延伸シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1.5GPaの範囲内である。
(2)’ 表裏層(Y)と中間層(X)の各層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。
本発明が提案する熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法によれば、熱可塑性樹脂組成物(A)からなる熱可塑性樹脂層単体を延伸することが困難な低温領域で、破断させることなく延伸することができるから、熱可塑性樹脂延伸シートの配向性をより一層高めることができる。しかも、大掛かりな新たな製造設備の投資をする必要もない。
また、本発明が提案する剥離可能積層延伸シートによれば、表裏層(Y)(Y)を剥離するだけで、上記熱可塑性樹脂延伸シートを容易に得ることができる。
本発明における縦延伸工程の設備の一例を示したものである 本発明における縦延伸工程の設備の一例を示したものである
以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の内容が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
<本シート製造方法>
本発明の実施形態の一例に係る熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法(「本シート製造方法」と称する)は、熱可塑性樹脂組成物(A)からなる中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂組成物(B)からなる表裏層(Y)(Y)を積層して、所定の特徴を有する積層シート(「未延伸積層シート」と称する)とし(製膜・積層工程)、これら表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備えた未延伸積層シートを、中間層(X)のガラス転移温度以下の温度領域で延伸して剥離可能積層延伸シート(「本剥離可能積層延伸シート」と称する)を作製し(延伸工程)、次に、本剥離可能積層延伸シートにおいて、表裏層(Y)(Y)を中間層(X)から剥離する(剥離工程)ことを特徴とする熱可塑性樹脂延伸シート(「本熱可塑性樹脂延伸シート」と称する)の製造方法である。
本シート製造方法は、上記工程を備えていればよいから、他の工程や処理をさらに備えていてもよい。
以下、熱可塑性樹脂組成物(A)、(B)について説明した後、製膜・積層工程、延伸工程、剥離工程について順次説明する。
<熱可塑性樹脂組成物(A)>
延伸して配向性を付与する熱可塑性樹脂シートを形成する熱可塑性樹脂組成物(A)の主成分樹脂としては、透明性や屈折率などの光学特性に優れているという観点から、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂及び環状オレフィン樹脂からなる群の中から選ばれる一種又は二種以上の熱可塑性樹脂(「熱可塑性樹脂A」とも称する)を挙げることができる。
ちなみに、これらの樹脂のガラス転移温度は100〜170℃の範囲内である。
ここで、本明細書において「主成分樹脂」とは、各層又は各樹脂組成物の主成分を為す樹脂の意味である。主成分樹脂の具体的な含有量を規定するものではないが、目安としては、各層又は各樹脂組成物に含まれる樹脂の50質量%以上、中でも80質量%以上、その中でも90質量%以上(100質量%を含む)を占める樹脂である。なお、主成分樹脂が2種類以上の場合は、それらの合計量が前記含有量に該当する。後で登場する主成分樹脂についても同様である。
熱可塑性樹脂組成物(A)の主成分樹脂である熱可塑性樹脂Aは、非晶性樹脂であるのが好ましい。
熱可塑性樹脂組成物(A)の主成分樹脂である熱可塑性樹脂Aが非晶性樹脂であれば、光学材料として有効であるばかりか、表裏層(Y)の50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜1GPaの範囲内であれば、上記未延伸積層シートに対して後述する(1)の特徴をより一層付与し易くすることができる。
(ポリカーボネート樹脂)
上記の中でも、ポリカーボネート樹脂は、寸法安定性、耐湿熱性に優れ、また、原料設計により、機械的強度や光学特性を高めることも可能であり、また、延伸することで高配向を付与することが可能である。
上記ポリカーボネート樹脂としては、例えば2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−プロパン(通称ビスフェノール−A)を構造単位とする芳香族ポリカーボネートを挙げることができる。また、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−アルキルシクロアルカン、1,1−ビス(3−置換−4−ヒドロキシフェニル)−アルキルシクロアルカン、1,1−ビス(3,5−置換−4−ヒドロキシフェニル)−アルキルシクロアルカン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類からなる群から選択される少なくとも1種の2価フェノールをモノマー成分とするホモまたは共重合ポリカーボネート、上記2価フェノールとビスフェノールAをモノマー成分とするポリカーボネートとの混合物、上記2価フェノールとビスフェノールAとをモノマー成分とする共重合ポリカーボネートなども、上記ポリカーボネート樹脂として挙げることができる。
上記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)は、耐熱性の観点から、100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがさらに好ましい。ガラス転移温度(Tg)の上限については特に制限はないが、通常160℃以下である。
ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度の測定方法は、後述の実施例の項に記載されるとおりである。
(アクリル系樹脂)
上記アクリル系樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)など、構成単位に(メタ)アクリル酸(エステル)単位を有する熱可塑性アクリル重合体であればよい。
上記アクリル重合体における(メタ)アクリル酸(エステル)単位の含有量は10質量%以上であるのが好ましく、さらに好ましくは30質量%以上、中でも好ましくは50質量%以上である。
また、上記アクリル系樹脂におけるアクリル重合体の含有割合は、80〜100重量%が好ましく、中でも85重量%以上であるのがより好ましい。
上記アクリル系樹脂は、上述した(メタ)アクリル酸(エステル)単量体由来以外の構造単位を含んでいるアクリル系樹脂、例えば(メタ)アクリル酸(エステル)単量体以外の単量体を含む単量体混合物を重合して得られる樹脂でもよい。
ここで、「(メタ)アクリル酸(エステル)単量体以外の単量体」としては、例えば、スチレン、アクリロニトリル、メチルビニルケトン、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、酢酸ビニル、メタリルアルコール、アリルアルコール、2−ヒドロキシメチル−1−ブテンなどのアリルアルコール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾールなどを挙げることができ、これらの単量体は1種のみでもよいし、2種以上を含むものでもよい。
スチレン単量体単位を含むアクリル系樹脂に関しては、スチレン単量体単位の含有割合が5質量%未満であるのが好ましく、中でも3質量%未満であるのがより好ましい。
スチレン単量体単位の含有量が5質量%未満であれば、延伸後も高いシート強度を維持することができる。また、スチレン単量体の含有割合が5質量%未満であれば、スチレン単量体が共重合した後に、環化反応を行う場合、環化が不十分とならず、シートの耐熱性や強度を維持することができる。更には、未環化の反応性基によって架橋反応などが起こるのを抑制することができ、成形加工性の低下や、シートの外観欠点の増加を抑えることができる。
上記スチレン単量体は、芳香族ビニル系単量体であるのが好ましい。
当該芳香族ビニル系単量体としては、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、クロロスチレンなどを挙げることができる。
上記アクリル系樹脂の重量平均分子量は、1,000〜300,000の範囲内であればよく、中でも5,000以上或いは250,000以下であるのが好ましく、その中でも10,000以上或いは200,000以下、その中でも50,000以上或いは200,000以下であるのがさらに好ましい。
上記アクリル系樹脂のガラス転移温度Tgは、好ましくは100℃以上であり、より好ましくは110℃以上である。該Tgが100℃以上であれば、耐熱性を十分に確保することができ寸法安定性を確保することができる。
なお、アクリル系樹脂のガラス転移温度Tgの上限としては、成形加工性が乏しくなることから150℃以下であるのが好ましい。
上記アクリル系樹脂は、耐熱性、物性、光学特性を損なわない範囲で紫外線吸収能を有してもよい。
アクリル系樹脂に紫外線吸収能を付与する方法としては、例えば、アクリル系樹脂を製造する時の単量体成分として紫外線吸収性単量体および/または紫外線安定性単量体を用いる方法や、紫外線吸収剤および/または紫外線安定剤を上記アクリル重合体に配合する方法を挙げることができる。
また、これらは、アクリル重合体を含む光学シートに支障がない限り、これらの方法を併用してもかまわない。
また、上記紫外線吸収機能を持続させるためには、紫外線吸収性単量体と紫外線安定性単量体を併用することや、紫外線吸収剤と紫外線安定剤を併用することが好ましい。
また、紫外線吸収性単量体および/または紫外線安定性単量体と合わせて、紫外線吸収剤および/または紫外線安定剤を併用することも好ましい。
上記紫外線吸収性単量体の種類としては、例えばベンゾトリアゾール系化合物あるいはベンゾフェノン系化合物あるいはトリアジン系化合物と重合性不飽和基を有するアクリル系単量体等を挙げることができる。
上記ベンゾトリアゾール系化合物としては、例えば2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−〔2’−ヒドロキシ−5’−(β−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−3’−tert−ブチルフェニル〕−5−tert−ブチル−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−メタクリルアミノメチル−5’−(1”,1”,3”,3”−テトラメチル)ブチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾールなどを用いることができる。これらは単独で、または2種類以上組み合わせて使用することができる。
上記ベンゾフェノン系化合物としては、例えば2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]ブトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−[2−(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシ−4’−(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゾフェノンなどを用いることができる。これらは単独で、または2種類以上組み合わせて使用することができる。
上記トリアジン系化合物としては、例えば4−ジフェニル−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)]−s−トリアジン、2,4−ビス(2−メチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)]−s−トリアジン、2,4−ビス(2−メトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)]−s−トリアジンなどを用いることができる。これらは単独で、または2種類以上組み合わせて使用することができる。
このような紫外線吸収性単量体を含む場合、アクリル系樹脂全単量体の0.1〜15質量%共重合されることが好ましく、さらに好ましくは1〜10質量%共重合されることが好ましい。
アクリル系樹脂全単量体の共重合量が0.1質量%以上であれば、耐候性向上に寄与することができ、10質量%以下であれば、押出の安定性が損なわれることによって耐熱水性や耐溶剤性が低下するようなことを抑えることができ、ブリードトラブルや黄変の発生を防止することができる。
アクリル系樹脂における上記紫外線吸収剤の含有量は、特に限定するものではない。但し、該含有量が少なすぎると、耐候性向上の寄与が低くなり、また、多過ぎると、力学強度の低下や黄変を引き起こす場合がある。よって、アクリル系樹脂における上記紫外線吸収剤の含有量は、アクリル重合体を含むシート中に0.01〜25重量%であることが好ましく、中でも0.05重量%以上或いは10重量%以下であるのが特に好ましい。
アクリル系樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲で、アクリル重合体以外の「その他の樹脂」を含んでいてもよい。
上記「その他の樹脂」としては、アクリル系樹脂との相溶性が高く透明性を損ね難いという観点から、例えばスチレン重合体を挙げることができる。
スチレン重合体としては、スチレン単量体に由来する構成単位(スチレン単位)を含む公知のスチレン重合体を使用することができる。
当該スチレン単量体としては、特に限定されず、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、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、クロロスチレンなどを挙げることができる。
スチレン重合体のスチレン単位の含有量は10重量%以上が好ましく、より好ましくは30重量%以上である。
上記「その他の樹脂」の含有割合は、好ましくは0〜20重量%、より好ましくは0〜10重量%である。
上記アクリル系樹脂は、その他の添加剤を含んでいてもよい。
その他の添加剤としては、例えばリン系、イオウ系、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤;耐光安定剤、耐候安定剤、熱安定剤等の安定剤;位相差上昇剤、位相差低減剤、位相差安定剤などの位相差調整剤;ガラス繊維、炭素繊維等の補強材;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、トリアリルホスフェート、酸化アンチモン等の難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤等の帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤;有機フィラーや無機フィラー;樹脂改質剤;可塑剤;滑剤などを挙げることができる。
アクリル系樹脂中のその他の添加剤の含有割合は、好ましくは0〜5重量%、より好ましくは0〜2重量%、さらに好ましくは0〜0.5重量%である。
アクリル系樹脂のメルトフローレート(MFR、JIS K7210に準拠して230℃、37.3N荷重条件で測定)は、0.3〜10であるのが好ましく、中でも0.5以上或いは7以下であるのがさらに好ましい。
アクリル系樹脂のメルトフローレート(MFR)が0.3以上であれば、溶融混練および押出に際して粘度が高すぎて成形が難しくなることがなく、粘度を下げるために成形温度を上げて熱分解が進行するのを防ぐこともできる。他方、該MFRが10以下であれば、高い面積倍率で延伸することが可能となる。
(環状オレフィン系樹脂)
上記環状オレフィン系樹脂としては、(i)環状オレフィンの開環(共)重合体を必要に応じ水素添加した重合体、(ii)環状オレフィンの付加(共)重合体、(iii)環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとのランダム共重合体、(iv)前記(i)〜(iii)を無水マレイン酸、マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸あるいはその無水物の変性剤で変性したグラフト共重合体等を例示することができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記環状オレフィン系樹脂のガラス転移温度Tgは、80〜150℃であるのが好ましく、中でも100℃以上或いは140℃であるのがさらに好ましい。
環状オレフィン系樹脂のガラス転移温度Tgが上記該範囲内であれば、表裏層(Y)(Y)を積層することで加工性が向上し、また、延伸シート自体の耐熱性も向上させることが出来るので好ましい。
上記環状オレフィン系樹脂の具体例としては、日本ゼオン(株)製の商品名「ゼオノア(ZEONOR)」、三井化学(株)製の商品名「アペル(APEL)」、ポリプラスチックス(株)製の商品名「トパス(TOPAS)」を挙げることができる。
なお、環状オレフィン系樹脂は、例えば、特開昭60−168708号公報、特開昭61−115916号公報、特開昭61−271308号公報、特開昭61−252407号公報等に記載されている公知の方法に準拠して製造することもできる。
(熱可塑性樹脂組成物(A)のガラス転移温度)
中間層(X)のガラス転移温度TgXすなわち熱可塑性樹脂組成物(A)のガラス転移温度TgXは、100〜170℃であるのが好ましく、中でも110℃以上或いは160℃以下であるのがさらに好ましい。
中間層(X)のガラス転移温度TgXすなわち熱可塑性樹脂組成物(A)のガラス転移温度TgXが上記該範囲内であれば、表裏層(Y)(Y)を積層することで加工性が向上し、また、延伸シート自体の耐熱性も向上させることが出来るので好ましい。
<熱可塑性樹脂組成物(B)>
表裏層(Y)を構成する熱可塑性樹脂組成物(B)の主成分樹脂である熱可塑性樹脂(「熱可塑性樹脂B」とも称する)としては、例えばオレフィン系重合体、中でも例えばポリ4−メチル−1−ペンテン重合体、プロピレン系樹脂などを挙げることができる。
その中でも、熱可塑性樹脂組成物(B)として、ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体((a1)成分)と石油樹脂類((a2)成分)との混合物、或いは、プロピレン系樹脂((a1’)成分)と石油樹脂類((a2)成分)との混合物が特に好ましい。
ちなみの、これら組成物の50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)は1MPa〜1GPaの範囲内である。
(ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体((a1)成分))
上記ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体としては、4−メチル−1−ペンテンの単独重合体のほか、4−メチル−1−ペンテンと他のα−オレフィンとの共重合体を挙げることができる。
上記「他のα−オレフィン」としては、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−テトラデセン、1−オクタデセン、1−ヘキサデセン、1−ドデセン、1−テトラドデセン、1−エイコセン等を挙げることができる。これら「他のα−オレフィン」は1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。中でも、上記「他のα−オレフィン」としてエチレンが特に好ましい。
ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体が、α−オレフィンとの共重合体の場合、当該α−オレフィン重合単位の含有量は20質量%以下であるのが好ましく、より好ましくは1〜10質量%である。
上記ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体は、高温GPC測定法により測定される重量平均分子量が10万〜300万であるのが好ましく、中でも30万以上或いは100万以下のものがさらに好ましい。
また、上記ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体の融点(示差走査型熱量計試験に基づいて測定)は、200〜250℃であるのが好ましく、中でも220℃以上或いは250℃であるのがさらに好ましい。
前記ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体のメルトフローレート(MFR)は、特に限定されるものではない。例えば製膜の安定性からは、0.03〜50g/10minの範囲のものが好ましく、中でも0.3g/10分以上或いは50g/10分以下のものがより好ましい。
当該MFRが前記範囲内であれば、成形加工時に押出機の背圧が高くなりすぎることが無く生産性に優れる。
なお、本明細書において「メルトフローレート(MFR)」は、JIS K7210に準拠し、温度260℃、荷重2.16kgの条件下での測定値をさす。
前記ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えば、チーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた重合方法を挙げることができる。
(プロピレン系樹脂((a1’)成分))
上記プロピレン系樹脂としては、例えばプロピレンの単独重合体、或いは、プロピレンと「共重合可能な他の単量体」とのランダム共重合体やブロック共重合体などを挙げることができる。
このようなプロピレン系樹脂を表裏層の主成分することで、特定の貯蔵弾性率(E’)範囲内にある積層体を、中間層(X)のガラス転移温度TgXより0〜20℃低い温度域で延伸し、高配向化することが可能となる。
この際、共重合可能な他の単量体としては、エチレンや1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等の炭素数4〜20のα−オレフィンおよびジビニルベンゼン、1,4−シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、シクロオクタジエン、エチリデンノルボルネン等のジエン類等を挙げることができ、これらのうちの一種でもよいし、これらの二種以上の組合せが共重合されていてもよい。
なお、表裏層(Y)を構成する熱可塑性樹脂組成物(B)の主成分樹脂である熱可塑性樹脂Bとして、高温域で貯蔵弾性率(E’)が低下しないことから、プロピレンの単独重合体を用いることができる。
上記プロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、特に制限されるものではない。通常、MFR(JIS K7210、温度:230℃、荷重:21.18N)が0.2g/10分以上であるのが好ましく、中でも0.5g/10分以上或いは18g/10分以下であり、その中でも1g/10分以上或いは15g/10分以下であるのがより好ましい。
MFRが0.2g/10分以上であれば、押出加工性は安定し、20g/10分以下であれば、成形時に安定した製膜が可能となると共に、厚みムラや力学強度の低下やバラツキ等が少なくなり好ましい。
(石油樹脂類((a2)成分))
上記石油樹脂類としては、例えば石油樹脂、テルペン樹脂、クマロンーインデン樹脂、ロジン系樹脂、及びそれらの水素添加誘導体の中から選ばれる1種の樹脂又は2種類以上の樹脂(以下、これらを総称して「石油樹脂類」とも称する)を挙げることができる。
ここで、石油樹脂としては、シクロペンタジエン又はその二量体から得られた脂環式石油樹脂やC9成分から得られた芳香族石油樹脂、または、脂環式と芳香族石油樹脂の共重合系石油樹脂等を挙げることができる。
上記テルペン樹脂としては、β−ピネンから得られたテルペン樹脂やテルペン−フェノール樹脂等を挙げることができる。
上記クマロン−インデン樹脂としては、タールの160〜180℃留分を精製し、炭素数8のクマロン及び炭素数9のインデンを主要なモノマーとして重合した熱可塑性合成樹脂等を挙げることができる。
上記ロジン系樹脂としては、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン樹脂、グリセリンやペンタエリスリトール等で変性したエステル化ロジン樹脂等を挙げることができる。
上記のような石油樹脂は、色調や熱安定性、相溶性といった面から水素添加誘導体を用いることが好ましい。
また、上記の石油樹脂は、主に分子量により種々の軟化温度を有するものが得られる。中でも、軟化温度が100〜150℃、好ましくは110〜140℃にあるものがより好適である。
具体的には、三井化学(株)の商品名「ハイレッツ」、「ペトロジン」、荒川化学工業(株)の商品名「アルコン」、ヤスハラケミカル(株)の商品名「クリアロン」、出光石油化学(株)の商品名「アイマーブ」、イーストマンケミカル(株)の商品名「エスコレッツ」、「リガライト」等の市販品を用いることができる。
ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体(a1)又はプロピレン系樹脂(a1’)と、石油樹脂類(a2)の配合比は、質量比として(a1)もしくは(a1’)/(a2)=70/30〜90/10の範囲内であるのが好ましく、中でも75/25〜90/10の範囲内、その中でも80/20〜90/10であるのがさらに好ましい。
石油樹脂類(a2)の含有割合が上記範囲内より少ないと、上記貯蔵弾性率(E’)が高まり、結晶化熱量ΔHcも大きくなり、例えばキャスト成形時にキャストへ密着しづらくなり押出製膜することが困難となり、延伸成形時にも成形性が悪化してしまう可能性がある。また、石油樹脂(a2)の添加量が上記範囲内より多すぎると、逆に上記貯蔵弾性率(E’)が低下し、結晶化熱量ΔHcも小さくなるため、例えば表裏層(Y)の粘着力が向上して、延伸成形後に表裏層(Y)を中間層(X)から剥離するのが難しくなる可能性があるため、好ましくない。
<製膜・積層工程>
上記熱可塑性樹脂組成物(A)と上記熱可塑性樹脂組成物(B)とを、それぞれ加熱溶融して中間層(X)の表裏両側に表裏層(Y)(Y)を積層して未延伸積層シートを積層する方法の一例について説明する。
本工程では、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物(B)、(A)及び(B)を、3層のシート状に押出し、冷却ローラにて冷却固化することによって、表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備えた未延伸積層シートとするのが好ましい。
上記熱可塑性樹脂組成物(A)及び上記熱可塑性樹脂組成物(B)を調製する際、それぞれの原料を、例えばタンブラーミキサー、オムニミキサー等の混合機でプレブレンドした後、必要に応じて、得られた混合物を押出混練して、上記熱可塑性樹脂組成物(A)及び上記熱可塑性樹脂組成物(B)を調製することができる。
それぞれの原料を、それぞれ別々に、もしくは混合された状態で、オーブンや真空乾燥機などで加熱乾燥してもよい。乾燥の際には、成分の変質や融着が起こらない条件とすることが好ましい。
上記熱可塑性樹脂組成物(A)及び上記熱可塑性樹脂組成物(B)を混錬する際、用いる機械を特に限定するものではない。例えば単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機など、公知の押出機を用いることができる。
また、設備構造および必要性に応じて、ベント口に減圧機を接続し、水分や分低分子量物質を除去してもよい。
上記押出機のL/D値(Lは押出機のシリンダーの長さ、Dはシリンダー内径)は、各樹脂組成物を十分に可塑化して良好な混練状態を得るために、10〜80以下であるのが好ましい。L/D値が10以上であれば、各樹脂組成物を十分に可塑化することができ、良好な混練状態とすることができる。一方、L/D値が80以下であれば、各樹脂組成物に対して過度に剪断発熱が加わって熱分解するのを防ぐことができる。かかる観点から、押出機のL/D値は10〜80以下であるのが好ましく、中でも15以上或いは60以下であるのがさらに好ましい。
上記のように混練した熱可塑性樹脂組成物(A)及び熱可塑性樹脂組成物(B)を加熱溶融する方法として、例えばTダイ法、インフレーション法などを挙げることができ、中でもTダイ法を採用するのが好ましい。よって、複数の押出機を用いて多層ダイから共押出するのが好ましい。実用的には、Tダイから材料樹脂を溶融押出してキャストロールによりキャスト成形するのが好ましい。
Tダイ法を用いる場合、押出機の先端部にTダイを取り付け、このTダイから溶融樹脂を押出して成膜するのが好ましい。
この際、押出機とTダイとの間にはギアポンプなどの定流量設備や、フィルターなどの異物等の除去設備、サーモジナイザーなどを目的に応じて設置してもよい。
本発明の製造方法では、中間層(X)と表裏層(Y)とを積層する方法として、フィードブロックにより各層を合流させて単層のTダイからシート状にそれぞれ押出して積層する方法や、マルチマニホールドを有するTダイにて各層を合流させて積層シート状に押出する方法、インフレーション成形により共押出する方法、その他の共押法を採用することができる。
各層をシート状に製膜して積層する具体的方法として、Tダイ法を採用する場合、Tダイからそれぞれ押出されたシート状の溶融樹脂を積層し、回転するキャストロール(チルロール、キャストドラム)上に密着させながら引き取り、連続した積層シート状物に成形する方法を挙げることができる。
この際、キャストロールの下限温度は、好ましくは10℃、より好ましくは20℃である。キャストロールの温度が10℃以上であれば、溶融樹脂を密着させるのが容易である上、キャストロールが結露するのを防ぐことができる。
他方、キャストロールの上限温度は、好ましくは、熱可塑性樹脂組成物(A)からなる、中間層(X)のガラス転移温度TgXの−1℃すなわちTgX−1℃以下であるのが好ましい。キャストロールの温度がTgX−1℃よりも低温であれば、シート状物がキャストロールに粘着してしまって離型性が悪くなるのを防ぐことができる。
一般的には、キャストロールの温度(キャスト温度とも称する)は、80℃以下が好ましく、特に40℃以下が特に好適である。キャスト温度を40℃以下にすることによって、表裏層(Y)の結晶化熱量が小さくなり延伸成形性が増すため好ましい。
キャストロールにシート状物を密着させるために、タッチロール、エアナイフ、電気密着装置などをキャストロールに付けてもよい。特にキャストロールを低温とする場合には電気密着が有効である。
(未延伸積層シート)
このようにして積層したシート状物すなわち未延伸積層シートは、表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備え、且つ下記(1)(2)の特徴を有する未延伸積層シートであることが、次の延伸工程において、中間層(X)のガラス転移温度以下の温度領域で延伸可能とする点において重要である。
(1) 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記未延伸積層シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1GPaの範囲内である。
(2) 表裏層(Y)と中間層(X)の各層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。
上記未延伸積層シートの上記貯蔵弾性率(E’)が、中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において10MPa〜1GPaの範囲内であれば、かかる温度領域において未延伸積層シートの見かけ状延伸応力を下げることができるため、通常であれば延伸することができない、かかる温度領域すなわち中間層(X)のガラス転移温度以下の温度領域において延伸を施すことができる。延伸温度を下げることができれば、同じ延伸倍率であっても、配向性をより一層高めることができるから、従来よりもより一層配向性を高めることができる。
なお、上記(1)の特徴を有する未延伸積層シートを作製するためには、例えば、中間層(X)及び表裏層(Y)の組成を調整するとともに、表裏層(Y)と中間層(X)の層厚み比を調整することで、上記(1)の特徴を持たせることができる。但し、かかる方法に限定するものではない。
上記未延伸積層シートは、表裏層(Y)と中間層(X)の各層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1であることが好ましく、中でも1/1〜1.5/1であることがさらに好ましい。
この際、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1であるとは、表裏層(Y)/中間層(X)の層厚み比が、0.8/1であるか、若しくは0.8/1よりも表裏層(Y)の厚み比が大きく、且つ、2/1であるか、若しくは2/1よりも表裏層(Y)(Y)の厚み比が小さいという意味である。
また、両側の表裏層(Y)(Y)は、上記範囲内に入っていれば、互いに異なる厚さであってもよい。
層比がかかる範囲内であれば、上記延伸温度領域において表裏層(Y)が十分な貯蔵弾性率(E’)を保持することになるため、安定した延伸が可能となる。
また、表裏層(Y)が上記範囲より外れて薄くなった場合には、上記延伸温度領域での延伸加工時に、中間層(X)への保持効果が十分ではなくなる可能性がある。他方、表裏層(Y)が上記範囲より外れて厚くなった場合は、上記延伸温度領域において、延伸加工中に十分に中間層(X)が加熱されないため、延伸安定性が悪化してしまう可能性がある。
(表裏層(Y))
上記未延伸シートにおける表裏層(Y)は、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した、50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜1GPaの範囲内であることが好ましい。
当該未延伸シートにおける表裏層(Y)の50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜1GPaの範囲内であって、且つ、熱可塑性樹脂組成物(A)の主成分樹脂が非晶性樹脂であれば、上記(1)の特徴を未延伸積層シートにより一層付与し易くすることができる。
また、上記未延伸積層シートは、両端部を除いた有効部分の厚みが30μm〜1000μmであるのが好ましく、中でも50μm以上或いは800μm以下、その中でも80μm以上或いは600μm以下であるのがさらに好ましい。
未延伸積層シートの厚さが30μm以上であれば、シートが薄すぎるために延伸時に破断を起こすのを防ぐことができ、未延伸積層シートの厚さが1000μm以下であれば、シートが剛直になり過ぎて延伸を行い難くなるのを防ぐことができるばかりか、延伸後の積層シートの厚みを薄くすることができる。
<延伸工程>
上記未延伸積層シートを延伸して本剥離可能積層延伸シートを作製する方法としては、公知の延伸方法を適宜採用すればよい。例えばロール延伸法、テンター延伸法、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法、斜め延伸法等を適宜採用することができる。
ここでは、未延伸積層シートを延伸する方法の一例として、一対の駆動ロールの速度差を利用して縦延伸する方法、および、横延伸する方法について説明する。但し、かかる方法に限定するものではない。
延伸する際には、中間層(X)のガラス転移温度(TgX)よりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域で延伸、例えばロール延伸法、テンター延伸法、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法、斜め延伸法等により延伸するのが好ましい。
延伸温度を下げれば下げるほど、シートの配向性を高めることができ、例えば光学特性を高めることができる。
(縦延伸)
図1及び図2は、延伸区間となる一対の駆動ロールの速度差を利用して、縦延伸する方法の一例を図示したものである。
図1に示す縦延伸機は、複数の駆動ロールまたはフリーロール、タッチロールにより構成されている。
未延伸シートを延伸に適した温度に加熱するための予熱部、加熱された未延伸シートを縦方向(流れ方向、機械方向、MD、Machine Direction、P方向)に延伸するために上流側のロールに対して下流側のロールの周速を速くできる少なくとも1対以上の駆動ロールからなる延伸部が含まれる。
延伸部のロールは、シートの滑りを抑制するために、タッチロールを有していることが好ましい。
また、ロールを加熱するための温水、もしくは油を循環する循環器がロールへ接続されていることが好ましい。
これにより、延伸前後の一対のロールにおいて、後ろのロールが前のロールよりも早い周速で回転させることで延伸が可能となる。
さらに、延伸されたシートをアニールするための熱固定部や、縦方向に弛緩するために上流側のロールに対して下流側のロールの周速を遅くできる少なくとも1対以上の駆動ロールからなる弛緩部、また冷却ロールなどを有していてもよい。
図2に示すように、複数のロールの他に、延伸部において赤外ヒーターやセラミックヒーター、熱風ファン、オーブンといった加熱設備を有していてもよい。
これにより、加熱設備の前後に設けられた1対のロールにおいて、加熱設備の後ろのロールが前のロールよりも速い周速で回転させることで延伸され、その速度比により縦延伸倍率が設定できる。この縦延伸方法においては、加熱設備前後のロールには温度調整機能が備わっていてもいなくてもよい。
縦延伸時における延伸温度は、中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域であるのが好ましく、中でもTgX−15℃以上或いは〜TgX−5℃以下の温度領域であるがさらに好ましい。
かかる温度範囲内で延伸すれば、中間層(X)の単層シートでは不可能な低温領域で延伸することができ、中間層(X)の単層シートでは達成できない配向性まで高めることができる。
なお、縦延伸時における延伸温度とは、縦延伸時のシートの温度若しくは延伸直前の金属ロールの表面温度を意味するものである。
縦方向に延伸する工程時の延伸倍率の下限は、好ましくは1.3倍、より好ましくは1.5倍である。縦延伸倍率が1.3倍以上であれば、十分な配向を与えることが可能となる。縦延伸倍率の上限は、好ましくは4.0倍、より好ましくは3.5倍である。縦延伸倍率が4.0倍以下であれば、破断する可能性を抑えることができる。
(横延伸)
ここでは、未延伸積層シート又は上記縦延伸された縦延伸シートをその幅方向に横延伸する方法の一例について説明する。
横延伸に用いる装置は、クリップ式テンターを用いることが好ましい。但しこれに限定するものではない。
クリップ式テンターは、横延伸用のクリップ走行装置とオーブンとから構成される。
上記クリップ走行装置は縦延伸シートの両端部を一対のクリップで掴んで搬送すると同時に、グリップ走行装置のガイドレールが開いて2列のグリップ間の距離を広げることにより当該シートを延伸する。
上記オーブンは、流れ方向にいくつかのゾーンに区切られており、ゾーンごとに設定温度および熱風の風量を変えられることが望ましい。上流側から、予熱ゾーンを設けてシートを延伸可能な温度にまで加熱し、延伸ゾーンで延伸し、延伸後に必要に応じて熱処理ゾーンを設けて熱処理し、オーブンから前記シートが出て常温に曝される前に徐冷ゾーンを設けられる。
横延伸時における延伸温度は、中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域であるのが好ましく、中でもTgX−15℃以上或いは〜TgX−5℃以下の温度領域であるがさらに好ましい。
かかる温度範囲内で延伸すれば、中間層(X)の単層シートでは不可能な低温領域で延伸することができ、中間層(X)の単層シートでは達成できない配向性まで高めることができる。
なお、横延伸時における延伸温度とは、横延伸時のシートの温度、若しくは、延伸ゾーンにおける熱風の温度を意味するものである。
横延伸倍率は1.3倍以上が好ましく、1.5倍以上がより好ましい。1.3倍未満では延伸方向へ十分な配向を与えることが難しくなる。横延伸倍率の上限はないが、通常4.0倍を超えると延伸破断する可能性が高くなる。
また、縦延伸と横延伸を連続して実施する逐次二軸延伸法の場合は、縦延伸倍率と横延伸倍率を乗じて算出される延伸面積倍率は2.1〜12倍が好ましく、2.3〜10倍がより好ましい。
延伸面積倍率が2.1倍以上であれば、十分な配向を与えることができ、12倍以下であれば、延伸破断の可能性を抑えることができる。
延伸速度は、好ましくは10〜20000%/分の範囲、より好ましくは100〜10000%/分の範囲である。10%/分以上であれば、十分な延伸倍率を効率よく得ることができ、製造コストを抑えることができる一方、20000%/分以下であれば、シートの破断等が起こるのを抑えることができる。
(本剥離可能積層延伸シート)
上記のように延伸して得られた本剥離可能積層延伸シートは、熱可塑性樹脂Aを主成分樹脂として含有する中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂Bを主成分樹脂として含有する表裏層(Y)(Y)が剥離可能に積層してなる構成を備えており、下記(1)’(2)’の特徴を備えることができる。
(1)’ 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記剥離可能積層延伸シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1.5GPaの範囲内である。
(2)’ 表裏層(Y)と中間層(X)の層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。
本剥離可能積層延伸シートは、表裏層(Y)と中間層(X)の厚み割合が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1であることが好ましく、中でも1/1〜1.5/1であることがさらに好ましい。
この際、両側の表裏層(Y)(Y)は、上記範囲内に入っていれば、互いに異なる厚さであってもよい。
(表裏層(Y))
本剥離可能積層延伸シートにおける表裏層(Y)については、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した。50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜2GPaの範囲内であることが好ましい。
当該表裏層(Y)を構成する熱可塑性樹脂(B)の主成分樹脂は結晶性樹脂が好ましいため、延伸時に配向結晶化が起こり、貯蔵弾性率(E’)が上昇してしまうが、50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜2GPaの範囲内であれば、上記(1)’の特徴をより一層付与し易くすることができる。
<剥離工程>
上述のように延伸して得た本剥離可能積層延伸シートは、中間層(X)の表裏両側に表裏層(Y)(Y)が、剥離可能に積層してなる構成を備えた延伸積層シートであるから、表裏層(Y)(Y)を剥離することで、本熱可塑性樹脂延伸シートを得ることができる。
本剥離可能積層延伸シートにおいて、表裏層(Y)と中間層(X)との剥離強度が高すぎると剥離除去が困難となる。よって、当該剥離強度は30N/15mm以下であるのが好ましく、中でも25N/15mm以下、その中でも19N/15mm以下であるのがさらに好ましい。
<本熱可塑性樹脂延伸シート>
以上のようにして製造される本熱可塑性樹脂延伸シートの厚さは、例えば20μm〜90μmであるのが好ましく、中でも30μm以上或いは70μmであるのがより好ましい。中でも、本シート製造方法によれば、薄くしても配向性を高めることができるから、50μm以下とするのがさらに好ましい。
<その他>
必要に応じて、中間層(X)の片面もしくは両面に対して、各種の機能性コーティング(塗布)層を備えていてもよい。
機能性コーティング層としては、例えば易接着層、帯電防止層、粘接着剤層、防眩(ノングレア)層、光触媒層などの防汚層、反射防止層、ハードコート層、紫外線遮蔽層、熱線遮蔽層、電磁波遮蔽層、ガスバリヤー層、アンチブロッキング層などである。
また、上記本シート製造方法において、最後に剥離した表裏層(Y)(Y)は、再度溶融してリサイクル使用することができる。例えば、剥離した表裏層(Y)を裁断乃至粉砕してペレット化した後、必要に応じてリサイクル品でない熱可塑性樹脂組成物(B)の原料を混合して、加熱溶融して表裏層(Y)として押出すようにしてリサイクル使用することができる。
さらに、性能を阻害しない範囲であれば、中間層(X)を裁断乃至粉砕してペレット化したものを、熱可塑性樹脂組成物(B)の原料へ混合して、加熱溶融して表裏層(Y)として押出ことも出来る。
<用語の説明>
一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいい、一般的に「フィルム」とは、長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう(日本工業規格JIS K6900)。例えば厚さに関して言えば、狭義では100μm以上のものをシートと称し、100μm未満のものをフィルムと称すことがある。しかし、シートとフィルムの境界は定かでなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとし、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとする。
本発明において、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
また、本発明において、「X以上」(Xは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
以下に、本発明を実施例でさらに詳しく説明する。但し、これらにより本発明は何ら制限を受けるものではない。
本明細書中に表示されるシート及びその材料についての種々の測定値および評価は次のようにして行った。ここで、シートの押出機からの流れ方向をMD、その直角方向をTDとする。
(1)結晶化ピーク温度(Tc)および結晶化熱量(ΔHc)、ガラス転移温度(Tg)
パーキンエルマー社製DSC−7を用いて、JIS K7121、JIS K7122に準じて、測定サンプルを10℃/分の昇温速度で200℃まで昇温し、1分間保持した後、10℃/分の降温速度で測定し、得られた結晶化曲線に基づき、結晶化樹脂の場合は結晶化ピーク温度(Tc)と結晶化熱量(ΔHc)、非晶性樹脂の場合はガラス転移温度(Tg)を測定した。結果は表1に示した。
(2)貯蔵弾性率(E’)
JISK−7198A法に記載の動的粘弾性測定法により、アイティー計測制御(株)製動的粘弾性測定装置「DVA−200」を用い、シートの横方向(TD)について、振動周波数1Hz、歪み0.1%にて、昇温速度1℃/分で−100℃から200℃まで測定し、得られたデータから所定の温度での貯蔵弾性率(E’)を求めた。結果は表1に示した。
(3)配向度
王子計測機器株式会社製位相差測定装置「KOBRA−WR」を用いて、波長586.4nm時の面内複屈折Δnを求めた。結果は表1に示した。
(4)剥離強度
幅15mm、長さ50mmの矩形試験片を切出し、25mm部分まで表裏層(Y)を剥離した後に、万能引張試験機にて剥離時の荷重を測定し、剥離強度を算出した。
そして、剥離強度が30N/15mm以下の場合は「○」、剥離強度が30N/15mmより大きい場合は「×」と判定して、その判定結果を表1に示した。
(実施例1)
両表面層を形成する樹脂組成物については、(a1)ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体(結晶化熱量:19.4J/g、結晶化ピーク温度:204.7℃、メルトフローレート(温度:260℃、荷重:5kg)21.0g/10分)と、(a2)水素添加石油樹脂(軟化温度125℃、荒川化学工業(株)製、アルコンP125)とを、(a1)/(a2)=80/20の質量比率にて溶融混練した。
他方、中間層を形成する樹脂組成物については、ポリカーボネート樹脂(ガラス転移点温度147℃、メルトフローレート(温度:300℃、荷重:1.2kg)14.0g/10分)を溶融混練し、これらの溶融混練樹脂を三層Tダイ260℃、キャスト温度30℃にてキャスト成形して3層からなる未延伸積層シートを得た。
次に、テンター法にて、延伸温度140℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率2.4倍で1軸延伸を実施し、剥離可能積層延伸シートを得た。
上記未延伸積層シート(表1では「未延伸シート」と表記)及び上記剥離可能積層延伸シート(表1では「延伸シート」と表記)における各層厚さ、上記未延伸積層シートにおける表裏層(Y)の結晶化熱量、結晶化温度、50℃又は150℃における貯蔵弾性率(E’)、上記未延伸積層シートにおける中間層(X)のガラス転移温度、上記未延伸積層シート(表1では「積層」と表記)のTgX又はTgX−20℃における貯蔵弾性率(E’)、上記剥離可能積層延伸シートの表裏層(Y)の50℃又は150℃における貯蔵弾性率(E’)、剥離可能積層延伸シートの(表1では「積層」と表記)のTgX又はTgX−20℃における貯蔵弾性率(E’)、並びに、上記剥離可能積層延伸シートの中間層(X)の複屈折Δn、さらには剥離強度の判定結果を表1に示した。後述する実施例についても同様。
(実施例2)
両表面層を形成する樹脂組成物については、(a1’)ホモポリプロピレン樹脂(結晶化熱量:102.2J/g、結晶化ピーク温度:121.1℃、メルトフローレート(温度:230℃、荷重:2.16kg)2.4g/10分)と(a2)水素添加石油樹脂(軟化温度125℃、荒川化学工業(株)製、アルコンP125)を(a1’)/(a2)=80/20の比率にて溶融混練した。
他方、中間層を形成する樹脂組成物については、ポリカーボネート樹脂(ガラス転移点温度147℃、メルトフローレート(温度:300℃、荷重:1.2kg)14.0g/10分)を溶融混練し、これらの溶融混練樹脂を三層Tダイ260℃、キャスト温度30℃にてキャスト成形して3層からなる未延伸積層シートを得た。
次に、テンター法にて、延伸温度137℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率2.6倍で1軸延伸を実施し、剥離可能積層延伸シートを得た。
(実施例3)
両表面層を形成する樹脂組成物については、(a1)ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体(結晶化熱量:19.4J/g、結晶化ピーク温度:204.7℃、メルトフローレート(温度:260℃、荷重:5kg)21.0g/10分)と(a2)水素添加石油樹脂(軟化温度125℃、荒川化学工業(株)製、アルコンP125)を(a1)/(a2)=80/20の比率にて溶融混練した。
他方、中間層を形成する樹脂組成物については、アクリル樹脂(ガラス転移点温度115℃、メルトフローレート(温度:230℃、荷重:3.8kg)2.0g/10分)を溶融混練し、これらの溶融混練樹脂を三層Tダイ260℃、キャスト温度30℃にてキャスト成形して3層からなる未延伸積層シートを得た。
次に、テンター法にて、延伸温度105℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率2.0倍で1軸延伸を実施し、剥離可能積層延伸シートを得た。
(実施例4)
両表面層を形成する樹脂組成物については、(a1)ポリ4−メチル−1−ペンテン系重合体(結晶化熱量:19.4J/g、結晶化ピーク温度:204.7℃、メルトフローレート(温度:260℃、荷重:5kg)21.0g/10分)と(a2)水素添加石油樹脂(軟化温度125℃、荒川化学工業(株)製、アルコンP125)を(a1)/(a2)=80/20の比率にて溶融混練した。
他方、中間層を形成する樹脂組成物については、環状オレフィン樹脂(ガラス転移点温度137℃、メルトフローレートメルトフローレート(温度:280℃、荷重:2.16kg)20.0g/10分)を溶融混練し、これらの溶融混練樹脂を三層Tダイ260℃、キャスト温度30℃にてキャスト成形して3層からなる未延伸積層シートを得た。
次に、テンター法にて、延伸温度136℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率2.4倍で1軸延伸を実施し、剥離可能積層延伸シートを得た。
(比較例1)
実施例1における中間層のポリカーボネート樹脂(ガラス転移点温度147℃、メルトフローレート(温度:300℃、荷重:1.2kg)14.0g/10分)を溶融混練して単層シートを成形し、テンター法にて、延伸温度137℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率2.0倍で1軸延伸を実施し、シートを得た。
上記延伸前の単層シートの層厚さ及び、延伸後の中間層(X)の層厚さ及び、複屈折Δnについて表1に示した。
(比較例2)
実施例3における中間層のアクリル樹脂(ガラス転移点温度115℃、メルトフローレート(温度:230℃、荷重:3.8kg)2.0g/10分)を溶融混練して単層シートを成形し、テンター法にて、延伸温度105℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率1.6倍で1軸延伸を実施し、シートを得た。
上記延伸前の単層シートの層厚さ及び、延伸後の中間層(X)の層厚さ及び、複屈折Δnについて表1に示した。
(比較例3)
実施例4で用いた中間層の環状オレフィン樹脂(ガラス転移点温度137℃、メルトフローレートメルトフローレート(温度:280℃、荷重:2.16kg)20.0g/10分)を溶融混練して単層シートを成形し、テンター法にて、延伸温度136℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率1.6倍で1軸延伸を実施し、シートを得た。
上記延伸前の単層シートの層厚さ及び、延伸後の中間層(X)の層厚さ及び、複屈折Δnについて表1に示した。
(比較例4)
実施例1で用いた表裏層(Y)(Y)の樹脂より片方の表面層の樹脂を剥離して、テンター法にて、延伸温度137℃、延伸速度300%/minの条件で横方向(TD)へ延伸倍率2.2倍で1軸延伸を実施し、シートを得た。
上記延伸前のシートの層厚さ及び、延伸後の中間層(X)の層厚さ及び、複屈折Δnについて表1に示した。
Figure 2017196816
表1の結果より、実施例1、2、3及び4は、表裏層(Y)(Y)に所定のポリ4−メチル−1−ペンテン重合体系樹脂組成物、もしくはホモポリプロピレン樹脂組成物を積層することで、中間層(X)に使用されたポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂単層をテンター延伸した以上の延伸性が付与され、より高配向化したことをΔnより確認できた。
これに対して、比較例1、2及び3は、中間層(X)のみであり、実施例1、2、3及び4ほど高配向化しないことを、複屈折Δnより確認出来た。
また、比較例4では、表裏層(Y)(Y)の片方の表面層の樹脂を剥離しては、実施例1ほど、Δnが向上しないことを確認できた。
比較例1で使用した、市販のポリカーボネート(ガラス転移温度147℃)を延伸温度156℃で、延伸倍率2.0まで延伸すると、10回延伸しても一度も破断することなく、配向性Δn=0.03457まで配向性を高めることができた。これに対し、同じシートを137℃で延伸すると、10回延伸すると6回は延伸中に破断してしまった。
このような延伸性の違いは、動的粘弾性挙動の差で示すことができる。
市販のポリカーボネートを、延伸温度137℃で延伸する際のE’は1GPa以上であり、一般的にガラス状領域と呼ばれるところで機械の力で強引に延伸をかけているような状態である。逆に延伸温度156℃で延伸する際のE’は、ガラス転移温度以上の温度のため、一般的に軟化領域と呼ばれるところで延伸をかけているので、機械の力で容易に延伸が可能となる。つまり、延伸温度137℃で延伸するのと、延伸温度156℃で延伸する際は、延伸中にかかる応力に大きな差が見られる。
ちなみに、高分子も構造体であるので、温度依存性はあるが、応力−ひずみ曲線を測定すると、ある一定応力で破断することが確認できる。
また、積層シートの場合、最初に破断するのは中間層である。
実施例1のような積層シート、すなわち軟質な樹脂からなる表裏層を備えた積層シートの場合には、中間層のみからなる単層のシートに比べて、中間層にかかる応力をかなり小さくすることができるため、ガラス転移温度以下で延伸しても、中間層にかかる延伸応力が小さくなり、破断することなく延伸することができるものと考えることができる。

Claims (11)

  1. 熱可塑性樹脂組成物(A)からなる熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法であって、
    熱可塑性樹脂組成物(A)からなる中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂組成物(B)からなる表裏層(Y)(Y)を積層して、表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備え、且つ下記(1)(2)の特徴を有する未延伸積層シートとし、当該未延伸積層シートを、中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域で延伸して剥離可能積層延伸シートを作製し、次に、表裏層(Y)(Y)を中間層(X)から剥離することを特徴とする熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法。
    (1) 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記未延伸積層シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1GPaの範囲内である。
    (2) 表裏層(Y)と中間層(X)の各層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。
  2. 溶融状態の熱可塑性樹脂組成物(B)、(A)及び(B)を、3層のシート状に押出し、冷却ローラにて冷却固化することによって、表裏層(Y)、中間層(X)及び表裏層(Y)を備えた未延伸積層シートとすることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法。
  3. 動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した、上記未延伸積層シートにおける表裏層(Y)の50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜1GPaの範囲内であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法。
  4. 熱可塑性樹脂組成物(A)の主成分樹脂が非晶性熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法。
  5. 中間層(X)のガラス転移温度(TgX)が100〜170℃の範囲内であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法。
  6. 上記剥離可能積層延伸シートにおいて、表裏層(Y)と中間層(X)との剥離強度は30N/15mm以下であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の熱可塑性樹脂延伸シートの製造方法。
  7. 熱可塑性樹脂Aを主成分樹脂として含有する中間層(X)の表裏両側に、熱可塑性樹脂Bを主成分樹脂として含有する表裏層(Y)(Y)が剥離可能に積層してなる構成を備え、下記(1)’及び下記(2)’の特徴を有する剥離可能積層延伸シート。
    (1)’ 中間層(X)のガラス転移温度TgXよりも0〜20℃低い温度領域すなわちTgX−20℃〜TgXの温度領域において、動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した上記剥離可能積層延伸シートの貯蔵弾性率(E’)が10MPa〜1.5GPaの範囲内である。
    (2)’ 表裏層(Y)と中間層(X)の各層厚み比が、表裏層(Y)/中間層(X)=0.8/1〜2/1である。
  8. 動的粘弾性測定法により、振動周波数1Hz、ひずみ0.1%において測定した、表裏層(Y)の50〜150℃における貯蔵弾性率(E’)が1MPa〜2GPaの範囲内であることを特徴とする請求項7に記載の剥離可能積層延伸シート。
  9. 表裏層(Y)の主成分樹脂が非晶性熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項7又は8に記載の剥離可能積層延伸シート。
  10. 中間層(X)のガラス転移温度(TgX)が100〜170℃の範囲内であることを特徴とする請求項7〜9の何れかに記載の剥離可能積層延伸シート。
  11. 表裏層(Y)と中間層(X)との剥離強度は30N/15mm以下であることを特徴とする請求項7〜10の何れかに記載の剥離可能積層延伸シート。
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