JP4544005B2 - 延伸フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
これまで、その位相差フィルムを製造するための手法が種々提案されてきたが、中でも、樹脂フィルムを延伸により配向させることにより製造する手法は最も簡易的な手法の一つとして挙げられる。従来、その延伸手法には、ロール延伸機を用いてフィルム長手方向に延伸するロール延伸手法や、テンター延伸機を用いてフィルム幅方向に延伸するテンター延伸手法などが用いられてきたが、長尺で幅広な位相差フィルムを得るには、テンター延伸手法が適している。
(1)左右のガイドレールの間隔が一定な第一ゾーン、ほぼ一定の開き角度で左右のガイドレール間隔が徐々に広がる第二ゾーン、及び、ほぼ一定の別の開き角度で左右のガイドレール間隔が徐々に広がる第三ゾーンを設け、
該熱可塑性樹脂フィルムの配向角の幅方向分布を観測し、観測した配向角の分布に応じて、第二ゾーン及び第三ゾーンの少なくとも一方において、左右のガイドレールパターンを独立に変化させる工程を有し、
前記左右のガイドレールパターンを独立に変化させる工程において、フィルムの送り方向に対する左右のガイドレールの開き角度が第一ゾーンよりも第二ゾーンの方が大きく、第一ゾーンよりも第三ゾーンの方が大きく、且つ、第二ゾーンよりも第三ゾーンの方が小さくなるように制限しつつ、
第一ゾーンではフィルムを加熱しつつ、第二ゾーンでは、第一ゾーン出口のフィルム幅に対して100%を超え300%以下の範囲の幅になるようにフィルムを加熱しながら延伸し、第三ゾーンでは、第二ゾーン出口のフィルム幅に対して100%を超え200%以下の範囲の幅になるようにフィルムを加熱しながら延伸することを特徴とする延伸フィルムの製造方法、
(2)観測した配向角の分布に応じて、フィルムの走行方向の張力を50〜1000N/mの範囲内で調整することを特徴とする(1)記載の製造方法、
(3)(1)又は(2)の方法により製造されてなることを特徴とする位相差フィルム、
を提供するものである。
また、熱可塑性樹脂の分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は特に制限されないが、通常1〜10、好ましくは1.1〜4、より好ましくは1.2〜3.5の範囲である。
C=Δn/σ
で表される値である。熱可塑性樹脂の光弾性係数が10×10−12Pa−1を超えると、熱可塑性樹脂を含有するフィルムの配向角や面内レターデーションのバラツキが大きくなるおそれがある。
揮発性成分は、フィルムに微量含まれる分子量200以下の物質であり、例えば、残留単量体や溶媒などが挙げられる。揮発性成分の含有量は、フィルムに含まれる分子量200以下の物質の合計として、フィルムをガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量することができる。
飽和吸水率は、前記フィルムの試験片を23℃の水中に24時間、浸漬し、増加した質量の浸漬前の試験片質量に対する百分率で表される値である。
溶融押出法としては、ダイスを用いるインフレーション法等が挙げられるが、生産性や厚さ精度に優れる点でTダイを用いる方法が好ましい。
本発明方法に用いるフィルムは、配向したものであっても無配向のものであってもよく、さらには、単層であっても多層であってもよい。本発明方法に用いるフィルムの厚さは、好ましくは10〜1000μm、より好ましくは30〜500μmである。
図2においては、以下の4箇所のガイドレールパターンを変化させる工程を有する。
(I)第二ゾーン内のガイドレール9
(II)第二ゾーン内のガイドレール10
(III)第三ゾーン内のガイドレール9
(IV)第三ゾーン内のガイドレール10
上記(I)〜(IV)のガイドレールパターンを変化させることで、レールの開き角度θ9a、θ10a、θ10b、θ10bを0°を超え、90°の範囲で開いたり閉じたりして調整する。上記(I)〜(IV)のガイドレールパターンを独立に変化させるには、(I)〜(IV)のガイドレールパターンを変化させることができるモーター等の駆動装置を、各ゾーン内のガイドレールにそれぞれ独立に設けることにより行うことができる。(I)〜(IV)のガイドレールパターンは、それぞれ同時に変化させてもよいし、別々に変化させてもよい。
フィルムの配向角(フィルムの幅方向と平行な方向の角度の絶対値を0とする)は、フィルムの幅方向における左右の温度むらや、テンター延伸機の左右一対の把持具の把持開始位置のずれ等、何らかの原因により、フィルムの幅方向に対してフィルムの左右で不均等な配向角分布が生じることがある。もし、フィルムの配向角分布において、図3に示すような、フィルム幅方向に対してフィルムの左右で不均等な分布(下述の曲線14の両端を最短距離で結ぶ直線がフィルム幅方向に対して傾斜している現象)が見られた場合は、以下のように補正することができる。
フィルムの配向角の幅方向分布の観測は、生産ライン中で行っても、生産ラインからフィルムを切り出してオフラインで行ってもよい。生産ライン中で行うことが、観測結果を素早く生産に反映させることができるので好ましい。生産ライン中で観測する場合、観測する位置は、テンター延伸機によってフィルムの延伸を施す箇所より生産ライン後方であれば特に制限はない。
延伸フィルムに大きい量のボーイングが発生すると、特に、フィルム中央部の遅相軸方向とフィルム端部の遅相軸方向とのぶれが大きくなり、本発明のフィルムを表示装置に適用した場合の表示の色むらの程度が大きくなるおそれがある。
さらに、上記引き取りロールによって該フィルムを引き取る張力の調整において、熱可塑性フィルムの走行方向の張力を50〜1000N/mの範囲内で調整することが好ましく、該張力を80〜600N/mの範囲内で調整することが特に好ましい。該張力がこの範囲にあると、レターデーションの制御性、ボーイング量の低減効果が向上し、配向が全幅に渡って均一な延伸フィルムが安定的に得られる。特に、フィルム中央部分の配向方向が本来配向させたい方向に平行である部分をさらに多くすることができる。該張力が1000N/mよりも大きくなると、フィルムを破断させる場合があり、該張力が50N/mよりも小さくなると、フィルム長手方向の配向角の経時変動が特に大きくなる場合がある。
本発明の方法により得られる延伸フィルムは、包装用フィルム、記録材料用テープの基材、光学用フィルムなどに用いることができる。中でも、光学用フィルムに好適であり、位相差フィルムに最も好適である。
本発明方法により得られる延伸フィルムは、フィルムの幅が1350mm以上において、フィルム幅の80%以上の割合で配向角のバラツキが0.5°以下、且つ、幅方向における正面レターデーションの最大値と最小値の差が5nm以下、ボーイング量が5mm以内であり、好ましくは、フィルムの幅が1400mm以上において、フィルム幅の85%以上の割合で配向角のバラツキが0.5°以下、且つ、幅方向における正面レターデーションの最大値と最小値の差が3nm以下、ボーイング量が3mm以内である。
なお、実施例及び比較例において、測定及びフィルムの特性評価は、下記の方法により行う。
(1)フィルムの配向角
フィルム幅方向に渡って、オンライン複屈折計測装置[王子計測機器(株)製、KOBRA-WIST]を用いて、延伸フィルムの幅方向の配向角プロファイルを、フィルム送り方向へ100m毎に測定する。その一連のプロファイルから、延伸フィルムの中央部での配向角について、平均値を算出する。加えて、その一連のプロファイルにおいて、フィルム幅方向に平行な方向に対する配向角のズレが0.5°以内である幅の割合(配向角の有効幅効率)の最小値を求める。なお、フィルム幅方向に平行な方向の配向角を0°とする。
(2)ボーイング量
未延伸のフィルムに、フィルム長手方向に対して垂直に、マーキングペンで100m毎に線(マーキング線)を引く。この未延伸フィルムを、テンター延伸装置を用いて延伸し、ボーイング量を測定し、延伸後のフィルムのボーイング量の変動幅を求める。加えて、延伸後のマーキング線の両端について、フィルム長手方向(フィルム幅方向に垂直な方向)に対する位置ずれの長さ(マーキング線の両端のフィルム送り方向への移動距離の差)を測定する。
(3)正面レターデーションのバラツキ
フィルム幅方向に渡って0.48mmごとに、自動複屈折計[王子計測機器(株)、KOBRA-21SDH]を用いて、延伸フィルムの波長550nmの光での正面レターデーションを、長さ方向へ100m毎に測定する。そして、測定した正面レターデーションの最大値と最小値との差を正面レターデーションのバラツキとする。
(4)厚さむら
フィルム幅方向に渡って0.48mmごとに、卓上型厚さ計[明産(株)、RC‐1‐200/1000]を用いて、延伸フィルムの厚さを、長さ方向へ100m毎に測定し、その測定値の算術平均値を平均厚さT1とする。また、測定した厚さの最大値をTMAX、最小値TMINから、次式により厚さむらを算出する。
厚さムラ(%)= {(TMAX−TMIN)/T1}×100
(5)色むら
延伸フィルムの送り方向200mごとに、送り方向に300mmで、幅方向に全幅に渡る長さで、サンプルを切り出す。切り出したサンプルを、クロスニコルに配置した一対の偏光板の間に挿入し、色むらが最も目立つ角度にサンプルの向きを変えて目視観察を行う。その一連の観察において、色むらが見られない幅の割合(有効幅効率)の最小値を求める。
ノルボルネン系樹脂(日本ゼオン(株)製、「ZEONOR1420」、ガラス転移温度は136℃)のペレットを、窒素を流通させた熱風乾燥機を用いて100℃で、4時間乾燥した。そしてこのペレットを、50mmφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するTダイ式フィルム溶融押出成形機を使用し、溶融樹脂温度260℃で押出し成形することにより、幅1000mm、厚さ100μmの未延伸フィルムa1を得た。このフィルムa1をロール状に巻き取ってロール巻状体とした。
最初、図3に示す構成で、第一ゾーンは温風温度T1を140℃とし、クリップ間隔一定のレールパターンとした。また、第二ゾーンは温風温度T2を140℃とし、左右のレールの開き角度を6.2度に調整して、第二ゾーン出口でフィルムが初期幅に対して125%の幅となるように延伸されるレールパターンとした。さらに、第三ゾーンは温風温度T3を140℃とし、第三ゾーンではクリップ間隔一定のレールパターンとした。そして、製造例1で得られた未延伸フィルムa1の両端をクリップに把持させて、フィルムa1をテンター延伸機内に導入し、フィルム送り方向と垂直な方向へ一軸延伸を開始した。この時、仕切り板で仕切られた各ゾーンの長さは1,150mmであり、フィルム送り速度は5m/minとした。
この際、図7に示す構成で、テンションメーター(図示略)、引き取りロール17及びオンライン複屈折計測装置19は、テンター延伸機出口からフィルムが送り出された箇所よりライン後方へフィルムの走行距離にして、それぞれ2m、4m、6mの位置に設置した。そして、オンライン複屈折計測装置で配向角を観測しつつ、テンター延伸機外の室温雰囲気下に設置した引き取りロールにより、フィルム走行方向へ300N/mの一定張力をフィルムに加え続けた。なお、観測された配向角に応じてのフィルム走行方向の張力調整は行わなかった。
延伸開始後、フィルム中央部から右側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.6度、フィルム中央部から左側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.8度と観測されたため、第一ゾーンと第二ゾーンのレールパターンはそのままにして、第三ゾーンの左右のガイドレールパターンを独立に変化させることで、フィルム走行方向に対する右側のレールの開き角度を7.7度、左側のレールの開き角度を9.6度に調整し、第3ゾーン出口でフィルムが初期幅に対して160%の幅となるように延伸されるレールパターンとした。その後、延伸フィルムの巻取りを開始し、最終的に、幅1600mmのロール状の延伸フィルムA1を得た。
得られた延伸フィルムA1について、物性値を測定した結果を表1に示す。
最初、図3に示す構成で、第一ゾーンは温風温度T1を140℃で、クリップ間隔一定、第二ゾーンは温風温度T2を140℃で、左右のレールの開き角度を6.2度に調整して、第二ゾーン出口でフィルムが初期幅の125%の幅となるように延伸されるレールパターンとし、第三ゾーンは温風温度T3を140℃で、第三ゾーンではクリップ間隔一定のレールパターンとして、他は実施例1と同様にして、フィルム送り方向と垂直な方向へ一軸延伸を開始した。
但し、この際、実施例1と同様の図7に示す構成にした上で、引き取りロールによって、フィルム走行方向へ300N/mの張力をフィルムに加えながら延伸を開始した。
延伸開始後、フィルム中央部から右側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.6度、フィルム中央部から左側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.8度と観測されたため、第一ゾーンと第二ゾーンのレールパターンはそのままにして、第三ゾーンの左右のガイドレールパターンを独立に変化させることで、フィルム走行方向に対する右側のレールの開き角度を7.7度、左側のレールの開き角度を9.6度に調整し、第三ゾーン出口でフィルムが初期幅の160%の幅となるように延伸されるレールパターンとした。さらに、ボーイング量がDmm見られた場合は、引き取りロールによってフィルムを引き取る速度を1.0012xD倍にして、該張力が80〜600N/mを超えない範囲で、フィルムを引き取る速度を調整した。その後、延伸フィルムの巻取りを開始し、最終的に、幅1600mmのロール状の延伸フィルムA2を得た。
得られた延伸フィルムA2について、物性値を測定した結果を表1に示す。
最初、図3に示す構成で、第一ゾーンは温風温度T1を140℃で、クリップ間隔一定、第二ゾーンは温風温度T2を140℃で、左右のレールの開き角度を13.4度に調整して、第二ゾーン出口でフィルムが初期幅の155%の幅になるように延伸されるレールパターンとし、第三ゾーンは温風温度T3を140℃で、左右のレールの開き角度を1.2度に調整して、第三ゾーン出口でフィルムが初期幅の160%の幅になるように延伸されるレールパターンとして、他は実施例1と同様にして、フィルム送り方向と垂直な方向へ一軸延伸を開始した。
但し、この際、実施例1と同様の図7に示す構成にした上で、引き取りロールによって、フィルム走行方向へ300N/mの張力をフィルムに加えながら延伸を開始した。
延伸開始後、フィルム中央部から右側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.6度、フィルム中央部から左側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.8度と観測されたため、第一ゾーンと第三ゾーンのレールパターンはそのままにして、第二ゾーンの左右のガイドレールパターンを独立に変化させることで、フィルム走行方向に対する右側のレールの開き角度を12.3度、左側のレールの開き角度を14.6度に調整し、第二ゾーン出口でフィルムが初期幅に対して155%の幅となるように延伸されるレールパターンとし、第三ゾーン出口でフィルムが初期幅に対して160%の幅となるように延伸されるレールパターンとした。その後、延伸フィルムの巻取りを開始し、最終的に、幅1600mmのロール状の延伸フィルムA3を得た。
得られた延伸フィルムA3について、物性値を測定した結果を表1に示す。
最初、図3に示す構成で、第一ゾーンは温風温度T1を140℃で、クリップ間隔一定、第二ゾーンは温風温度T2を140℃で、左右のレールの開き角度を8.7度にして第二ゾーンでフィルムが1.35倍に延伸されるレールパターンとし、第三ゾーンは温風温度T3を140℃で、第三ゾーンではクリップ間隔一定のレールパターンとして、他は実施例1と同様にして、フィルム送り方向と垂直な方向へ一軸延伸を開始した。
この際、実施例1と同様にして、フィルム走行方向へ300N/mの一定張力をフィルムに加え続けた。なお、観測された配向角に応じてのフィルム走行方向の張力調整は行わなかった。
延伸開始後、フィルム中央部から右側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.5度、フィルム中央部から左側へ750mmの位置の配向角の絶対値が0.9度と観測されたため、第一ゾーンと第二ゾーンのレールパターンはそのままにして、第三ゾーンの左右のガイドレールパターンを連動して変化させることで、フィルム走行方向に対する左右のレールの開き角度を6.2度に調整し、第3ゾーン出口でフィルムが初期幅に対して1.6倍に延伸されるレールパターンとした。その後、延伸フィルムの巻取りを開始し、最終的に、幅1600mmのロール状の延伸フィルムB1を得た。
得られた延伸フィルムB1について、物性値を測定した結果を表1に示す。
これに対して、比較例1では、テンター延伸機の左右のガイドレールパターンを連動して変化させて延伸を行っており、且つ、配向角分布を観測しながらフィルムを引き取る張力の調整を行っていないため、得られた延伸フィルムの中央部の配向角の平均値がフィルム幅方向に対して傾斜しており、且つ、ボーイング量が大きくなる。このため、クロスニコルに配置した一対の偏光板の間に挿入した観察において、比較例1のフィルムは、フィルム全幅に渡って40%近く色むらが見られる。
2 引き取りロール
3 オーブン
4 第一ゾーン
5 第二ゾーン
6 第三ゾーン
7 フィルム
8 仕切り板
9 左ガイドレール
10 右ガイドレール
11 未延伸フィルム
12 フィルム長さ方向と垂直に記した直線
13 延伸フィルム
14 ボーイング
15 テンター延伸機
16 延伸フィルム
17 引き取りロール
18 テンションメーターを設置したフリーロール
19 配向角測定装置
20 フリーロール
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂フィルムをテンター延伸機により延伸する製造方法であって、
左右のガイドレールの間隔が一定な第一ゾーン、ほぼ一定の開き角度で左右のガイドレール間隔が徐々に広がる第二ゾーン、及び、ほぼ一定の別の開き角度で左右のガイドレール間隔が徐々に広がる第三ゾーンを設け、
該熱可塑性樹脂フィルムの配向角の幅方向分布を観測し、観測した配向角の分布に応じて、第二ゾーン及び第三ゾーンの少なくとも一方において、左右のガイドレールパターンを独立に変化させる工程を有し、
前記左右のガイドレールパターンを独立に変化させる工程において、フィルムの送り方向に対する左右のガイドレールの開き角度が第一ゾーンよりも第二ゾーンの方が大きく、第一ゾーンよりも第三ゾーンの方が大きく、且つ、第二ゾーンよりも第三ゾーンの方が小さくなるように制限しつつ、
第一ゾーンではフィルムを加熱しつつ、第二ゾーンでは、第一ゾーン出口のフィルム幅に対して100%を超え300%以下の範囲の幅になるようにフィルムを加熱しながら延伸し、第三ゾーンでは、第二ゾーン出口のフィルム幅に対して100%を超え200%以下の範囲の幅になるようにフィルムを加熱しながら延伸することを特徴とする延伸フィルムの製造方法。 - 観測した配向角の分布に応じて、フィルムの走行方向の張力を50〜1000N/mの範囲内で調整することを特徴とする請求項1記載の製造方法。
- 前記左右のガイドレールパターンを独立に変化させる工程において、
観測した前記配向角の絶対値が大きい方のガイドレールの開き角度を、前記配向角の絶対値が小さい方のガイドレールの開き角度より大きくすることを特徴とする請求項1又は2記載の製造方法。
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