JP6631810B2 - ブロック共重合体水素化物、およびそれからなる延伸フィルム - Google Patents

ブロック共重合体水素化物、およびそれからなる延伸フィルム Download PDF

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Description

本発明は、ソフトセグメントのガラス転位温度(以下、「低温側のガラス転位温度」あるいは「Tg」ということがある)が0℃以上であり、且つ、ハードセグメントのガラス転位温度(以下、「高温側のガラス転位温度」あるいは「Tg」ということがある。)が135℃以上であるブロック共重合体水素化物、及び、このブロック共重合体水素化物からなる延伸フィルムに関する。
芳香族ビニル化合物重合体の芳香環を水素化した芳香族ビニル化合物重合体水素化物や、ハードセグメントを構成する芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位を有する重合体ブロック(a)と、ソフトセグメントを構成する鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位を有する重合体ブロック(b)とからなるブロック共重合体の、芳香環及びジエン由来の二重結合を水素化したブロック共重合体水素化物は、ジエン由来の二重結合のみを選択的に水素化したブロック共重合体水素化物に比較して、著しく改善された透明性、低複屈折性、耐熱性を有し、偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルムとして有用であることが、特許文献1〜5に開示されている。
特許文献1、2には、前記の芳香環及びジエン由来の二重結合を水素化したブロック共重合体水素化物からなるフィルムを延伸することにより所望の位相差を付与して、液晶ディスプレイ用位相差フィルムとして使用することが開示されている。
しかし、前記の特許文献1及び2に開示された延伸フィルムは、例えば、液晶ディスプレイ用光学フィルムに対して一般的に行われる環境温度80℃での耐熱試験で、48時間程度保持すると位相差が小さくなり、いずれも耐熱性が十分高いとは言えず、使用できる温度に大きな制約のあるものであった。
特許文献3には、芳香族ビニル化合物であるスチレン由来の繰り返し単位の総含有量が87重量%と高く、ハードセグメントがスチレン単独の重合体ブロックで、ソフトセグメントがスチレンと鎖状共役ジエン化合物であるイソプレンとからなる共重合体ブロックで構成されたトリブロック共重合体の水素化物からなるフィルムを延伸して位相差を付与したフィルムが記載されている。
しかし、この文献に記載されたブロック共重合体水素化物は、そのDSC分析により測定されたガラス転位温度(以下、「Tg」ということがある。)は127.1℃と記載されており、耐熱性が十分高いとは言えないものである。
また、特許文献4には、スチレン由来の繰り返し単位の総含有量が60重量%のスチレン単独の重合体ブロックと、ブタジエン単独の重合体ブロックとから構成されたペンタブロック共重合体の水素化物を延伸して得られる位相差フィルムが例示されている。特許文献4には、Tgの具体的数値は記載されていないが、特許文献4に記載された方法と同様にして合成されたペンタブロック共重合体水素化物のTgは120℃以下であり、十分な耐熱性を有する材料とは言えなかった。
一方、特許文献5には、耐熱変形性、機械的特性、透明性などが改善されたブロック共重合体水素化物として、ソフトセグメントが鎖状共役ジエン化合物と鎖状共役ジエン化合物よりも少ない量の芳香族ビニル化合物からなる共重合体ブロックで構成されたブロック共重合体の水素化物が開示されている。そこでは、スチレンの総含有量が85重量%であり、ハードセグメントがスチレン単独の重合体ブロックで、ソフトセグメントがスチレンとイソプレンから構成された共重合体ブロックであるブロック共重合体の水素化物であって、動的機械分析(DMA)による、Tgが−33℃、Tgが132℃であるブロック共重合体水素化物が記載されている。このブロック共重合体水素化物のソフトセグメントのTgは、イソプレン単独の重合体ブロックを水素化したソフトセグメントのTgが−50℃であることに比較すると高い値を示している。
しかし、この文献に記載されたものと同様のTg、Tgを有するブロック共重合体水素化物からなる位相差フィルムは、温度80℃の環境に保持されると位相差が小さくなり、光学フィルムとしての耐熱性は十分ではなかった。
また、特許文献6〜9には、芳香族ビニル化合物に由来する重合体ブロックと、鎖状共役ジエン化合物の重量割合よりも芳香族ビニル化合物の重量割合が多い共重合体ブロックからなるブロック共重合体の水素化物も開示されている。
特許文献6及び特許文献8には、全スチレンの含有率が80重量%で、ハードセグメントがスチレン単独の重合体ブロックで、ソフトセグメントがスチレン:ブタジエン比が50:50重量比及びスチレン:イソプレン比が40:20重量比の共重合体ブロックで構成されたトリブロック共重合体の水素化物が例示されている。
しかし、これらの文献には、サーモ・メカニカル・アナライザー(TMA)により測定した軟化温度は、それぞれ127℃及び129℃と記載されており、耐熱性は十分高いとは言えない。
また、全スチレンの含有率が80重量%で、ハードセグメントがスチレン単独の重合体ブロックで、ソフトセグメントがイソプレン単独の重合体ブロックで、ブロックの構成がポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンであるペンタブロック共重合体の水素化物も例示されているが、軟化温度は116℃と記載されており、トリブロック共重合体の水素化物に比較して耐熱性は低いものである。
特許文献7には、全スチレンの含有率が85重量%と高く、ハードセグメントがスチレン単独の重合体ブロックで、ソフトセグメントがスチレン:イソプレン比が19:15重量比の共重合体ブロックで構成されたトリブロック共重合体の水素化物が記載されている。
しかし、この文献には、トリブロック共重合体の水素化物のDSC分析によるTgは125.5℃と記載されており、耐熱性は十分高いとは言えない。
特許文献9には、全スチレンの含有率が80重量%で、ハードセグメントがスチレン単独の重合体ブロックで、ソフトセグメントがスチレン:イソプレン比が30:20重量比の共重合体ブロックで構成されたトリブロック共重合体の水素化物が例示されている。
しかし、この文献には、トリブロック共重合体の水素化物のTMAによる軟化温度は128℃と記載されており、耐熱性は十分高いとは言えない。
以上のように、多くの文献において、ハードセグメントが芳香族ビニル化合物に由来する重合体ブロックで、ソフトセグメントが鎖状共役ジエン化合物及び芳香族ビニル化合物に由来する共重合体ブロックで構成されたブロック共重合体の水素化物が開示されているが、液晶ディスプレイに使用する光学フィルムとしては必ずしも十分な耐熱性を示すものではなかった。
特開2001−48924号公報(EP1229052 A1) 特開2002−105151号公報(US2003/0207983 A1) 特開2003−114329号公報 WO2009/067290号パンフレット WO2000/032646号パンフレット 特開2002−370304号公報 特開2002−53631号公報(US2003・0207983 A1) 特開2003−012745号公報 特開2003−118035号公報
本発明は、上述した従来技術に鑑みてなされたものであり、耐熱性が改善された新規ブロック共重合体水素化物、及びこのブロック共重合体水素化物を用いる、位相差変化に対する耐熱性の改善された延伸フィルムを提供することを目的とする。
本発明者らは、ハードセグメントを構成する芳香族ビニル化合物に由来する重合体ブロックと、ソフトセグメントを構成する芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物に由来する共重合体ブロックを有するブロック共重合体の水素化物において、芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物に由来する共重合体ブロックから構成されるソフトセグメントのTgを高めることにより、ブロック共重合体水素化物の耐熱性を向上させるべく鋭意検討を進めた。
その結果、ソフトセグメントを構成する芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物に由来する共重合体ブロックにおいて、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位の含有率が特定値より多くなると、ブロック共重合体水素化物のTgが低下し、ブロック共重合体水素化物の成形品としての耐熱性が低下することが分かった。
更に、ソフトセグメントを構成する共重合体ブロックが特定の重量割合の芳香族ビニル化合物と鎖状共役ジエン化合物からなり、ブロック共重合体水素化物を構成するハードセグメントとソフトセグメントの重量割合が特定の範囲にある場合に、機械的な強度と柔軟性を保持し、ハードセグメントの高いTgとソフトセグメントの適度なTgを有するブロック共重合体水素化物が得られ、これによりブロック共重合体水素化物の耐熱性が向上すること、及び、このブロック共重合体水素化物を用いて得られた延伸フィルムは、耐熱試験で位相差の低下が小さいことを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして本発明によれば、下記〔1〕のブロック共重合体水素化物、及び、〔2〕このブロック共重合体水素化物からなる延伸フィルムが提供される。
〔1〕 芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]を主成分とする2つの重合体ブロック[A]と、
芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]を主成分とする1つの重合体ブロック[B]と
からなるブロック共重合体[C]を水素化したブロック共重合体水素化物であって、
(i)重合体ブロック[A]の全量がブロック共重合体[C]に占める重量分率をwAとし、重合体ブロック[B]がブロック共重合体[C]に占める重量分率をwBとしたときに、wAとwBとの比(wA:wB)が45:55〜65:35であり、
(ii)重合体ブロック[B]に占める、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]の重量分率をw[I]、鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]の重量分率をw[II]としたときに、w[I]とw[II]との比(w[I]:w[II])が40:60〜55:45であり、
(iii)ブロック共重合体[C]の全不飽和結合の90%以上が水素化されており、
(iv)重量平均分子量が60,000〜150,000であり、
(v)動的粘弾性による低温側のガラス転位温度[Tg]が0℃以上であり、且つ、高温側のガラス転位温度[Tg]が135℃以上である
ことを特徴とするブロック共重合体水素化物。
〔2〕前記〔1〕に記載のブロック共重合体水素化物からなる延伸フィルム。
本発明によれば、耐熱性の改善された新規なブロック共重合体水素化物及びそれから成る位相差変化に対する耐熱性の改善された延伸フィルムが提供される。
1.ブロック共重合体水素化物
本発明のブロック共重合体水素化物(以下、「ブロック共重合体水素化物[D]ということがある。)は、その前駆体であるブロック共重合体[C]の全不飽和結合の90%以上を水素化して得られる高分子である。
ブロック共重合体[C]は、2つの重合体ブロック[A]と、1つの重合体ブロック[B]から構成される。
(重合体ブロック[A])
重合体ブロック[A]は、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]を主成分とするものである。
重合体ブロック[A]中の、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]の含有量は、通常98重量%以上、好ましくは99重量%以上である。
重合体ブロック[A]の芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]以外の繰り返し単位としては、鎖状共役ジエン由来の繰り返し単位[II]及び/又はその他のビニル化合物由来の繰り返し単位[III]が挙げられる。その含有量は、2重量%以下、好ましくは1重量%以下である。
重合体ブロック[A]中の鎖状共役ジエン由来の繰り返し単位[II]及び/又はその他のビニル化合物由来の繰り返し単位[III]の成分が多くなりすぎると、本発明のブロック共重合体水素化物[D]のハードセグメントのTg2が低下し、ブロック共重合体水素化物からなる延伸フィルムの耐熱性が低下するおそれがある。
ブロック共重合体[C]に含まれる2つの重合体ブロック[A]同士は、上記の範囲を満足するものであれば、互いに同じであっても、相異なっていても良い。
(重合体ブロック[B])
重合体ブロック[B]は、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]を主成分とするものである。
重合体ブロック[B]に占める、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]の重量分率をw[I]、鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]の重量分率をw[II]としたとき、w[I]とw[II]との比(w[I]:w[II])は40:60〜55:45、好ましくは45:55〜54:46、より好ましくは50:50〜53:47である。
重合体ブロック[B]中の、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]の合計含有量は、95重量%以上、好ましくは97重量%以上、より好ましくは99重量%以上である。
重合体ブロック[B]中の、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]以外の成分としては、その他のビニル化合物由来の繰り返し単位[III]が挙げられる。その含有量は、5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。
重合体ブロック[B]中の、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]の含有割合を上記範囲にすることにより、本発明のブロック共重合体水素化物[D]及びそれからなる延伸フィルムは機械的強度と柔軟性を維持し、位相差変化に対する耐熱性が改善される。重合体ブロック[B]中の、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]の含有量が上記範囲を下回ると、Tgが低く、本発明のブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルムは耐熱性が不十分となるおそれがある。
また、重合体ブロック[B]中の、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]の含有量が上記範囲を超えると、ブロック共重合体水素化物[D]のTgとTgの区別が不明瞭になって1つの低いガラス転位温度(Tg)を示すようになり、耐熱性が低下するおそれがある。
(芳香族ビニル化合物)
芳香族ビニル化合物としては、スチレン;α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、5−t−ブチル−2−メチルスチレンなどの、置換基として炭素数1〜6のアルキル基を有するスチレン類;4−クロロスチレン、ジクロロスチレン、4−モノフルオロスチレンなどの、置換基としてハロゲン原子を有するスチレン類;4−メトキシスチレンなどの、置換基として炭素数1〜6のアルコキシ基を有するスチレン類;4−フェニルスチレンなどの、置換基としてアリール基を有するスチレン類;1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどのビニルナフタレン類;などが挙げられる。これらの中でも、吸湿性の観点から、スチレン、置換基として炭素数1〜6のアルキル基を有するスチレン類などの、極性基を含有しない芳香族ビニル化合物が好ましく、工業的な入手の容易さから、スチレンが特に好ましい。
(鎖状共役ジエン系化合物)
鎖状共役ジエン系化合物としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンなどが挙げられる。なかでも、吸湿性の観点から、極性基を含有しない鎖状共役ジエン系化合物が好ましく、工業的な入手の容易さから、1,3−ブタジエン、イソプレンが特に好ましい。
(その他のビニル系化合物)
その他のビニル系化合物としては、鎖状オレフィン化合物、環状オレフィン化合物、不飽和の環状酸無水物、不飽和イミド化合物などが挙げられる。これらの化合物は、ニトリル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシカルボニル基、又はハロゲン原子を置換基として有していてもよい。
これらの中でも、吸湿性の観点から、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、1−エイコセン、4−メチル−1−ペンテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテンなどの炭素数2〜20の鎖状オレフィン化合物;ビニルシクロヘキサン、4−ビニルシクロヘキセン、ノルボルネンなどの炭素数5〜20の環状オレフィン化合物;などの、極性基を含有しないものが好ましく、炭素数2〜20の鎖状オレフィン化合物がより好ましく、エチレン、プロピレンが特に好ましい。
(ブロック共重合体[C])
ブロック共重合体[C]は、ブロック共重合体水素化物[D]の前駆体である。ブロック共重合体[C]は、2つの重合体ブロック[A]及び1つの重合体ブロック[B]から構成される。
ブロック共重合体[C]が有する2つの重合体ブロック[A]の重量平均分子量は同一でも相異なってもよい。重合体ブロック[A]の重量平均分子量をMw(A)としたとき、Mw(A)は各々3,000〜90,000、好ましくは3,500〜80,000、より好ましくは4,000〜60,000である。
2つの重合体ブロック[A]のいずれかのMw(A)が3,000を下まわる場合は、ブロック共重合体水素化物[D]の機械的強度が低下するおそれがあり、2つの重合体ブロック[A]のいずれかのMw(A)が90,000を超える場合はブロック共重合体水素化物[D]の溶融成形性が劣るおそれがある。
ブロック共重合体[C]中の、全重合体ブロック[A]がブロック共重合体[C]に占める重量分率をwAとし、重合体ブロック[B]がブロック共重合体[C]に占める重量分率をwBとしたときに、wAとwBとの比(wA:wB)は45:55〜65:35、好ましくは47:53〜63:37、より好ましくは50:50〜60:40である。wAが大きすぎる場合は、ブロック共重合体水素化物[D]の柔軟性が低下し、機械的強度が低下する懸念がある。wAが小さすぎる場合は、耐熱性が低下する懸念がある。
ブロック共重合体[C]の分子量は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、通常60,000〜150,000、好ましくは65,000〜130,000、より好ましくは70,000〜100,000である。また、ブロック共重合体[C]の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、特に好ましくは1.5以下である。
ブロック共重合体[C]は、例えば、リビングアニオン重合などの方法により、芳香族ビニル化合物を主成分として含有するモノマー混合物(a)と芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン系化合物を主成分として含有するモノマー混合物(b)を交互に重合させる方法;芳香族ビニル化合物を主成分として含有するモノマー混合物(a)と芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン系化合物を主成分として含有するモノマー混合物(b)を順に重合させた後、重合体ブロック[B]の末端同士を、カップリング剤によりカップリングさせる方法;などにより製造することができる。
芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン系化合物を主成分として含有するモノマー混合物(b)を重合させて、共重合体ブロック[B]を形成させる工程では、芳香族ビニル化合物と鎖状共役ジエン化合物の重合速度が大きく異なることから、モノマー混合物(b)を重合反応系に少量ずつ連続的に供給して、モノマー組成の均質な共重合体ブロック[B]を形成させることにより、得られるブロック共重合体[C]を水素化してブロック共重合体水素化物[D]とした場合に、共重合体ブロック[B]から誘導されるソフトセグメントのTgが0℃以上になるようにすることが好ましい。
モノマー混合物(b)を重合反応系に速やかに供給すると、重合速度の速い鎖状共役ジエンの重合が優先され、重合体ブロック[B]がテーパードブロックになり、ブロック共重合体水素化物[D]のソフトセグメントのTgが0℃を下まわり、ブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルムの位相差変化に対する耐熱性が低下するおそれがある。
(ブロック共重合体水素化物[D])
本発明のブロック共重合体水素化物[D]は、上記のブロック共重合体[C]の主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合、並びに、芳香環の炭素−炭素不飽和結合を水素化したものである。
ブロック共重合体水素化物[D]の水素化率は、通常95%以上、好ましくは97%以上、より好ましくは99%以上である。水素化率が高いほど、成形体の耐候性、耐熱性及び透明性が良好である。ブロック共重合体水素化物[D]の水素化率は、H−NMRやGPCによるUV検出器とRI検出器とのピーク面積の比較などにより求めることができる。
不飽和結合の水素化方法や反応形態などは特に限定されず、公知の方法にしたがって行えばよいが、水素化率を高くでき、重合体鎖切断反応の少ない水素化方法が好ましい。このような水素化方法としては、例えば、WO2011/096389号パンフレット、WO2012/043708号パンフレットなどに記載された方法が挙げられる。
水素化反応終了後においては、水素化触媒及び/又は重合触媒を反応溶液から除去した後、得られた溶液からブロック共重合体水素化物[D]を回収することができる。回収されたブロック共重合体水素化物[D]の形態は限定されるものではないが、通常はペレット形状にして、その後のフィルムの成形加工に供することができる。
ブロック共重合体水素化物[D]の分子量は、THFを溶媒としたGPCにより測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、通常50,000〜150,000、好ましくは55,000〜130,000、より好ましくは60,000〜100,000である。
また、ブロック共重合体水素化物[D]の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、特に好ましくは1.5以下にする。Mw及びMw/Mnが上記範囲となるようにすると、成形した延伸フィルムの位相差の変化に対する耐熱性や機械的強度が良好である。
ブロック共重合体[C]中の重合体ブロック[A]及び重合体ブロック[B]を水素化して得られる重合体ブロックが、それぞれブロック共重合体水素化物「D」のハードセグメント及びソフトセグメントを構成する。
重合体ブロック[B]に占める芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]の重量分率の比(w[I]:w[II])を40:60〜55:45とすることにより、ブロック共重合体水素化物[D]のソフトセグメントに由来する低温側のガラス転位温度[Tg]を0℃以上にすることができる。
また、ブロック共重合体[C]中の全重合体ブロック[A]及び重合体ブロック[B]の重量分率の比(wA:wB)を45:55〜65:35とし、ブロック共重合体水素化物[D]の重量平均分子量(Mw)を50,000〜150,000、とすることにより、ブロック共重合体水素化物[D]のハードセグメントに由来する高温側のガラス転位温度[Tg]を135℃以上にすることができる。
(配合剤)
本発明のブロック共重合体水素化物[D]を溶融成形する際においては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤などの安定剤;滑剤、可塑剤などの樹脂改質剤;染料や顔料などの着色剤;帯電防止剤などの配合剤を添加してもよい。これらの配合剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
2.延伸フィルム
本発明のブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルム(以下、延伸フィルム[F]ということがある。)は、上記の特定のブロック共重合体水素化物[D]を溶融押出し成形した後、未延伸フィルム(以下、未延伸フィルム[E]ということがある。)を長さ方向及び/又は幅方向に一軸延伸もしくは二軸延伸するか、又は、幅方向に対して所定角度に斜めに延伸して得られるものである。
(ブロック共重合体水素化物[D]の未延伸フィルム[E])
未延伸フィルム[E]は、本発明の延伸フィルム[F]の前駆体である。未延伸フィルム[E]は、ブロック共重合体水素化物[D]のペレットを、押出機によって溶融押出し成形することにより得ることができる。ブロック共重合体水素化物[D]のペレットを、押出機によって溶融押出し成形する前に、通常50〜110℃の温度で2時間以上、好ましくは60〜100℃の温度で2時間以上、より好ましくは70〜100℃の温度で2時間以上保持したものを使用する。ブロック共重合体水素化物[D]のペレットを上記の条件で加熱処理することにより、ペレット中の溶存空気量が低減され、これにより押出しフィルムの厚さのムラやダイラインの発生が抑制され、その後の延伸加工で均等な延伸が可能となる。
加熱処理の温度及び時間が上記範囲を下回る場合は、溶存空気の除去量が少なく、フィルム厚さのムラやダイラインの発生を十分抑止できなくなるおそれがある。一方、加熱処理の温度が上記範囲を上回る場合は、ブロック共重合体水素化物[D]のペレットがブロッキングを生じ易くなり、押出し成形に供することができなくなるおそれがある。
加熱処理により除去される溶存空気量は、通常100ppm以上、好ましくは150ppm以上である。ペレットを加熱して放出される溶存空気量は、加熱処理前後でのペレットの重量減少量から測定することができる。加熱処理により溶存空気量を低減した後、室温に冷却しておくと、水分を遮断した雰囲気下でも再び空気を吸収して元に戻るため、加熱処理したペレットは、加熱状態を維持したまま溶融押出し工程に供するか、冷却後に再び空気を吸収して元に戻る前に溶融押出し工程に供することが必要である。冷却後は、通常1時間以内、好ましくは0.5時間以内に溶融押出し工程に供することが望ましい。
未延伸フィルム[E]は、通常、ブロック共重合体水素化物[D]を押出機によって溶融させ、当該押出機に取り付けられたTダイからフィルム状に押出し、押出されたフィルムを少なくとも1つの冷却ロールに密着させて成形して引き取る方法により得ることができる。
溶融押出し成形での成形条件は、使用するブロック共重合体水素化物[D]の組成や、分子量などに合わせて適宜選択されるが、押出し機のシリンダー温度は、通常190〜280℃、より好ましくは200〜260℃の範囲で設定される。フィルム引取り機の冷却ロールの温度は、通常50〜200℃、好ましくは70〜180℃の範囲で設定される。
溶融押出しされる未延伸フィルム[E]の厚みは、この後成形する延伸フィルム[F]の使用目的などに応じて適宜決定することができる。未延伸フィルム[E]の厚みは、安定した延伸処理による均質な延伸フィルムが得られる観点から、通常40〜200μm、好ましくは50〜150μmである。
ここで、得られる未延伸フィルム[E]は、後工程の延伸により所望の位相差を付与する場合があるため、波長550nmにおける面内のレターデーションが30nm以下とすることが好ましく、20nm以下とすることがより好ましく、10nm以下とすることがさらに好ましい。
未延伸フィルム[E]は、ロール状に巻いて次の延伸工程に供することもでき、また、溶融押出し工程に連続した延伸工程に供することもできる。
(延伸フィルム[F])
本発明の延伸フィルム[F]は、ブロック共重合体水素化物[D]を溶融押出しして成形された上記の未延伸フィルム[E]を、該ブロック共重合体水素化物[D]のハードセグメントのガラス転移温度Tgに対して、好ましくは(Tg−10℃)から(Tg+30℃)の温度範囲、より好ましくは(Tg−5℃)から(Tg+20℃)の温度範囲にて、少なくとも一方向に1.05〜4倍、好ましくは1.2〜3.5倍、より好ましくは1.5〜3倍の延伸倍率で延伸することにより得られるものである。
延伸方向は少なくとも一方向であればよいが、その方向は、樹脂の機械的流れ方向(以下、「MD方向」ということがある。)、フィルムの幅方向(以下、「TD方向」ということがある。)、フィルムの幅方向に対して任意の角度の斜め方向、及びこれらを組合わせた任意の二方向である。
延伸方法は、特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。例えば、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンター延伸機を用いて横方向に一軸延伸する方法などの一軸延伸法;固定するクリップの間隔を開いての縦方向の延伸と同時に、ガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法や、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸した後、その両端部をクリップ把持してテンター延伸機を用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法;横又は縦方向に左右異なる速度の送り力もしくは引張り力又は引取り力を付加できるようにしたテンター延伸機を用いてフィルムの幅方向に対して任意の角度θの方向に連続的に斜め延伸する方法;などが挙げられる。
より具体的には、MD方向に一軸延伸する場合は、次の(1)〜(4)の工程による。
(1)押出機によりTダイを通して押出されたシートを、一定温度に加熱した加熱ロールを通過させながら延伸時の温度に保持する。
(2)次いで、一定温度に保持されたシートを、回転速度の比較的遅い第一ロールから回転速度のより速い第二ロールの順に通過させることにより延伸してフィルムにする。この場合、第一ロールの回転速度と第二ロールの回転速度の速度比を制御することにより延伸倍率を1.05〜4倍の範囲で任意に調整することができる。尚、加熱ロール、第一ロール、及び第二ロールの間に、赤外線ヒータなどを設置して、シートの延伸温度を一定に保持するのが好ましい。
(3)延伸されたフィルムを、冷却ロールを通過させることにより冷却する。
(4)冷却ロールで冷却された延伸フィルムを最終的に巻き取りロールで巻き取って回収する。この際、フィルム同士のブロッキングを防止する目的で、マスキングフィルムを重ねて同時に巻き取ってもよいし、フィルムの少なくとも一方、好ましくは両方の端にテープなどを張り合わせながら巻き取ってもよい。
上記方法の工程(1)において、押出されたフィルムを加熱ロールに通過させる場合に、該押出しフィルムを加熱ロール温度近くまで冷却しつつ、そのまま加熱ロールを通してもよいが、延伸倍率を高くする場合には、押出成形して得られたフィルムを、一度室温まで冷却してロールに巻き取り回収した後に、延伸装置を使用して、ロールから引き出しながら加熱ロールを通過させるのが好ましい。
また、延伸速度は、好ましくは5〜1000mm/秒、より好ましくは10〜750mm/秒である。延伸速度が上記範囲にあると、延伸制御が容易となり、得られるフィルムは、例えば、位相差フィルムとして広帯域波長に使用可能となり、さらに面精度や面内レターデーションのバラツキが小さくなる。
また、未延伸フィルム[E]の成形工程及びフィルムの延伸工程をクリーンルーム内で行うことが好ましく、その場合、クリーンルームのクリーン度は、クラス100,000より清浄であることが好ましく、クラス10,000より清浄であることがより好ましい。フィルムの成形工程及びフィルムの延伸工程をクリーンルーム内で行うことにより、フィルムに異物が付着するのを防止でき、延伸時のフィルムの傷付きなどを防止することができる。
本発明の延伸フィルム[F]を位相差フィルムやゼロ位相差フィルムとして用いる場合は、未延伸フィルム[E]を所望の位相差となるように延伸加工する。位相差フィルムは、互いに垂直な方向に振動する直線偏光が、フィルムを通過したとき、この間に所定の位相差を与えるフィルムである。
例えば、本発明の延伸フィルムをλ/4波長位相板として用いる場合には、波長550nmにおけるレターデーションの値を好ましくは110〜150nmとなるように延伸する。また、λ/2波長位相板として用いる場合には、波長550nmにおけるレターデーションの値を好ましくは250〜300nmとなるように延伸する。
延伸倍率は、所望の位相差の値と、位相差フィルムの厚みにより適宜選定することができる。
また、本発明の延伸フィルム[F]を偏光板保護フィルムとして使用する場合は、二軸延伸でMD方向及びTD方向の延伸倍率を調整して位相差が10nm以下、好ましくは5nm以下となるように選定することができる。
本発明のブロック共重合体水素化物[D]は、従来知られている芳香族ビニル化合物に由来する重合体ブロックと、芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物に由来する共重合体ブロックを有するブロック共重合体水素化物に比較して、優れた耐熱性を有する。従って、液晶ディスプレイに使用する位相差フィルム、偏光板保護フィルム、透明光学粘着フィルム(OCAフィルム)、導光板、光拡散板などの製造原料として有用である。
また、透明性、低複屈折性にも優れるため、光学レンズ、プリズム、ミラー、光ディスク基板、医療用検査セルなどの光学部品; 透明で内容物視認性に優れ蒸気滅菌やγ線滅菌も可能なことから、注射器、プレフィルドシリンジ、バイアル、アンプル、輸液用バッグ、点眼薬容器、サンプル容器、血液検査用のサンプリング用試験管、採血試験管、検体容器などの医療用容器; ディッシュ、バイオプレート、ウェルプレート、細胞培養容器、バイオリアクターなどの培養容器; コイルボビン、コネクター、液晶テレビ・コンパクトカメラ・電動工具・ビデオカメラ・電子レンジ・電気釜・ポット・掃除機・パーソナルコンピューター・複写機・プリンターなどのハウジング、モーターカバー、モーターファン、電線被覆材などの電気部品; 壁材、化粧シート、人造大理石材、手摺材、水タンク、パイプなどの建築内装材; IC・LSIなどの半導体やハイブリッドIC・液晶表示素子・発光ダイオードなどの電子部品と接触する器材、ウェハ・液晶基板・これらに透明電極層や保護層などを積層したものなどの製造中間体と接触する器材、電子部品の製造工程において製造中間体の処理に用いる薬液や超純水などの処理液と接触する器材など、具体的には、タンク、トレー、キャリア、ケース、ウェハーシッパー、FOUP、FOSB、キャリアテープ、セパレーションフィルム、薬液パイプ、チューブ、バルブ、流量計、フィルター、ポンプ、サンプリング容器、ボトル、アンプルなどの電子部品処理用器材; 電子レンジ容器、哺乳瓶、インスタント食品容器、ボトル、食器などの食品容器などの素材としても有用である。
以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお部及び%は特に断りのない限り重量基準である。
本実施例における評価は、以下の方法によって行う。
(1)重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)
ブロック共重合体及びブロック共重合体水素化物の分子量は、THFを溶離液とするGPCによる標準ポリスチレン換算値として、38℃において測定した。測定装置として、東ソー社製、HLC8020GPCを用いた。
(2)水素化率
ブロック共重合体水素化物[D]の水素化率は、前駆体であるブロック共重合体[C]の芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位に含まれる芳香環の炭素−炭素不飽和結合及び鎖状共役ジエン由来の繰り返し単位に含まれる炭素−炭素不飽和結合の合計に対して水素化された炭素−炭素結合の割合である。
ブロック共重合体水素化物[D]の水素化率は、H−NMRスペクトル又はGPC分析により算出される。水素化率99%以下の領域は、H−NMRスペクトルを測定して算出し、99%を超える領域は、GPC分析により、UV検出器とRI検出器によるピーク面積の比率から算出した。
(3)ガラス転移温度(Tg)
ブロック共重合体水素化物[D]をプレス成形して、長さ50mm、幅10mm、厚さ1mmの試験片を作製した。この試験片を用いて、JIS−K7244−4法に基づき、粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、ARES)を使用して、−100℃から+150℃の範囲で、昇温速度5℃/分で粘弾性スペクトルを測定した。損失正接tanδの低温側のピークトップ温度から、ソフトセグメントに由来するガラス転移温度Tg、高温側のピークトップ温度から、ハードセグメントに由来するガラス転移温度Tgを求めた。
(4)軟化温度(以下、「Ts」ということがある。)
ブロック共重合体水素化物[D]をプレス成形して、長さ10mm、幅10mm、厚さ3mmの試験片を作製した。サーモ・メカニカル・アナライザー(セイコーインスツルメンツ社製、TMA/SS6100)により、針入りモード用プローブを用いて、荷重5g、25〜160℃の温度範囲で10℃/分の昇温速度にて測定した。
(5)フィルムの厚さ
膜厚計(明産社製、RC−1 ROTARY CALIPER)を用いて、フィルムの幅方向に等間隔で5か所の厚さを測定し、平均値をフィルムの厚さとした。
(6)フィルムの面内のレターデーション値(Re)
位相差計(王子計測機器社製、KOBRA−21ADH)を用いて、波長590nmで、フィルムの幅方向に等間隔で5か所のレターデーション値を測定し、平均値を測定値とした。
(7)延伸フィルムの耐熱性
ブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルム[F]を、5cm角に切り出し、面内位相差値を測定後、オーブン中で、温度80℃で100時間保存し、その後再びフィルムの面内位相差値を測定した。オーブンに保存する前の面内位相差値を(Re)、オーブンに保存した後の面内位相差値を(Re)としたとき、位相差保持率(%)を以下の式で求めた。
Figure 0006631810
延伸フィルムの耐熱性は、位相差保持率が97%以上であった場合を○(耐熱性良)、位相差保持率が97%未満であった場合を×(耐熱性不良)と評価した。
[実施例1]
<ブロック共重合体水素化物[D1]>
攪拌装置を備え、内部が充分に窒素置換された反応器に、脱水シクロヘキサン270部、n−ジブチルエーテル0.59部を入れ、n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.66部を加えた。
(重合1段階)
全容を60℃で攪拌しながら、脱水スチレン25.0部を60分間に亘って連続的に反応器内に添加して重合反応を進め、添加終了後そのままさらに60℃で20分間全容を撹拌した。反応液をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、この時点での重合転化率は99.5%であった。
(重合2段階)
次に、反応液に脱水したスチレン26.0部とイソプレン24.0部の混合物を、150分間に亘って連続的に添加し、添加終了後そのまま20分間攪拌を続けた。この時点での重合転化率は99.5%であった。
(重合3段階)
その後、更に、脱水スチレン25.0部を、60分間に亘って連続的に添加し、添加終了後そのまま20分間攪拌した。この時点での重合転化率はほぼ100%であった。
ここでイソプロピルアルコール0.5部を加えて反応を停止させた。
得られたブロック共重合体[C1]の重量平均分子量(Mw)は64,600、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=52:48であった。
次に、上記重合体溶液を攪拌装置を備えた耐圧反応器に移送し、水素化触媒として珪藻土担持型ニッケル触媒(製品名「製品名「E22U」、ニッケル担持量60%、日揮触媒化成社製)7.0部、及び脱水シクロヘキサン80部を添加して混合した。反応器内部を水素ガスで置換し、さらに溶液を攪拌しながら水素を供給し、温度190℃、圧力4.5MPaにて6時間水素化反応を行った。
水素化反応後のブロック共重合体水素化物[D1]の重量平均分子量(Mw)は68,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.04であった。
水素化反応終了後、反応溶液をろ過して水素化触媒を除去した。ろ液に、フェノール系酸化防止剤であるペンタエリスリチル・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](コーヨ化学研究所社製、製品名「Songnox1010」)0.1部を溶解したキシレン溶液1.0部を添加して溶解させた。
次いで、上記溶液を、円筒型濃縮乾燥器(日立製作所社製、製品名「コントロ」)を用いて、温度260℃、圧力0.001MPa以下で、溶液から溶媒であるシクロヘキサン、キシレン及びその他の揮発成分を除去した。連続して溶融ポリマーを、濃縮乾燥器に連結した孔径20μmのステンレス製焼結フィルターを備えたポリマーフィルター(富士フィルター社製)により、温度260℃でろ過した後、ダイから溶融ポリマーをストランド状に押出し、冷却後、ペレタイザーによりブロック共重合体水素化物[D1]のペレット95部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D1]の重量平均分子量(Mw)は67,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D1]の成形体は、無色透明で、Tgは20℃、Tgは140℃、TsはTgより4℃低い136℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例1]
<ブロック共重合体水素化物[D2]>
重合2段階で、スチレンとイソプレンの混合物を反応溶液に連続的に添加する時間を、25分に短縮する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C2]の重量平均分子量(Mw)は64,800、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=52:48であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D2]のペレット94部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D2]の重量平均分子量(Mw)は67,900、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D2]の成形体は、無色透明で、Tgは−30℃、Tgは140℃、TsはTgより5℃低い135℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例2]
<ブロック共重合体水素化物[D3]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)を0.82部にする以外は、実施例1と同様にして重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C3]の重量平均分子量(Mw)は52,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=52:48であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして、水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D3]のペレット93部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D3]の重量平均分子量(Mw)は54,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D3]の成形体は、無色透明で、Tgは18℃、Tgは132℃、TsはTgより5℃低い127℃であった。結果を表1に記載した。
[実施例2]
<ブロック共重合体水素化物[D4]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.65部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン25.0部、スチレン22.0部とイソプレン28.0部の混合物及びスチレン25.0部をこの順に反応系に添加する以外は実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C4]の重量平均分子量(Mw)は65,200、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=44:56であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして、水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D4]のペレット96部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D4]の重量平均分子量(Mw)は68,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D4]の成形体は、無色透明で、Tgは7℃、Tgは139℃、TsはTgより4℃低い135℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例3]
<ブロック共重合体水素化物[D5]>
重合2段階でスチレンとイソプレンの混合物を反応溶液に連続的に添加する時間を、25分に短縮する以外は、実施例2と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C5]の重量平均分子量(Mw)は62,300、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=44:56であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D5]のペレット91部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D5]の重量平均分子量(Mw)は68,800、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D5]の成形体は、無色透明で、Tgは−33℃、Tgは140℃、TsはTgより5℃低い135℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例4]
<ブロック共重合体水素化物[D6]>
スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン25.0部、スチレン30.0部とイソプレン20.0部の混合物及びスチレン25.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C6]の重量平均分子量(Mw)は64,900、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=60:40であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D6]のペレット95部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D6]の重量平均分子量(Mw)は68,100、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D6]の成形体は、無色透明で、Tgは不明瞭で観察されず、Tgは122℃、TsはTgより5℃低い117℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例5]
<ブロック共重合体水素化物[D7]>
スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン25.0部、スチレン30.0部とイソプレン20.0部の混合物及びスチレン25.0部をこの順に反応系に添加し、重合2段階でスチレンとイソプレンの混合物を反応液に連続的に添加する時間を25分に短縮する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C7]の重量平均分子量(Mw)は65,100、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=60:40であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D7]のペレット93部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D7]の重量平均分子量(Mw)は68,200、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D7]の成形体は、無色透明で、Tgは−25℃、Tgは133℃、TsはTgより5℃低い128℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例6]
<ブロック共重合体水素化物[D8]>
スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン25.0部、スチレン17.0部とイソプレン33.0部の混合物及びスチレン25.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C8]の重量平均分子量(Mw)は63,800、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=34:66であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D8]のペレット95部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D5]の重量平均分子量(Mw)は66,900、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D8]の成形体は、無色透明で、Tgは−9℃、Tgは139℃、TsはTgより5℃低い134℃であった。結果を表1に記載した。
[比較例7]
<ブロック共重合体水素化物[D9]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.65部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン25.0部、イソプレン50.0部の混合物及びスチレン25.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C9]の重量平均分子量(Mw)は63,300、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=0:100であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D9]のペレット92部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D9]の重量平均分子量(Mw)は66,300、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D9]の成形体は、無色透明で、Tgは−50℃、Tgは140℃、TsはTgより5℃低い135℃であった。結果を表1に記載した。
Figure 0006631810
[実施例3]
<ブロック共重合体水素化物[D10]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン30.0部、スチレン21.0部とイソプレン19.0部の混合物及びスチレン30.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C10]の重量平均分子量(Mw)は68,100、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=60:40、w[I]:w[II]=53:47であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D10]のペレット91部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D10]の重量平均分子量(Mw)は71,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D10]の成形体は、無色透明で、Tgは21℃、Tgは139℃、TsはTgより5℃低い134℃であった。結果を表2に記載した。
[比較例8]
<ブロック共重合体水素化物[D11]>
重合2段階で、スチレンとイソプレンの混合物を反応溶液に連続的に添加する時間を、25分に短縮する以外は、実施例3と同様にして重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C11]の重量平均分子量(Mw)は68,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=60:40、w[I]:w[II]=53:47であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D11]のペレット90部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D11]の重量平均分子量(Mw)は71,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D11]の成形体は、無色透明で、Tgは−28℃、Tgは140℃、TsはTgより5℃低い135℃であった。結果を表2に記載した。
[比較例9]
<ブロック共重合体水素化物[D12]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)を0.85部にする以外は、実施例3と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C12]の重量平均分子量(Mw)は52,300、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=50:50、w[I]:w[II]=53:47であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D12]のペレット91部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D12]の重量平均分子量(Mw)は54,900、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D12]の成形体は、無色透明で、Tgは19℃、Tgは137℃、TsはTgより5℃低い132℃であった。結果を表2に記載した。
[実施例4]
<ブロック共重合体水素化物[D13]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン30.0部、スチレン17.0部とイソプレン23.0部の混合物及びスチレン30.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C13]の重量平均分子量(Mw)は67,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=60:40、w[I]:w[II]=43:57であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D13]のペレット92部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D13]の重量平均分子量(Mw)は71,100、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D13]の成形体は、無色透明で、Tgは4℃、Tgは140℃、TsはTgより5℃低い135℃であった。結果を表2に記載した。
[比較例10]
<ブロック共重合体水素化物[D14]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン30.0部、スチレン14.0部とイソプレン26.0部の混合物及びスチレン30.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C14]の重量平均分子量(Mw)は67,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=60:40、w[I]:w[II]=35:65であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D14]のペレット94部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D14]の重量平均分子量(Mw)は70,800、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D14]の成形体は、無色透明で、Tgは−7℃、Tgは139℃、TsはTgより5℃低い134℃であった。結果を表2に記載した。
[比較例11]
<ブロック共重合体水素化物[D15]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン30.0部、イソプレン40.0部及びスチレン30.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C15]の重量平均分子量(Mw)は66,200、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=60:40、w[I]:w[II]=0:100であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D15]のペレット97部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D15]の重量平均分子量(Mw)は69,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D15]の成形体は、無色透明で、Tgは−50℃、Tgは140℃、TsはTgより5℃低い135℃であった。結果を表2に記載した。
[比較例12]
<ブロック共重合体水素化物[D16]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン30.0部、スチレン24.0部とイソプレン16.0部の混合物及びスチレン30.0部をこの順に反応系に添加する以外は実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C16]の重量平均分子量(Mw)は68,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=60:40、w[I]:w[II]=60:40であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D16]のペレット91部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D16]の重量平均分子量(Mw)は71,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D16]の成形体は、無色透明で、Tgは不明瞭で観察されず、Tgは124℃、TsはTgより5℃低い119℃で、共に低い値であった。結果を表2に記載した。
[比較例13]
<ブロック共重合体水素化物[D17]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン40.0部、スチレン3.0部とイソプレン15.0部の混合物及びスチレン42.0部をこの順に反応系に添加する以外は、」実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C17]の重量平均分子量(Mw)は68,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=82:18、w[I]:w[II]=17:83であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D17]のペレット95部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D17]の重量平均分子量(Mw)は71,800、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D17]の成形体は、無色透明で、Tgは−31℃、Tgは133℃、TsはTgより5℃低い128℃であった。結果を表2に記載した。
[比較例14]
<ブロック共重合体水素化物[D18]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン35.0部、スチレン15.0部とイソプレン15.0部の混合物及びスチレン35.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C18]の重量平均分子量(Mw)は68,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=70:30、w[I]:w[II]=40:60であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D18]のペレット91部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D18]の重量平均分子量(Mw)は71,800、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D18]の成形体は、無色透明で、Tgは不明瞭で観察されず、Tgは120℃、TsはTgより4℃低い116℃で、共に低い値であった。結果を表2に記載した。
[比較例15]
<ブロック共重合体水素化物[D19]>
n−ブチルリチウム(15%シクロヘキサン溶液)0.63部に変更し、スチレンとイソプレンを3回に分け、スチレン20.0部、スチレン30.0部とイソプレン30.0部の混合物及びスチレン20.0部をこの順に反応系に添加する以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C19]の重量平均分子量(Mw)は67,100、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=40:60、w[I]:w[II]=50:50であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D19]のペレット91部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D19]の重量平均分子量(Mw)は70,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.06、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D19]の成形体は、無色透明で、Tgは不明瞭で観察されず、Tgは115℃、TsはTgより5℃低い110℃で、共に低い値であった。結果を表2に記載した。
Figure 0006631810
[比較例16]
<ブロック共重合体水素化物[D20]>
スチレンとイソプレンを5回に分け、スチレン26.0部、イソプレン12.0部、スチレン25.0部、イソプレン12.0部及びスチレン25.0部をこの順に、各スチレンは60分間に亘って連続的に反応液中に添加し、添加各イソプレンは30分間に亘って連続的に反応液中に添加し、各々添加終了後はそのまま20分間攪拌を続ける以外は、実施例1と同様にして、重合及び反応停止を行った。得られたブロック共重合体[C20]はペンタブロックポリマーであり、重量平均分子量(Mw)は62,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.03、wA:wB=76:24、w[I]:w[II]=0:100であった。
次に、上記重合体溶液を、実施例1と同様にして水素化反応を行い、酸化防止剤を添加した後、濃縮乾燥してブロック共重合体水素化物[D20]のペレット94部を得た。得られたペレット状のブロック共重合体水素化物[D20]の重量平均分子量(Mw)は65,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.05、水素化率はほぼ100%であった。
ブロック共重合体水素化物[D20]の成形体は、Tgは不明瞭で観察されず、Tgは116℃、TsはTgより4℃低い112℃で、共に低い値であった。
[実施例5]
<延伸フィルム[F1]>
実施例1で得たブロック共重合体水素化物[D1]のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥機を用いて70℃で、4時間加熱処理を行った。加熱処理により溶存空気を除去したブロック共重合体水素化物[D1]のペレットを、37mmφのスクリューを備えた二軸混練機を有するTダイ式フィルム溶融押出し成形機(Tダイ幅300mm)、キャストロール及びフィルム引き取り装置を備えた押出しフィルム成形機を使用して、溶融樹脂温度220℃、Tダイ温度220℃、キャストロール温度80℃の成形条件にて押出し成形し、延伸はせずに冷却し、変性ブロック共重合体水素化物[D1]からなる未延伸フィルム[E1](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。未延伸フィルム[E1]は、PETフィルム(厚さ25μm)を重ねてロールに巻き取った。得られた未延伸フィルム[E1]の面内位相差(Re)は9nmであった。
巻き取り回収した未延伸フィルム[E1]を、クリーンルーム内に設置された縦一軸延伸機(ロール間の周速の差を利用して一軸延伸する)に供給し、加熱ロールにて150℃(Tg+10℃)に加熱した後、回転速度の異なる第一ロール、第二ロールの順に通過させながら、フィルムを押出方向に2.0倍の延伸倍率で、延伸速度(引っ張り速度)40mm/秒にて一軸延伸し、延伸フィルム[F1]を得た。延伸されたフィルムは、冷却ロールにて35℃にまで冷却した後、巻き取り回収した。得られた延伸フィルム[F1]の厚みは61μmであった。得られた延伸フィルム[F1]の面内位相差(Re)は182nmであった。
延伸フィルム[F1]を、温度80℃で100時間保存し、耐熱性を評価した結果、保存後の面内位相差(Re)の値は178nmで、位相差保持率は98%であり、延伸フィルムの耐熱性評価は○(耐熱性良)であった。結果を表3に示した。
[実施例6]
<延伸フィルム[F4]>
実施例2で得られたブロック共重合体水素化物[D4]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D4]からなる未延伸フィルム[E4](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E4]の面内位相差(Re)は9nmであった。
未延伸フィルム[E4]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F4]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[実施例7]
<延伸フィルム[F10]>
実施例3で得られたブロック共重合体水素化物[D10]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D10]からなる未延伸フィルム[E10](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E10]の面内位相差(Re)は6nmであった。
未延伸フィルム[E10]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F10]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[実施例8]
<延伸フィルム[F13]>
実施例4で得られたブロック共重合体水素化物[D13]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D13]からなる未延伸フィルム[E13](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E13]の面内位相差(Re)は9nmであった。
未延伸フィルム[E13]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F13]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[比較例16]
<延伸フィルム[F2]>
比較例1で得られたブロック共重合体水素化物[D2]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D2]からなる未延伸フィルム[E2](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E2]の面内位相差(Re)は8nmであった。
未延伸フィルム[E2]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F2]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[比較例17]
<延伸フィルム[F3]>
比較例2で得られたブロック共重合体水素化物[D3]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D3]からなる未延伸フィルム[E3](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E3]の面内位相差(Re)は8nmであった。
未延伸フィルム[E3]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F3]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[比較例18]
<延伸フィルム[F6]>
比較例4で得られたブロック共重合体水素化物[D6]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D6]からなる未延伸フィルム[E6](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E6]の面内位相差(Re)は6nmであった。
未延伸フィルム[E6]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F6]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[比較例19]
<延伸フィルム[F7]>
比較例5で得られたブロック共重合体水素化物[D7]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D7]からなる未延伸フィルム[E7](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E7]の面内位相差(Re)は7nmであった。
未延伸フィルム[E7]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F7]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[比較例20]
<延伸フィルム[F8]>
比較例6で得られたブロック共重合体水素化物[D8]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D8]からなる未延伸フィルム[E8](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E8]の面内位相差(Re)は9nmであった。
未延伸フィルム[E8]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F8]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
[比較例21]
<延伸フィルム[F9]>
比較例7で得られたブロック共重合体水素化物[D9]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D9]からなる未延伸フィルム[E9](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E9]の面内位相差(Re)は10nmであった。
未延伸フィルム[E9]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルム[F9]を作製し、耐熱性の評価を実施した。延伸条件及び評価の結果を表3に示した。
Figure 0006631810
[比較例22]
<延伸フィルム[F12]>
比較例9で得られたブロック共重合体水素化物[D12]のペレットを使用する以外は、実施例5と同様にして、ブロック共重合体水素化物[D12]からなる未延伸フィルム[E12](厚さ100μm、幅230mm)を成形した。得られた未延伸フィルム[E12]の面内位相差(Re)は7nmであった。
未延伸フィルム[E12]を使用し、実施例5と同様の装置を使用して延伸フィルムを作製しようとしたが、未延伸フィルム[E12]は機械的強度が弱く、延伸時にフィルムが切れて良好な延伸フィルムが得られなかった。
実施例及び比較例の結果から以下のことがわかる。
ブロック共重合体[C]中のwAとwBの比(wA:wB)が45:55〜65:35であって、且つ、重合体ブロック[B]中のw[I]とw[II]との比(w[I]:w[II])が40:60〜55:45である場合に、低温側のガラス転位温度[Tg]が0℃以上のブロック共重合体水素化物[D]を得ることが可能となる(実施例1〜4)。
しかし、ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55〜65:35であって、且つ、w[I]:w[II]が40:60〜55:45であっても、芳香族ビニル化合物及び鎖状共役ジエン化合物の混合物を共重合して重合体ブロック[B]を形成する段階で、重合反応溶液中にモノマー混合物を速く供給し過ぎると、Tgが0℃を下まわるブロック共重合体水素化物[D]が生成する(比較例2、3、8)。
ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55〜65:35であり、w[I]:w[II]が40:60〜55:45であって、且つ、ブロック共重合体水素化物[D]の重量平均分子量(Mw)が60,000以上の場合に、高温側のガラス転位温度[Tg]が135℃以上のブロック共重合体水素化物[D]を得ることが可能となる(実施例1〜4)。
ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55〜65:35であり、w[I]:w[II]が40:60〜55:45であっても、Mwが60,000を下回る場合は、Tgが135℃を下まわったり(比較例2)、Tgが135℃を超えていても、機械的強度が低くフィルムの延伸ができない(比較例22)場合がある。
重合体ブロック[B]中のw[I]とw[II]との比(w[I]:w[II])が40:60〜55:45であっても、ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55よりも少ないwAの場合(比較例15)、あるいは、wA:wBが65:35よりも多いwAの場合(比較例14)、Tgが不明瞭になりTgが135℃に到達しなくなる。
ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55〜65:35であっても、w[I]:w[II]が40:60よりも少ないw[I]の場合、Tgが0℃に到達しなくなる(比較例6、7)。
ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55〜65:35であっても、w[I]:w[II]が55:45よりも多いw[I]の場合、Tgが不明瞭になりTgが135℃に到達しなくなる(比較例4、12)。
ブロック共重合体[C]中のwA:wBが45:55〜65:35であっても、w[I]:w[II]が55:45よりも多いw[I]で、且つ、重合体ブロック[B]を形成する段階で、重合反応溶液中にモノマー混合物を速く供給し過ぎると、Tgが0℃を下まわり、Tgも135℃に到達しなくなる(比較例5)。
Tgが0℃以上で、且つ、Tgが135℃以上のブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルムは、80℃で100時間保存した後も位相差の値の保持率が高く、耐熱性が良好である(実施例5〜8)。
Tgが135℃以上であっても、Tgが0℃を下まわるブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルムは、80℃で100時間保存した後の位相差の値の保持率が低く、耐熱性が不良である(比較例16、20、21)。
Tgが0℃以上であっても、Tgが135℃を下まわるブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルムは、80℃で100時間保存した後の位相差の値の保持率が低く、耐熱性が不良である(比較例17)。
Tgが不明瞭で、Tgが135℃を下まわるブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルム、あるいは、Tgが0℃を下まわり、Tgも135℃を下まわるブロック共重合体水素化物[D]からなる延伸フィルムは、80℃で100時間保存した後の位相差の値の保持率が低く、耐熱性が不良である(比較例18、19)。
ブロック共重合体水素化物[D]の重量平均分子量(Mw)が60,000に満たない場合、フィルムの強度が低く、延伸時にフィルムが切れ易く、延伸できない場合がある(比較例22)。
本発明の特定のブロック共重合体水素化物[D]は、耐熱性の改善された新規なブロック共重合体水素化物であり、それから成る位相差変化に対する耐熱性の改善された延伸フィルムは、液晶ディスプレイに使用する、偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルムとして有用である。

Claims (2)

  1. 芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]を主成分とする、2つの重合体ブロック[A]と、
    芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]及び鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]を主成分とする1つの重合体ブロック[B]と
    からなるブロック共重合体[C]を水素化したブロック共重合体水素化物であって、
    (i)重合体ブロック[A]の全量がブロック共重合体[C]に占める重量分率をwAとし、重合体ブロック[B]がブロック共重合体[C]に占める重量分率をwBとしたときに、wAとwBとの比(wA:wB)が45:55〜65:35であり、
    (ii)重合体ブロック[B]に占める、芳香族ビニル化合物由来の繰り返し単位[I]の重量分率をw[I]、鎖状共役ジエン化合物由来の繰り返し単位[II]の重量分率をw[II]としたときに、w[I]とw[II]との比(w[I]:w[II])が40:60〜55:45であり、
    (iii)ブロック共重合体[C]の全不飽和結合の90%以上が水素化されており、
    (iv)重量平均分子量が60,000〜150,000であり、
    (v)動的粘弾性による低温側のガラス転位温度[Tg]が0℃以上であり、かつ、高温側のガラス転位温度[Tg]が135℃以上である
    ことを特徴とするブロック共重合体水素化物。
  2. 請求項1記載のブロック共重合体水素化物からなる延伸フィルム。
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