JPWO2009142329A1 - 樹脂組成物、位相差フィルムの製造方法、及び位相差フィルム - Google Patents

樹脂組成物、位相差フィルムの製造方法、及び位相差フィルム Download PDF

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Abstract

所定の構成を有するセルロースエステル樹脂(A)に対して、0.01〜10重量%のソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)を混合してなる樹脂組成物。この樹脂組成物を用いて製造される位相差フィルム、及びその製造方法。これらの発明により、複屈折の値を容易にかつ自在に調節できる樹脂組成物と、位相差を容易にかつ自在に調節できる位相差フィルムを提供することができる。

Description

本発明は、複屈折の値を容易にかつ任意に調節できる樹脂組成物と、この樹脂組成物を用いて位相差フィルムを製造する方法と、この方法を用いて製造された位相差フィルムとに関する。この位相差フィルムは特定値の位相差を示すように調整することが容易であって、しかも光の波長に対する位相差の関係において、有利な特性を示す。
液晶デバイス等に用いる光学フィルムの構成材料として、現在のところ、優れた透明性や耐熱性等を持つセルロース・トリアセテート(TAC)が主に用いられている。TACが用いられる理由としては、上記の透明性や耐熱性等の特性に加え、セルロース誘導体と言うバイオマス由来のプラスチック素材であるため、環境に対する負荷が小さいこと、石油資源の将来的な枯渇に対応できること等が挙げられる。
しかしながら、TACは熱劣化を起こさない温度下での溶融時に高粘度であるため、フィルム状又はシート状に成形することが困難である。そのため、現在のTAC製の光学フィルムは、下記の文献1、2にも報告例があるように、溶媒にTACを溶かして薄く展開させた後、溶媒を揮発させてフィルムを得ると言う溶媒キャスト法によって製造されている。
[文献1] Prog.Polym.Sci.,vol.26,1605−1688(2001)
[文献2] Macromol.Symp.,vol.208,323−333(2004)。
しかし、溶媒キャスト法においては、成形に時間がかかるためコストパフォーマンスに劣ると言う大きな問題がある。更には、溶媒の飛散が環境汚染の観点から問題となる。
従って、第1の課題として、TACと遜色のない透明性や耐熱性等の特性を持ち、しかも溶融成膜が可能なセルロース誘導体系ポリマーを基材とする樹脂組成物が求められている。
更に、このような樹脂組成物の位相差フィルムへの適用を考慮した場合、以下の第2及び第3の課題を解決することができれば、極めて有用な位相差フィルム技術が提供されることとなる。
即ち、第2の課題は、特定の複屈折の値を任意かつ容易に調整できる樹脂組成物を提供することである。この課題が解決された場合、希望する特定の位相差を示す位相差フィルムを、任意かつ容易に提供することができる。
又、第3の課題は、測定波長が短いほど複屈折が小さく、測定波長が長いほど複屈折が大きい樹脂組成物を提供することである。なお、複屈折と位相差は以下の関係にある。
位相差=複屈折×フィルム厚み
よって、第3の課題を換言すれば、測定波長が短いほどフィルムにおける位相差が小さく、測定波長が長いほどフィルムにおける位相差が大きい位相差フィルムを提供することである。この課題が解決された場合、4分の1波長板、2分の1波長板等のさまざまな位相差を有する理想的な位相差フィルムが提供されることになる
[文献3] 特開2000−137116号公報。
[文献4] 特開2000−284124号公報。
[文献5] 特開2006−224589号公報。
上記文献3〜文献5を含む各種の公知文献の中には、上記の第1の課題に対応したものや、第3の課題に対応したものが見受けられるが、樹脂組成物のレベルで第2の課題に対応したものは見受けられず、かつ、第1〜第3の課題に同時に対応できる技術は全く見られない。
そこで本発明は、上記の第1〜第3の課題を解決できる手段を提供することを目的とする。
(第1発明)
本願の第1発明は、下記のセルロースエステル樹脂(A)に対して0.01〜10重量%のソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)を混合してなり、位相差フィルムの製造に用いるものである、樹脂組成物である。
(A):プロピオネート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートプロピオネート樹脂又はブチレート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートブチレート樹脂であって、数平均分子量が50000を超えるもの。
第1発明において用いるソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)は、本発明者らが見出した、セルロースエステル樹脂(A)の複屈折を大きくする作用がある化合物であり、ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の添加量を増減させることで、樹脂組成物の複屈折の値を調整できる。
なお、セルロースエステル樹脂(A)に対するソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の添加量が第1発明で規定する範囲を下回ると、樹脂組成物の複屈折の値が高くならず、樹脂組成物でフィルムを構成した際に位相差フィルムとしての特性を満たさない恐れがあり、逆に上回ると、分散不良が生じて樹脂組成物の透明性を損なう恐れがあるので、いずれの場合も好ましくない。
更に、以上のように構成される第1発明の樹脂組成物においては、光の波長が短いほど複屈折が小さく、波長が長いほど複屈折が大きいという驚くべき特性を示すことも分かった。そのため、第1発明の樹脂組成物を用いてフィルムを成形すれば、光の波長が短いほどフィルムにおける位相差が小さく、波長が長いほどフィルムにおける位相差が大きいという優れた特性を示す位相差フィルムになる。
これらの多様な作用・効果から、第1発明の樹脂組成物により、前記した第1〜第3の課題を同時に解決することができる。
(第2発明)
本願の第2発明は、下記のセルロースエステル樹脂(A)に対して1〜20重量%の下記可塑剤(B)及び0.01〜10重量%のソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)を混合してなり、位相差フィルムの製造に用いるものである、樹脂組成物である。
(A):プロピオネート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートプロピオネート樹脂又はブチレート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートブチレート樹脂であって、数平均分子量が50000を超えるもの。
(B):スモール(Small)の方法に従って計算した溶解度パラメーターの値が9.3〔(cal/cm1/2〕を超える可塑剤。
以上の第2発明においてスモール(Small)の方法とは、液体の溶解度パラメーターから、分子を構成する原子又は原子団、結合型等の構成グループについて、モル吸引力(molar attraction constants)Fiを算出し、分子に対し、各々Fiの加成性を認め、下記の(1)式によって溶解度パラメーター(δ)を算出するものである。
δ=(ΣFi)/V=(ρΣFi)/M・・・(1)
(式中、Vはモル容積、ρは密度、Mは分子量で高分子では繰り返し単位の値である。)
この溶解度パラメーターの算出方法の詳細は、「秋山三郎、井上隆、西敏夫共著、ポリマーブレンド−相溶性と界面−、第127頁、1987年8月25日発行、(株)シーエムシー刊」に詳述されている。
前記した第1発明のように、前記した第1の課題に対応するセルロース誘導体系ポリマーとしては、セルロースエステル樹脂(A)、即ち、プロピオネート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートプロピオネート樹脂又はブチレート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートブチレート樹脂であって、数平均分子量が50000を超えるものが好ましい。これらの樹脂はTACと遜色のない透明性や耐熱性等の特性を持ち、しかも溶融成膜が可能である。
又、第2発明においては、上記の特定のセルロースエステル樹脂(A)に対して、下記の特定の可塑剤(B)を1〜20重量%及びソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)を0.01〜10重量%の範囲内で添加・混合している。
(B):スモール(Small)の方法に従って計算した溶解度パラメーターの値が9.3〔(cal/cm1/2〕を超える可塑剤。
可塑剤は通常、樹脂基材の可塑性を高める目的で添加されるものであり、第2発明においてもセルロースエステル樹脂(A)の溶融成膜性を高める意味はもちろんある。
しかし、本願発明者の研究により、上記の溶解度パラメーターの値が9.3〔(cal/cm1/2〕を超える可塑剤には、樹脂組成物の複屈折を大きくする作用があるという新規な知見が得られた。一方、セルロースエステル樹脂(A)と可塑剤(B)とからなる樹脂組成物も、光の波長が短いほど複屈折が小さく、波長が長いほど複屈折が大きいという特性を有するものの、その特性が高くないことも分かった。
それに対して、特定のセルロースエステル樹脂(A)と特定の可塑剤(B)とソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の樹脂組成物は、特定の可塑剤(B)とソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)との作用により樹脂組成物の複屈折が相乗的に高まるのみならず、光の波長が短いほど複屈折が小さく、波長が長いほど複屈折が大きいという特性に優れ、溶融製膜性も良好な組成物となる。
但し、セルロースエステル樹脂(A)に対する可塑剤(B)の添加量が第2発明で規定する範囲を下回ると、樹脂組成物の成形加工時の負荷を低減させる効果に乏しく、逆に上回ると、使用時に可塑剤のブリードを生じる恐れがある。
(第3発明)
本願の第3発明は、前記第1発明又は第2発明に係る樹脂組成物において、ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の混合量が0.1重量%以上で5重量%未満である、樹脂組成物である。
ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の混合量を本範囲とすることで、複屈折の値がより高く、光の波長が短いほど複屈折が小さく、波長が長いほど複屈折が大きいという特性がより高い樹脂組成物が得られる。
(第4発明)
本願の第4発明は、前記第2又発明又は第3発明に係る樹脂組成物において、可塑剤(B)がリン酸エステルであり、又は炭素数7以下のアルコールとフタル酸が縮合したフタル酸エステルである、樹脂組成物である。
前記した可塑剤(B)としては、第2発明又は第3発明に規定するリン酸エステル又はフタル酸エステルを好ましく例示することができる。これらのリン酸エステルやフタル酸エステルは、ブリードアウトが抑制され、位相差を制御しやすく、コストパフォーマンスに優れる等のメリットがある。
(第5発明)
本願の第5発明は、前記第1発明〜第4発明のいずれかに記載した樹脂組成物を用いて下記のいずれかの成形方法によりフィルムを製造する、位相差フィルムの製造方法である。
(1)樹脂組成物を溶媒に溶解した後にキャストしてフィルムに成形する方法。
(2)フラットダイを用いて、溶融押し出しによりフィルムに成形する方法。
(3)インフレーション成形法によりフィルムに成形する方法。
(4)圧縮成形法によりフィルムに成形する方法。
第1発明〜第4発明のいずれかに記載した樹脂組成物を用いて位相差フィルムを製造する際、そのフィルム成形方法は特に限定されないが、例えば、従来技術に関して前記した溶媒キャスト法を含め、第5発明の(1)〜(4)に列挙する方法を例示することができる。特に、生産性の点で(2)又は(3)の方法が好ましい。
(第6発明)
本願の第6発明は、前記第5発明に係る(2)の成形方法によりフィルムを製造する場合において、以下の(a)又は(b)から選ばれるプロセスを行う、位相差フィルムの製造方法である。
(a)溶融状態の樹脂組成物を押出し、鏡面金属弾性ロールに挟み込んで冷却する。
(b)下記の(b1)又は(b2)のプロセスにおいて、溶融状態の樹脂組成物を含む積層成形物をゴムロールと金属ロールとの間に挟み込んで冷却する。
(b1)溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを積層して押出し、積層フィルムの成形後に片表層面もしくは両表層面に積層された異種ポリマーを剥離する。
(b2)溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくは両表層面に外層として溶融状態の異種ポリマーを積層して押出し、さらにその片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマー(溶融状態の異種ポリマーと同一の樹脂からなる異種ポリマーであっても良く、異なる樹脂からなる異種ポリマーであっても良い)を積層して押出し、積層フィルムの成形後に片表層面もしくはその両表層面に積層された異種ポリマーを剥離する。
第6発明においては、(a)の手段と(b)の手段が並列関係にあり、更に、(b)の手段において(b1)及び(b2)が互いに並列関係にある下位概念の手段という関係にある。従って(b1)と(b2)を同時に実施することはできない。
第6発明によれば、次の効果を期待できる。
周知のように、位相差フィルムにおける位相差はフィルムの厚みとフィルム構成材料の複屈折の値により支配されるので、位相差フィルムの厚みの均一性は非常に重要である。
又、液晶デバイス等の液晶表示装置の軽量化に伴い位相差フィルム等の光学フィルムの厚みも薄くする(重量を軽くする)ことが望まれている。
一般的に、鉄製やステンレス製などの剛直な金属ロールと金属ロールで積層体を圧着・冷却した場合、200μm以下の薄いフィルムの製造が困難になる可能性があるが、第6発明の(a)のように鏡面金属弾性ロールに挟み込んで冷却することで、厚みの均一な薄いフィルムを成形することができる。
又、第6発明の(b)においては、一般的な押出成形装置でフィルムの冷却に用いられるゴムロールと金属ロールを使用できるという工業的利点を有する。ただし、この場合、ロールの表面の凹凸が溶融状態の樹脂組成物に転写されることにより、樹脂組成物からなるフィルムの厚みの均一性や表面平滑性が悪化する恐れがある。そのため、上記の(b1)のように、溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを積層して押出すか、上記(b2)のように、溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくは両表層面に外層として溶融状態の異種ポリマーを積層して押出し、さらにその片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマー(溶融状態の異種ポリマーと同一の樹脂からなる異種ポリマーであっても良く、異なる樹脂からなる異種ポリマーであっても良い)を積層して押出すことで、ロールの表面の凹凸が溶融状態の樹脂組成物に転写されることを防止できる。そして、このようにして製造された樹脂組成物を内層とし、異種ポリマーを表層(片表層もしくは両表層)とする積層体から、異種ポリマー層を剥離することで、厚みが均一で表面平滑性に優れた薄いフィルムを成形することができる。
更に、位相差フィルムの成形においてはフィルムに対する微小なダスト等のコンタミネーションを回避する必要があるが、第6発明の(b)の(b1)もしくは(b2)のプロセスを行うことにより、ゴミが入りにくくなるので、コンタミネーションの少ない位相差フィルムを得ることができる。
薄いフィルムを製造する場合の冷却方法として、エアーナイフ、エアーチャンバーあるいは静電気印加方式などの通常の冷却ロールへの密着性向上手段による成形方法があるが、これらの方法では冷却ロールへの密着性が不均一になり易いため、フィルムの厚みムラが発生する可能性があるので好ましくない。
(b)の(b1)もしくは(b2)のプロセスにおいて、使用する金属ロールが鏡面ロールの場合は、ロール表面の凹凸がゴムロールに較べて極めて小さく、この凹凸が積層体に転写されても表面平滑性が低下する可能性が小さい。そのため、(b1)の方法において、樹脂組成物がゴムロールと接する面側のみにおいて、あらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを挟み込んで製造してもかまわない。これは即ち、樹脂組成物における金属ロールと接する面側はあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを挟み込むことをせずに、樹脂組成物がゴムロールと接する面側のみあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを挟み込んで製造することを意味する。
また、同様に金属ロールが鏡面ロールの場合、前記(b2)の方法における、溶融した樹脂組成物を内層とし、その表面層に積層する溶融状態の異種ポリマーについても、溶融した樹脂組成物がゴムロールと接する面側のみを、溶融した樹脂組成物に溶融状態の異種ポリマーが積層された積層体として製造してもかまわない。
なお、前述の鏡面弾性金属ロール並びに鏡面金属ロールの鏡面の程度は、本発明の位相差フィルムの特性に悪影響を及ぼさない程度であれば特に限定されないが、通常、1/100S以下の表面粗度が好ましい。
(第7発明)
本願の第7発明は、前記第5発明又は第6発明に係る樹脂組成物のフィルムに対して更に加熱延伸処理を行う、位相差フィルムの製造方法である。
第5発明又は第6発明によって製造した位相差フィルムに対して、更に加熱延伸処理を行うことも可能である。加熱延伸処理によって、フィルムの位相差を自在に制御することができる。
(第8発明)
本願の第8発明は、第5発明〜第7発明のいずれかに記載した位相差フィルムの製造方法により製造されたものである、位相差フィルムである。
第5発明〜第7発明のいずれかに記載した位相差フィルムの製造方法を行うことにより、フィルム構成材料の複屈折の値あるいはフィルムの位相差を自在に調節した位相差フィルムを容易に製造することができる。
(第9発明)
本願の第9発明は、前記第8発明に係る位相差フィルムが以下のいずれかの手段により特定値の位相差を示すように調整されたものである、位相差フィルムである。
(1)前記樹脂組成物における(A)及び(C)、又は(A)〜(C)の各成分の混合比を調節すること。
(2)前記樹脂組成物における(A)及び(C)、又は(A)〜(C)の各成分の種類の組み合わせを選択すること。
(3)前記樹脂組成物のフィルムの成形後における加熱延伸処理の延伸倍率を調節すること。
(4)押出加工時の温度、吐出量、冷却ロールの温度、又はダイから冷却ロールまでの距離であるエアーギャップから選ばれる1以上パラメーターの調整によって位相差を制御すること。
(5)フィルム厚みによって位相差を制御すること。
第1発明〜第8発明の作用・効果の記載から理解されるように、本発明に係る位相差フィルムは、第9発明の(1)〜(5)に示すような多様な手段により位相差を自在に調整し、4分の1波長板、2分の1波長板等のさまざまな位相差を有する理想的な位相差フィルムとすることができる。
(第10発明)
本願の第10発明は、587.5nmの波長の光に対する位相差をГ(587.5)とし、446.4nmの波長の光に対する位相差をГ(446.4)とし、746.6nmの波長の光に対する位相差をГ(746.6)とした場合に、前記第8発明又は第9発明に係る位相差フィルムにおけるГ(446.4)/Г(587.5)が0.98以下であると共に、Г(746.6)/Г(587.5)が1.03以上である、位相差フィルムである。
第1発明に関して前記したように、フィルム構成材料である樹脂組成物が光の波長が短いほど複屈折が小さく、波長が長いほど複屈折が大きいという特性を示すため、本発明の位相差フィルムにおいても、具体的には第10発明に規定するように、フィルム一枚で光の波長が短いほどフィルムにおける位相差が小さく、波長が長いほどフィルムにおける位相差が大きいという優れた特性を示す。
発明の効果
本発明によれば、複屈折の値を容易にかつ自在に調節できる樹脂組成物と、位相差を容易にかつ自在に調節できる位相差フィルムとを提供できる。しかも、この位相差フィルムは、フィルム一枚で光の波長が短いほどフィルムにおける位相差が小さく、波長が長いほどフィルムにおける位相差が大きいという優れた特性を示す。
次に、本願の第1発明〜第10発明を実施するための形態を、その最良の形態を含めて説明する。
〔樹脂組成物〕
本発明に係る樹脂組成物は、セルロースエステル樹脂(A)とソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)とを混合したブレンド材料又は、セルロースエステル樹脂(A)と可塑剤(B)とソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)とを混合したブレンド材料であり、位相差フィルムの製造に用いられる。
セルロースエステル樹脂(A)としては、プロピオネート含量が10重量%を超え、更に好ましくは30重量%を超えるセルロースアセテートプロピオネート樹脂(CAP)、又はブチレート含量が10重量%を超え、更に好ましくは30重量%を超えるセルロースアセテートブチレート樹脂(CAB)であって、いずれも数平均分子量が50000を超えるものが用いられる。数平均分子量が50000以下の場合は溶融製膜性に劣るため好ましくない。
可塑剤(B)としては、前記したスモールの方法により計算した溶解度パラメーターの値が9.3〔(cal/cm1/2〕を超えるものであれば良いが、リン酸エステル、又は炭素数7以下のアルコールとフタル酸が縮合したフタル酸エステルがより好ましい。
リン酸エステルの中でも、リン酸トリブチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、リン酸トリブトキシエチルが一層好ましい。炭素数数7以下のアルコールとフタル酸が縮合したフタル酸エステルの中でも、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジベンジル、フタル酸ブチルベンジルが一層好ましい。
ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)とは、プロピオンアルデヒドなどの直鎖状脂肪族アルデヒド類、シクロヘキサンカルバルデヒドなどの環状飽和脂肪族アルデヒド類、ベンズアルデヒド、o−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、p−メトキシベンズアルデヒド、p−メチルオキシカルボニルベンズアルデヒド、2,4−ジメチルベンズアルデヒド、3,4−ジメチルベンズアルデヒド、2,4,5−トリメチルベンズアルデヒド、5,6,7,8−テトラヒドロ−1−ナフタレンアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒドなどの芳香族アルデヒド類などのアルデヒド化合物とソルビトールとの縮合物である。中でも、複屈折を高める効果の点でソルビトールと芳香族アルデヒド類との縮合物が好ましく、具体的には、ジベンジリデンソルビトール、ビス(4−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−エチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(2,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(3,5−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(p−クロロベンジリデン)ソルビトール、ベンジリデン−p−クロロベンジリデンソルビトール、ベンジリデンアルキル置換ベンジリデンソルビトール、トリベンジリデンソルビトール、トリス(アルキル置換ベンジリデン)ソルビトール等を好ましく例示することができる。
上記した可塑剤(B)の混合比は、第2発明に関して前記した理由から、セルロースエステル樹脂(A)に対して1〜20重量%の範囲内であることが好ましく、特に2〜15重量%の範囲内であることが好ましく、とりわけ3〜10重量%の範囲内であることが好ましい。可塑剤(B)がセルロースエステル樹脂(A)に対して1重量%未満であると成形加工時の負荷を低減させる効果に乏しく、20重量%を超えると使用時に可塑剤のブリードを生じる恐れがある。
ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の混合比は、第1発明に関して前記した理由から、セルロースエステル樹脂(A)に対して0.01〜10重量%の範囲内であることが好ましく、第3発明に関して前記した理由から、0.1重量%以上、5重量%未満の範囲内であることがより好ましい。ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)がセルロースエステル樹脂(A)に対して0.01重量%未満であると複屈折の値が高くならず位相差フィルムとしての特性を満たさない恐れがあり、10重量%を超えると分散不良が生じてフィルムの透明性を損なう恐れがある。
〔位相差フィルムの製造方法〕
(樹脂組成物の調製方法)
本発明の樹脂組成物の調製方法としては、特に限定を受けず、セルロースエステル樹脂(A)と可塑剤(B)、又は、セルロースエステル樹脂(A)と可塑剤(B)とソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)と、をバンバリーミキサーや加圧ニーダー等のインターナルミキサー、ロール混練機、単軸又は二軸押出機等を用いて混合して得られる。この際の混合温度は、通常、120〜300℃、好ましくは150〜260℃程度である。
本発明の樹脂組成物を製造する際には、セルロースエステル樹脂(A)を予め乾燥しておくことが望ましく、その乾燥条件は任意であるが、例えば、30〜90℃の温度にて30分〜3日間程度乾燥することが好ましい。また、本発明の樹脂組成物を成形加工する際にも、該樹脂組成物を予め乾燥しておくことが望ましく、その乾燥条件は任意であるが、例えば、30〜90℃の温度にて30分〜3日間程度乾燥することが好ましい。
(フィルムの成形方法)
本発明の樹脂組成物からフィルムを得る方法として、例えば、第5発明に関して前記したように以下の(1)〜(4)の成形方法が例示され、特に生産性の点で(2)、(3)の方法が好ましい。
(1)樹脂組成物を溶媒に溶解した後にキャストしてフィルムに成形する方法。
(2)フラットダイを用いて、溶融押し出しによりフィルムに成形する方法。
(3)インフレーション成形法によりフィルムに成形する方法。
(4)圧縮成形法によりフィルムに成形する方法。
上記(2)〜(4)の成形方法によるフィルムを製造する場合の成形機の温度は、通常、120〜300℃、好ましくは150〜260℃程度である。
更に、上記(2)の成形方法によりフィルムを製造する場合において、第6発明で前記した理由から,以下の(a)又は(b)から選ばれるプロセスを行うことが好ましい。
(a)溶融状態の樹脂組成物を押出し、鏡面金属弾性ロールに挟み込んで冷却する。
(b)下記の(b1)又は(b2)のプロセスにおいて、溶融状態の樹脂組成物を含む積層成形物をゴムロールと金属ロールとの間に挟み込んで冷却する。
(b1)溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを積層して押出し、積層フィルムの成形後に片表層面もしくは両表層面に積層された異種ポリマーを剥離する。
(b2)溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくは両表層面に外層として溶融状態の異種ポリマーを積層して押出し、さらにその片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマー(溶融状態の異種ポリマーと同一の樹脂からなる異種ポリマーであっても良く、異なる樹脂からなる異種ポリマーであっても良い)を積層して押出し、積層フィルムの成形後に片表層面もしくはその両表層面に積層された異種ポリマーを剥離する。
前記(a)のプロセスにおいて使用する鏡面金属弾性ロールとしては、例えば、日立造船株式会社製のUFロールを挙げることができる。
また、前記(b)のプロセスにおいて使用するゴムロールと金属ロールの材質に関しては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されず、一般的なフィルム押出成形用の冷却ロールとして使用されるものを使うことができ、例えばゴムロールの材質としては、フッ素ゴム(FPM)、エチレン−プロピレンゴム(EPM、EPDM)、ウレタンゴム(U)、シリコンゴム(Si)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)アクリルゴム(ACM。ANM)等が挙げられ、金属ロールの材質としては、鉄、ステンレス等が挙げられる。
さらに、前記(b)の(b1)もしくは(b2)のプロセスにおいて用いられる、樹脂組成物の片表層面もしくは両表層面に積層するあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーならびに、片表層面もしくは両表層面に積層する溶融状態の異種ポリマー(あらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーと同一の樹脂からなる異種ポリマーであっても良く、異なる樹脂からなる異種ポリマーであっても良い)としては、溶融状態の樹脂組成物が冷却された後、樹脂組成物と適度に密着しており、且つ容易に剥離出来る樹脂が好ましい。このような樹脂として例えば、高密度ポリエチレン系樹脂、直鎖上低密度ポリエチレン系樹脂、低密度ポリエチレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂などのポリエチレン系樹脂や、ポリプロプレン系樹脂が挙げられる。
あらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーのフィルム、および樹脂組成物の片表層面もしくは両表層面に外層として積層される溶融状態の異種ポリマーの厚みとしては、50〜500μmの範囲であり、樹脂組成物からなるフィルムの表面平滑性を高めるために適宜選択できるが、一般的には80〜200μmの範囲が好ましい。
あらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーのフィルム、および樹脂組成物の片表層面もしくは両表層面に外層として積層される溶融状態の異種ポリマーの厚みが50μm未満である場合には、ロールの表面の凹凸が溶融状態の樹脂組成物に転写されるのを防止する効果に乏しく、500μmを超えた場合には、ロールの表面の凹凸が溶融状態の樹脂組成物に転写されるのを防止する効果は有するが、製造された積層体をロール状に巻いて製造する方法においては樹脂組成物からなるフィルムにシワが入ったりする恐れがある。
樹脂組成物からなるフィルムの厚みについては特に限定されないが、10〜300μmの範囲が好ましい。
(フィルムの加熱延伸処理)
以上のように成形した樹脂組成物のフィルムに対しては、更に加熱延伸処理を行うこともできる。この操作により、フィルムの位相差を自在に制御することができる。
延伸は110〜160℃の範囲内の温度で行い、延伸の倍率は1.1〜5.0倍程度の範囲内が好ましい。110℃未満の温度で延伸を行うとフィルムが破断する恐れがある。160℃を超える温度で延伸を行うとフィルムが溶融する恐れがある。延伸倍率が1.1倍未満では位相差が十分に生じない恐れがあり、延伸倍率が5倍を超えるとフィルムの破断を生じる恐れがある。
〔位相差フィルム〕
本発明の位相差フィルムは、上記した本発明の樹脂組成物を用い、上記した位相差フィルムの製造方法によって製造される。
従って、本発明の位相差フィルムは、以下のいずれかの手段により、特定値の位相差を示すように自在に調整される。
(1)本発明の樹脂組成物における(A)及び(C)、又は(A)〜(C)の各成分の混合比を調節すること。
(2)本発明の樹脂組成物における(A)及び(C)、又は(A)〜(C)の各成分の種類の組み合わせを選択すること。
(3)本発明の樹脂組成物を用いて成形されたフィルム(これ自体が位相差フィルムであるが)の加熱延伸処理を行い、その際の延伸倍率を調節すること。
(4)押出加工時の温度、吐出量、冷却ロールの温度、又はダイから冷却ロールまでの距離であるエアーギャップから選ばれる1以上パラメーターの調整によって位相差を制御すること。
(5)フィルム厚みによって位相差を制御すること。
又、本発明の位相差フィルムは、その構成材料である樹脂組成物の特性にもとづき、フィルム一枚で光の波長が短いほどフィルムにおける位相差が小さく、波長が長いほどフィルムにおける位相差が大きいという優れた特性を示す。より具体的には、587.5nmの波長の光に対する位相差をГ(587.5)とし、446.4nmの波長の光に対する位相差をГ(446.4)とし、746.6nmの波長の光に対する位相差をГ(746.6)とした場合に、位相差フィルムにおけるГ(446.4)/Г(587.5)が0.98以下であると共に、Г(746.6)/Г(587.5)が1.03以上である。
以下の実施例及び比較例で用いる材料について、(A)成分であるものについては「A−1」、「A−2」、「A−3」等の符号を付与し、(A)成分の比較用成分であるものについては「a−1」等の符号を付与した。同様に(B)成分であるもの、(C)成分であるものについても「B−1」、「C−1」等の符号を付与した。
[実施例1]
(樹脂組成物の調製)
セルロースエステル樹脂(A−1)(イーストマン社製 CAP−482−20、プロピオネート含量46重量%、数平均分子量 75000)87重量%、可塑剤(B−1)(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、商品名TCP、溶解度パラメーター 10.2(cal/cm1/2)10重量%、及び、ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C−1)(新日本理化製1,3:2,4−Dibenzylidene sorbitol、商品名GelAll D)3重量%からなる配合物をシリンダー温度とダイ温度を230℃に設定した二軸混練機でペレット化し、樹脂組成物を得た。
(フィルム成形)
上記の方法で得た樹脂組成物ペレットを40mm幅のフラットダイを備えた単層押出機(シリンダー温度、ダイ温度とも230℃に設定)で溶融押出しした。溶融押出しする際に、フラットダイより押出された樹脂組成物の溶融物を内層とし、その両表面層を厚さ100μmのあらかじめ成形されたポリプロピレンフィルムで挟み込んで、ゴムロールと金属ロールからなる2本のロールでニップして冷却し積層フィルムを得た。そして、積層フィルムから、ポリプロピレンフィルムを剥離し、厚さ170μmの樹脂組成物からなるフィルムを得た。
得られた樹脂組成物からなるフィルムは表面平滑性ならびに透明性に非常に優れるものであった。
(位相差フィルムの作製)
次に、上記の方法で製造されたフィルムを幅方向に120℃で2倍に一軸延伸して、厚さ120μmの位相差フィルムを作製した。
(位相差フィルムの測定)
上記の位相差フィルムについて、位相差測定装置(王子計測器社製:KOBRA―WR)を用いて入射角0°と40°で長さ方向と幅方向の位相差(Г)の波長依存性を測定した。さらに、得られた各波長の位相差の587.5nmの位相差(Г)に対する比率(Г/Г)を計算した。その結果を表1に示す。
Figure 2009142329
[実施例2]
(樹脂組成物の調製)
セルロースエステル樹脂(A−2)(イーストマン社製 CAB−381−20、ブチレート含量37重量%、数平均分子量 70000)89.5重量%、可塑剤(B−1)(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、商品名TCP、溶解度パラメーター 10.2(cal/cm1/2)10重量%、ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C−2)(新日本理化製1,3:2,4−Di−(p−methylbenzylidene)sorbitol、商品名GelAll MD)0.5重量%からなる配合物をシリンダー温度とダイ温度を230℃に設定した二軸混練機でペレット化し、樹脂組成物を得た。
(フィルム成形)
上記の方法で得た樹脂組成物ペレットを40mm幅のフラットダイを備えた三層押出機(いずれも、シリンダー温度、ダイ温度とも230℃に設定)の内層とし、両表層面をポリプロピレン樹脂とする層構成で、三層構造で溶融押出した。三層構造で溶融押出する際に、フラットダイより押出された三層構造の溶融物を内層とし、その両表面層を厚さ100μmのあらかじめ成形された直鎖状低密度ポリエチレン(密度0.94g/cm)フィルムで挟み込んで、ゴムロールと金属ロールからなる2本のロールでニップして冷却し積層フィルムを得た。
積層フィルムから、ポリプロピレンフィルムと直鎖状低密度ポリエチレンからなる両表層面を剥離し、厚さ110μmの樹脂組成物からなるフィルムを得た。
得られた樹脂組成物からなるフィルムは表面平滑性ならびに透明性に非常に優れるものであった。
(位相差フィルムの作製)
次に、上記の方法で製造されたフィルムを幅方向に120℃で2倍に一軸延伸して厚さ80μmの位相差フィルムを作製した。
(位相差フィルムの測定)
上記の位相差フィルムについて、位相差測定装置(王子計測器社製:KOBRA―WR)を用いて、入射角0°と40°で長さ方向と幅方向の位相差(Г)の波長依存性を測定した。さらに得られた各波長の位相差の587.5nmの位相差(Г)に対する比率(Г/Г)を計算した。その結果を表2に示す。
Figure 2009142329
[実施例3]
(樹脂組成物の調製)
セルロースエステル樹脂(A−1)(イーストマン社製 CAP−482−20、プロピオネート含量46重量%、数平均分子量 75000)94重量%、可塑剤(B−1)(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、商品名TCP、溶解度パラメーター 10.2(cal/cm1/2)3重量%及び、ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C−1)(新日本理化製1,3:2,4−Dibenzylidene sorbitol、商品名GelAll D)3重量%からなる配合物をシリンダー温度とダイ温度を230℃に設定した二軸混練機でペレット化し、樹脂組成物を得た。
(フィルム成形)
上記の方法で得た樹脂組成物ペレットを40mm幅のフラットダイを備えた層押出機(シリンダー温度、ダイ温度とも230℃に設定)で溶融押出し、シリコーンゴムロールに鏡面金属スリーブを被覆した鏡面金属弾性ロールと金属ロールからなる2本のロールでニップして冷却し、厚さ170μmの樹脂組成物からなるフィルムを得た。得られた樹脂組成物からなるフィルムは表面平滑性ならびに透明性に非常に優れるものであった。
(位相差フィルムの作製)
次に、上記の方法で製造されたフィルムを幅方向に130℃で2倍に一軸延伸して、厚さ120μmの位相差フィルムを作製した。
(位相差フィルムの測定)
上記の位相差フィルムについて、位相差測定装置(王子計測器社製:KOBRA―WR)を用いて入射角0°で長さ方向と幅方向の587.5nmの位相差(Г(587.5))、446.4nmの位相差(Г(446.4))及び、746.6nmの位相差(Г(746.6))を測定し、その値からГ(446.4)/Г(587.5)及び、Г(746.6)/Г(587.5)の値を求めた。その結果を表3に示す。
Figure 2009142329
得られた樹脂組成物からなるフィルムは表面平滑性ならびに透明性に非常に優れるものであった。
[比較例1]
(樹脂組成物の調製)
セルロースエステル樹脂(a−1)(イーストマン社製 CAB−381−2、ブチレート含量37重量%、数平均分子量 40000)87重量%、可塑剤(B−1)(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、商品名TCP、溶解度パラメーター 10.2(cal/cm1/2)10重量%、及び、ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C−1)(新日本理化製1,3:2,4−Dibenzylidene sorbitol、商品名GelAll D)3重量%からなる配合物をシリンダー温度とダイ温度を230℃に設定した二軸混練機でペレット化し、樹脂組成物を得た。
(フィルム成形)
上記の方法で得た樹脂組成物ペレットを40mm幅のフラットダイを備えた単層押出機(シリンダー温度、ダイ温度とも230℃に設定)で溶融押出し、シリコーンゴムロールに鏡面金属スリーブを被覆した鏡面金属弾性ロールと金属ロールからなる2本のロールでニップして冷却してフィルムを作製する際に、ダイから押出された樹脂組成物の溶融物が冷却ロール上で安定して製膜できず、表面平滑性や透明性に劣るフィルムであったことから、位相差フィルムの作製、位相差フィルムの測定は行わなかった。
[実施例1〜3の評価]
実施例1〜3から明らかなように、本発明の組成物から製造された位相差フィルムは、光の波長が短いほど位相差が小さく、光の波長が長いほど位相差が大きいという特性を有する。従って、1枚のフィルムで広帯域1/4λ波長板に求められる特性を発現できる、優れた位相差フィルムである。
[実施例4〜11、比較例2〜6]
(樹脂組成物の調製)
表4−1〜表4−3に示した配合物を、内容積60ccのインターナルミキサー(東洋精機製作所社製、ラボプラストミル)にて240℃、回転数30rpmで10分間混合し組成物を得た。
(フィルム成形)
上記の方法で得た組成物を240℃に加熱した圧縮成形機にてフィルムに成形した。得られたフィルムの厚みを「延伸前のフィルムの厚み μm」として表4に示す。
なお、比較例6については得られたフィルムが不透明であったため、以降の位相差フィルムの作製、位相差フィルムの測定は実施しなかった。
(位相差フィルムの作製)
次に、上記の方法で得られたフィルムを表4に記載した温度、延伸倍率で幅方向に一軸延伸して位相差フィルムを作製した。得られたフィルムの厚みを「フィルムの厚み(延伸後) μm」として、表4に示す。
(位相差フィルムの測定)
上記の位相差フィルムについて、位相差測定装置(王子計測器社製:KOBRA―WR)を用いて入射角0°で長さ方向と幅方向の587.5nmの位相差(Г(587.5))、446.4nmの位相差(Г(446.4))及び、746.6nmの位相差(Г(746.6))を測定し、その値からГ(446.4)/Г(587.5)及び、Г(746.6)/Г(587.5)の値を求めた。その結果を表4−1〜表4−3に示す。
Figure 2009142329
Figure 2009142329
Figure 2009142329
以上の表4−1〜表4−3において表中の符号表記の意味は次の通りである。
A−1:CAP482−20(イーストマン社製セルロースアセテートプロピーネート樹脂、プロピオネート含量46重量%、数平均分子量75,000)
C−1:GelAll D(新日本理化製1,3:2,4−Dibenzylidene sorbitol)
C−2:GelAll MD(新日本理化製1,3:2,4−Di−(p−methylbenzylidene)sorbitol)
C−3:Millad 3988(Milliken Chemical製1,3:2,4−bis−(3,4−di−methylbenzylidene)sorbitol)
B−1:TCP(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、溶解度パラメーター10.2(cal/cm1/2
B−2:DEP(大八化学工業社製フタル酸ジエチル、溶解度パラメーター10.1(cal/cm1/2
[実施例12、比較例7]
表5に示す配合物とした以外は実施例4と同様に評価した。結果を表5に示す。
Figure 2009142329
以上の表5において表中の符号表記の意味は次の通りである。
A−3:CAB171−15(イーストマン社製セルロースアセテートブチレート樹脂、ブチレート含量17重量%、数平均分子量65,000)
C−1:GelAll D(新日本理化製1,3:2,4−Dibenzylidene sorbitol)
B−1:TCP(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、溶解度パラメーター10.2(cal/cm1/2
[実施例13、比較例8]
表6に示した配合物とした以外は実施例4と同様に評価した。結果を表6に示す。
Figure 2009142329
以上の表6において表中の符号表記の意味は次の通りである。
A−4:CAB500−5(イーストマン社製セルロースアセテートブチレート樹脂、ブチレート含量51重量%、数平均分子量57,000)
C−1:GelAll D(新日本理化製1,3:2,4−Dibenzylidene sorbitol)
B−1:TCP(大八化学工業社製リン酸トリクレジル、溶解度パラメーター10.2(cal/cm1/2
[実施例4〜13の評価]
実施例4〜13から明らかなように、本発明の組成物から製造された位相差フィルムは、比較例に比べて位相差が大きく、光の波長が短いほど位相差が小さく、光の波長が長いほど位相差が大きいという特性も高い。
本発明によって、複屈折の値を容易にかつ自在に調節できる樹脂組成物と、位相差を容易にかつ自在に調節できる位相差フィルムが提供される。

Claims (10)

  1. 下記のセルロースエステル樹脂(A)に対して0.01〜10重量%のソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)を混合してなり、位相差フィルムの製造に用いるものである樹脂組成物。
    (A):プロピオネート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートプロピオネート樹脂又はブチレート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートブチレート樹脂であって、数平均分子量が50000を超えるもの。
  2. 下記のセルロースエステル樹脂(A)に対して1〜20重量%の下記可塑剤(B)及び0.01〜10重量%のソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)を混合してなり、位相差フィルムの製造に用いるものである樹脂組成物。
    (A):プロピオネート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートプロピオネート樹脂又はブチレート含量が10重量%を超えるセルロースアセテートブチレート樹脂であって、数平均分子量が50000を超えるもの。
    (B):スモール(Small)の方法に従って計算した溶解度パラメーターの値が9.3〔(cal/cm1/2〕を超える可塑剤。
  3. 前記ソルビトールとアルデヒド化合物との縮合物(C)の前記セルロースエステル樹脂(A)に対する混合量が0.1重量%以上で5重量%未満である請求の範囲1項又は2項に記載の樹脂組成物。
  4. 前記可塑剤(B)がリン酸エステルであり、又は炭素数7以下のアルコールとフタル酸が縮合したフタル酸エステルである請求の範囲2項又は3項に記載の樹脂組成物。
  5. 請求の範囲1項〜4項のいずれかに記載の樹脂組成物を用いて、下記のいずれかの成形方法によりフィルムを製造する位相差フィルムの製造方法。
    (1)樹脂組成物を溶媒に溶解した後にキャストしてフィルムに成形する方法。
    (2)フラットダイを用いて、溶融押し出しによりフィルムに成形する方法。
    (3)インフレーション成形法によりフィルムに成形する方法。
    (4)圧縮成形法によりフィルムに成形する方法。
  6. 前記(2)の成形方法によりフィルムを製造する場合において、以下の(a)又は(b)から選ばれるプロセスを行う請求の範囲5項に記載の位相差フィルムの製造方法。
    (a)溶融状態の樹脂組成物を押出し、鏡面金属弾性ロールに挟み込んで冷却する。
    (b)下記の(b1)又は(b2)のプロセスにおいて、溶融状態の樹脂組成物を含む積層成形物をゴムロールと金属ロールとの間に挟み込んで冷却する。
    (b1)溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマーを積層して押出し、積層フィルムの成形後に片表層面もしくは両表層面に積層された異種ポリマーを剥離する。
    (b2)溶融した樹脂組成物を内層とし、その片表層面もしくは両表層面に外層として溶融状態の異種ポリマーを積層して押出し、さらにその片表層面もしくはその両表層面にあらかじめ固体フィルムに成形した異種ポリマー(溶融状態の異種ポリマーと同一の樹脂からなる異種ポリマーであっても良く、異なる樹脂からなる異種ポリマーであっても良い)を積層して押出し、積層フィルムの成形後に片表層面もしくはその両表層面に積層された異種ポリマーを剥離する。
  7. 前記樹脂組成物のフィルムに対して更に加熱延伸処理を行う請求の範囲5項又は6項に記載の位相差フィルムの製造方法。
  8. 請求の範囲5項〜7項のいずれかに記載した位相差フィルムの製造方法により製造されたものである位相差フィルム。
  9. 前記位相差フィルムが以下のいずれかの手段により特定値の位相差を示すように調整されたものである請求の範囲8項に記載の位相差フィルム。
    (1)前記樹脂組成物における(A)及び(C)、又は(A)〜(C)の各成分の混合比を調節すること。
    (2)前記樹脂組成物における(A)及び(C)、又は(A)〜(C)の各成分の種類の組み合わせを選択すること。
    (3)前記樹脂組成物のフィルムの成形後における加熱延伸処理の延伸倍率を調節すること。
    (4)押出加工時の温度、吐出量、冷却ロールの温度、又はダイから冷却ロールまでの距離であるエアーギャップから選ばれる1以上パラメーターの調整によって位相差を制御すること。
    (5)フィルム厚みによって位相差を制御すること。
  10. 587.5nmの波長の光に対する位相差をГ(587.5)とし、446.4nmの波長の光に対する位相差をГ(446.4)とし、746.6nmの波長の光に対する位相差をГ(746.6)とした場合に、前記位相差フィルムにおけるГ(446.4)/Г(587.5)が0.98以下であると共に、Г(746.6)/Г(587.5)が1.03以上である請求の範囲8項又は9項に記載の位相差フィルム。
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