JP7031587B2 - 積層フィルム及び偏光板 - Google Patents

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Description

本発明は、積層フィルム及び当該積層フィルムを備える偏光板に関する。
偏光板は、偏光子と当該偏光子を保護するための光学フィルムとを備えるものがある。光学フィルムとしては、中間層の両側に表面層が積層されてなる3層構造をなす積層フィルムが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。光学フィルムが3層構造をなす積層フィルムであることで、表面層を構成する材料が含みにくい添加剤(特許文献1及び2に示す例では紫外線吸収剤)を、中間層を構成する材料に含むことが可能となる。
近年では、3層構造をなす積層フィルムにおいて、中間層における添加剤の量を増やすことで添加剤が発揮する機能を高めることが求められている。ただし、中間層における添加剤の濃度の上限は限られているというのが、当業者の一般的な認識であった。そのため、近年では、添加剤の量を増やすべく、中間層を厚くすることが技術常識となっている。
特開2015-031753号公報 特開2011-203400号公報
しかしながら、中間層を構成する材料に添加剤の量を増やすほど、中間層のガラス転移温度が低下する傾向がある。そのため、積層フィルムにおいて、中間層と表面層が同じ重合体を含む樹脂で形成されている場合であっても、表面層のガラス転移温度に比べて中間層のガラス転移温度は低い。
その結果、中間層において添加剤の量をある程度確保しようとすると、ガラス転移温度が低い中間層が厚く、ガラス転移温度が高い表面層が薄くなるので、積層フィルム全体としての耐熱性が悪くなっていた。
従って、本発明の目的は、上述した課題を解決し得る、耐熱性に優れた積層フィルム;及び当該積層フィルムを備える偏光板を提供することにある。
本発明者は、前記課題を解決するために検討を行い、特に、ガラス転移温度が相対的に低い樹脂で形成された第2の層と、その両面に設けられた、ガラス転移温度が相対的に高い樹脂で形成された第1の層及び第3の層とを備える、積層フィルムについて検討を行った。具体的には、積層フィルムの上記の第1の層及び第3の層として採用すべき樹脂と、上記の第1の層及び第3の層と上記第2の層の厚みの関係について検討を行った。その結果、本発明者は、そのような積層フィルムにおいて、上記の第1の層及び第3の層を構成する樹脂として特定の物性を有するものを採用し、かつ、上記第1の層の厚みと上記第3の層の厚みの和が上記第2の層の厚みに対して特定の範囲内に収まるようにすることにより、第2の層のガラス転移温度が低いことに起因する課題を解決して、優れた耐熱性を備えた積層フィルムを提供することができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づき完成したものである。
すなわち、本発明は以下の通りである。
〔1〕 第1の樹脂で形成される第1の層と、第2の樹脂で形成される第2の層と、第3の樹脂で形成される第3の層とをこの順に備える積層フィルムであって、
前記第2の樹脂は、前記第1の樹脂のガラス転移温度よりも低く、かつ、前記第3の樹脂のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有し、
前記第1の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される押込弾性率が2200MPa以上であり、
前記第3の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される押込弾性率が2200MPa以上であり、
前記第1の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定される水蒸気透過率が5g/m・day以下であり、
前記第3の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定される水蒸気透過率が5g/m・day以下であり、かつ、
前記積層フィルムは、前記第2の層の厚みに対する、前記第1の層の厚みと前記第3の層の厚みの和の比が1以上4以下の範囲内にある、積層フィルム。
〔2〕 前記第1の樹脂及び前記第3の樹脂のうちの一方又は双方は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される衝撃強度が3×10-2J以上である、〔1〕に記載の積層フィルム。
〔3〕 前記第1の樹脂及び前記第3の樹脂のうちの一方又は双方は、そのガラス転移温度が150℃以上である、〔1〕又は〔2〕に記載の積層フィルム。
〔4〕 前記積層フィルムの厚みが50μm以下である、〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の積層フィルム。
〔5〕 前記第1の樹脂及び前記第3の樹脂のうちの一方又は双方は、脂環式構造を有する重合体を含む、〔1〕~〔4〕のいずれか一項に記載の積層フィルム。
〔6〕 前記第2の樹脂は、脂環式構造を有する重合体を含む、〔1〕~〔5〕のいずれか一項に記載の積層フィルム。
〔7〕 波長380nmにおける光線透過率が3%以下である、〔1〕~〔6〕のいずれか一項に記載の積層フィルム。
〔8〕 偏光子と、〔1〕~〔7〕のいずれか一項に記載の積層フィルムとを備える、偏光板。
本発明によれば、耐熱性に優れた積層フィルム;及び当該積層フィルムを備える偏光板を実現できる。
図1は、本発明の一実施形態に係る光学積層体を模式的に示す断面図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る偏光板を模式的に示す断面図である。 図3は、本願におけるフィルムの衝撃強度の測定方法を説明する斜視図である。 図4は、本願におけるフィルムの衝撃強度の測定方法を説明する断面図である。
以下、本発明について実施形態及び例示物を示して詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施形態及び例示物に限定されるものでは無く、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、レターデーションとは、別に断らない限り、面内レターデーションを表す。また、あるフィルムの面内レターデーションReは、別に断らない限り、Re=(nx-ny)×dで表される値である。ここで、nxは、前記フィルムの厚み方向に垂直な方向(面内方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表す。nyは、前記フィルムの面内方向であってnxの方向に垂直な方向の屈折率を表す。dは、前記フィルムの厚みを表す。測定波長は、別に断らない限り、550nmである。
以下の説明において、フィルムの遅相軸とは、別に断らない限り、当該フィルムの面内における遅相軸を表す。
以下の説明において、「1/4波長板」及び「偏光板」とは、別に断らない限り、剛直な部材だけでなく、例えば樹脂製のフィルムのように可撓性を有する部材も含む。
以下の説明において、「長尺」のフィルムとは、幅に対して、通常5倍以上、好ましくは10倍以上の長さを有するフィルムをいい、具体的にはロール状に巻き取られて保管又は運搬されうる程度の長さを有するフィルムをいう。長さの上限に特段の制限は無いが、通常、幅に対して10万倍以下である。
以下の説明において、「紫外線」とは、別に断らない限り、波長が10nm以上400nm未満の光を示し、「可視光」とは、別に断らない限り、波長が400nm以上700nm以下の光を示す。
以下の説明において、複数のフィルムを備える部材における各フィルムの光学軸(偏光透過軸、遅相軸等)がフィルム面内の所定の方向との間でなす角度は、別に断らない限り、前記のフィルムを厚み方向から見たときの角度を表す。
[1.積層フィルムの概要]
図1は、本発明の一実施形態に係る積層フィルム10を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、積層フィルム10は、第1の層11と、第2の層12と、第3の層13とをこの順に備える。よって、第2の層12は、第1の層11と、第3の層13の間に設けられる。
積層フィルム10において、通常、第1の層11と第2の層12とは、間に他の層を介することなく直接に接しており、第2の層12と第3の層13とは、間に他の層を介することなく直接に接している。よって、第2の層12は、積層フィルム10において、第1の層11及び第3の層13を外側層とする中間層である。このように、積層フィルム10は、3層以上の層を含む構造をなしている。そのため、第2の層12を構成する材料には、第1の層11を構成する材料及び第3の層13を構成する材料が含みにくい添加剤をも含むことが可能である。というのも、外側層である第1の層11及び第3の層13が、第2の層12の材料が含む添加剤のブリードアウトを抑制するからである。
例えば、第2の層12を構成する材料には、添加剤として紫外線吸収剤を含ませ得る。そして、添加剤として紫外線吸収剤を用いた場合には、積層フィルム10は紫外線の透過を抑制することができる。このように、積層フィルム10は、第2の層12の材料が含む添加剤の種類に応じて当該添加剤が有する機能を発揮することができる。
積層フィルム10は、樹脂で形成されている。具体的には、第1の層11は、第1の樹脂(A)で形成されており、第2の層12は、第2の樹脂(B)で形成されており、かつ、第3の層13は、第3の樹脂(C)で形成されている。第2の樹脂(B)は、第1の樹脂(A)のガラス転移温度よりも低く、かつ、第3の樹脂(C)のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する。ここにいう「ガラス転移温度」とは、各層を構成する樹脂が複数の成分を含む場合、樹脂全体としてのガラス転移温度を指す。よって、第2の層12は、通常、第1の層11よりも耐熱性に劣る傾向にあり、第3の層13よりも耐熱性に劣る傾向にある。これらの傾向は、第2の層12の材料が含む添加剤の量が多いほど顕著となる。ここで、一般的には、3層構造をなす積層フィルムにおいて、相対的に耐熱性に劣る中間層が相対的に耐熱性に優れた外側層の間にあるとしても、積層フィルムは、全体として耐熱性に優れたものとはいえないことがあり、さらには、第2の層12の厚みが大きくなるほど耐熱性は低下する傾向がある。ただし、本発明によれば、実施例において例証されるように、積層フィルム10を耐熱性に優れたものとすることができる。
積層フィルム10は、通常、高い透明度、すなわち低いヘイズを有し、かつ、高い全光線透過率、すなわち高い可視光透過率を有する。そのため、積層フィルム10は光学フィルムとして使用され得る。そして、そのような光学フィルムは、偏光子の保護フィルムとして使用され得る。すなわち、積層フィルム10は、偏光板の一部材として用いられ得る。そのため、積層フィルム10は低透湿性に優れることが好ましい。そして、積層フィルム10を備える偏光板は、画像表示装置の一部材として用いられ得る。
以下、積層フィルム10の各構成について詳細に説明する。
[2.第1の層]
第1の層11は、先に述べたとおり、第1の樹脂(A)で形成されている。第1の樹脂(A)は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される押込弾性率が2200MPa以上である。これにより、積層フィルム10の剛性を優れたものとすることができる。第1の樹脂(A)は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定される水蒸気透過率が5g/m・day以下である。これにより、積層フィルム10の低透湿性を優れたものとすることができる。第1の樹脂(A)として、これら特性を満たす樹脂を採用することで、積層フィルム10が、相対的にガラス転移温度の低い第2の樹脂(B)を備えていても、その耐熱性を優れたものとすることができる。水蒸気透過率の測定は、JIS K7129 B(1992)に準拠して行うことに代えて、測定結果の同等性を確認した上で、JIS K 7129(2008)、ISO 15106-1(2003)、又はISO 15106-2(2003)に準拠して行ってもよい。
第1の層11の厚み(図1に示すT11)は、好ましくは5μm以上、より好ましくは8μm以上、特に好ましくは10μm以上であり、好ましくは20μm以下、より好ましくは18μm以下、特に好ましくは15μm以下である。第1の層11の厚みが、前記範囲の下限値以上であることにより、第2の層12に含まれうる添加剤のブリードアウトを効果的に抑制できる。また、第1の層11の厚みが、前記範囲の上限値以下であることにより、第2の層12が厚くなるので、第2の層12を構成する材料における添加剤の量を多くして、積層フィルム10において添加剤が発揮する機能を高めることができる。厚みは、実施例中の評価項目の欄に記載したように測定又は算出しうる。これに代えて、厚みを、以下の方法によって測定してもよい。積層フィルム10をエポキシ樹脂で包埋して、試料片を用意する。この試料片を、ミクロトームを用いて厚み0.05μmにスライスする。その後、スライスにより現れた断面を顕微鏡を用いて観察する。
第1の樹脂(A)は、ブリードアウト抑制の観点からは、添加剤を含まないことが好ましい。すなわち、第1の樹脂(A)は、添加剤を含まない樹脂からなることが好ましい。また、第1の樹脂(A)は、通常、熱可塑性樹脂である。よって、第1の樹脂(A)は、通常、熱可塑性の重合体を含む。
熱可塑性の重合体としては、上述した特性を満たす重合体が用いられる。第1の樹脂(A)を構成する重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、重合体は、単独重合体でもよく、共重合体でもよい。
第1の樹脂(A)を構成する重合体として、機械特性、耐熱性、透明性、低吸湿性、低透湿性、寸法安定性及び軽量性に優れる点で、脂環式構造(脂環式環状構造ともいう)を含有する重合体(A1)を用いることが好ましい。ここで、機械特性とは、剛性(押込弾性)、耐衝撃性及び引張弾性を含む力学的特性の総称をいう。
脂環式構造を含有する重合体(A1)は、その重合体の構造単位が脂環式構造を含有する重合体である。脂環式構造を含有する重合体(A1)は、通常、耐湿熱性に優れる。そのため、脂環式構造を含有する重合体(A1)を用いることにより、積層フィルム10の耐湿熱性を良好にできる。
脂環式構造を含有する重合体(A1)は、主鎖に脂環式構造を有していてもよく、側鎖に脂環式構造を有していてもよく、主鎖及び側鎖の双方に脂環式構造を有していてもよい。中でも、機械的強度及び耐熱性の観点から、少なくとも主鎖に脂環式構造を含有する重合体が好ましい。
脂環式構造としては、例えば、飽和脂環式炭化水素(シクロアルカン)構造、不飽和脂環式炭化水素(シクロアルケン、シクロアルキン)構造などが挙げられる。中でも、機械強度及び耐熱性の観点から、シクロアルカン構造及びシクロアルケン構造が好ましく、中でもシクロアルカン構造が特に好ましい。
脂環式構造を構成する炭素原子数は、一つの脂環式構造あたり、好ましくは4個以上、より好ましくは5個以上であり、好ましくは30個以下、より好ましくは20個以下、特に好ましくは15個以下の範囲である。脂環式構造を構成する炭素原子数をこの範囲にすることにより、脂環式構造を含有する重合体(A1)を含む樹脂の機械強度、耐熱性及び成形性が高度にバランスされる。
脂環式構造を含有する重合体(A1)において、脂環式構造を有する構造単位の割合は、使用目的に応じて適宜選択しうる。脂環式構造を含有する重合体(A1)における脂環式構造を有する構造単位の割合は、好ましくは55質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。脂環式構造を含有する重合体(A1)における脂環式構造を有する構造単位の割合がこの範囲にあると、第1の樹脂(A)の透明性及び耐熱性が良好となる。
脂環式構造を含有する重合体(A1)としては、例えば、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素化物が挙げられる。これらの中でも、透明性及び成形性が良好であるので、ノルボルネン系重合体がより好ましい。
ノルボルネン系重合体の例としては、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体及びその水素化物;ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体及びその水素化物が挙げられる。また、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体の例としては、ノルボルネン構造を有する1種類の単量体の開環単独重合体、ノルボルネン構造を有する2種類以上の単量体の開環共重合体、並びに、ノルボルネン構造を有する単量体及びこれと共重合しうる任意の単量体との開環共重合体が挙げられる。さらに、ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体の例としては、ノルボルネン構造を有する1種類の単量体の付加単独重合体、ノルボルネン構造を有する2種類以上の単量体の付加共重合体、並びに、ノルボルネン構造を有する単量体及びこれと共重合しうる任意の単量体との付加共重合体が挙げられる。これらの中で、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体の水素化物は、成形性、耐熱性、低吸湿性、低透湿性、寸法安定性及び軽量性の観点から、特に好適である。
ノルボルネン構造を有する単量体としては、例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン(慣用名:ノルボルネン)、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ-3,7-ジエン(慣用名:ジシクロペンタジエン)、7,8-ベンゾトリシクロ[4.3.0.12,5]デカ-3-エン(慣用名:メタノテトラヒドロフルオレン)、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン(慣用名:テトラシクロドデセン)、およびこれらの化合物の誘導体(例えば、環に置換基を有するもの)などを挙げることができる。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、アルキレン基、極性基などを挙げることができる。これらの置換基は、同一または相異なって、複数個が環に結合していてもよい。ノルボルネン構造を有する単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
極性基の種類としては、例えば、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を有する原子団などが挙げられる。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、ハロゲン原子などが挙げられる。極性基の具体例としては、カルボキシル基、カルボニルオキシカルボニル基、エポキシ基、ヒドロキシル基、オキシ基、エステル基、シラノール基、シリル基、アミノ基、ニトリル基、スルホン酸基などが挙げられる。
ノルボルネン構造を有する単量体と開環共重合可能な単量体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等のモノ環状オレフィン類及びその誘導体;シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン等の環状共役ジエン及びその誘導体;などが挙げられる。ノルボルネン構造を有する単量体と開環共重合可能な単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体は、例えば、単量体を開環重合触媒の存在下に重合又は共重合することにより製造しうる。
ノルボルネン構造を有する単量体と付加共重合可能な単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン等の炭素原子数2~20のα-オレフィン及びこれらの誘導体;シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン及びこれらの誘導体;1,4-ヘキサジエン、4-メチル-1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン等の非共役ジエン;などが挙げられる。これらの中でも、α-オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。また、ノルボルネン構造を有する単量体と付加共重合可能な単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体は、例えば、単量体を付加重合触媒の存在下に重合又は共重合することにより製造しうる。
上述した開環重合体及び付加重合体の水素化物は、例えば、開環重合体及び付加重合体の溶液において、ニッケル、パラジウム等の遷移金属を含む水素化触媒の存在下で、炭素-炭素不飽和結合を、好ましくは90%以上水素化することによって製造しうる。
ノルボルネン系重合体の中でも、構造単位として、X:ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4-ジイル-エチレン構造と、Y:トリシクロ[4.3.0.12,5]デカン-7,9-ジイル-エチレン構造とを有し、これらの構造単位の量が、ノルボルネン系重合体の構造単位全体に対して90質量%以上であり、かつ、XとYとの質量比を示すX:Yが100:0~40:60であるものが好ましい。このような重合体を用いることにより、当該ノルボルネン系重合体を含む第1の層11を、長期的に寸法変化がなく、光学特性の安定性に優れるものにできる。
脂環式構造を含有する重合体(A1)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上、特に好ましくは20,000以上であり、好ましくは100,000以下、より好ましくは80,000以下、特に好ましくは50,000以下である。重量平均分子量がこのような範囲にあるときに、第1の層11の機械的強度および成形性が高度にバランスされる。
脂環式構造を含有する重合体(A1)の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは1.2以上、より好ましくは1.5以上、特に好ましくは1.8以上であり、好ましくは3.5以下、より好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.7以下である。ここで、Mnは、数平均分子量を表す。分子量分布を前記範囲の下限値以上にすることにより、重合体の生産性を高め、製造コストを抑制できる。また、上限値以下にすることにより、低分子成分の量が小さくなるので、高温曝露時の緩和を抑制して、第1の層11の安定性を高めることができる。
前記の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定しうる。GPCで用いる溶媒としては、シクロヘキサン、トルエン、テトラヒドロフランが挙げられる。GPCを用いた場合、重量平均分子量は、例えばポリイソプレン換算またはポリスチレン換算の相対分子量として測定される。
第1の樹脂(A)における脂環式構造を含有する重合体(A1)の量は、好ましくは84質量%以上、より好ましくは86質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、特に好ましくは92質量%以下である。残部は他の重合体及び任意の添加剤から選択される成分で構成されうる。脂環式構造を含有する重合体(A1)の量を前記範囲に収めることにより、積層フィルム10の耐湿熱性及び機械特性を効果的に向上させることができる。よって、積層フィルム10を偏光子の保護フィルムとして用いた場合に、偏光板の加湿条件下での耐久性を高めることができる。
続いて、第1の樹脂(A)に求められうる物性等について説明する。
第1の樹脂(A)の押込弾性率は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、2200MPa以上、より好ましくは2350MPa以上、特に好ましくは2500MPa以上であり、好ましくは4500MPa以下、より好ましくは3500MPa以下、特に好ましくは3000MPa以下である。この押込弾性率が下限値以上であることにより、第1の層11の剛性ひいては積層フィルム10の剛性を十分に優れたものとすることができ、上限値以下であることにより第1の層11の可撓性を確保することができる。押込弾性率は、市販の押込弾性率試験機を用いて測定可能であり、具体的には実施例中の評価項目の欄に記載したように測定しうる。
第1の樹脂(A)の水蒸気透過率は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定したときの測定値で、5g/m・day以下、特に好ましくは1g/m・day以下であり、また、その下限値は、理想的にはゼロであり、0.1g/m・dayとしてもよい。この水蒸気透過率が上限値以下であることにより、第1の層11の低透湿性ひいては積層フィルム10の低透湿性を十分に優れたものとすることができる。水蒸気透過率は、市販の水蒸気透過度測定装置を用いて測定可能であり、具体的には実施例中の評価項目の欄に記載したように測定しうる。積層フィルム10の用途を考慮して、測定条件としては、温度40℃及び湿度90%RHの加湿条件を少なくとも採用することが好ましい。
第1の樹脂(A)の衝撃強度は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは3×10-2J以上、より好ましくは5×10-2J以上、特に好ましくは8×10-2J以上である。この衝撃強度が下限値以上であることにより、第1の層11の剛性ひいては積層フィルム10の剛性をより確実に優れたものとすることができる。衝撃強度の上限に制限は無く、例えば20×10-2J以下でありうる。衝撃強度は、治具で固定したフィルムに対して所定のストライカーを用いた衝撃試験を行うことにより測定可能である。フィルムの厚みが小さいことを考慮して、市販の衝撃試験機を用いずに、実施例中の評価項目の欄に記載したように衝撃強度を測定することが好ましい。
第1の樹脂(A)のガラス転移温度は、好ましくは150℃以上、より好ましくは160℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、特に好ましくは170℃以下である。第1の樹脂(A)のガラス転移温度が、前記範囲の下限値以上であることにより高温環境下における積層フィルム10の耐久性を高めることができ、前記範囲の上限値以下であることにより積層フィルム10の延伸処理を容易に行える。ガラス転移温度は、例えば市販の示差走査熱量計を用いて測定可能である。
第1の樹脂(A)の引張弾性率は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは2000MPa以上、より好ましくは2300MPa以上、特に好ましくは2500MPa以上であり、好ましくは4500MPa以下、より好ましくは3500MPa以下、特に好ましくは3000MPa以下である。この引張弾性率が下限値以上であることにより、第1の層11の剛性ひいては積層フィルム10の引張弾性を十分に優れたものとすることができ、上限値以下であることにより第1の層11の可撓性を確保することができる。引張弾性率は、市販の引張試験機を用いて測定可能であり、具体的には実施例中の評価項目の欄に記載したように測定しうる。
第1の樹脂(A)の屈折率は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは1.45以上、より好ましくは1.48以上、特に好ましくは1.50以上であり、好ましくは1.60以下、より好ましくは1.58以下、特に好ましくは1.54以下である。第1の樹脂(A)の屈折率が前記の範囲に収まることにより、積層フィルム10を偏光子の保護フィルムとして用いた場合に、積層フィルム10と偏光子との屈折率差を小さくすることが容易になり、偏光板の透過率を高くすることができる。
第1の樹脂(A)の飽和吸水率は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定したときの測定値で、好ましくは0.03質量%以下、さらに好ましくは0.02質量%以下、特に好ましくは0.01質量%以下である。飽和吸水率が前記範囲であると、第1の層11のレターデーション等の光学特性の経時変化を小さくすることができる。また、積層フィルム10を偏光子の保護フィルムとして用いた場合に、偏光板及び画像表示装置の劣化を抑制でき、長期的に画像表示装置の表示を安定で良好に保つことができる。
飽和吸水率は、試料を一定温度の水中に一定時間浸漬して増加した質量を、浸漬前の試験片の質量に対する百分率で表した値である。通常は、23℃の水中に24時間、浸漬して測定される。第1の樹脂(A)の飽和吸水率は、例えば、構成する重合体中の極性基の量を減少させることにより、前記の範囲に調節することができる。よって、飽和吸水率をより低くする観点から、第1の樹脂(A)を構成する重合体は、極性基を有さないことが好ましい。
第1の樹脂(A)の光弾性係数の絶対値は、好ましくは10×10-12Pa-1以下、より好ましくは7×10-12Pa-1以下、特に好ましくは4×10-12Pa-1以下である。第1の樹脂(A)の光弾性係数の絶対値が前記範囲内であることにより、光学的に高性能な積層フィルム10を容易に製造することができる。また、積層フィルム10が延伸フィルムである場合、その面内レターデーションReのバラツキを小さくすることができる。光弾性係数Cは、複屈折Δnの応力σに対する比の値で表される(すなわち、C=Δn/σ)。
[3.第2の層]
第2の層12は、先に述べたとおり、第2の樹脂(B)で形成されている。第2の樹脂(B)は、通常、任意の添加剤を含む熱可塑性樹脂である。よって、第2の樹脂(B)は、通常、熱可塑性の重合体と、任意の添加剤とを含む。ここで、添加剤とは、所定の目的で添加された材料をいい、好ましくは、積層フィルム10において機能を発揮させる目的で添加された材料をいう。
第2の層12の厚み(図1に示すT12)は、好ましくは5μm以上、より好ましくは8μm以上、特に好ましくは10μm以上であり、好ましくは40μm以下、より好ましくは35μm以下、特に好ましくは30μm以下である。第2の層12の厚みがこの範囲内にあることで、積層フィルム10の耐熱性を確保しつつ、積層フィルム10において機能を発揮するのに十分な量の添加剤を含ませうる。
第2の樹脂(B)は、先に述べたように、第1の樹脂(A)のガラス転移温度よりも低く、かつ、第3の樹脂(C)のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する。すなわち、第2の樹脂(B)としては、第1の樹脂(A)に求められる耐熱性よりも低い耐熱性を有する樹脂を使用することが可能である。その理由は、第1の層11の耐熱性と第3の層13の耐熱性が十分に優れていれば、それらの間にある第2の層12の耐熱性は第1の層11及び第3の層13に求められるほどに高い耐熱性を必要としないからである。言い換えると、第2の層12の耐熱性の低さは、第1の層11の耐熱性と第3の層13の耐熱性を十分に優れたものとすることによってカバーされる。したがって、積層フィルム10に求められる耐熱性の高さが定まっている場合、第2の層12の耐熱性の低さ、すなわちガラス転移温度の下限値は、第1の層11の耐熱性の高さと第3の層13の耐熱性の高さに応じて定まる。
また、第2の層12の耐熱性以外の特性についても第1の層11の特性及び第3の層13の特性によってカバー可能であれば、第2の層12を構成する第2の樹脂(B)として、第1の樹脂(A)及び第3の樹脂(C)に比較して劣る特性を有する樹脂を用いることが可能である。そのような特性としては、剛性(押込弾性)及び衝撃強度を挙げることができる。
第2の樹脂(B)として、第1の樹脂(A)を構成する重合体と同じ種類の重合体と、任意の添加剤とを含む樹脂を用いることが好ましい。また、第2の樹脂(B)として、第1の樹脂(A)を構成する重合体と引張弾性率が同じ程度の別の種類の重合体と、任意の添加剤とを含む樹脂を用いることも好ましい。第2の樹脂(B)が添加剤を含有することで、通常、そのガラス転移温度は第1の樹脂(A)のガラス転移温度よりも低くなる。また、第2の樹脂(B)が添加剤を含むことにより、当該添加剤が有する機能を積層フィルム10においても発揮することができる。
第2の樹脂(B)に含まれる重合体は、上述した特性を満たす重合体が用いられる。第2の樹脂(B)を構成し得る重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、重合体は、単独重合体でもよく、共重合体でもよい。
第2の樹脂(B)に含まれる重合体として、上述の脂環式構造を含有する重合体(A1)に属する重合体(B1)を用いることが好ましい。ただし、重合体(B1)と脂環式構造を含有する重合体(A1)とは、重合体であるから、通常、完全に同一の化合物ではないので、重合度、水素化率、及び脂環式構造を有する構造単位の割合等が異なっていてもよい。これにより、第1の樹脂(A)の重合体の説明で記載したのと同じ利点を得ることができる。また、第2の層12と第1の層11との接着強度を高めたり、第2の層12と第1の層11との界面での光の反射を抑制したりし易い。
これに代えて、第2の樹脂(B)を構成する重合体として、芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)及び鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)を有する重合体(B2)を用いることも好ましい。
芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)及び鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)を有する重合体(B2)は、芳香族ビニル化合物単位及び鎖状共役ジエン化合物単位を有する重合体を水素化することにより得られる。芳香族ビニル化合物単位とは、芳香族ビニル化合物を重合して形成される構造を有する構造単位である。鎖状共役ジエン化合物単位とは、鎖状共役ジエン化合物を重合して形成される構造を有する構造単位である。
芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)及び鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)を有する重合体(B2)としては、特定のブロック共重合体(B2a)を水素化した水素化物(B2b)が好ましい。
上記特定のブロック共重合体(B2a)は、当該共重合体1分子あたり2個以上の重合体ブロック[I]と、共重合体1分子あたり1個以上の重合体ブロック[II]とを有する。
上記重合体ブロック[I]は、芳香族ビニル化合物単位を主成分とする。また、上記重合体ブロック[II]は、鎖状共役ジエン化合物単位を主成分とする。
そして、かかる共重合体(B2a)が水素化された場合、上記重合体ブロック[I]に含まれていた芳香族ビニル化合物単位は、重合体(B2)の芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)に該当することとなる。同じく、かかる共重合体(B2a)が水素化された場合、上記重合体ブロック[II]に含まれていた鎖状共役ジエン化合物単位は、重合体(B2)の鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)に該当することとなる。
これらのブロック共重合体(B2a)及びその水素化物(B2ba)は、いずれも、例えばアルコキシシラン、カルボン酸、カルボン酸無水物等で変性されていてもよい。
以下、この特定のブロック共重合体(B2a)及びその水素化物(B2b)についてより詳細に説明する。
〔特定のブロック共重合体(B2a)〕
前記のように、特定のブロック共重合体(B2a)が有する重合体ブロック[I]は、芳香族ビニル化合物単位を有する。この重合体ブロック[I]が有する芳香族ビニル化合物単位に対応する芳香族ビニル化合物の例としては、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、4-モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、4-モノフルオロスチレン、4-フェニルスチレンなどが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、低い吸湿性の面で極性基を含有しないものが好ましい。更に、工業的入手のし易さ、高い衝撃強度の観点から、スチレンが特に好ましい。
重合体ブロック[I]における芳香族ビニル化合物単位の含有率は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらにより好ましくは99質量%以上である。重合体ブロック[I]において芳香族ビニル化合物単位の量を前記のように多くすることにより、第2の樹脂(B)の耐熱性を高めることができる。
重合体ブロック[I]は、芳香族ビニル化合物単位以外に、任意の構造単位を含んでいてもよい。任意の構造単位の例としては、鎖状共役ジエン化合物単位、芳香族ビニル化合物以外のビニル化合物を重合して形成される構造を有する構造単位、などが挙げられる。
鎖状共役ジエン化合物単位に対応する鎖状共役ジエン化合物の例としては、重合体ブロック[II]が有する鎖状共役ジエン化合物単位に対応する鎖状共役ジエン化合物の例として挙げるものと同じ例が挙げられる。また、鎖状共役ジエン化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
芳香族ビニル化合物以外のビニル化合物の例としては、鎖状ビニル化合物;環状ビニル化合物;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、又はハロゲン基を有するビニル化合物;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。中でも、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-ヘプテン等の鎖状オレフィン;ビニルシクロヘキサン等の環状オレフィン;などの、極性基を含有しないものが、低い吸湿性の面で好ましい。その中でも、鎖状オレフィンがより好ましく、エチレン及びプロピレンが特に好ましい。また、これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
重合体ブロック[I]における任意の構造単位の含有率は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらにより好ましくは1質量%以下である。
ブロック共重合体1分子における重合体ブロック[I]の数は、好ましくは2個以上であり、好ましくは5個以下、より好ましくは4個以下、さらにより好ましくは3個以下である。1分子中に複数個ある重合体ブロック[I]は、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。
1分子のブロック共重合体に、異なる重合体ブロック[I]が複数存在する場合、重合体ブロック[I]の中で、重量平均分子量が最大の重合体ブロックの重量平均分子量をMw([I]max)とし、重量平均分子量が最小の重合体ブロックの重量平均分子量をMw([I]min)とする。このとき、Mw([I]max)のMw([I]min)に対する比「Mw([I]max)/Mw([I]min)」は、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、特に好ましくは1.2以下である。これにより、各種物性値のばらつきを小さく抑えることができる。
他方、特定のブロック共重合体(B2a)が有する重合体ブロック[II]は、鎖状共役ジエン化合物単位を有する。この重合体ブロック[II]が有する鎖状共役ジエン化合物単位に対応する鎖状共役ジエン化合物の例としては、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。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、低い吸湿性の面で極性基を含有しないものが好ましく、1,3-ブタジエン及びイソプレンが特に好ましい。
重合体ブロック[II]における鎖状共役ジエン化合物単位の含有率は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらにより好ましくは99質量%以上である。重合体ブロック[II]において鎖状共役ジエン化合物単位の量を前記のように多くすることにより、第2の樹脂(B)の低温での衝撃強度を向上させることができる。
重合体ブロック[II]は、鎖状共役ジエン化合物単位以外に、任意の構造単位を含んでいてもよい。任意の構造単位の例としては、芳香族ビニル化合物単位、並びに、芳香族ビニル化合物以外のビニル化合物を重合して形成される構造を有する構造単位などが挙げられる。これらの芳香族ビニル化合物単位、並びに、芳香族ビニル化合物以外のビニル化合物を重合して形成される構造を有する構造単位の例としては、重合体ブロック[I]に含まれていてもよいものとして例示したものが挙げられる。
重合体ブロック[II]における任意の構造単位の含有率は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらにより好ましくは1質量%以下である。特に、重合体ブロック[II]における芳香族ビニル化合物単位の含有率を低くすることにより、第2の樹脂(B)の低温での柔軟性を向上させて、第2の樹脂(B)の低温での衝撃強度を向上させることができる。
ブロック共重合体1分子における重合体ブロック[II]の数は、通常1個以上であるが、2個以上であってもよい。ブロック共重合体における重合体ブロック[II]の数が2個以上である場合、重合体ブロック[II]は、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。
また、1分子のブロック共重合体に、異なる重合体ブロック[II]が複数存在する場合、重合体ブロック[II]の中で、重量平均分子量が最大の重合体ブロックの重量平均分子量をMw([II]max)とし、重量平均分子量が最小の重合体ブロックの重量平均分子量をMw([II]min)とする。このとき、Mw([II]max)のMw([II]min)に対する比「Mw([II]max)/Mw([II]min)」は、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、特に好ましくは1.2以下である。これにより、各種物性値のばらつきを小さく抑えることができる。
ブロック共重合体のブロックの形態は、鎖状型ブロックでもよく、ラジアル型ブロックでもよい。中でも、鎖状型ブロックが、機械的強度に優れ、好ましい。
ブロック共重合体が鎖状型ブロックの形態を有する場合、その両端が重合体ブロック[I]であることが、第2の樹脂(B)のベタツキを低減できるので、好ましい。
ブロック共重合体の特に好ましいブロックの形態は、重合体ブロック[II]の両端に重合体ブロック[I]が結合したトリブロック共重合体;重合体ブロック[I]の両端に重合体ブロック[II]が結合し、更に、該両重合体ブロック[II]の他端にそれぞれ重合体ブロック[I]が結合したペンタブロック共重合体である。特に、[I]-[II]-[I]のトリブロック共重合体であることが、製造が容易であり且つ粘度等の物性を所望の範囲とすることができるため、特に好ましい。
特定のブロック共重合体(B2a)において、全重合体ブロック[I]がブロック共重合体全体に占める重量分率wと、全重合体ブロック[II]がブロック共重合体全体に占める重量分率wIIとの比(w/wII)は、好ましくは50/50以上、より好ましくは70/30以上であり、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下である。前記の比w/wIIを前記範囲の下限値以上にすることにより、第2の樹脂(B)の耐熱性を向上させることができる。また、上限値以下にすることにより、第2の樹脂(B)の柔軟性を高めて、良好な物性の積層フィルム10を得ることができる。
前記の特定のブロック共重合体(B2a)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは30,000以上、より好ましくは40,000以上、さらにより好ましくは50,000以上であり、好ましくは200,000以下、より好ましくは150,000以下、さらにより好ましくは100,000以下である。前記ブロック共重合体(B2a)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定しうる。GPCで用いる溶媒としては、例えば、テトラヒドロフランが挙げられる。GPCを用いた場合、重量平均分子量は、例えばポリスチレン換算の相対分子量として測定される。
また、ブロック共重合体(B2a)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以下であり、好ましくは1.0以上である。ここで、Mnは、数平均分子量を表す。
特定のブロック共重合体(B2a)の製造方法は、特に限定されず、例えば国際公開第2015/099079号に記載の方法により製造しうる。
〔特定のブロック共重合体の水素化物(B2b)〕
ブロック共重合体の水素化物(B2b)は、前述した特定のブロック共重合体(B2a)の不飽和結合を水素化して得られるものである。ここで、ブロック共重合体(B2a)の不飽和結合には、ブロック共重合体(B2a)の主鎖及び側鎖の、芳香族性及び非芳香族性の炭素-炭素不飽和結合をいずれも含む。水素化率は、ブロック共重合体(B2a)の全不飽和結合の、好ましくは90%以上、より好ましくは97%以上、さらにより好ましくは99%以上である。水素化率が高いほど、第2の樹脂(B)の耐熱性及び耐光性を良好にできる。ここで、水素化物(B2b)の水素化率は、H-NMRによる測定により求めることができる。
特に、非芳香族性の不飽和結合の水素化率は、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上である。非芳香族性の炭素-炭素不飽和結合の水素化率を高めることにより、第2の樹脂(B)の耐光性及び耐酸化性を更に高くできる。
また、芳香族性の炭素-炭素不飽和結合の水素化率は、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、特に好ましくは95%以上である。芳香環の炭素-炭素不飽和結合の水素化率を高めることにより、重合体ブロック[I]を水素化して得られる重合体ブロックのガラス転移温度が高くなるので、第2の樹脂(B)の耐熱性を効果的に高めることができる。さらに、第2の樹脂(B)の光弾性係数を下げて、レターデーションの発現を低減することができる。
ブロック共重合体の水素化物(B2b)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは30,000以上、より好ましくは40,000以上、さらにより好ましくは45,000以上であり、好ましくは200,000以下、より好ましくは150,000以下、さらにより好ましくは100,000以下である。前記ブロック共重合体の水素化物(B2b)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定しうる。GPCで用いる溶媒としては、テトラヒドロフランが挙げられる。GPCを用いた場合、重量平均分子量は、例えばポリスチレン換算の相対分子量として測定される。また、ブロック共重合体の水素化物(B2b)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1.8以下であり、好ましくは1.0以上である。ブロック共重合体の水素化物(B2b)の重量平均分子量Mw及び分子量分布Mw/Mnを前記の範囲に収めることにより、第2の樹脂(B)の機械強度及び耐熱性を向上させることができる。
ブロック共重合体の水素化物(B2b)における、全重合体ブロック[I]がブロック共重合体全体に占める重量分率wの、全重合体ブロック[II]がブロック共重合体全体に占める重量分率wIIに対する比(w/wII)は、通常、水素化する前のブロック共重合体における比w/wIIと同じ値となる。
ブロック共重合体の水素化物(B2b)は、その分子構造にアルコキシシリル基を有しうる。このアルコキシシリル基を有するブロック共重合体の水素化物は、例えば、アルコキシシリル基を有さないブロック共重合体の水素化物に、アルコキシシリル基を結合させることにより得られる。この際、ブロック共重合体(B2a)の水素化物にアルコキシシリル基を直接結合させてもよく、例えばアルキレン基などの2価の有機基を介して結合させてもよい。
ブロック共重合体の水素化物(B2b)の製造方法は、通常、前述した特定のブロック共重合体(B2a)を水素化することを含む。具体的な水素化の方法及び必要に応じて行われるアルコキシシリル基の導入の具体的な方法は、特に限定されず、例えば国際公開第2015/099079号に記載の方法により行いうる。得られたブロック共重合体の水素化物(B2b)は、ペレット形状などの任意の形状とし、その後の操作に用いうる。
第2の樹脂(B)を構成する重合体が、上に述べたブロック共重合体の水素化物(B2b)等の、芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)及び鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)を有する重合体(B2)である場合、かかる重合体(B2)においては、芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)と、鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)との質量比(a)/(b)が、特定の範囲内であることが好ましい。(a)/(b)は、好ましくは50/50以上、より好ましくは70/30以上であり、一方好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下である。(a)/(b)がかかる範囲内であることにより、上記各種の特性において優れた積層フィルム10を容易に得ることができる。
第2の樹脂(B)における「脂環式構造を含有する重合体(A1)に属する重合体(B1)」又は「芳香族ビニル化合物水素化物単位(a)及び鎖状共役ジエン化合物水素化物単位(b)を有する重合体(B2)」の量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下、特に好ましくは95質量%以下である。残部は他の重合体又は任意の添加剤等で構成されうる。重合体(B1)又は重合体(B2)の量を前記範囲に収めることにより、積層フィルム10の耐湿熱性を効果的に向上させることができる。よって、積層フィルム10を偏光子の保護フィルムとして用いた場合に、偏光板の加湿条件下での耐久性を高めることができる。
第2の樹脂(B)に含まれうる任意の添加剤としては、紫外線吸収剤;顔料、染料等の着色剤;可塑剤;蛍光増白剤;分散剤;熱安定剤;光安定剤;帯電防止剤;酸化防止剤;界面活性剤等の配合剤が挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
紫外線吸収剤は、紫外線を吸収する能力を有する成分である。通常、このような紫外線吸収剤として、有機化合物を用いる。有機化合物としての紫外線吸収剤を用いることにより、無機化合物としての紫外線吸収剤を用いた場合に比べ、通常は、積層フィルム10の可視波長における光線透過率を高めたり、積層フィルム10のヘイズを小さくしたりできる。そのため、積層フィルム10を備える画像表示装置の表示性能を良好にできる。
有機化合物としての紫外線吸収剤としては、例えば、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、アクリロニトリル系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、アゾメチン系紫外線吸収剤、インドール系紫外線吸収剤、ナフタルイミド系紫外線吸収剤、フタロシアニン系紫外線吸収剤等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、1,3,5-トリアジン環を有する化合物が好ましい。トリアジン系紫外線吸収剤の具体例としては、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-[(へキシル)オキシ]-フェノール、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。このようなトリアジン系紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、チバスペシャリティーケミカルズ社製「チヌビン1577」、ADEKA社製「LA-F70」、「LA-46」などが挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2,2’-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]、2-(3,5-ジ-tert-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-p-クレゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-ベンゾトリアゾール-2-イル-4,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-(3,4,5,6-テトラヒドロフタルイミジルメチル)フェノール、メチル3-(3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート/ポリエチレングリコール300の反応生成物、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(直鎖および側鎖ドデシル)-4-メチルフェノール等が挙げられる。このようなトリアゾール系紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、ADEKA社製「アデカスタブLA-31」、チバスペシャリティーケミカルズ社製「TINUVIN326」などが挙げられる。
アゾメチン系紫外線吸収剤としては、例えば、特許第3366697号公報に記載の材料を例示することができ、市販品としては、例えば、オリエント化学社製「BONASORB UA-3701」などが挙げられる。
インドール系紫外線吸収剤としては、例えば、特許第2846091号公報に記載の材料を例示することができ、市販品としては、例えば、オリエント化学社製「BONASORB UA-3911」、「BONASORB UA-3912」などが挙げられる。
フタロシアニン系紫外線吸収剤としては、例えば、特許第4403257号公報、特許第3286905号公報に記載の材料を例示することができ、市販品としては、例えば、山田化学工業社製「FDB001」、「FDB002」などが挙げられる。
特に好ましい紫外線吸収剤としては、トリアジン系紫外線吸収剤であるASDEKA社製「LA-F70」、アゾメチン系紫外線吸収剤であるオリエンタル化学工業社製「UA-3701」、及び、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であるBASF社製「Tinuvin326」が挙げられる。これらは、波長380nm付近における紫外線吸収能力に特に優れるので、量が少なくても、積層フィルム10の波長380nmにおける光線透過率を特に低くできる。
第2の樹脂(B)における添加剤の量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、特に好ましくは7質量%以上であり、好ましくは15質量%以下、より好ましくは13質量%以下、特に好ましくは11質量%以下である。添加剤の量が、前記範囲の下限値以上であることにより、積層フィルム10において当該添加剤が有する機能を効果的に発揮することができる。また、前記範囲の下限値以上であることにより、第2の層12の厚みが大きくなるのを回避して、第1の層11と第3の層13に対して十分な厚みを確保することができる。そして、第1の層11及び第3の層13が十分な厚みを有することにより、積層フィルム10の耐熱性やその他の特性を優れたものとすることができる。添加剤の量を、前記範囲の上限値以下にすることで、第2の樹脂(B)のゲル化を抑制できる。また上限値以下にすることで、添加剤を安定して混練することが可能となる。
続いて、第2の樹脂(B)に求められうる物性等について説明する。
第2の樹脂(B)の押込弾性率は、第1の樹脂(A)の押込弾性率よりも低くてもよい。これは、先に述べたとおり、第2の層12が第1の層11及び第3の層13の間に設けられるからである。通常は、添加剤を含んでいる第2の樹脂(B)の押込弾性率の方が第1の樹脂(A)の押込弾性率よりも低い。第2の樹脂(B)の押込弾性率は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは1000MPa以上、より好ましくは1250MPa以上、特に好ましくは1500MPa以上である。この押込弾性率が下限値以上であることにより、第1の層11及び第3の層13の優れた剛性によって、この第2の層12の剛性の低さをカバーすることができる。第2の樹脂(B)の押込弾性率の上限値は、通常、第1の樹脂(A)と同じに設定される。
第2の樹脂(B)の水蒸気透過率は、第1の樹脂(A)の水蒸気透過率よりも高くてもよい。これは、先に述べたとおり、第2の層12が第1の層11及び第3の層13の間に設けられるからである。第2の樹脂(B)の水蒸気透過率は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定したときの測定値で、好ましくは20g/m・day以下、より好ましくは10g/m・day以下、特に好ましくは3g/m・day以下であり、また、その下限値は、理想的にはゼロであり、0.1g/m・dayとしてもよい。この水蒸気透過率が上限値以下であることにより、第2の層12の低透湿性を積層フィルム10に求められる低透湿性を確保するのに十分なものとすることができる。
第2の樹脂(B)の衝撃強度は、第1の樹脂(A)の衝撃強度よりも低くてもよい。これは、先に述べたとおり、第2の層12が第1の層11及び第3の層13の間に設けられるからである。第2の樹脂(B)の衝撃強度は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは0.5×10-2J以上、より好ましくは0.7×10-2J以上、特に好ましくは1.0×10-2J以上である。この衝撃強度が下限値以上であることにより、第2の層12の剛性を積層フィルム10に求められる剛性に十分なものとすることができる。第2の樹脂(B)の衝撃強度の上限値は、通常、第1の樹脂(A)と同じに設定される。
第2の樹脂(B)のガラス転移温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上、特に好ましくは120℃以上であり、好ましくは160℃以下である。第2の樹脂(B)のガラス転移温度が、前記範囲の下限値以上であることにより高温環境下における積層フィルム10に求められるのに十分な耐久性を確保することができる。第2の樹脂(B)のガラス転移温度の上限値は、先に述べたとおり、第1の樹脂(A)のガラス転移温度よりも低く、かつ、第3の樹脂(C)のガラス転移温度よりも低い範囲で設定される。
ここで、第2の樹脂(B)のガラス転移温度と第1の樹脂(A)のガラス転移温度との差を示すΔTgが、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下、特に好ましくは30℃以下である。このガラス転移温度の差ΔTgが、前記範囲内にあることにより、第2の層12の耐熱性の低さを第1の層11ひいては積層フィルム10全体によってカバーすることができる。
第2の樹脂(B)の屈折率のとり得る値の範囲は、通常は、積層フィルム10に求められる屈折率に応じて第1の樹脂(A)と同じに設定される。また、第2の樹脂(B)の飽和吸水率のとり得る値の範囲も、通常は、積層フィルム10に求められる飽和吸水率に応じて第1の樹脂(A)と同じに設定される。
第2の樹脂(B)の光弾性係数の絶対値は、第1の樹脂(A)の光弾性係数の絶対値の説明に記載した範囲から選択される任意の値にしうる。これにより、第1の樹脂(A)の光弾性係数の説明で記載したのと同じ利点が得られる。中でも、第2の樹脂(B)の光弾性係数は、第1の樹脂(A)の光弾性係数と同一であることが好ましい。
第2の樹脂(B)の波長380nmにおける光線透過率は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは8%以下、より好ましくは5%以下、特に好ましくは3%以下である。このような光線透過率は、第2の樹脂(B)に含まれる添加剤として紫外線吸収剤を用いることにより実現することができる。この光線透過率が上限値以下であることにより、第1の層11の紫外線による劣化ひいては積層フィルム10の紫外線による劣化を抑制することができる。さらに、積層フィルム10を偏光子の保護フィルムとして用いた場合に紫外線による偏光子の劣化を抑制できる。光線透過率は、JIS K0115(吸光光度分析通則)に準拠して、市販の分光光度計を用いて測定可能である。
第2の樹脂(B)の引張弾性率は、厚さ100μmのフィルムにした場合の測定値で、好ましくは1000MPa以上、より好ましくは1250MPa以上、特に好ましくは1500MPa以上であり、好ましくは4500MPa以下、より好ましくは3500MPa以下、特に好ましくは3000MPa以下である。この引張弾性率が下限値以上であることにより、第2の層12の剛性ひいては積層フィルム10の引張弾性を十分に優れたものとすることができ、上限値以下であることにより第2の層12の可撓性を確保することができる。
第2の樹脂(B)の製造方法は、当該第2の樹脂(B)中に添加剤を分散可能な方法の中から選択されうる。例えば、重合体及び添加剤を混合することによって製造し得る。通常は、重合体及び添加剤を、重合体が溶融しうる温度において混練することにより、第2の樹脂(B)を製造する。混練には、例えば、二軸押出機を用いうる。
[4.第3の層]
第3の層13は、先に述べたとおり、第3の樹脂(C)で形成されている。第3の樹脂(C)は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される押込弾性率が2200MPa以上である。これにより、積層フィルム10の剛性を優れたものとすることができる。第3の樹脂(C)は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定される水蒸気透過率が5g/m・day以下である。これにより、積層フィルム10の低透湿性を優れたものとすることができる。第3の樹脂(C)として、これら特性を満たす樹脂を採用することで、積層フィルム10が、相対的にガラス転移温度の低い第2の樹脂(B)を備えていても、その耐熱性を優れたものとすることができる。
第3の層13の厚み(図1に示すT13)は、好ましくは5μm以上、より好ましくは8μm以上、特に好ましくは10μm以上であり、好ましくは20μm以下、より好ましくは18μm以下、特に好ましくは15μm以下である。第3の層13の厚みが、前記範囲の下限値以上であることにより、第2の層12に含まれうる添加剤のブリードアウトを効果的に抑制できる。また、第3の層13の厚みが、前記範囲の上限値以下であることにより、第2の層12が厚くなるので、第2の層12を構成する材料における添加剤の量を多くして、積層フィルム10において添加剤が発揮する機能を高めることができる。また、第3の層13の厚みを、第1の層11の厚みと実質的に同じにすることが好ましく、これにより、積層フィルム10のカールを抑制することができる。
第3の樹脂(C)は、ブリードアウト抑制の観点からは、添加剤を含まないことが好ましい。すなわち、第3の樹脂(C)は、添加剤を含まない樹脂からなることが好ましい。また、第3の樹脂(C)は、通常、熱可塑性樹脂である。よって、第3の樹脂(C)は、通常、熱可塑性の重合体を含む。
熱可塑性の重合体としては、上述した特性を満たす重合体が用いられる。第3の樹脂(C)を構成する重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、重合体は、単独重合体でもよく、共重合体でもよい。
第3の樹脂(C)を構成する重合体としては、第1の樹脂(A)を構成しうる重合体の範囲から選択される任意の重合体を用いうる。第3の樹脂(C)の含有成分及び特性は、第1の樹脂(A)の含有成分及び特性として説明した範囲から選択して適用しうる。これにより、第3の層13及び第3の樹脂(C)は、第1の層11及び第1の樹脂(A)について説明したのと同じ利点を得ることができる。ただし、第3の樹脂(C)は、第1の樹脂(A)と異なる樹脂であってもよく、第1の樹脂(A)と同一の樹脂であってもよい。
第3の樹脂(C)に含まれる重合体として、第1の樹脂(A)を構成し得る重合体として説明した脂環式構造を含有する重合体(A1)に属する重合体(C1)を用いることが好ましい。ただし、重合体(C1)と脂環式構造を含有する重合体(A1)とは、重合体であるから、通常、完全に同一の化合物ではないので、重合度、水素化率、及び脂環式構造を有する構造単位の割合等が異なっていてもよい。これにより、第1の樹脂(A)の重合体の説明で記載したのと同じ利点を得ることができる。
[4.任意の層]
積層フィルム10は、必要に応じて、上述した第1の層11、第2の層12及び第3の層13に組み合わせて、任意の層を備えうる。例えば、第1の層11と第2の層12との間、第2の層12と第3の層13との間、第1の層11の第2の層12とは反対側、第3の層13の第2の層12とは反対側、などの位置に任意の樹脂層を備えていてもよい。任意の樹脂層としては、例えば、ハードコート層、低屈折率層、帯電防止層、インデックスマッチング層等が挙げられる。
ただし、積層フィルム10を薄くする観点からは、積層フィルム10は任意の層を備えない3層構造のフィルムであることが好ましい。
[5.積層フィルムにおける厚みの設定]
積層フィルム10においては、厚み比が1以上4以下の範囲内に収まるように設定されている。ここで、厚み比とは、第2の層12の厚み(T12)に対する、第1の層11の厚みと第3の層13の厚みの和(T11+T13)の比の値「(T11+T13)/T12」をいう。前記の厚み比は、1以上、より好ましくは1.5以上、特に好ましくは2.0以上である。上記厚み比が、前記下限値以上であることにより、第1の層11の厚み及び第3の層13の厚みを十分に確保することができ、これにより、積層フィルム10の耐熱性及び剛性を優れたものとすることができる。また、上記厚み比は、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。上記厚み比が、前記上限値以下であることにより、第2の層12を厚くして、第2の層が含みうる添加剤の機能を十分に発揮させることができる。また、第2の層12を構成する第2の樹脂(B)に添加剤が含まれている場合、厚み比を上記範囲内に収めることにより、添加剤のブリードアウトを抑制しつつ、積層フィルム10において添加剤が有する機能を十分に発揮することができる。
また、積層フィルム10の総厚みは、通常20μm以上、好ましくは25μm以上、より好ましくは30μm以上であり、好ましくは50μm以下、より好ましくは47μm以下、特に好ましくは45μm以下である。ここで、積層フィルム10の総厚みとは、第1の層11の厚み、第2の層12の厚み、第3の層13の厚み、及び任意の層の厚みの和をいい、任意の層が存在しない場合には任意の層の厚みがゼロとして扱われる。上記総厚みが、前記下限値以上であることにより、光学フィルム用途等で求められる耐熱性及び剛性を確保することができ、前記上限値以下であることにより、光学フィルム用途等で求められる軽量性及び省スペース性を確保することができる。
[6.積層フィルムの特性]
積層フィルム10の押込弾性率は、好ましくは2200MPa以上、より好ましくは2300MPa以上であり、好ましくは2400MPa以、より好ましくは4000MPa以下、特に好ましくは3000MPa以下である。これにより、優れた剛性と可撓性を発揮できる。
積層フィルム10の水蒸気透過率は、好ましくは11g/m・day以下、より好ましくは9g/m・day以下、特に好ましくは7g/m・day以下であり、また、その下限値は、理想的にはゼロであり、0.1g/m・dayとしてもよい。これにより、優れた低透水性を発揮できる。このように低透水性に優れた積層フィルム10は、積層フィルム10の各層を構成する樹脂を構成しうる複数種類の重合体の中から、上述したように低吸湿性又は低透湿性に優れる種類の重合体を選択するという制約を課すことによって実現することができる。
積層フィルム10の衝撃強度は、好ましくは1×10-2J以上、より好ましくは3×10-2J以上であり、好ましくは5×10-2J以下である。これにより、優れた可撓性を発揮できる。
積層フィルム10は、波長380nmにおける光線透過率が、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%以下であり、また、その下限値は、理想的にはゼロであり、0.0001%としてもよい。これにより、紫外線による劣化、特には長波長の紫外線による劣化を抑制できる。積層フィルム10の波長380nmにおける光線透過率は、例えば、第2の層12において添加剤として用いる紫外線吸収剤の種類を適切に選択したり、用いた紫外線吸収剤の濃度の調整及び第2の層12の厚みの調整を行ったりすることによって、低くできる。一般に、有機EL素子に含まれる有機成分は、長波長の紫外線によって特に劣化しやすい。したがって、この積層フィルム10を有機EL素子に用いた場合に劣化抑制の点で特に優れた効果を奏することとなる。
積層フィルム10は、光学フィルムの用途等において、高い全光線透過率を有することが好ましい。積層フィルム10の具体的な全光線透過率は、好ましくは85%~100%、より好ましくは87%~100%、特に好ましくは90%~100%である。全光線透過率は、市販の分光光度計を用いて、波長400nm以上700nm以下の範囲で測定しうる。
積層フィルム10は、積層フィルム10を組み込んだ画像表示装置の画像鮮明性を高める観点から、ヘイズが小さいことが好ましい。積層フィルム10のヘイズは、好ましくは1%以下、より好ましくは0.8%以下、特に好ましくは0.5%以下である。ヘイズは、JIS K7361-1997に準拠して、濁度計を用いて測定しうる。
積層フィルム10は、面内レターデーションReを実質的に有さない光学等方性のフィルムであってもよく、用途に応じた大きさの面内レターデーションReを有する光学異方性のフィルムであってもよい。例えば、積層フィルム10が光学等方性のフィルムである場合、積層フィルム10の具体的な面内レターデーションは、好ましくは0nm~15nm、より好ましくは0nm~10nm、特に好ましくは0nm~5nmとしうる。また、例えば、積層フィルム10が1/4波長板として機能しうる光学異方性のフィルムである場合、積層フィルム10の具体的な面内レターデーションは、好ましくは85nm以上、より好ましくは90nm以上、特に好ましくは95nm以上であり、好ましくは150nm以下、より好ましくは140nm以下、特に好ましくは120nm以下としうる。
積層フィルム10が含む揮発性成分の量は、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下、さらに好ましくは0.02質量%以下である。揮発性成分の量が前記範囲にあることにより、積層フィルム10の寸法安定性が向上し、レターデーション等の光学特性の経時変化を小さくすることができる。さらには、積層フィルム10を備える偏光板及び画像表示装置の劣化を抑制でき、長期的に画像表示装置の表示を安定で良好に保つことができる。ここで、揮発性成分は、分子量200以下の物質である。揮発性成分としては、例えば、残留単量体及び溶媒などが挙げられる。揮発性成分の量は、分子量200以下の物質の合計として、ガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量しうる。
積層フィルム10の飽和吸水率は、好ましくは0.05%以下、より好ましくは0.03%以下、特に好ましくは0.01%以下であり、理想的にはゼロ%である。積層フィルム10の飽和吸水率がこのように低いことにより、積層フィルム10の寸法及び光学特性の継時的な変化を抑制することができる。
[7.積層フィルム10の製造方法]
積層フィルム10の製造方法に制限は無い。積層フィルム10は、例えば、第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)をフィルム状に成形する工程を含む製造方法により、製造しうる。第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)の成形方法としては、例えば、共押出法及び共流延法などが挙げられる。これらの成形方法の中でも、共押出法は、製造効率に優れ、積層フィルム10中に揮発性成分を残留させ難いので、好ましい。
共押出法を用いた積層フィルム10の製造方法は、第1の樹脂(A)と、第2の樹脂(B)と、第3の樹脂(C)とを、共押し出しする工程を含む。共押出法においては、第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)は、それぞれ溶融状態で層状に押し出され、第1の層11、第2の層12及び第3の層13を形成する。この際、各樹脂の押出方法としては、例えば、共押出Tダイ法、共押出インフレーション法、共押出ラミネーション法等が挙げられる。中でも、共押出Tダイ法が好ましい。共押出Tダイ法には、フィードブロック方式及びマルチマニホールド方式があり、厚みのばらつきを少なくできる点で、マルチマニホールド方式が特に好ましい。
共押出法において、押し出される第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)の溶融温度は、好ましくはTg(p)+80℃以上、より好ましくはTg(p)+100℃以上であり、好ましくはTg(p)+180℃以下、より好ましくはTg(p)+150℃以下である。ここで「Tg(p)」は、第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)に含まれる重合体のガラス転移温度のうち、最も高い温度を表す。また、前記の溶融温度は、例えば共押出Tダイ法においては、Tダイを有する押出機における第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)の溶融温度を表す。押し出される第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)の溶融温度が、前記範囲の下限値以上であることより、樹脂の流動性を十分に高めて成形性を良好にでき、また、上限値以下であることにより、樹脂の劣化を抑制できる。
押出温度は、第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)に応じて適切に選択しうる。例えば、押出機内における樹脂の温度は、樹脂投入口ではTg(p)~(Tg(p)+100℃)、押出機出口では(Tg(p)+50℃)~(Tg(p)+170℃)、ダイス温度は(Tg(p)+50℃)~(Tg(p)+170℃)としうる。
さらに、ダイのダイスリップの算術平均粗さRaは、好ましくは0μm~1.0μm、より好ましくは0μm~0.7μm、特に好ましくは0μm~0.5μmである。ダイスリップの算術平均粗さを前記範囲に収めることにより、積層フィルム10のスジ状の欠陥を抑制することが容易となる。
共押出法では、通常、ダイスリップから押し出されたフィルム状の溶融樹脂を冷却ロールに密着させて冷却し、硬化させる。この際、溶融樹脂を冷却ロールに密着させる方法としては、例えば、エアナイフ方式、バキュームボックス方式、静電密着方式などが挙げられる。
前記のように第1の樹脂(A)、第2の樹脂(B)及び第3の樹脂(C)をフィルム状に成形することにより、第1の樹脂(A)で形成された第1の層11と、第2の樹脂(B)で形成された第2の層12と、第3の樹脂(C)で形成された第3の層13とをこの順に備える積層フィルム10が得られる。
また、積層フィルム10の製造方法は、延伸工程を含んでいてもよい。上述したように各樹脂を成形して得られた積層フィルム10に延伸処理を施すことにより、この積層フィルム10にレターデーション等の所望の光学特性を発現させることができる。以下の説明において、「延伸前積層体」とは、延伸処理を施される前の積層フィルム10をいい、「延伸積層体」とは、延伸処理を施された積層フィルム10をいう。
延伸は、一方向のみに延伸処理を行う一軸延伸処理を行ってもよく、異なる2方向に延伸処理を行う二軸延伸処理を行ってもよい。また、二軸延伸処理では、2方向に同時に延伸処理を行う同時二軸延伸処理を行ってもよく、ある方向に延伸処理を行った後で別の方向に延伸処理を行う逐次二軸延伸処理を行ってもよい。さらに、延伸は、延伸前積層体の長手方向に延伸処理を行う縦延伸処理、延伸前積層体の幅方向に延伸処理を行う横延伸処理、延伸前積層体の幅方向に平行でもなく垂直でもない斜め方向に延伸処理を行う斜め延伸処理のいずれを行ってもよく、これらを組み合わせて行ってもよい。これらの延伸処理の中でも、斜め延伸処理が好ましい。
延伸温度及び延伸倍率は、延伸によって発現させたい積層フィルム10の光学特性に応じて任意に設定しうる。具体的な範囲を挙げると、延伸温度は、好ましくはTg-30℃以上、より好ましくはTg-10℃以上であり、好ましくはTg+60℃以下、より好ましくはTg+50℃以下である。また、延伸倍率は、好ましくは1.01倍~30倍、好ましくは1.01倍~10倍、より好ましくは1.01倍~5倍である。
また、積層フィルム10の製造方法は、前述した工程に加えて、更に任意の工程を含んでいてもよい。
[8.偏光板]
上述した積層フィルム10は、位相差フィルム、偏光子の保護フィルム、偏光補償フィルム等の光学フィルムとして広範な用途に用いうる。中でも、積層フィルム10は、偏光子の保護フィルムとして用いることが好ましい。偏光子の保護フィルムとして積層フィルム10を用いた偏光板は、偏光子及び積層フィルム10を備える。
図2は、本発明の一実施形態に係る偏光板20を模式的に示す断面図である。
図2に示すように、偏光板20は、偏光子21と、当該偏光子21の少なくとも片側に設けられた積層フィルム10とを備える。このような偏光板20は、積層フィルム10が紫外線を遮断して偏光子21を保護できるので、耐久性に優れる。
偏光子21としては、直角に交わる二つの直線偏光の一方を透過し、他方を吸収又は反射しうるフィルムを用いうる。偏光子21の具体例を挙げると、ポリビニルアルコール、部分ホルマール化ポリビニルアルコール等のビニルアルコール系重合体のフィルムに、ヨウ素、二色性染料等の二色性物質による染色処理、延伸処理、架橋処理等の適切な処理を適切な順序及び方式で施したものが挙げられる。特に、ポリビニルアルコールを含む偏光子21が好ましい。また、偏光子21の厚さは、通常、5μm~80μmである。
さらに、積層フィルム10が1/4波長板として機能しうる場合には、偏光板20において、偏光子21の偏光透過軸と、積層フィルム10の遅相軸とは、偏光板20を厚み方向から見たときに、45°±5°の角度をなすことが好ましい。これにより、偏光子21を透過した直線偏光を、積層フィルム10によって円偏光に変換できる。
偏光板20は、偏光子21に積層フィルム10を貼り合わせることにより、製造できる。貼り合わせに際しては、必要に応じて接着剤を用いてもよい。
偏光板20は、上述した偏光子21及び積層フィルム10に組み合わせて、更に任意の層(図示せず。)を備えていてもよい。例えば、偏光板20は、積層フィルム10以外の任意の保護フィルム層(図示せず。)を、偏光子21の保護のために備えていてもよい。このような保護フィルム層は、通常、積層フィルム10とは反対側の偏光子21の面に設けられる。さらに、任意の層としては、例えば、ハードコート層、低屈折率層、帯電防止層、インデックスマッチング層が挙げられる。
上述したようにして得られる偏光板20は画像表示装置に用いうる。
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り質量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。「試験片」とは、以下に述べる実施例、比較例、及び参考例に係るフィルムを所定のサイズに切り出したものをいう。
〔評価項目〕
(厚み)
第1の層、第2の層、及び第3の層からなる3層構造の積層フィルムの総厚みは、スナップゲージにて測定した。
また、積層フィルムに含まれる第2の層の厚みは、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光社製「V-7200」)を用いて波長390nmにおける積層フィルムの光線透過率を測定し、得られた光線透過率から計算した。さらに、後述する実施例及び比較例においては、第1の層及び第3の層は同じ厚みの層として形成したので、第1の層及び第3の層の厚みは、積層フィルムの総厚みから第2の層の厚みを引き算し、2で割ることにより、計算した。
(ガラス転移温度)
ガラス転移温度は、示差走査熱量計(セイコーインスツルメント製 示差走査熱量計 DSC-6100)で測定した。
(厚み比)
上述したように得られた各層の厚みから、第2の層の厚みに対する、第1の層の厚みと第3の層の厚みの和の比を算出した。
(耐熱性)
耐熱試験用の試験片としてのフィルムに張力を掛けない状態で、そのフィルムを140℃の雰囲気下で10分放置した。その後、目視でフィルムの面状を確認した。
フィルムの少なくとも一方の表面に凹凸が少なくとも1個確認できた場合は、耐熱温度が140℃未満であるとして耐熱性に劣ることを示す「不良」と判定した。また、フィルムの双方の表面に凹凸が確認できなかった場合は、耐熱温度が140℃以上であるとして耐熱性に優れていることを示す「良」と判定した。ここで、耐熱試験後にフィルムの表面に確認される凹凸とは、熱による膨張もしくは収縮によりフィルムに局所的に生じた微小凹凸をいう。
(押込弾性率)
試験片のフィルムについて、押込弾性率試験機(フィッシャーインスツルメンツ社製、商品名「ピコメーター Hm-500」)を用いて押込弾性率(単位:MPa)を測定した。測定に際して、圧子は対面角136°正四角錐ダイヤモンド圧子を用いた。荷重速度は2.5mF/secで一定とし、dF/dtは一定の条件で実施した。最大荷重は50mN、荷重時間は20sec、クリープ時間は60secとした。
(水蒸気透過率)
水蒸気透過率は、水蒸気透過度測定装置(MOCON社製「PERMATRAN-W」)を用い、JIS K 7129 B法に従って、温度40℃、湿度90%RHの条件にて測定した。
(衝撃強度)
図3~図4に概略的に示す装置を用いて測定した。試験片としてのフィルム10aを、中空の円筒形をなす上部クランプリング201及び下部クランプリング202を備える治具により、水平に固定した。上部クランプリング201及び下部クランプリング202の内径(矢印A3で示される)は4cmであった。治具に固定されたフィルム10aの上面10Uの、治具内の中心軸上の位置15Pに、ストライカーとしての鋼球211(パチンコ玉、重さ5g、直径11mm)を様々な高さh(鋼球211の最下部の水準H1とフィルム10aの上面10Uとの距離;矢印A2で示す高さ)から、矢印A1方向に自由落下させて、フィルム10aが破れなかった場合及びフィルム10aが破れた場合の境界の高さhにおける、鋼球211の位置エネルギー(×10-2J)を衝撃強度とした。
(光線透過率)
光線透過率は、JIS K0115(吸光光度分析通則)に準拠して、分光光度計(日本分光社製、紫外可視近赤外分光光度計「V-570」)を用いて測定した。測定の結果得られた各波長に対応する光線透過率の値から、波長380nmの光線透過率の値を抽出して表に示した。
(引張弾性率)
試験片(幅10mm×長さ250mm)をその長辺方向に引っ張って歪ませる際の応力を、JIS K7113に基づき、恒温恒湿槽付き引張試験機(インストロンジャパン社製の5564型デジタル材料試験機)を用いて、温度23℃、湿度60±5%RH、チャック間距離115mm、引張速度100mm/minの条件で、測定した。このような測定を、3回行った。そして、測定された応力とその応力に対応した歪みの測定データから、試験片の歪が0.6%~1.2%の範囲で0.2%毎に測定データ(即ち、歪みが0.6%、0.8%、1.0%及び1.2%の時の測定データ)を選択し、この選択された3回分の測定データから最小二乗法を用いて、引張弾性率を計算した。
(UVA含有樹脂の製造)
実施例1~3及び比較例1~5に係る積層フィルムの製造に先立ち、第2の層を構成する樹脂を製造した(製造例1~3)。
<製造例1:樹脂B+UVA>
乾燥させたノルボルネン系重合体(「ゼオノア1600」、ガラス転移温度163℃、日本ゼオン社製;以下、「樹脂B」ともいう)91質量部と、紫外線吸収剤(UVA)としてのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(「LA-31」、ADEKA社製)9質量部とを、二軸押出機により混合し、次いで、その混合物を押出機に接続されたホッパーへ投入し、単軸押出機へ供給して溶融押出してUVA含有樹脂B(表中「樹脂B+UVA」)を得た。UVA含有樹脂Bにおける紫外線吸収剤の含有量は9質量%である。UVA含有樹脂Bのガラス転移温度Tgは139℃であった。
<製造例2:樹脂A+UVA>
乾燥させた樹脂A(後述する重合体Xの水素化物からなる樹脂、ガラス転移温度142℃)91質量部と、紫外線吸収剤(UVA)としてのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(「LA-31」、ADEKA社製)9質量部とを、二軸押出機により混合し、次いで、その混合物を押出機に接続されたホッパーへ投入し、単軸押出機へ供給して溶融押出してUVA含有樹脂A(表中「樹脂A+UVA」)を得た。UVA含有樹脂Aにおける紫外線吸収剤の含有量は9質量%である。UVA含有樹脂Aのガラス転移温度Tgは121℃であった。
ここで、重合体Xの水素化物の製造方法を説明する。
(重合体Xの水素化物の製造の第1段階:重合反応による第1ブロックStの伸長)
十分に乾燥し窒素置換した、攪拌装置を備えたステンレス鋼製反応器に、脱水シクロヘキサン320部、スチレン75部、及びジブチルエーテル0.38部を仕込み、60℃で攪拌しながらn-ブチルリチウム溶液(15重量%含有ヘキサン溶液)0.41部を添加して重合反応を開始させ、1段目の重合反応を行った。反応開始後1時間の時点で、反応混合物から、試料をサンプリングし、ガスクロマトグラフィー(GC)により分析した結果、重合転化率は99.5%であった。
(重合体Xの水素化物の製造の第2段階:重合反応による第2ブロックIpの伸長)
上記第1段階で得られた反応混合物に、イソプレン15部を添加し、引き続き2段目の重合反応を開始した。2段目の重合反応開始後1時間の時点で、反応混合物から、試料をサンプリングし、GCにより分析した結果、重合転化率は99.5%であった。
(重合体Xの水素化物の製造の第3段階:重合反応による第3ブロックStの伸長)
上記第2段階で得られた反応混合物に、スチレン10部を添加し、引き続き3段目の重合反応を開始した。3段目の重合反応開始後1時間の時点で、反応混合物から、試料をサンプリングし、重合体Xの重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnを測定した。またこの時点でサンプリングした試料をGCにより分析した結果、重合転化率はほぼ100%であった。その後直ちに、反応混合物にイソプロピルアルコール0.2部を添加して反応を停止させた。これにより、重合体Xを含む混合物を得た。
得られた重合体Xは、第1ブロックSt-第2ブロックIp-第3ブロックSt=75-15-10のトリブロック分子構造を有する重合体であることが分かった。重合体Xの重量平均分子量(Mw)は70,900、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。
(重合体Xの水素化物の製造の第4段階:重合体Xの水素化)
次に、上記の重合体Xを含む混合物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「E22U」、ニッケル担持量60%、日揮触媒化成社製)8.0部及び脱水シクロヘキサン100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8時間水素化反応を行った。水素化反応により得られた反応溶液に含まれる重合体Xの水素化物の重量平均分子量(Mw)は63,300、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。
(重合体Xの水素化物の製造の第5段階:揮発成分の除去)
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後、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](製品名「Songnox1010」、松原産業社製)0.1部を溶解したキシレン溶液2.0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(製品名「コントロ」、日立製作所社製)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。溶融ポリマーをダイからストランド状に押出し、冷却後、ペレタイザーにより重合体Xの水素化物のペレットを作製した。得られたペレット状の重合体Xの水素化物の重量平均分子量(Mw)は62,200、分子量分布(Mw/Mn)は1.5、水素化率はほぼ100%であった。
このようにして得られた重合体Xの水素化物を樹脂Aとして用いた。
<製造例3:樹脂C+UVA>
乾燥させたノルボルネン系重合体(「ゼオノア1430」、ガラス転移温度135℃、日本ゼオン社製;以下、「樹脂C」ともいう)91質量部と、紫外線吸収剤(UVA)としてのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(「LA-31」、ADEKA社製)9質量部とを、二軸押出機により混合し、次いで、その混合物を押出機に接続されたホッパーへ投入し、単軸押出機へ供給して溶融押出してUVA含有樹脂C(表中「樹脂C+UVA」)を得た。UVA含有樹脂Cにおける紫外線吸収剤の含有量は9質量%である。UVA含有樹脂Cのガラス転移温度Tgは114℃であった。
(積層フィルムの製造)
続いて、製造例に係るUVA含有樹脂を用いて、実施例及び比較例に係る積層フィルムを以下のように製造した(実施例1~3及び比較例1~5)。
<実施例1>
実施例1に係る積層フィルムを共押出成形により得た。この積層フィルムは、樹脂Bで形成された第1の層-製造例1に係るUVA含有樹脂Bで形成された第2の層-樹脂Bで形成された第3の層の2種3層からなる。
具体的には、以下のように共押出成形を行った。まず、製造例1のUVA含有樹脂Bを、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置したダブルフライト型50mm単軸押出機(スクリュー有効長さLとスクリュー径Dとの比L/D=32)に装填されたホッパーへ投入し、押出機出口温度280℃、押出機のギヤポンプの回転数10rpmで溶融樹脂をダイスリップの表面粗さRaが0.1μmであるマルチマニホールドダイの所定のマニホールドに供給した。他方、製造例1のUVA含有樹脂Bで用いたものと同じノルボルネン系重合体(樹脂B)を、目開き10μmのリーフディスク形状のポリマーフィルターを設置した50mm単軸押出機(L/D=32)に装填されたホッパーへ投入し、押出機出口温度280℃、押出機のギヤポンプの回転数10rpmで溶融樹脂を上記マルチマニホールドダイの別の2つのマニホールドに供給した。次いで、溶融状態の樹脂B、溶融状態のUVA含有樹脂B、及び溶融状態の樹脂Bをそれぞれマルチマニホールドダイから280℃で吐出させ、150℃に温度調整された冷却ロールにキャストし、幅600mmの積層フィルムを得た。また、エアギャップ量を50mmとし、溶融状態の樹脂を冷却ロールにキャストする方法としてエッジピニングを採用した。
この積層フィルムの両端100mmずつをトリミングして幅400mmとした。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、20μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを10μmとした。したがって、厚み比は1.0であった。ここで、厚み比は、第2の層の厚みに対する、第1の層の厚みと第3の層の厚みの和の比を示す。耐熱性の判定結果は「良」であった。これらの結果及びその他の実施例1に係る積層フィルムの評価結果を表1に示す。また、表1には、実施例2及び3についての評価結果も示されている。
表1において、略称の意味は、以下の通りである。後述する表2における略称の意味も同じである。
Tg:樹脂のガラス転移温度
総厚み:第1の層の厚み、第2の層の厚み、及び第3の層の厚みの和
厚み比:第2の層の厚みに対する、第1の層の厚みと第3の層の厚みの和の比
耐熱性:耐熱性の判定結果
光線透過率:波長380nmの光の透過率
<実施例2>
実施例1の積層フィルムにおける第2の層の材料を製造例1に係るUVA含有樹脂Bに代えて製造例2に係るUVA含有樹脂Aに変更した以外は、実施例1と同じにして実施例2に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、20μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを10μmとした。したがって、厚み比は1.0であった。耐熱性の判定結果は「良」であった。
<実施例3>
実施例2の積層フィルムの厚み比を変更した以外は、実施例2と同じにして実施例3に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、10μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを15μmとした。したがって、厚み比は3.0であった。耐熱性の判定結果は「良」であった。
<比較例1>
実施例1の積層フィルムの厚み比を変更した以外は、実施例1と同じにして比較例1に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、30μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを5μmとした。したがって、厚み比は0.3であった。耐熱性の判定結果は「不良」であった。これらの結果及びその他の比較例1に係る積層フィルムの評価結果を表2に示す。また、表2には、比較例2~5についての評価結果も示されている。
<比較例2>
比較例1の積層フィルムにおける第2の層の材料を製造例1に係るUVA含有樹脂Bに代えて製造例1に係るUVA含有樹脂Aに変更した以外は、比較例1と同じにして比較例2に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、30μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを5μmとした。したがって、厚み比は0.3であった。耐熱性の判定結果は「不良」であった。
<比較例3>
実施例1の積層フィルムにおける第1の層の材料を樹脂Bに代えて樹脂Aに変更し、かつ、第3の層の材料を樹脂Bに代えて樹脂Aに変更した以外は、実施例1と同じにして比較例3に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、20μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを10μmとした。したがって、厚み比は1.0で実施例1と同じであった。耐熱性の判定結果は「不良」であった。
<比較例4>
実施例1の積層フィルムにおける第1の層の材料を樹脂Bに代えて樹脂Cに変更し、かつ、第3の層の材料を樹脂Bに代えて樹脂Cに変更し、かつ、第2の層の材料を製造例1に係るUVA含有樹脂Bに代えて製造例3に係るUVA含有樹脂Cに変更した以外は、実施例1と同じにして比較例4に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、20μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを10μmとした。したがって、厚み比は1.0で実施例1と同じであった。耐熱性の判定結果は「不良」であった。
<比較例5>
実施例2の積層フィルムにおける第1の層の材料を樹脂Bに代えて樹脂Aに変更し、かつ、第3の層の材料を樹脂Bに代えて樹脂Aに変更した以外は、実施例2と同じにして比較例5に係る積層フィルムを製造した。この積層フィルムの総厚みは、40μmであり、第2の層の厚みは、20μmであった。そこで、第1の層の厚み及び第3の層の厚みを10μmとした。したがって、厚み比は1.0で実施例2と同じであった。耐熱性の判定結果は「不良」であった。
Figure 0007031587000001
Figure 0007031587000002
(検討)
第1の層の材料と、第2の層の材料と、第3の層の材料に同じ重合体を用いた場合、紫外線吸収剤を含有する第2の層の材料のガラス転移温度は、第1の層の材料のガラス転移温度よりも低く、かつ、第3の層の材料のガラス転移温度よりも低いことが明らかとなった。
実施例1及び比較例1の比較から、厚み比が大きい方が耐熱性の判定結果に優れ、厚み比の小さい方が耐熱性の判定結果に劣る傾向があることが分かった。これと同じことは、実施例2及び比較例2の比較からも分かった。
実施例1,2及び比較例3~5の比較から、積層フィルムを構成する樹脂の材料の種類によっても耐熱性の判定結果が異なることが分かった。
<参考例1~4>
樹脂の材料の種類によって耐熱性の判定結果が異なることについて、厚み100μmの樹脂A、樹脂B及び樹脂Cのフィルムを用意して、耐熱性の判定結果、押込弾性率、水蒸気透過率、衝撃強度、及び引張弾性率を比較した。その比較結果を表3に示す。また、表3には、参照のため、厚み100μmのPET(ポリエチレンテレフタラート)のフィルムについての評価結果も示されている。
表3において、略称の意味は、以下の通りである。
Tg:樹脂のガラス転移温度
耐熱性:耐熱性の判定結果
光線透過率:波長380nmの光の透過率
Figure 0007031587000003
表3から、樹脂A、樹脂B及び樹脂C(それぞれ、参考例2~4)は、いずれも参照のためのPET(参考例1)に比較して優れた水蒸気透過率を有することが分かった。また、樹脂A、樹脂B及び樹脂Cのうち、耐熱性の判定結果、押込弾性率、衝撃強度、及び引張弾性率に優れるものは樹脂Bであることが判明した。したがって、実施例1~3についての結果も考慮に入れると、第2の層を保護する第1の層及び第3の層の材料としては、樹脂Bを用いることが特に好ましいことが分かった。一方で、樹脂A、樹脂B及び樹脂Cのうち、樹脂Aは、樹脂Bに比べて、耐熱性の判定結果が劣るものの、実施例2及び3についての結果を加味すると第2の層の材料に用いることが可能であることが判明した。
10 積層フィルム
10a フィルム
10U フィルムの上面
11 第1の層
12 第2の層
13 第3の層
15P 中心軸上の位置
20 偏光板
21 偏光子
201 上部クランプリング
202 下部クランプリング
211 鋼球

Claims (7)

  1. 150℃以上のガラス転移温度を有する第1の樹脂で形成される第1の層と、第2の樹脂で形成される第2の層と、150℃以上のガラス転移温度を有する第3の樹脂で形成される第3の層とをこの順に備える積層フィルムであって、
    前記第2の樹脂は、前記第1の樹脂のガラス転移温度よりも低く、かつ、前記第3の樹脂のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有し、
    前記第1の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される押込弾性率が2200MPa以上であり、
    前記第3の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される押込弾性率が2200MPa以上であり、
    前記第1の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定される水蒸気透過率が5g/m・day以下であり、
    前記第3の樹脂は、厚さ100μmのフィルムにした場合にJIS K7129 B(1992)に準拠して測定される水蒸気透過率が5g/m・day以下であり、
    前記第2の樹脂が、7重量%以上15重量%以下の紫外線吸収剤を含み
    記積層フィルムは、前記第2の層の厚みに対する、前記第1の層の厚みと前記第3の層の厚みの和の比が1.5以上4以下の範囲内にあ
    前記第1の層の厚みが、8μm以上であり、
    前記第3の層の厚みが、8μm以上である、積層フィルム。
  2. 前記第1の樹脂及び前記第3の樹脂のうちの一方又は双方は、厚さ100μmのフィルムにした場合に測定される衝撃強度が3×10-2J以上である、請求項1に記載の積層フィルム。
  3. 前記積層フィルムの厚みが50μm以下である、請求項1又は2に記載の積層フィルム。
  4. 前記第1の樹脂及び前記第3の樹脂のうちの一方又は双方は、脂環式構造を有する重合体を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  5. 前記第2の樹脂は、脂環式構造を有する重合体を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  6. 波長380nmにおける光線透過率が3%以下である、請求項1~のいずれか一項に記載の積層フィルム。
  7. 偏光子と、請求項1~のいずれか一項に記載の積層フィルムとを備える、偏光板。
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