JP5749289B2 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光学フィルム、特に表示装置に用いられる光学フィルムの製造方法に関する。
ポリマーフィルムは、優れた光透過性や柔軟性および軽量薄膜化が可能であるなどの特長から光学フィルムとして多岐に利用されている。ポリマーフィルムの中でも、セルロースアシレートフィルムは、液晶表示装置の偏光板の保護フィルム,複屈折性を有する位相差フィルムなどの光学フィルムに用いられている。
ポリマーフィルムの主な製造方法としては、溶融押出方法と溶液製膜方法とがある。溶融押出方法は、ポリマーをそのまま加熱溶解させた後、押出機で押し出してポリマーフィルムを製造する方法である。溶融押出方法は、ポリマーフィルムの生産性が高く、設備コストも比較的低いなどの特徴を有する。一方、溶液製膜方法は、ポリマーが溶媒に溶けているポリマー溶液(以下、ドープと称する)を支持体上に流延し、流延膜を形成する。流延膜が自己支持性を有するものとなった後、溶媒を含んだ状態の流延膜を支持体から剥がすことでフィルムを形成し、このフィルムを乾燥する方法である。この溶液製膜方法は、溶融押出方法と比べて、厚みの均一性に優れるとともに、含有異物の少ないフィルムを得ることができるため、特に光学フィルムの製造方法に適している。
液晶ディスプレイ等の表示装置に対する要求性能は近年ますます高くなっており、表示装置に用いる光学フィルムに対しても要求される光学性能は高まるばかりである。例えば液晶ディスプレイにおいては、さらなる薄型化、高コントラスト化が要求されている。これに伴い、位相差フィルム等の光学フィルムに対しては、さらなる薄膜化、高コントラスト化のための光透過性の向上が求められている。
また、光学特性の中でも、近年では遅相軸の均一性が特に重要視されている。しかし、ポリマーフィルムを幅方向に延伸した場合に、ポリマーフィルムの中央部では所期の遅相軸となるが、幅方向の側端に向かうほど遅相軸のずれが大きくなった、いわゆるボーイングと称される現象が発生することが知られている。このため、延伸後のポリマーフィルムの側端を大きく切り落とし、遅相軸が均一な中央部のみを光学フィルムとして利用してきており、無駄が多かった。
延伸処理については、これまで多くの提案が為されており、例えば特許文献1では、長尺のセルロースエステルフィルムの幅方向の両側端を把持して延伸する延伸工程を有するセルロースエステルフィルムの製造方法が提案されている。この特許文献1の延伸工程では、遅相軸の分布、レタデーション等の光学性能が良好なフィルムを得るために、延伸開始時のフィルム残留溶媒量、延伸工程におけるフィルムの温度や雰囲気の溶媒濃度、幅方向の延伸速度、フィルムの搬送方向に対するフィルム側端の移動方向の角度(延伸角度)などを規定している。
また、特許文献2では、第1延伸工程と第2延伸工程とを有する光学フィルムの製造方法が提案されている。この特許文献2の第1延伸工程では、樹脂フィルムの幅方向の両側端をクリップで把持し、このクリップを樹脂フィルムの搬送方向と角度θ1をなす移動方向に移動する。これにより、幅方向にクリップ間の距離を徐々に広げて樹脂フィルムを幅方向に延伸する。この第1延伸工程に続けて第2延伸工程が行われる。第2延伸工程では、クリップの移動方向を1延伸工程よりも角度θ2だけ増大させてクリップを移動し、樹脂フィルムを幅方向にさらに延伸する。そして、角度θ1,θ2が「0°<θ1<θ2<2.5°」,「1.25×θ1≦θ2≦4×θ1」をそれぞれ満たし、かつ第2延伸工程における樹脂フィルムの温度を第1延伸工程のものよりも高くしている。これにより、レタデーションが幅方向で均一なフィルムを得るとともに、フィルムを破断させることなく延伸できるようにしている。
特開2007−245730号公報 特開2010−113003号公報
ところで、より薄く、またより光透過性の高い光学フィルムを得るために、延伸処理において、ポリマーフィルムをより高温で延伸し、高い延伸倍率で延伸させる傾向があるが、ポリマーフィルムの幅方向における遅相軸のずれが大きくなるという問題があった。上記の特許文献1,2の方法によっても、ポリマーフィルムの幅方向における遅相軸のずれを小さく抑えることができなかった。
本発明は、上記事情を鑑みなされたもので、遅相軸のずれを小さく抑えることができる光学フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の光学フィルムの製造方法は、長尺のフィルムの両側部を保持した保持部材をフィルムの搬送方向に移動しながら幅方向に移動することによって、フィルムを幅方向に延伸する延伸工程が、第1〜第N(Nは2以上の整数)延伸工程を有し、第1延伸工程は、フィルムの搬送方向との間に第1延伸角度をなす第1移動方向に保持部材を移動させて、フィルムの両側部の保持部材間の間隔を漸増することでフィルムを幅方向に延伸し、第n(nは2〜N)延伸工程は、第(n−1)延伸工程に連続して行われ、フィルムの搬送方向との間に第(n−1)延伸角度よりも大きな第n延伸角度をなす第n移動方向に保持部材を移動させて、フィルムの両側部の保持部材間の間隔を漸増することでフィルムを幅方向に延伸し、第1延伸角度をθ1(°)とし、第n−1延伸角度に対する第n延伸角度の増分をθn(°)としたきに、θi(iは1〜N)が下記条件式(I),(II)を満たすものである。
θ2≦1.66・θ1−0.62・・・(I)
0°<θi≦1.4°・・・(II)
また、第i(i=2または3)延伸工程の延伸区間の区間長をLiとし、第1延伸工程による延伸前のフィルムの幅をWとしたときに、下記条件式(III)を満たすことが好ましい。
0<L1≦Li<6・W ・・・(III)
また、第i(i=4または5)延伸工程の延伸区間の区間長をLiとし、第1延伸工程による延伸前のフィルムの幅をWとしたときに、下記条件式(IV)を満たすことが好ましい。
0<Li<3・W ・・・(IV)
また、第i延伸工程での延伸前のフィルムの幅を i−1 ,延伸後の幅を ,延伸を行っている延伸時間を (分)としたときに、第1〜第N延伸工程のそれぞれの延伸速度r(%/min)が下記条件式(V)を満たすことが好ましい。
10(%/min)≦r≦450(%/min) ・・・(V)
但し、r=[{(W/Wi−1)−1}×100%]/T
また、第1〜第N延伸工程では、フィルムのガラス転移点をTg(℃)としたときに、フィルムの温度T(℃)を(Tg−10℃)以上(Tg+40℃)以下の範囲内にすることが好ましい。
本発明によれば、遅相軸のずれが小さく抑えられた光学フィルムを製造することができる。
溶液製膜設備を示す概略図である。 第1、第2延伸区間を有するテンタの概略図である。 第1〜第4延伸区間を有するテンタの概略図である
図1において、溶液製膜設備10は、ドープ11から位相差機能(複屈折性)を有する光学フィルムとしてセルロースアシレートフィルム(以下、単に「フィルム」と称する)12を製造する。
ドープ11は、ポリマーを溶媒に溶解したものである。この実施形態では、透明な熱可塑性ポリマーとしてのセルロースアシレートを溶媒に溶解したものをドープ11としている。セルロースアシレートの中でも、セルロースの水酸基へのアシル基の置換度が下記式(1)〜(3)を満たすようなTAC(セルローストリアセテート)を用いる場合に、本発明は特に有効である。式(1)〜(3)において、A及びBは、セルロースの水酸基中の水素原子に対するアシル基の置換度を表し、Aはアセチル基の置換度、Bは炭素原子数が3〜22のアシル基の置換度である。なお、セルロースアシレートの総アシル基置換度Zは、A+Bで求める値である。
(1) 2.7≦A+B≦3.0
(2) 0≦A≦3.0
(3) 0≦B≦2.9
また、TACに代えて、または加えて、セルロースの水酸基へのアシル基の置換度が下記式(4)を満たすようなDAC(セルロースジアセテート)を用いる場合にも、本発明は特に有効である。
(4)2.0≦A+B<2.7
レタデーションの波長分散性の観点から、式(4)を満たしながらも、DACのアセチル基の置換度A、及び炭素数3以上22以下のアシル基の置換度の合計Bは、下記式(5)および(6)を満たすことが、好ましい。
(5) 1.0<A<2.7
(6) 0≦B<1.5
セルロースを構成するβ−1,4結合しているグルコース単位は、2位、3位および6位に遊離の水酸基(ヒドロキシル基)を有している。セルロースアシレートは、これらの水酸基の一部または全部を炭素数2以上のアシル基によりエステル化した重合体(ポリマー)である。アシル置換度は、2位、3位及び6位それぞれについて、セルロースの水酸基がエステル化している割合(100%のエステル化の場合を置換度1とする)を意味する。
位相差機能を備えた光学フィルムとしては、そのポリマー成分が透明な熱可塑性のポリマー、例えば、セルロースエステル、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマーなどであってもよい。
溶液製膜設備10は、流延装置14、テンタ15、切除装置16、乾燥室17、冷却室18、巻取装置19を備えている。
流延装置14は、ドープ11から溶媒を含んだ状態のフィルム12を形成する。この流延装置14は、ベルト21、一対のバックアップローラ22、流延ダイ23、剥取ローラ25、及びこれらを収容したチャンバ26を備える。ベルト21は、環状にされた無端の流延支持体であり、1対のバックアップローラ22に掛け渡されて、バックアップローラ22間が水平になっている。一対のバックアップローラ22のうちの一方の駆動軸22aに駆動部(図示省略)が接続されており、この駆動部によって、矢線A1で示す周方向に回転する。このバックアップローラ22の回転により、ベルト21が循環走行する。
流延ダイ23は、ドープ11を走行中のベルト30の表面に吐出する。これによりベルト21の表面に流延膜27が連続的に形成される。減圧チャンバ28は、流延ダイ23の吐出口からベルト21の表面に達するまでの間のドープ11の部分の背面側を減圧して、その部分の振動、破断を防止する。
温調機29は、温度調節した伝熱媒体を各バックアップローラ22内に供給する。これにより、各バックアップローラ22,ベルト21を介して流延膜27の温度を制御する。この実施形態では、乾燥流延、すなわち流延膜を乾燥して固化させており、流延膜27の溶媒の蒸発を促すように温調機29は温度を制御する。
なお、乾燥流延に代えて、流延膜を冷却固化させる、いわゆる冷却流延であってもよい。この場合には、温調機29は、冷却した伝熱媒体をバックアップローラ33に供給することにより、流延膜27の流動性が低下するようにベルト21を冷却する。また、流延支持体は、ベルト21に限定されない。例えば、ベルト21に代えて、ドラムを用い、ドープ11を回転中のドラムの周面に吐出して流延してもよい。流延膜を乾燥して固化させるいわゆる乾燥流延の場合には、ベルト21を用いることが多く、冷却流延の場合にはドラムを用いることが多いが、乾燥流延にドラムを、また冷却流延にベルトを用いてもかまわない。ドラムを流延支持体として用いて流延膜の温度を制御する場合には、そのドラムに冷却した伝熱媒体を流すことでドラムの周面の温度を下げればよい。
流延膜27は、ベルト21による搬送中に乾燥が進められ、剥取ローラ25の位置でベルト21から剥ぎ取られてフィルム12として下流に搬送される。剥取ローラ25は、剥取位置を一定に維持しながら流延膜27をベルト21から剥ぎ取るものであり、その回転軸をバックアップローラ33の回転軸と平行に配してある。フィルム12を剥取ローラ25に巻き掛けた状態で、溶液製膜設備10の下流に向けてフィルム12が引っ張られることにより、流延膜27が所定の剥取位置でベルト21から剥がされる。フィルム12は、チャンバ26の外側に送り出され、テンタ15へ送られる。
なお、チャンバ26内には、ドープ11、流延膜27、フィルム12のそれぞれから蒸発して気体となった溶媒を凝縮して凝縮器(コンデンサ)が配されている。この凝縮器で液化された溶媒は回収装置に送られて回収される。なお、凝縮器と回収装置との図示は省略する。
流延装置14からのフィルム12は、テンタ15へ送られる。なお、この実施形態では、流延装置14から直接にフィルム12をテンタ15に供給しているが、例えば延伸前の所定長のフィルム12を巻き取ったフィルムロールからフィルム12を引き出してテンタ15に供給して延伸を行う、いわゆるオフライン延伸であってもよい。
テンタ15による延伸前のフィルム12の膜厚は、大きすぎると透明性が低下する。また小さすぎるとテンションによる耐性が低下することで、製膜中の安定的なフィルム12の搬送性・切除装置での連続切断性が低下する。このため、フィルム12の膜厚は、25μm以上90μm未満が好ましく、30μm以上75μm未満がより好ましい。
テンタ15は、フィルム12を搬送方向Z1と直交する幅方向Z2(図2参照)に延伸する。詳細は後述するが、テンタ15では、フィルム12の両側部をそれぞれクリップ30で把持し、クリップ30を搬送方向Z1に移動しながら、対向するクリップの間隔(以下、対向クリップ間隔という)を大きくすることによって、フィルム12を幅方向Z2に延伸する。テンタ15によって延伸されたフィルム12は、切除装置16に送られる。
上記テンタ15は、エア供給部31とダクト32を備える。エア供給部31は、各種温度に調整した乾燥風をダクト32に供給し、このダクト32からテンタ15内のフィルム12に乾燥風を吹き付ける。これにより、テンタ15の各区間におけるフィルム12の加熱や冷却を行っている。なお、フィルム12に対する加熱、冷却は、他の手法で行ってもよい。
この実施形態では、テンタ15としてクリップテンタを用いており、クリップ30が保持部材となっている。クリップテンタに代えてピンテンタを用いてもよい。ピンテンタは、フィルム12の側部に複数のピンを貫通して保持するピンプレートを有し、保持部材としてのこのピンプレートが移動してフィルム12を幅方向に延伸する。
切除装置16は、フィルム12を切断刃に連続的に案内して、クリップ30による把持跡がある両側部を切り離す。切除装置16で両側部が切り話されたフィルム12は、乾燥室17に送られる。
乾燥室17には、複数のローラ33が設けられている。フィルム12は、各ローラ33に順番に巻き掛けられて、乾燥室17内を蛇行して搬送されて冷却室18に送られる。この乾燥室17には加熱された乾燥空気が供給されており、フィルム12は、乾燥室17内を通過する間にさらに乾燥される。
冷却室18には、室温(例えば15〜35℃)程度の乾燥空気が供給されている。フィルム12は、この冷却室18内を通過することにより温度が下げられる。温度が低下したフィルム12は、冷却室18から巻取装置19に送られて巻芯35に巻き取られる。
図2に示すように、テンタ15は、上述のクリップ30と、レール41、42とを有する。また、テンタ15内では、搬送路は、上流側から順番に、予熱工程を行う予熱区間44、第1延伸工程を行う第1延伸区間45、第2延伸工程を行う第2延伸区間46、緩和工程を行う緩和区間47、冷却工程を行う冷却区間48に区分してある。また、予熱区間44よりも上流に把持開始位置、冷却区間48よりも下流側に把持解除位置をそれぞれ設定してある。
レール41、42は、フィルム12の搬送路の両側に配されている。レール41、42には、それぞれ複数のクリップ30が設けられている。各クリップ30は、対応するレールに沿って移動自在であり、その移動方向はレール41、42によって規定される。各レール41,42は、クリップ30を把持開始位置から把持解除位置に移動する往路部と、把持解除位置にまで移動したクリップ30を把持開始位置に戻す復路部とを有した環状に設けられている。なお、クリップ30は、一定の間隔で各レール41,42の全周にあるが、図2では一部のクリップ30のみを描いてある。
レール41,42には、それぞれ複数のクリップ30を所定の間隔で取り付けた環状のチェーン(図示せず)がレールに沿って移動自在に設けられている。チェーンは、把持開始位置よりも上流側に配されるターンホイール49aと、把持開始位置よりも下流側に配されるスプロケット49bに掛けられている。スプロケット49bが駆動部(図示省略)によって回転することにより、チェーンがレール41,42に沿って循環移動する。このチェーンの移動により各クリップ30がレール41,42に沿って一定の速度で移動する。なお、以下では、往路部、復路部を特に明示しない場合は、レール41,42として往路部について説明する。
把持開始位置には、クリップ30にフィルム12の側端の把持を開始させる把持開始部材(図示省略)が設けられている。また、把持解除位置には、クリップ30にフィルム12の側部の把持を解除させる把持解除部材(図示省略)が設けられている。これにより、フィルム12は、その両側端がそれぞれ把持開始位置でクリップ30に把持され、クリップ30の移動により搬送方向Z1に搬送されて、各区間44〜48を順次通過する。各区間44〜48を通過する間にフィルム12は区間ごとの処理が施され、把持解除位置でクリップ30の把持が解除される。
把持開始位置から第1延伸区間45に至るまでは、レール41,42は、搬送方向Z1と平行で、それらの間隔(以下、レール幅という)を一定にしてある。これにより、対向したレール41上のクリップ30とレール42上のクリップ30との対向クリップ間隔を一定にした状態で、クリップ30を搬送方向Z1に移動する。したがって、この間では、フィルム12が延伸されることなく搬送される。
予熱区間44では、延伸処理の前にフィルム12を加熱(以下、予熱という)を行う。したがって、予熱区間44ではフィルム12は、延伸しない状態で予熱される。この予熱により、第1延伸区間45での延伸が迅速に開始されるようになるとともに、その延伸の際にフィルム12に対して幅方向Z2でより均一な張力が付与されるようになる。
第1延伸区間45では、区間内ではレール41,42は直線に配されているが、搬送方向との間で第1延伸角度θ1をなすように外向きに角度を付けて配してあり、下流に向かってレール幅が次第に広くなる。これにより、クリップ30の移動方向を搬送方向Z1に対して第1延伸角度θ1だけ外側に向け、クリップ30の搬送方向Z1の移動にともなって対向クリップ間隔を漸増しフィルム12を幅方向Z2に延伸する。この第1延伸区間45では、延伸前の幅Wのフィルム12を幅Wにまで拡げる。なお、予熱区間44では、搬送方向Z1に対してレール41,42が平行であるから、第1延伸角度θ1は、予熱区間44に対する第1延伸区間45におけるクリップ30の移動方向の増分の角度である。
第1延伸区間45において、延伸開始時におけるフィルム12の残留溶媒量は、30wt%未満とすることが好ましい。流延装置14から送り出された段階でフィルム12の残留溶媒量は30wt%未満であってもよい。また、予熱においても溶媒が蒸発してフィルム12の乾燥が進むから、予熱区間44の搬送中に残留溶媒量が30wt%未満となってもよい。この例において残留溶媒量とは、残留溶媒量を求めるべき測定対象のフィルム12の質量をX、このフィルム12を完全に乾燥した後の質量をYとするときに、{(X−Y)/Y}×100%で求めるいわゆる乾量基準の値である。なお、「完全に乾燥」とは溶媒の残留量が厳格に「0」である必要はない。本実施形態では、測定対象のフィルム12に対して、120℃以上、相対湿度10%以下の恒温槽内で3時間以上の乾燥処理を行った後の質量をYとすればよい。
第1延伸区間45で延伸されたフィルム12は、第2延伸区間46に入るとさらに延伸される。第2延伸区間46は、レール41,42は、区間内では直線に配され、下流に向かってレール幅が次第に広くなっている。第2延伸区間46でのレール41,42は、搬送方向Z1に対して第1延伸角度θ1よりも角度θ2だけ大きな第2延伸角度で外向きに傾けられている。すなわち、クリップ30の移動方向は、第1延伸区間45のときよりも角度θ2だけさらに外向きになっている。このため、第2延伸区間46では、第1延伸区間45と同様にフィルム12を幅方向に延伸するが、単位時間あたりの幅の広がり度合いは第1延伸区間45のものよりも大きい。この第2延伸区間45では、延伸前の幅Wのフィルム12を幅Wにまで拡げる。
この例では、延伸区間を2区間としてクリップ30の移動方向を延伸中に1回変化させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、クリップ30の移動方向を延伸中に2回以上変化させるように延伸区間を3区間以上としてもよい。
ここで、Nを2以上の整数として、延伸区間をN区間、すなわち第1〜第N延伸区間とした場合、第n(nは2〜N)延伸区間では、第(n−1)延伸角度よりも大きな第n延伸角度をクリップ30の移動方向としてフィルム12を幅方向に延伸するが、第1延伸角度をθ1,第n−1延伸角度に対する第n延伸角度の増分をθn(°)としたときに、θi(iは1〜N)が次の条件式(I)及び条件(II)を満たすようにする。
θ2≦1.66・θ1−0.62・・・(I)
0<θi≦1.4° ・・・・(II)
上記条件式(I),(II)は、延伸されたフィルム12の遅相軸ずれを小さくするための条件である。すなわち、延伸角度が順次に増大される2区間以上の延伸区間でフィルム12を幅方向Z2に延伸する場合に、第1及び第2延伸区間45,46において条件式(I)及び(II)を満たすようにクリップ30の移動方向を決めることで、フィルム12の幅方向Z2における遅相軸ずれを小さくしたフィルム12を得ることができる。なお、図2に示す例では、条件式(II)については、「0<θ1≦1.4°」、「0<θ2≦1.4°」をそれぞれ満たすようにする。また、角度θ1〜θNまでの合計は、5.0°よりも小さくするのがよい。
また、第1〜第N延伸区間の各区間長は、適宜に決めることができるが、第1延伸工程による延伸開始前のフィルム12の幅Wとの関係で、次の条件式(III),(IV)を満たすことが好ましい。条件式(III),(IV)中の値Liは第i延伸区間の区間長である。この条件式(III),(IV)を満たすことにより、遅相軸のずれをより効果的に小さくすることができる。なお、遅相軸のずれを小さくする効果は、フィルム12の幅Wが400mm以上である場合に特に有効である。
iが2,3の場合
0<L1≦Li<6・W ・・・(III)
iが4,5の場合
0<Li<3・W ・・・(IV)
図2の例では、第1,第2延伸区間45,46だけであるので、これらの区間長L1,L2が「0<L1≦L2<6・W」を満たせばよい。また、例えば、第1〜第3延伸区間の3区間である場合には、それらの区間長L1〜L3が「0<L1≦L2<6・W」,「0<L1≦L3<6・W」を満たすようにする。さらに、例えば第1〜第5延伸区間の5区間である場合には、それらの区間長L1〜L5が「0<L1≦L2<6・W」,「0<L1≦L3<6・W」,「0<L4<3・W」,「0<L5<3・W」をそれぞれ満たすようにする。
また、遅相軸のずれをより効果的に小さくするために、第i延伸区間(iは1〜N)の1区間における単位時間あたりの延伸の度合いを示す延伸速度r(%/min)は、下記の条件式(V)を満たすようにすることも好ましい。
10(%/min)≦r≦450(%/min)・・・(V)
但し、r=[{(W/Wi−1)−1}×100%]/T
上記条件式(V)中の値Wi−1は、第i延伸区間でのフィルム12の延伸前の幅であり、値Wは第i延伸区間でのフィルム12の延伸後の幅である。また、値Tは、第i延伸区間で延伸を行っている延伸時間(分)であり、第i延伸区間のフィルム12の通過時間(分)に等しい。この延伸時間Tiは、第i延伸区間の区間長Liと、その区間における搬送方向Z1のクリップ30の移動速度によって決まる。
図2の例では、第1延伸区間45の延伸速度rは「[{(W/W)−1}×100%]/T」として、第2延伸区間46の延伸速度rは「[{(W/W)−1}×100%]/T」として求められ、これらが10(%/min)以上450(%/min)以下となるようにすればよい。
延伸倍率αが小さい場合には、レタデーションが小さくなり、所望のレタデーションを得られない。また、延伸倍率αが大きすぎると、フィルム12のヘイズが上昇、すなわちフィルム12の透明性が低下する。このような観点から、第1〜第N延伸区間での延伸後の最終的な延伸倍率αが「15%≦α≦70%」の条件を満たすことが好ましい。延伸倍率αは、「α={(W/W)−1}×100%」によって求められ、値Wは最終の第N延伸区間での延伸後のフィルム12の幅、値Wは、第1延伸工程による延伸前のフィルム12の幅である。
第1,第2延伸区間45,46では、エア供給部31からの加熱された乾燥風によりフィルム12を加熱する。この第1,第2延伸区間45,46における加熱では、フィルム12の光透過性を向上するために、フィルム12の温度をT(℃)、フィルム12のガラス転移点をTg(℃)としたときに、(Tg−10℃)以上(Tg+40℃)以下の範囲内の温度にすることが好ましい。フィルム12の温度Tは、第1,第2延伸区間45,46で同じでもよく互いに異なっていてもよい。
第1〜第N延伸区間で延伸を行う場合でも、各延伸区間におけるフィルム12の温度T(℃)を(Tg−10℃)以上(Tg+40℃)以下の範囲内の温度にすることが好ましい。そして、この場合にも、フィルム12の温度Tは、各延伸区間で同じでもよく互いに異なっていてもよい。延伸工程中にフィルム12から溶媒が蒸発し、これによりフィルム12のガラス転移点Tg(℃)が変化する。このガラス転移点Tg(℃)の変化に応じて各延伸区間の温度を決めてもよい。
緩和区間47,冷却区間48は、予熱区間44と同様に、レール41,42は、搬送方向Z1に平行でありレール幅を一定にしてある。したがって、これらの緩和、冷却区間47,48では、対向クリップ間隔を一定にした状態でクリップ30が移動し、フィルム12は幅Wを維持して搬送される。緩和区間47では、フィルム12をその幅を一定にした状態で加熱することにより、第1,第2延伸区間45,46での延伸処理で生じた歪みを緩和する。冷却区間48では、フィルム12を冷却してフィルム12の分子を固定する。なお、緩和区間47を設けなくてもよい。
図3に示す例は、延伸区間を4区間としているものである。なお、以下に説明する他は、最初の例と同じであり、実質的に同じ部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図3において、テンタ50は、予熱区間44と緩和区間47の間に第1〜第4延伸工程を行う第1〜第4延伸区間51〜54を設けている。第1〜第4延伸区間51〜54では、レール41,42は、いずれも直線に配されているが、第1〜第4延伸角度が与えられており下流に向かってレール幅が次第に広くなっている。各延伸区間51〜54のレール41,42は、前の区間の対応するレール41,42との間で角度θ1〜θ4(>0°)をなす。すなわち、第1延伸角度はθ1であり、第2〜4延伸区間のクリップ30の移動方向の角度の増分は角度θ2〜θ4である。
このテンタ50では、上記のようにして搬送方向Z1に対するクリップ30の移動方向の角度を3回増加させて下流側の延伸区間ほどフィルム12の幅方向Z2の延伸の度合い、すなわち延伸速度を大きくしている。
クリップ30の移動方向の増分の角度θ1〜θ4が、フィルム12の幅方向Z2における遅相軸のずれを小さくするために、上記条件式(I)を満たすとともに、i=1,2,3,4として、上記条件(II)を満たすようにレール41,42の角度が設定されている。なお、角度θ1〜θ4の合計を5.0°よりも小さくするのがよい。
また、上記条件式(III),(IV)を満たし、より効果的に遅相軸のずれを小さくするためには、第1〜第4延伸区間51〜54の区間長L1〜L4が、「0<L1≦L2<6・W」,「0<L1≦L3<6・W」、「0<L4<3・W」をそれぞれ満たすようにすればよい。さらに、第1〜第4延伸区間51〜54における延伸速度r(%/min)は、iは1,2,3,4として、上記条件式(V)を満たすようにすればよい。
第1〜第4延伸区間51〜54を通して延伸倍率αは、値Wは最終の第4延伸区間54での延伸後のフィルム12の幅をW、第1延伸工程による延伸前のフィルム12の幅をWとして、「α={(W/W)−1}×100%」によって求められ、これが「15%≦α≦70%」の条件を満たすようにすればよい。
第1〜第4延伸区間51〜54における加熱では、いずれの区間の加熱においてもフィルム12の温度をT(℃)、フィルム12のガラス転移点をTg(℃)としたときに、(Tg−10℃)以上(Tg+40℃)以下の範囲内の温度にする。第1〜第4延伸区間51〜54を通してフィルム12の温度Tを同じにしてもよいし、各延伸区間51〜54の温度が異なってもよい。
[実験1]〜[実験8]
実験1〜実験8では、溶液製膜設備10を用いて、上記のように調製されたドープ11によりフィルム12を製造し、このときに延伸区間が2区間のテンタ15で延伸するものを実験1〜5とし、延伸区間が4区間のテンタ50で延伸するものを実験6,7とした。また、延伸区間を3区間としたテンタで延伸したもの実験8とした。実験1〜8について、第i延伸区間(実験1〜5ではi=1,2、実験6,7はi=1〜4、実験8はi=1〜3)における角度θiと、得られた各フィルム12についての遅相軸のずれの評価結果を表1の各欄に示す。なお、実験1〜8は、クリップ30の移動速度、延伸中のフィルム12の温度T等の条件は、互いに同じとした。
遅相軸のずれの評価は、所期の方向に対するずれを遅相軸のずれ角度(−90°〜+90°の範囲)として、フィルム12の幅方向に沿って複数の測定点について測定した。この測定では、KOBRA21ADH(王子計測機器(株)製)にて測定し、角度は時計方向を正(+)とした。得られる遅相軸のずれ角度のうちの最大値と最小値の差を求めて、ずれ角度とした。このときに、ボーイングにより幅方向の両側端において最大値(正の角度)と最小値(負の角度)が得られたので、搬送方向右側の側端のずれ角度(最大値または最小値)から左側の側端のずれ角度(最大値または最小値)を引くことによって得られる符号つきの値をずれ角度として表1に示した。
[比較例]
[比較実験1]〜[比較実験4]
比較実験1〜4では、実験1〜8と同様に、溶液製膜設備10を用いて、上記のように調製されたドープ11によりフィルムを製造し、このときに延伸区間が2区間のテンタ15で延伸した。比較実験1〜4について、第1,2延伸区間における角度θ1,θ2と、得られた各フィルム12についての遅相軸のずれのずれ角度を表1の各欄に示す。なお、比較実験1〜4は、クリップ30の移動速度、延伸中のフィルム12の温度T等の条件は、実施例の実験1〜8と同じにした。
なお、評価の欄には、ずれ角度の絶対値が0.5°以下の場合に評価Aを、0.5°を超えて1°未満の場合に評価Bを、1°を超える場合に評価Cを記してある。
Figure 0005749289
10 溶液製膜設備
12 フィルム
15,50 テンタ
30 クリップ
45,46,51〜54 延伸区間

Claims (5)

  1. 長尺のフィルムの両側端を保持した保持部材をフィルムの搬送方向に移動しながら幅方向に移動することによって、フィルムを幅方向に延伸する延伸工程を有する光学フィルムの製造方法において、
    前記延伸工程は、第1〜第N(Nは2以上の整数)延伸工程を有し、第1延伸工程は、フィルムの搬送方向との間に第1延伸角度をなす第1移動方向に前記保持部材を移動させて、フィルムの両側端の保持部材間の間隔を漸増することでフィルムを幅方向に延伸し、
    第n(nは2〜N)延伸工程は、第(n−1)延伸工程に連続して行われ、フィルムの搬送方向との間に第(n−1)延伸角度よりも大きな第n延伸角度をなす第n移動方向に前記保持部材を移動させて、フィルムの両側端の保持部材間の間隔を漸増することでフィルムを幅方向に延伸し、
    第1延伸角度をθ1(°)とし、第n−1延伸角度に対する第n延伸角度の増分をθn(°)としたきに、θi(iは1〜N)が下記条件式(I),(II)を満たすことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
    θ2≦1.66・θ1−0.62・・・(I)
    0°<θi≦1.4°・・・(II)
  2. 第i(i=2または3)延伸工程の延伸区間の区間長をLiとし、第1延伸工程による延伸前のフィルムの幅をWとしたときに、下記条件式(III)を満たすことを特徴とする請求項1記載の光学フィルムの製造方法。
    0<L1≦Li<6・W ・・・(III)
  3. 第i(i=4または5)延伸工程の延伸区間の区間長をLiとし、第1延伸工程による延伸前のフィルムの幅をWとしたときに、下記条件式(IV)を満たすことを特徴とする請求項1または2記載の光学フィルムの製造方法。
    0<Li<3・W ・・・(IV)
  4. 第i延伸工程での延伸前のフィルムの幅を i−1 ,延伸後の幅を ,延伸を行っている延伸時間を (分)としたときに、第1〜第N延伸工程のそれぞれの延伸速度r(%/min)が下記条件式(V)を満たすことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
    10(%/min)≦r≦450(%/min) ・・・(V)
    但し、r=[{(W/Wi−1)−1}×100%]/T
  5. 第1〜第N延伸工程では、フィルムのガラス転移点をTg(℃)としたときに、フィルムの温度T(℃)を(Tg−10℃)以上(Tg+40℃)以下の範囲内にすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
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