JP2019105819A - 光学フィルムの製造方法および光学フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
<1>(メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなる溶融物を、ダイからフィルム状に吐出した後にタッチロール製膜を行う光学フィルムの製造方法であって;上記熱分解温度Td(℃)と、上記ダイの出口における上記溶融物の温度Tp(℃)との関係が下記式を満たす、光学フィルムの製造方法。
<2>上記熱可塑性樹脂組成物の270℃、剪断速度10/秒における溶融粘度が500Pa・S以上である、<1>に記載の光学フィルムの製造方法。
<3>上記(メタ)アクリル系樹脂が、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、N−置換マレイミド構造、および無水マレイン酸構造から選ばれる少なくとも1種の環構造を主鎖に有することを特徴とする、<1>または<2>に記載の光学フィルムの製造方法。
<4>(メタ)アクリル系樹脂と熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤とを含む熱可塑性樹脂組成物からなる溶融物を製膜する、光学フィルムの製造方法であって;上記(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度が108℃以上であり;上記溶融物をダイからフィルム状に吐出した後に、タッチロール製膜を行う光学フィルムの製造方法。
<5>(メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなるロール状の光学フィルムであって;上記光学フィルムを厚さ80μmのフィルムとしたときのb*値が0.5未満であり;上記光学フィルムをその長手方向(MD方向)に120mの長さに亘って12mおきに幅方向(TD方向)の80%を投影検査したときに、ノイズの合計が5点以下である、光学フィルム。
<6>(メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなる光学フィルムであって;上記光学フィルムを厚さ80μmのフィルムとしたときのb*値が0.5未満であり;上記光学フィルムを投影検査したときに、1m2当たりのノイズが5点以下である、光学フィルム。
50≦Td−Tp
を満たす方法である。
[耐熱性(メタ)アクリル系樹脂の使用]
本発明の一実施形態に係る光学フィルムは、耐熱性の(メタ)アクリル系樹脂(一例として、ガラス転移温度が108℃以上の(メタ)アクリル系樹脂)を原料に含んでいる。そして、上記光学フィルムは、耐熱性の熱可塑性樹脂組成物を製膜することによって得られ、それ自身として耐熱性を有している。
上記の課題を解決するため、本発明は、タッチロールを製膜方法に採用した。タッチロールにより製膜することにより、フィルム欠点の発生を抑制できる理由は、以下の通りであると推定される。すなわち、タッチロール製膜においては、成形中のフィルムが両面からロールと密着する。このため、紫外線吸収剤がフィルム表面から揮散することができずにフィルム内部にとどまりやすい。また、仮に一部の紫外線吸収剤が揮散したとしても、揮散した紫外線吸収剤が、欠点となるほど多量にロール表面に堆積することがない。結果として、ロール表面に紫外線吸収剤が多量に堆積することがなく、したがって堆積した紫外線吸収剤が転写されてフィルムに欠点が生じることもない。
タッチロール製膜は、通常、エアシリンダ等によりロールの両端部を押え付けるように構成されている。このため、ロールに曲げモーメントが働き、当該ロールに撓みが生じる場合がある。このようなロールで製膜すると、フィルムの厚み分布が、中央部で厚く、端部で薄くなる。このようなフィルムには、把持部分付近で破れやすいという欠点がある。上記の欠点に対しては、タッチロールにクラウン加工を施す、バックアップロールを取付ける等の対策があるが、いずれも加工方法および製造装置の構造が複雑になる傾向がある。
フィルムにかかる圧力が樹脂の配向状態に影響を与え、得られるフィルムのリタデーションが変化するため、リタデーションの均一性が高い光学フィルムを得るためには、十分に均一な圧力で挟圧を行うことが重要になる。しかし、幅広な光学フィルムを得るために流延ダイを幅広にすると、タッチロールとして弾性タッチロールを使用したとしても、ロールの撓みにより、タッチロールがフィルム面に均一に当たらなくなる。フィルム原反の膜厚を、フィルムの幅手方向の両端部より中央に向かって凸形状にすれば、上記の撓みに由来する圧力の偏りは解消できる。しかし、このようなフィルム原反を製造するには、特注の設備が必要になる。また、キャスト時に溶融物を強く押圧すると、フィルムに残留歪みが発生してしまう。そして、このようなフィルムを延伸すると、上記残留歪みが原因で延伸に偏りが発生し、膜厚にも偏りが生じてしまう。このように、押し出されたフィルム状の溶融物を、キャストロールとタッチロールとによって均一な圧力で挟圧することは困難である。
高速でタッチロール製膜する際には、例えば、以下のような問題が生じうる。(i)溶融樹脂を狭圧するときに、当該溶融樹脂に横段が生じる問題。(ii)溶融樹脂が、部分的にタッチロールに接触しない問題。(iii)狭圧が均一でないために、幅手方向の端や中央で圧力の偏りが生じる問題。
[(メタ)アクリル系樹脂の構造]
本発明の一実施形態に係る光学フィルムは、(メタ)アクリル系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物から成形される。上記熱可塑性樹脂組成物を構成する(メタ)アクリル系樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、もしくはこれら化合物の誘導体、または下記式で表される構造を有する水酸基含有単量体を含む単量体組成物を、重合または共重合して得られる樹脂およびその誘導体である。これらの構造は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されない。具体的には、公知の(メタ)アクリル系樹脂を用いることができる。
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子、または、炭素数1〜20の直鎖状、分枝鎖状、若しくは環状のアルキル基を表す)。
上記(メタ)アクリル系樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。具体的には、(メタ)アクリル酸またはその誘導体を含有する単量体組成物を重合する方法が挙げられる。(メタ)アクリル系樹脂を光学材料用途として用いる場合は、微小な異物の混入はできるだけ避けるのが好ましい。この観点から、懸濁剤や乳化剤を用いない塊状重合、キャスト重合や溶液重合を用いることが望ましい。重合形式としては、例えば、バッチ重合法、連続重合法のいずれも用いることができる。重合操作が簡単という観点からは、バッチ重合法が望ましく、より均一な組成の重合物を得るという観点では、連続重合法が望ましい。
重合反応によって得られる(メタ)アクリル系樹脂の色相は、特に限定されない。透明であって黄変度が小さい方が、(メタ)アクリル系樹脂の本来の特徴が損なわれず、光学フィルムに成形する上で好ましい。上記(メタ)アクリル系樹脂は、例えば厚さ3mmの成形体とした場合のヘイズ値が3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましく、1以下であるであることがさらに好ましい。また、上記(メタ)アクリル系樹脂は、例えば厚さ3mmの成形体とした場合のYI(イエローインデックス)値が10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂は、重合体の主鎖に分子内環化反応によってラクトン環構造を導入した、いわゆるラクトン環構造含有重合体であることがより好ましく、ラクトン環構造を主成分としたラクトン環構造含有重合体であることが特に好ましい。本明細書では、主鎖にラクトン環構造が導入されている(メタ)アクリル系樹脂をラクトン環構造含有重合体と称する。このようなラクトン環構造含有重合体は、透明性、耐熱性、光学等方性が何れも高く、各種光学用途に応じた特性を十分に発揮することができる。
(式中、R14は、水素原子またはメチル基を表す。Xは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、−OAc基、−CN基、−CO−R15基、またはC−O−R16基を表す。Acはアセチルを表す。R15およびR16は、水素原子、または、炭素数1〜20の直鎖状、枝分かれ鎖状、若しくは環状のアルキル基を表す)。
ラクトン環構造含有重合体の製造方法は、特に限定されるものではない。好ましくは、分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体を得た後に、当該重合体を加熱処理することでラクトン環構造を重合体に導入する環化縮合反応(ラクトン環縮合反応)を生じさせて、ラクトン環構造含有重合体を得ることができる。つまり、単量体組成物が、重合工程およびラクトン環化縮合工程を経ることによって、ラクトン環構造含有重合体となる。
本実施の形態において得られるラクトン環構造含有重合体の重量平均分子量は、好ましくは1,000以上、2,000,000以下、より好ましくは5,000以上、1,000,000以下、さらに好ましくは10,000以上、500,000以下、特に好ましくは50,000以上、500,000以下である。
(メタ)アクリル系樹脂は、重合体の主鎖に、無水グルタル酸構造またはグルタルイミド構造を導入した、いわゆる無水グルタル酸構造含有重合体またはグルタルイミド構造含有重合体であってもよい。本明細書では、主鎖に無水グルタル酸構造が導入されている(メタ)アクリル系樹脂を無水グルタル酸構造含有重合体と称し、主鎖にグルタルイミド構造が導入されている(メタ)アクリル系樹脂をグルタルイミド構造含有重合体と称する。
(メタ)アクリル系樹脂は、重合体の主鎖に、N−置換マレイミド構造または無水マレイン酸構造を導入した、いわゆるN−置換マレイミド構造含有重合体または無水マレイン酸構造含有重合体であってもよい。本明細書では、主鎖にN−置換マレイミド構造が導入されている(メタ)アクリル系樹脂をN−置換マレイミド構造含有重合体と称し、主鎖に無水マレイン酸構造が導入されている(メタ)アクリル系樹脂を無水マレイン酸構造含有重合体と称する。
本発明の一実施の形態における熱可塑性樹脂組成物は、(メタ)アクリル系樹脂と、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤とを含む。
本発明の一実施の形態に係る光学フィルムの製造方法は、(メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなる溶融物を、ダイからフィルム状に吐出した後にタッチロール製膜を行う方法であって、紫外線吸収剤の熱分解温度Td(℃)と、上記ダイの出口における上記溶融物の温度Tp(℃)との関係が式「50≦Td−Tp」を満たす方法である。
本発明の一実施の形態における熱可塑性樹脂組成物は、(メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部の範囲内、より好ましくは0.3〜4重量部の範囲内、さらに好ましくは0.5〜3.5重量部の範囲内で含む。紫外線吸収剤の量が0.1重量部未満であるか、または5重量部を超えると、光学特性が良好な光学フィルムを製造することができない。
本発明の一実施形態における熱可塑性樹脂組成物は、厚さ100μmの未延伸フィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したc*値が、0.45以下である。好ましくは0.35以下であり、より好ましくは0.30以下であり、さらに好ましくは0.25以下である。また、厚さ100μmの未延伸フィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したa*値の絶対値が、0.10以下あることが好ましく、0.05以下であることがさらに好ましい。さらに、厚さ100μmの未延伸フィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したb*値の絶対値が、0.45以下が好ましく、0.35以下がより好ましく、0.30以下がさらに好ましく、0.25以下が特に好ましい。また、厚さ100μmの未延伸フィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したL*値が、95.0%以上であることが好ましく、98.0%以上であることがより好ましく、99.0%以上であることがさらに好ましく、99.5%以上であることが特に好ましい。本発明の一実施形態における熱可塑性樹脂組成物が上記範囲内であれば、偏光子保護フィルム等に使用する光学フィルムに好適に用いることができる。
ダイは、熱可塑性樹脂組成物を溶融させる溶融装置の出口に設けられている。そして、熱可塑性樹脂組成物の溶融物をフィルム状にして、タッチロール上、またはキャストロール上に連続的に吐出するように構成されている。ダイの材質は、金属であることが好ましく、ステンレスであることがより好ましい。ダイの大きさおよび個数は、吐出する溶融物の量に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
タッチロールおよびキャストロールは、互いに対向して平行に設置されている。タッチロールおよびキャストロールは、それぞれ複数本存在していてもよい。タッチロールおよびキャストロールは、その表面が鏡面仕上げされていることが特に好ましい。
溶融物の製膜速度は、所望する光学フィルムの大きさおよび厚さ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。上記製膜速度は、2m/分〜50m/分の範囲内であることが好ましく、2m/分〜40m/分の範囲内であることがより好ましく、3m/分〜35m/分の範囲内であることがさらに好ましい。製膜速度を上記範囲内とすることにより、ダイの出口において上記溶融物がタッチロールおよびキャストロールによって引っ張られ、当該溶融物の膨張が抑制されると共に、溶融物がダイの出口に擦れることが抑制される。そのため、得られる光学フィルムの表面の凹凸を好ましい範囲に制御することができる。また、製膜速度を上記範囲内とすることにより、溶融物のダイでの滞留時間を短く抑えることができるので、溶融物に含まれる異物(ゲルや汚染物質)の数を低減することができる。製膜速度が50m/分を超えると、ダイの出口における溶融物の流れに乱れが生じ、フィルムの均一性が低下するおそれがある。
タッチロール製膜によって連続的に製造された光学フィルムは、キャストロールから剥離され、ニップロール等を通過した後、心材に巻き取られてロール状の光学フィルムとされる。光学フィルムの巻き取り速度は、特に限定されるものではないものの、1m/分〜100m/分の範囲内であることが好ましく、2m/分〜80m/分の範囲内であることがより好ましく、3m/分〜70m/分の範囲内であることがさらに好ましい。また、光学フィルムの巻き取り張力は、特に限定されるものではないものの、1N/m幅〜500N/幅の範囲内であることが好ましく、1N/m幅〜300N/幅の範囲内であることがより好ましい。
上記方法によって製造された光学フィルムは、当該光学フィルムを厚さ80μmのフィルムとしたときのb*値が0.5未満であり、光学特性が良好である。上記b*値の絶対値は、0.4以下、0.3以下の順に好ましくなる。上記b*値の絶対値に下限は特になく、小さいほど好ましい(つまり、b*値はゼロに近いほど好ましい)。ここで、上記光学フィルムには、〔4〕節で説明されている方法によって製造されたフィルムが含まれる。より具体的には、タッチロール製膜によって製造された未延伸フィルム、その後延伸が行われた延伸フィルム等が含まれる。
上記光学フィルムがロール状の光学フィルムである場合には、当該光学フィルムをその長手方向に120mの長さに亘って12mおきに幅方向の80%を投影検査したときの、ノイズの合計は5点以下である。また、光学フィルムが枚葉の光学フィルムである場合には、当該光学フィルムを投影検査したときの、1m2当たりのノイズは5点以下である。このような性質を満たすフィルムのことを、本明細書では「ロールからの汚染物質の転写が無い」と表現する。
(1)連続的に搬送される光学フィルムを測定可能な位置に、自動欠点検査装置を配置する。
(2)12mおきに測定することができる測定間隔を、光学フィルムの搬送速度から算出する(例えば、搬送速度が12m/分の場合には1分間おき)。
(3)上記測定間隔で合計11回、上記自動欠点検査装置による投影検査を行う。このとき、各測定箇所における光学フィルムの幅方向の80%を投影検査する。
(厚さ80μmのフィルムとしたときの光学的性能)
本発明の一実施形態に係る光学フィルムは、厚さ80μmのフィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したc*値が、0.5未満であることが好ましく、より好ましくは0.3未満である。上記光学フィルムは、厚さ80μmのフィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したa*値の絶対値が、0.10以下あることが好ましく、0.05以下であることがさらに好ましい。上記光学フィルムは、厚さ80μmのフィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したb*値が0.5未満であり、光学特性が良好である。上記b*値の絶対値は、0.4以下、0.3以下の順に好ましくなる。上記b*値の絶対値に下限は特になく、小さいほど好ましい(つまり、b*値はゼロに近いほど好ましい)。上記光学フィルムは、厚さ80μmのフィルムとしたときのJIS Z 8729の規定に準拠して測定したL*値が、95.0%以上であることが好ましく、98.0%以上であることがより好ましく、99.0%以上であることがさらに好ましく、99.5%以上であることが特に好ましい。上記光学フィルムの光学特性が上記範囲内であれば、偏光子保護フィルム等に好適に用いることができる。
本発明の一実施形態に係る光学フィルムは、同種光学材料および/または異種光学材料と積層させて用いることにより、さらに光学特性を制御することができる。この際に積層される光学材料としては、特には限定されないが、例えば、偏光板、ポリカーボネート製延伸配向フィルム、環状ポリオレフィン製延伸配向フィルム等が挙げられる。もちろん、上記光学フィルムを単独で使用してもよい。
本発明には、以下の構成も包含されている。
<物性等の測定方法>
[投影検査方法]
1.ロール状の光学フィルムの投影検査方法
検査には、自動連続欠点検査装置(株式会社メック製:LSC−6000L、光学系:45度正透過、1/8エッジ、ロッド照明(片側スリット付))を用いた。具体的には、以下の手順によった。
(1)上記自動連続欠点検査装置を、巻き取り装置の手前に配置した。光学フィルムの搬送速度は12m/分であった。
(2)1分間隔で検査することにより、長手方向に11ヵ所(つまり、長手方向に120m)を検査した。検査対象は、幅方向の中心から両端に向かって40%ずつ(つまり、幅方向の両端10%ずつを省いた部分)の光学フィルムとした。
(3)上記検査対象の光学フィルムに対して、画像処理によって欠点(ノイズ)を検出、光学フィルムを評価した。
検査には、自動欠点検査装置(株式会社メック製:MLA−5000、光学系:45度正透過、1/8エッジ、ロッド照明(片側スリット付))を用いた。具体的には、以下の手順によった。
(1)枚葉の光学フィルムの表面をエアブローし、光学フィルムの表面に付着したゴミ(塵、埃等)を除いた。
(2)200mm×300mm(A4)サイズの光学フィルム17枚を検査対象として、画像処理によって欠点(ノイズ)を検出した。
(3)(2)で得られた欠点の数を、1m2当たりの欠点の数に換算し、光学フィルムを評価した。
分光色差計(日本電色工業株式会社製:Colormeter ZE6000)を用いて、JIS Z 8729の規定に準拠してb*値を求めた。
ツインボアバレルタイプであるロザンド社製キャピラリーレオメーターRH10を用いて測定した。ロングダイとして直径1mm、長さ16mmのダイスを、ショートダイとして直径1mm、長さ0.25mmのダイスを用いて、測定温度270℃、剪断速度10/秒で測定を行った。これにより得られた値を、バーグレー補正することによって溶融粘度を算出した。
(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)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。
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℃。
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(株式会社リガク製: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℃まで昇温速度20℃/分で昇温して得られたDSC曲線から、始点法によりガラス転移温度を算出した。リファレンスには、α−アルミナを用いた。
未延伸フィルムを60mm×20mmの長方形に切り出し、1N/mm2以下の応力になるように重りを選択し、当該未延伸フィルムの下端に取り付けた。これをTg+3℃に設定された定温乾燥機(アズワン株式会社製:DOV−450A)にチャック間40mmでセットした。そのままTg+3℃で約30分間保持して延伸を行った後、加熱を止め、Tg−40℃になるまで約1℃/分で冷却した。その後、得られた延伸フィルムを取り出し、延伸後のフィルム長、厚さ、並びに重りの重量を測定した。また、延伸フィルムの面内位相差Reを測定した。
差動型示差熱天秤装置(株式会社リガク製:Thermo Plus2 TG−8120)を用い、窒素ガス雰囲気下、10mgのサンプルを常温から500℃まで昇温した。このとき、昇温中のサンプルの質量減少速度が0.005質量%/秒以下の場合は、昇温速度10℃/分で昇温した。逆に、昇温中のサンプルの質量減少速度が0.005質量%/秒を超える場合は、当該速度が0.005質量%/秒以下を保つように階段状等温制御で昇温した。そして、上記質量減少速度を保つために最初に階段状等温制御とした温度(階段状等温制御で昇温された区間のうち、最も低い温度)を、熱可塑性樹脂組成物および紫外線吸収剤のTdとした。
先ず、(メタ)アクリル系樹脂としてラクトン環構造含有重合体を、下記方法によって製造した。
ガラス転移温度(Tg):120℃
重量平均分子量:149000
応力光学係数(Cr):0.7×10−11Pa−1
熱分解温度(Td):339℃
熱重量分析(TG)における5%質量減少温度:366℃
残存揮発分の総量:2050ppm
全光線透過率:92.5%。
上記製造例で得た熱可塑性樹脂組成物をタッチロール製膜して、光学フィルムを製造した。ダイの出口における熱可塑性樹脂組成物の溶融物の温度Tp(℃)は272℃であった。従って、「Td−Tp」は73℃であった。
(1)ベント付単軸押出機を用いて、25kg/時の処理速度で溶融製膜を行った。上記押出機は、直径65mm、L/D=32のバリアフライト型スクリューを有していた。また、上記押出機の先端部には、ポリマーフィルタ(濾過精度5μm)およびTダイが備わっていた。
(2)製膜後の溶融樹脂フィルムを、冷却ロールに通した。上記冷却ロールは、第1ロール(弾性タッチロール)、第2ロール(キャストロール)、および第3ロールから構成されており、それぞれのロールはクロムめっきが施されていた。各冷却ロールの温度は、R1/R2/R3=95/100/85℃とした(R1、R2およびR3は、順に第1ロール、第2ロールおよび第3ロールを意味する。以下同様)。Tダイ出口から押し出した熱可塑性樹脂組成物の溶融樹脂フィルムと、R1およびR2の間隙を含む鉛直面とのなす角度θは、5°に設定した。
(3)溶融樹脂フィルムをR1上にキャスティングし、厚さ215μmの未延伸フィルムを得た。得られた未延伸フィルムをそのまま連続的にオーブン縦延伸機へ供給し、オーブンの温度を136℃として、縦方向に延伸倍率1.6倍の延伸を行った。
(4)延伸後のフィルムを巻き取り機で巻き取り、平均厚さ160μmの縦延伸フィルムロールを得た。
(5)得られた縦延伸フィルムロールを繰り出し機で繰り出し、両端部から20mmの位置を2インチのクリップで掴んでテンター延伸機へ供給した。そして、オーブンの温度を138℃として、横方向に延伸倍率2.0倍の横延伸を行った。
(6)延伸後のフィルムを巻き取り機で巻き取り、平均厚さ80μmのロール状の光学フィルムを得た。
(7)得られた光学フィルムを200mm×300mm(A4)サイズに切断して、複数枚の枚葉状光学フィルムを製造した。
(i)ベント付単軸押出機の処理速度を56kg/時とし、(ii)各冷却ロールの温度をR1/R2/R3=80/80/80℃とし、(iii)ダイの出口における上記溶融物の温度Tp(℃)を277℃にした(「Td−Tp」を68℃にした)以外は、実施例1−1と同様にして、複数枚の枚葉状光学フィルムを製造した。製造した光学フィルムのb*値は0.20であった。そして、当該枚葉状光学フィルムの投影検査を前述した投影検査方法に従って実施したところ、ノイズ(1m2当たりのノイズの数)は0点であった。結果を表1に示す。
上記製造例で得た熱可塑性樹脂組成物を、オープン製膜を行うことによって光学フィルムを製造した。ダイの出口における熱可塑性樹脂組成物の溶融物の温度Tp(℃)は272℃であった。従って、「Td−Tp」は73℃であった。
(1)ベント付単軸押出機を用いて、25kg/時の処理速度で溶融製膜を行った。上記押出機は、直径65mm、L/D=32のバリアフライト型スクリューを有していた。また、上記押出機の先端部には、ポリマーフィルタ(濾過精度5μm)およびTダイが備わっていた。
(2)製膜後の溶融樹脂フィルムを、冷却ロールに通した。上記冷却ロールは、第2ロール(キャストロール)、および第3ロールから構成されており、それぞれのロールはクロムめっきが施されていた。各冷却ロールの温度は、R2/R3=120/95℃とした。
(3)Tダイ出口から押し出した熱可塑性樹脂組成物の溶融樹脂フィルムをR2上にキャスティングし、厚さ215μmの未延伸フィルムを得た。得られた未延伸フィルムをそのまま連続的にオーブン縦延伸機へ供給し、オーブンの温度を136℃として、縦方向に延伸倍率1.6倍の延伸を行った。
(4)延伸後のフィルムを巻き取り機で巻き取り、平均厚さ160μmの縦延伸フィルムロールを得た。
(5)得られた縦延伸フィルムロールを繰り出し機で繰り出し、両端部から20mmの位置を2インチのクリップで掴んでテンター延伸機へ供給した。そして、オーブンの温度を138℃として、横方向に延伸倍率2.0倍の横延伸を行った。
(6)延伸後のフィルムを巻き取り機で巻き取り、平均厚さ80μmのロール状の光学フィルムを得た。
(7)得られた光学フィルムを200mm×300mm(A4)サイズに切断して、複数枚の枚葉状光学フィルムを製造した。
表1から明らかなように、タッチロール製膜を行うことによって、熱分解温度が低い紫外線吸収剤を用いた場合においても、b*値が低くて良好であり、製膜時にロール(タッチロールおよびキャストロール)からの汚染物質の転写が無い、光学特性が良好な光学フィルムを製造することができることが分かった。
<物性等の測定方法>
[熱分解温度(Td)、ガラス転移温度(Tg)および重量平均分子量(Mw)]
熱分解温度(熱分解開始温度)、ガラス転移温度および重量平均分子量は、実施例1と同様の方法で測定した。
フィルムの厚さは、デジマチックマイクロメーター(株式会社ミツトヨ製)を用いて測定した。以降に評価方法を示す物性を含め、フィルムの物性を測定、評価するためのサンプルはフィルムの幅方向の中央部から取得した。
a*値、b*値、およびL*値は、分光色差計(日本電色工業株式会社製:Colormeter ZE6000)を用いて、JIS Z 8729の規定に準拠して測定した。具体的には、以下の手順に従った。
(1)熱可塑性樹脂組成物を手動式加熱プレス機(株式会社井元製作所製、IMC−180C型)を用いて、250℃で5分間溶融プレス成形し、未延伸フィルムを作製した。
(2)45mm×35mmに切り出した未延伸フィルムを、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン(テトラリン)を入れた光路長10mmの石英セルに浸漬して、a*値、b*値、およびL*値を測定した。
(3)(2)の測定を、2枚目、3枚目と追加の未延伸フィルムを重ねながら同様に繰り返した。
(4)測定したa*値、b*値、およびL*値をそれぞれy軸に、未延伸フィルムの厚さをx軸にプロットして、最小二乗法により当該プロットの直線の傾きを導出した。これにより、厚さを100μmの未延伸フィルムとしたときのa*値、b*値、およびL*値を算出した。
(5)c*値は、上記方法で算出したa*値およびb*値より下記式から算出した。
380nmおよび420nmにおける光線透過率は、JIS K7361:1997の規定に準拠して、株式会社島津製作所製UV−1600PCを用いてそれぞれ測定した。具体的には、以下の手順に従った。
(1)熱可塑性樹脂組成物を手動式加熱プレス機(株式会社井元製作所製、IMC−180C型)を用いて、250℃で5分間溶融プレス成形して未延伸フィルムを作製した。
(2)40mm×10mmに切り出した未延伸フィルムを、イオン交換水を入れた光路長10mmの石英セルに浸漬して、各光線透過率を測定した。
(3)測定した各光線透過率Tと未延伸フィルムの厚さLの結果を用いて、厚さを100μmの未延伸フィルムとしたときの各光線透過率T(100μm)を、下記式から算出した。
全光線透過率およびヘイズは、日本電色工業株式会社製NDH−1001DPを用いて測定した。具体的には、以下の手順に従った。
(1)熱可塑性樹脂組成物を手動式加熱プレス機(株式会社井元製作所製、IMC−180C型)を用いて、250℃で5分間溶融プレス成形して未延伸フィルムを作製した。
(2)45mm×35mmに切り出した未延伸フィルムを、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン(テトラリン)を入れた光路長10mmの石英セルに浸漬して、全光線透過率およびヘイズを測定した。
(3)(2)の測定を、2枚目、3枚目と追加の未延伸フィルムを重ねながら繰り返した。
(4)測定した全光線透過率およびヘイズをそれぞれy軸に、未延伸フィルムの厚さをx軸にプロットして、最小二乗法により当該プロットの直線の傾きを導出した。これにより、厚さを100μmの未延伸フィルムとしたときの全光線透過率およびヘイズを算出した。
フィルムの1m2当たりのノイズ数は、実施例1と同様の方法で測定した。結果は、得られた1m2当たりのノイズ数が5点以下の場合を「○」、得られた1m2当たりのノイズ数が5点を超える場合を「×」とした。
接触角測定器(協和界面化学社製「FACE 接触角計 CA−X」)を用いて、JIS R3257:1999に準拠して測定した。滴下後30秒後の純水との接触角を5回測定し、最高値と最低値を除く3回の平均値を「純水との接触角」とした。
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、メタクリル酸メチル(MMA)83.5部、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)12部、トルエン90.4部、およびn−ドデシルメルカプタン0.07部を仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させた。昇温に伴う還流が始まったところで、重合開始剤としてt−アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富株式会社製:ルペロックス(登録商標)570)0.10部を添加した。続けて、上記t−アミルパーオキシイソノナノエート0.20部とスチレン4.5部とを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、同温度でさらに4時間の熟成を行った。
(1)ベント付単軸押出機を用いて、25kg/時の処理速度で溶融製膜を行った。上記押出機は、直径65mm、L/D=32のバリアフライト型スクリューを有していた。また、上記押出機の先端部には、ポリマーフィルタ(濾過精度5μm)およびTダイが備わっていた。
(2)製膜後の溶融樹脂フィルムを、冷却ロールに通した。上記冷却ロールは、第1ロール(弾性タッチロール)、第2ロール(キャストロール)、および第3ロールから構成されており、それぞれのロールはクロムめっきが施されていた。各冷却ロールの温度は、R1/R2/R3=95/100/85℃とした。Tダイ出口から押し出した熱可塑性樹脂組成物の溶融樹脂フィルムと、R1およびR2の間隙を含む鉛直面とのなす角度θは、5°に設定した。
(3)溶融樹脂フィルムをR1上にキャスティングし、厚さ215μmの未延伸フィルムを得た。得られた未延伸フィルムをそのまま連続的にオーブン縦延伸機へ供給し、オーブンの温度を136℃として、縦方向に延伸倍率1.6倍の延伸を行った。
(4)延伸後のフィルムを巻き取り機で巻き取り、平均厚さ160μmの縦延伸フィルムロールを得た。
(5)得られた縦延伸フィルムロールを繰り出し機で繰り出し、両端部から20mmの位置を2インチのクリップで掴んでテンター延伸機へ供給した。そして、オーブンの温度を138℃として、横方向に延伸倍率2.0倍の横延伸を行った。
(6)延伸後のフィルムを巻き取り機で巻き取り、平均厚さ80μmのロール状の光学フィルムを得た。
(7)得られた光学フィルムを200mm×300mm(A4)サイズに切断して、複数枚の枚葉状光学フィルムを製造した。当該フィルムの1m2当たりのノイズ数は5点以下であった。当該フィルムの純水との接触角を測定したところ、76°であった。
ガラス容器に、メタクリル酸メチル(MMA)18質量部、アクリル酸メチル(MA)2質量部、メチルイソブチルケトン(MIBK)20質量部、2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル(和光純薬工業株式会社製:V−601)0.06質量部を仕込み、これに窒素ガスを導入して密封し、60℃で4時間、50℃で48時間反応させた。続いて、得られた重合溶液をMIBKで希釈し、ヘキサンを用いて再沈殿、ろ過および乾燥により(メタ)アクリル系樹脂を得た。得られた重合体20質量部をトルエン20質量部で溶解し、得られた重合溶液から、実施例2−1と同様にして、熱可塑性樹脂組成物(A−2)を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物(A−2)の物性値は表2にまとめて示す。
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、メタクリル酸メチル(MMA)81部、N−フェニルマレイミド(PMI)8部、N−シクロヘキシルマレイミド(CHMI)11部、およびキシレン67部を仕込み、これに窒素を通じつつ、130℃まで昇温させた。昇温に伴う還流が始まったところで、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂株式会社製:パーブチル(登録商標)O)0.19部を6時間かけて滴下しながら、約130〜145℃の還流下で溶液重合を進行させた。
着色剤(住化ケムテックス株式会社製:スミプラスト(登録商標)VioletB)0.01部をトルエン44部に溶解させた溶液を0.15部/時の投入速度で第3ベントの上流から投入した以外は、実施例2−1と同様にして熱可塑性樹脂組成物(A−4)を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物(A−4)の物性値は表2にまとめて示す。
着色剤(住化ケムテックス株式会社製:スミプラスト(登録商標)GreenG)0.01部をトルエン44部に溶解させた溶液を0.15部/時の投入速度で第3ベントの上流から投入した以外は、実施例2−1と同様にして熱可塑性樹脂組成物(A−5)を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物(A−5)の物性値は表2にまとめて示す。
紫外線吸収剤(株式会社ADEKA製:アデカスタブ(登録商標)LA−F70、重量減少開始温度Td(℃)は379℃)0.55部をトルエン1.13部に溶解させた溶液を0.59部/時の投入速度で第3ベントの上流から投入した以外は、実施例2−2と同様にして、熱可塑性樹脂組成物(A−6)を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物(A−6)の物性値は表2にまとめて示す。
市販のポリメチルメタクリレート樹脂(住友化学社製:スミペックス(登録商標)EX)320部、トルエン480部を攪拌機付のオートクレーブに導入し、100℃で30分間加熱して溶解して、重合溶液を得た。
実施例2−1〜2−5、比較例2−1〜2−2は、いずれもタッチロールにより製膜を行った。このため、ノイズ発生が抑制された良好な光学フィルムを製造することができた。この点は、実施例1と同様である。
Claims (6)
- (メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなる溶融物を、ダイからフィルム状に吐出した後にタッチロール製膜を行う光学フィルムの製造方法であって、
上記熱分解温度Td(℃)と、上記ダイの出口における上記溶融物の温度Tp(℃)との関係が下記式
50≦Td−Tp
を満たす、光学フィルムの製造方法。 - 上記熱可塑性樹脂組成物の270℃、剪断速度10/秒における溶融粘度が500Pa・S以上である、請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
- 上記(メタ)アクリル系樹脂が、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、N−置換マレイミド構造、および無水マレイン酸構造から選ばれる少なくとも1種の環構造を主鎖に有することを特徴とする、請求項1または2に記載の光学フィルムの製造方法。
- (メタ)アクリル系樹脂と熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤とを含む熱可塑性樹脂組成物からなる溶融物を製膜する、光学フィルムの製造方法であって、
上記(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度が108℃以上であり、
上記溶融物をダイからフィルム状に吐出した後に、タッチロール製膜を行う光学フィルムの製造方法。 - (メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなるロール状の光学フィルムであって、
上記光学フィルムを厚さ80μmのフィルムとしたときのb*値が0.5未満であり、
上記光学フィルムをその長手方向に120mの長さに亘って12mおきに幅方向の80%を投影検査したときに、ノイズの合計が5点以下である、光学フィルム。 - (メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、熱分解温度が360℃以下である紫外線吸収剤を0.1〜5重量部含む、熱可塑性樹脂組成物からなる光学フィルムであって、
上記光学フィルムを厚さ80μmのフィルムとしたときのb*値が0.5未満であり、
上記光学フィルムを投影検査したときに、1m2当たりのノイズが5点以下である、光学フィルム。
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