JP4682308B2 - セルロースエステル又はそのフイルム及びその製造方法 - Google Patents
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Description
発明協会公開技報2001−1745。
本発明のセルロースエステルは、脂肪族アシル基などのを有する種々のセルロースエステルであってもよい。代表的なセルロースエステルとしては、C1-10アルキルカルボニル基を有するセルロースエステル、例えば、セルロースアルキルカルボニルエステル(セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレートなどのセルロースC2-6アルキルカルボニルエステル類、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースアセチルC3-6アルキルカルボニルエステル類(脂肪族混酸エステル類))が例示できる。好ましいセルロースエステルは、セルロースC2-4アルキルカルボニルエステル類(特に、セルロースアセテート)やセルロースアセチルC3-4アルキルカルボニルエステル類(特に、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート)である。光学フイルム分野においては、諸特性に優れるセルロースアセテート(セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)を用いる場合が多い。これらのセルロースエステルは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
=[6090−14×B×(34.5+A−C)]/(3739×C)
なお、置換基種及び置換度の異なるセルロースエステル間での比較を容易にするため、本明細書中では、セルロースエステル中のカルボキシル基含量はセルロース換算とした。すなわち、セルロースエステル中のカルボキシル基含量は、完全に加水分解分解すると100gのセルロースを生じるセルロースエステル量を基準とした。例えば、セルローストリアセテート(置換度3)の場合、100gを加水分解すると、56.25gのセルロースを生じるため、前記式に従って求めたカルボキシル基含量(セルロースエステル換算:meq/100g)に、100/56.25=1.778倍を乗じた値が、セルロースアセテート(置換度3)のカルボキシル基含量(セルロース換算:meq/100g)となる。
検出器:パルスドアンペロメトリー検出器(金電極)
カラム:ダイオネクス社製,Carbo Pac PA−1(250×4mm)
溶離液:2mM NaOH
流量:1.0ml/分
ポストカラム:ダイオネクス社製、AMMS−II型
乾燥したセルロースエステル12.0gを正確に秤量し、溶媒(メチレンクロライド/メタノール=9/1(重量比)の混合溶媒やアセトンなど)88.0gを加えて完全に溶解させる(12重量%試料溶液)。色差計(日本電色工業製,色差計Σ90)と、ガラスセル(横幅45mm,高さ45mm,光路長10mm)を用い、下記式によりYIを算出する。
(式中、YI1 は溶媒のYI値,YI2 は12重量%試料溶液のYI値を示す)。
濁度計(日本電色工業製)を用い、ガラスセル(横幅45mm,高さ45mm,光路長10mm)を使用し、次のようにして測定する。上記と同様の溶媒をガラスセルに入れて濁度計にセットし、0点合わせと標準合わせを行う。次いで、ガラスセルに上記と同様にして調製した12重量%試料溶液を入れて濁度計にセットし、数値を読み取る。
前記セルロースエステルは、硫酸の存在下、パルプをアシル化剤でアシル化した後、部分中和し、加水分解又は熟成することにより製造できる。より詳細には、セルロースエステル(セルロースアセテートなど)は、通常、パルプ(セルロース)をアシル基に対応する有機カルボン酸(酢酸など)により活性化処理(活性化工程)した後、硫酸触媒を用いてアシル化剤(無水酢酸など)によりトリアシルエステル(トリアセテートなど)を調製し(アシル化工程)、必要により部分中和した後、ケン化(加水分解)又は熟成によりアシル化度を調整する(ケン化・熟成工程)ことにより製造できる。
本発明のセルロースエステルは、光学的特性に優れるため、種々の用途に利用できる。また、成膜性や成形性も高い。そのため、種々の成形体を調製でき、例えば、溶液製膜方法(又はソルベントキャスト法)などによりフイルムを製造できる。特に、金属支持体に対する剥離性が高く、光学的特性に優れている。なお、前記の通り、セルロースエステルフイルム(特に薄膜化されたセルロースエステルフイルム)を高い生産性で製造するには、剥離性に優れたセルロースエステルを使用することが望ましい。
溶液製膜方法でセルロースエステルフイルムを製造する場合、ドープを流延する金属支持体は、エンドレスバンドであってもよく、ドラムであってもよい。金属支持体の表面温度は、エンドレスバンド方式では5〜40℃とすることが好ましく、ドラム方式では−50℃〜40℃であることが好ましい。金属支持体の素材は、エンドレスバンドおよびドラムともに、ステンレス金属材料が好ましく、特にSUS304系またはSUS316系金属が好ましい。また、金属支持体表面にはハードクロム鍍金を施してもよい。
セルロースエステルフイルムを溶液製膜方法により製造する場合、セルロースエステルを溶解する溶媒は、塩素系有機溶媒および非塩素系有機溶媒のいずれをも用いることができる。塩素系有機溶媒とは、一般的にハロゲン化炭化水素化合物を意味しており、セルロースエステルの溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルムが代表的であるが、これらに限られるものではない。これら塩素系有機溶媒は、単独で用いてもよく、アルコール類等のセルロースエステルに対する溶解性の低い溶媒(いわゆる貧溶媒)を混合して使用してもよい。貧溶媒の例としては、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどが代表的である。
セルロースエステルフイルムの光学的特性および機械的特性をより高めるため、ドープには添加剤を混入してもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、光学特性発現剤、難燃剤および後述する剥離促進剤などが例示できる。
ドープ溶媒へのセルロースエステルの溶解には、公知の方法、例えば、高温溶解法、冷却溶解法、フロージェットミキサーなどを採用できるが、これらに限定されるものではない。前記ドープへの添加剤は、セルロースエステルを溶解する際に同時に添加してもよく、後述するインライン添加方式により、スタチックミキサーを用いて事後的に添加してもよい。
液晶表示装置用途などの高品質フイルムを実現するため、セルロースエステルフイルム中の異物の除去において、ドープには濾過処理を施すのが好ましい。ドープ濾過は、公知のいずれの濾過方法をも採用することができる。例えば、フィルター濾過方式やケーク濾過方法が代表的である。
ドープを金属支持体上に流延するには、流延ダイを用いて実施するのが一般的であるが、その流延方式は公知の方法、例えば、単層流延方式や共流延方式を採用することができる。共流延方式では、フィードブロック方式でもマルチマニホールド方式でもよい。
溶液流延製膜法によるフイルムの剥離性は次のようにして評価した。セルロースエステル100重量部を、メチレンクロライド320重量部、メタノール40重量部、ブタノール25重量部およびトリフェニルホスフェート(TPP)15重量部を混合してドープを調製する。このドープを、室温(20〜25℃)で、平滑なステンレススチール板(支持体)上に厚み1mm程度に流延し、室温で3〜4分間放置し、支持体からの剥離性を以下の基準で評価した。
×:剥離抵抗が大きく、円滑に剥離できないか又は支持体にフイルムからの剥離物が付着する。
湿熱安定性は次のようにして測定した。
(但し、A:0.01N−NaOH溶液の滴定量(ml)、B:ブランクテストにおける0.01N−NaOH溶液の滴定量(ml)、F:0.01N−NaOH溶液のファクター)。
針葉樹サルファイト法パルプ(マンノース含量0.9モル%、キシロース含量1.2モル%、グルコース含量97.9モル%、カルボキシル基濃度1.9meq/100g)100重量部に氷酢酸50重量部を散布して前処理活性化させた後、氷酢酸445重量部、無水酢酸265重量部、硫酸8.3重量部からなる混合物を添加し、常法によりエステル化を行った。加水分解を行った後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量1.8重量部を含む反応系で熟成を温度60〜70℃にて行い、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%、粘度平均重合度300のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量0.8モル%、キシロース含量0.9モル%、グルコース含量98.3モル%、カルボキシル基濃度0.9meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例1と同様に、針葉樹サルファイト法パルプ(マンノース含量1.2モル%、キシロース含量1.3モル%、グルコース含量97.5モル%、カルボキシル基濃度2.4meq/100g)100重量部に氷酢酸50重量部を散布して前処理活性化させた後、氷酢酸445重量部、無水酢酸265重量部、硫酸8.3重量部からなる混合物を添加し、常法によりエステル化を行った。加水分解を行った後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加して、残存触媒硫酸量1.8重量部を含む反応系で実施例1よりも約10℃高い温度(70〜80℃)で熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%、粘度平均重合度295のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量0.9モル%、キシロース含量1.1モル%、グルコース含量98.0モル%、カルボキシル基濃度0.9meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例2と同様にして得られたセルローストリアセテートのフレークを濃度5ppmの水酸化カルシウム水溶液に20℃で0.5時間浸漬処理した後、濾別し乾燥することにより、表1に記載の金属成分を含むセルローストリアセテートを得た。
針葉樹サルファイト法パルプ(マンノース含量1.3モル%、キシロース含量1.6モル%、グルコース含量97.1モル%、カルボキシル基濃度2.5meq/100g)100重量部に氷酢酸50重量部を散布して前処理活性化させた後、氷酢酸445重量部、無水酢酸265重量部、硫酸8.3重量部からなる混合物を添加し、常法によりエステル化を行った。加水分解を行った後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量4.0重量部を含む反応系で熟成を温度75〜85℃にて行い、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%、粘度平均重合度301のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量1.2モル%、キシロース含量1.3モル%、グルコース含量97.5モル%、カルボキシル基濃度1.0meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例1と同様に、広葉樹クラフト法パルプ(マンノース含量0.2モル%、キシロース含量1.2モル%、グルコース含量98.6モル%、カルボキシル基濃度1.3meq/100g)100重量部に氷酢酸50重量部を散布して前処理活性化させた後、氷酢酸445重量部、無水酢酸265重量部、硫酸8.3重量部からなる混合物を添加し、常法によりエステル化を行った。加水分解を行った後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量4.0重量部を含む反応系で実施例1と同様にして熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%、粘度平均重合度298のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量0.2モル%、キシロース含量1.0モル%、グルコース含量98.8モル%、カルボキシル基濃度0.8meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例1で用いた針葉樹パルプを用い実施例1と同様にしてエステル化した。エステル化生成物を加水分解した後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量4.0重量部を含む反応系で実施例1と同様にして熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量0.8モル%、キシロース含量0.9モル%、グルコース含量98.3モル%、カルボキシル基濃度0.9meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例1で用いた針葉樹パルプを用い実施例1と同様にしてエステル化した。エステル化生成物を加水分解した後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量1.8重量部を含む反応系で実施例1と同様にして熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量0.8モル%、キシロース含量0.9モル%、グルコース含量98.3モル%、カルボキシル基濃度0.9meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例2で用いた針葉樹パルプを用い実施例1と同様にしてエステル化した。エステル化生成物を加水分解した後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量4.0重量部を含む反応系で実施例1と同様にして熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量0.9モル%、キシロース含量1.1モル%、グルコース含量98.0モル%、カルボキシル基濃度0.9meq/100g(セルロース換算))を得た。
比較例4で得られたセルローストリアセテートのフレークを濃度40ppmの水酸化カルシウム水溶液に20℃で0.5時間浸漬処理した後、濾別し乾燥することにより、表1に示すセルローストリアセテートを得た。
実施例4で用いた針葉樹パルプを用い実施例1と同様にしてエステル化した。エステル化生成物を加水分解した後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量1.8重量部を含む反応系で実施例1と同様にして熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量1.2モル%、キシロース含量1.3モル%、グルコース含量97.5モル%、カルボキシル基濃度1.0meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例4で用いた針葉樹パルプを用い実施例1と同様にしてエステル化した。エステル化生成物を加水分解した後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量3.0重量部を含む反応系で熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量1.2モル%、キシロース含量1.3モル%、グルコース含量97.5モル%、カルボキシル基濃度1.0meq/100g(セルロース換算))を得た。
実施例4で用いた針葉樹パルプを用い実施例1と同様にしてエステル化した。エステル化生成物を加水分解した後、耐熱安定剤として酢酸マグネシウムを添加し、残存触媒硫酸量4.0重量部を含む反応系で実施例1と同様にして熟成し、希酢酸中に吐出して、セルローストリアセテートを沈殿させ、得られた沈殿物を脱水し、純水で洗浄して固液分離し、酢化度60.8%のセルローストリアセテート(CTA、マンノース含量1.2モル%、キシロース含量1.3モル%、グルコース含量97.5モル%、カルボキシル基濃度1.0meq/100g(セルロース換算))を得た。
Claims (9)
- 構成糖成分全体に対するマンノース含量が0.4〜2.5モル%、カルシウム含量が10〜70ppmであり、総硫酸に対するカルシウムの化学当量比が0.3〜1.0であり、かつ平均酢化度58〜62.5%のセルローストリアセテートであるセルロースエステル。
- 構成糖成分におけるマンノース含量に対するキシロース含量の割合(モル比)が0.3〜2.8であり、カルシウム含量が10〜70ppmであり、総硫酸に対するカルシウムの化学当量比が0.3〜1.0であるセルロースエステル。
- 総硫酸に対するカルシウムの化学当量比が0.4〜0.9である請求項1又は2記載のセルロースエステル。
- 構成糖成分全体に対するマンノース含量0.4〜2.5モル%、マンノース含量に対するキシロース含量の割合(モル比)0.3〜2.8であり、カルシウム含量10〜60ppm、及び総硫酸に対するカルシウムの化学当量比0.5〜0.8である請求項1又は2記載のセルロースエステル。
- 請求項1〜4のいずれかのセルロースエステルで構成されているセルロースエステルフイルム。
- 光学フイルムである請求項5記載のセルロースエステルフイルム。
- 請求項5記載のセルロースエステルフイルムを偏光膜の少なくとも片面に備えている偏光板。
- 請求項5記載のセルロースエステルフイルムで構成されている液晶表示装置用光学補償フイルム。
- 請求項1〜4のいずれかのセルロースエステルと有機溶媒とを含むドープを剥離性支持体に流延し、生成した膜を剥離性支持体から剥離して乾燥し、セルロースエステルフイルムを製造する方法。
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