JP5789365B2 - 光学フィルム - Google Patents
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Description
このような高度な光学特性の一つに複屈折性がある。一般に、高分子は分子主鎖方向とそれに垂直な方向とでは屈折率が異なるため、複屈折を生じる。用途によっては、この複屈折を厳密にコントロールすることが求められている。例えば、液晶の偏光板に用いられる保護フィルムの場合は、全光線透過率が同じであっても、複屈折がより小さい高分子材料成形体が必要とされる。代表的なものとしては、トリアセチルセルロースからなるフィルムがある。一方、この複屈折を利用することにより、直線偏光を円偏光に変えたり(1/4波長板等)、液晶が持つ複屈折を補償する(位相差フィルムなどの光学補償フィルム等)ことが可能となる。このような複屈折性光学材料としてはポリカーボネートがよく知られている。
外力による複屈折変化の生じやすさは光弾性係数によって表されるが、前述のポリカーボネートは、光弾性係数が大きいため、これらに代わる光弾性係数の小さい複屈折性光学材料が切望されている。
光弾性係数が小さく、負の複屈折性を持つ材料としては、アクリル系樹脂が知られている。しかし、アクリル系樹脂の有する問題として、靭性(トリミング性や耐折強度)に劣るため脆くて割れやすく、フィルムの破断等の際には亀裂が生じ、生産性が乏しいと言う点が挙げられる。この脆性改良法として、一般的に強靭剤等を添加する方法があるが、この方法では、靭性は向上するものの、透明性や耐熱性が低下する傾向にある。
特許文献2には、機械的強度の向上を目的として、アクリル系樹脂にスチレン系エラストマー、スチレン−ブタジエンゴム等を含有させた偏光子保護フィルムが開示されているが、比較的スチレン系エラストマーが少量で、かつ原反フィルムにも関わらず、ヘイズ値が1.0%を超えるという問題がある。
また、特許文献3には、耐熱性及び靭性の付与されたアクリル樹脂フィルムとして、耐熱アクリル樹脂に多層構造を有するゴム質重合体粒子を含有させたフィルムが開示されている。しかしながら、この光学フィルムは未延伸状態において靱性は改善されているが、特に一軸延伸された際にはゴム質重合体粒子の含有量が少ないため、充分な靱性改善効果が発揮されない。
従って、上述した従来技術の光学フィルムは、耐熱性、透明性及び靱性のバランスの観点から、未だ不充分なものである。
即ち、本発明は以下の通りである。
〔1〕
連続相(a)と分散相(b)とを含む光学フィルムであって、
前記連続相(a)は、一種又は二種以上の樹脂を含むものであって、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位40質量%以上90質量%以下、芳香族ビニル化合物単位5質量%以上40質量%以下、及び下記一般式(1)で表される化合物単位5質量%以上30質量%以下を含み、
前記分散相(b)は、三層構造以上の多層構造を有し、平均粒子径が0.04μm以上0.13μm以下であるアクリル系ゴム質含有粒子であり、
前記連続相(a)100質量部に対して、前記分散相(b)を67質量部以上82質量部以下含み、
前記アクリル系ゴム質含有粒子の前記連続相(a)に対する屈折率差が0.015以下であり、
厚み方向レターデーション(Rth)の値が、−0.5〜−200nmであり、
少なくとも一方向に延伸されたことを特徴とする光学フィルム。
〔2〕
前記分散相(b)が、内側から硬質層−軟質層−硬質層の順に形成された三層構造を有する粒子である、前項〔1〕に記載の光学フィルム。
〔3〕
前記連続相(a)は、二種以上の樹脂を含むものであることを特徴とする前項〔1〕又は〔2〕に記載の光学フィルム。
〔4〕
膜厚が100μm以下、23℃におけるヘイズ値が1.2%以下であることを特徴とする前項〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔5〕
Tg(ガラス転移温度)が120℃以上であることを特徴とする前項〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔6〕
23℃における光弾性係数の絶対値が5.0×10 -12 /Pa以下であることを特徴とする前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔7〕
延伸方向に対して垂直方向の耐折回数が10以上であることを特徴とする前項〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
本発明の光学フィルムは、靭性に優れているため耐折強度に優れ、フィルムの生産工程や部材への組み込み時における割れの発生や、トリミング工程におけるマイクロクラックや亀裂等の発生を低減することが可能であり、結果として、光学フィルムの生産性を著しく向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、重合前のモノマー成分のことを「〜単量体」(ただし、「単量体」を省略して化合物名のみ記載する場合もある)といい、共重合体を構成する構成単位のことを「〜単位」という。
本発明によれば、靱性及び透明性を両立する光学フィルムが提供できるが、光学フィルムの靱性及び透明性を両立することで、フィルムの生産工程や部材への組み込み時における割れの発生や、トリミング工程におけるマイクロクラックや亀裂等の発生を低減することを可能とし、結果として、光学フィルムの生産性を著しく向上させることができる。
連続相(a)に含まれる第一の単量体成分であるメタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステルの具体例としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等のメタクリル酸エステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステルが挙げられる。上記の中でも、透明性や重合し易さの観点からメタクリル酸メチルが好ましい。
連続相(a)に含まれる第二の単量体成分である芳香族ビニル化合物の具体例としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン;α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等が挙げられる。上記の中でも、耐熱分解性や重合し易さの観点からスチレンが好ましい。
連続相(a)に含まれる第三の単量体成分である上記一般式(1)で表される化合物単位のうち、XがOであるものとしては、例えば、無水マレイン酸、イタコン酸、エチルマレイン酸、メチルイタコン酸、クロルマレイン酸等の無水物である不飽和ジカルボン酸無水物単量体単位が挙げられる。上記の中でも、耐熱分解性や耐熱性向上の観点から、無水マレイン酸単量体単位が好ましい。また、XがN−Rであるものとしては、例えば、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド単量体単位が挙げられる。
メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位の割合が40質量%以上であると、光学特性や重合安定性が良好となる傾向にあり、90質量%以下であると、耐熱性が維持される傾向にある。また、芳香族ビニル化合物単位の割合が5質量%以上であると、光学特性が良好となる傾向にあり、40質量%以下であると、耐候性が維持される傾向にある。さらに、一般式(1)で表される化合物単位が5質量%以上であると、耐熱性が良好となる傾向にあり、30質量%以下であると、着色性や重合安定性が維持される傾向にある。
さらに好ましくは、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位が45質量%以上78質量%以下、芳香族ビニル化合物単位が16質量%以上40質量%以下、一般式(1)で表される化合物単位が6質量%以上15質量%以下である。
これらの共重合可能な他の単量体の含有量は、連続相(a)に含まれる全ての高分子材料の質量の合計に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。
ラジカル開始剤としては一般に使用されているものを用いることができるが、中でも、過酸化系開始剤であるラウロイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートを使用すると、耐熱アクリル系樹脂の着色が抑制される傾向にある。従って、耐熱アクリル系樹脂を重合する際のラジカル開始剤としては、ラウロイルパーオキサイドのようなジアシルパーオキサイドを適用することが好ましい。
耐熱アクリル系樹脂の好ましい重合方法としては、例えば、特公昭63−1964号公報に記載された方法等が挙げられる。
耐熱アクリル系樹脂のメルトインデックス(ASTM D1238:I条件)は、光学フィルムの強度の観点から、好ましくは10g/10分以下、より好ましくは6g/10分以下、さらに好ましくは3g/10分以下である。
耐熱アクリル系樹脂のTg(ガラス転移温度)は、実用途上、好ましくは120℃以上、より好ましくは125℃以上、さらに好ましくは130℃以上である。Tgが120℃以上であると、実用温度下での熱変形が低減する傾向にある。
耐熱アクリル系樹脂は、ブロックポリマーであってもランダムポリマーであってもよいが、耐熱性や剛性、リサイクル性の観点からは、統計的ランダムポリマーであることが好ましい。
本実施の形態における重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレン換算によって求めた値を言う。
耐熱アクリル系樹脂の、GPCにより測定した重量平均分子量(Mw)は、好ましくは10万〜50万、より好ましくは12〜30万、さらに好ましくは14〜20万である。耐熱アクリル系樹脂(a)の重量平均分子量が50万以下であると、押出し延伸加工時に十分な流動性が得られるため、溶融押出、延伸成膜が大きな支障なく行える傾向にある。また、耐熱アクリル系樹脂の重量平均分子量が10万以上であると、良好な延伸安定性と、フィルムに十分な配向度が付与される傾向にある。
また、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを単量体成分として含むアクリル系樹脂には、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルキルエステル以外の単量体が共重合されたものも含まれる。
アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルと共重合可能なメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル以外の単量体としては、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物類;アクリロニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類;N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類;無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和酸類等が挙げられる。これらは一種または二種以上組み合わせて使用することもできる。
メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル以外の単量体成分を共重合する場合、その共重合割合は、アクリル系樹脂(a−1)に対して、50質量%未満であることが好ましい。さらに好ましくは40質量%以下であり、とりわけ好ましくは30質量%以下である。50質量%未満であると全光線透過率などの光学特性に優れるため好ましい。
メタクリル酸メチルと共重合させる単量体としては、特にアクリル酸エステル類が、耐熱分解性に優れ、これを共重合させて得られるメタクリル系樹脂の成形加工時の流動性が高いため好ましい。メタクリル酸メチルにアクリル酸エステル類を共重合させる場合のアクリル酸エステル類の共重合割合は、耐熱分解性の観点から0.1質量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から15質量%以下であることが好ましい。0.2質量%以上14質量%以下であることがさらに好ましく、1質量%以上12質量%以下であることがとりわけ好ましい。
アクリル酸エステル類の中でも、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルが、少量メタクリル酸メチルと共重合させるだけでも前述の成形加工時の流動性の改良効果が著しく得られるため好ましい。
また、本発明においてはアイソタクチックポリメタクリル酸エステルとシンジオタクチックポリメタクリル酸エステルを同時に用いることもできる。
溶液重合を行う場合には、単量体の混合物をトルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素の溶媒に溶解して調製した溶液を用いることができる。塊状重合により重合させる場合には、通常行われるように加熱により生じる遊離ラジカルや電離性放射線照射により重合を開始させることができる。
重合反応に用いられる開始剤としては、ラジカル重合において用いられる任意の開始剤を使用することができ、例えば、アゾビスイソブチルニトリル等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物を用いることができる。
特に、90℃以上の高温下で重合を行わせる場合には、溶液重合が一般的であるので、10時間半減期温度が80℃以上で、かつ用いる有機溶媒に可溶である過酸化物、アゾビス開始剤などが好ましい。具体的には、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、シクロヘキサンパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル等を挙げることができる。
これらの開始剤は、例えば、0.005〜5質量%の範囲で用いることが好ましい。
重合反応に必要に応じて用いられる分子量調節剤としては、ラジカル重合において用いる任意のものが使用でき、例えばブチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸2−エチルヘキシル等のメルカプタン化合物が特に好ましいものとして挙げられる。
これらの分子量調節剤は、アクリル系樹脂の重合度が好ましい範囲内に制御されるような濃度範囲で添加する。
アクリル系樹脂(a−1)として、組成、分子量など異なる複数種類のアクリル系樹脂を併用することができる。
アクリル系樹脂(a−1)の未延伸時の23℃における光弾性係数は、−60×10-12/Pa以上であることが好ましく、−30×10-12/Pa以上であることがさらに好ましく、−6×10-12/Pa以上であることがとりわけ好ましい。アクリル系樹脂(a−1)の光弾性係数がこの範囲にあると、スチレン系共重合体(a−2)との組成物とした時に光弾性係数が小さい光学フィルムが得られるため好ましい。
スチレン系共重合体(a−2)には、芳香族ビニル化合物単位と一般式(1)で表される化合物単位以外の単位が共重合されたものも含まれる。芳香族ビニル化合物単位と一般式(1)で表される化合物単位以外の単位を共重合する場合、その共重合割合は、スチレン系共重合体(a−2)に対し20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であってもよく、5質量%以下であってもよい。(
スチレン系共重合体(a−2)の具体例としては、スチレン−無水マレイン酸共重合体があげられる。この共重合体中の無水マレイン酸含量は耐熱性の観点から0.1質量%以上である事が好ましく、透明性の観点から50質量%以下である事が好ましい。
分散相(b)(ゴム質含有粒子)としては、上記特性を満たすものであれば、特に限定されず、一般的なブタジエン系ABSゴム、アクリル系、ポリオレフィン系、シリコーン系、フッ素ゴム等からなるゴム質層を含む多層構造を有するゴム粒子を使用することができる。中でも、三層構造以上の多層構造を有する粒子が好ましく、三層構造以上の多層構造を有するアクリル系ゴム粒子がより好ましい。ゴム質含有粒子として、上記三層構造以上の多層構造を有するゴム粒子を用いることにより、加熱によるゴム質含有粒子の変形が抑制され、光学フィルムのガラス転移温度(Tg)や透明性が維持される傾向にある。
本実施の形態において、多層構造を有するゴム質含有粒子は、好ましくは、内側(コア)から硬質層―軟質層−硬質層の順に積層した三層構造を有する粒子である。硬質層を最内層と最外層に有することにより、ゴム質含有粒子の変形が抑制される傾向にあり、中央層に軟質成分を有することにより良好な靭性が付与される傾向にある。
三層構造を有するゴム質含有粒子の最内層を形成する共重合体中のメタクリル酸メチルと共重合可能なアクリル酸エステル単量体としては、特に限定されないが、好ましくは、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−へキシルである。芳香族ビニル化合物単量体としては、連続相(a)に使用される単量体と同様のものを用いることができるが、好ましくは、最内層の屈折率を調整して光学フィルムの透明性を良好にする観点から、スチレン又はその誘導体が用いられる。共重合性多官能単量体としては、特に限定されないが、好ましくは、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アリル、トリアリルイソシアヌレート、マレイン酸ジアリル、ジビニルベンゼン等から1種又は2種以上を併用して用いる。上記化合物の中でも特に好ましいのは、(メタ)アクリル酸アリルである。
三層構造からなるゴム質含有粒子の中央層を形成する共重合体は、光学フィルムに優れた靭性を付与する観点から、軟質なゴム弾性を示す共重合体であることが好ましい。中央層を構成するアクリル酸エステルとしては、特に限定されないが、好ましくは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルへキシル等から1種又は2種以上を併用して用いる。中でも、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−へキシルがより好ましい。また、アクリル酸エステルと共重合される芳香族ビニル化合物単量体としては、連続相(a)に使用される単量体と同様のものを用いることができるが、好ましくは中央層の屈折率を調整して光学フィルムの透明性を良好にする観点から、スチレン又はその誘導体が用いられる。また、共重合性多官能単量体としては、最内層で用いられる共重合性多官能単量体と同様のものを用いることができ、その含有量としては、0.1質量%以上5質量%以下であると、良好な架橋効果を有し、かつ、架橋が適度でゴム弾性効果が大きくなるため、光学フィルムの靭性が向上する傾向にあり好ましい。
三層構造を有するゴム質含有粒子の最外層の、メタクリル酸メチルと共重合可能な他の共重合性単量体としては、特に限定されないが、好ましくは、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−へキシルである。
まず、分散相(b)(ゴム質含有粒子)については、ゴム質含有粒子をプレス成形し、当該成形体の平均屈折率をレーザー屈折計にて測定しその値を分散相(b)の屈折率とする。
同様に、連続相(a)については、連続相(a)を構成する材料(樹脂又は樹脂組成物)を成形し、当該成形体の平均屈折率をレーザー屈折計にて測定し、その値を連続相(a)の屈折率とする。
上記により測定された連続相(a)及び分散相(b)の屈折率の値の差を算出することにより屈折率差を求めることができる。
なお、本実施の形態において、屈折率とは、23℃における550nmの波長の光に対する屈折率をいう。
ゴム質含有粒子の含有量が55質量部以上であると、光学フィルムの耐折強度に優れ、加工工程においてマイクロクラックや亀裂等を抑制できる。特に、耐折強度はフィルムを延伸した場合であっても維持される。また、ゴム質含有粒子の含有量が連続相(a)100質量部に対して90質量部以下であれば、光学フィルムの耐熱性及び透明性を維持することができる。
延伸温度としては、好ましくは光学フィルムのTg(ガラス転移温度)−5℃〜+40℃であり、より好ましくはTg+0℃〜30℃、さらに好ましくはTg+5℃〜20℃の範囲である。ここで、ガラス転移温度はDSC法や粘弾性法により求めることができる。
本実施の形態の光学フィルムは、23℃環境下の光弾性係数の絶対値が5.0×10-12/Pa以下であることが好ましく、4.0×10-12/Pa以下であることがより好ましく、3.0×10-12/Pa以下であることがさらに好ましい。光弾性係数が上記範囲内であると、応力による複屈折の変化が少ないため、液晶表示装置等に使用した場合にコントラストや画面の均一性に優れる傾向にある。
CR[/Pa]=Δn/σR
ここで、σRは伸張応力[Pa]、Δnは応力付加時の複屈折であり、Δnは下式により定義される。
Δn=n1−n2
(式中、n1は伸張方向と平行な方向の屈折率、n2は伸張方向と垂直な方向の屈折率である。)
ここで、光弾性係数の値がゼロに近いほど、外力による複屈折の変化が小さいことを示す。
光学フィルムの光弾性係数は、連続相(a)の単量体組成を変化させること等により制御することができる。
さらに、本実施の形態の光学フィルムには、本発明の効果を損なわない範囲で、紫外線吸収剤を添加することができる。混合することができる紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾトリアジン系化合物、ベンゾエート系化合物、ベンゾフェノン系化合物、オキシベンゾフェノン系化合物、フェノール系化合物、オキサゾール系化合物、マロン酸エステル系化合物、シアノアクリレート系化合物、ラクトン系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンズオキサジノン系化合物、ヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は単独で用いても、2種以上を併用しても構わない。
押し出し成形によりフィルムを得る場合は、事前に連続(a)及び分散相(b)を構成する成分を溶融混錬した材料を用いてもよいし、押し出し成形時に溶融混錬を経て成形することもできる。また、本実施の形態の光学フィルムは、ブロー成形、インジェクションブロー成形、インフレーション成形、発泡成形等、公知の方法で成形することによって製造することもでき、圧空成形、真空成形等の二次加工成形法を用いることもできる。
本実施の形態の光学フィルムは、連続相(a)及び分散相(b)を構成する材料の組成、厚み、延伸温度、延伸倍率、延伸速度等を好ましい範囲内に設計する事により、面内レターデーション(Re)と厚み方向レターデーション(Rth)及び、Nz係数を制御する事ができる。
ここで、面内レターデーション(Re)と厚み方向レターデーション(Rth)及び、Nz係数は下式により定義される。
Re =(nx−ny)×d
Rth=((nx+ny)/2)−nz)×d
Nz =(nx−nz)/|(nx−ny)|
(式中、nx:フィルム面内において屈折率が最大となる方向をxとした場合のx方向の主屈折率、ny:フィルム面内においてx方向に垂直な方向をyとした場合のy方向の主屈折率、nz:フィルム厚み方向の主屈折率、d:フィルムの厚み(nm)である。)
本実施の形態の光学フィルムの面内レターデーション(Re)の値は好ましくは1nm〜400nm、より好ましくは2nm〜300nm、さらに好ましくは10nm〜200nmである。Reを上記範囲に調整する事により位相差フィルムとして好適に用いる事ができる。
本実施の形態の光学フィルムにおいては、厚み方向レターデーション(Rth)を負の値に設計する事が可能であるが、Rthを負の値に設計する事により液晶ディスプレイ用の好ましい光学フィルムが得られる。特に、水平電界(IPS)モード液晶ディスプレイ用として好ましい。好ましい厚み方向レターデーション(Rth)の値は、−0.5〜−200nm、より好ましくは−1〜−150nm、さらに好ましくは−5〜−100nmである。Rthを上記範囲に調整する事により位相差フィルムとして好適に用いる事ができる。
本実施の形態の光学フィルムのNz係数は、0〜−1である事が好ましく、より好ましくは0〜−0.5、さらに好ましくは0〜−0.3である。この範囲に設計する事により位相差フィルムとして好適に用いる事ができる。
本実施の形態の光学フィルムには、例えば、反射防止処理、透明導電処理、電磁波遮蔽処理、ガスバリア処理等の表面機能化処理を適宜施してもよい。
[測定方法]
実施例中の各物性等の測定及び評価方法は次の通りである。
(1)光弾性係数(CR)の測定
測定光の経路に引張装置(井元製作所株式会社製)を配置し、試験片に伸張応力をかけながらその複屈折をRets−RFI(大塚電子株式会社製)を用いて測定した。伸張時の歪速度は0.3%/分(チャック間:30mm、チャック移動速度0.1mm/分)、試験片幅は10mmとした。23℃における、試験片の0〜0.5%の歪範囲における複屈折の絶対値(|Δn|)をy軸、伸張応力(σR)をx軸としてプロットし、最小二乗近似により線形領域の直線の傾きを求め、光弾性係数の絶対値(|CR|)を計算した。
(2)面内レターデーション(Re)の測定
大塚電子株式会社製複屈折測定装置RETS−100を用いて、測定面が測定光と垂直になるように試料を配置し、23℃で回転検光子法により面内レターデーション(Re)を測定・算出した。
(3)厚み方向レターデーション(Rth)、Nz係数の測定
Metricon社製レーザー屈折計Model2010を用いて、23℃で光学フィルムの平均屈折率nを測定する。そして、平均屈折率nとフィルム厚さd(nm)を大塚電子(株)社製複屈折測定装置RETS−100に入力し、23℃における厚み方向レターデーション(Rth)、Nz係数を測定・算出した。
DSC−7型(パーキン・エルマー社製)を用い、室温から200℃までの昇温測定において、昇温速度20℃/分でフィルムサンプル質量8.0〜10mgのTgを測定した。
(5)ゴム質含有粒子の平均粒子径の測定 ゴム質含有粒子の乳化液をサンプリングして、固形分500ppmになるように水で希釈し、UV1200V分光光度計(株式会社島津製作所製)を用いて波長550nmでの吸光度を測定した。この値から、
透過型電子顕微鏡写真より粒子径を計測したサンプルについて、同様に吸光度を測定して作成した検量線を用いて平均粒子径を求めた。
(6)耐折回数の測定(靭性の評価)
光学フィルムの靭性は、以下の条件により評価した。
長さ110mm×幅15mmに裁断したサンプルをJIS P 8115(国際標準化機構:ISO5626)に従って、延伸方向に対して垂直方向における損傷(折れ破壊)にいたる試験回数を測定し、耐折回数とした。下記に試験条件を記載する。
試験条件
試験機:MIT耐折試験機(東洋精機製作所株式会社製)
荷重:2.45N (=250g)
折り曲げ角度:±135°
折り曲げ速度:175cpm
試験片つかみ具
先端半径:R=0.38mm
開き:0.25mm
(7)フィルム膜厚の測定
マイクロメーター(ミツトヨ株式会社製)を用いて各フィルムの中央部を測定した。
(8)屈折率の測定。
Metricon社製レーザー屈折計Model2010を用いて、連続相(a)を形成する樹脂又は樹脂組成物のみからなるフィルム及び分散相(b)(ゴム質含有粒子)のみからなるフィルムをプレス成形により作成し、その23℃における、550nmの波長の光に対する平均屈折率を測定した。
(9)ヘイズの測定
各フィルムのヘイズ値をJIS−K7136に準じて測定した。
(I)耐熱アクリル系樹脂(a)(連続相(a))
特公昭63−1964に記載された方法で、メタクリル酸メチル−スチレン−無水マレイン酸共重合体である耐熱アクリル系樹脂を得た。得られた共重合体の組成は、メタクリル酸メチル72質量%、スチレン16質量%、無水マレイン酸12質量%であり、共重合体メルトフローレート値(ASTM−D1238;230℃、3.8kg荷重)は1.6g/10分であった。
(II)アクリル系樹脂(a−1)(連続相(a))
メタクリル酸メチル89.2質量部およびアクリル酸メチル5.8質量部からなる単量体混合物に溶媒としてキシレン5質量部、開始剤として1,1−ジ−t−ブチルパ−オキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.0294質量部、および分子量調節剤としてn−オクチルメルカプタン0.115質量部を添加し、均一に混合した。この溶液を内容積10Lの密閉式耐圧反応器に連続的に供給し、攪拌下に平均温度130℃、平均滞留時間2時間で重合した後、反応器に接続された脱気設備つきの貯槽に連続的に送り出して揮発分を除去した。さらに押出機に連続的に溶融状態で移送し、押出機にて共重合体のペレットを得た。
得られた共重合体のアクリル酸メチル含量は6.0質量%、質量平均分子量は145,000、ASTM−D1238に準拠して測定した230℃、3.8キログラム荷重のメルトフローレート値は1.0g/10分であった。
(III)スチレン系共重合体(a−2)(連続相(a))
ポリスコープ社製、スチレン−無水マレイン酸共重合体(Xiran SZ26180、無水マレイン酸含有量:26質量%)を使用した。
(IV)ゴム質含有粒子(分散相(b))
内容積10Lの還流冷却器付反応器に、イオン交換水4600mL、乳化剤としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウム24gを投入し、250rpmの回転数で攪拌しながら、窒素雰囲気下80℃に昇温し、酸素の影響が事実上無い状態にした。次いで、還元剤としてロンガリツトl.2gを加え均一に溶解した。
第一層として、メタクリル酸メチル150g、アクリル酸n−ブチル2.5g、スチレン40g、メタクリル酸アリル0.2gの単量体混合物とジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド0.2gを加え、80℃で重合した。約15分で反応は完了した。
次いで、第二層として、アクリル酸n−ブチル1110g、スチレン572g、ポリエチレングリコールジアクリレート40g、メタクリル酸アリル7.0g、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド3.5g、ロンガリツト2.0gの混合物を90分にわたって滴下した。滴下終了後60分で反応は完了した。
次いで、第三層1段としてメタクリル酸メチル190g、アクリル酸n−ブチル2.0g、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド0.2g、n−オクチルメルカプタン0.1gの混合物を5分にわたって滴下し、滴下終了後、この段階の反応は約15分で完了した。
最後に、第三層2段としてメタクリル酸メチル380g、アクリル酸n−ブチル2.5g、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド0.4g、n−オクチルメルカプタン1.2gの混合物を10分にわたって加えた。この段階は約15分で反応が完了した。
温度を95℃に上げ、1時間保持し、得られた乳化液を0.5%塩化アルミニウム水溶液中に投入して重合体を凝集させ、温水で5回洗浄後、乾燥して白色フロック状の材料を得た。得られたゴム質含有粒子の平均粒子径は0.1μmであった。また、耐熱アクリル系樹脂(a)との屈折率差は0.004であった。
耐熱アクリル系樹脂(a)、アクリル系樹脂(a−1)、スチレン系共重合体(a−2)、及び分散相(b)をそれぞれ表1に示す配合で混合し、テクノベル製Tダイ装着押出機(KZW15TW−25MG−NH型)を用いて、スクリュー回転数、シリンダー温度、Tダイ温度を調整して押出成形する事により原反フィルムを得た。 得られた原反フィルムを引っ張り試験機を用い、延伸温度を135℃、延伸速度を500%/分、延伸倍率を2倍として一軸延伸した。
配合組成、フィルム特性評価結果を表1に示す。
これに対し、比較例1及び5ではゴム質含有粒子を配合していないため靱性に劣った。また、比較例2においてはゴム質含有粒子が配合されているが、配合量が十分でなく劣った。一方、比較例3、4ではゴム質含有粒子の配合量は十分であり靱性は改善されたが、今度はフィルムの透明性が損なわれていた。
本発明の光学フィルムは、例えば、反射防止処理、透明導電処理、電磁波遮蔽処理、ガスバリア処理等の表面機能化処理をすることもできる。
Claims (7)
- 連続相(a)と分散相(b)とを含む光学フィルムであって、
前記連続相(a)は、一種又は二種以上の樹脂を含むものであって、メタクリル酸エステル及び/又はアクリル酸エステル単位40質量%以上90質量%以下、芳香族ビニル化合物単位5質量%以上40質量%以下、及び下記一般式(1)で表される化合物単位5質量%以上30質量%以下を含み、
前記分散相(b)は、三層構造以上の多層構造を有し、平均粒子径が0.04μm以上0.13μm以下であるアクリル系ゴム質含有粒子であり、
前記連続相(a)100質量部に対して、前記分散相(b)を67質量部以上82質量部以下含み、
前記アクリル系ゴム質含有粒子の前記連続相(a)に対する屈折率差が0.015以下であり、
厚み方向レターデーション(Rth)の値が、−0.5〜−200nmであり、
少なくとも一方向に延伸されたことを特徴とする光学フィルム。
- 前記分散相(b)が、内側から硬質層−軟質層−硬質層の順に形成された三層構造を有する粒子である、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記連続相(a)は、二種以上の樹脂を含むものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 膜厚が100μm以下、23℃におけるヘイズ値が1.2%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
- Tg(ガラス転移温度)が120℃以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルム。
- 23℃における光弾性係数の絶対値が5.0×10-12/Pa以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルム。
- 延伸方向に対して垂直方向の耐折回数が10以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルム。
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