JP5824081B2 - Manufacturing method of optical film - 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。 The present invention relates to a method for producing an optical film, particularly an optical film used for a display device.
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,位相差フィルムなどの光学フィルムに用いられている。 Polymer films are widely used as optical films because of their excellent light transmittance, flexibility, and the ability to reduce the weight of light films. Among polymer films, cellulose acylate films are used for optical films such as protective films and retardation films for polarizing plates of liquid crystal display devices.
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。そして、溶液製膜方法は、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。 The main production methods for polymer films include a melt extrusion method and a solution casting method. The melt extrusion method is a method for producing a polymer film by heating and dissolving a polymer as it is and then extruding it with an extruder. The melt extrusion method has features such as high polymer film productivity and relatively low equipment costs. On the other hand, in the solution casting method, a polymer solution in which a polymer is dissolved in a solvent (hereinafter referred to as a dope) is cast on a support to form a cast film. Then, the solution casting method is a method of forming a film by peeling the casting film containing the solvent from the support after the casting film has self-supporting property, and drying the film. It is. This solution casting method is particularly suitable for a method for producing an optical film because it is excellent in thickness uniformity and can obtain a film with few contained foreign substances as compared with a melt extrusion method.
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、厚みがますます薄く、画面がますます大きく、輝度がますます高くなっており、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、光学特性の均一性や透明性について、より厳しい要求が出されている。 The required performance for display devices such as liquid crystal displays has been increasing in recent years, and the required performance for optical films used in display devices has only increased. For example, in LCDs, the thickness is increasingly thinner, the screen is increasingly larger, and the brightness is getting higher. With this, optical films such as retardation films have uniform optical properties and are transparent. There are more stringent requirements for sex.
また、液晶表示装置等に用いられる光学フィルムには、所定の環境条件下で一定の特性、品質を確保することが求められている。例えば、高温高湿の条件(例えば、温度60℃以上相対湿度90%RH)下における耐久試験(以下、湿熱耐久試験と称する)によりポリマーフィルムのレタデーションが変化してしまうことがあり、このような湿熱耐久試験によるレタデーションの変化が小さいことが求められている。 In addition, optical films used for liquid crystal display devices and the like are required to ensure certain characteristics and quality under predetermined environmental conditions. For example, the retardation of the polymer film may change due to a durability test (hereinafter referred to as a wet heat durability test) under high temperature and high humidity conditions (for example, a temperature of 60 ° C. or higher and a relative humidity of 90% RH). There is a demand for a small change in retardation due to a wet heat durability test.
以上のような透明性の低下や、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化を抑制するために、種々の提案がこれまでなされている。例えば、特許文献1は、3層構造のセルロースアシレートフィルムを共流延により製造する方法を提案している。この特許文献1では、厚み方向における中央のコア層と、コア層の一方の面に設けられる第1表層とを、セルロースアシレートと有機溶媒と添加剤とが含まれ、添加剤の含有量が互いに異なるドープから形成し、コア層の他方の面に設けられる第2表層を、セルロースアシレートと微粒子と有機溶媒とが含まれるドープから形成している。そして、溶媒を含んだ状態で流延膜を支持体から剥がすことにより形成したフィルムを、残留溶媒量が3質量%以上50質量%以下の範囲内にある間、もしくは、延伸の際のフィルムの温度を140℃以上200℃以下の範囲内にしながら、少なくとも幅方向に延伸する。特許文献1は、これにより、透明性に優れたフィルムを製造する。 Various proposals have been made so far in order to suppress the decrease in transparency as described above and the change in retardation caused by the wet heat durability test. For example, Patent Document 1 proposes a method for producing a cellulose acylate film having a three-layer structure by co-casting. In this patent document 1, the center core layer in the thickness direction and the first surface layer provided on one surface of the core layer include cellulose acylate, an organic solvent, and an additive, and the content of the additive is The second surface layer formed from different dopes and provided on the other surface of the core layer is formed from a dope containing cellulose acylate, fine particles, and an organic solvent. And the film formed by peeling the cast film from the support in a state containing the solvent while the residual solvent amount is in the range of 3% by mass or more and 50% by mass or less, or of the film at the time of stretching Stretching at least in the width direction while keeping the temperature in the range of 140 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Patent document 1 manufactures the film excellent in transparency by this.
また、特許文献2は、延伸工程を経たポリマーフィルムに水蒸気接触処理と、熱処理とを施し、これにより、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化を小さく抑える。水蒸気接触処理を行う水蒸気接触工程は、延伸工程後のポリマーフィルムに水蒸気を接触させ、ポリマーフィルムの温度を100℃以上150℃以下の範囲内に維持する。熱処理工程は、水蒸気接触工程を経たポリマーフィルムに乾燥した気体を接触させ、ポリマーフィルムの温度を120℃以上130℃以下の範囲内に維持する。 Moreover, patent document 2 performs the water vapor | steam contact process and heat processing to the polymer film which passed through the extending | stretching process, and suppresses the change of the retardation by a wet heat endurance test small by this. In the steam contact process for performing the steam contact treatment, the steam is brought into contact with the polymer film after the stretching process, and the temperature of the polymer film is maintained within a range of 100 ° C. or more and 150 ° C. or less. In the heat treatment step, the dried gas is brought into contact with the polymer film that has undergone the water vapor contact step, and the temperature of the polymer film is maintained within a range of 120 ° C. or higher and 130 ° C. or lower.
さらに、ポリマーフィルムに目的とする光学特性を発現させるために、長尺のポリマーフィルムに対して、例えば幅方向に延伸する延伸処理が施されることが多い。 Furthermore, in order to express the target optical characteristics in the polymer film, the long polymer film is often subjected to, for example, a stretching treatment for stretching in the width direction.
光学フィルムに目的とするレタデーションを発現させるには、厚みが薄いほど、延伸処理においてポリマーフィルムをより高い延伸倍率で延伸させる必要があるが、延伸倍率が高いほどポリマーフィルムの透明性は低下する。そして、透明性を維持するためには、延伸処理においてポリマーフィルムをより高い温度にした状態で延伸する必要がある。しかし、延伸処理においてこのようにポリマーフィルムの温度をより高くした状態で延伸倍率をより高くするほど、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化が大きくなってしまう。このような湿熱耐久試験によるレタデーションの変化は、特許文献1の方法では小さく抑えることができない。 In order to express the desired retardation in the optical film, it is necessary to stretch the polymer film at a higher stretching ratio in the stretching process as the thickness is thinner. However, the higher the stretching ratio, the lower the transparency of the polymer film. In order to maintain transparency, it is necessary to stretch the polymer film at a higher temperature in the stretching process. However, in the stretching process, the change in retardation due to the wet heat endurance test becomes larger as the stretching ratio is increased while the temperature of the polymer film is increased. Such a change in retardation due to the wet heat durability test cannot be suppressed by the method of Patent Document 1.
また、特許文献2の方法によると、透明性に優れたフィルムを得ることができ、また湿熱耐久試験によるレタデーションの変化を小さく抑える点について一定の効果はある。しかし、特許文献2の方法は、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化については、最近求められるようになってきたレベルを確実に達成するには至っていない。 In addition, according to the method of Patent Document 2, a film having excellent transparency can be obtained, and there is a certain effect in that the change in retardation due to the wet heat durability test is suppressed to be small. However, the method of Patent Document 2 has not yet achieved the level that has recently been required for the change in retardation due to the wet heat durability test.
そこで、本発明は、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化が小さく抑えられ、透明性に優れた光学フィルムを製造する方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing an optical film having a small change in retardation by a wet heat durability test and excellent in transparency.
本発明は、長尺のセルロースアシレートフィルムを搬送しながら幅方向に延伸することにより光学フィルムにする光学フィルムの製造方法において、セルロースアシレートフィルムのガラス転移点をTg(℃)とし、セルロースアシレートフィルムの搬送方向とセルロースアシレートフィルムの側縁の通過路とのなす角を延伸角度とするときに、セルロースアシレートフィルムの搬送方向の上流側から順に配された、セルロースアシレートフィルムを予熱する予熱エリアと、幅方向に延伸する第1延伸エリア及び第2延伸エリアと、冷却する冷却エリアとを備えるテンタの予熱エリアにて、セルロースアシレートフィルムの幅を一定に保持しながら、セルロースアシレートフィルムを予熱する予熱工程と、予熱工程に連続して行われ、第1延伸エリアにて、セルロースアシレートフィルムを(Tg+10℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内の温度にした状態で幅方向に延伸することにより幅を1.5倍以上1.8倍以下に拡げる第1延伸工程と、第1延伸工程に連続して行われ、第2延伸エリアにて、第1延伸工程における延伸角度θ1よりも小さな延伸角度θ2でセルロースアシレートフィルムを幅方向に延伸する第2延伸工程と、第2延伸工程に連続して行われ、冷却エリアにて、セルロースアシレートフィルムの幅を一定に保持した状態で搬送しながら冷却する冷却工程とを有し、セルロースアシレートフィルムが予熱エリアを通過する時間をTa、第1延伸エリアを通過する時間をTb、第2延伸エリアを通過する時間をTc、冷却エリアを通過する時間をTdとするときに、下記(1)及び(2)を満たすことを特徴として構成されている。
0.5≦(Ta+Td)/(Tb+Tc)≦3.0・・・(1)
0.2≦(Tb/Tc)≦4.5 ・・・(2)
The present invention relates to a method for producing an optical film that is made into an optical film by stretching in the width direction while conveying a long cellulose acylate film, wherein the glass transition point of the cellulose acylate film is Tg (° C.), Preheat cellulose acylate films that are arranged in order from the upstream side of the cellulose acylate film transport direction when the angle between the transport direction of the rate film and the passage between the side edges of the cellulose acylate film is the stretching angle. In the tenter preheating area comprising a preheating area, a first stretching area and a second stretching area extending in the width direction, and a cooling area for cooling, while maintaining the width of the cellulose acylate film constant. The preheating process for preheating the rate film and the preheating process are performed continuously, and the first rolling In area, the spread of the cellulose acylate film (Tg + 10 ℃) or more (Tg + 50 ℃) 1.8 times or less the width 1.5 times or more by stretching in the width direction while the temperature in the range A second stretching step is carried out continuously with the first stretching step and the first stretching step, and in the second stretching area, the cellulose acylate film is stretched in the width direction at a stretching angle θ2 smaller than the stretching angle θ1 in the first stretching step. The cellulose acylate film has a stretching step and a cooling step that is performed continuously with the second stretching step and is cooled while being conveyed in a cooling area while keeping the width of the cellulose acylate film constant. The time passing through the preheating area is Ta, the time passing through the first stretching area is Tb, the time passing through the second stretching area is Tc, and the time passing through the cooling area is Td. To, and is configured as satisfying the following (1) and (2).
0.5 ≦ (Ta + Td) / (Tb + Tc) ≦ 3.0 (1)
0.2 ≦ (Tb / Tc) ≦ 4.5 (2)
第2延伸工程は、セルロースアシレートフィルムの温度を下げながら、セルロースアシレートフィルムを幅方向に延伸することが好ましい。(θ2/θ1)×100で求める角度変化率(単位;%)が0.5%以上40%以下の範囲内であることが好ましい。第1延伸工程の前に、セルロースアシレートフィルムを140℃以下の温度にした状態で幅方向に延伸することにより、幅を1.01倍以上1.20倍以下の範囲内に拡げる予備延伸工程を有することが好ましい。 In the second stretching step, it is preferable to stretch the cellulose acylate film in the width direction while lowering the temperature of the cellulose acylate film. It is preferable that the angle change rate (unit:%) obtained by (θ2 / θ1) × 100 is in the range of 0.5% to 40%. Prior to the first stretching step, by stretching the cellulose acylate film in the width direction in a state of 140 ° C. or lower, the prestretching step expands the width within the range of 1.01 times or more and 1.20 times or less. It is preferable to have.
セルロースアシレートが溶媒に溶けたドープを移動する支持体上に流延して流延膜を形成する流延工程と、溶媒を含んだ状態の流延膜を剥ぎ取ることによりセルロースアシレートフィルムを形成する剥取工程とを有し、第1延伸工程は、残留溶媒量が20質量%以下になったセルロースアシレートフィルムを延伸することが好ましい。 A cellulose acylate film is formed by casting a casting film in which a cellulose acylate is dissolved in a solvent to form a casting film by casting the dope on a moving support, and peeling off the casting film containing the solvent. It is preferable to stretch the cellulose acylate film having a residual solvent amount of 20% by mass or less in the first stretching step.
第2延伸工程の後に光学フィルムに水蒸気を接触させ、光学フィルムの温度を100℃以上150℃未満の範囲内に維持する水蒸気接触工程を有することが好ましい。 It is preferable to have a water vapor contact step of bringing the optical film into contact with the optical film after the second stretching step and maintaining the temperature of the optical film within a range of 100 ° C. or higher and lower than 150 ° C.
セルロースアシレートフィルムは、総アシル基置換度Zが下記式(I)を満たすセルロースアシレートからなる第1の層と、この第1の層の少なくとも一方の面に配され、総アシル基置換度Zが下記式(II)を満たすセルロースアシレートからなる第2の層とを有することが好ましい。第1延伸工程は、セルロースアシレートフィルムの幅を1.6倍以上1.8倍以下に拡げることが好ましい。
2.0≦Z<2.7・・・(I)
2.7≦Z≦3.0・・・(II)
The cellulose acylate film is disposed on a first layer made of cellulose acylate having a total acyl group substitution degree Z satisfying the following formula (I) and at least one surface of the first layer, and has a total acyl group substitution degree. Z is not preferable to have a second layer of cellulose acylate satisfying the following formula (II). In the first stretching step, it is preferable to widen the width of the cellulose acylate film from 1.6 times to 1.8 times.
2.0 ≦ Z <2.7 (I)
2.7 ≦ Z ≦ 3.0 (II)
本発明によれば、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化が小さく抑えられ、透明性に優れた光学フィルムが得られる。 According to this invention, the change of the retardation by a wet heat endurance test is suppressed small, and the optical film excellent in transparency is obtained.
本発明により製造する光学フィルムにおけるポリマーは、透明な熱可塑性のポリマーである。熱可塑性ポリマーが吸湿性をもつ場合に本発明は効果があり、吸湿性が高いものほど、本発明は効果が大きい。本実施形態ではこのような吸湿性がある熱可塑性ポリマーとしてセルロースアシレートを用いている。 The polymer in the optical film produced according to the present invention is a transparent thermoplastic polymer. The present invention is effective when the thermoplastic polymer has a hygroscopic property, and the higher the hygroscopic property, the greater the effect of the present invention. In the present embodiment, cellulose acylate is used as such a hygroscopic thermoplastic polymer.
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
Among cellulose acylates, the present invention is particularly effective when TAC (cellulose triacetate) is used in which the substitution degree of the acyl group to the hydroxyl group of cellulose satisfies the following formulas (1) to (3). In the formulas (1) to (3), A and B represent the substitution degree of the acyl group with respect to the hydrogen atom in the hydroxyl group of cellulose, A is the substitution degree of the acetyl group, and B is the acyl having 3 to 22 carbon atoms. The degree of substitution of the group. The total acyl group substitution degree Z of cellulose acylate is a value determined by A + B.
(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
The present invention is also particularly effective when using DAC (cellulose diacetate) in which the substitution degree of the acyl group to the hydroxyl group of cellulose satisfies the following formula (4) instead of or in addition to TAC. .
(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
From the viewpoint of retardation wavelength dispersion, while satisfying the formula (4), the substitution degree A of the acetyl group of DAC and the total substitution degree B of the acyl group having 3 to 22 carbon atoms are represented by the following formula (5). It is preferable to satisfy (6) and (6).
(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。 The glucose unit having β-1,4 bonds constituting cellulose has free hydroxyl groups (hydroxyl groups) at the 2nd, 3rd and 6th positions. Cellulose acylate is a polymer obtained by esterifying some or all of these hydroxyl groups with an acyl group having 2 or more carbon atoms. The degree of acyl substitution means the ratio at which the hydroxyl group of cellulose is esterified at each of the 2-position, 3-position and 6-position (the substitution degree is 1 in the case of 100% esterification).
図1の溶液製膜設備10は、ドープ11から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を製造するためのものである。ドープ11はポリマーが溶媒に溶解したものである。溶液製膜設備10は、流延装置15と、第1テンタ16と、第1切除装置17と、第2テンタ20と、第2切除装置21と、乾燥室25と、冷却室26と、巻取装置27とを、上流側から順に備える。
The solution casting apparatus 10 in FIG. 1 is for producing a cellulose acylate film (hereinafter simply referred to as “film”) 12 from a dope 11. The dope 11 is obtained by dissolving a polymer in a solvent. The solution casting apparatus 10 includes a
流延装置15は、ドープ11から溶媒を含んだ状態のフィルム12を形成するためのものである。流延装置15は、ベルト30と、流延ダイ31と、バックアップローラ33と、剥取ローラ35とを、外部空間と仕切るチャンバ36の中に備える。流延ダイ31は、ベルト30に向けてドープ11を流出する。ベルト30は、環状に形成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33に掛け渡される。
The
1対のバックアップローラ33の少なくともいずれか一方は駆動部(図示無し)を有し、この駆動部によって、断面円形の中央に設けられた軸33aを中心に矢線A1で示す周方向に回転する。この回転により、周面に掛け渡されているベルト30は長手方向に搬送される。搬送されているベルト30の周面に向けて、流延ダイ31からドープ11が流出することにより、ベルト30の周面上でドープが流延されて流延膜32が形成する。流延ダイ31からベルト30にかけては、ドープ11からなるビードが形成される。バックアップローラ33の回転方向A1におけるビードの上流には、空気を吸引することによりビードの上流側エリアを減圧するチャンバ(図示無し)が備えてある。
At least one of the pair of
各バックアップローラ33は、温調機33bにより、周面の温度が制御される。バックアップローラ33の内部には、伝熱媒体が流れる流路が形成されている。温調機33bは、伝熱媒体の温度を調整し、バックアップローラ33との間で、伝熱媒体を循環させる。バックアップローラ33の周面温度を調整することにより、ベルト30を介して流延膜32の温度が制御される。例えば、流延膜32を冷却固化(ゲル化)させるいわゆる冷却流延の場合には、温調機33bは伝熱媒体を冷却し、冷却された伝熱媒体をバックアップローラ33に送り込む。この送り込みを例えば連続的に行うことにより、伝熱媒体は、バックアップローラ33の内部の流路を巡り、温調機33bに戻る。流延膜32を乾燥して固化させるいわゆる乾燥流延の場合には、温調機33bは、バックアップローラ33を加熱する。
The temperature of the peripheral surface of each
なお、流延支持体は、ベルト30に限定されない。例えば、ベルト30に代えて、周方向に回転するドラム(図示無し)を流延支持体として用いてもよい。乾燥流延の場合には、ベルト30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。ドラムを流延支持体として用いる場合には、ドラムの内部に伝熱媒体を通過させることにより、ドラムの周面の温度を調整し、このドラムを通じて流延膜32の温度を制御する。
The casting support is not limited to the
剥取ローラ35は、流延膜32がベルト30から剥ぎ取られる剥取位置を一定に保持するためのものであり、軸方向がバックアップローラ33の軸方向と平行になるように配される。フィルム12が搬送方向Z1に引っ張られ、このフィルム12を剥取ローラ35が周面で支持することにより、流延膜32は所定の位置でベルト30から剥がされる。この連続的な剥ぎ取りにより、フィルム12が長尺に形成される。
The stripping
流延装置15の内部には、ドープ11、流延膜32、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させる凝縮器(コンデンサ)が備えられる。この凝縮器で液化した溶媒は、チャンバ36の外部に配された回収装置へ案内され、この回収装置で回収される。なお、凝縮器と回収装置との図示は略す。
Inside the
ポリマーとしてTACを用いる場合には、フィルム12はTACからなる単層構造であることが好ましい。これに対し、ポリマーとしてDACを用いる場合には、フィルム12は複層構造であることが好ましい。好ましい複層構造は、DACからなる層の一方の面にTACからなる層が設けられている構造である。より好ましい複層構造は、DACからなる層の一方の面及び他方の面にそれぞれTACからなる層が設けられている構造である。このようなDACからなる層をもつ複層構造の光学フィルムは、溶液製膜方法でつくることが好ましく、同時共流延もしくは逐次流延でつくることが好ましい。同時共流延の場合の流延ダイ31は、周知のマルチマニホールドダイである。マルチマニホールドダイに代えて、フィードブロックとシングルマニホールドダイとを組み合わせて用いてもよい。フィードブロックは、供給されてきた複数種類のドープを内部で合流させ、合流した流れをシングルマニホールドダイへ送る。
When TAC is used as the polymer, the
フィルム12は、ローラ40により、流延装置15から第1テンタ16へ案内される。第1テンタ16は、後述する第2テンタ20による第1延伸工程と第2延伸工程との前の予備延伸処理を行う(予備延伸工程)ためのものである。第1テンタ16は、フィルム12の各側部を複数のクリップ16aで挟持(把持)することにより保持するいわゆるクリップテンタであり、クリップ16aが所定軌道を走行する。クリップ16aの走行によりフィルム12は搬送される。
The
第1テンタ16はエア供給部16bとダクト(エア流出部)16cとを備える。エア供給部16bがダクト16cに対して、所定の温度の乾燥した空気(以下、乾燥空気と称する)を送り、ダクト16cから乾燥空気がフィルム12へ送られる。これにより、第1テンタ16を通過する間にフィルム12は乾燥が進む。この第1テンタ16では、フィルム12の乾燥をすすめることにより、フィルム12の残留溶媒量を3質量%以上20質量%以下の範囲内にすることが好ましい。なお、本明細書における残留溶媒量とは、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」とは溶媒の量が厳格に0(ゼロ)である必要はない。例えば、110℃で3時間、測定対象のフィルム12に対して乾燥処理を行った後の質量をYとすればよい。
The
なお、本実施形態においては、第1テンタ16としてクリップテンタを用いているが、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、このピンプレートが所定軌道を走行することにより、フィルム12は搬送される。ピンテンタを第1テンタ16として用いる場合も、クリップテンタを用いる場合と同様に、フィルム12の乾燥をすすめることにより、フィルム12の残留溶媒量を3質量%以上20質量%以下の範囲内にすることが好ましい。後述の第2テンタ20へ案内する前にフィルム12を幅方向に伸ばす場合、すなわち幅方向に延伸する場合には、第1テンタ16はクリップテンタとすることが多い。
In the present embodiment, a clip tenter is used as the
第1切除装置17は、フィルム12の各側部をカットする切断刃(図示無し)を備える。フィルム12が切断刃に連続的に案内されて、各側部を切り離すことにより第1テンタ16でのクリップ16aによる保持跡を除去する。前述のようにクリップテンタに代えてピンテンタを第1テンタ16として用いる場合には、第1切除装置17は各側部を切り離すことによりピンによる保持跡を除去する。
The
本実施形態では、フィルム12を第1テンタ16で乾燥してから第2テンタ20に案内する。しかし、第1テンタ16は必ずしも用いなくともよい。しかし、TACからなる2層の間にDACの層を備える複層構造のフィルムを製造する場合には、第1テンタ16を用いてこれにより幅方向に延伸することが好ましい。なお、乾燥流延の場合にはピンテンタを用いなくてもよい。
In this embodiment, the
第1切除装置17で両側部を切除されたフィルム12は、第2テンタ20に案内される。フィルム12は、残留溶媒量を20質量%以下にされてから第2テンタ20に案内される。本実施形態では、前述の通り、第1テンタ16により残留溶媒量が20質量%以下になるまでフィルム12を乾燥している。第2テンタ20は、後述の第1延伸処理と第2延伸処理とを行うためのものである。第2テンタ20及び第1延伸処理と第2延伸処理との詳細については、別の図面を用いて後述する。
The
第2切除装置21は、第1切除装置17と同じ構成を有する。フィルム12を切断刃に連続的に案内して、第2テンタ20でのクリップ50(図2参照)による保持跡が除去されるように各側部を切り離す。
The
乾燥室25には、フィルム12を周面で支持するローラ41が複数備えられる。これら複数のローラ41の中には、周方向に回転する駆動ローラがあり、この駆動ローラの回転によりフィルム12が搬送される。乾燥室25には、加熱された乾燥空気が供給されている。この乾燥室25を通過させることによりフィルム12をさらに乾燥する。
The drying
冷却室26には、室温の乾燥空気が供給されている。室温とは、15℃以上30℃以下の範囲内の温度である。この冷却室26を通過させることにより、フィルム12を降温させる。温度が低下したフィルム12は、冷却室26から巻取装置27に案内されて巻芯42に巻き取られる。
Room-temperature dry air is supplied to the cooling
第2テンタ20は、図2,図3に示すように、フィルム12の搬送路を囲んでこの搬送路及び周辺を外部空間と仕切るチャンバ43を備える。チャンバ43は、搬送方向Z1の上流側から順に、予熱エリア45、第1延伸エリア46、第2延伸エリア47及び冷却エリア48を有する。ただし、チャンバ43は、予熱エリア45と第1延伸エリア46と第2延伸エリア47と冷却エリア48とがそれぞれ独立した空間となるように区画する仕切り部材が内部に設けてあるものではない。予熱エリア45と第1延伸エリア46と第2延伸エリア47と冷却エリア48とは、後述のように、クリップ50の走行軌道と、第1〜第4給気室55a〜55dのそれぞれから流出する乾燥空気とにより空間的に形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第2テンタ20は、フィルム12の側部を把持する複数のクリップ50と、クリップ50の走行軌道を成すレール51,52と、乾燥空気を流出するダクト(エア流出部)55と、ダクト55に所定条件の乾燥空気を送り込むエア供給部56とを備える。レール51,52はフィルム12の搬送路の両側に設置される。
The
複数のクリップ50は、所定の間隔をもってチェーン(図示せず)に取り付けられている。このチェーンは、レール51とレール52とにそれぞれ取り付けられており、レール51,52に沿って移動自在とされている。チェーンは、予熱エリア45よりも上流側に配されるターンホイール57と、冷却エリア48の下流端に配されるスプロケット58とに噛み合っている。スプロケット58が回転することにより、チェーンは連続走行する。チェーンの走行により、クリップ50はレール51,52に沿って移動する。
The plurality of
予熱エリア45よりも上流には、クリップ50にフィルム12の側部の把持を開始させる把持開始部材(図示無し)が設けられ、冷却エリア48の下流側には、クリップ50にフィルム12の側部の把持を解除させる把持解除部材(図示無し)が設けられる。これにより、フィルム12は、予熱エリア45よりも上流でクリップ50に把持され、クリップ50がレール51,52に沿って移動することで長手方向へ搬送され、予熱エリア45と第1延伸エリア46と第2延伸エリア47と冷却エリア48とを順次通過する。予熱エリア45と第1延伸エリア46と第2延伸エリア47と冷却エリア48とを通過する間にフィルム12は予熱エリア45と第1延伸エリア46と第2延伸エリア47と冷却エリア48とにおいて後述の所定の処理が施され、冷却エリア48の下流端で把持を解除される。
Upstream from the preheating
レール51とレール52とは、所定のレール幅で互いに離間している。なお、本明細書においては、チェーンに取り付けられているクリップ50はレール上を移動するので、フィルムの幅とレール幅とは等しいものとみなす。レール幅は、予熱エリア45では幅W1と一定である。これにより、予熱エリア45では、フィルム12は幅を規制された状態で一定の幅を保持しながら搬送される。
The
第1延伸エリア46は、第1延伸処理を行う(第1延伸工程)ためのものであり、搬送方向Z1、すなわち下流に向かうに従ってレール幅は次第に広くなる。これにより第1延伸エリア46では、フィルム12は搬送されながら幅方向に延伸されることにより、幅を拡げられる。具体的には、第1延伸エリア46に導入されるフィルム12の幅をW1、第1延伸エリア46を出るフィルム12の幅をW2とするときに、第1延伸エリア46でのレール幅を調整することにより、W2/W1で求める延伸倍率を1.5倍以上にし、より好ましくは、1.5倍以上2.2倍以下にする。ここで、搬送方向Z1とフィルム12の側縁12eが通過する通過路とのなす角を延伸角度と称し、第1延伸エリア46における延伸角度をθ1とする。
The 1st extending | stretching
延伸角度θ1は、一定である。目的とする光学特性をフィルム12に発現させる観点で、延伸角度θ1は0°より大きく10°以下であることが好ましい。延伸角度θ1が10°以下であれば、フィルム12は第2テンタ20内で破断しにくいので、好ましい。
The stretching angle θ1 is constant. From the viewpoint of expressing the desired optical characteristics in the
第1延伸エリア46に連続して設けられる第2延伸エリア47は、第2延伸処理を行う(第2延伸工程)ためのものである。ここで、第2延伸エリア47における延伸角度をθ2とする。第2延伸エリア47においては、搬送方向Z1、すなわち下流に向かうに従い第1延伸エリア46と同様にレール幅は次第に広くなる。これにより、第2延伸エリア47では、フィルム12が、搬送されながら幅方向へ延伸されることにより幅を拡げられる。しかし、延伸角度θ2は延伸角度θ1よりも小さく設定される。したがって、第2延伸エリア47における単位時間あたりの幅の広がりの度合いは第1延伸エリア46におけるよりも小さい。本実施形態では第2延伸エリア47における延伸角度θ2を一定にしてある。なお、第2延伸エリア47を出るフィルム12の幅をW3とする。
The 2nd extending | stretching
TACからなる2層の間にDACの層を備える複層構造のフィルム12を製造する場合には、W3/W1で求める延伸倍率は、1.51倍以上2.5倍以下の範囲内とすることが好ましく、1.55倍以上2.2倍以下の範囲内とすることがより好ましく、1.6倍以上2.0倍以下とすることがさらに好ましい。W3/W1で求める延伸倍率を1.51倍以上とすることにより、1.51倍未満の場合と比べて、目的とするレタデーションが確実に発現する。W3/W1で求める延伸倍率を2.5倍以下とすることにより、2.5倍よりも大きい場合に比べて、フィルム12の内部ヘイズの上昇、すなわち透明性の低下が抑制され、かつ、破断も防止される。
In the case of producing a
冷却エリア48は、冷却処理を行う(冷却工程)ためのものであり、レール幅は一定とされる。これにより、冷却エリア48では、フィルム12は幅をW3で一定に保持された状態で搬送される。
The cooling
ただし、予熱エリア45及び冷却エリア48におけるレール幅に関する上記「一定」とは、厳密である必要はない。つまり、目的とする光学特性を発現させるために、予熱エリア45と冷却エリア48とのそれぞれにおいて、上流から下流にかけて幅W1、幅W3でそれぞれ略一定と言える程度にレール幅を若干変化させる態様でもよい。
However, the above “constant” regarding the rail width in the preheating
図3に示すように、ダクト55は、フィルム12の搬送路との間隔が略一定となるように、搬送路の上方に設けられる。なお、搬送路の下方にも、搬送路との間隔が略一定となるように、ダクト55と同様の構成をもつダクトを設けているが、図示は略す。ダクト55の下部には、フィルム12の幅方向Z2に延びたスリット61が形成されており、スリット61は搬送方向Z1に沿って複数設けられている。これに対し、搬送路の下方のダクト(図示無し)では、各スリットは、上部に形成されている。なお、搬送方向Z1と幅方向Z2とは直交する。
As shown in FIG. 3, the duct 55 is provided above the conveyance path so that the distance between the
ダクト55の内部は、複数の仕切り板62により第1〜第4給気室55a〜55dに区画されている。なお、本実施形態においては、図3に示すように、第1〜第4給気室55a〜55dのスリット61をそれぞれ複数としている。具体的には、第1給気室55aのスリット61はひとつ、第2〜第4給気室55b〜55dのスリット61はそれぞれ3つである。しかし、各給気室55a〜55dにおける各スリット61の数はこれに限られない。つまり、第1給気室55aにおけるスリット61の数を1または3以上、第2〜第4給気室55b〜55dにおけるスリット61の数を1、2,4以上のいずれにしてもよい。
The interior of the duct 55 is partitioned into first to fourth
エア供給部56は、ダクト55の第1〜第4給気室55a〜55dに乾燥空気を供給する。エア供給部56は、第1〜第4給気室55a〜55dにそれぞれ供給する各乾燥空気の温度を独立して制御する温調機(図示無し)を備える。この温調機により、所定温度に調節された乾燥空気が、それぞれ第1〜第4給気室55a〜55dを介して予熱エリア45、第1延伸エリア46、第2延伸エリア47、冷却エリア48へ供給される。なお、各給気室55a〜55d内の温度は一定でもよいし、あるいは、さらに温度領域をフィルム12の搬送方向Z1で細分化されていてもよい。
The
第1給気室55aからの乾燥空気の供給により、フィルム12を第1延伸エリア46へ入る前に予め加熱する。この予熱エリア45による加熱により、第1延伸エリア46での延伸が迅速に開始されるようになるとともに、第1延伸エリア46での延伸の際に、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。
By supplying the dry air from the first
ここで、フィルム12のガラス転移点をTg(℃)とする。第2給気室55bからの乾燥空気の供給により、第1延伸エリア46では、フィルム12を加熱してフィルム12の温度を(Tg+10℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内に維持する。第1延伸エリア46においてフィルム12の温度を(Tg+10℃)以上にすることにより、内部ヘイズの上昇が確実に抑制される。また、第1延伸エリア46においてフィルム12の温度を(Tg+50℃)以下にすることにより、目的とする厚み方向レタデーションRthが確実に発現する。また、(Tg+50℃)以下にすることにより、フィルム12が弛みにくくなるので、弛みによる傷の発生が防止される。TACからなる2層の間にDACの層を備える複層構造のフィルム12を製造する場合には、第1延伸エリア46におけるフィルム12の温度は、より好ましくは(Tg+10℃)以上(Tg+40℃)以下の範囲内であり、さらに好ましくは(Tg+10℃)以上(Tg+30℃)以下の範囲内である。
Here, let the glass transition point of the
第2延伸エリア47におけるフィルム12の温度は、製造する光学フィルムのレタデーション等の光学特性と、第1延伸エリア46での延伸によりフィルム12の内部に残留した応力(残留応力)を緩和させる緩和作用の度合いとに基づき設定する。この緩和作用により、フィルム12中の分子配向を目的とする状態にする。
The temperature of the
第2延伸エリア47においては、フィルム12の温度を、搬送方向Z1に向かうに従い、第1延伸エリア46におけるフィルム12の温度から下げていくことが好ましい。この降温は、連続的な下降でもよいし、段階的な下降でもよい。第2延伸エリア47におけるフィルム12の温度は、(Tg−50℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内にすることが好ましい。これにより、第2延伸エリア47においてθ1よりも小さい延伸角度θ2で延伸処理を行っても、内部ヘイズが上昇せず、目的とする厚み方向レタデーションRthがフィルム12に発現するとともに、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化が小さく抑えられる。第2延伸エリア47におけるフィルム12の温度は、(Tg−30℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内にすることがより好ましい。より具体的には、第2延伸エリア47では、フィルム12の温度を(Tg−50℃)まで下げることが好ましく、Tg−30℃まで下げることがより好ましい。
In the
第1延伸エリア46におけるフィルム12の温度を(Tg+10℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内という高温にして、第2延伸エリア47でこの温度を維持すると、フィルム12が弛んで各装置とぶつかる等干渉してしまい、その結果フィルム12に傷がつく場合がある。しかし、第1延伸エリア46から供給されてきたフィルム12の温度を第2延伸エリア47において上記の温度にすることにより、フィルム12には傷が付かない。
When the temperature of the
上記の通り、第1延伸エリア46では、フィルム12の温度を(Tg+10℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内にした状態で、延伸角度θ1で幅方向に延伸することによりフィルム12の幅を1.5倍以上にする第1延伸処理を行う(第1延伸工程)。また、第2延伸エリア47では、第1延伸エリア46での延伸角度θ1よりも小さな延伸角度θ2でフィルム12を幅方向に延伸する第2延伸処理を行う(第2延伸工程)。これにより、得られるフィルム12は、透明性に優れ、湿熱耐久試験を経てもレタデーションの変化が小さく抑えられる。また、フィルム12の厚みが薄いものほど、これらのレタデーションの変化の抑制はより顕著である。なお、予熱エリア45,第1延伸エリア46,第2延伸エリア47における第1〜第3給気室55a〜55cからの乾燥空気による加熱により、フィルム12の乾燥はさらに進められる。
As described above, in the
冷却エリア48では、第2延伸エリア47で目的とする光学特性及び分子配向となったフィルム12を、乾燥空気により冷却して分子を固定する。なお、図3では、煩雑さを避けるために、クリップ50やターンホイール57、スプロケット58の図示を略す。
In the
第1延伸工程から第2延伸工程へ切り替えるタイミング、すなわち第1延伸エリア46と第2延伸エリア47との境界の位置は、目的とする性能を得るために適宜選択してもよい。しかし、第2テンタ20の搬送方向Z1における長さは通常長さに制約があり、その中で予熱エリア45における予熱処理と、冷却エリア48における冷却処理との時間を確保する必要がある。そこで、予熱処理の時間Taと、第1延伸処理の時間Tbと、第2延伸処理の時間Tcと、冷却処理の時間Tdとを、下記の(1)及び(2)を満たす時間に設定する。これにより、第1延伸工程から第2延伸工程へ切り替えるタイミングが設定され、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化が確実に抑制される。なお、各時間Ta〜Tdは、各エリア45〜48をそれぞれフィルム12が通過する時間であるので、各エリア45〜48の搬送方向Z1における長さを調節することにより下記の(1)及び(2)を満たす時間を設定することができる。
0.5≦(Ta+Td)/(Tb+Tc)≦3.0・・・(1)
0.2≦(Tb/Tc)≦4.5 ・・・(2)
The timing for switching from the first stretching step to the second stretching step, that is, the position of the boundary between the
0.5 ≦ (Ta + Td) / (Tb + Tc) ≦ 3.0 (1)
0.2 ≦ (Tb / Tc) ≦ 4.5 (2)
延伸角度θ1から延伸角度θ2へ延伸角度が変化する際の変化量も目的とする性能を得るために適宜選択してもよい。しかし、(θ2/θ1)×100(単位;%)で表す角度変化率が40%を超えて大きい場合には、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化の抑制効果が低減する。また角度変化率が0%の場合には、θ1=θ2なので従来のテンタでの延伸条件と同じであるので、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化率が大きい。角度変化率は0.5%以上40%以下の範囲内が好ましく、1%以上30%以下の範囲がより好ましく、1.5%以上20%以下の範囲内が特に好ましい。この第2テンタ20での第1延伸処理と第2延伸処理とを行うことにより、フィルム12は光学フィルムとしての機能を発現する。
The amount of change when the stretching angle changes from the stretching angle θ1 to the stretching angle θ2 may be appropriately selected in order to obtain the desired performance. However, when the angle change rate represented by (θ2 / θ1) × 100 (unit:%) is larger than 40%, the effect of suppressing the change in retardation by the wet heat durability test is reduced. When the angle change rate is 0%, θ1 = θ2 and the stretching conditions in the conventional tenter are the same, so the rate of change in retardation by the wet heat durability test is large. The angle change rate is preferably in the range of 0.5% to 40%, more preferably in the range of 1% to 30%, and particularly preferably in the range of 1.5% to 20%. By performing the 1st extending | stretching process and 2nd extending | stretching process in this
なお、第2テンタ20において上記の第1延伸処理と第2延伸処理とを行う場合には、第1テンタ16における予備延伸工程は、フィルム12の温度を140℃以下に保った状態でフィルム12を幅方向に延伸することが好ましい。この第1テンタ16における予備延伸処理の延伸倍率は、1.01倍以上1.20倍以下の範囲内にすることが好ましい。これにより、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化率が、より確実に小さく抑えられる。なお、第1テンタ16における延伸倍率は、第1テンタ16に入るフィルム12の幅をW4、第1テンタ16を出るフィルム12の幅をW5とするときに、W5/W4で求める。
In addition, when performing said 1st extending | stretching process and 2nd extending | stretching process in the
第1テンタ16は第2テンタ20と同じくレール上を移動する複数のクリップ16a(図1参照)をもつ。したがって、レール間の距離を搬送方向Z1に向かうに従い拡げて設定することにより、フィルム12を幅方向に延伸する。この延伸によりフィルム12は幅を拡げられる。また、第1テンタ16は、第2テンタ20と同じく、ダクト16c(図1参照)とエア供給部16b(図1参照)とを有し、エア供給部16bからの乾燥空気により、フィルム12の温度を調節する。
The
第1テンタ16における上記延伸倍率及び温度の予備延伸処理は、TACからなる2層の間にDACを備える複層構造のフィルム12を製造する場合には、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化率を小さく抑える観点で、特に有効である。
The pre-stretching treatment of the above-described stretching ratio and temperature in the
上記の実施形態は、溶液製膜過程で幅方向Z2に延伸する場合であるが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、一旦製造されたポリマーフィルムを幅方向Z2に延伸するいわゆるオフライン延伸の場合にも、第2テンタ20による上記の第1延伸処理と第2延伸処理とを行ってもよい。これにより、オフライン延伸で製造されるフィルムは、湿熱耐久試験によるレタデーションの変化率が小さく抑えられ、光学フィルムとして用いることができる。特に、TACからなる2層の間にDACからなる層を備える複層構造のフィルムを、オフライン延伸して光学フィルムにする場合には、特に顕著な効果が得られる。
The above embodiment is a case where the film is stretched in the width direction Z2 in the solution film forming process, but the present invention is not limited to this aspect. For example, in the case of so-called off-line stretching in which a once produced polymer film is stretched in the width direction Z2, the first stretching process and the second stretching process by the
一旦製造されたポリマーフィルムとしては、溶融押出で製造された溶媒が非含有のポリマーフィルムや、溶液製膜で製造され、残留溶媒量が数%未満というように実質的に非含有と通常みなすようなポリマーフィルムがある。この場合には、上記の実施形態におけるフィルム12を、溶媒が非含有あるいは実質的に非含有とみなすポリマーフィルムに代えて実施する。上記のように、オフライン延伸に供するフィルムは、溶液製膜方法と溶融押出方法とのいずれの方法で製造されたものであってよい。また、溶液製膜方法で製造されたポリマーフィルムあるいは溶液製膜の過程におけるフィルム12に対して本発明を適用する場合には、本実施形態のように単層構造のものであってもよいし、同時共流延と逐次流延等による複層構造のものであってもよい。
As a polymer film once produced, a polymer film produced by melt extrusion does not contain a polymer film, or produced by solution casting, and the amount of residual solvent is generally considered to be substantially free, such as less than a few percent. There is a good polymer film. In this case, the
湿熱耐久試験によるレタデーションの変化率を抑えた上で、さらに、フィルム12の透明性を確保するためには、乾燥室25の内部、または乾燥室25と冷却室26との間に、例えば図4に示す水蒸気接触装置120を設けることが好ましい。本実施形態では、乾燥室25の内部に水蒸気接触装置120を設けてある。
In order to secure the transparency of the
水蒸気接触装置120は、フィルム12に水蒸気を接触させ、フィルム12を後述の温度範囲に維持する水蒸気接触処理を行うためのものである。水蒸気接触装置120は、結露防止処理ケーシング140と、湿潤気体接触ケーシング141とを備え、湿潤気体接触ケーシング141は結露防止処理ケーシング140内に設けられる。また、水蒸気接触装置120は、フィルム12を搬送するローラ41が結露防止処理ケーシング140及び湿潤気体接触ケーシング141の各内部に複数配されている。
The water
結露防止処理ケーシング140には、フィルム12を内部に導入するための入口140bと、フィルム12を外部へ出すための出口140cとが形成されている。湿潤気体接触ケーシング141には、フィルム12を内部に導入するための入口141bとフィルム12を外部へ出すための出口141cとが形成されている。フィルム12は、ローラ41に案内されて、入口140bから結露防止処理ケーシング140内に入り、その後、入口141bから湿潤気体接触ケーシング141内に入る。フィルム12は、湿潤気体接触ケーシング141内を通過して、出口141cから出て、結露防止処理ケーシング140を通過して出口140cから出る。
The dew condensation prevention casing 140 is formed with an
結露防止処理ケーシング140は、結露防止処理を行うためのものであり、内部に低露点乾燥気体404が充填される。低露点乾燥気体404は、露点がフィルム12の温度よりも低い乾燥した気体である。湿潤気体接触ケーシング141は、フィルム12に対して湿潤気体接触処理を行うためのものであり、内部に湿潤気体400が充填される。湿潤気体400は、水蒸気を含む気体である。
The dew condensation prevention casing 140 is for performing a dew condensation prevention process, and is filled with a low dew point dry gas 404. The low dew point dry gas 404 is a dried gas whose dew point is lower than the temperature of the
湿潤気体接触ケーシング141は、送りダクト142及び戻りダクト143により、湿潤気体供給設備145と接続する。湿潤気体供給設備145は、戻りダクト143を介して、湿潤気体接触ケーシング140の内部の気体を回収気体300として回収する。湿潤気体供給設備145は、回収気体300から所定の条件に調節された湿潤気体400をつくり、送りダクト142を介して、湿潤気体400を湿潤気体接触ケーシング141に供給する。
The wet gas contact casing 141 is connected to the wet
湿潤気体接触ケーシング141におけるフィルム12の温度は、湿潤気体400によって調節される。湿潤気体接触ケーシング141での湿潤気体接触処理は、フィルム12の温度を100℃以上150℃以下の範囲内に保持しながら、このフィルム12を相対湿度が20%RH以上の湿潤気体400と、5秒以上60分以下の範囲内で接触させることが好ましい。より好ましくは、フィルム12の温度を100℃以上140℃以下の範囲内に保持しながら、このフィルム12を相対湿度が25%RH以上の湿潤気体400と、30秒以上30分以下の範囲内で接触させることであり、さらに好ましくは、フィルム12の温度を100℃以上130℃以下の範囲内に保持しながら、このフィルム12を相対湿度が30%RH以上の湿潤気体400と、1分以上15分以下の範囲内で接触させることである。
The temperature of the
結露防止処理ケーシング140は、ダクト122及び123により、低露点乾燥気体供給設備121と接続する。低露点乾燥気体供給設備121は、湿潤気体供給設備145と同様の構成を有し、ダクト123を介して結露防止処理ケーシング140にある低露点乾燥気体404の一部を回収する。低露点乾燥気体供給設備121は、所定の温度の新たな低露点乾燥気体404をつくり、ダクト122を介して結露防止処理ケーシング140へ新たな低露点乾燥気体404を供給する。これにより、結露防止処理ケーシング140内には低露点乾燥気体404が充填される。
The dew condensation prevention casing 140 is connected to the low dew point dry
水蒸気接触装置120の作用を説明する。第2テンタ20で第1延伸工程と第2延伸工程とを経たフィルム12は、乾燥室25に案内され、乾燥室25内に設けられた水蒸気接触装置120の結露防止処理ケーシング140へ案内される。フィルム12は、結露防止処理ケーシング140へ案内されると、低露点乾燥気体404に接触する結露防止処理が為される。これにより、湿潤気体接触ケーシング141へ入っても、フィルム12に結露が生じることが防止される。また、湿潤気体接触ケーシング141が結露防止処理ケーシング140内に設けられているため、湿潤気体接触ケーシング141の外壁面での結露が防止され、外壁面での結露により生じた水滴がフィルムに滴下することも無い。
The operation of the water
フィルム12は、結露防止処理ケーシング140から湿潤気体接触ケーシング141へ案内される。フィルム12には、湿潤気体接触ケーシング141において、湿潤気体400と接触させる湿潤気体接触処理が為される。湿潤気体400に接触すると、フィルム12は水分子を吸収する。この結果、フィルム12に含まれるセルロースアシレートのガラス転移点Tgが低下するとともに、フィルム12における水分子の拡散が促進される。フィルム12における水分子の拡散の促進により、セルロースアシレート分子の高次構造がより安定な構造に遷移しやすくなる。このため、単なる熱処理に比べ、セルロースアシレート分子の構造が短時間で安定化する。この結果、湿熱耐久試験の前後におけるレタデーション、特に、厚み方向レタデーションRthの変動量ΔRthがより小さいフィルム12が得られる。以上により、第2テンタ20を経たフィルム12には、結露防止処理と湿潤気体接触処理とからなる水蒸気接触処理が行われる(水蒸気接触工程)。
The
湿潤気体接触処理の前後において、低露点の加熱された高温乾燥気体に接触させて、任意のフィルム温度、搬送張力にて、一定時間熱処理する。この熱処理は、通常知られている条件範囲で任意に実施することができる。 Before and after the wet gas contact treatment, the film is brought into contact with a heated high-temperature dry gas having a low dew point and heat-treated at an arbitrary film temperature and conveying tension for a predetermined time. This heat treatment can be arbitrarily carried out within a generally known condition range.
フィルム12は、光学フィルムとして使用される。具体的には、フィルム12は、偏光板に用いられ光源からの光を光学的に補償する位相差フィルムとして、特に好ましく用いることができる。中でもVA用位相差フィルムやIPS用位相差フィルムとして、特に有効である。また、フィルム12は、透明性に優れ、温度や湿度条件が変化した際にもレタデーションの変化が小さく抑制されるので、これを用いた表示装置は、大画面で輝度が高く、環境変化に対して安定した表示性能を示す。
The
まず、表1に記載のようにアシル基の置換度が異なる2種類のセルロースアシレートを調製した。サンプル名はそれぞれC2、C4とした。サンプル名がC2のセルロースアシレートはTAC、サンプル名がC4のセルロースアシレートはDACである。調製の際には、触媒として硫酸を用いた。この触媒のセルロースアシレート100質量部に対する添加量は7.8質量部である。アシル置換基の原料となるカルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行った。アシル基の種類、置換度の調整は、カルボン酸の種類、量を調整することで行った。また、アシル化後に40℃で熟成を行った。さらにこのセルロースアシレートの低分子量成分をアセトンで洗浄し除去した。 First, as shown in Table 1, two types of cellulose acylates having different acyl substitution degrees were prepared. Sample names were C2 and C4, respectively. The cellulose acylate whose sample name is C2 is TAC, and the cellulose acylate whose sample name is C4 is DAC. In the preparation, sulfuric acid was used as a catalyst. The addition amount of this catalyst with respect to 100 mass parts of cellulose acylate is 7.8 mass parts. A carboxylic acid serving as a raw material for the acyl substituent was added, and an acylation reaction was carried out at 40 ° C. The type of acyl group and the degree of substitution were adjusted by adjusting the type and amount of carboxylic acid. Moreover, it age | cure | ripened at 40 degreeC after acylation. Further, the low molecular weight component of the cellulose acylate was removed by washing with acetone.
以下に示す処方のドープを2種調製した。 Two types of dopes having the following formulation were prepared.
(ドープC2)
セルロースアシレート:表1に記載のC2 100質量部
添加剤A:表2のA−3 11.3質量部
化合物D:化1に示す化合物D 4質量部
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
(Dope C2)
Cellulose acylate: 100 parts by mass of C2 listed in Table 1 Additive A: 11.3 parts by mass of A-3 in Table 2 Compound D: 4 parts by mass of Compound D shown in Chemical Formula 1 406 parts by mass of
(ドープC4)
セルロースアシレート:表1に記載のC4 100質量部
添加剤A:表2のA−3 19質量部
化合物D:化1に示す化合物D 4質量部
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
(Dope C4)
Cellulose acylate: 100 parts by mass of C4 described in Table 1 Additive A: 19 parts by mass of A-3 in Table 2 Compound D: 4 parts by mass of Compound D shown in Chemical Formula 1 406 parts by mass of
また、以上の2つのドープのいずれにも、マット剤分散液を混合、攪拌した。微粒子であるマット剤(AEROSIL R972、日本エアロジル(株)製、2次平均粒子サイズ1.0μm以下)は、セルロースアシレート100質量部に対して0.13質量部とした。 Further, the matting agent dispersion was mixed and stirred in any of the above two dopes. The matting agent (AEROSIL R972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., secondary average particle size of 1.0 μm or less) as fine particles was 0.13 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose acylate.
なお、添加剤Aは、ポリエステルであり、このポリエステルは、表2に記載のジカルボン酸とジオールとの組み合わせ及び比率によって得られる。表2においては、「芳香族ジカルボン酸」欄の「TPA」はテレフタル酸、「脂肪族ジカルボン酸」欄の「SA」はコハク酸を表す。表2の「ジカルボン酸比」欄は、芳香族ジカルボン酸/脂肪族ジカルボン酸を示し、「ジオール比」欄はジオール1/ジオール2を示す。 The additive A is a polyester, and this polyester is obtained by the combination and ratio of dicarboxylic acid and diol described in Table 2. In Table 2, “TPA” in the “aromatic dicarboxylic acid” column represents terephthalic acid, and “SA” in the “aliphatic dicarboxylic acid” column represents succinic acid. The “dicarboxylic acid ratio” column in Table 2 indicates aromatic dicarboxylic acid / aliphatic dicarboxylic acid, and the “diol ratio” column indicates diol 1 / diol 2.
以下に示す条件で実験1〜実験9を実施した。実験1〜4はTACからなる単層構造のフィルム12を製造するものであり、表3の「フィルム」の「セルロースアシレート」欄には「TAC」と記載する。実験5〜9はDACからなる層の両面にTACからなる層をそれぞれ配した3層構造のフィルム12を製造するものであり、表3の「フィルム」の「セルロースアシレート」欄には「DAC」と記載する。実験5〜9は、同時共流延により製造した。3層構造のうち露出する2つの表層は、互いに同じドープで形成した。以下の記載においては、3層構造のうちDACからなる層を主層と称する。
Experiments 1 to 9 were performed under the following conditions. In Experiments 1 to 4, a
[実験1]〜[実験9]
溶液製膜設備10を用いて、ドープC2により、フィルム12を製造し、これらを実験1〜4とした。また、溶液製膜設備10を用いて、ドープC2とドープC4とにより、フィルム12を製造し、これらを実験5〜9とした。実験5〜9においては、ドープC2とC4とを共流延し、ドープC4から主層、ドープC2から表層を形成した。各実験で製造したフィルム12と後述の各比較実験において製造したフィルムとの各厚みは、表2の「フィルム」の「厚み」欄に示す。
[Experiment 1] to [Experiment 9]
The
各実験について、第2テンタ20の第1延伸エリア46におけるフィルム12の温度(℃)及び延伸倍率W2/W1と、第2延伸エリア47における延伸角度θ2及び延伸倍率W3/W2とは、表3の各欄に示す。なお、延伸角度θ2は、表1の「延伸角度θ2」欄に、第1延伸エリア46における延伸角度θ1と同じ場合には「=θ1」と記載し、θ1よりも小さい場合には「<θ1」と記載する。また、乾燥室25内に水蒸気接触装置120を配し、フィルム12に対して水蒸気接触処理を行った場合には、「水蒸気接触工程の有無」欄に「有」と記載し、行わなかった場合には「無」と記載する。
For each experiment, the temperature (° C.) and the draw ratio W2 / W1 of the
実験1〜実験9で得られた各フィルム12につき、透明性と湿熱耐久試験によるレタデーションの変化についての評価を以下の方法で行った。各結果は表3に示す。
(1)透明性の評価
透明性は、内部ヘイズ(単位;%)をもって評価した。内部ヘイズは、次の方法で測定した。まず、得られたフィルム12からサンプリングしてサンプルフィルムを得た。サンプルフィルムを25℃、60%RHで2時間以上調湿した後に、2枚のスライドガラス板に流動パラフィンを介して挟み込み、ヘイズメータ(HGM−2DP、スガ試験機製)により、ヘイズを測定した。また、2枚のスライドガラス板にサンプルフィルム無しで流動パラフィンのみを挟み込み、これをブランクサンプルとした。このブランクサンプルのヘイズを前述のヘイズメータで測定した。そして、サンプルフィルムのヘイズ値から、ブランクサンプルのヘイズ値を減じたものを内部ヘイズとした。光学フィルムとして使用する実用上の観点から、内部ヘイズは0.1%以下であると合格と言える。
Each
(1) Evaluation of transparency The transparency was evaluated by the internal haze (unit:%). The internal haze was measured by the following method. First, a sample film was obtained by sampling from the obtained
(2)湿熱耐久試験によるレタデーションの変化の評価
湿熱耐久試験は、フィルム12からサンプリングしたサンプルフィルムについて行った。サンプリングは、フィルムの搬送方向Z1と幅方向Z2とにそれぞれ沿う切断線で矩形に一定の大きさで複数枚切り出すことで行い、それぞれサンプルフィルムとした。
(2) Evaluation of change in retardation by wet heat durability test The wet heat durability test was performed on a sample film sampled from the
サンプルフィルムについて、湿熱耐久試験前と、試験中とで厚み方向レタデーションRthを求めた。湿熱耐久試験に供する前のサンプルフィルムの厚み方向レタデーションRth0、湿熱耐久試験に供して1日経過時の厚み方向レタデーションRth1、湿熱耐久試験に供して5日経過時の厚み方向レタデーションRth5をそれぞれ求め、{(Rth1−Rth0)/Rth0}×100で求める値と、{(Rth5−Rth0)/Rth0}×100で求める値とを変動量ΔRthとした。このΔRthの値を表3の「湿熱耐久試験によるレタデーションの変化」欄に記載する。 For the sample film, the thickness direction retardation Rth was determined before and during the wet heat durability test. Thickness direction retardation Rth 0 of the sample film before being subjected to the wet heat durability test, Thickness direction retardation Rth 1 after the lapse of 1 day for the wet heat durability test, and Thickness direction retardation Rth 5 of the lapse of 5 days for the wet heat durability test The value obtained by {(Rth 1 −Rth 0 ) / Rth 0 } × 100 and the value obtained by {(Rth 5 −Rth 0 ) / Rth 0 } × 100 were defined as the variation amount ΔRth. The value of ΔRth is described in the column “Change in retardation due to wet heat durability test” in Table 3.
厚み方向レタデーションRthは、下記の方法で求めた。サンプルフィルムを温度25℃、湿度60%RHで2時間調湿した後、自動複屈折率計(KOBRA21DH、王子計測機器(株)製)にて、589.3nmにおけるフィルム面の垂直方向から測定した屈折率と、フィルム面を傾けながら測定した屈折率とから下記式により算出した。なお、下記式において、nZ2はフィルム12の幅方向Z2に対応するサンプルフィルムにおける方向の屈折率、nZ1はフィルム12の搬送方向Z1に対応するサンプルフィルムにおける方向の屈折率、nTHは厚み方向の屈折率、dは厚み(単位;μm)である。
Rth={(nZ2+nZ1)/2−nTH}×d
The thickness direction retardation Rth was determined by the following method. The sample film was conditioned at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60% RH for 2 hours, and then measured with an automatic birefringence meter (KOBRA21DH, manufactured by Oji Scientific Instruments) from the vertical direction of the film surface at 589.3 nm. The following formula was calculated from the refractive index and the refractive index measured while tilting the film surface. In the following formula, nZ2 is the refractive index in the direction of the sample film corresponding to the width direction Z2 of the
Rth = {(nZ2 + nZ1) / 2−nTH} × d
なお、湿熱耐久試験は、このサンプルフィルムを一定の試験環境内に一定期間継続して置くというものである。サンプルフィルムを置く試験室の内部を温度60℃、相対湿度90%RHでほぼ一定に保つことにより一定の試験環境を設けた。この試験室内にサンプルフィルムを置いた。なお、ΔRthは、湿熱耐久試験前のRthが低いフィルム12ほど大きくなる傾向がある。また、ΔRthが同じ値であっても、湿熱耐久試験前のRthが低いものほどRthの変化が大きいことを意味し、高いものほどRthの変化が小さいことを意味する。ここで、実験3で製造したフィルム12は、実験1で製造したフィルム12や後述の比較実験2で製造したフィルムよりも湿熱耐久試験前のRthは低い。光学フィルムとして使用する実用上の観点から、目的とするRthが同じである場合には、ΔRthは極力小さいことが好ましい。なお、表3の各実験及び下記の各比較実験の結果から、湿熱耐久試験によってRthが上昇することがわかる。
In the wet heat durability test, the sample film is continuously placed in a fixed test environment for a fixed period. A constant test environment was established by keeping the inside of the test chamber in which the sample film was placed at a constant temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90% RH. A sample film was placed in the test chamber. Note that ΔRth tends to increase as the
[比較例]
[比較実験1]〜[比較実験7]
溶液製膜設備10を用いて、ドープC2により、フィルムを製造し、これらを比較実験1〜3とした。また、溶液製膜設備10を用いて、ドープC2とドープC4とにより、フィルムを製造し、これらを比較実験4〜7とした。比較実験4〜7においては、ドープC2とC4とを共流延し、ドープC4から主層、ドープC2から表層を形成した。
[Comparative example]
[Comparative Experiment 1] to [Comparative Experiment 7]
A film was produced with the dope C2 using the solution casting apparatus 10, and these were designated as comparative experiments 1 to 3. Moreover, the film was manufactured with dope C2 and dope C4 using the solution casting apparatus 10, and these were set as comparative experiments 4-7. In
各比較実験について、第2テンタ20の第1延伸エリア46におけるフィルムの温度(℃)及び延伸倍率W2/W1と、第2延伸エリア47における延伸角度θ2及び延伸倍率W3/W2とは、表3の各欄に示す。これら以外の条件は、実施例と同じである。
For each comparative experiment, the film temperature (° C.) and the draw ratio W2 / W1 in the
比較実験1〜比較実験7で得られた各フィルムにつき、透明性と湿熱耐久試験によるレタデーションの変化についての評価を実施例と同じ方法で行った。各結果は表3に示す。 About each film obtained by the comparative experiment 1-the comparative experiment 7, evaluation about the change of the retardation by transparency and a wet heat endurance test was performed by the same method as an Example. Each result is shown in Table 3.
10 溶液製膜設備
12 フィルム
16,20 第1,第2テンタ
46,47 第1,第2延伸エリア
50 クリップ
55 ダクト
56 エア供給部
120 水蒸気接触装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (8)
前記セルロースアシレートフィルムのガラス転移点をTg(℃)とし、前記セルロースアシレートフィルムの側縁の通過路と搬送方向とのなす角を延伸角度とするときに、
前記セルロースアシレートフィルムの搬送方向の上流側から順に配された、前記セルロースアシレートフィルムを予熱する予熱エリアと、幅方向に延伸する第1延伸エリア及び第2延伸エリアと、冷却する冷却エリアとを備えるテンタの前記予熱エリアにて、前記セルロースアシレートフィルムの幅を一定に保持しながら、前記セルロースアシレートフィルムを予熱する予熱工程と、
前記予熱工程に連続して行われ、前記第1延伸エリアにて、前記セルロースアシレートフィルムを(Tg+10℃)以上(Tg+50℃)以下の範囲内の温度に維持し一定の延伸角度θ1で幅方向に延伸することにより幅を1.5倍以上1.8倍以下に拡げる第1延伸工程と、
前記第1延伸工程に連続して行われ、前記第2延伸エリアにて、前記延伸角度θ1よりも小さい延伸角度θ2で前記セルロースアシレートフィルムを幅方向に延伸することにより幅を拡げる第2延伸工程と、
前記第2延伸工程に連続して行われ、前記冷却エリアにて、前記セルロースアシレートフィルムの幅を一定に保持した状態で搬送しながら冷却する冷却工程とを有し、
前記セルロースアシレートフィルムが前記予熱エリアを通過する時間をTa、前記第1延伸エリアを通過する時間をTb、前記第2延伸エリアを通過する時間をTc、前記冷却エリアを通過する時間をTdとするときに、下記(1)及び(2)を満たすことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
0.5≦(Ta+Td)/(Tb+Tc)≦3.0・・・(1)
0.2≦(Tb/Tc)≦4.5 ・・・(2) In the method for producing an optical film that is made into an optical film by stretching in the width direction while conveying a long cellulose acylate film,
When the glass transition point of the cellulose acylate film is Tg (° C.), and the angle formed between the passage of the side edge of the cellulose acylate film and the transport direction is the stretching angle,
A preheating area for preheating the cellulose acylate film, a first stretching area and a second stretching area extending in the width direction, and a cooling area for cooling, which are arranged in order from the upstream side in the conveyance direction of the cellulose acylate film A preheating step of preheating the cellulose acylate film while keeping the width of the cellulose acylate film constant in the preheating area of the tenter comprising:
The cellulose acylate film is maintained at a temperature within the range of (Tg + 10 ° C.) or more and (Tg + 50 ° C.) or less in the first stretching area while maintaining the temperature at a constant stretching angle θ1. A first stretching step for expanding the width to 1.5 times or more and 1.8 times or less by stretching to
The continuously performed in the first stretching step at the second extending segment, wherein the stretching angle θ1 said in small yet stretching angle θ2 than the cellulose acylate film second expanding the width by stretching in the width direction Stretching process ;
A cooling step that is performed continuously with the second stretching step, and in the cooling area, cooling while transporting the cellulose acylate film while maintaining a constant width;
The time for the cellulose acylate film to pass through the preheating area is Ta, the time for passing through the first stretching area is Tb, the time for passing through the second stretching area is Tc, and the time for passing through the cooling area is Td. When manufacturing, the manufacturing method of the optical film characterized by satisfy | filling following (1) and (2) .
0.5 ≦ (Ta + Td) / (Tb + Tc) ≦ 3.0 (1)
0.2 ≦ (Tb / Tc) ≦ 4.5 (2)
前記溶媒を含んだ状態の前記流延膜を剥ぎ取ることにより前記セルロースアシレートフィルムを形成する剥取工程とを有し、
前記第1延伸工程は、残留溶媒量が20質量%以下になった前記セルロースアシレートフィルムを延伸することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の光学フィルムの製造方法。 A casting process in which a cellulose acylate is cast on a support that moves a dope in which a solvent is dissolved to form a casting film;
A peeling step of forming the cellulose acylate film by peeling off the cast film containing the solvent;
5. The method for producing an optical film according to claim 1, wherein in the first stretching step, the cellulose acylate film having a residual solvent amount of 20% by mass or less is stretched.
2.0≦Z<2.7・・・(I)
2.7≦Z≦3.0・・・(II) The cellulose acylate film is disposed on a first layer made of cellulose acylate having a total acyl group substitution degree Z satisfying the following formula (I) and at least one surface of the first layer, and is substituted with a total acyl group substitution. the method for producing an optical film according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the degree Z is and a second layer consisting of cellulose acylate satisfying the following formula (II).
2.0 ≦ Z <2.7 (I)
2.7 ≦ Z ≦ 3.0 (II)
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