JP5753137B2 - フィルム、その製造方法、並びにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、偏光板の保護フィルム等、種々の用途に有用なフィルム、その製造方法、並びにそれを用いた偏光板及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置等の表示装置に用いられる、視認者側の偏光板の表面については、耐擦傷、反射防止、帯電防止等の機能を付与することが求められている。前記機能を付与する方法としては、偏光板の保護フィルムの表面上に、活性エネルギー線硬化性組成物からなる硬化層等の機能層を形成する方法が一般的である。しかし、保護フィルムとして汎用されているセルロースアシレートフィルムの表面と、上記硬化層との密着性が弱いという問題があった。特許文献1には、この問題を解決した、活性エネルギー線硬化層等の機能層との密着性が改善されたセルロースアシレートフィルムが提案されている。
液晶表示装置については、今後は電子看板用途等を中心に室外での使用頻度が増加することが予想され、従来よりもさらに過酷な環境下での使用にも耐え得る液晶表示装置が求められている。また、液晶表示装置には、ポリビニルアルコール(PVA)とヨウ素を用いた偏光子をセルロースアシレートフィルム等の偏光板保護フィルムで挟みこんだ構成の偏光板が広く使用されているが、PVAとヨウ素を用いた偏光子は高温高湿環境下で偏光子性能が劣化しやすいという弱点があり、室外用途の要求性能にこたえるには改良が必要である。さらに、屋外用途では上記機能層に対しても室内用途に比べてさらに厳しい耐久性が求められる。中でも光に対する安定性は特に重要な項目であるが、従来の機能層は長時間光を照射すると活性エネルギー線硬化層がセルロースアシレートフィルムから剥がれやすくなるという問題をかかえており、初期の密着性を改善しても、かかる耐光密着性を改善することはできない。
樹脂フィルムの耐光性を向上させる手段としては、紫外線吸収剤や酸化防止剤を添加することが一般的であり、例えば特許文献2にはトリアジン系紫外線吸収剤とヒンダードアミン系酸化防止剤を添加した樹脂フィルムが開示されている。また、特許文献3及び特許文献4にはヒンダードアミン系酸化防止剤を含むセルロースアシレートフィルムが開示されている。
特開2011−116113号公報 特開2009−167416号公報 国際公開第07/072643号 特開2006−123513号公報
本発明者らが特許文献1に開示の上層との密着性が改善されたセルロースアシレートフィルムについて、その上面に硬化層を形成し、経時による密着性の変化を検討したところ、長時間光に曝されると、密着性が顕著に低下することがわかった。上記特許文献2〜4に記載のヒンダードアミン系酸化防止剤を単に添加するだけでは、耐光密着性を改善することはできず、さらに、該フィルムを偏光子と積層した偏光板については、高温高湿環境下で長期間使用されると、かえって偏光子性能が著しく悪化するという問題があることが分かった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、硬化層との耐光密着性が改善されたフィルム、及びその製造方法を提供することを課題する。
また、本発明は、上記フィルムを用いた、耐光密着性が改善された偏光板及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
従来、活性エネルギー線硬化層とセルロースアシレートフィルムとの間の密着は、活性エネルギー線硬化層表面とセルロースアシレートフィルムの親和性、及び/又は活性エネルギー線硬化層中の架橋度が重要な要因であると考えられていた。しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、活性エネルギー線硬化層とセルロースアシレートフィルムとの間の剥離が、光照射によって生じる、セルロースアシレートフィルム表面層の脆性破壊により起こる場合があることをつきとめた。更に本発明者らは、前記脆性破壊は、活性エネルギー線硬化層又はセルロースアシレートフィルム中の添加剤の光反応により発生するラジカルが、セルロースアシレートフィルム中の樹脂(セルロースアシレート)及び/又は活性エネルギー線硬化層を構成する樹脂を解重合させることにより著しく促進されることをつきとめた。
ここで、上記特許文献2に記載のような、セルロースアシレートフィルムに紫外線吸収剤及び酸化防止剤を添加する方法は、セルロースアシレートフィルム中の材料の光吸収に起因するラジカル発生抑制を意図したものであり、活性エネルギー線硬化層で発生するラジカルに対する防止効果は小さいものであった。これに対して、本発明では、セルロースアシレートフィルム中の材料の光吸収に起因するラジカルだけでなく、活性エネルギー線硬化層に起因するラジカルの発生も抑制することを目論んだものである。即ち、本発明者らは、ヒンダードアミン系化合物をいわゆる酸化防止剤としてセルロースアシレートフィルムに濃度分布を持つように添加することにより、セルロースアシレートフィルム中の酸化防止剤(ヒンダードアミン系化合物)を活性エネルギー線硬化層に拡散させ、活性エネルギー線硬化層で発生する活性ラジカル(過酸化物ラジカル、ヒドロキシラジカル等)を効果的に失活させることが可能であることを見出した。
また、本発明者らは、特許文献2〜4に開示されているようにヒンダードアミン系化合物を添加したセルロースアシレートフィルムを偏光板保護フィルムとして使用すると、ヒンダードアミン系化合物が偏光子中のヨウ素錯体の分解を促進し、高温高湿環境下で長期間使用した場合の偏光子性能が著しく劣化してしまうこともつきとめた。
この新規課題に対して、本発明者らは、片側の表面近傍にヒンダーアミン系化合物を偏在させたセルロースアシレートフィルムを、ヒンダードアミン系化合物の濃度が高い側を活性エネルギー線硬化層側、ヒンダードアミン系化合物の濃度が低い側を偏光子側、の配置で偏光板保護フィルムとして使用することにより、活性エネルギー線硬化層とセルロースアシレートフィルムとの間の密着が良好となり、かつ高温高湿環境下で長期間使用した場合の偏光子性能の劣化が小さくなることを見出した。
即ち、上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] セルロースアシレート、該セルロースアシレートに対してヒンダードアミン系化合物を0.001質量%以上、及び可塑剤を含有し、以下の条件(i)、(ii)、及び(iiia)又は(iiib)を満足することを特徴とするフィルム。
(i) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C1が、第2のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C2よりも高い;
(ii) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置における可塑剤の濃度Aが、第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置における可塑剤の濃度Bよりも低い;
(iiia) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度aが、第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度bよりも低い;
(iiib) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量Maが、第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量Mbよりも高い。
[2] 条件(iiia)及び(iiib)の双方を満足する[1]のフィルム。
[3] コア層と、第1のフィルム表面からコア層に接するまでの位置を構成する第1の表面層とを少なくとも有する[1]又は[2]のフィルム。
[4] 第2のフィルム表面からコア層に接する位置までを構成する第2の表面層をさらに有する[3]のフィルム。
[5] 前記第1のフィルム表面上に、活性エネルギー線硬化性組成物からなる硬化層を有する[1]〜[4]のいずれかのフィルム。
[6] [1]〜[5]のいずれかのフィルム、及び偏光子を少なくとも有する偏光板。
[7] [1]〜[5]のいずれかのフィルムを少なくとも有する液晶表示装置。
[8] [3]又は[4]のフィルムの製造方法であって、
少なくとも、第1の表面層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解した第1の表面層用溶液、及びコア層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解したコア層用溶液を、共流延する工程を含み、
前記第1の表面層用溶液中に含まれる全溶剤中の第1の表面層用セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率c(質量%)と、前記コア層用溶液を含む溶液中に含まれる全溶剤中のコア層用セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率d(質量%)が、下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とするフィルムの製造方法。
83<c<98 (1)
79<d<83 (2)
本発明によれば、硬化層との耐光密着性が改善されたフィルム、及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、前記フィルムを用いた、耐光密着性が改善された偏光板及び液晶表示装置を提供することができる。
共流延用ダイを用いて同時共流延により3層構造のセルロースアシレートフィルムを流涎するときの一例を示す概略図である。
以下において、本発明のセルロールアシレートフィルム及び光学フィルムやその製造方法、それに用いる添加剤などについて詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
1.セルロースアシレートフィルム
本発明は、セルロースアシレートを主成分として含み、該セルロースアシレートに対してヒンダードアミン系化合物を0.001質量%以上、及び可塑剤を含有するフィルムに関する(以下、本発明のフィルムを、「セルロースアシレートフィルム」という場合がある)。本発明のセルロースアシレートフィルムの特徴の一つは、上記添加剤がそれぞれ、厚み方向に均一ではなく、不均一に分布している点にあり、具体的には、フィルムの2つの表面、第1のフィルム表面及び第2のフィルム表面、をそれぞれ基準として、前記添加剤のそれぞれが、以下の条件(i)及び(ii)を満足して分布しているという特徴がある。
(i) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C1が、第2のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C2よりも高く、即ちC2<C1を満足する。
(ii) 前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置における可塑剤の濃度Aが、該第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置における可塑剤の濃度Bよりも低い、即ちA<Bを満足する。
さらに、本発明のセルロースアシレートフィルムは、上記(i)及び(ii)を満足するとともに、主成分として、アシル置換度又は分子量の観点で区別される2種以上のセルロースアシレートを含み、且つそれぞれが以下の条件(iiia)及び(iiib)のいずれかを満足して、好ましくは(iiia)及び(iiib)の双方を満足して、それぞれ分布していることも特徴とする。
(iiia) 前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度aが、該第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度bよりも低い、即ちa<bを満足する。
(iiib) 前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量Maが、該第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量Mbよりも高い、即ちMb<Maを満足する。
上記条件(i)を満足する、即ち、ヒンダードアミン系化合物が一方の表面側に偏った本発明のセルロースアシレートフィルムは、硬化層との耐光密着性が改善されている。具体的には、ヒンダードアミン系化合物の濃度が高い、第1の表面上に活性エネルギー線硬化層を形成すると、長時間光に曝された場合であっても、活性エネルギー線硬化層とフィルムとの密着性が低下するのを抑制することがでる。更に、本発明のセルロースアシレートフィルムを、偏光板保護フィルムとして、ヒンダードアミン系化合物の濃度が低い表面側(即ち第2のフィルム表面側)を偏光子と貼り合わせることにより、高温高湿下で保存した際に偏光子性能が低下するのを抑制することもできる。
また、本発明のセルロースアシレートフィルムは、可塑剤を含有するが、可塑剤によっては、上記硬化層との密着性を低下させる作用があるものもある。また、セルロースアシレートについては、その置換度及び分子量が、硬化層との密着性に影響し、アシル置換度が低いほど、又は分子量が高いほど、硬化層との密着性を向上させることができる。本発明のセルロースアシレートフィルムは、条件(ii)とともに、条件(iiia)及び(iiib)のいずれか(好ましくは双方の条件(iiia))を満足することにより、上記耐光密着性のみならず、初期における密着性も改善されている。
なお、本発明のセルロースアシレートフィルムのヒンダードアミン系化合物濃度C1及びC2、並びに可塑剤濃度A及びBは、フィルムをフィルム面に対して1°の角度で斜めに切削し、生成したフィルム断面を飛行時間型二次イオン質量分析計(TOF−SIMS)でマッピング測定した際の、特異的に検出されるフラグメントイオンのピーク強度比から算出することができる。また、セルロースアシレートのアシル置換度a及びb、並びに重量平均分子量Ma及びMbは、実際にフィルムを所定の表面から厚さ方向3μmの位置、及び10μmの位置で、それぞれの位置から厚み1μmの層(それぞれの位置が厚みの中心となるようにする)を削って、当該切片に含まれるセルロースアシレートの平均アシル置換度、及び平均重量平均分子量を同定することで特定することができる。
主成分セルロースアシレート及び添加剤について、厚み方向に上記通りの分布を有するフィルムは、互いに組成の異なる2種以上のドープを用いた共流延法、製膜したフィルムの片側に塗布を行う方法、製膜時に片側をより乾燥させるプロセスを通して製膜する方法、等によって製造することができる。
以下、本発明のフィルムの製造に用いられる種々の材料及び方法について説明する。
[セルロースアシレート]
本発明のフィルムは、主成分として、セルロースアシレートを含有する。セルロースアシレートの原料綿は発明協会公開技法2001−1745等で公知の木材パルプや綿リンターなどのセルロース原料を用いることができる。また、セルロースアシレートは、木材化学180〜190頁(共立出版、右田他、1968年)等に記載の方法で合成することができる。
セルロースアシレートのアシル基の種類については、特に制限はないが、炭素数2〜4のものが好ましく、アセチル基、プロピオニル基を用いることが好ましく、特にアセチル基が好ましい。即ち、前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートであるのが好ましい。前記セルロースアシレートのアシル置換度は最大で3であり、上記条件(iiia)を満足することが好ましい。なお、本発明におけるアシル基の置換度はASTM D817に従って算出した値を採用することができる。
本発明に用いられるセルロースアシレートが有する重量平均分子量は、上記条件(iiib)を満足することが好ましく、より好ましくは、300,000〜500,000、さらに好ましくは、330,000〜400,000である。重量平均分子量が300,000未満であると、膜が脆くなりハンドリング不良になる。重量平均分子量は、溶解性が良好で、ドープの粘度が大きくなりすぎないという観点から500,000以下が好ましい。これらの重量平均分子量は、通常のGPC測定によって求めた値であり、測定はメチレンジクロライドに溶解し、PMMA換算した値である。
本発明のフィルムは、アシル置換度又は分子量の観点で区別される2種以上のセルロースアシレートを含み、且つそれぞれが上記条件(iiia)及び(iiib)のいずれかを満足して、好ましくは上記条件(iiia)及び(iiib)の双方を満足して、それぞれ分布していることを特徴とする。
前記アシル置換度a、即ち前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度、及び前記アシル置換度b、即ち前記第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度は、a<bを満足することが好ましく、より好ましくは、前記アシル置換度aは2.3〜2.85であり、前記アシル置換度bは、2.80〜3.0である。第1のフィルム表面と硬化層との密着性の観点から、第1のフィルム表面近傍のセルロースアシレートの総アシル基置換度aは、2.3〜2.70が好ましく、2.35〜2.50がより好ましい。又は、特定の可塑剤(例えば、下記の多価アルコールエステル4)などを含む2種以上の可塑剤を併用する場合など、アシル置換度aは2.75〜2.85とすることも好ましく、この場合、アシル置換度aは2.80〜2.85とすることがより好ましい。一方、厚み方向中央部に存在するセルロースアシレートのアシル置換度bは、光学性能や透湿性の観点から、好ましくは2.80〜2.95であり、より好ましくは2.80〜2.90である。
前記重量平均分子量Ma、即ち前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量、及び前記重量平均分子量Mb、即ち第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量は、Mb<Maを満足することが好ましく、より好ましくは、前記重量平均分子量Maは40×104〜60×104であり、前記重量平均分子量Mbは30×104〜45×104である。第1のフィルム表面と硬化層との密着性の観点から、第1のフィルム表面近傍のセルロースアシレートの重量平均分子量Maは45×104〜60×104であるのが好ましく、50×104〜60×104であるのがより好ましい。一方、厚み方向中央部に存在するセルロースアシレートの重量平均分子量Mbは、光学性能や透湿性の観点から、好ましくは35×104〜45×104あり、より好ましくは40×104〜45×104である。また、重量平均分子量Ma−重量平均分子量Mbが3×104以上であるのが好ましく、5×104以上であるのがより好ましい。
なお、セルロースアシレートの重量平均分子量は、N−メチルピロリドン(NMP)を溶媒として用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。
[ヒンダードアミン系化合物]
本発明のセルロースアシレートフィルムは、ヒンダードアミン系化合物(以下、「HALS」ともいう)を、セルロースアシレートの合計質量に対して0.001質量%以上含有する。本発明のフィルムは、ヒンダードアミン系化合物を、セルロースアシレートの合計質量に対してフィルム全体の平均として、0.001質量%〜15質量%含有することが好ましく、0.01〜10質量%含有することがより好ましく、0.05〜5質量%含有することが特に好ましい。ヒンダードアミン系化合物の含有量がセルロースアシレートフィルムに対して0.001質量%未満の場合には、活性エネルギー線硬化性機能層と前記セルロースアシレートフィルムとの間の密着が十分確保できない。なお、15質量%以下の場合には、ヒンダードアミン系化合物のブリードアウトが生じにくくなり、偏光板の偏光性能の改善の観点から好ましい。
HALSの濃度C1、即ち第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度、及びHALSの濃度C2、即ち第2のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C2はそれぞれ、上記条件(i)を満足する。耐光密着性の観点では、第1のフィルム表面近傍のHALSの濃度C1は高いほど好ましく、具体的には、0.5質量%以上であるのが好ましく、1質量%以上であるのがより好ましい。一方、濃度が高過ぎるとブリードアウトが生じる場合があるので、上限値については、前記フィルム全体としてのHALSの濃度の好ましい上限値と同様である。また、偏光子の劣化抑制の観点では、第2のフィルム表面近傍のHALSの濃度C2は低いほど好ましく、具体的には、0.5質量%以下であるのが好ましく、0.5質量%未満であるのがより好ましく、0.1質量%以下であるのがさらに好ましい。フィルム全体の平均としてHALSの濃度が0.001質量%以上であれば、濃度C2は0質量%であってもよい。また、濃度C1/濃度C2は、2以上がより好ましく、3以上が特に好ましい。
HALSは、酸化防止剤として機能し、N原子近傍にかさ高い有機基(例えば、かさ高い分岐アルキル基)を有する構造である。これは既知の化合物であり、例えば、米国特許第4,619,956号明細書の第5〜11欄及び米国特許第4,839,405号明細書の第3〜5欄に記載されているように、2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン化合物、又はそれらの酸付加塩若しくはそれらと金属化合物との錯体が含まれる。このような化合物には、以下の一般式(2)のものが含まれる。
Figure 0005753137
上式中、R1及びR2は、水素原子又は置換基である。
ヒンダードアミンの具体例には、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−アリル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−ベンジル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(4−t−ブチル−2−ブテニル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−エチル−4−サリチロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メタクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン−4−イル−β(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、1−ベンジル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニルマレイネート(maleinate)、(ジ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−アジペート、(ジ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−セバケート、(ジ−1,2,3,6−テトラメチル−2,6−ジエチル−ピペリジン−4−イル)−セバケート、(ジ−1−アリル−2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジン−4−イル)−フタレート、1−アセチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル−アセテート、トリメリト酸−トリ−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)エステル、1−アクリロイル−4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ジブチル−マロン酸−ジ−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−ピペリジン−4−イル)−エステル、ジベンジル−マロン酸−ジ−(1,2,3,6−テトラメチル−2,6−ジエチル−ピペリジン−4−イル)−エステル、ジメチル−ビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オキシ)−シラン,トリス−(1−プロピル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−ホスフィット、トリス−(1−プロピル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−ホスフェート,N,N′−ビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−ヘキサメチレン−1,6−ジアミン、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、N,N′−ビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−ヘキサメチレン−1,6−ジアセトアミド、1−アセチル−4−(N−シクロヘキシルアセトアミド)−2,2,6,6−テトラメチル−ピペリジン、4−ベンジルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N,N′−ビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−N,N′−ジブチル−アジパミド、N,N′−ビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−N,N′−ジシクロヘキシル−(2−ヒドロキシプロピレン)、N,N′−ビス−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−p−キシリレン−ジアミン、4−(ビス−2−ヒドロキシエチル)−アミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−メタクリルアミド−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、α−シアノ−β−メチル−β−[N−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)]−アミノ−アクリル酸メチルエステルが挙げられる。
更に、N,N′,N″,N′″−テトラキス−[4,6−ビス−〔ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ〕−トリアジン−2−イル]−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジン・N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物(BASF社製(旧チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製) CHIMASSORB 2020FDL)、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕(BASF社製(旧チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製) CHIMASSORB 944FDL)、1,6−ヘキサンジアミン−N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)とモルフォリン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの重縮合物、ポリ[(6−モルフォリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)〔(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕−ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕]などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールと3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量HALSなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でも、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物などで、数平均分子量(Mn)が2,000〜5,000のものが好ましい。
好ましいヒンダードアミン系化合物の例には、以下のHALS−1及びHALS−2が含まれる。以下のHALS−1において、nは繰り返し単位数を表す。
Figure 0005753137
上記具体例の中でも、BASF社製(旧チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)CHIMASSORB 2020FDL(CAS−No.192268−64−7)、CHIMASSORB 944FDL(CAS−No.71878−19−8)、及びTINUVIN 770DF(CAS−No.52829−07−9)、サンケミカル株式会社製サイアソーブUV−3346(CAS−No.82541−48−7)、同サイアソーブUV−3529(CAS−No.193098−40−7)は市販されており入手性に優れるので好適である。
なお、前記ヒンダードアミン系化合物は、上述のように商業的に入手してもよいが、合成により製造したものを用いてもよい。前記ヒンダードアミン系化合物の合成方法としては特に制限はなく、通常の有機合成における手法により合成可能である。また、生成方法としては、蒸留、再結晶、再沈、ろ過剤・吸着剤を用いる方法を適宜使用することができる。さらに、通常市販される安価に入手可能なものは前記ヒンダードアミン系化合物単独ではなく、混合物であることもあるが、本発明ではいずれの態様であっても商業的に入手してものを、製造方法、組成、融点、酸価等によらず利用することができる。
本発明に用いられる前記ヒンダードアミン系化合物は、低分子量のものであっても、繰り返し単位を有するポリマーであってもよいが、活性エネルギー線UV硬化樹脂層とセルロースアシレートフィルムとの界面近傍にヒンダードアミン系化合物を偏在させるためには高分子量の方が好ましい。一方、分子量が高すぎるとセルロースアシレートとの相溶性が不足し、フィルムのヘイズが高くなってしまう。
前記ヒンダードアミン系化合物は、分子量が300〜100000であることが好ましく、700〜50000であることがより好ましく、2000〜30000であることが特に好ましい。
また、本発明に用いられる前記ヒンダードアミン系化合物は、ケトン系溶媒に0.01質量%以上溶解することが好ましい。このような前記ヒンダードアミン系化合物を用いることにより、前記セルロースアシレートフィルムに添加した前記ヒンダードアミン系化合物が、後述する活性エネルギー線硬化層を形成するときに好ましく用いられるケトン系溶媒に溶解して移動し、最終的に前記活性エネルギー線硬化層に前記ヒンダードアミン系化合物が含まれることとなり、好ましい。
なお、前記ケトン系溶媒の好ましい態様については、活性エネルギー線硬化層の説明において後述する。
[可塑剤]
本発明のフィルムは、可塑剤の少なくとも1種を含有する。本発明のフィルムは、可塑剤を、セルロースアシレートの合計質量に対してフィルム全体の平均として、3質量%〜30質量%含有することが好ましく、5〜25質量%含有することがより好ましく、5〜20質量%含有することが特に好ましい。可塑剤の含有量がセルロースアシレートフィルムに対して3質量%以上であると、溶液製膜法等における製膜性の観点から好ましく、一方、30質量%以下であると、ブリードアウトの問題等が生じにくくなり好ましい。
可塑剤の濃度A、即ち前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置における可塑剤の濃度、及び可塑剤の濃度B、即ち前記第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置における可塑剤の濃度はそれぞれ、上記条件(ii)を満足する。可塑剤の種類によらず高い密着性を得るという観点では、第1のフィルム表面近傍の可塑剤の濃度Aは低いほど好ましく、具体的には、8質量%以下であるのが好ましく、5質量%以下であるのがより好ましく、1質量%以下であるのがさらに好ましい。一方、可塑剤の濃度Aは、0質量%であってもよいが、製膜性の観点では、0.1質量%以上であるのが好ましい。また、光学性能や透湿性の観点では、フィルム厚み方向中央部の可塑剤の濃度Bは、5〜25質量%であるのが好ましく、5質量%を超えて25質量%以下であるのがより好ましく、5〜15質量%以下であるのがさらに好ましい。可塑剤の濃度B−濃度Aは3質量%以上であるのが好ましく、5質量%以上であるのがより好ましい。
本発明に用いられる可塑剤としては、セルロースアシレートの可塑剤として知られる多くの化合物を使用することができる。
使用可能な可塑剤の例には、リン酸エステルが含まれる。リン酸エステルの例には、トリフェニルホスフェート(TPP)、ビフェニルジフェニルホスフェート(BDP)、およびトリクレジルホスフェート(TCP)が含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的である。
本発明に使用可能な可塑剤の例には、非リン酸エステル系化合物が含まれる。非リン酸エステル系化合物としては、カルボン酸エステルが含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的である。フタル酸エステルの例には、ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジフェニルフタレート(DPP)およびジエチルヘキシルフタレート(DEHP)が含まれる。クエン酸エステルの例には、O−アセチルクエン酸トリエチル(OACTE)およびO−アセチルクエン酸トリブチル(OACTB)が含まれる。その他のカルボン酸エステルの例には、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。フタル酸エステル系可塑剤(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)が好ましく用いられる。DEPおよびDPPが特に好ましい。
非リン酸エステル系可塑剤の他の例には、多価アルコール系、脂肪族二塩基酸エステル系、酢酸エステル系、ポリエステル・エポキシ化エステル系、リシノール酸エステル系、ポリオレフィン系、ポリエチレングリコール系化合物が挙げられ、多価アルコール系、ポリエステル系が好ましく、ポリエステル系がより好ましい。
非リン酸エステル系化合物の可塑剤として、例えばポリエステル系添加剤は、芳香族ジカルボン酸と、脂肪族ジカルボン酸と、平均炭素数が2.0以上3.0以下の脂肪族ジオールと、モノカルボン酸とを含む混合物から得ることができ、両末端が酢酸によって封止された重縮合エステルであるが、これらに限定されない。
また、非リン酸エステル系化合物の可塑剤としては、光学性能と透湿性の観点から、ベンゼン環を含む可塑剤が好ましい。本発明では、ベンゼン環を含む可塑剤のみを使用してもよいし、ベンゼン環を含む可塑剤とそれとは別のベンゼン環を含まない可塑剤とを併用してもよい。
非リン酸エステル系化合物の可塑剤として、例えば、下記のフタル酸エステル1、多価アルコールエステル1〜4、クエン酸エステル1を挙げることができるが、フタル酸エステル、多価アルコールエステル、クエン酸エステルはこれらに限定されない。
また、非リン酸エステル系化合物の添加剤を2種類以上組み合わせて用いてもよい。
Figure 0005753137
また、非リン酸エステル系可塑剤の他の例には、重縮合ポリマーも含まれる。
前記重縮合ポリマーとして用いられる高分子量可塑剤は、その化合物中に繰り返し単位を有するものであり、数平均分子量が700〜10000のものが好ましい。高分子量添加剤は、溶液流延法において、溶媒の揮発速度を速める機能や、残留溶媒量を低減する機能も有する。さらに、機械的性質向上、柔軟性付与、耐吸水性付与、水分透過率低減等のフィルム改質の観点で、有用な効果を示す。
重縮合ポリマーである高分子量可塑剤の数平均分子量は、より好ましくは数平均分子量700〜8000であり、更に好ましくは数平均分子量700〜5000であり、特に好ましくは数平均分子量1000〜5000である。
以下、本発明に用いられる重縮合ポリマーである高分子量可塑剤について、その具体例を挙げながら詳細に説明するが、重縮合ポリマーである高分子量可塑剤がこれらのものに限定されるわけでないことは言うまでもない。
また、前記重縮合ポリマーは、非リン酸エステル系のエステル系化合物であることが好ましい。
重縮合ポリマーである高分子量可塑剤としては、ポリエステル系ポリマー(脂肪族ポリエステル系ポリマー、芳香族ポリエステル系ポリマー等)、ポリエステル系成分と他の成分の共重合体などが挙げられ、脂肪族ポリエステル系ポリマー、芳香族ポリエステル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー(脂肪族ポリエステル系ポリマー、芳香族ポリエステル系ポリマー等)とアクリル系ポリマーの共重合体およびポリエステル系ポリマー(脂肪族ポリエステル系ポリマー、芳香族ポリエステル系ポリマー等)とスチレン系ポリマーの共重合体が好ましく、少なくとも共重合成分の1つとして芳香族環を含有するポリエステル化合物であることがより好ましい。
前記脂肪族ポリエステル系ポリマーとしては、炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸と、炭素数2〜12の脂肪族ジオール、炭素数4〜20のアルキルエーテルジオールから選ばれる少なくとも1種類以上のジオールとの反応によって得られるものであり、かつ反応物の両末端は反応物のままでもよいが、更にモノカルボン酸類やモノアルコール類又はフェノール類を反応させて、所謂末端の封止を実施してもよい。この末端封止は、特にフリーなカルボン酸類を含有させないために実施されることが、保存性などの点で有効である。本発明に係るポリエステル系ポリマーに使用されるジカルボン酸は、炭素数4〜20の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸残基であることが好ましい。
前記炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸および1,4−シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
これらの中でも好ましい脂肪族ジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸である。特に好ましくは、脂肪族ジカルボン酸成分としてはコハク酸、グルタル酸、アジピン酸である。
前記高分子量可塑剤に利用されるジオールは、例えば、炭素数2〜20の脂肪族ジオール、炭素数4〜20のアルキルエーテルジオールから選ばれるものである。
炭素原子2〜20の脂肪族ジオールとしては、アルキルジオールおよび脂環式ジオール類を挙げることができ、例えば、エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロ−ルペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。
好ましい脂肪族ジオールとしては、エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールであり、特に好ましくはエタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールである。
炭素数4〜20のアルキルエーテルジオールとしては、好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレンエーテルグリコールおよびポリプロピレンエーテルグリコールならびにこれらの組み合わせが挙げられる。その平均重合度は、特に限定されないが好ましくは2〜20であり、より好ましくは2〜10であり、さらには2〜5であり、特に好ましくは2〜4である。これらの例としては、典型的に有用な市販のポリエーテルグリコール類としては、カーボワックス(Carbowax)レジン、プルロニックス(Pluronics)レジンおよびニアックス(Niax)レジンが挙げられる。
本発明においては、特に末端がアルキル基あるいは芳香族基で封止された高分子量可塑剤であることが好ましい。これは、末端を疎水性官能基で保護することにより、高温高湿での経時劣化に対して有効であり、エステル基の加水分解を遅延させる役割を示すことが要因となっている。
本発明では、前記ポリエステル可塑剤の両末端がカルボン酸やOH基とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。
この場合、モノアルコールとしては炭素数1〜30の置換、無置換のモノアルコールが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、tert−ノニルアルコール、デカノール、ドデカノール、ドデカヘキサノール、ドデカオクタノール、アリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール、ベンジルアルコール、3−フェニルプロパノールなどの置換アルコールなどが挙げられる。
好ましく使用され得る末端封止用アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、イソノニルアルコール、オレイルアルコール、ベンジルアルコールであり、特にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソブタノール、シクロヘキシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、イソノニルアルコール、ベンジルアルコールである。
また、モノカルボン酸残基で封止する場合は、モノカルボン酸残基として使用されるモノカルボン酸は、炭素数1〜30の置換、無置換のモノカルボン酸が好ましい。これらは、脂肪族モノカルボン酸でも芳香族環含有カルボン酸でもよい。好ましい脂肪族モノカルボン酸について記述すると、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、カプリル酸、カプロン酸、デカン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸が挙げられ、芳香族環含有モノカルボン酸としては、例えば安息香酸、p−tert−ブチル安息香酸、p−tert−アミル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種または2種以上を使用することができる。
かかる前記高分子量可塑剤の合成は、常法により上記脂肪族ジカルボン酸とジオールおよび/または末端封止用のモノカルボン酸またはモノアルコール、とのポリエステル化反応またはエステル交換反応による熱溶融縮合法か、あるいはこれら酸の酸クロライドとグリコール類との界面縮合法のいずれかの方法によっても容易に合成し得るものである。これらのポリエステル系添加剤については、村井孝一編者「添加剤 その理論と応用」(株式会社幸書房、昭和48年3月1日初版第1版発行)に詳細な記載がある。また、特開平05−155809号、特開平05−155810号、特開平5−197073号、特開2006−259494号、特開平07−330670号、特開2006−342227号、特開2007−003679号各公報などに記載されている素材を利用することもできる。
前記芳香族ポリエステル系ポリマーは、前記ポリエステルポリマーに芳香環を有するモノマーを共重合することによって得られる。芳香環を有するモノマーとしては、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸、炭素数6〜20の芳香族ジオールから選ばれる少なくとも1種類以上のモノマーである。
炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,8−ナフタレンジカルボン酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸等がある。これらの中でも好ましい芳香族ジカルボン酸としてはフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、である。
炭素数6〜20の芳香族ジオールとしては、特に限定されないがビスフェノールA、1,2−ヒドロキシベンゼン、1,3−ヒドロキシベンゼン、1,4−ヒドロキシベンゼン、1,4−ベンゼンジメタノールが挙げられ、好ましくはビスフェノールA、1,4−ヒドロキシベンゼン、1,4−ベンゼンジメタノールである。
本発明では、芳香族ポリエステル系ポリマーは前述のポリエステルに芳香族ジカルボン酸または芳香族ジオールのそれぞれの少なくとも一種類を組み合わせて用いるのも好ましい。また、末端がアルキル基あるいは芳香族基で封止された高分子量可塑剤を用いることも好ましく、封止には前述の方法を使用することができる。
[その他の添加剤]
前記セルロースアシレートフィルム中には、紫外線吸収剤;HALS以外の酸化防止剤;レターデーション発現剤;剥離促進剤;高分子系添加剤;マット剤などの添加剤を加えることもできる。
[酸化防止剤]
本発明のフィルムは、HLAS以外の酸化防止剤をさらに含んでいてもよい。使用可能な酸化防止剤としては、例えば、2、6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、4、4'−チオビス−(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、1、1'−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2、2'−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2、5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]などのフェノール系あるいはヒドロキノン系酸化防止剤を添加することができる。更に、トリス(4−メトキシ−3、5−ジフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2、4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2、6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリストールジホスファイト、ビス(2、4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトなどのリン系酸化防止剤をすることが好ましい。酸化防止剤の添加量は、セルロースアシレート100質量部に対して、0.05〜5.0質量部を添加することが好ましい。
[紫外線吸収剤]
本発明のフィルムは、偏光板又は液晶等の劣化防止の観点から、紫外線吸収剤をさらに含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましく用いられる。本発明に好ましく用いられる紫外線吸収剤の具体例としては、例えばヒンダードフェノール系化合物、ヒドロキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。ヒンダードフェノール系化合物の例としては、2、6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N、N'−ヘキサメチレンビス(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、1、3、5−トリメチル−2、4、6−トリス(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイトなどが挙げられる。ベンゾトリアゾール系化合物の例としては、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2、2−メチレンビス(4−(1、1、3、3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、(2、4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3、5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1、3、5−トリアジン、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N、N'−ヘキサメチレンビス(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、1、3、5−トリメチル−2、4、6−トリス(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、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、(2(2'−ヒドロキシ−3'、5'−ジ−tert−アミルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール、2、6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕などが挙げられる。これらの紫外線防止剤の添加量は、セルロースアシレートフィルム中に質量割合で1ppm〜1.0%が好ましく、10〜1000ppmがさらに好ましい。
[レターデーション発現剤]
本発明のフィルムにレターデーションを発現させるため、少なくとも二つの芳香族環を有する化合物をレターデーション発現剤として添加してもよい。
少なくとも2つ以上の芳香環を有する化合物は一様配向した場合に光学的に正の1軸性を発現することが好ましい。
少なくとも2つ以上の芳香環を有する化合物の分子量は、300ないし1200であることが好ましく、400ないし1000であることがより好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムを光学補償フィルムとして用いる場合、光学特性とくにReを好ましい値に制御するには、延伸が有効である。Reの上昇はフィルム面内の屈折率異方性を大きくすることが必要であり、一つの方法が延伸によるポリマーフィルムの主鎖配向の向上である。また、屈折率異方性の大きな化合物を添加剤として用いることで、更にフィルムの屈折率異方性を上昇することが可能である。例えば上記の2つ以上の芳香環を有する化合物は、延伸によりポリマー主鎖が並ぶ力が伝わることで該化合物の配向性も向上し、所望の光学特性に制御することが容易となる。
少なくとも2つの芳香環を有する化合物としては、例えば特開2003−344655号公報に記載のトリアジン化合物、特開2002−363343号公報に記載の棒状化合物、特開2005−134884号公報及び特開2007−119737号公報に記載の液晶性化合物等が挙げられる。より好ましくは、上記トリアジン化合物又は棒状化合物である。
少なくとも2つの芳香環を有する化合物は2種以上を併用して用いることもできる。
少なくとも2つの芳香環を有する化合物の添加量はセルロースアシレートに対して質量比で0.05%以上10%以下が好ましく、0.5%以上8%以下がより好ましく、1%以上5%以下が更に好ましい。
[剥離促進剤]
本発明のフィルムは、剥離抵抗を小さくする添加剤である、剥離促進剤を含有していてもよい。好ましい剥離促進剤としては燐酸エステル系の界面活性剤、カルボン酸あるいはカルボン酸塩系の界面活性剤、スルホン酸あるいはスルホン酸塩系の界面活性剤、硫酸エステル系の界面活性剤が効果的である。また上記界面活性剤の炭化水素鎖に結合している水素原子の一部をフッ素原子に置換したフッ素系界面活性剤も有効である。
剥離促進剤の添加量はセルロースアシレートに対して0.05〜5質量%が好ましく、0.1〜2質量%が更に好ましく、0.1〜0.5質量%が最も好ましい。
[高分子系添加剤]
本発明のフィルムには以下の高分子系添加剤を用いてもよい。その化合物中に繰り返し単位を有するものであり、数平均分子量が700以上10000以下のものが好ましい。高分子系添加剤は、溶液流延法において、溶媒の揮発速度を速めたり、残留溶媒量を低減するために用いられる。
ここで、本発明における高分子系添加剤の数平均分子量は、より好ましくは数平均分子量700以上10000未満であり、更に好ましくは数平均分子量800〜8000であり、より更に好ましくは数平均分子量800〜5000であり、特に好ましくは数平均分子量1000〜5000である。このような範囲とすることにより、より相溶性に優れる。
高分子系添加剤としては、スチレン系ポリマー及びアクリル系ポリマー及びこれら等の共重合体から選択され、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、アクリル系ポリマー及びスチレン系ポリマーが好ましい。
スチレン系ポリマー:
スチレン系ポリマーは、好ましくは、一般式(I)で表される、芳香族ビニル系単量体から得られる構造単位を含む。
一般式(I)
Figure 0005753137
式中、R1〜R4は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子又はケイ素原子を含む連結基を有していてもよい、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基、又は極性基を表し、R4は全て同一の原子又は基であっても、個々異なる原子又は基であっても、互いに結合して、炭素環又は複素環(これらの炭素環、複素環は単環構造でもよいし、他の環が縮合して多環構造を形成してもよい)を形成してもよい。
芳香族ビニル系単量体の具体例としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどのアルキル置換スチレン類;4−クロロスチレン、4−ブロモスチレンなどのハロゲン置換スチレン類;p−ヒドロキシスチレン、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン、2−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3,4−ジヒドロキシスチレンなどのヒドロキシスチレン類;ビニルベンジルアルコール類;p−メトキシスチレン、p−tert−ブトキシスチレン、m−tert−ブトキシスチレンなどのアルコキシ置換スチレン類;3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸などのビニル安息香酸類;メチル−4−ビニルベンゾエート、エチル−4−ビニルベンゾエートなどのビニル安息香酸エステル類;4−ビニルベンジルアセテート;4−アセトキシスチレン;2−ブチルアミドスチレン、4−メチルアミドスチレン、p−スルホンアミドスチレンなどのアミドスチレン類;3−アミノスチレン、4−アミノスチレン、2−イソプロペニルアニリン、ビニルベンジルジメチルアミンなどのアミノスチレン類;3−ニトロスチレン、4−ニトロスチレンなどのニトロスチレン類;3−シアノスチレン、4−シアノスチレンなどのシアノスチレン類;ビニルフェニルアセトニトリル;フェニルスチレンなどのアリールスチレン類、インデン類などが挙げられるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これらの単量体は、二種以上を共重合成分として用いてもよい。これらのうち、工業的に入手が容易で、かつ安価な点で、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。
アクリル系ポリマー:
アクリル系ポリマーは、好ましくは、一般式(II)で表される、アクリル酸エステル系単量体から得られる構造単位である。
一般式(II)
Figure 0005753137
式中、R5〜R8は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子若しくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基、又は極性基を表す。
当該アクリル酸エステル系単量体の例としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル(i−、n−)、アクリル酸ブチル(n−、i−、s−、tert−)、アクリル酸ペンチル(n−、i−、s−)、アクリル酸ヘキシル(n−、i−)、アクリル酸ヘプチル(n−、i−)、アクリル酸オクチル(n−、i−)、アクリル酸ノニル(n−、i−)、アクリル酸ミリスチル(n−、i−)、アクリル酸(2−エチルヘキシル)、アクリル酸(ε−カプロラクトン)、アクリル酸(2−ヒドロキシエチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(3−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(4−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−メトキシエチル)、アクリル酸(2−エトキシエチル)アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸(2又は4−クロロフェニル)、メタクリル酸(2又は4−クロロフェニル)、アクリル酸(2又は3又は4−エトキシカルボニルフェニル)、メタクリル酸(2又は3又は4−エトキシカルボニルフェニル)、アクリル酸(o又はm又はp−トリル)、メタクリル酸(o又はm又はp−トリル)、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸フェネチル、メタクリル酸フェネチル、アクリル酸(2−ナフチル)、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸(4−メチルシクロヘキシル)、メタクリル酸(4−メチルシクロヘキシル)、アクリル酸(4−エチルシクロヘキシル)、メタクリル酸(4−エチルシクロヘキシル)、又は上記アクリル酸エステルをメタクリル酸エステルに変えたものを挙げることができるが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これらの単量体は、2種以上を共重合成分として用いてもよい。これらのうち、工業的に入手が容易で、かつ安価な点で、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル(i−、n−)、アクリル酸ブチル(n−、i−、s−、tert−)、アクリル酸ペンチル(n−、i−、s−)、アクリル酸ヘキシル(n−、i−)、又は上記アクリル酸エステルをメタクリル酸エステルに変えたものが好ましい。
共重合体:
共重合体は、一般式(I)で表される芳香族ビニル系単量体及び一般式(II)で表されるアクリル酸エステル系単量体から得られる構造単位を少なくとも1種含むものが好ましい。
一般式(I)
Figure 0005753137
式中、R1〜R4は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子又はケイ素原子を含む連結基を有していてもよい、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基、又は極性基を表し、R4は全て同一の原子又は基であっても、個々異なる原子又は基であっても、互いに結合して、炭素環又は複素環(これらの炭素環、複素環は単環構造でもよいし、他の環が縮合して多環構造を形成してもよい)を形成してもよい。
一般式(II)
Figure 0005753137
式中R5〜R8は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子若しくはケイ素原子を含む連結基を有していてもよい、置換若しくは非置換の炭素原子数1〜30の炭化水素基、又は極性基を表す。
また、共重合組成を構成する上記以外の構造として、前記単量体と共重合性に優れたものであることが好ましく、例として、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、シス−1−シクロヘキセン−1,2−無水ジカルボン酸、3−メチル−シス−1−シクロヘキセン−1,2−無水ジカルボン酸、4−メチル−シス−1−シクロヘキセン−1,2−無水ジカルボン酸等の酸無水物、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基含有ラジカル重合性単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド、トリフルオロメタンスルホニルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアミド結合含有ラジカル重合性単量体;酢酸ビニルなどの脂肪酸ビニル類;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素含有ラジカル重合性単量体;1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ジメチルブタジエン等の共役ジオレフィン類をあげることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。この中で特に、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体が特に好ましい。
[マット剤]
本発明のフィルムは、フィルムすべり性、および安定製造の観点からマット剤をさらに含んでいてもよい。前記マット剤は、無機化合物のマット剤であっても、有機化合物のマット剤であってもよい。
前記無機化合物のマット剤の好ましい具体例としては、ケイ素を含む無機化合物(例えば、二酸化ケイ素、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムなど)、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ストロングチウム、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化スズ・アンチモン、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン及びリン酸カルシウム等が好ましく、更に好ましくはケイ素を含む無機化合物や酸化ジルコニウムであるが、セルロースアシレートフィルムの濁度を低減できるので、二酸化ケイ素が特に好ましく用いられる。前記二酸化ケイ素の微粒子としては、例えば、アエロジルR972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)等の商品名を有する市販品が使用できる。前記酸化ジルコニウムの微粒子としては、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル(株)製)等の商品名で市販されているものが使用できる。
前記有機化合物のマット剤の好ましい具体例としては、例えば、シリコーン樹脂、弗素樹脂及びアクリル樹脂等のポリマーが好ましく、中でも、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。シリコーン樹脂の中でも、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、トスパール105、トスパール108、トスパール120、トスパール145、トスパール3120及びトスパール240(以上東芝シリコーン(株)製)等の商品名を有する市販品が使用できる。
これらのマット剤をセルロースアシレート溶液へ添加する場合は、特にその方法に限定されずいずれの方法でも所望のセルロースアシレート溶液を得ることができれば問題ない。例えば、セルロースアシレートと溶媒を混合する段階で添加物を含有させてもよいし、セルロースアシレートと溶媒で混合溶液を作製した後に、添加物を添加してもよい。更にはドープを流延する直前に添加混合してもよく、所謂直前添加方法でありその混合はスクリュー式混練をオンラインで設置して用いられる。具体的には、インラインミキサーのような静的混合機が好ましく、また、インラインミキサーとしては、例えば、スタチックミキサーSWJ(東レ静止型管内混合器Hi−Mixer)(東レエンジニアリング製)のようなものが好ましい。なお、インライン添加に関しては、濃度ムラ、粒子の凝集等をなくすために、特開2003-053752号公報には、セルロースアシレートフィルムの
製造方法において、主原料ドープに異なる組成の添加液を混合する添加ノズル先端とインラインミキサーの始端部の距離Lが、主原料配管内径dの5倍以下とする事で、濃度ムラ、マット粒子等の凝集をなくす発明が記載されている。さらに好ましい態様として、主原料ドープと異なる組成の添加液供給ノズルの先端開口部とインラインミキサーの始端部との間の距離(L)が、供給ノズル先端開口部の内径(d)の10倍以下とし、インラインミキサーが、静的無攪拌型管内混合器または動的攪拌型管内混合器であることが記載されている。さらに具体的には、セルロースアシレートフィルム主原料ドープ/インライン添加液の流量比は、10/1〜500/1、好ましくは50/1〜200/1であることが開示されている。さらに、添加剤ブリードアウトが少なく、かつ層間の剥離現象もなく、しかも滑り性が良好で透明性に優れた位相差フィルムを目的とした発明の特開2003-
014933号にも、添加剤を添加する方法として、溶解釜中に添加してもよいし、溶解釜〜共流延ダイまでの間で添加剤や添加剤を溶解または分散した溶液を、送液中のドープに添加してもよいが、後者の場合は混合性を高めるため、スタチックミキサー等の混合手段を設けることが好ましいことが記載されている。
前記セルロースアシレートフィルムにおいて、前記マット剤は、多量に添加しなければフィルムのヘイズが大きくならず、実際にLCDに使用した場合、コントラストの低下、輝点の発生等の不都合が生じにくい。また、少なすぎなければ上記のキシミ、耐擦傷性を実現することができる。これらの観点から、セルロースアシレートフィルム中、0.01〜5.0重量%の割合で含めることが好ましく、0.03〜3.0重量%の割合で含めることがより好ましく、0.05〜1.0重量%の割合で含めることが特に好ましい。
[フィルムの層構造]
前記セルロースアシレートフィルムは、単層であっても、2層以上の積層体であってもよい。
前記セルロースアシレートフィルムが2層以上の積層体である場合は、コア層と該コア層の少なくとも一方の表面上に少なくとも1層以上の表面層が積層された積層体であることが好ましい。該積層体は、2層構造又は3層構造であることがより好ましく、3層構造であることが好ましい。3層構造のセルロースアシレートフィルムを溶液製膜で製造する際に前記金属支持体と接する層(以下、支持体面や、支持体側表面層、又は表面B層とも言う)と、前記金属支持体とは逆側の空気界面の層(以下、空気側表面層、又は表面A層とも言う)と、その間に挟まれた1層のコア層を有することが好ましい。すなわち、本発明のフィルムは表面B層/コア層/表面A層の3層構造であることが好ましい。
[セルロースアシレートフィルムの製造方法]
本発明のフィルムは種々の方法で製造することができる。溶液製膜法及び溶融製膜法のいずれの方法でも製造することができるが、溶液製膜法が好ましい。上記積層構造のフィルムは、例えば、互いに異なる組成のドープを用いた共流延方法により製造可能である。コア層及び表面層それぞれの形成に用いられるドープ中に含まれる主成分セルロースアシレートのアシル置換度及び/又は重量平均分子量、HLASの添加量、及び可塑剤の添加量を調整することによって、さらには流延量を調整した各層の厚みを調整することで、上記条件(i)、(ii)及び(iiia)、又は上記条件(i)、(ii)及び(iiib)を満足するフィルムを製造することができる。
共流延法により製造されるフィルムの一例は、前記第1のフィルム表面から厚み方向d1μmの位置までを構成する第1の表面層と、該第1の表面層に隣接するコア層とを少なくとも有するフィルムであり、また他の例は、前記第1のフィルム表面から厚み方向d1μmの位置までを構成する第1の表面層と、該第1の表面層に隣接するコア層と、前記第2のフィルム表面から厚みd2μmの位置までを構成し、前記コア層に接する第2の表面層を有するフィルムである。
第1及び第2の表面層の厚みd1及びd2は、1μm〜15μmであることが好ましく、1μm〜10μmがより好ましく、2μm〜7μmが更に好ましい。また、コア層の厚みは、20μm〜150μmであることが好ましく、20μm〜80μmがより好ましく、20μm〜60μmが更に好ましい。また、好ましくは表面層の厚みが、全膜厚の1〜50%であることが好ましく、より好ましくは2〜30%の厚さである。ここで、3層以上の共流延の場合は、金属支持体に接した層と空気側に接した層のトータル膜厚を外側の厚さと定義する。
共流延法は、溶液製膜法の一種であり、溶液製膜法では、主成分であるセルロースアシレートを有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を流延することでフィルムを製造する。
有機溶媒は、炭素原子数が3〜12のエーテル、炭素原子数が3〜12のケトン、炭素原子数が3〜12のエステル及び炭素原子数が1〜6のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒を含むことが好ましい。エーテル、ケトン及びエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトン及びエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−及びCOO−)のいずれかを2つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。2種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
溶液流延時におけるセルロースアシレートを含む溶液(ドープ)中に含まれる全溶剤中、セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率は79〜95質量%であることが好ましく、82〜94質量%がより好ましく、87〜92質量%が最も好ましい。
ドープ中の良溶剤の比率に関しては、良溶剤の比率が多いほどセルロースアシレートフィルムとハードコート層との密着性が良好となるが、ガラス板やドラムやバンドに流延する際には、ドープをゲル化することが好ましく、良溶剤の比率が高過ぎるとセルロースアシレートがゲル化し難くなるためである。
冷却されたドラム上に流延する際はドープのゲル化のため貧溶剤が一定比率必要であり、良溶剤比率は79質量%以上87質量%未満が好ましく、79質量%以上85質量%未満がより好ましく、79質量%以上83質量%未満が最も好ましい。
コア層用ドープと表面層用ドープとを共流延する際にはコア層用ドープ中の良溶剤比率は79質量%以上87質量%未満が好ましく、79質量%以上85質量%未満がより好ましく、79質量%以上83質量%未満が最も好ましい。表面層用ドープ中の良溶剤比率は83質量%以上95質量%未満が好ましく、85質量%以上95質量%未満がより好ましく、87質量%以上92質量%未満が最も好ましい。
共流延により本発明のフィルムを製造する方法の一例は、以下の通りである。
第1の表面層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解した第1の表面層用溶液と、コア層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解したコア層用溶液とを、共流延する工程を含み、
前記第1の表面層用溶液中に含まれる全溶剤中の第1の表面層用セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率c(質量%)と、前記コア層用溶液を含む溶液中に含まれる全溶剤中のコア層用セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率d(質量%)が、下記式(1)及び(2)を満たすフィルムの製造方法である。
83<c<98 (1)
79<d<83 (2)
第2の表面層をさらに有する態様の製造方法の一例は、以下の通りである。
第1の表面層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解した第1の表面層用溶液と、コア層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解したコア層用溶液と、第2の表面層用セルロースアシレートを1種又は2種以上の溶剤に溶解した第2の表面層用溶液とを、共流延する工程を含み、
前記第1及び第2の表面層用溶液中に含まれる全溶剤中の第1及び第2の表面層用セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率c(質量%)と、前記コア層用溶液を含む溶液中に含まれる全溶剤中のコア層用セルロースアシレートに対して良溶剤として働く溶剤の比率d(質量%)が、下記式(1)及び(2)を満たすフィルムの製造方法である。
83<c<98 (1)
79<d<83 (2)
上記cは、更に85≦c<95であることが好ましく、87≦c<92であることがより好ましい。
上記式(1)及び(2)を満たすことにより、コア層となるドープが冷却したドラム上に流延した後ゲル化するため剥ぎ取り可能となり、表面層は良溶剤比率を高くすることでハードコート層との密着性を向上することができるためである。
炭素原子数が3〜12のエーテル類の例には、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソール及びフェネトールが含まれる。
炭素原子数が3〜12のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノンが含まれる。
炭素原子数が3〜12のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート及びペンチルアセテートが含まれる。
2種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノール及び2−ブトキシエタノールが含まれる。
ハロゲン化炭化水素の炭素原子数は、1又は2であることが好ましく、1であることが最も好ましい。ハロゲン化炭化水素のハロゲンは、塩素であることが好ましい。ハロゲン化炭化水素の水素原子が、ハロゲンに置換されている割合は、25〜75モル%であることが好ましく、30〜70モル%であることがより好ましく、35〜65モル%であることが更に好ましく、40〜60モル%であることが最も好ましい。メチレンクロリド(ジクロロメタン)が、代表的なハロゲン化炭化水素である。
2種類以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
なお、セルロースアシレートに対して良溶剤とは、セルロースアシレートが室温(20℃)での質量パーセント濃度で10質量%以上溶ける溶剤であり、例えば、メチレンクロリド、クロロホルム、アセトン、酢酸メチルなどが挙げられる。貧溶剤とは、セルロースアシレートが室温での質量パーセント濃度で10質量%未満しか溶けない溶剤であり、例えば、メタノール、エタノール、ブタノールなどが挙げられる。
一般的な方法でセルロースアシレート溶液を調製できる。一般的な方法とは、0℃以上の温度(常温又は高温)で、処理することを意味する。溶液の調製は、通常のソルベントキャスト法におけるドープの調製方法及び装置を用いて実施することができる。なお、一般的な方法の場合は、有機溶媒としてハロゲン化炭化水素(特に、メチレンクロリド)を用いることが好ましい。
セルロースアシレートの量は、得られる溶液中に10〜40質量%含まれるように調整する。セルロースアシレートの量は、10〜30質量%であることが更に好ましい。有機溶媒(主溶媒)中には、前述した任意の添加剤を添加しておいてもよい。
溶液は、常温(0〜40℃)でセルロースアシレートと有機溶媒とを攪拌することにより調製することができる。高濃度の溶液は、加圧及び加熱条件下で攪拌してもよい。具体的には、セルロースアシレートと有機溶媒とを加圧容器に入れて密閉し、加圧下で溶媒の常温における沸点以上、かつ溶媒が沸騰しない範囲の温度に加熱しながら攪拌する。加熱温度は、通常は40℃以上であり、好ましくは60〜200℃であり、更に好ましくは80〜110℃である。
各成分は予め粗混合してから容器に入れてもよい。また、順次容器に投入してもよい。容器は攪拌できるように構成されている必要がある。窒素ガス等の不活性気体を注入して容器を加圧することができる。また、加熱による溶媒の蒸気圧の上昇を利用してもよい。あるいは、容器を密閉後、各成分を圧力下で添加してもよい。
加熱する場合、容器の外部より加熱することが好ましい。例えば、ジャケットタイプの加熱装置を用いることができる。また、容器の外部にプレートヒーターを設け、配管して液体を循環させることにより容器全体を加熱することもできる。
容器内部に攪拌翼を設けて、これを用いて攪拌することが好ましい。攪拌翼は、容器の壁付近に達する長さのものが好ましい。攪拌翼の末端には、容器の壁の液膜を更新するため、掻取翼を設けることが好ましい。
容器には、圧力計、温度計等の計器類を設置してもよい。容器内で各成分を溶媒中に溶解する。調製したドープは冷却後容器から取り出すか、あるいは、取り出した後、
熱交換器等を用いて冷却する。
調製したセルロースアシレート溶液(ドープ)から、ソルベントキャスト法によりセルロースアシレテートフィルムを製造することができる。
ドープは、ドラム又はバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18〜35質量%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラム又はバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延及び乾燥方法については、米国特許2336310号、同2367603号、同2492078号、同2492977号、同2492978号、同2607704号、同2739069号、同2739070号、英国特許640731号、同736892号の各明細書、特公昭45−4554号、同49−5614号、特開昭60−176834号、同60−203430号、同62−115035号の各公報に記載がある。
共流延により本発明のフィルムを製造する態様では、第1の表面層と、コア層とで、置換度の異なるセルロースアシレートを主成分として含む溶液をそれぞれ用いるのが好ましい。具体的には、アシル置換度a、好ましくはアシル置換度が2.3〜2.85のセルロースアシレートを、第1の表面層用セルロースアシレートとして用いて第1の表面層用ドープを調製し、及びアシル置換度b(但しa<b)、好ましくはアシル置換度が2.80〜3.0のセルロースアシレートを、コア層用セルロースアシレートとして用いてコア層用ドープを調製してもよい。及び/又は、重量平均分子量Ma、このましくは重量平均分子量が40×104〜60×104のセルロースアシレートを第1の表面層用セルロースアシレートとして用いて第1の表面層用ドープを調製し、及び重量平均分子量Mb(但しMb<Ma)、好ましくは重量平均分子量が30×104〜45×104のセルロースアシレートを、コア層用セルロースアシレートとして用いてコア層用ドープを調製してもよい。
第2の表面層を有する態様においては、第2の表面層用セルロースアシレートについては特に制限はなく、第1の表面層用セルロースアシレートと同一のセルロースアシレートを用いてもよいし、コア層用セルロースアシレートと同一のセルロースアシレートを用いてもよいし、又はいずれとも異なるアシル置換度及び/又は重量平均分子量を有するセルロースアシレートを用いてもよい。
また、共流延により本発明のフィルムを製造する態様では、第1の表面層と、コア層又は第2の表面層とで、HALS濃度が互いに異なる溶液をそれぞれ用いてもよい。具体的には、第1の表面層用ドープのHALSの濃度が前記濃度C1と等しく、好ましくはHALSの濃度が0.5質量%以上(より好ましくは0.5〜15質量%)のドープを用い、且つコア層又は第2の表面層用ドープのHALSの濃度が前記濃度C2(但しC2<C1)と等しく、好ましくはHALSの濃度が0.5質量%以下(より好ましくは0質量%以上0.5質量%未満)のドープを用いることができる。
また、共流延により本発明のフィルムを製造する態様では、第1の表面層と、コア層とで、可塑剤濃度が互いに異なる溶液をそれぞれ用いてもよい。具体的には、第1の表面層用ドープの可塑剤の濃度が前記濃度Aと等しく、好ましくは可塑剤の濃度が5質量%以下(より好ましくは0.1〜5質量%)のドープを用い、且つコア層用ドープの可塑剤の濃度が前記濃度B(但しA<B)と等しく、具体的には可塑剤の濃度が5質量%以上(より好ましくは5質量%を超え25質量%以下)のドープを用いることができる。第2の表面層を有する態様では、第2の表面層用セルロースアシレートの可塑剤濃度は、剥ぎ取り性等の観点では、低いほうが好ましく、例えば、前記第1の表面層用ドープ中の可塑剤濃度と同程度であるのが好ましい。
溶液の流延方法としては、調製されたドープを加圧ダイから金属支持体上に均一に押し出す方法、一旦金属支持体上に流延されたドープをブレードで膜厚を調節するドクターブレードによる方法、逆回転するロールで調節するリバースロールコーターによる方法等があるが、加圧ダイによる方法が好ましい。加圧ダイにはコートハンガータイプやTダイタイプ等があるが、いずれも好ましく用いることができる。またここで挙げた方法以外にも、従来知られているセルローストリアセテート溶液を流延製膜する種々の方法で実施することができ、用いる溶媒の沸点等の違いを考慮して各条件を設定することにより、それぞれの公報に記載の内容と同様の効果が得られる。
前記セルロースアシレートフィルムの形成においては共流延法、逐次流延法、塗布法などの積層流延法を用いることが好ましく、特に同時共流延法を用いることが、安定製造および生産コスト低減の観点から特に好ましい。
共流延法および逐次流延法により製造する場合には、先ず、各層用のセルロースアセテート溶液(ドープ)を調製する。共流延法(重層同時流延)は、流延用支持体(バンドまたはドラム)の上に、各層(3層あるいはそれ以上でも良い)各々の流延用ドープを別のスリットなどから同時に押出す流延用ギーサからドープを押出して、各層同時に流延し、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。
図1に、共流延ギーサ3を用い、流延用支持体4の上にスキン層(表層)用ドープ1とコア層用ドープ2を3層同時に押出して流延する状態を断面図で示す。
逐次流延法は、流延用支持体の上に先ず第1層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して、流延し、乾燥あるいは乾燥することなく、その上に第2層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して流延する要領で、必要なら第3層以上まで逐次ドープを流延・積層して、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。塗布法は、一般的には、コア層のフィルムを溶液製膜法によりフィルムに成形し、スキン層に塗布する塗布液を調製し、適当な塗布機を用いて、片面ずつまたは両面同時にフィルムに塗布液を塗布・乾燥して積層構造のフィルムを成形する方法である。
前記セルロースアシレートフィルムを製造するのに使用される、エンドレスに走行する金属支持体としては、表面がクロムメッキによって鏡面仕上げされたドラムや表面研磨によって鏡面仕上げされたステンレスベルト(バンドといってもよい)が用いられる。使用される加圧ダイは、金属支持体の上方に1基又は2基以上の設置でもよい。好ましくは1基又は2基である。2基以上設置する場合には、流延するドープ量をそれぞれのダイに種々な割合にわけてもよく、複数の精密定量ギアポンプからそれぞれの割合でダイにドープを送液してもよい。流延に用いられるドープ(樹脂溶液)の温度は−10〜55℃が好ましく、より好ましくは25〜50℃である。その場合、工程のすべての溶液温度が同一でもよく、又は工程の各所で異なっていてもよい。異なる場合は、流延直前で所望の温度であればよい。
また、前記金属支持体の材質については特に制限はないが、SUS製(例えば、SUS 316)であることがより好ましい。
製膜後、延伸処理を実施してもよい。延伸処理によって光学性能を所望の範囲に調整することができる。前記セルロースアシレートフィルムの延伸方向はフィルム搬送方向と搬送方向に直交する方向(巾方向)のいずれでも好ましいが、フィルム搬送方向に直交する方向(幅方向)であることが、後に続く該フィルムを用いた偏光板加工プロセスの観点から特に好ましい。
幅方向に延伸する方法は、例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、同4−284211号、同4−298310号、同11−48271号などの各公報に記載されている。長手方向の延伸の場合、例えば、フィルムの搬送ローラーの速度を調節して、フィルムの剥ぎ取り速度よりもフィルムの巻き取り速度の方を速くするとフィルムは延伸される。幅方向の延伸の場合、フィルムの巾をテンターで保持しながら搬送して、テンターの巾を徐々に広げることによってもフィルムを延伸できる。フィルムの乾燥後に、延伸機を用いて延伸すること(好ましくはロング延伸機を用いる一軸延伸)もできる。
前記セルロースアシレートフィルムの延伸倍率は、5%以上200%以下が好ましく、10%以上100%以下がさらに好ましく、20%以上50%以下が特に好ましい。
前記セルロースアシレートフィルムを偏光子の保護膜として使用する場合には、偏光板を斜めから見たときの光漏れを抑制するため、偏光子の透過軸と本発明のフィルムの面内の遅相軸を平行に配置する必要がある。連続的に製造されるロールフィルム状の偏光子の透過軸は、一般的に、ロールフィルムの幅方向に平行であるので、前記ロールフィルム状の偏光子とロールフィルム状の前記セルロースアシレートフィルムからなる保護膜を連続的に貼り合せるためには、ロールフィルム状の保護膜の面内遅相軸は、フィルムの幅方向に平行であることが必要となる。従って幅方向により多く延伸することが好ましい。また延伸処理は、製膜工程の途中で行ってもよいし、製膜して巻き取った原反を延伸処理してもよいが、本発明の製造方法では残留溶媒を含んだ状態で延伸を行うため、製膜工程の途中で延伸することが好ましい。
前記セルロースアシレートフィルムは、前記セルロースアシレートフィルムを乾燥する工程と、乾燥後のフィルムをTg−10℃以上の温度で延伸する工程とを含むことが、レターデーション発現性の観点から好ましい。
前記セルロースアシレートフィルムの製造に係わる、金属支持体上におけるドープの乾燥は、一般的には、金属支持体(ドラム又はベルト)の表面側、つまり金属支持体上にあるウェブの表面から熱風を当てる方法、ドラム又はベルトの裏面から熱風を当てる方法、温度コントロールした液体をベルトやドラムのドープ流延面の反対側である裏面から接触させて、伝熱によりドラム又はベルトを加熱し表面温度をコントロールする裏面液体伝熱方法などがあるが、裏面液体伝熱方式が好ましい。流延される前の金属支持体の表面温度は、ドープに用いられている溶媒の沸点以下であれば何度でもよい。しかし乾燥を促進するためには、また金属支持体上での流動性を失わせるためには、使用される溶媒の内の最も沸点の低い溶媒の沸点より1〜10℃低い温度に設定することが好ましい。なお、流延ドープを冷却して乾燥することなく剥ぎ取る場合はこの限りではない。
金属支持体上に形成されたドープ膜を、前記金属支持体から剥ぎ取る方法については特に制限はなく、公知の方法を用いた場合に剥離性を改善することができる。
フィルム厚さの調整は、所望の厚さになるように、ドープ中に含まれる固形分濃度、ダイの口金のスリット間隙、ダイからの押し出し圧力、金属支持体速度等を調節すればよい。
[フィルムの膜厚]
以上のようにして得られた、前記セルロースアシレートフィルム全体の厚みは、30〜100μmであることが好ましく、30〜80μmであることがより好ましく、30〜70μmであることが更に好ましい。30μm以上とすることにより、ウェブ状のフィルムを作製する際のハンドリング性が向上し好ましい。また、70μm以下とすることにより、湿度変化に対応しやすく、光学特性を維持しやすい。
[フィルムの長さ]
また、上記方法により製造される前記セルロースアシレートフィルムの長さは、1ロール当たり100〜10000mで巻き取るのが好ましく、より好ましくは500〜7000mであり、更に好ましくは1000〜6000mである。巻き取る際、少なくとも片端にナーリングを付与するのが好ましく、ナーリングの幅は3mm〜50mmが好ましく、より好ましくは5mm〜30mm、高さは0.5〜500μmが好ましく、より好ましくは1〜200μmである。これは片押しであっても両押しであってもよい。
大画面用液晶表示装置用の光学補償フィルム等として用いる場合は、例えば、フィルム幅を1470mm以上として成形するのが好ましい。また、本発明のセルロースアシレートフィルム及び光学フィルムには、液晶表示装置にそのまま組み込むことが可能な大きさに切断されたフィルム片の態様のフィルムのみならず、連続生産により、長尺状に作製され、ロール状に巻き上げられた態様のフィルムも含まれる。後者の態様の光学フィルムは、偏光板保護フィルムとしてその状態で保管・搬送等され、実際に液晶表示装置に組み込む際や偏光子等と貼り合わされる際に、所望の大きさに切断されて用いることができる。また、同様に長尺状に作製されたポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光子等と、長尺状のまま貼り合わされた後に、実際に液晶表示装置に組み込む際に、所望の大きさに切断されて用いることができる。ロール状に巻き上げられたセルロースアシレートフィルム及び光学フィルムの一態様としては、ロール長が2500m以上のロール状に巻き上げられた態様が挙げられる。
[フィルム幅]
前記セルロースアシレートフィルムは、フィルム幅が700〜3000mmであることが好ましく、1000〜2800mmであることがより好ましく、1400〜2500mmであることが特に好ましい。
[フィルムのヘイズ]
前記セルロースアシレートフィルムは、ヘイズが0.20%未満であることが好ましく、0.15%未満であることがより好ましく、0.10%未満であることが特に好ましい。ヘイズを0.2%未満とすることにより、液晶表示装置に組み込んだ際のコントラスト比を改善することができる。また、フィルムの透明性がより高くなり、光学フィルムとしてより用いやすくなるという利点もある。
2.活性エネルギー線硬化層
本発明のフィルムは、活性エネルギー線硬化性組成物からなる硬化層を表面に有していてもよい。該硬化層は、硬化層との密着性及び耐光密着性が改善された、第1の表面上に形成するのが好ましい。前記活性エネルギー線硬化性組成物とは、活性エネルギー線によって硬化され得る樹脂を含み、活性エネルギー線によって硬化する性質を有する組成物をいい、該組成物を活性エネルギー線により硬化させてなる層を、活性エネルギー線硬化層という。
前記活性エネルギー硬化層には、前記ヒンダードアミン系化合物が含まれていても、含まれていなくてもよい。例えば、前記活性エネルギー線硬化性組成物中に直接HALSを添加しなくても、前記セルロースアシレートフィルム中に添加したHLASが前記活性エネルギー線硬化層へ移動することにより、前記硬化層中にHALSが存在する場合もある。
HALSは、前記活性エネルギー線硬化層中に、主成分に対して、0.001〜1質量%含まれていることが好ましく、0.005〜0.5質量%含まれていることがより好ましく、0.01〜0.1質量%含まれていることが特に好ましい。
前記活性エネルギー線硬化層は、前方散乱、アンチグレア(防眩)、ガスバリア、滑り、帯電防止、下塗り、ハードコート、反射防止、保護等の機能を有することが好ましい。すなわち、前記活性エネルギー線硬化層は、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層、ガスバリア層、滑り層、帯電防止層、下塗り層、ハードコート層、反射防止層または保護層等の機能層であることが好ましい。前記活性エネルギー線硬化層は、反射防止層又はハードコート層であることがより好ましく、ハードコート層であることが特に好ましい。また、これらの機能層は、活性エネルギー線硬化層以外の反射防止フィルムにおける反射防止層、あるいはその他の視野角補償フィルムにおける光学異方性層等と同一層内で相互に複合して使用することも好ましい。また、前記活性エネルギー線硬化層は1層のみ設けられていても、複数層設けられていてもよい。また、複数の各活性エネルギー線硬化層は同一であっても、異なっていてもよい。
(1)ハードコート層
本発明のフィルムは、耐擦傷性等の力学的強度を付与するためのハードコート層を、活性エネルギー線硬化層として有していてもよい。
ハードコート層の膜厚は、0.2〜100μmであることが好ましく、0.5〜50μmであることがより好ましく、1〜20μmであることが特に好ましい。
ハードコート層の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。又、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
ハードコート層を形成する材料は、エチレン性不飽和基を含む化合物、開環重合性基を含む化合物を用いることができ、これらの化合物は単独あるいは組み合わせて用いることができる。
前記エチレン性不飽和基を含む化合物の好ましい例としては、エチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のポリオールのポリアクリレート類;ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジアクリレート、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのジアクリレート等のエポキシアクリレート類;ポリイソシナネートとヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基含有アクリレートの反応によって得られるウレタンアクリレート等を好ましい化合物として挙げることができる。
また、前記エチレン性不飽和基を含む化合物の市販化合物としては、PET−30(日本化薬(株)製)、ビスコート360(大阪有機化学工業(株)製)、EB−600、EB−40、EB−140、EB−1150、EB−1290K、IRR214、EB−2220、TMPTA、TMPTMA(以上、ダイセル・ユーシービー(株)製)、UV−6300、UV−1700B(以上、日本合成化学工業(株)製)等が挙げられる。
また、前記開環重合性基を含む化合物の好ましい例としては、グリシジルエーテル類としてエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、ソルビトールテトラグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルなど、脂環式エポキシ類としてセロキサイド2021P、セロキサイド2081、エポリードGT−301、エポリードGT−401、EHPE3150CE(以上、ダイセル化学工業(株)製)、フェノールノボラック樹脂のポリシクロヘキシルエポキシメチルエーテルなど、オキセタン類としてOXT−121、OXT−221、OX−SQ、PNOX−1009(以上、東亞合成(株)製)などが挙げられる。その他にグリシジル(メタ)アクリレートの重合体、或いはグリシジル(メタ)アクリレートと共重合できるモノマーとの共重合体をハードコート層に使用することもできる。
ハードコート層には、ハードコート層の硬化収縮の低減、基材との密着性の向上、光拡散性の付与、本発明のハードコート処理物品のカールを低減するため、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム等の酸化物微粒子やポリエチレン、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類、ポリジメチルシロキサン等の架橋粒子、SBR、NBRなどの架橋ゴム微粒子等の有機微粒子等の架橋微粒子を添加することも好ましく行われる。これらの架橋微粒子の平均粒径は、1nmないし20000nmであることが好ましい。また、架橋微粒子の形状は、球状、棒状、針状、板状など特に制限無く使用できる。微粒子の添加量は硬化後のハードコート層の60体積%以下であることが好ましく、40体積%以下がより好ましい。
上記で記載した無機微粒子を添加する場合、一般にバインダーポリマーとの親和性が悪いため、ケイ素、アルミニウム、チタニウム等の金属を含有し、かつアルコキシド基、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基等の官能基を有する表面処理剤を用いて表面処理を行うことも好ましく行われる。
ハードコート層は、光及び/又は熱による硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることが好ましい。硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましい。
さらに、加水分解性官能基含有の有機金属化合物をさらに用いてもよい。前記加水分解性官能基含有の有機金属化合物としては有機アルコキシシリル化合物が好ましい。
その他、ハードコート層には、重合開始剤、レベリング剤を添加してもよく、いずれも公知の物を採用することができる。
ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、WO0/46617号公報等記載のものを好ましく使用することができる。
(2)反射防止層
本発明のフィルムは、反射防止層としての活性エネルギー線硬化層を有していてもよい。 前記反射防止層は、フッ素系ポリマー等の低屈折率素材を単層付与しただけの反射率1.5%程度の層、もしくは薄膜の多層干渉を利用した反射率1%以下の層のいずれも使用できる。本発明では、透明支持体上に低屈折率層、及び低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)を積層した構成が好ましく使用される。また、日東技報, vol.38, No.1, may, 2000, 26頁〜28頁や特開2002−301783号などに記載された反射防止層も好ましく使用できる。
各層の屈折率は以下の関係を満足する。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率
反射防止フィルムに用いる透明支持体は、前述の偏光子の保護フィルムに使用する透明ポリマーフィルムを好ましく使用することができる。
低屈折率層の屈折率は1.20〜1.55であり、好ましくは1.30〜1.50である。低屈折率層は、耐擦傷性、防汚性を有する最外層として使用することが好ましい。耐擦傷性向上のため、シリコーン基や、フッ素の含有する素材を用い表面への滑り性付与することも好ましく行われる。
含フッ素化合物としては、例えば、特開平9−222503号公報明細書段落番号[0018]〜[0026]、同11−38202号公報明細書段落番号[0019]〜[0030]、特開2001−40284号公報明細書段落番号[0027]〜[0028]、特開2000−284102号公報等に記載の化合物を好ましく使用することができる。
含シリコーン化合物はポリシロキサン構造を有する化合物が好ましいが、反応性シリコーン(例、サイラプレーン(チッソ(株)製)や両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報)等を使用することもできる。シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化させてもよい(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報、特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)。
低屈折率層には、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820公報の段落番号[0020]〜[0038]に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有させることも好ましく行うことができる。
低屈折率層は、気相法(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等)により形成されても良いが、安価に製造できる点で、塗布法で形成することが好ましい。塗布法としては、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法を好ましく使用することができる。
低屈折率層の膜厚は、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることがさらに好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。
中屈折率層及び高屈折率層は、平均粒径100nm以下の高屈折率の無機化合物超微粒子をマトリックス用材料に分散した構成とすることが好ましい。高屈折率の無機化合物微粒子としては、屈折率1.65以上の無機化合物、例えば、Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等の酸化物、これらの金属原子を含む複合酸化物等を好ましく使用できる。
このような超微粒子は、粒子表面を表面処理剤で処理したり(シランカップリング剤等:特開平11−295503号公報、同11−153703号公報、特開2000−9908、アニオン性化合物或は有機金属カップリング剤:特開2001−310432号公報等)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造としたり(特開2001−166104等)、特定の分散剤併用する(例、特開平11−153703号公報、特許番号US6210858B1、特開2002−2776069号公報等)等の態様で使用することができる。
マトリックス用材料としては、従来公知の熱可塑性樹脂、硬化性樹脂皮膜等を使用できるが、特開2000−47004号公報、同2001−315242号公報、同2001−31871号公報、同2001−296401号公報等に記載の多官能性材料や、特開2001−293818号公報等に記載の金属アルコキシド組成物から得られる硬化性膜を使用することもできる。
高屈折率層の屈折率は、1.70〜2.20であることが好ましい。高屈折率層の厚さは、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。
反射防止層のヘイズは、5%以下あることが好ましく、3%以下がさらに好ましい。又膜の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
(3)前方散乱層
本発明のフィルムは、前方散乱層としての活性エネルギー線硬化層を有していてもよい。
前方散乱層は、本発明の偏光板を液晶表示装置に適用した際の、上下左右方向の視野角特性(色相と輝度分布)改良するために使用される。本発明では、屈折率の異なる微粒子をバインダー分散した構成が好ましく、例えば、前方散乱係数を特定化した特開11−38208号公報、透明樹脂と微粒子の相対屈折率を特定範囲とした特開2000−199809号公報、ヘイズ値を40%以上と規定した特開2002−107512号公報等の構成を使用することができる。また、本発明の偏光板をヘイズの視野角特性を制御するため、住友化学の技術レポート「光機能性フィルム」31頁〜39頁に記載された「ルミスティ」と組み合わせて使用することも好ましく行うことができる。
(4)アンチグレア層
本発明のフィルムは、アンチグレア層としての活性エネルギー線硬化層を有していてもよい。
アンチグレア(防眩)層は、反射光を散乱させ映り込みを防止するために使用される。アンチグレア機能は、液晶表示装置の最表面(表示側)に凹凸を形成することにより得られる。アンチグレア機能を有するフィルムのヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることが更に好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。
フィルム表面に凹凸を形成する方法は、例えば、微粒子を添加して膜表面に凹凸を形成する方法(例えば、特開2000−271878号公報等)、比較的大きな粒子(粒径0.05〜2μm)を少量(0.1〜50質量%)添加して表面凹凸膜を形成する方法(例えば、特開2000−281410号公報、同2000−95893号公報、同2001−100004号公報、同2001−281407号公報等)、フィルム表面に物理的に凹凸形状を転写する方法(例えば、エンボス加工方法として、特開昭63−278839号公報、特開平11−183710号公報、特開2000−275401号公報等記載)等を好ましく使用することができる。
前記活性エネルギー線硬化層の形成方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。その中でも、前記活性エネルギー線硬化層を形成する材料を有機溶媒に溶解させたものを、前記セルロースアシレートフィルム上に塗設して形成することが好ましい。
前記有機溶媒としては、公知の有機溶媒を単独または複数を混合して用いることができる。その中でも、本発明では、ケトン系溶媒、酢酸エステル系溶媒、炭化水素系溶媒を用いることが好ましい。
前記溶媒としては、例えば、MiBK(メチルイソブチルケトン)、MEK(メチルエチルケトン)、酢酸エチル、トルエンなどを挙げることができる。
前記活性エネルギー線硬化層を塗工する具体的に方法についても特に制限はないが、マイクログラビア塗工方式を好ましく用いることができる。また、塗布時の搬送速度についても特に制限はなく、搬送速度1〜100m/分の条件で塗布することが好ましい。塗布後の乾燥についても特に制限はなく、乾燥温度は25〜140℃で30〜1000秒乾燥することが好ましい。
前記活性エネルギー線硬化層は、活性エネルギー線の中でも放射線、ガンマー線、アルファー線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線を用いることがより好ましく、安全性、生産性を考えると電子線、紫外線を用いることが特に好ましい。熱で硬化させる場合は、プラスチック自身の耐熱性を考えて、加熱温度は140℃以下が好ましく、より好ましくは100℃以下である。
活性エネルギー線を照射するときは、窒素パージ(酸素濃度0.5%以下)しながら行うことが好ましい。活性エネルギー線の強度等についても特に制限はないが、例えば紫外線を照射する場合は、照度10〜1000 mW/cm2、照射量50〜5000mJ/cm2の紫外線を照射することが好ましい。
(5)位相差層
また、本発明のフィルムは、所定の光学特性を示す位相差層を活性エネルギー線硬化層として有していてもよい。該硬化層の一例は、所定の配向状態の液晶組成物を硬化させて形成される位相差層である。前記液晶組成物の一例は、重合性ディスコティック液晶及び重合性棒状液晶等の重合性液晶を少なくとも一種含用する重合性液晶組成物である。使用可能な重合性液晶については特に制限はなく、従来位相差層の形成に利用されている重合性液晶を広く用いることができる。
前記硬化層の好ましい膜厚は用途に応じて異なるが、一般的には1μm〜15μmであることが好ましく、3μm〜10μmがより好ましい。
前記種々の機能を示す硬化層を有するフィルムは、硬度を必要とする用途だけでなく、種々の用途のフィルムとして用いることができる。例えば、前記硬化層は、液晶表示装置等の表示装置の視認側表面に配置される表面フィルムの表面層であって、表面形状を調整する層、散乱性を制御する防眩層、また屈折率を調整するための単層構造又は積層構造の反射防止層であってもよく、これらの種々の機能を有する層を有する本発明のフィルムは、種々の用途に用いることができる。
3.偏光板
また、本発明は、本発明のフィルム、及び偏光子を少なくとも有する偏光板にも関する。当該偏光板では、本発明のフィルムが、偏光子の保護フィルムとして機能しているのが好ましい。偏光子は、本発明のフィルムの第2の表面側、即ちHLASの濃度が低い側の表面、に積層するのが好ましい。HALSが偏光子に移動して、偏光子を劣化させるのを軽減することができる。また、活性エネルギー硬化層を有する態様では、該硬化層が形成されている表面の反対側の面に、偏光子を貼合するのが好ましい。本発明の偏光板の態様は、液晶表示装置にそのまま組み込むことが可能な大きさに切断されたフィルム片の態様の偏光板のみならず、連続生産により、長尺状に作製され、ロール状に巻き上げられた態様(例えば、ロール長2500m以上や3900m以上の態様)の偏光板も含まれる。大画面液晶表示装置用とするためには、上記した通り、偏光板の幅は1470mm以上とすることが好ましい。
本発明の偏光板の具体的な構成については、特に制限はなく公知の構成を採用できるが、例えば、特開2008−262161号公報の図6に記載の構成を採用することができる。
本発明の偏光板は、偏光子の裏面(即ち、本発明のフィルムを貼合した表面と反対側の表面)にも、フィルムが貼合されているのが好ましい。該フィルムは、偏光子の保護フィルムとして機能しているのが好ましい。また該フィルムは、光学的に等方性のフィルムであっても、光学的に異方性のフィルムであってもよい。また、該フィルムの主成分についても特に制限はなく、本発明のフィルムと同様、セルロースアシレートを主成分として含有するセルロースアシレートフィルムであっても、それ以外の高分子(樹脂及び重合体の双方を含む意味である)成分を主成分として含有するフィルムであってもよい。他の高分子成分の例には、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、アクリル樹脂等が含まれる。
(直交透過率変化)
本明細書において、偏光板の直交透過率CTは、UV3100PC(島津製作所社製)を用いて測定した。測定では、410nmで測定し、10回測定の平均値を用いた。
偏光板耐久性試験は偏光板をガラスに粘着剤を介して貼り付けた形態で次のように行うことができる。ガラスの上に偏光板を貼り付けたサンプル(約5cm×5cm)を2つ作成する。単板直交透過率測定ではこのサンプルのフィルムの側を光源に向けてセットして測定する。2つのサンプルをそれぞれ測定し、その平均値を本発明の偏光板の直交透過率とする。
本発明の偏光板は、偏光板耐久性試験ではその変化量はより小さいほうが好ましい。
本発明の偏光板は、60℃、相対湿度95%に1000時間静置させたときの直交単板透過率の変化量(%)が1.40%以下であることが好ましい。
60℃、相対湿度95%に1000時間静置させたときの直交単板透過率の変化量(%)は、1.00%以下であることがより好ましく、0.50%以下であることが特に好ましい。ここで、変化量とは試験後測定値から試験前測定値を差し引いた値である。
上記直交透過率の変化量の範囲を満たせば、偏光板の高温高湿下で長時間使用中あるいは保管中の安定性が確保でき、好ましい。
4.液晶表示装置
本発明は、本発明のセルローアシレートフィルムを少なくとも有する液晶表示装置にも関する。本発明のフィルムは、偏光子と貼合した偏光板の一部材として、液晶表示装置に組み込まれてもよい。
本発明の液晶表示装置の一例は、液晶セルと該液晶セルの両側に配置された一対の偏光板を有する液晶表示装置であって、前記偏光板の少なくとも一方が本発明の偏光板であることを特徴とする液晶表示装置である。液晶表示装置のモードについても特に制限はなく、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)及びHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードのいずれであってもよい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
1.セルロースアシレートフィルムの製造
下記表に記載のコア層形成用ドープ、空気側表面層用ドープ、及び支持体側表面層用ドープをそれぞれ調製した。具体的には、下記表に記載の成分をそれぞれ、ミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解した後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過し、セルロースアシレートドープをそれぞれ調製した。
なお、下記表中に記載のドープ溶剤中、メチレンクロライドはセルロースアシレートの良溶剤である。
なお、次に、−10℃に冷却された金属支持体上に一つの流延ダイから、支持体側から、上記支持体側表面層ドープ、コア層用ドープ、及び空気側表面層用ドープを、最終的な膜厚がそれぞれ下記表に記載の膜厚となる様に流量を調整して、同時に押し出して共流延し、支持体上でゲル化させた。ゲル化させた後に、支持体から剥ぎ取り、30〜40℃で乾燥しつつ搬送し、枠張りして130℃で後乾燥した。
実施例8〜10および比較例4〜6は、この乾燥後の未延伸フィルムの幅手方向をテンタークリップで把持し、180℃に加熱した上で、表5に記載した延伸倍率で幅手方向(流延方向に対して直行する方向)に延伸処理を施して厚み60μmのフィルムを作製し評価した。
実施例11〜13および比較例7〜9は、支持体からフィルム剥ぎ取り後、搬送中にフィルムの幅手方向の両端をピンテンター(特開平4−1009号公報の図3に記載のピンテンター)で把持しながら、表5に記載した延伸倍率で幅手方向に延伸処理を施すことでフィルムを作製し評価を行った。
この様にして、下記表に記載の実施例1〜13、及び比較例1〜10のフィルムをそれぞれ作製した。下記表には、ドープ組成及び膜厚を各層それぞれについて示す。
Figure 0005753137
Figure 0005753137
Figure 0005753137
Figure 0005753137
使用した添加剤は、以下の通りである。
2.活性エネルギー線硬化層の形成
下記表に記載の組成のハードコート層用塗布液1〜6をそれぞれ調製した。各成分を混合した後、孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、各ハードコート層用塗布液1〜6をそれぞれ調製した。
Figure 0005753137
上記製造した各セルロースアシレートフィルムの空気側表面上に、ハードコート層用塗布液1を、マイクログラビア塗工方式で、搬送速度30m/分の条件で塗布した。60℃で150秒乾燥の後、窒素パージ(酸素濃度0.5%以下)しながら、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量150mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、ハードコート層(厚み6μm)を形成した。
この様にして、各セルロースアシレートフィルムの空気側表面上に、ハードコート層を形成し、ハードコート層付きセルロースアシレートフィルムをそれぞれ作製した。
3.偏光板の作製
上記で作製したハードコート層付きセルロースアシレートフィルムのそれぞれを、2.3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で3分間浸漬した。室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.05mol/Lの硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。このようにして、鹸化処理を行った。
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光子を作製した。
鹸化処理した各ハードコート層付きセルロースアシレートを、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光子の片側に貼り付けた。ここで、それぞれのフィルムのハードコート層を形成していない側の面、即ち、セルロースアシレートフィルムの支持体側表面層の表面に、偏光子を貼り合せた。市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士フイルム(株)製)に同様の鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、上記各ハードコート層付きセルロースアシレートフィルムを貼り付けてある側とは反対側の偏光子の面に鹸化処理後のセルローストリアセテートフィルムを貼り付けた。
この際、偏光子の透過軸と各ハードコート層付きセルロースアシレートフィルムの遅相軸とは直交するように配置した。また、偏光子の透過軸と市販のセルローストリアセテートフィルムの遅相軸についても、直交するように配置した。
このようにして、実施例1〜10及び比較例1〜9のハードコート層付き偏光板をそれぞれ作製した。
4.評価
(耐光密着性の評価)
まず、上記で作製した各実施例及び比較例のハードコート層つき偏光板保護フィルムに対して、(株)スガ試験機社製スーパーキセノンウェザーメーターSX75で、60℃、相対湿度50%の環境下に100時間光を照射した。
次にハードコート層付き偏光板保護フィルムのそれぞれを、温度25℃、相対湿度60%の条件で2時間調湿した。ハードコート層を有する側の表面に、カッターナイフで碁盤目状に縦11本、横11本の切り込みを入れて、合計100個の正方形の升目を刻み、その面に日東電工(株)製のポリエステル粘着テープ(No.31B)を貼りつけた。30分経時したあとに、垂直方向にテープを素早く引き剥がし、剥がれた升目の数を数えて、下記4段階の基準で評価した。同じ密着評価を3回行って平均をとった。結果を下記表に示す。
A:100升において剥がれが全く認められなかった。(許容範囲内)
B:100升において1〜5升の剥がれが認められた。(許容範囲内)
C:100升において6〜10升の剥がれが認められた。
D:100升において11升以上の剥がれが認められた。
(偏光板耐久性の評価)
上記で作製した各実施例及び比較例の偏光板について、波長410nmにおける偏光子の直交透過率を本明細書に記載した方法で測定した。
その後、60℃、相対湿度95%の環境下で1000時間保存した後について同様の手法で直交透過率を測定した。経時前後の直交透過率の変化を求め、これを偏光子耐久性として下記表5にその結果を記載した。なお、調湿なしの環境下での相対湿度は、0%〜20%の範囲であった。
結果を下記表に示す。
(鉛筆硬度評価法)
ハードコート塗布し、UV硬化後のサンプルを25℃、相対湿度60%の条件で2時間調湿した後、JIS S 6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS K 5400が規定する鉛筆硬度評価法に従い、500gのおもりを用いて各硬度の鉛筆で引っ掻きを5回繰り返したサンプルの評価を行い3回以上傷が無いまでの硬度をそのサンプルの硬度とした。尚、JIS K 5400で定義される傷は塗膜の破れ、塗膜のすり傷であり、塗膜のへこみは対象としないと記載されているが、ここでは、塗膜のへこみも含めて傷と判断している。数字が高いほど、高硬度を示す。
(ヒンダードアミン系化合物の存在比C1/C2の測定)
上記で作製した各実施例及び比較例のセルロースアシレートフィルムをフィルム面に対して1°の角度で斜めに切削し、生成したフィルム断面を飛行時間型二次イオン質量分析計(TOF−SIMS (Time of Flight − Secondary Ion Mass Spectrometry))を用いて行った。TOF−SIMSの測定は、例えばPhi Evans社製TRIFTII型TOF−SIMS(商品名)を用いて、フィルム表面に存在する分子起因の特異的なフラグメントイオンのピーク強度比からC1/C2を算出した。ここで、C1はセルロースアシレートフィルムのハードコート層を設けた側表面から深さ3μmの位置でのヒンダードアミン系化合物(酸化防止剤)の濃度であり、C2はその反対側表面から深さ3μmの位置でのヒンダードアミン系化合物(酸化防止剤)の濃度である。
得られた結果を下記表に記載した。
(可塑剤量の定量)
ハードコート層を設ける前のセルロースアシレートフィルムの評価として、フィルム表面(空気側表面層)の可塑剤量の定量をTOF−SIMS(Time of Flight − Secondary Ion Mass Spectrometry)により行った。TOF−SIMSの測定は、例えばPhi Evans社製TRIFTII型TOF−SIMS(商品名)を用いて、フィルム表面に存在する可塑剤に起因するフラグメントを検出することで観察することができる。TOF−SIMS法については、具体的には日本表面科学会編「表面分析技術選書 二次イオン質量分析法」丸善株式会社(1999年発行)に記載されている。
例えば、リン酸エステル系可塑剤を添加したフィルムについては、リン酸エステル系可塑剤の添加量が所定の値であるフィルムと0質量部であるフィルムの表面から検出されるリン酸エステル系添加剤のC1210PO4-末端に由来する二次イオンの強度から検量線を作成し、表層の含有量を算出した。
(セルロースアシレートのアシル置換度及び重量平均分子量)
空気側表面層の表面から厚み方向3μmの位置に存在するセルロースアシレート、及び厚み方向10μmの位置に存在するセルロースアシレートそれぞれの、アシル置換度及び重量平均分子量を、GPCによりNMP溶媒用いて測定し、いずれのサンプルについても、厚み方向3μmの位置に存在するセルロースアシレートのアシル置換度及び重量平均分子量が、空気側表面層の形成に用いたドープの調製に使用したセルロースアシレートのアシル置換度及び重量平均分子量と一致し、且つ厚み方向10μmの位置に存在するセルロースアシレートのアシル置換度及び重量平均分子量が、コア層の形成に用いたドープの調製に使用したセルロースアシレートのアシル置換度及び重量平均分子量と一致していたことを確認した。
Figure 0005753137
実施例1〜13は、比較例と比較して、耐光密着性、偏光子の耐久性に優れることがわかる。また、延伸処理を行なった実施例8〜13では、鉛筆硬度が良好であった。本実施例はHALS添加を空気側にのみ行っているが、支持体側に行っても効果は同様であった。
ハードコート層用塗布液をハードコート層塗布液2〜6にそれぞれ代えてハードコート層を形成した以外は同様にして、ハードコート層付き偏光板をそれぞれ作製し、上記と同様に評価したところ、上記表と同様の結果が得られた。
1 スキン層用ドープ
2 コア層用ドープ
3 共流延ギーサ
4 流延用支持体

Claims (14)

  1. セルロースアセテート、該セルロースアセテートの合計質量に対してフィルム全体の平均として0.03〜1.20質量%のヒンダードアミン系化合物、及び該セルロースアセテートの合計質量に対してフィルム全体の平均として12.0〜12.4質量%の可塑剤を含有し、
    以下の条件(i)、(ii)、及び(iiia)又は(iiib)を満足し、
    (i) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C1が、第2のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるヒンダードアミン系化合物の濃度C2よりも高い;
    (ii) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置における可塑剤の濃度Aが、第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置における可塑剤の濃度Bよりも低い;
    (iiia) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアセテートのアシル置換度aが、第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートのアシル置換度bよりも低い;
    (iiib) 第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアセテートの重量平均分子量Maが、第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアシレートの重量平均分子量Mbよりも高い
    C1/C2が10〜60であり、
    A/Bが0.45〜0.54であり、
    前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアセテートのアシル置換度aが2.3〜2.85であり、
    前記第1のフィルム表面から厚み方向10μmの位置におけるセルロースアセテートのアシル置換度bが2.8〜2.95である
    ことを特徴とするフィルム。
  2. コア層と、第1のフィルム表面からコア層に接するまでの位置を構成する第1の表面層とを少なくとも有する請求項1に記載のフィルム。
  3. 第2のフィルム表面からコア層に接する位置までを構成する第2の表面層をさらに有する請求項に記載のフィルム。
  4. 前記ヒンダードアミン系化合物の分子量が700〜50000である請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム。
  5. 前記ヒンダードアミン系化合物が、N,N′,N″,N′″−テトラキス−[4,6−ビス−〔ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ〕−トリアジン−2−イル]−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジン・N,N′−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物である請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルム。
  6. 前記可塑剤としてリン酸エステルおよび多価アルコールエステルのいずれか1種を少なくとも含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルム。
  7. 前記可塑剤が2種以上のリン酸エステルの混合物である請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルム。
  8. 前記可塑剤がトリフェニルフォスフェートおよびビフェニルジフェニルフォスフェートの混合物である請求項7に記載のフィルム。
  9. 前記可塑剤が2種以上の多価アルコールエステルの混合物である請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルム。
  10. 前記可塑剤が下記糖エステル1および下記糖エステル2の混合物である請求項9に記載のフィルム。
    Figure 0005753137
  11. 前記第1のフィルム表面から厚み方向3μmの位置におけるセルロースアセテートのアシル置換度aが2.75〜2.85である請求項10に記載のフィルム。
  12. 前記第1のフィルム表面上に、活性エネルギー線硬化性組成物からなる硬化層を有する請求項1〜11のいずれか1項に記載のフィルム。
  13. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のフィルム、及び偏光子を少なくとも有する偏光板。
  14. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のフィルムを少なくとも有する液晶表示装置。
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