JP5198315B2 - 熱可塑性樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
図1に示すように、オフライン延伸設備2は、後述するフィルム製造設備で製造されたTACフィルム3を延伸するものであり、供給室4と、テンタ部5と、水蒸気接触部6と、冷却室7と、巻取室8とを備える。供給室4には、巻き心に巻き取られたTACフィルム3が収納されている。供給ローラ9は、巻き心からTACフィルム3を取り出して、テンタ部5に供給する。
図2に示すように、テンタ部5は、長尺状のTACフィルム3を長手方向(以下、方向X1と称する)に搬送しながら、幅方向(以下、方向Y1と称する)への張力を付与し、TACフィルム3の幅を、幅W0から幅W1へ拡げるものである。テンタ部5には、方向X1の上流側から順に、予熱エリア11、延伸エリア12、緩和エリア13及び冷却エリア14が設けられる。なお、緩和エリア13や冷却エリア14は省略してもよい。
水蒸気接触部6には、複数のローラ54が千鳥状に配される。ローラ54は、耳切装置50から送られたTACフィルム3を冷却室7へ案内する。水蒸気接触部6には、通気ダクト(図示しない)及び送風ダクト(図示しない)が設けられ、これら通気ダクト及び送風ダクトを介して、水蒸気接触部6と水蒸気供給装置55とが接続する。
水蒸気供給装置55は、加熱部、制御部、及び送り部を有する。加熱部は、水を加熱して所定の温度の水蒸気400を得る。送り部は、所定の流量の水蒸気400を水蒸気接触部6へ供給する。制御部は、水蒸気接触部6の内部に設けられた温湿度センサ(図示しない)から、水蒸気接触部6の内部の雰囲気の温度及び湿度を読み取る。そして、制御部は、読み取った温度及び湿度に基づいて、水蒸気接触部6の内部の雰囲気の温度及び湿度が所望の範囲となるように、加熱部による加熱量や、送り部による流量を調節する。
予熱エリア11にあるTACフィルム3の温度は、風41(図3参照)との接触により、所定の範囲内(25℃〜250℃)で維持される。予熱エリア11におけるTACフィルム3の幅はW0のまま一定に保たれる。こうして、予熱エリア11では、延伸エリア12にて行われる延伸処理のための予熱処理がTACフィルム3に施される。
延伸エリア12にあるTACフィルム3の温度は、風42(図3参照)との接触により、所定の範囲内(100℃〜250℃)で維持される。また、延伸エリア12を走行するTACフィルム3には、クリップ21の把持により、方向Y1への張力が付与される結果、TACフィルム3の幅がW0からW2へと次第に拡がる。こうして、延伸エリア12にあるTACフィルム3には、延伸処理が施される。TACフィルム3の延伸率ER(=W2/W0×100)は、103%以上300%以下であることが好ましく、105%以上200%以下であることがより好ましい。
緩和エリア13にあるTACフィルム3の温度は、風43(図3参照)との接触により、所定の範囲内(60℃〜250℃)で維持される。また、緩和エリア13を走行するTACフィルム3には、クリップ21の把持により、方向Y1への張力が付与された状態のまま、TACフィルム3の幅がW2からW1へと次第に狭くなる。こうして、緩和エリア13にあるTACフィルム3には、延伸処理を経たTACフィルム3に残留するひずみを緩和する緩和処理が施される。
冷却エリア14にあるTACフィルム3の温度は、風44(図3参照)との接触により、所定の範囲内(25℃〜180℃)で維持される。冷却エリア14におけるTACフィルム3の幅は、W1のままである。
幅一定維持処理では、延伸後エリア71にあるTACフィルム3の幅を一定に維持する。なお、幅一定維持処理において、処理開始時におけるTACフィルム3の幅Ws及び処理完了時におけるTACフィルム3の幅Weが等しいことが好ましいが、本発明はこれに限られない。
水蒸気接触処理におけるTACフィルム3の温度Tf1の下限は、100℃以上であることが好ましく、102℃以上であることがより好ましく、104℃以上であることが特に好ましい。また、温度Tf1の上限は、150℃以下であることが好ましく、140℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが特に好ましい。温度Tf1が100℃未満となると、湿熱耐久試験前後における光学特性の変化量を低減するのに必要な水蒸気接触処理の時間が長くなるため好ましくない。温度Tf1が150℃を超えると、TACフィルム3のカールが顕著となるため好ましくない。したがって、水蒸気接触部6内の雰囲気の温度は、温度Tf1が上記の範囲となるように適宜調節すればよい。例えば、水蒸気接触部6内の雰囲気の温度は、70℃以上200℃以下であることが好ましく、90℃以上160℃以下であることがより好ましく、95℃以上140℃以下であることが最も好ましい。
TACフィルム3の幅は600mm以上であることが好ましく、1300mm以上2500mm以下であることがより好ましく、2500mmより大きい場合にも本発明の効果が発現する。また、TACフィルム3の厚みが20μm以上200μm以下であることが好ましく、30μm以上100μm以下であることがより好ましい。
上記実施形態の水蒸気接触処理を経たTACフィルム3に、乾燥空気をあて、TACフィルム3の温度を所定の範囲内にする熱処理を行うことが好ましい。水蒸気接触処理と熱処理とを順次連続して行うことが好ましい。この熱処理により、湿熱耐久試験の前後のみならず、乾熱耐久試験の前後における各レターデーションの変動量、方向X1、方向Y1の寸法変化量の小さいTACフィルム3を製造することができる。ここで、乾熱耐久試験とは、高温低湿度の条件(例えば、温度80℃以上湿度5%RH以下)下で行われる耐久試験を指す。
水蒸気接触処理のTACフィルム3において結露を抑えるために、水蒸気接触処理が施される前のTACフィルム3に乾燥空気をあて、上記実施形態のTACフィルム3の温度を所定の範囲内に維持する結露防止処理を行うことが好ましい。結露防止処理と水蒸気接触処理とを順次連続して行うことが好ましい。
セルロースアシレートとしては、トリアセチルセルロース(TAC)が特に好ましい。そして、セルロースアシレートの中でも、セルロースの水酸基をカルボン酸でエステル化している割合、すなわち、アシル基の置換度が下記式(I)〜(III)の全てを満足するものがより好ましい。なお、以下の式(I)〜(III)において、A及びBは、アシル基の置換度を表わし、Aはアセチル基の置換度、またBは炭素原子数3〜22のアシル基の置換度である。なお、TACの90重量%以上が0.1mm〜4mmの粒子であることが好ましい。
(I) 2.5≦A+B≦3.0
(II) 0≦A≦3.0
(III) 0≦B≦2.9
ドープを調製する溶剤としては、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン,トルエンなど)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン,クロロベンゼンなど)、アルコール(例えば、メタノール,エタノール,n−プロパノール,n−ブタノール,ジエチレングリコールなど)、ケトン(例えば、アセトン,メチルエチルケトンなど)、エステル(例えば、酢酸メチル,酢酸エチル,酢酸プロピルなど)及びエーテル(例えば、テトラヒドロフラン,メチルセロソルブなど)などが挙げられる。なお、本発明において、ドープとはポリマーを溶剤に溶解または分散して得られるポリマー溶液,分散液を意味している。
本発明のポリマーフィルムは、偏光板保護フィルムや位相差フィルムとして有用である。このポリマーフィルムに光学的異方性層、反射防止層、防眩機能層等を付与して、高機能フィルムとしてもよい。
次に、溶融製膜方法によりポリマーフィルムを製造する溶融製膜設備210について説明する。溶融製膜設備210は、図8に示すように、液晶表示装置等に使用できる熱可塑性樹脂フィルムFを製造する装置である。熱可塑性樹脂フィルムFの原材料であるペレット状の熱可塑性樹脂を乾燥機212に導入して乾燥させた後、このペレットを押出機214によって押し出し、ギアポンプ216によりフィルタ218に供給する。次いで、フィルタ218により異物がろ過され、ダイ220から溶融樹脂(溶融した熱可塑性樹脂)が押し出される。溶融樹脂は、第1キャスティングロール228とタッチロール224とにより挟まれて押圧成形された後、第1キャスティングロール228にて冷却固化されて所定の表面粗さのフィルム状とされ、さらに、第2キャスティングロール226、第3キャスティングロール227によって搬送されることで未延伸フィルムFaが得られる。この未延伸フィルムFaは、この段階で巻き取られてもよいし、連続的に長スパン延伸を行う横延伸部242に供給されてもよい。また、一度巻き取られた未延伸フィルムFaを再度横延伸部242に供給しても、連続的に長スパン延伸を行う横延伸部242に供給した場合と同様の効果が得られる。
環状ポリオレフィンはノルボルネン系化合物から重合されるものが好ましい。この重合は開環重合、付加重合いずれの方法でも行える。付加重合としては例えば特許3517471号公報記載のものや特許3559360号公報、特許3867178号公報、特許3871721号公報、特許3907908号公報、特許3945598号公報、特表2005−527696号公報、特開2006−28993号公報、国際公開第2006/004376号パンフレットに記載のものが挙げられる。特に好ましいのは特許3517471号公報に記載のものである。
下記(一般式1)で表されるラクトン環構造を有するものを指す。
実施例に用いた各ポリマーフィルム(試料No.A1〜A4、B〜D)の製造方法について説明する。
フィルム製造に使用したポリマー溶液(ドープ)の調製に際しての配合を下記に示す。
原料ドープの調製に用いた化合物の処方を下記に示す。
セルローストリアセテート(置換度2.86) 89.3重量%
可塑剤A(トリフェニルフォスフェート) 7.1重量%
可塑剤B(ビフェニルジフェニルフォスフェート) 3.6重量%
の組成比からなる固形分(溶質)を
ジクロロメタン 80重量%
メタノール 13.5重量%
n−ブタノール 6.5重量%
からなる混合溶剤に適宜添加し、攪拌溶解して原料ドープを調製した。なお、原料ドープのTAC濃度は略23重量%になるように調整した。原料ドープを濾紙(東洋濾紙(株)製,#63LB)にて濾過後さらに焼結金属フィルタ(日本精線(株)製06N,公称孔径10μm)で濾過し、さらにメッシュフイルタで濾過した後にストックタンクに入れた。
なお、ここで使用したセルローストリアセテートは、残存酢酸量が0.1重量%以下であり、Ca含有率が57ppm、Mg含有率が41ppm、Fe含有率が0.4ppmであり、遊離酢酸38ppm、さらに硫酸イオンを13ppm含むものであった。また6位水酸基の水素に対するアセチル基の置換度は0.91であった。また、全アセチル基中の32.5%が6位の水酸基の水素が置換されたアセチル基であった。また、このTACをアセトンで抽出したアセトン抽出分は8重量%であり、その重量平均分子量/数平均分子量比は2.5であった。また、得られたTACのイエローインデックスは1.7であり、ヘイズは0.08、透明度は93.5%であった。このTACは、綿から採取したセルロースを原料として合成されたものである。以下の説明において、これを綿原料TACと称する。
下記の処方からマット剤液を調製した。
シリカ(日本アエロジル(株)製アエロジルR972) 0.67重量%
セルローストリアセテート 2.93重量%
トリフェニルフォスフェート 0.23重量%
ビフェニルジフェニルフォスフェート 0.12重量%
ジクロロメタン 88.37重量%
メタノール 7.68重量%
上記処方からマット剤液を調製して、アトライターにて体積平均粒径0.7μmになるように分散を行った後、富士フイルム(株)製アストロポアフィルタにてろ過した。そして、マット剤液用タンクに入れた。
下記の処方から紫外線吸収剤溶液を調製した。
2(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−tert―ブチルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール 5.83重量%
2(2´−ヒドロキシ3´,5´−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール 11.66重量%
セルローストリアセテート 1.48重量%
トリフェニルフォスフェート 0.12重量%
ビフェニルジフェニルフォスフェート 0.06重量%
ジクロロメタン 74.38重量%
メタノール 6.47重量%
上記処方から紫外線吸収剤溶液を調製し、富士フイルム(株)製のアストロポアフィルタにてろ過した後に紫外線吸収剤液法用タンクに入れた。
表1に示すこと以外は試料No.A1のTACフィルムと同様にして、試料No.A2〜A4のTACフィルム3を得た。
溶液製膜方法を用いて、特開2001−188128の実施例1に記載のフイルムNo.1(セルロースアセテートプロピオネート:厚み80μm、幅1900mm)を得た。これを試料No.Bのフィルムと称する。
国際公開第2006/025445号パンフレット記載の実施例1に従って溶融製膜方法を行い、ラクトン環含有重合体樹脂からなるポリマーフイルム(厚み90μm、幅1500mm)を得た。これを試料No.Cのフィルムと称する。
溶融製膜方法を行い、シクロオレフィン樹脂Aからなるポリマーフイルム(厚み90μm、幅1500mm)を得た。これを試料No.Dのフィルムと称する。
シクロオレフィン樹脂A(付加重合系):ポリプラスチックス(株)製TOPAS6013(Tg=130℃)
サンプルフィルムを温度25℃,湿度60%RHで2時間調湿し、自動複屈折率計(KOBRA21DH 王子計測(株))にて589.3nmにおける垂直方向から測定したレターデーション値の外挿値より次式に従い算出した。
Re=|nX−nY|×d
nXは、X方向の屈折率,nYはY方向の屈折率,dはフィルムの厚み(膜厚)を表す。
サンプルフィルムを温度25℃,湿度60%RHで2時間調湿し、自動複屈折率計(KOBRA21DH 王子計測(株))にて589.3nmにおける垂直方向から測定した値と、フィルム面を傾けながら同様に測定したレターデーション値の外挿値とから下記式に従い算出した。
Rth={(nX+nY)/2−nTH}×d
nTHは厚み方向の屈折率を表す。
ヘイズは、各ポリマーフィルムから40mm×80mmの大きさで切り出したものをサンプルフィルムとし、このサンプルフィルムについて25℃60%RHでヘイズメータ(型式:HGM−2DP,スガ試験機)を用いてJIS K−6714に従って測定した。
テンタ部5における延伸処理を経たTACフィルム3(試料No.A1)に、結露防止処理、水蒸気接触処理、及び熱処理を順次行った。その後、室温まで冷却しフィルムを巻き取った。結露防止処理では、TACフィルム3に乾燥空気をあてて、TACフィルム3の温度Tf0を調節した。水蒸気接触処理では、水蒸気接触部6内の雰囲気の絶対湿度VM、相対湿度Hu1が表2に示す値となるように、そして、水蒸気接触部6内の雰囲気の露点は、TACフィルム3の温度Tf0よりも10℃以上高い温度となるように調節し、TACフィルム3の温度Tf1が表2に示す値となる状態を、処理時間P1だけ維持しながら、TACフィルム3を搬送した。水蒸気接触部6内における搬送テンションFは表2に示すとおりである。熱処理では、熱処理部内の乾燥空気の相対湿度Hu2が表2に示す値になるように調節し、TACフィルム3の温度Tf2が表2に示す値となる状態を、処理時間P2だけ維持した。なお、表2に示す「−」は、該当する処理を行わなかったことを表す。
TACフィルム3から、方向X1の長さLX0、方向Y1の長さLY0のサンプルフィルムを切り出し、このサンプルフィルムについて湿熱耐久性試験を行った。湿熱耐久性試験では、サンプルフィルムを試験室内に21日間継続して配置した。試験室内部の環境条件は、温度60℃、湿度90%RHでほぼ一定に保った。湿熱耐久性試験後のサンプルフィルムについて、面内レターデーションReWET、厚み方向レターデーションRthWET、方向X1の長さLXWET、及び方向Y1の長さLYWETを測定した。
TACフィルム3から、方向X1の長さLX0、方向Y1の長さLY0のサンプルフィルムを切り出し、このサンプルフィルムについて乾熱耐久性試験を行った。乾熱耐久性試験では、サンプルフィルムを試験室内に21日間継続して配置した。試験室内部の環境条件は、温度80℃、湿度5%RHでほぼ一定に保った。乾熱耐久性試験後のサンプルフィルムについて、面内レターデーションReDRY、厚み方向レターデーションRthDRY、方向X1の長さLXDRY、及び方向Y1の長さLYDRYを測定した。
実験31〜35により得られたTACフィルムの表面を目視観察し、格子状のムラの有無について調べた。実験31〜34については、TACフィルムの表面に格子状のムラを確認することができなかったが、実験35については、TACフィルムの表面に格子状のムラを確認することができた。
表1に記載の試料No.A1のTACフィルム3を用いて、実験51〜62を行った。ただし、実験51〜62に用いたTACフィルム3の膜厚は、80μmであり、幅は1600mmであった。
図1に示すオフライン延伸設備2を用いて、TACフィルム3に各処理を施した。TACフィルム3を、図6に示すテンタ部5に導入した。予熱エリア11では、TACフィルム3の温度Tjを165℃に調節した。延伸エリア12では、TACフィルム3の温度Tkを170℃に調節した。延伸エリア12では、延伸率ERが140%の延伸処理をTACフィルム3に施した。
温度Tn1〜Tn3、及び緩和率RRmn1〜RRmn3を表6に示すこと以外は、実験51と同様にした。ただし、実験52、54、56及び58では、図6に示すテンタ部5に代えて、図2に示すテンタ部5を用いた。
3 TACフィルム
5 テンタ部
6 水蒸気接触部
12 延伸エリア
13 緩和エリア
41〜44 風
71 延伸後エリア
400 水蒸気
Claims (6)
- 長手方向に走行する長尺状の熱可塑性樹脂フィルムの幅方向への張力により、前記熱可塑性樹脂フィルムを拡幅する延伸処理と、前記延伸処理が開始する延伸開始位置から前記延伸処理が終了する延伸終了位置までの前記走行方向における距離をLとするときに、前記延伸終了位置を通過し、及びこの延伸終了位置から前記走行方向へ0.2×Lだけ離れた位置に到達するまでの前記熱可塑性樹脂フィルムの幅を一定に維持する幅一定維持処理とを含む第1処理と、
前記第1処理が施された前記熱可塑性樹脂フィルムに水蒸気を接触させる第2処理とを有し、
前記第2処理により前記熱可塑性樹脂フィルムに発生する第2ボーイングと相殺する第1ボーイングが前記熱可塑性樹脂フィルムに発生するように前記第1処理を行われることを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。 - 前記第1処理では、前記延伸終了位置を通過し、及びこの延伸終了位置から前記走行方向へ0.2×Lだけ離れた位置に到達するまでの前記熱可塑性樹脂フィルムの温度が、前記延伸終了位置における前記熱可塑性樹脂フィルムの温度以下となるように、前記熱可塑性樹脂フィルムの温度を調節する温度調節処理が行われることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記第1処理では、前記延伸処理が施された前記熱可塑性樹脂フィルムについて、前記幅方向への張力が付与される状態を維持しながら、前記熱可塑性樹脂フィルムの幅を狭くする緩和処理が行われることを特徴とする請求項1又は2記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムは溶液製膜方法によりつくられたことを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムはセルロースアシレートフィルムであることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムは環状ポリオレフィンフィルムであることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
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