JP7427897B2 - フィルムロール及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フィルムロール及びその製造方法に関し、より詳しくは、低弾性率で薄膜のフィルムであっても、ブロッキング耐性及び巻ズレ耐性に優れるフィルムロール及びその製造方法に関する。
一般に、液晶表示装置は、様々な熱可塑性樹脂を含有するフィルム(以下、熱可塑性樹脂フィルムともいう。)を備える。
通常、偏光板用途の前記フィルムは、長尺かつ幅広のフィルムのロール、所謂フィルムロールとして供給される。このようなフィルムロールはフィルムの厚さムラに起因してフィルムのブロッキングが生じたり、衝撃などにより巻ズレが生じたりすることがあった。
このような問題を解決する手段として、例えば、特許文献1にはプロテクトフィルムと呼ばれるフィルムを光学フィルムに貼り合わせることで、当該光学フィルムのブロッキングを防止し、かつ、見かけ上の厚さを増すことで巻ズレを防ぐ技術が開示されている。しかしながら、この技術はプロテクトフィルムと光学フィルムを貼り合わせる工程と使用時に剥がす工程が必要となり、生産性が高くない。
そこで、生産性よくブロッキング及び巻ズレを防止する別の手段として、例えば、特許文献2には、フィルム端部にナーリング加工したのちに巻き取ることで、ブロッキング及び巻ズレを防止したフィルムロールを得る技術が開示されている。
しかしながら、近年偏光板用途のフィルムは大面積化、薄膜化が求められている。また、偏光板を保護する保護フィルム及び位相差を調整する位相差フィルム等には環境の変化によって物性や光学特性が変化しないことが望まれており、従来はトリアセチルセルロース(通称TAC)などのセルロース材料が主体であったが、環状オレフィン系樹脂やアクリル系樹脂など耐水性に優れた材料を含有するフィルムが、前記保護フィルムや位相差フィルムとして使われ始めている。さらに、フィルムを薄膜にして偏光板を薄くすることが強く求められているが、前記環状オレフィン系樹脂やアクリル系樹脂を含有する低弾性率で薄膜のフィルムは、巻取張力を低くしなければならず、結果として軟巻傾向となり巻ズレしやすい。
このような状況下、液晶表示装置用に使用されるフィルムを幅広かつ長尺でフィルムロールにするには非常に難易度が高い技術を要求されるようになってきており、前記ナーリング加工だけでは、ブロッキングや巻ズレの問題を解決できない状況にある。
特開2019-61031号公報 特許5266611号公報
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、低弾性率で薄膜のフィルムであっても、ブロッキング耐性及び巻ズレ耐性に優れるフィルムロール及びその製造方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、少なくともフィルムの両端部のナーリング加工部及び当該ナーリング加工部に対向するフィルム裏面の部位の静止摩擦係数を制御することで、フィルムロールにした際に、フィルム同士が接触するナーリング加工部の摩擦力を高め、それによりブロッキング及び巻ズレの発生が抑制されることを見いだし、低弾性率で薄膜のフィルムであっても、ブロッキング耐性及び巻ズレ耐性に優れるフィルムロール及びその製造方法が得られることに至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、
前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、
当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、
下記関係式(1)及び(2)を満たし、
式(1) 面C同士間の静止摩擦係数<部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数
式(2) a<b
前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高い
ことを特徴とするフィルムロール
.フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、
前記ナーリング加工部は、凸形状部を含む凹凸構造を有し、
前記凹凸構造の高さの変動が、±20%以下であり、
前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、
当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、
下記関係式(1)及び(2)を満たし、
式(1) 面C同士間の静止摩擦係数<部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数
式(2) a<b
前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高い
ことを特徴とするフィルムロール。
.前記a及びbが、下記関係式(3)を満たすことを特徴とする第1項又は項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
式(3) 0.3<a/b<0.8
.前記フィルムの幅手長が、1.3~3.0mの範囲内であることを特徴とする第1項から第項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
.前記フィルムの膜厚が、10~45μmの範囲内であることを特徴とする第1項から第項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
.前記フィルムが、環状オレフィン系樹脂又はアクリル系樹脂を含有することを特徴とする第1項から第項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
.第1項から第項までのいずれか一項に記載のフィルムロールを製造するフィルムロールの製造方法であって、少なくとも前記部位A又は前記部位Bに表面改質処理を行う工程を有することを特徴とするフィルムロールの製造方法。
.前記表面改質処理を、前記部位Bのみに行うことを特徴とする第項に記載のフィルムロールの製造方法。
.前記表面改質処理を、前記部位A及び前記部位Bの両方に行うことを特徴とする第項に記載のフィルムロールの製造方法。
10.前記ナーリング加工部を、レーザーナーリング加工によって形成することを特徴とする第項から第項までのいずれか一項に記載のフィルムロールの製造方法。
本発明の上記手段により、低弾性率で薄膜のフィルムであっても、ブロッキング耐性及び巻ズレ耐性に優れるフィルムロール及びその製造方法を提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明は上述した課題について鋭意検討した結果、フィルムの一部、具体的には両端部のナーリング加工部(部位A)及び当該ナーリング加工部に対向するフィルム裏面側の部位(部位B)、及び当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面(面C)のそれぞれの静止摩擦係数を、関係式(1)及び(2)を満たすように制御することで、フィルムロールにした際に、フィルム同士が接触するナーリング加工部の摩擦力を当該フィルム面Cより高めることができる。それによって低弾性率で薄膜のフィルムであっても、単にナーリング加工部を形成する手段に比較して、ブロッキング及び巻ズレの発生をより抑制することができるものと推察される。
ナーリング加工及び表面改質処理を行って巻き取られたフィルムロールの概略図 ナーリング加工の方式を説明する概念図 溶液流延法によってフィルム製造する方法を示す模式図 フィルム製造ラインの概略図 巻取装置の平面図
本発明のフィルムロールは、フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、前記関係式(1)及び(2)を満たし、前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高いことを特徴とする
発明のフィルムロールは、フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、前記ナーリング加工部は、凸形状部を含む凹凸構造を有し、前記凹凸構造の高さの変動が、±20%以下であり、前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、前記関係式(1)及び(2)を満たし、前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高いことを特徴とする。
これらの特徴は、下記実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記a及びbが、前記関係式(3)を満たすことが、より大面積化、薄膜化されたフィルムロールの巻ズレ防止の観点から、好ましい範囲である。
また、前記フィルムの幅手長が、1.3~3.0mの範囲内であることや、前記フィルムの膜厚が、10~45μmの範囲内であることが、大面積化、薄膜化に対応する偏光板用途のフィルムを提供する観点から、好ましい。
前記フィルムが、環状オレフィン系樹脂又はアクリル系樹脂を含有することが、偏光板を保護する保護フィルム及び位相差フィルムとして環境の変化によって物性や光学特性の変化を抑制する観点から、好ましい。
本発明のフィルムロールを製造するフィルムロールの製造方法は、少なくともナーリング加工部の部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位Bに表面改質処理を行う工程を有することを特徴とする。
また、前記表面改質処理を、前記部位Bのみに行うことが、フィルムロールを生産性よく製造する観点から、好ましい。
また、前記表面改質処理を、前記部位A及び前記部位Bの両方に行うことが、静止摩擦係数をより高める観点から、好ましい製造方法である。
さらに、前記ナーリング加工部を、レーザーナーリング加工によって形成することが、薄膜の熱可塑性樹脂フィルムにおいても、凸形状部の形成時のフィルムの破断を防止する観点から、好ましい製造方法である。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
≪本発明のフィルムロールの概要≫
本発明のフィルムロールは、フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、下記関係式(1)及び(2)を満たし、
式(1) 面C同士間の静止摩擦係数<部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数
式(2) a<b
前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高いことを特徴とする
発明のフィルムロールは、フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、前記ナーリング加工部は、凸形状部を含む凹凸構造を有し、前記凹凸構造の高さの変動が、±20%以下であり、前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、下記関係式(1)及び(2)を満たし、
式(1) 面C同士間の静止摩擦係数<部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数
式(2) a<b
前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高いことを特徴とする。
本発明の特徴は、フィルムの一部、具体的には両端部のナーリング加工部A及び当該ナーリング加工部に対向するフィルム裏面の部位B、及び当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面Cの静止摩擦係数を、上記関係式(1)及び(2)を満たすように制御することで、フィルムロールにした際に、フィルム同士が接触するナーリング加工部の摩擦力をフィルム面Cより高めることができ、それによってブロッキング及び巻ズレの発生が抑制するものである。
本発明において、前記静止摩擦係数を制御するのに、少なくともナーリング加工部の部位A、又は当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位Bに、表面改質処理を行うことが好ましい。ここで用いる表面改質処理は、それぞれの部位A及び部位Bの静止摩擦係数を、前記関係式(1)及び式(2)を満たすように付与するものである。
通常「表面改質処理」は、例えば、塗布前などに塗布物とフィルムとの着性を向上するためにフィルムに付与することや、機能層を積層する際に機能層同士の密着性等を向上するために付与する技術として知られている。しかしながら、当該技術をフィルムロールの製造時に適用するとフィルムの面同士が接着しやすくなり、ブロッキング等が発生するため、そのままではフィルムロールの製造には適用し難い。
本発明では、ナーリング加工部の部位A、及び当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位B以外のフィルム面Cには、当該表面改質処理は施さないため、フィルムの主要部分である面Cの接着性には影響せず、上記した「接着によるブロッキングの発生」は回避できる。
通常、フィルムの摩擦力は真実接触面積と対象物同士の凝集力(結合力)に依存することが知られており、対象物と接触した際にどの程度フィルムが接触するかに依存する。ナーリングは凸部形状を有しているが、凸部の面積は通常フィルム表面に対して5%以下であるのが一般的であり、そのため真実接触面積が少ない。よって摩擦力はフィルム面Cに比べると劣ることが知られている。
本発明では、少なくともナーリング加工部の部位A又は当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位Bに、静止摩擦係数を高めるために、表面改質処理を行うことが好ましい。当該表面改質処理によって、それ以外のフィルム面Cよりも凝集力(結合力)を高くすることで、フィルムロールにおけるナーリング加工部での摩擦力を高めることができ、結果としてブロッキングや巻ズレを起こさないフィルムロールを形成できるものである。
本発明に係る「静止摩擦係数」は、例えば、静摩擦測定器(東洋精機製 FRICTION TESTER TR)にて、測定されるものである。
本発明に係る前記関係式(1)では、面C同士間の静止摩擦係数と部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数を以下の方法にて測定する。
測定条件:フィルム(ナーリング加工部(部位A)、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)及び非ナーリング加工部(面C))、を用いて、面C同士間及び部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数を、それぞれの部位を重ね合わせて、荷重0.166g/mm、0.83g/mm、及び1.66g/mmにてそれぞれ静止摩擦係数を測定する。数値は上記3荷重における静止摩擦係数の平均値とする。
また、関係式(2)では、ナーリング加工部(部位A)同士の間の静止摩擦係数をa、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)同士の間の静止摩擦係数をbとしてそれぞれ測定したときに、a及びbの関係を示すものである。部位Bの静止摩擦係数bを部位Aの静止摩擦係数aよりも高めることで、摩擦力の向上を期待できる。
当該a及びbの関係は、さらに下記関係式(3)を満たすことが、より大面積化、薄膜化されたフィルムロールの巻ズレを防止する観点から、好ましい。
式(3) 0.3<a/b<0.8
式(3)において、0.3より大きいとナーリング加工部の摩擦係数aが大きくなるため、巻ズレの発生がしにくくなる。これは、部位A及び部位Bの摩擦係数が大きく異なる場合、摩擦係数が小さい面の影響を受けやすいため、部位Aの摩擦係数aの値が適度になることで、部位A/部位Bの摩擦係数の差が大きくなりすぎ、巻ズレが起きにくくなる。
また、0.8より小さいと部位Aに対向するフィルム裏面側の部位Bの摩擦係数bが小さすぎることがなく、ナーリング加工部周辺でのブロッキング発生が抑制され、ブロッキング耐性の向上効果を維持しやすい。
〔1〕ナーリング加工部
本発明に係るナーリング加工部は、フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリングを有する部位をいう。当該フィルムは、前記ナーリング加工部である部位Aと、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位Bと、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面である面Cとに分けられる。
ここで「対向する部位」とは、フィルム表面側のナーリング加工部を部位Aとしたときに、フィルム裏面側において、当該部位Aとフィルムを介して対称の位置にある部位をいう。
<ナーリング加工>
図1は、ナーリング加工及び好ましくは表面改質処理して巻き取られたフィルムロールの断面を示す概略図である。
図1(a)では、製膜されたフィルム1はニアロール2及びタッチロール3によって巻き回され、フィルムロール10として巻き取られる。部位Aはナーリング加工部であり、図示していないナーリング加工手段によってナーリングが形成される。部位Bは当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位であり、(a)のケースでは好ましくは静止摩擦係数を制御するために、表面改質処理される部位である。
当該部位Bは、ナーリング加工部(部位A)のナーリング幅長に対して50~120%の幅の範囲内に、静止摩擦係数を制御するために表面改質処理されることが好ましい。より好ましくは、80~120%の範囲であり、さらに好ましくは90~110%の範囲であり、特に好ましくは、100~110%の範囲である。
上記表面改質処理される部位Bの幅長は、ナーリング加工部(部位A)の幅長に対して50%以上であれば、本発明の効果を有効に発現でき、120%以内であれば、生産上のばらつきを含めて本発明の効果を発現できる。
図1(b)は、ナーリング加工部A及び当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位Bを有するフィルムロールを示す斜視図である。
本発明のフィルムロール10は、フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部(部位A)を有するフィルムロールであって、少なくとも当該ナーリング加工部(部位A)とそれに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)に、静止摩擦係数を制御するために、表面改質処理を行うことが、好ましい。したがって、本発明の実施態様として、(1)ナーリング加工部(部位A)のみに表面改質処理を付与する態様、(2)前記ナーリング加工部(部位A)に対向するフィルム裏面側の部位(部位B)のみに表面改質処理を付与する態様、及び(3)ナーリング加工部(部位A)とそれに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)の両方に表面改質処理を付与する態様がある。
ここで、「ナーリング加工」とは、「フィルム面上に凹凸部を形成する、いわゆるローレット加工」をいう。従来、ナーリング加工手段は複数あるが、大きくは、凸形状を有した金属ロール(エンボス・リングともいう。)を加熱しながら押し当てる「加熱押圧方式」とレーザーなどでフィルムが吸収する波長を選択的に与えることで加熱して変形させる「レーザー方式」の二つがある。また「加熱押圧方式」は対抗するロール(通常バックロールという。)の素材を変更することで前記凸部形状が変わる。
図2は、種々のナーリング加工の方式を説明する概念図である。
図2(a)は、金属ロール上に形成された凸形状を有したエンボス・リング4によって、当該金属ロールを加熱しながら押し当てる「加熱押圧方式」を示す模式図であり、バックロールが金属ロール5の場合である。バックロールが金属であることにより、エンボス・リング4をフィルム1に押し込んだ際に生じる応力は、フィルム内部とエンボス・リング周辺に向かい、図2(b)のような形状で凸形状部(ナーリング)8が形成される。
本発明でいう「ナーリング加工部」とは、前記凸部形状を付与(形成)した部位をいう。
前記加熱の温度は、好ましくは、熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度範囲から選択される。
また、エンボス・リング4は、炭素鋼、ステンレススティール、セラミックコーティング及びHCrメッキなどの材質が使用され、特に限定はされないが、突起形成部分の幅5~30mm程度、刻印の形状は、突起のピッチが幅方向、長手方向とも0.5~5mm程度、突起の高さが0.3~3mm程度であるが、リングの幅、突起のピッチ、高さとも必要に応じて選ぶことができる。
図2(c)は、前記「加熱押圧方式」であるが、バックロールがゴムロール6の場合である。バックロールがゴムであることにより、エンボス・リング4をフィルム1に押し込んだ際に生じる応力は、ゴムロール側に向かい、図2(d)のような形状でフィルム裏面側に凸形状部(ナーリング)8が形成される。
図2(e)は、前記「レーザー方式」であるが、レーザー光7を照射した部位のフィルムが熱変形し、図2(f)のような形状で凸形状部(ナーリング)8が形成される。
本発明に係るナーリング加工は、成形のしやすさや破断等を防止する観点から、レーザー方式であることが好ましい。
レーザー方式では、熱可塑性樹脂フィルムにレーザー光を照射すると、レーザー光が照射された地点において熱可塑性樹脂フィルムが局所的に熱溶融又はアブレーションを生じる。このため、レーザー光が照射された地点では窪みが形成され、この窪みは凸形状部の央部となる。また、レーザー光の照射により熱溶融した熱可塑性樹脂フィルムの材料の一部又は全部が流動化することにより、レーザー光を照射した地点の周囲には突出部が形成され、この突出部は凸形状部の周部となる。このようにレーザー光により凸形状部を形成するようにすれば、膜厚の薄い熱可塑性樹脂フィルムにおいても、凸形状部の形成時の熱可塑性樹脂フィルムの破断を防止することができる。また、熱可塑性樹脂フィルムを屈曲させても、凸形状部で破断が生じ難い。これは、例えばエンボス加工処理と比べ、レーザー光で凸形状部を形成する場合には、熱可塑性樹脂フィルムに対し不要な押圧が加わらず、熱可塑性樹脂フィルムに残留応力が残りにくいことに起因すると推察される。
本発明はレーザー方式を採用することが好ましいが、レーザー方式による凸形状部の形成は安定している一方で、凸形状部の形成面積が少なく、そのため摩擦力が低い傾向にある。しかしながら、本発明に係る表面改質処理を用いることで、安定した凸形状部を維持しながらナーリング加工部の摩擦力を高め、ゲージバンド耐性及び巻ズレ耐性が高いフィルムロールを得ることができる。ここで「ゲージバンド」とは「ブラックバンド」ともいい、フィルムロールにしたときに、フィルムの膜厚の偏りやフィルム同士のブロッキングによってフィルム厚さが厚くなり、巻上がったフィルムロールの一部が視覚的に黒っぽく見える箇所をいう。
ナーリング加工部は、凸形状部を含む凹凸構造を、フィルムの取り扱い性を向上する目的でフィルムの幅方向の両端部に付与する場合、凹凸構造領域の幅は、2mm以上が好ましく、4mm以上がより好ましく、5mm以上が特に好ましく、また、100mm以下が好ましく、80mm以下がより好ましく、60mm以下が特に好ましい。
ナーリング加工部の高さh(μm)は、フィルム膜厚Hの0.05~0.3倍の範囲、幅Wは、フィルム幅Lの0.005~0.02倍の範囲に設定することが好ましい。
その場合ナーリング部の高さは、フィルム面から通常は平均で、好ましくは1.5~30μmの範囲であり、より好ましくは2~20μmの範囲である。
また、ナーリング加工部は、フィルムの両面に形成してもよい。この場合、両面のナーリング部の高さh1+h2(μm)は、フィルム膜厚Hの0.05~0.3倍の範囲、幅Wはフィルム幅Lの0.005~0.02倍の範囲に設定することが好ましい。例えば、フィルム膜厚40μmであるとき、ナーリング部の高さh1+h2(μm)は2~12μmの範囲に設定することが好ましく、ナーリング部幅は5~30mmの範囲に設定することが好ましい。
前記凹凸構造の形状及び凹凸構造領域内のそれらの配置は、使用目的に応じた任意の形状及び配置としうる。レーザー光をフィルム表面に照射する軌跡を制御することにより、レーザー光により所望の形状の凹凸構造を描画することができる。個々の凹凸構造の形状(フィルム面に垂直な方向から観察した際の形状)の例としては、ドット状の形状、線形の形状、円形の形状、楕円形の形状、多角形の形状等の形状が挙げられる。凹凸構造の配置は、例えばフィルムの長手方向及び幅方向に沿って一定の規則性を有する配置、又はランダムな配置とすることができる。
本発明に用いられるレーザー装置としては、フィルムの加工に用いる各種の形式のものを用いることができる。用いるレーザー装置の例としては、ArFエキシマレーザー装置、KrFエキシマレーザー装置、XeClエキシマレーザー装置、YAGレーザー装置(特に、第3高調波若しくは第4高調波)、YLF若しくはYVOの固体レーザー装置(特に、第3高調波若しくは第4高調波)、Ti:Sレーザー装置、半導体レーザー装置、ファイバーレーザー装置、及び炭酸ガスレーザー装置が挙げられる。これらのレーザー装置の中でも、比較的安価であり、かつフィルムの加工に適した出力が効率的に得られる観点から、炭酸ガスレーザー装置が好ましい。
レーザー照射におけるレーザー光の波長範囲の中心波長は、特に限定されず、フィルムの加工に用いる任意の波長としうる。例えば、中心波長が、9~12μmの範囲内のいずれかの値であるレーザー光を用いることができる。特に、レーザー装置として炭酸ガスレーザー装置を用いる場合、中心波長として10.6μm付近の波長(たとえば10.5~10.7μm)を含むレーザー光、及び中心波長として9.3μm付近の波長(例えば、9.2~9.4μm)を含むレーザー光を用いることができ、特に波長9.3μmを含むレーザー光を用いた場合、炭化水素重合体を含むフィルムのナーリングの形成を、特に良好に行うことができる。
レーザー光の出力は、好ましくは1W以上、より好ましくは5W以上、さらに好ましくは15W以上であり、好ましくは120W以下、より好ましくは100W以下、さらに好ましくは80W以下、さらにより好ましくは70W以下である。
レーザー方式を用いたナーリング加工によれば、凹凸構造の高さの変動が少ない凹凸構造付きフィルムを製造することができる。凹凸構造の高さとは、フィルムの表面に形成された凹凸構造の最も高い部分と、フィルムの表面との高さの差である。凹凸構造の高さは、干渉型表面形状測定装置(ZYGO社製「NewView7200」)を用いて測定できる。例えば、フィルムロールとして巻き取る場合であれば、凹凸構造の高さの変動は、好ましくは±20%以下、より好ましくは±15%以下である。凹凸構造の高さの変動をこのように低い値とすることにより、フィルムロールにおけるフィルム間の摩擦による傷の発生及びブロッキングを、効果的に低減することができる。
<レーザー方式を用いたナーリング加工の好ましい具体例>
炭酸ガスレーザー装置:レーザー装置の出力20W、出光波長の中心波長10.59μm、及び出光波長範囲を、中心波長を中心として±0.01μm以下に調整。
ナーリング加工部の形成:凹凸領域の幅はそれぞれ15mm、フィルムを搬送するラインスピードは10m/分に調整。
レーザーのフィルムへの照射は、炭酸ガスレーザー装置から発光した平行化したビームを、2枚のガルバノミラーで反射し、fθレンズ(焦点距離200mm)を介して、搬送されるフィルムの表面に集光させることにより行った。ガルバノミラーの角度を制御することで、集光位置を、フィルム平面方向に移動させ、それにより、フィルム表面上へのレーザー光の照射の軌跡を制御する。
レーザー光の照射の軌跡は、フィルム表面の凹凸領域内に多数の円を描画するよう制御し、それにより円に対応する形状の凹凸構造を形成する。個々の円の直径は2.5mmとし、円は、幅15mmの凹凸領域内に、フィルム長尺方向に延長する5つの列を形成するよう配置する。当該レーザー光の照射により、凹凸構造の形成速度を調整し、高さ10μm程度の凹凸構造を形成し、本発明に係るナーリング加工部とすることができる。
<表面改質処理>
本発明において、少なくともナーリング加工部である部位A又は当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位である部位Bに、静止摩擦係数を制御するために、表面改質処理を行うことが好ましい。
本発明に係る表面改質処理とは、フィルム表面のエネルギー、所謂表面エネルギーが活性化されることを指す。活性化されるのであれば効果は期待できるが、例えばプラズマ処理やコロナ処理であれば活性化を容易に行え、かつ所望の部分のみ改質を行える。例えば、フィルム表面を薬剤で処理する、研磨するなどの方法でも改質は可能である。表面エネルギーが上がることで、フィルムロールにした際に、フィルムとの摩擦力が向上し巻ズレに防止することができる。本発明において「表面エネルギーが活性化」とは、表面が親水性に近づくことを意味しており、すなわちそれは、表面改質処理前後で表面自由エネルギーが10mJ/m以上上昇することと定義される。
本発明においてはプラズマ処理が表面改質を行うのに好ましく、プラズマ処理であればフィルム幅手の一部のみを処理することが容易となる。また、活性化させるためのエネルギーが高いため、処理時間が少ない状態でも使用できる。処理時間はフィルムによって異なるため、フィルム種類に合わせて適切な処理時間を設定する。
コロナ処理は表面改質可能であるが、帯電の影響を受けるため、除電工程も合わせて行う必要がある。
表面改質処理を行うのは少なくとも、前述のとおり、ナーリング加工部(部位A)のみに表面改質処理を付与する態様、前記ナーリング加工部(部位A)とそれに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)のみに表面改質処理を付与する態様、及びナーリング加工部(部位A)とそれに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)の両方に表面改質処理を付与する態様がある。中でも、装置の設置及び効果の観点から、フィルム裏面側の部位(部位B)のみに表面改質処理を付与する態様、及びナーリング加工部(部位A)とそれに対向するフィルム裏面側の部位(部位B)の両方に表面改質処理を付与する態様であることが好ましい。
具体的な表面改質処理の方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、ケン化処理、グロー処理、オゾン処理、電子線処理等が挙げられる。特に生産性の観点から、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、ケン化処理が好ましく、プラズマ処理であることが特に好ましい。
コロナ処理やプラズマ処理は、フィルム表面を放電処理に供して官能基(例えば、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アクリル基、アミド基など)を付与し、フィルム表面の濡れ性を向上させる処理である。コロナ処理は通常大気圧下(空気中)で行われ、プラズマ処理は通常、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、二酸化炭素、一酸化二窒素、水素、アンモニアなどの雰囲気下で行われるが、大気圧下で行われる「大気圧プラズマ処理」であることも採用され得る。
「コロナ放電処理」とは、誘電体と絶縁された電極間に高周波・高電圧をかけてコロナを発生させ、誘電体と電極との間に基材フィルムを通過させることで、基材フィルムの表面を処理する方法である。それにより、基材フィルムの表面の接着性が高められる。電極の材質の例には、セラミックス及びアルミが含まれる。電極と誘電体との距離は、1~5mmであることが好ましく、1~3mmであることがより好ましい。
コロナ出力強度は、0.2~3kWであることが好ましく、0.5~1.5kWであることがより好ましい。コロナ出力強度が0.2以上であることで、コロナ放電が安定化し、フィルムの表面に安定した接着力を付与しやすい点が好ましい。コロナ出力強度が2.0kW以下であることで、フィルムが傷付きにくくなる場合がある。コロナ放電処理における電子照射量は、100~1000W/m・minとしうる。
「プラズマ処理」は、減圧下又は大気圧下で発生させた不活性ガスや酸素ガス等のガス雰囲気下で、プラズマ放電をすることにより、フィルムの表面を活性化させる処理である。ロールを用いた搬送下で効率良く生産するためには、大気圧下でのプラズマ処理が好ましい。
プラズマ処理は、ガスの種類を種々変更することにより基材層の表面を種々に改質することができる。そのため、基材層の表面を活性化するにあたり、適宜任意にガスの種類を選択することができる。ガスの種類の例には、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、アクリル酸、ヒドロキシアルキル、CF、CHF等のフッ素系化合物が含まれる。
プラズマ出力は、0.2~3kWであることが好ましい。ライン速度(移動速度)は、3~70m/分であることが好ましく、3~50m/分であることがより好ましい。周波数は、3~30kHzであることが好ましく、5~20kHzであることがより好ましい。
プラズマ処理の具体的な条件としては、常圧プラズマ照射装置を使用し、フィルムを常圧プラズマ照射装置の下を通過させ、常圧プラズマ照射処理を施す。
常圧プラズマ処理に用いた混合ガス(反応ガス)の組成を以下一例として示す。なお、気圧は1.013×10Paである。
窒素:99.98体積%
酸素:0.02体積%
混合ガス流量:2m/min
「紫外線処理」における紫外線とは、一般的に10~400nmの波長を有する電磁波をいうが、紫外線照射処理の場合は、好ましくは210~375nmの紫外線を用いる。
紫外線の照射は、照射されるフィルムがダメージを受けない範囲で、照射強度や照射時間を設定することが好ましい。
紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する基材又は支持体の形状によって適宜選定することができる。例えば、SAMCO社製のUVオゾンクリーナーUV-1、アイグラフィクス株式会社製の紫外線焼成炉等の装置を使用することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する基材若しくは基材又はバリア層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒~60分であり、好ましくは0.5秒~30分である。
「ケン化処理」は、一般的には、一定温度、一定濃度の水酸化ナトリウム溶液に一定時間浸漬することにより行う。例えば、本発明の光学フィルムについては、60℃の2mol/Lの水酸化ナトリウム溶液に90秒間浸漬する。
〔2〕フィルムロール
本発明でいうフィルムロールとは、ロール状に巻いたフィルムをいう。
〔2.1〕熱可塑性樹脂
本発明に係るフィルムに用いられる熱可塑性樹脂材料としては、製膜後フィルムロールとして扱えるものであれば限定はない。例えば、偏光板用途として使用されている熱可塑性樹脂としては、トリアセチルセルロース(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、ジアセチルセルロース(DAC)などのセルロースエステル系樹脂やシクロオレフィンポリマー(COP)などの環状オレフィン系樹脂(以下、シクロオレフィン系樹脂ともいう。)、ポリプロピレン(PP)などのポリプロピレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル系樹脂、及びポリエチレンテレフターレート(PET)などのポリエステル系樹脂が適用できる。
特に、低弾性率のフィルム、例えば、3.0GPa未満の樹脂において、フィルムロールを形成する際に巻ズレが起きやすいことから、本発明に係る関係式(1)及び(2)を満たすように静止摩擦係数を制御することは、低弾性率のフィルムであるシクロオレフィンポリマー(COP)やポリメチルメタクリレート(PMMA)を熱可塑性樹脂として用いたフィルムロールに適用することが効果的である。
また、本発明の効果は、薄膜領域にて価値が高まる。薄膜フィルムの膜厚としては5~80μmが好ましく、10~50μmがより好ましく、10~45μmがさらに好ましい。膜厚が10μm未満であるとフィルムロールの剛性が低く、ロール形状を保つことが難しい。膜厚が80μmを超えると質量が増すため長尺のフィルムロールを作製しずらい。
〔2.1.1〕シクロオレフィン系樹脂
本発明のフィルムロールに含有されるシクロオレフィン系樹脂は、シクロオレフィン単量体の重合体、又はシクロオレフィン単量体とそれ以外の共重合性単量体との共重合体であることが好ましい。
シクロオレフィン単量体としては、ノルボルネン骨格を有するシクロオレフィン単量体であることが好ましく、下記一般式(A-1)又は(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体であることがより好ましい。
Figure 0007427897000001
一般式(A-1)中、R~Rは、各々独立して、水素原子、炭素原子数1~30の炭化水素基、又は極性基を表す。pは、0~2の整数を表す。ただし、R~Rの全てが同時に水素原子を表すことはなく、RとRが同時に水素原子を表すことはなく、RとRが同時に水素原子を表すことはないものとする。
一般式(A-1)においてR~Rで表される炭素原子数1~30の炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1~10の炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数1~5の炭化水素基であることがより好ましい。炭素原子数1~30の炭化水素基は、例えば、ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子又はケイ素原子を含む連結基を更に有していても良い。そのような連結基の例には、カルボニル基、イミノ基、エーテル結合、シリルエーテル結合、チオエーテル結合等の2価の極性基が含まれる。炭素原子数1~30の炭化水素基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基等が含まれる。
一般式(A-1)においてR~Rで表される極性基の例には、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、アミド基及びシアノ基が含まれる。中でも、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルコキシカルボニル基及びアリールオキシカルボニル基が好ましく、溶液製膜時の溶解性を確保する観点から、アルコキシカルボニル基及びアリールオキシカルボニル基が好ましい。
一般式(A-1)におけるpは、光学フィルムの耐熱性を高める観点から、1又は2であることが好ましい。pが1又は2であると、得られる重合体がかさ高くなり、ガラス転移温度が向上しやすいためである。
Figure 0007427897000002
一般式(A-2)中、Rは、水素原子、炭素数1~5の炭化水素基、又は炭素数1~5のアルキル基を有するアルキルシリル基を表す。Rは、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、アミド基、シアノ基、又はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子若しくはヨウ素原子)を表す。pは、0~2の整数を表す。
一般式(A-1)におけるRは、炭素数1~5の炭化水素基を表すことが好ましく、炭素数1~3の炭化水素基を表すことがより好ましい。
一般式(A-2)におけるRは、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルコキシカルボニル基及びアリールオキシカルボニル基を表すことが好ましく、溶液製膜時の溶解性を確保する観点から、アルコキシカルボニル基及びアリールオキシカルボニル基がより好ましい。
一般式(A-2)におけるpは、光学フィルムの耐熱性を高める観点から、1又は2を表すことが好ましい。pが1又は2を表すと、得られる重合体がかさ高くなり、ガラス転移温度が向上しやすいためである。
一般式(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体は、有機溶媒への溶解性を向上させる点から好ましい。一般的に有機化合物は対称性を崩すことによって結晶性が低下するため、有機溶媒への溶解性が向上する。一般式(A-2)におけるR及びRは、分子の対称軸に対して片側の環構成炭素原子のみに置換されているので、分子の対称性が低く、すなわち、一般式(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体は溶解性が高いため、光学フィルムを溶液流延法によって製造する場合に適している
シクロオレフィン単量体の重合体における一般式(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体の含有割合は、シクロオレフィン系樹脂を構成する全シクロオレフィン単量体の合計に対して例えば、70モル%以上、好ましくは80モル%以上、より好ましくは100モル%とし得る。一般式(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体を一定以上含むと、樹脂の配向性が高まるため、位相差(リターデーション)値が上昇しやすい。
以下、一般式(A-1)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体の具体例を例示化合物1~14に示し、一般式(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体の具体例を例示化合物15~34に示す。
Figure 0007427897000003
シクロオレフィン単量体と共重合可能な共重合性単量体の例には、シクロオレフィン単量体と開環共重合可能な共重合性単量体、及びシクロオレフィン単量体と付加共重合可能な共重合性単量体等が含まれる。
開環共重合可能な共重合性単量体の例には、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘプテン、シクロオクテン及びジシクロペンタジエン等のシクロオレフィンが含まれる。
付加共重合可能な共重合性単量体の例には、不飽和二重結合含有化合物、ビニル系環状炭化水素単量体及び(メタ)アクリレート等が含まれる。不飽和二重結合含有化合物の例には、炭素原子数2~12(好ましくは2~8)のオレフィン系化合物が含まれ、その例には、エチレン、プロピレン及びブテン等が含まれる。ビニル系環状炭化水素単量体の例には、4-ビニルシクロペンテン及び2-メチル-4-イソプロペニルシクロペンテン等のビニルシクロペンテン系単量体が含まれる。(メタ)アクリレートの例には、メチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート及びシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の炭素原子数1~20のアルキル(メタ)アクリレートが含まれる。
シクロオレフィン単量体と共重合性単量体との共重合体におけるシクロオレフィン単量体の含有割合は、共重合体を構成する全単量体の合計に対して例えば、20~80mol%、好ましくは30~70mol%とし得る。
シクロオレフィン系樹脂は、前述のとおり、ノルボルネン骨格を有するシクロオレフィン単量体、好ましくは一般式(A-1)又は(A-2)で表される構造を有するシクロオレフィン単量体を重合又は共重合して得られる重合体であり、その例には、以下のものが含まれる。
(1)シクロオレフィン単量体の開環重合体
(2)シクロオレフィン単量体と、それと開環共重合可能な共重合性単量体との開環共重合体
(3)上記(1)又は(2)の開環(共)重合体の水素添加物
(4)上記(1)又は(2)の開環(共)重合体をフリーデルクラフツ反応により環化した後、水素添加した(共)重合体
(5)シクロオレフィン単量体と、不飽和二重結合含有化合物との飽和共重合体
(6)シクロオレフィン単量体のビニル系環状炭化水素単量体との付加共重合体及びその水素添加物
(7)シクロオレフィン単量体と、(メタ)アクリレートとの交互共重合体
上記(1)~(7)の重合体は、いずれも公知の方法、例えば、特開2008-107534号公報や特開2005-227606号公報に記載の方法で得ることができる。例えば、上記(2)の開環共重合に用いられる触媒や溶媒は、例えば、特開2008-107534号公報の段落0019~0024に記載のものを使用できる。上記(3)及び(6)の水素添加に用いられる触媒は、例えば、特開2008-107534号公報の段落0025~0028に記載のものを使用できる。上記(4)のフリーデルクラフツ反応に用いられる酸性化合物は、例えば、特開2008-107534号公報の段落0029に記載のものを使用できる。上記(5)~(7)の付加重合に用いられる触媒は、例えば、特開2005-227606号公報の段落0058~0063に記載のものを使用できる。上記(7)の交互共重合反応は、例えば、特開2005-227606号公報の段落0071及び0072に記載の方法で行うことができる。
中でも、上記(1)~(3)及び(5)の重合体が好ましく、上記(3)及び(5)の重合体がより好ましい。すなわち、シクロオレフィン系樹脂は、得られるシクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度を高くし、かつ光透過率を高くすることができる点で、下記一般式(B-1)で表される構造単位と下記一般式(B-2)で表される構造単位の少なくとも一方を含むことが好ましく、一般式(B-2)で表される構造単位のみを含むか、又は一般式(B-1)で表される構造単位と一般式(B-2)で表される構造単位の両方を
含むことがより好ましい。一般式(B-1)で表される構造単位は、前述の一般式(A-1)で表されるシクロオレフィン単量体由来の構造単位であり、一般式(B-2)で表される構造単位は、前述の一般式(A-2)で表されるシクロオレフィン単量体由来の構造単位である。
Figure 0007427897000004
一般式(B-1)中、Xは、-CH=CH-又は-CHCH-を表す。R~R及びpは、それぞれ一般式(A-1)のR~R及びpと同義である。
Figure 0007427897000005
一般式(B-2)中、Xは、-CH=CH-又は-CHCH-を表す。R~R及びpは、それぞれ一般式(A-2)のR~R及びpと同義である。
本発明に係るシクロオレフィン系樹脂は、市販品であっても良い。シクロオレフィン系樹脂の市販品の例には、JSR(株)製のアートン(Arton)G(例えば、G7810等)、アートンF、アートンR(例えば、R4500、R4900及びR5000等)、及びアートンRXが含まれる。
シクロオレフィン系樹脂の固有粘度〔η〕inhは、30℃の測定において、0.2~5cm3/gであることが好ましく、0.3~3cm/gであることがより好ましく、0.4~1.5cm/gであることが更に好ましい。
シクロオレフィン系樹脂の数平均分子量(Mn)は、8000~100000であることが好ましく、10000~80000であることがより好ましく、12000~50000であることが更に好ましい。シクロオレフィン系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、20000~300000であることが好ましく、30000~250000であることがより好ましく、40000~200000であることが更に好ましい。シクロオレフィン系樹脂の数平均分子量や重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にてポリスチレン換算にて測定することができる。
<ゲルパーミエーションクロマトグラフィー>
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=500~2800000の範囲内の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
固有粘度〔η〕inh、数平均分子量及び重量平均分子量が上記範囲にあると、シクロオレフィン系樹脂の耐熱性、耐水性、耐薬品性、機械的特性、及びフィルムとしての成形加工性が良好となる。
シクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、通常、110℃以上であり、110~350℃であることが好ましく、120~250℃であることがより好ましく、120~220℃であることが更に好ましい。Tgが110℃以上であると、高温条件下での変形を抑制しやすい。一方、Tgが350℃以下であると、成形加工が容易となり、成形加工時の熱による樹脂の劣化も抑制しやすい。
シクロオレフィン系樹脂の含有量は、フィルムに対して70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。
〔2.1.2〕アクリル系樹脂
本発明に係るアクリル系樹脂は、アクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの重合体であって、ほかのモノマーとの共重合体も含まれる。
したがって、本発明に係るアクリル系樹脂には、メタクリル樹脂も含まれる。樹脂としては特に制限されるものではないが、メチルメタクリレート単位が50~99質量%の範囲内、及びこれと共重合可能なほかの単量体単位が1~50質量%の範囲内からなるものが好ましい。
共重合で形成されるアクリル系樹脂を構成するほかの単位としては、アルキル数の炭素数が2~18のアルキルメタクリレート、アルキル数の炭素数が1~18のアルキルアクリレート、メタクリル酸イソボルニル、2-ヒドロキシエチルアクリレート等のヒドロキシアルキルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸等のα,β-不飽和酸、アクリロイルモルホリン、Nヒドロキシフェニルメタクリルアミド等のアクリルアミド、N-ビニルピロリドン、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和基含有2価カルボン酸、スチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β-不飽和ニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、N-置換マレイミド、グルタルイミド、グルタル酸無水物等が挙げられる。
上記単位より、グルタルイミド及びグルタル酸無水物を除いた単位を形成する共重合可能な単量体としては、上記単位に対応した単量体が挙げられる。すなわち、アルキル数の炭素数が2~18のアルキルメタクリレート、アルキル数の炭素数が1~18のアルキルアクリレート、メタクリル酸イソボルニル、2-ヒドロキシエチルアクリレート等のヒドロキシアルキルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸等のα,β-不飽和酸、アクリロイルモルホリン、Nヒドロキシフェニルメタクリルアミド等のアクリルアミド、N-ビニルピロリドン、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和基含有2価カルボン酸、スチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β-不飽和ニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、N-置換マレイミド、等の単量体が挙げられる。
また、グルタルイミド単位は、例えば(メタ)アクリル酸エステル単位を有する中間体ポリマーに1級アミン(イミド化剤)を反応させてイミド化することにより形成できる(特開2011-26563号公報参照。)。
グルタル酸無水物単位は、例えば(メタ)アクリル酸エステル単位を有する中間体ポリマーを加熱することにより形成することができる(特許第4961164号公報参照。)。
本発明に係るアクリル系樹脂には、上記の構成単位の中でも、機械的強度の観点から、メタクリル酸イソボルニル、アクリロイルモルホリン、N-ヒドロキシフェニルメタクリルアミド、N-ビニルピロリドン、スチレン、ヒドロキシエチルメタクリレート、無水マレイン酸、マレイミド、N-置換マレイミド、グルタル酸無水物又はグルタルイミドが含まれることが、特に好ましい。
本発明に係るアクリル系樹脂は、環境の温湿度雰囲気の変化に対する寸法変化を制御する観点や、フィルム生産時の金属支持体からの剥離性、有機溶媒の乾燥性、耐熱性及び機械的強度の改善の観点から、重量平均分子量(Mw)が5万~100万の範囲内であることが好ましく、10万~100万の範囲内であることがより好ましく、20万~80万の範囲内であることが特に好ましい。
5万以上であれば、耐熱性及び機械的強度が優れ、100万以下であれば、金属支持体からの剥離性及び有機溶媒の乾燥性に優れる。
本発明に係るアクリル系樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、あるいは溶液重合等の公知の方法のいずれを用いても良い。ここで、重合開始剤としては、通常のパーオキサイド系及びアゾ系のものを用いることができ、また、レドックス系とすることもできる。重合温度については、懸濁又は乳化重合では30~100℃の範囲内、塊状又は溶液重合では80~160℃の範囲内で実施しうる。得られた共重合体の還元粘度を制御するために、アルキルメルカプタン等を連鎖移動剤として用いて重合を実施することもできる。
アクリル系樹脂のガラス転移温度Tgは、80~120℃の範囲内であることが、フィルムの機械的強度を保持する観点から、好ましい。
本発明に係るアクリル系樹脂としては、市販のものも使用することができる。例えば、デルペット60N、80N、980N、SR8200(以上、旭化成ケミカルズ(株)製)、ダイヤナールBR52、BR80、BR83、BR85、BR88、EMB-143、EMB-159、EMB-160、EMB-161、EMB-218、EMB-229、EMB-270、EMB-273(以上、三菱レイヨン(株)製)、KT75、TX400S、IPX012(以上、電気化学工業(株)製)等が挙げられる。アクリル系樹脂は2種以上を併用することもできる。
本発明に係るアクリル系樹脂は、添加剤を含有することが好ましく、添加剤の一例としては、国際公開第2010/001668号に記載のアクリル粒子(ゴム弾性体粒子)を、フィルムの機械的強度向上や寸法変化率の調整のために含有することが好ましい。このような多層構造アクリル系粒状複合体の市販品の例としては、例えば、三菱レイヨン社製の「メタブレンW-341」、カネカ社製の「カネエース」、クレハ社製の「パラロイド」、ロームアンドハース社製の「アクリロイド」、アイカ社製の「スタフィロイド」、ケミスノーMR-2G、MS-300X(以上、綜研化学(株)製)及びクラレ社製の「パラペットSA」などが挙げられ、これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
アクリル粒子の体積平均粒子径は0.35μm以下であり、好ましくは0.01~0.35μmであり、より好ましくは0.05~0.30μmである。粒子径が一定以上であれば、フィルムを加熱下で伸びやすくでき、粒子径が一定以下であれば、得られるフィルムの透明性を損ないにくい。
本発明に係るフィルムは、柔軟性の観点から、曲げ弾性率(JIS K7171)が1500MPa以下であることが好ましい。この曲げ弾性率は、より好ましくは1300MPa以下であり、更に好ましくは1200MPa以下である。この曲げ弾性率は、フィルム中のアクリル系樹脂やゴム弾性体粒子の種類や量などによって変動し、例えば、ゴム弾性体粒子の含有量が多いほど、一般に曲げ弾性率は小さくなる。また、アクリル系樹脂として、メタクリル酸アルキルの単独重合体を用いるよりも、メタクリル酸アルキルとアクリル酸アルキル等との共重合体を用いる方が、一般に曲げ弾性率は小さくなる。
〔2.1.3〕、セルロースエステル系樹脂
本発明のフィルムロールにおいては、セルロースエステル系樹脂を用いることも好ましい。
本発明に用いられるセルロースエステルとは、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中の2位、3位及び6位のヒドロキシ基(-OH)の水素原子の一部又は全部がアシル基で置換されたセルロースアシレート樹脂をいう。
用いられるセルロースエステルは特に限定されないが、炭素数2~22程度の直鎖又は分岐のカルボン酸のエステルであることが好ましい。エステルを構成するカルボン酸は脂肪族カルボン酸でもよいし、環を形成してもよく、芳香族カルボン酸でもよい。例えば、セルロースのヒドロキシ基部分の水素原子が、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、ラウロイル基、ステアロイル等の炭素数2~22のアシル基で置換されたセルロースエステルが挙げられる。エステルを構成するカルボン酸(アシル基)は、置換基を有してもよい。エステルを構成するカルボン酸は、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸であることが好ましく、炭素数が3以下の低級脂肪酸であることがさらに好ましい。なお、セルロースエステル中のアシル基は単一種であってもよいし、複数のアシル基の組み合わせであってもよい。
好ましいセルロースエステルの具体例には、ジアセチルセルロース(DAC)、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロースアセテートのほか、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートブチレートのようなアセチル基の他にプロピオネート基又はブチレート基が結合したセルロースの混合脂肪酸エステルが挙げられる。これらのセルロースエステルは単一種を使用してもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
(アシル基の種類・置換度)
セルロースエステルのアシル基の種類及び置換度を調節することによって位相差の湿度変動を所望の範囲に制御することができ、膜厚の均一性を向上させることができる。
セルロースエステルのアシル基の置換度が小さいほど位相差発現性が向上するため、薄膜化が可能となる。一方で、アシル基の置換度が小さすぎると、耐久性が悪化するおそれがあり好ましくない。
一方、セルロースエステルのアシル基の置換度が大きいほど位相差が発現しないため、製膜の際に延伸倍率を増加させる必要があるが、高延伸倍率で均一に延伸させることは難しく、このため、膜厚バラツキが大きくなる(悪化する)。また、厚さ方向のリターデーション(位相差)であるRt湿度変動はセルロースのカルボニル基に水分子が配位することで生じるため、アシル基の置換度が高い、すなわち、セルロース中のカルボニル基が多いほど、Rt湿度変動が悪くなる傾向がある。
セルロースエステルは総置換度が、2.1~2.5であることが好ましい。当該範囲とすることによって、環境変動(特に湿度によるRt変動)を抑制するとともに、膜厚の均一性が向上しうる。より好ましくは、製膜の際の流延性及び延伸性を向上させ、膜厚の均一性が一層向上する観点から、2.2~2.45である。
より具体的には、セルロースエステルは、下記式(a)及び(b)をともに満足する。式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基又はブチリル基の置換度、若しくはその混合物の置換度である。
式(a): 2.1≦X+Y≦2.5
式(b): 0≦Y≦1.5
セルロースエステルは、セルロースアセテート(Y=0)、及び、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)(Y;プロピオニル基、Y>0)がより好ましく、さらに好ましくは膜厚バラツキを低減させる点からY=0であるセルロースアセテートである。特に好ましく用いられるセルロースアセテートは、位相差発現性、Rt湿度変動、膜厚バラツキを所望の範囲とする点から2.1≦X≦2.5(一層好ましくは2.15≦X≦2.45)のセルロースジアセテート(DAC)である。また、Y>0の場合には、特に好ましく用いられるセルロースアセテートプロピオネート(CAP)は、0.95≦X≦2.25、0.1≦Y≦1.2、2.15≦X+Y≦2.45である。
上述のセルロースアセテート若しくはセルロースアセテートプロピオネートを用いることで、リターデーションに優れ、機械強度、環境変動に優れたフィルムロールが得られる。
なお、アシル基の置換度は、1グルコース単位あたりのアシル基の平均数を示し、1グルコース単位の2位、3位及び6位のヒドロキシ基の水素原子のいくつがアシル基に置換されているかを示す。従って、最大の置換度は3.0であり、この場合には2位、3位及び6位のヒドロキシ基の水素原子がすべてアシル基で置換されていることを意味する。これらアシル基は、グルコース単位の2位、3位、6位に平均的に置換していてもよいし、分布をもって置換していてもよい。置換度は、ASTM-D817-96に規定の方法により求められる。
所望の光学特性を得るために置換度の異なるセルロースアセテートを混合して用いてもよい。異なるセルロースアセテートの混合比は特に限定されない。
セルロースエステルの数平均分子量(Mn)は、2×10~3×10の範囲、さらには2×10~1.2×10の範囲、また、さらには4×10~8×10の範囲であると得られるフィルムロールの機械的強度が高くなるから好ましい。
セルロースエステルの数平均分子量Mnは、前述の測定条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた測定により算出する。
セルロースエステルの重量平均分子量(Mw)は、2×10~1×10の範囲、さらには2×10~1.2×10の範囲、またさらには4×10~8×10の範囲であると得られるフィルムロールの機械的強度が高くなるから好ましい。
セルロースエステルの原料セルロースは、特に限定されないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフなどを挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。
セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどのセルロースエステルは、公知の方法により製造することができる。一般的には、原料のセルロースと所定の有機酸(酢酸、プロピオン酸など)と酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸など)、触媒(硫酸など)と混合して、セルロースをエステル化し、セルロースのトリエステルができるまで反応を進める。トリエステルにおいてはグルコース単位の三個のヒドロキシ基は、有機酸のアシル酸で置換されている。
同時に二種類の有機酸を使用すると、混合エステル型のセルロースエステル、例えばセルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートを作製することができる。次いで、セルロースのトリエステルを加水分解することで、所望のアシル置換度を有するセルロースエステル樹脂を合成する。その後、濾過、沈殿、水洗、脱水、乾燥などの工程を経て、セルロースエステル樹脂ができあがる。具体的には特開平10-45804号に記載の方法を参考にして合成することができる。
〔2.1.4〕その他の添加剤
本発明のフィルムロールは、その他の添加剤として上記熱可塑性樹脂の他に以下のものを含有していてもよい。
(a)可塑剤
本発明のフィルムロールは例えば、偏光板保護フィルムなどに加工性を付与する目的で少なくとも1種の可塑剤を含むことが好ましい。可塑剤は単独で又は2種以上混合して用いることが好ましい。
可塑剤の中でも、糖エステル、ポリエステル、及びスチレン系化合物からなる群から選択される少なくとも1種の可塑剤を含むことが、透湿性の効果的な制御及びセルロースエステルなどの基材樹脂との相溶性を高度に両立できる観点から好ましい。
当該可塑剤は、分子量が15000以下、さらには10000以下であることが、耐湿熱性の改善とセルロースエステルなどの基材樹脂との相溶性を両立する観点から好ましい。当該分子量が10000以下である化合物が重合体である場合は、重量平均分子量(Mw)が10000以下であることが好ましい。好ましい重量平均分子量(Mw)の範囲は100~10000の範囲内であり、更に好ましくは、400~8000の範囲内である。
特に本発明の効果を得るためには、当該分子量が1500以下の化合物を、基材樹脂100質量部に対して6~40質量部の範囲内で含有することが好ましく、10~20質量部の範囲内で含有させることがより好ましい。上記範囲内で含有させることにより、透湿性の効果的な制御と基材樹脂との相溶性を両立することができ、好ましい。
〈糖エステル〉
本発明のフィルムロールには、加水分解防止を目的として、糖エステル化合物を含有させてもよい。具体的には、糖エステル化合物として、ピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基の全て若しくは一部をエステル化した糖エステルを使用することができる。
〈ポリエステル〉
本発明にフィルムロールには、ポリエステルを含有させることが好ましい。
ポリエステルは特に限定されないが、例えば、ジカルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体とグリコールとの縮合反応により得ることができる末端がヒドロキシ基となる重合体(ポリエステルポリオール)、又は、当該ポリエステルポリオールの末端のヒドロキシ基がモノカルボン酸で封止された重合体(末端封止ポリエステル)を用いることができる。ここでいうエステル形成性誘導体とは、ジカルボン酸のエステル化物、ジカルボン酸クロライド、ジカルボン酸の無水物のことである。
〈スチレン系化合物〉
本発明のフィルムロールには、上記糖エステル、ポリエステルに加えて又はこれに代えて、フィルムの耐水性改善を目的として、スチレン系化合物を用いることもできる。
スチレン系化合物は、スチレン系モノマーの単独重合体であってもよいし、スチレン系モノマーとそれ以外の共重合モノマーとの共重合体であってもよい。スチレン系化合物におけるスチレン系モノマー由来の構成単位の含有割合は、分子構造が一定以上の嵩高さを有するためには、好ましくは30~100モル%、より好ましくは50~100モル%でありうる。
スチレン系モノマーの例には、スチレン;α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、p-メチルスチレンなどのアルキル置換スチレン類;4-クロロスチレン、4-ブロモスチレンなどのハロゲン置換スチレン類;p-ヒドロキシスチレン、α-メチル-p-ヒドロキシスチレン、2-メチル-4-ヒドロキシスチレン、3,4-ジヒドロキシスチレンなどのヒドロキシスチレン類;ビニルベンジルアルコール類;p-メトキシスチレン、p-tert-ブトキシスチレン、m-tert-ブトキシスチレンなどのアルコキシ置換スチレン類;3-ビニル安息香酸、4-ビニル安息香酸などのビニル安息香酸類;4-ビニルベンジルアセテート;4-アセトキシスチレン;2-ブチルアミドスチレン、4-メチルアミドスチレン、p-スルホンアミドスチレンなどのアミドスチレン類;3-アミノスチレン、4-アミノスチレン、2-イソプロペニルアニリン、ビニルベンジルジメチルアミンなどのアミノスチレン類;3-ニトロスチレン、4-ニトロスチレンなどのニトロスチレン類;3-シアノスチレン、4-シアノスチレンなどのシアノスチレン類;ビニルフェニルアセトニトリル;フェニルスチレンなどのアリールスチレン類、インデン類などが含まれる。スチレン系モノマーは、一種類であっても、二種類以上を組み合わせてもよい。
(b)任意成分
本発明のフィルムロールは、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、マット剤、アクリル粒子、水素結合性溶媒、イオン性界面活性剤などの他の任意成分を含みうる。これらの成分は、基材樹脂100質量部に対して0.01~20質量部の範囲で添加することができる。
〈酸化防止剤〉
本発明のフィルムロールは、酸化防止剤としては、通常知られているものを使用することができる。特に、ラクトン系、イオウ系、フェノール系、二重結合系、ヒンダードアミン系、リン系の各化合物を好ましく用いることができる。
これらの酸化防止剤等は、フィルムの主原料である樹脂に対して、0.05~20質量%、好ましくは0.1~1質量%の範囲で添加される。これらの酸化防止剤等は、1種のみを用いるよりも数種の異なった系の化合物を併用することで相乗効果を得ることができる。例えば、ラクトン系、リン系、フェノール系及び二重結合系化合物の併用は好ましい。
〈着色剤〉
本発明のフィルムロールは、本発明の効果を損なわない範囲内で、色味調整のために、着色剤を含むことが好ましい。着色剤というのは染料や顔料を意味し、本発明では、液晶画面の色調を青色調にする効果又はイエローインデックスの調整、ヘイズの低減を有するものを指す。
着色剤としては各種の染料、顔料が使用可能だが、アントラキノン染料、アゾ染料、フタロシアニン顔料などが有効である。
〈紫外線吸収剤〉
本発明のフィルムロールは、偏光板の視認側やバックライト側に用いられることもできることから、紫外線吸収機能を付与することを目的として、紫外線吸収剤を含有してもよい。
紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール系、2-ヒドロキシベンゾフェノン系又はサリチル酸フェニルエステル系等の紫外線吸収剤が挙げられる。例えば、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α-ジメチルベンジル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-ブチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のトリアゾール類、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン類を例示することができる。
上記紫外線吸収剤は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
紫外線吸収剤の使用量は、紫外線吸収剤の種類、使用条件等により一様ではないが、一般には、基材樹脂に対して、0.05~10質量%、好ましくは0.1~5質量%の範囲で添加される。
〈マット剤〉
本発明のフィルムロールは、フィルムロールの滑り性を付与する微粒子(マット剤)を添加することが好ましい。特に、本発明に係る面Cぼ滑り性を向上し、巻取り時の滑り性を向上し、傷の発生やブロッキングの発生を防止する観点からも、添加することは有効である。
マット剤としては、得られるフィルムロールの透明性を損なうことがなく、溶融時の耐熱性があれば無機化合物又は有機化合物どちらでもよい。これらのマット剤は、単独でも2種以上併用しても使用できる。
粒径や形状(例えば針状と球状など)の異なる粒子を併用することで高度に透明性と滑り性を両立させることもできる。
これらの中でも、前記シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂やセルロースエステル系樹脂と屈折率が近いので透明性(ヘイズ)に優れる二酸化珪素が特に好ましく用いられる。
二酸化珪素の具体例としては、アエロジル(登録商標)200V、アエロジル(登録商標)R972V、アエロジル(登録商標)R972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600、NAX50(以上日本アエロジル株式会社製)、シーホスター(登録商標)KEP-10、シーホスター(登録商標)KEP-30、シーホスター(登録商標)KEP-50(以上、株式会社日本触媒製)、サイロホービック(登録商標)100(富士シリシア株式会社製)、ニップシール(登録商標)E220A(日本シリカ工業株式会社製)、アドマファイン(登録商標)SO(株式会社アドマテックス製)等の商品名を有する市販品などが好ましく使用できる。
粒子の形状としては、不定形、針状、扁平、球状等特に制限なく使用できるが、特に球状の粒子を用いると得られるフィルムロールの透明性が良好にできるので好ましい。
粒子の大きさは、可視光の波長に近いと光が散乱し、透明性が悪くなるので、可視光の波長より小さいことが好ましく、さらに可視光の波長の1/2以下であることが好ましい。粒子の大きさが小さすぎると滑り性が改善されない場合があるので、80nmから180nmの範囲であることが特に好ましい。なお、粒子の大きさとは、粒子が1次粒子の凝集体の場合は凝集体の大きさを意味する。また、粒子が球状でない場合は、その投影面積に相当する円の直径を意味する。
マット剤は、基材樹脂に対して、0.05~10質量%、好ましくは0.1~5質量%の範囲で添加されることが好ましい。
〔2.2〕フィルムロールの製造方法
本発明のフィルムロールの製造方法は、少なくとも前記部位A又は前記部位Bに表面改質処理を行う工程を有することを特徴とする。
また、前記表面改質処理は前記部位Bのみに行うことが好ましく、また前記部位A及び前記部位Bの両方に行うことが好ましい。
さらに、前述のとおり、前記ナーリング加工部は、レーザーナーリング加工(レーザー方式)によって形成することが、好ましい。
いずれも〔1〕項で説明したとおりであるので、ここではフィルム自体の製造方法について説明を加える。
本発明のフィルムロールの製造方法として、フィルムの製膜は、通常のインフレーション法、T-ダイ法、カレンダー法、切削法、流延法、エマルジョン法、ホットプレス法等の製造法が使用できるが、着色抑制、異物欠点の抑制、ダイラインなどの光学欠点の抑制などの観点から製膜方法は、溶液流延製膜法と溶融流延製膜法が好ましく、特に溶液流延法であることが、均一な表面を得るためにより好ましい。
〈溶液流延製膜法〉
溶液流涎法により製膜する場合、本発明のフィルムロールの製造方法は、熱可塑性樹脂及び上述した添加剤を溶媒に溶解させてドープを調製する工程(溶解工程;ドープ調製工程)、ドープを無限に移行する無端の金属支持体上に流延する工程(流延工程)、流延したドープをウェブとして乾燥する工程(溶媒蒸発工程)、金属支持体から剥離する工程(剥離工程)、乾燥、延伸、幅保持する工程(延伸・幅保持・乾燥工程)、仕上がったフィルムをロール状に巻取る工程(巻き取り工程)を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、特にシクロオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂を用いることが好ましい。
図3は、溶液流延製膜方法のドープ調製工程、流延工程及び乾燥工程(溶媒蒸発工程)の一例を模式的に示した図である。
仕込釜A41より濾過器A44で大きな凝集物を除去し、ストック釜A42へ送液する。その後、ストック釜A42より主ドープ溶解釜1へ各種添加液を添加する。
その後主ドープは主濾過器A3にて濾過され、これに添加剤添加液がA16よりインライン添加される。
多くの場合、主ドープには返材が10~50質量%程度含まれることがある。
返材とは、フィルムを細かく粉砕した物で、フィルムを製膜するときに発生する、フィルムの両サイド部分を切り落とした物や、擦り傷などでスペックアウトしたフィルム原反が使用される。
また、ドープ調製に用いられる樹脂の原料としては、あらかじめ基材樹脂としてセルロースエステル及びその他の添加剤などをペレット化したものも、好ましく用いることができる。
以下、各工程について説明する。
1)溶解工程(ドープ調製工程)
以下、本発明の一実施形態として、熱可塑性樹脂としてシクロオレフィン系樹脂(以下、COPともいう。)を使用する場合を一例として溶解工程を説明するが、本発明はこれに限定されない。
本工程は、COPに対する良溶媒を主とする溶媒に、溶解釜中で該COP、場合によって、その他の化合物を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程、あるいは該COP溶液に、場合によってその他の化合物溶液を混合して主溶解液であるドープを形成する工程である。
ドープ中のCOPの濃度は、濃い方が金属支持体に流延した後の乾燥負荷が低減できて好ましいが、COPの濃度が濃過ぎると濾過時の負荷が増えて、濾過精度が悪くなる。これらを両立する濃度としては、10~35質量%が好ましく、更に好ましくは、15~30質量%である。
ドープで用いられる溶媒は、単独で用いても2種以上を併用してもよいが、COPの良溶媒と貧溶媒を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶媒が多い方がCOPの溶解性の点で好ましい。
良溶媒と貧溶媒の混合比率の好ましい範囲は、良溶媒が70~98質量%であり、貧溶剤が2~30質量%である。良溶媒、貧溶媒とは、使用するCOPを単独で溶解するものを良溶媒、単独で膨潤するか又は溶解しないものを貧溶媒と定義している。そのため、COPの平均置換度によって良溶媒、貧溶媒が変わる。
本発明に用いられる良溶媒は特に限定されないが、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物やジオキソラン類、アセトン、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられる。特に好ましくはメチレンクロライド又は酢酸メチルが挙げられる。
また、本発明に用いられる貧溶媒は特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n-ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が好ましく用いられる。また、ドープ中には水が0.01~2質量%含有していることが好ましい。
また、COPの溶解に用いられる溶媒は、フィルム製膜工程で乾燥によりフィルムから除去された溶媒を回収し、これを再利用して用いられる。
回収溶媒中に、COPに添加されている添加剤、例えば可塑剤、紫外線吸収剤、ポリマー、モノマー成分などが微量含有されていることもあるが、これらが含まれていても好ましく再利用することができるし、必要であれば精製して再利用することもできる。
上記記載のドープを調製する時の、COPの溶解方法としては、一般的な方法を用いることができる。具体的には、常圧で行う方法、主溶媒の沸点以下で行う方法、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法が好ましく、加熱と加圧を組み合わせると常圧における沸点以上に加熱できる。
また、溶媒の常圧での沸点以上でかつ加圧下で溶媒が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら攪拌溶解する方法も、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止するため好ましい。
また、COPを貧溶媒と混合して湿潤あるいは膨潤させた後、更に良溶剤を添加して溶解する方法も好ましく用いられる。
加圧は窒素ガス等の不活性気体を圧入する方法や、加熱によって溶媒の蒸気圧を上昇させる方法によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、例えばジャケットタイプのものは温度コントロールが容易で好ましい。
溶媒を添加しての加熱温度は、高い方がCOPの溶解性の観点から好ましいが、加熱温度が高過ぎると必要とされる圧力が大きくなり生産性が悪くなる。
好ましい加熱温度は45~120℃であり、60~110℃がより好ましく、70℃~105℃が更に好ましい。また、圧力は設定温度で溶媒が沸騰しないように調整される。
又は、冷却溶解法も好ましく用いられ、これによって酢酸メチルなどの溶媒にCOPを溶解させることができる。
次に、このCOP溶液(溶解中又は溶解後のドープ)を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過することが好ましい。
濾過材としては、不溶物等を除去するために絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さ過ぎると濾過材の目詰まりが発生し易いという問題がある。このため絶対濾過精度0.008mm以下の濾材が好ましく、0.001~0.008mmの濾材がより好ましく、0.003~0.006mmの濾材が更に好ましい。
濾材の材質は特に制限はなく、通常の濾材を使用することができるが、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック製の濾材や、ステンレススティール等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。
濾過により、原料のCOPに含まれていた不純物、特に輝点異物を除去、低減することが好ましい。
輝点異物とは、2枚の偏光板をクロスニコル状態にして配置し、その間にフィルム等を置き、一方の偏光板の側から光を当てて、他方の偏光板の側から観察した時に反対側からの光が漏れて見える点(異物)のことであり、径が0.01mm以上である輝点数が200個/cm以下であることが好ましい。より好ましくは100個/cm以下であり、更に好ましくは50個/m以下であり、更に好ましくは0~10個/cm以下である。また、0.01mm以下の輝点も少ない方が好ましい。
ドープの濾過は通常の方法で行うことができるが、溶媒の常圧での沸点以上で、かつ加圧下で溶媒が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら濾過する方法が、濾過前後の濾圧の差(差圧という)の上昇が小さく、好ましい。
好ましい温度は45~120℃であり、45~70℃がより好ましく、45~55℃であることが更に好ましい。
濾圧は小さい方が好ましい。濾圧は1.6MPa以下であることが好ましく、1.2MPa以下であることがより好ましく、1.0MPa以下であることが更に好ましい。
2)流延工程
続いて、ドープを金属支持体上に流延(キャスト)する。すなわち、本工程は、ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイA30に送液し、無限に移送する無端の金属ベルトA31、例えばステンレスバンド、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にし易い加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があり、いずれも好ましく用いられる。金属支持体の表面は鏡面となっていることが好ましい。製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。あるいは複数のドープを同時に流延する共流延法によって積層構造のフィルムロールを得ることも好ましい。
キャストの幅は生産性の観点から1.3m以上が好ましい。より好ましくは1.3~4.0mである。4.0mを超える場合には、製造工程で縞が入ったり、その後の搬送工程での安定性が低くなったりするおそれがある。さらに好ましくは、搬送性、生産性の点で1.3~3.0mである。
流延(キャスト)工程における金属支持体は、表面を鏡面仕上げしたものが好ましく、金属支持体としては、ステンレススティールベルトもしくは鋳物で表面をメッキ仕上げしたドラムが好ましく用いられる。
流延工程の金属支持体の表面温度は-50℃~溶媒の沸点未満の温度で、温度が高い方がウェブの乾燥速度が速くできるので好ましいが、余り高過ぎるとウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。
好ましい支持体温度は0~55℃であり、22~50℃が更に好ましい。あるいは、冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態でドラムから剥離することも好ましい方法である。
金属支持体の温度を制御する方法は特に制限されないが、温風又は冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。
3)溶媒蒸発工程
本工程は、ウェブ(流延用支持体上にドープを流延し、形成されたドープ膜をウェブと呼ぶ)を流延用支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法及び/又は支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が、乾燥効率が良く好ましい。また、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。流延後の支持体上のウェブを35~100℃の雰囲気下、支持体上で乾燥させることが好ましい。35~100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
面品質、透湿性、剥離性の観点から、30~120秒以内で該ウェブを支持体から剥離することが好ましい。
4)剥離工程
次いで、ウェブを金属支持体から剥離する。すなわち、本工程は金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブは次工程に送られる。
金属支持体上の剥離位置における温度は-50~40℃の範囲内とするのが好ましく、10~40℃の範囲内がより好ましく、15~30℃の範囲内とするのが最も好ましい。
なお、剥離する時点での金属支持体上でのウェブの剥離時残留溶媒量は、乾燥の条件の強弱、金属支持体の長さ等によって適宜調節される。フィルムが良好な平面性を示すためには、金属支持体からウェブを剥離する際の残留溶媒量は10~150質量%が好ましい。残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損ね、剥離張力によるツレや縦スジが発生し易いため、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量が決められる。更に好ましくは20~40質量%又は60~130質量%であり、特に好ましくは、20~30質量%又は70~120質量%である。
本発明においては、残留溶媒量は下記式で定義される。
残留溶媒量(質量%)={(M-N)/N}×100
なお、Mはウェブ又はフィルムを製造中又は製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
金属支持体とフィルムを剥離する際の剥離張力は、300N/m以下とすることが好ましい。より好ましくは、196~245N/mの範囲内であるが、剥離の際に皺が入り易い場合、190N/m以下の張力で剥離することが好ましい。剥離張力は300N/m以下で剥離することが好ましい。
5)乾燥・延伸・幅保持工程
(乾燥)
フィルムの乾燥工程においては、ウェブを金属支持体より剥離し、更に乾燥し、残留溶媒量を1質量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.1質量%以下であり、特に好ましくは0~0.01質量%以下である。
フィルム乾燥工程では一般にロール乾燥方式(上下に配置した多数のローラーにウェブを交互に通し乾燥させる方式)やテンター方式でウェブを搬送させながら乾燥する方式が採られる。例えば、剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したローラーに交互に通して搬送する乾燥装置35、及び/又はクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター延伸装置34を用いて、ウェブを乾燥する。
ウェブを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ローラー、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点から熱風で行うことが好ましい。余り急激な乾燥は出来上がりのフィルムの平面性を損ね易い。高温による乾燥は残留溶媒が8質量%以下くらいから行うのがよい。全体を通し、乾燥はおおむね30~250℃の範囲内で行われる。特に35~200℃の範囲内で乾燥させることが好ましい。乾燥温度は、段階的に高くしていくことが好ましい。
テンター延伸装置を用いる場合は、テンターの左右把持手段によってフィルムの把持長(把持開始から把持終了までの距離)を左右で独立に制御できる装置を用いることが好ましい。また、テンター工程において、平面性を改善するため意図的に異なる温度を持つ区画を作ることも好ましい。
また、異なる温度区画の間にそれぞれの区画が干渉を起こさないように、ニュートラルゾーンを設けることも好ましい。
(延伸・幅保持)
続いて、金属支持体より剥離したウェブを少なくとも一方向に延伸処理することが好ましい。延伸処理することでフィルム内の分子の配向を制御することができる。本発明において目標とするリターデーション値Ro、Rtを得るには、フィルムが本発明の構成をとり、更に搬送張力の制御、延伸操作により屈折率制御を行うことが好ましい。例えば、長手方向の張力を低く又は高くすることでリターデーション値を変動させることが可能となる。
具体的な延伸方法としては、ウェブの長手方向(製膜方向;流延方向;MD方向)及びウェブ面内で直交する方向、即ち幅手方向(TD方向)に対して、逐次又は同時に2軸延伸もしくは1軸延伸することができる。好ましくは、流延方向(MD方向)、幅手方向(TD方向)に二軸延伸を実施した、二軸延伸フィルムであるが、本発明に係るフィルムは一軸延伸フィルムであってもよいし、未延伸フィルムであってもよい。なお、延伸操作は多段階に分割して実施してもよい。また、二軸延伸を行う場合には同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。この場合、段階的とは、例えば、延伸方向の異なる延伸を順次行うことも可能であるし、同一方向の延伸を多段階に分割し、かつ異なる方向の延伸をそのいずれかの段階に加えることも可能である。
例えば、次のような延伸ステップも可能である:
・流延方向に延伸→幅手方向に延伸→流延方向に延伸→流延方向に延伸
・幅手方向に延伸→幅手方向に延伸→流延方向に延伸→流延方向に延伸
また、同時2軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を、張力を緩和して収縮させる場合も含まれる。
互いに直交する2軸方向の延伸倍率は、それぞれ最終的には流延方向に0.8~1.5倍、幅手方向に1.1~2.5倍の範囲とすることが好ましく、流延方向に0.8~1.2倍、幅手方向に1.2~2.0倍の範囲で行うことが好ましい。
延伸温度は、通常、フィルムを構成する樹脂のTg~Tg+60℃の温度範囲で行われることが好ましい。通常、延伸温度は120℃~200℃が好ましく、さらに好ましくは120℃~180℃である。
延伸時におけるウェブ中の残留溶媒は20~0%が好ましく、さらに好ましくは15~0%で延伸するのが好ましい。例えば、135℃で残留溶媒が8%で延伸する、あるいは155℃で残留溶媒が11%で延伸するのが好ましい。もしくは155℃で残留溶媒が2%で延伸するのが好ましく、あるいは160℃で残留溶媒が1%未満で延伸するのが好ましい。
ウェブを延伸する方法には特に限定はない。例えば、複数のローラーに周速差をつけ、その間でローラー周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、あるいは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法などが挙げられる。もちろんこれらの方法は、組み合わせて用いてもよい。中でも、ウェブの両端をクリップ等で把持するテンター方式で幅方向(横方向)に延伸を行うことが特に好ましい。
また、所謂テンター法の場合、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましい。
製膜工程のこれらの幅保持あるいは横方向の延伸はテンターによって行うことが好ましく、ピンテンターでもクリップテンターでもよい。
本発明に係るフィルムの遅相軸又は進相軸がフィルム面内に存在し、製膜方向とのなす角をθ1とするとθ1は-1°以上+1°以下であることが好ましく、-0.5°以上+0.5°以下であることがより好ましい。
このθ1は配向角として定義でき、θ1の測定は、自動複屈折計KOBRA-21ADH(王子計測機器株式会社製)を用いて行うことができる。θ1が各々上記関係を満たすことは、表示画像において高い輝度を得ること、光漏れを抑制又は防止することに寄与でき、カラー液晶表示装置においては忠実な色再現を得ることに寄与できる。
6)巻き取り工程
最後に、得られたウェブ(仕上がったフィルム)を巻取ることにより、フィルムロールが得られる。より具体的には、ウェブ中の残留溶媒量が2質量%以下となってからフィルムとして巻き取り機A37により巻き取る工程であり、残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより寸法安定性の良好なフィルムを得ることができる。特に0.00~0.10質量%の範囲で巻き取ることが好ましい。
巻き取り方法は、一般に使用されているものを用いればよく、定トルク法、定テンション法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等があり、それらを使いわければよい。
巻き取る前に、製品となる幅に端部をスリットして裁ち落とし、巻き中の貼り付きや擦り傷防止のために、本発明に係るナーリング加工及び表面改質処理をフィルム両端に施す。
なお、フィルム両端部のクリップの把持部分は、通常はフィルムが変形しており、製品として使用できないので切除される。熱による材料の劣化が起こっていない場合は、回収後に再利用される。
本発明のフィルムロールは、長尺フィルムであることが好ましく、具体的には、100m~10000m程度のものを示し、通常、ロール状で提供される形態のものである。
〈フィルムの巻取り方法の詳細〉
ナーリング加工及び表面改質処理を施した後のフィルムは以下の巻取方法で巻取ることが好ましい。
巻取方法は、フィルムの側縁が揃うように前記フィルムを巻芯に巻き取るストレート巻き工程と、前記ストレート巻き工程の後に、前記側縁が前記フィルムの幅方向に対して一定範囲で周期的にずれるように、前記フィルムの幅方向に前記フィルム又は前記巻芯を周期的に振動させて前記フィルムを前記巻芯に巻き取るオシレート巻き工程とを有することが好ましい。
特に、前記フィルムの巻長が、前記フィルムの全巻長に対して10~30%の範囲内であらかじめ定められる切替時巻長に達したときに、前記ストレート巻き工程から前記オシレート巻き工程に切り替えることが好ましい。
フィルムの巻取装置は、巻芯を回転させて前記巻芯にフィルムを巻き取るフィルム巻取部と、前記フィルムが前記巻芯上で前記フィルムの幅方向に一定範囲内で周期的にずれるオシレート巻きになるように、前記フィルムの巻取りに連動させて前記フィルム又は前記巻芯を前記フィルムの幅方向に振動させるオシレート部と、前記フィルムの巻長があらかじめ定められる切替時巻長に達したときに、前記フィルムの巻取りを前記ストレート巻きから前記オシレート巻きに切り替える切替部とを備えることが好ましい。
以下オシレート巻きについて説明する。
図4に示すように、フィルム製造ラインB10は、フィルム製造装置B11と、巻取装置B12とを備えている。フィルム製造装置B11は、溶液製膜方法によりフィルムB13を製造する。溶液製膜方法では、まず、原料を用いてドープを調製する。そして、調製したドープを無端支持体上に流延して流延膜を形成する。流延膜が自己支持性を有するようになったときに、無端支持体から流延膜を剥離する。剥離された流延膜を熱風等で乾燥することによって、フィルムB13が形成される。形成されたフィルムB13は、ナーリング付与ローラーB15を介して、巻取装置B12に送られる。ナーリング付与ローラーB15は、エンボス加工等により、フィルムB13の幅方向の両側縁部(耳部)に対して微小な凹凸を形成する。なお、ナーリング付与ローラーにより形成される凹凸の高さは0.5~20μmの範囲であることが好ましい。
図4及び図5に示すように、巻取装置B12は、巻取軸B19、巻芯ホルダB20、巻芯B21、ターレットB22、ガイドローラーB23、B24、ダンサローラーB25、エンコーダB27、オシレート部B29、巻取モーターB30、コントローラB31、及びダンサ部B32を備えている。この巻取装置B12における巻取対象のフィルムサイズなどは特に限定されないが、例えば全巻取長が2000~10000mの範囲であり、幅が500~2500mmの範囲のサイズのフィルムであることが好ましい。
図5に示すように、巻取軸B19はターレットB22に片持ち支持機構で取り付けられている。片持ち支持機構とは、巻取軸B19の一端のみを支持する機構である。巻取軸B19には、巻芯B21が取り付けられている。巻芯B21は、巻取軸B19の巻芯ホルダB20により両端部が挟持される。巻芯ホルダB20は巻取軸B19の軸方向(Y方向)でスライド自在にかつ巻取軸B19に回転不能に取り付けられている。巻取軸B19の一端には巻取モーターB30が連結されており、巻取軸B19を回転するように構成されている。この回転により、巻芯B21も回転し、フィルムB13を巻芯B21に巻き取ることができる。このフィルムB13の巻取りにより、フィルムB13がロール状に巻き付けられたフィルムロールB38が得られる。
ターレットB22には、巻取軸B19の取付端部にシフト機構B28が取り付けられている。このシフト機構B28は巻芯ホルダB20を巻取軸B19上で軸方向に往復運動させる。このシフト機構B28、巻取軸B19、巻芯ホルダB20により、オシレート部B29が構成されている。このオシレート部B29を作動させて、シフト機構B28により巻芯ホルダB20を巻取軸B19上でY方向に往復運動させることにより、フィルムB13が積層するごとに側縁B13aの位置が振幅Woの範囲内でずれながら、フィルムB13が巻き取られるオシレート巻きを可能にする。オシレート部B29を作動させない場合には、フィルムB13の両側縁が揃った状態になるストレート巻きが可能になる。このストレート巻き及びオシレート巻きの切り替えはコントローラB31により行われる。
ここで、オシレート巻きにおいて、その振り幅であるオシレート幅Woは任意に設定することができ、振幅Woは10~30mmの範囲内であることが好ましく、前記範囲内であれば、振幅Woは一定値で固定する他、徐々に増加させたり、減少させたり、増加後に減少させたりしてもよい。
ガイドローラーB23、B24及びダンサローラーB25は、フィルム製造装置B11からのフィルムB13を搬送方向(X方向)に案内する。また、ダンサローラーB25はシフト機構B26によりフィルムB13を上下方向(Z方向)に移動させることにより、フィルムB13の巻取張力を調整する。このシフト機構B26及びダンサローラーB25によりダンサ部B32が構成される。エンコーダB27は、ガイドローラーB24が一定の回転角度で回転するごとに、エンコーダパルス信号をコントローラB31に送信する。なお、ガイドローラーB24にはフィルムB13の巻取張力を測定する張力センサを設けてもよい。
コントローラB31は、オシレート部B29、巻取モーターB30、及びダンサ部B32の駆動を制御する。コントローラB31は、巻取情報入力部B39、LUTメモリB40、切替時巻長特定部B41、巻長測定部B42、及び切り替え判定部B43を備えている。巻取情報入力部B39には、フィルムB13の全巻取長、厚さ、幅、巻芯B21の外径、巻取張力などの巻取情報が入力される。
LUTメモリB40には、巻取情報ごとに、ストレート巻きからオシレート巻きに切り替えるときのフィルムB13の巻長(切替時巻長)が記憶されている。切替時巻長は、好ましくはフィルムB13の全巻長に対して10~30%の範囲であらかじめ設定されており、より好ましくはフィルムB13の全長に対して15~25%の範囲であらかじめ設定されている。
ストレート巻きからオシレート巻きに切り替えるタイミングは、巻長が全巻長に対して15~25%の範囲になったときがより好ましい。
なお、巻長が全巻長に対して10%以上のときにストレート巻きからオシレート巻きに切り替えたときには、10%未満のときに切り替える場合と比べてフィルムB13の巻取り始めにおいて面圧が急激に低下することをより確実に防止する。このため、フィルムロールB38に巻き緩みや巻ズレが発生してしまうことを、より確実に防ぐことができる。また、巻長が全巻長に対して30%を超えてから切り替えたときには、フィルムB13の円周方向の応力が負の領域を抜け出した後もストレート巻きで巻き取ることになるため、30%以下のときに切り替える場合と比べてフィルムロールB38に耳伸びが発生しやすい。そこで、巻長が全巻長に対して30%以下のときにストレート巻きからオシレート巻きに切り替えることにより、30%を超えてから切り替える場合よりも、耳伸びの発生をより確実に防止することができる。
切替時巻長特定部B41は、LUTメモリB40に記憶された巻取情報と、巻取情報入力部B39に入力された巻取情報とを照合して、入力された巻取情報に対応する切替時巻長を特定する。巻長測定部B42は、エンコーダB27からのエンコーダパルス信号に基
づき、巻芯B21に巻き取ったフィルムB13の巻長を測定する。
切り替え判定部B43は、巻長測定部B42で測定した巻長が、切替時巻長特定部B41で特定された切替時巻長を超えたか否かを判定する。巻長が切替時巻長を超えたと判定した場合には、オシレート部B29にオシレート巻き開始信号が送信される。オシレート部B29は、オシレート巻き開始信号を受信すると、フィルムの側縁B13aが揃うようにフィルムB13を巻き取っていくストレート巻きから、側縁B13aの位置を振幅Woの範囲内でずらしながらフィルムB13を巻き取っていくオシレート巻きにフィルムB13の巻取りを変更する。
〈溶融流延製膜法〉
本発明のフィルムロールは、溶融流延法により製膜することもできる。
「溶融製膜法」とは、熱可塑性樹脂及び上述した添加剤を含む組成物を、流動性を示す温度まで加熱溶融し、その後、流動性の熱可塑性樹脂を含む溶融物を流延する方法をいう。熱可塑性樹脂としては、特にセルロースエステルを用いることが好ましい。
加熱溶融する成形方法としては、詳細には、溶融押出成形法、プレス成形法、インフレーション法、射出成形法、ブロー成形法、延伸成形法などに分類できる。これらの成形法の中では、機械的強度及び表面精度などの点から、溶融押出し法が好ましい。溶融押出し法に用いる複数の原材料は、通常あらかじめ混錬してペレット化しておくことが好ましい。
ペレット化は、公知の方法でよく、例えば、乾燥セルロースエステルや可塑剤、その他添加剤をフィーダーで押出し機に供給し、1軸や2軸の押出し機を用いて混錬し、ダイからストランド状に押出し、水冷又は空冷し、カッティングすることで行うことができる。
添加剤は、押出し機に供給する前に混合しておいてもよいし、それぞれ個別のフィーダーで供給してもよい。
粒子や酸化防止剤等の少量の添加剤は、均一に混合するため、事前に混合しておくことが好ましい。
押出し機は、剪断力を抑え、樹脂が劣化(分子量低下、着色、ゲル生成等)しないようにペレット化可能で、なるべく低温で加工することが好ましい。例えば、2軸押出し機の場合、深溝タイプのスクリューを用いて、同方向に回転させることが好ましい。混錬の均一性から、噛み合いタイプが好ましい。
以上のようにして得られたペレットを用い、フィルム製膜を行う。もちろんペレット化せず、原材料の粉末をそのままフィーダーで押出し機に供給し、そのままフィルム製膜することも可能である。
上記ペレットを、1軸や2軸タイプの押出し機を用いて押出す際の溶融温度は、200~300℃の温度範囲とし、リーフディスクタイプのフィルターなどで濾過し、異物を除去した後、Tダイからフィルム状に流延し、冷却ローラーと弾性タッチローラーでフィルムをニップし、冷却ローラー上で固化させる。
供給ホッパーから押出し機へ導入する際、真空下又は減圧下や不活性ガス雰囲気下にして、酸化分解等を防止する方法も好ましい。
押出し流量は、ギヤポンプを導入するなどして安定に行うことが好ましい。また、異物の除去に用いるフィルターは、ステンレス繊維焼結フィルターが好ましく用いられる。ステンレス繊維焼結フィルターは、ステンレス繊維体の複雑に絡み合った状態を作り出した上で圧縮し、接触箇所を焼結し一体化したもので、その繊維の太さと圧縮量により密度を変え、濾過精度を調整できる。
可塑剤や粒子などの添加剤は、あらかじめ樹脂と混合しておいてもよいし、押出し機の途中で練り込んでもよい。均一に添加するために、スタチックミキサーなどの混合装置を用いることが好ましい。
冷却ローラーと弾性タッチローラーによりフィルムをニップする際、タッチローラー側のフィルム温度は、フィルムのTg~(Tg+110)℃の温度範囲にすることが好ましい。このような目的で使用する弾性体表面を有するローラーは、公知のローラーが使用できる。
弾性タッチローラーは、挟圧回転体ともいう。弾性タッチローラーとしては、市販されているものを用いることもできる。
冷却ローラーからフィルムを剥離する際、張力を制御してフィルムの変形を防止することが好ましい。
また、上記のようにして得られたフィルムは、冷却ローラーに接する工程を通過した後、前記延伸操作により延伸することが好ましい。
延伸する方法は、公知のローラー延伸機やテンターなどを好ましく用いることができる。具体的な条件は溶液流涎法の場合と同様である。
最後に、溶液流涎法の場合と同様に、上記のようにして得られたフィルムを巻取ることにより、本発明のフィルムロールが得られる。
〔3〕フィルムの用途
本発明のフィルムロールから繰り出されたフィルムは、光学フィルムとして偏光板の保護フィルムなどに好適に利用され、種々の光学測定装置及び液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの表示装置に用いることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
<フィルムロールの作製>
(実施例1)
〈環状ポリオレフィン重合体P-1の合成〉
精製トルエン100質量部とノルボルネンカルボン酸メチルエステル100質量部を反応釜に投入した。次いでトルエン中に溶解したエチルヘキサノエート-Ni25mmol%(対モノマー質量)、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボロン0.225mol%(対モノマー質量)及びトルエンに溶解したトリエチルアルミニウム0.25mol%(対モノマー質量)を反応釜に投入した。室温で撹拌しながら18時間反応させた。反応終了後過剰のエタノール中に反応混合物を投入し、重合物沈殿を生成させた。沈殿を精製し得られた重合体(P-1)を真空乾燥で65℃24時間乾燥した。
〈ドープD-1の作製〉
下記組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して各成分を溶解した後、平均孔径34μmの濾紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターで濾過してドープを調製した。
環状ポリオレフィン重合体P-1 150質量部
ジクロロメタン 380質量部
メタノール 70質量部
次に上記方法で作製した環状ポリオレフィン溶液(ドープ)を含む下記組成物を分散機に投入し、微粒子分散液(M-1)を調製した。
微粒子(アエロジルR812:日本アエロジル社製、一次平均粒子径:7nm、見掛け比重50g/L) 4質量部
ジクロロメタン 76質量部
メタノール 10質量部
環状ポリオレフィン溶液(ドープD-1) 10質量部
上記環状ポリオレフィン溶液を100質量部、微粒子分散液を0.75質量部を混合し、製膜用ドープを調製した。ドープを製膜ラインで1800mm幅で流延し、ドープが自己支持性を持つまで金属支持体上で乾燥した後にウェブとしてはぎ取って、テンターに導入した。
テンターへの導入時のウェブの残留溶媒は5~15質量%であった。テンターで幅手方向の延伸率は20%、テンター内温度は160℃として搬送させた。その後乾燥し、スリットしてフィルムロール幅を2000mm、膜厚40μmに調整した。
〈ナーリング加工工程〉
レーザー光を照射し、ナーリング加工部(部位A)を形成した。
両端部のナーリング加工幅はフィルム端から15mmとした。フィルムを搬送するラインスピードは10m/分とした。
レーザー装置としては、炭酸ガスレーザー装置を用い、レーザー装置の出力を20W、出光波長の中心波長を9.4μm、出光波長範囲を、中心波長を中心として±0.01μm以下とした。
レーザー光のフィルムへの照射は、炭酸ガスレーザー装置から発光した平行化したビームを、2枚のガルバノミラーで反射し、fθレンズ(焦点距離200mm)を介して、搬送されるフィルムの表面に集光させることにより行った。ガルバノミラーの角度を制御することで、集光位置を、フィルム平面方向に移動させ、それにより、フィルム表面上へのレーザー光の照射の軌跡を制御した。
〈表面改質処理:大気圧プラズマ処理工程〉
春日電機製AGP-500をフィルムのナーリング加工部(部位A)の裏面側(部位B)に設置し、0.5kW照射した。大気圧プラズマを発するプローブとフィルムとの距離は5mmで実施した。照射する大気圧プラズマはナーリング加工部に対向するフィルム裏面側で、ナーリング加工部幅の110%の幅に照射できるよう設置位置を設定した。
〈巻取工程〉
上記ナーリング加工したフィルムを巻き取った。初期張力は150N、テーパー70%、及びコーナー25%にて実施した。
TRを使用して、フィルムロールに含まれる平均空気層厚みを1.0μmに抑えた。
巻長は4000m、幅は1.5mで実施した。
以上の工程により、実施例1のフィルムロールの作製を行った。
(比較例1)
〈大気圧プラズマ処理工程〉を含まない以外は実施例1のフィルムロールの作製と同様に比較例1のフィルムロールを作製した。
(比較例2)
〈大気圧プラズマ処理工程〉を以下のよう実施した以外は、実施例1のフィルムロールの作製と同様に比較例2のフィルムロールを作製した。
〈大気圧プラズマ処理工程〉
春日電機製AGP-500 10台をフィルムの幅手に設置し、1.0kW照射した。大気圧プラズマを発するプローブとフィルムとの距離は10mmで実施した。照射する大気圧プラズマはフィルム幅全面に広がるように設定した。
(実施例2)
〈ゴム粒子B-1の調製〉
内容積60リットルの還流冷却器付反応器に、イオン交換水38.2リットル、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム111.6gを投入し、250rpmの回転数で撹拌しながら、窒素雰囲気下75℃に昇温し、酸素の影響が実質上無い状態にした。過硫酸アンモニウム(APS)0.36gを投入し、5分間撹拌後にメタクリル酸メチル(MMA)1657g、アクリル酸ブチル(BA)21.6g、及びメタクリル酸アリル(ALMA)1.68gからなるモノマー混合物(c1)を一括添加し、発熱ピークの検出後さらに20分間保持して最内硬質層の重合を完結させた。
次に、過硫酸アンモニウム(APS)3.48gを投入し、5分間撹拌後にアクリル酸ブチル(BA)1961g、メタクリル酸メチル(MMA)346g、及びメタクリル酸アリル(ALMA)264.0gからなるモノマー混合物(a1)(BA/MMA=85/15質量比)を120分間かけて連続的に添加し、添加終了後さらに120分間保持して、軟質層の重合を完結させた。
次に、過硫酸アンモニウム(APS)1.32gを投入し、5分間撹拌後にメタクリル酸メチル(MMA)2106g、アクリル酸ブチル(BA)201.6gからなるモノマー混合物(b1)を20分間かけて連続的に添加し、添加終了後さらに20分間保持して硬質層1の重合を完結した。
次いで、過硫酸アンモニウム(APS)1.32gを投入し、5分後にメタクリル酸メチル(MMA)3148g、アクリル酸ブチル(BA)201.6g、及びn-オクチルメルカプタン(n-OM)10.1gからなるモノマー混合物(b2)を20分間かけて連続的に添加し、添加終了後にさらに20分間保持した。ついで95℃に昇温し、60分間保持して、硬質層2の重合を完結させた。
得られた重合体ラテックスを少量採取し、吸光度法により平粒子径を求めたところ、0.10μmであった。残りのラテックスを3質量%硫酸ナトリウム温水溶液中へ投入して、塩析・凝固させ、次いで、脱水・洗浄を繰り返した後、乾燥して、4層構造のアクリル粒子を得た。得られたゴム粒子B-1の平均粒子径は200nmであり、ガラス転移温度(Tg)は-30℃であった。
<フィルムロールの作製>
22.6質量部のゴム粒子と、400質量部のメチレンクロライドとを、ディゾルバーで50分間撹拌混合した後、マイルダー分散機(大平洋機工株式会社製)を用いて1500rpm条件下で分散し、ゴム粒子分散液を得た。その後、ゴム粒子分散液は、貯蔵タンクに6時間停滞させ、貯蔵中は常時撹拌した。
(ドープの調製)
次いで、下記組成のドープを調製した。まず、加圧溶解タンクにメチレンクロライド、及びエタノールを添加した。次いで、加圧溶解タンクに、メタクリル酸メチル(MMA)/N-フェニルマレイミド(PMI)=85/15、ガラス転移温度(Tg)120℃、重量平均分子量200万のアクリル系樹脂(表中、ポリメチルメタクリレート:PMMAと表記)を撹拌しながら投入した。次いで、上記調製したゴム粒子分散液を投入して、これを60℃に加熱し、撹拌しながら、完全に溶解した。加熱温度は、室温から5℃/minで昇温し、30分間で溶解した後、3℃/minで降温した。得られた溶液をろ過精度30μmのフィルターで濾過した後、ドープを得た。
(ドープの組成)
アクリル樹脂(PMMA) 88質量部
メチレンクロライド 70質量部
エタノール 50質量部
ゴム粒子分散液 400質量部
次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープを温度31℃、1800mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は28℃に制御した。ステンレスベルトの搬送速度は20m/minとした。
以降の工程は実施例1のフィルムロールの作製と同様にして実施例2のフィルムロールを作製した。
(実施例3)
実施例1のフィルムロールの作製において、下記ナーリング加工条件でナーリング加工部を形成した以外は同様にしてフィルムロールを作製した。
ナーリング加工工程を以下のように実施した。
〈ナーリング加工条件〉
加工温度:250℃
加工圧力:0.5MPa
ナーリング対向ロール:金属製バックロール
(実施例4)
実施例1のフィルムロールの作製において、〈大気圧プラズマ処理工程〉にてナーリング加工部(部位A)及び対向するフィルム裏面部位(部位B)の両面にプラズマ処理加工を行った。
(実施例5)
実施例1のフィルムロールの作製において、ドープが自己支持性を持つまで金属支持体上で乾燥した後にウェブとしてはぎ取り、フィルム部に表面形状転写ロール(表面の算術平均粗さRa 1.2μmの転写ロール)を用いて当該表面形状を転写しながら搬送を行い、次いで、上記〈大気圧プラズマ処理工程〉にてナーリング加工部(部位A)にプラズマ処理加工を行った。
(実施例6)
(微粒子添加液の調製)
微粒子(アエロジルR812:日本アエロジル株式会社製、一次平均粒子径:7nm、見掛け比重50g/L) 4質量部
ジクロロメタン 48質量部
エタノール 48質量部
以上をディゾルバーで50分間撹拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
さらに、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。 これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液を調製した。
〈ドープCAP-1の調製〉
セルロースアセテートプロピオネート(CAP:アセチル基の置換度X、プロピオニル基の置換度Y:X+Y=2.45/Y:1.0) 100質量部
メチレンクロライド 200質量部
エタノール 10質量部
微粒子添加液 3質量部
次いで、無端ベルト流延装置を用い、上記ドープP-1を温度33℃、1800mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させ、次いで剥離張力130N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。
剥離したセルロースアセテートプロピオネート(CAP)フィルムを、160℃の熱をかけながらテンターを用いて幅手方向に20%延伸した。次いで、乾燥ゾーンを多数のローラーで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は130℃で、搬送張力は100N/mとした。乾燥後、2000mm幅にスリットし、フィルム両端に幅15mmにナーリング加工を施し、実施例1のフィルムロールの作製と同様に〈大気圧プラズマ処理工程〉を実施し、ロール状に巻き取った。
(実施例7)
実施例1のフィルムロールの作製において、フィルムをスリットし1.3m幅のフィルムロールにした以外は同様にしてフィルムロールを作製した。
(実施例8)
実施例1のフィルムロールの作製において、延伸率を60%として、2500mm幅のフィルムロールにした以外は同様にしてフィルムロールを作製した。
(実施例9)
実施例1のフィルムロールの作製において、流延ドープ量を調整し、フィルム膜厚を20μmにした以外は同様にしてフィルムロールを作製した。
(実施例10)
実施例1のフィルムロールの作製において、流延ドープ量を調整し、フィルム膜厚を15μmにした以外は同様にしてフィルムロールを作製した。
(実施例11)
実施例1のフィルムロールの作製において、プラズマ処理ではなく下記工程にて裏面の改質を行った以外は同様にしてフィルムロールを作製した。
〈コロナ放電処理〉
上記フィルムロールに対し、部位Bにコロナ放電処理を施した。コロナ放電における誘電体との距離は2mm、電子照射量は500W/m/minとした。
(実施例12)
実施例1で用いた微粒子分散液を以下に変更した以外は実施例1のフィルムロールの作製と同様にしてフィルムロールを作製した。
微粒子(アエロジルR812:日本アエロジル社製、一次平均粒子径:7nm、見掛け比重50g/L) 8質量部
ジクロロメタン 72質量部
メタノール 10質量部
環状ポリオレフィン溶液(ドープD-1)
(実施例13)
実施例4で用いた微粒子分散液を以下に変更した以外は実施例4のフィルムロールの作製と同様にしてフィルムロールを作製した。
微粒子(アエロジルR812:日本アエロジル社製、一次平均粒子径:7nm、見掛け比重50g/L) 2質量部
ジクロロメタン 78質量部
メタノール 10質量部
環状ポリオレフィン溶液(ドープD-1)
≪評価≫
<静止摩擦係数測定>
上記それぞれ作製したフィルムロールにおいて一部を切り取り、以下の測定機に静止摩擦係数測定を行った。
静摩擦測定器:東洋精機製 FRICTION TESTER TR
摩擦測定条件:上記作製したフィルム(ナーリング部(部位A)及び非ナーリング部(面C)、表面改質部(部位A又は部位B)をそれぞれ重ね合わせて、荷重0.166g/mm、0.83g/mm、及び1.66g/mmにて静摩擦係数を測定した。数値はそれぞれ3荷重における静摩擦係数の平均値とした
表中、A/Bについては部位Aを上側、部位Bを下側とし、重ね合わせて同様の測定を行った。
表I中、本発明に係る関係式(1)及び(2)を満たす場合を〇、満たさない場合を×と表記した。
<ゲージバンド評価>
ゲージバンドとは、フィルムロールの表面に生じる、フィルムロールの円周方向に平行な帯状の盛り上がりを指す。ゲージバンドは、フィルムの厚い部分やブロッキングによるフィルム同士の接着が周回毎に重なることで生じる。フィルムロールにゲージバンドが生じるとフィルム表面に痕跡が残り、フィルムの品位が低下したり、フィルムの光学特性が低下する傾向となる。
評価は、目視評価で当該ゲージバンドの発生有無及びその程度を確認する。
<巻ズレ評価>
巻ズレ評価として、作製したフィルムロールを、振動試験した。
振動試験は8Gの衝撃がフィルムロールに即座にかかるように実施した。
衝撃を与えた後にフィルムロールを確認し、元の巻き取り位置から5mm以上ずれている箇所があればそれを「巻ズレ有」と判断した。
以上の、フィルムロールの構成及び評価結果を表Iに示す。
Figure 0007427897000006
表Iより、本発明のフィルムロール実施例1~13は、各部位の静止摩擦係数の関係として、関係式(1)及び(2)を満たすように静止摩擦係数を制御することで、比較例のフィルムロールに対して、ブロッキング耐性(ゲージバンド)及び巻ズレ耐性に優れたフィルムロールが得られることが分かる。また、実施例1と実施例12、及び実施例4と実施例13の比較から、式(3)を満たすように静止摩擦係数を制御することで、ブロッキング耐性、巻ズレ耐性がより向上することが分かる。
1 フィルム
2 ニアロール
3 タッチロール
4 エンボス・リング
5 金属バックロール
6 ゴムバックロール
7 レーザー光
8 凸形状部(ナーリング)
10 フィルムロール
A 部位A
B 部位B
C 面C
A1 溶解釜
A2、A5、A11、A14 送液ポンプ
A3、A6、A12、A15 濾過器
A4、A13 ストックタンク
A8、A16 導管
A10 添加剤用仕込釜
A20 合流管
A21 混合機
A30 ダイ
A31 金属支持体
A32 ウェブ
A33 剥離位置
A34 テンター装置
A35 ローラー乾燥装置
A36 ローラー
A37 ワインダー
A41 ストックタンク
A43 ポンプ
A44 濾過器
B10 フィルム製造ライン
B11 フィルム製造装置
B12 巻取装置
B13 フィルム
B15 ナーリング付与部
B19 巻取軸
B20 巻芯ホルダ
B21 巻芯
B22 ターレット
B23、B24 ガイドローラー
B25 ダンサローラー
B26 シフト機構
B27 エンコーダ
B28 シフト機構
B29 オシレート部
B30 巻取モーター
B31 コントローラ
B32 ダンサ部
B39 巻取情報入力部
B40 LUTメモリ部
B41 切替時巻長特定部
B42 巻長測定部
B43 切り替え判定部

Claims (10)

  1. フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、
    前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、
    当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、
    下記関係式(1)及び(2)を満たし、
    式(1) 面C同士間の静止摩擦係数<部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数
    式(2) a<b
    前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高い
    ことを特徴とするフィルムロール。
  2. フィルムの幅手方向の少なくとも両端にナーリング加工部を有するフィルムロールであって、
    前記ナーリング加工部は、凸形状部を含む凹凸構造を有し、
    前記凹凸構造の高さの変動が、±20%以下であり、
    前記ナーリング加工部を部位A、当該部位Aに対向するフィルム裏面側の部位を部位B、当該部位A及び部位B以外のナーリング加工されていないフィルム面を面Cとし、かつ、
    当該部位A及び部位Bの静止摩擦係数をそれぞれ、a及びbとしたとき、
    下記関係式(1)及び(2)を満たし、
    式(1) 面C同士間の静止摩擦係数<部位Aと部位Bとの間の静止摩擦係数
    式(2) a<b
    前記部位Bにおける表面自由エネルギーが、前記面Cにおける表面自由エネルギーよりも、10mJ/m以上高い
    ことを特徴とするフィルムロール。
  3. 前記a及びbが、下記関係式(3)を満たすことを特徴とする請求項1又は請求項に記載のフィルムロール。
    式(3) 0.3<a/b<0.8
  4. 前記フィルムの幅手長が、1.3~3.0mの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
  5. 前記フィルムの膜厚が、10~45μmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
  6. 前記フィルムが、環状オレフィン系樹脂又はアクリル系樹脂を含有することを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか一項に記載のフィルムロール。
  7. 請求項1から請求項までのいずれか一項に記載のフィルムロールを製造するフィルムロールの製造方法であって、少なくとも前記部位A又は前記部位Bに表面改質処理を行う工程を有することを特徴とするフィルムロールの製造方法。
  8. 前記表面改質処理を、前記部位Bのみに行うことを特徴とする請求項に記載のフィルムロールの製造方法。
  9. 前記表面改質処理を、前記部位A及び前記部位Bの両方に行うことを特徴とする請求項に記載のフィルムロールの製造方法。
  10. 前記ナーリング加工部を、レーザーナーリング加工によって形成することを特徴とする請求項から請求項までのいずれか一項に記載のフィルムロールの製造方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6995234B1 (ja) 2021-04-26 2022-01-14 住友化学株式会社 光学積層体及びその巻回体
KR102322607B1 (ko) * 2021-07-23 2021-11-04 박준규 필름 원단 권취 시스템
CN115056565A (zh) * 2022-06-13 2022-09-16 深圳市志凌伟业技术股份有限公司 一种采用常压等离子体技术降低压膜时产生气泡的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007070514A (ja) 2005-09-08 2007-03-22 Toray Ind Inc 熱可塑性樹脂フィルムロール
US20070098952A1 (en) 2005-10-31 2007-05-03 Blinstrub Robert M Extruded laminated floor mat and method of manufacturing same
JP2016132537A (ja) 2015-01-20 2016-07-25 日本ゼオン株式会社 フィルムロールの製造方法及びフィルムロール
WO2017145718A1 (ja) 2016-02-26 2017-08-31 日本ゼオン株式会社 長尺フィルム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5578759B2 (ja) * 2007-08-10 2014-08-27 日東電工株式会社 フィルム及びその製造方法
JP5082994B2 (ja) * 2008-02-14 2012-11-28 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 光学フィルム、その製造方法、光学フィルムを用いた偏光板、及び表示装置
JP5510459B2 (ja) * 2009-09-14 2014-06-04 コニカミノルタ株式会社 光学フィルムの製造方法
WO2014091921A1 (ja) * 2012-12-13 2014-06-19 コニカミノルタ株式会社 光学フィルムのロール体、その製造方法、偏光板及び表示装置
WO2014132625A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 コニカミノルタ株式会社 光学フィルムロールの製造方法
JP2016033527A (ja) * 2014-07-30 2016-03-10 富士フイルム株式会社 位相差フィルム、光学積層体、液晶表示装置、及びセルロースエステルフィルム
JP2017056648A (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 東レ株式会社 中間製品ロール
JP6620483B2 (ja) * 2015-09-18 2019-12-18 コニカミノルタ株式会社 シクロオレフィン系フィルム
JP2017100372A (ja) * 2015-12-02 2017-06-08 コニカミノルタ株式会社 フィルムロールの製造方法
JP6753682B2 (ja) * 2016-03-31 2020-09-09 株式会社カネカ 光学フィルムおよびその製造方法
JP6979839B2 (ja) 2017-09-26 2021-12-15 住友化学株式会社 光学フィルムの製造方法及び製造装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007070514A (ja) 2005-09-08 2007-03-22 Toray Ind Inc 熱可塑性樹脂フィルムロール
US20070098952A1 (en) 2005-10-31 2007-05-03 Blinstrub Robert M Extruded laminated floor mat and method of manufacturing same
JP2016132537A (ja) 2015-01-20 2016-07-25 日本ゼオン株式会社 フィルムロールの製造方法及びフィルムロール
WO2017145718A1 (ja) 2016-02-26 2017-08-31 日本ゼオン株式会社 長尺フィルム

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