JPWO2016084718A1 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、同時重層塗布を用いた、光学フィルムの塗布故障を低減させることができる製造方法を提供する。本発明は、基材上に、光学機能層が少なくとも2層以上形成されてなる光学フィルムの製造方法であって、動的粘弾性測定によって前記各光学機能層を形成する塗布液の損失弾性率を確認する損失弾性率確認工程と、基材上に、前記各光学機能層を形成する塗布液を同時重層塗布する塗布工程と、を有し、前記塗布工程において、前記各光学機能層を形成する塗布液の、下記式1で定義される損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下のときに塗布を行う、光学フィルムの製造方法に関する。ΔG”=G”(60)−G”(0) (式1)(ここで、G”(60)は測定時間60分における損失弾性率の値を、G”(0)は測定時間0分における損失弾性率の値を表す。)

Description

本発明は、光学フィルムの製造方法に関する。
光学フィルムとは、光を透過または反射吸収しうるフィルムであり、屈折、複屈折、反射防止、視野角拡大、光拡散、および輝度向上等の光学機能を発揮しうる。
光学フィルムは、赤外遮蔽フィルム、紫外線遮蔽フィルム、反射防止フィルム、配向フィルム、偏光フィルム、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム、および電磁波シールドフィルム等として液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイ(PDP)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)、また建物や車両の窓ガラス等に使用されている。
光学フィルムの一例としては、光学機能層が少なくとも2層以上形成されて用いられるものが挙げられる。光学フィルムとしては、たとえば、高屈折率層と低屈折率層との光学的膜厚をそれぞれ調整して基材の表面に積層させた多層積層膜構造を有するものが知られている。かようなフィルムは特定の波長の光を選択的に反射することが知られており、多層積層膜構造を有する光学フィルムは、光学反射フィルムとして用いられている。
光学反射フィルムは、各層の膜厚や屈折率を調整するだけで、反射波長をコントロールすることができる。これより、光学反射フィルムは、その使用目的に応じた設計によって、赤外線や紫外線や可視光について選択的に反射させることができる。
中でも、特に、近年の省エネルギー対策に対する関心の高まりにより、冷房設備にかかる負荷を減らす観点から、建物や車両の窓ガラスに装着させて、太陽光の熱線の透過を遮断する赤外遮蔽フィルムの要望が高まってきている。
赤外遮蔽フィルムの形成方法としては、主には、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層させた構成からなる積層膜を、蒸着法、スパッタ法などのドライ製膜法を用いて形成する方法が提案されている。しかし、ドライ製膜法は、形成に用いる真空装置等が大型になり、製造コストが高く、大面積化が困難であり、しかも、基材が耐熱性素材に限定される。
上記のような課題を有するドライ製膜法に代えて、湿式塗布法を用いて赤外遮蔽フィルムを形成する方法が知られている(例えば特開2009−86659号公報参照)。
一般に基材上に2層以上の積層膜を湿式塗布で作製する方法としては、1層ずつ塗布・乾燥して積層する逐次塗布と、同時に複数の層を塗布する同時重層塗布がある。逐次塗布としては、スピンコート法、バーコート法、ブレード塗布、グラビア塗布などがあるが、特に光学反射フィルムなどの多層膜を作製する場合には塗布・乾燥回数が多くなるため生産性が低い。一方、同時重層塗布としてはカーテン塗布やスライドビード塗布などを用いた方法があり、同時に複数の層が形成できるため生産性が高いため、同時重層塗布が好ましく採用されている。
同時重層塗布は、前述のように生産性が高いとの利点がある。しかしながら、従来の方法では、製造される光学フィルムの塗布故障が発生しやすいという問題があった。
よって、本発明の目的は、同時重層塗布を用いた、光学フィルムの塗布故障を低減させることができる製造方法を提供することである。
本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。
すなわち、基材上に、光学機能層が少なくとも2層以上形成されてなる光学フィルムの製造方法であって、動的粘弾性測定によって前記各光学機能層を形成する塗布液の損失弾性率を確認する損失弾性率確認工程と、基材上に、前記各光学機能層を形成する塗布液を同時重層塗布する塗布工程と、を有し、前記塗布工程において前記各光学機能層を形成する塗布液の、下記式1で定義される損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下のときに塗布を行う、光学フィルムの製造方法。
ΔG”=G”(60)−G”(0) (式1)
(ここで、G”(60)は測定時間60分における損失弾性率の値を、G”(0)は測定時間0分における損失弾性率の値を表す。)
分散装置の一実施態様として用いられうる乳化分散機の模式図である。図1において、1はステーター歯、2はローター歯、4および5はせん断対象液(光学機能層を形成する塗布液)、ならびにLaは間隙をそれぞれ表す。 分散装置の一実施態様として用いられうる圧力式ホモジナイザーの模式図である。図2において、11はバルブシート、12はバルブ、14はせん断対象液(光学機能層を形成する塗布液)、ならびにLbは間隙をそれぞれ表す。 一実施態様として用いられうる光学フィルム製造システムの概略構成図である。図3において、101は塗布液調製釜、102、105および109は送液装置、103および108は濾過装置、104は塗布液貯蔵釜、106は分散装置、107は脱泡装置、114は塗布装置、115はセット装置、116は乾燥装置、117は光学フィルム製造システム、L1は供給経路、ならびにR1は循環経路をそれぞれ表す。
本発明の一形態は、基材上に、光学機能層が少なくとも2層以上形成されてなる光学フィルムの製造方法であって、動的粘弾性測定によって前記各光学機能層を形成する塗布液の損失弾性率を確認する損失弾性率確認工程と、基材上に、前記各光学機能層を形成する塗布液を同時重層塗布する塗布工程と、を有し、前記塗布工程において前記各光学機能層を形成する塗布液の、下記式1で定義される損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下のときに塗布を行う、光学フィルムの製造方法である。
ΔG”=G”(60)−G”(0) (式1)
(ここで、G”(60)は測定時間60分における損失弾性率の値を、G”(0)は測定時間0分における損失弾性率の値を表す。)
かような構成によれば、同時重層塗布を用いた、光学フィルムの塗布故障を低減させることができる製造方法の提供が可能となる。
本発明者らは、従来の方法において、光学フィルムの塗布故障が発生していた問題を解決すべく、鋭意検討した。
その過程で、塗布液の損失弾性率(G”)の増加が、塗布故障である尾引きや筋などの膜面欠陥と関係していることを見出し、この点に着目した。
ここで、本発明者らは、コーターのギャップ間および塗布時の膜面上において塗布液からの凝集が生じ、その凝集体の存在により部分的に塗布液の流れが変化することにより塗布故障が発生すると推測した。また、塗布液中の凝集発生の程度は、塗布液の損失弾性率(G”)の値と関係し、凝集体の数が多くなるほど、またはサイズが大きくなるほどその値は増加すると推測した。なお、凝集は、分子間力による凝集、架橋反応の進行による化学架橋の進行、および高分子鎖の絡み合いの発生などによる物理架橋の進行などにより生じると推測した。
これに対し、従来は、塗布液の損失弾性率(G”)の増加が、塗布故障の発生の原因であることに着目されておらず、塗布故障の発生が抑制された光学フィルムを、安定的に供給することができなかった。
そこで、本発明者らは、各光学機能層を形成する塗布液について、塗布液調製後に動的粘弾性を測定して損失弾性率の確認を行う損失弾性率確認工程を設けることとし、さらに、塗布工程において、損失弾性率の時間変化を一定の値以下である塗布液を用いることとした。
そのようにすることで、塗布故障の発生を抑制させ、安定的に、外観の優れた光学フィルムを提供することができることを見出し、本発明を完成させた。
なお、本明の一形態は長時間塗布時においてより顕著な効果を発現するものである。この点については、本発明者らは、経時によって塗布液からの凝集が発生しやすくなるため、本発明の効果がより顕著に得られるからであると推測している。
なお、上記を始めとして、本願に記載のメカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で測定する。
以下、本発明の光学フィルムの製造方法について、詳細に説明する。
[光学フィルムの製造方法]
本発明の一形態に係る光学フィルムの製造方法においては、各光学機能層を形成する塗布液(本明細書中、「塗布液」とも称する)は特に制限されず、市販のものを用いてもよいし、また光学機能層として所望の特性を得るために調整した塗布液を用いてもよい。
(塗布液の調製方法)
以下、光学機能層を形成する塗布液の調製方法について説明する。
塗布液の調製方法は、特に制限されず、所望の機能を有する材料を添加し、攪拌混合する方法が挙げられる。この際、各成分の添加順も特に制限されず、攪拌しながら各成分を順次添加し混合してもよいし、また攪拌しながら一度に添加し混合してもよい。塗布液は、必要に応じて、さらに溶媒を用いて、適当な粘度に調製されていてもよい。
以下の説明では、主に、屈折率の異なる屈折率層が積層されてなる光学反射フィルム、特に赤外遮蔽フィルムの製造方法について説明するが、本発明の対象はこれに限定されるものではない。なお、光学反射フィルムは光学フィルムに該当し、屈折率層は光学機能層に該当する。
同時重層塗布される塗布液としては、特に制限されないが、たとえば、光学反射フィルムを構成する高屈折率層および低屈折率層を形成する塗布液(本明細書中、単に「高屈折率層用塗布液」および「低屈折率層用塗布液」とも称する)を好ましく用いることができる。塗布液としてはその他、高屈折率層と低屈折率層との中間の屈折率を有する中屈折率層用の塗布液;塗布を容易にする為の低粘度のスリップ層用の塗布液;スライド面での塗布液の縮流を抑制するために最上層に用いることができる低表面張力の塗布液、などが挙げられる。
各屈折率層に対する塗布液は、無機酸化物粒子、高分子、架橋成分、もしくは必要に応じて添加されるその他の添加剤、または溶媒などを含むことが好ましい。なお、本明細書中、他方に対して屈折率の高い屈折率層を高屈折率層と、他方に対して屈折率の低い屈折率層を低屈折率層と称する。
以下、塗布液を構成する各成分について詳述する。
(架橋成分)
本発明の好ましい一形態は、各光学機能層を形成する塗布液の少なくとも1つが、架橋成分を含有する、光学フィルムの製造方法である。
架橋成分は、塗布液構成成分を架橋させる機能を有する。
塗布液が架橋成分を含有するときは、経時によって意図せぬ架橋反応が進行することもありうる。このとき、塗布液中に架橋により生じた凝集体の数または大きさがそれぞれ経時で増加することによって、損失弾性率も経時で増加すると考えられる。
これより、本発明の一形態に係る光学フィルムの製造方法においては、各光学機能層を形成する塗布液の少なくとも1つが架橋成分を含有している場合は、より顕著な塗布故障の低減効果が得られる。
ここで、架橋成分によって後述の水溶性高分子が架橋される場合は、屈折率層に耐水性が付与されうる。以下では高分子を架橋する架橋成分について説明するが、架橋成分はこれに限定されない。
用いられうる架橋成分としては、高分子と架橋反応を起こすものであれば特に制限されない。高分子が未変性ポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールである場合には、たとえば、ホウ酸およびその塩(ホウ素原子を中心原子とする酸素酸およびその塩)等、より具体的には、オルトホウ酸、二ホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸、五ホウ酸、八ホウ酸またはそれらの塩等を用いることが好ましい。ホウ酸およびその塩は、単独でも、また、2種以上を使用してもよい。
架橋成分としては、他にも公知の化合物を使用することができる。架橋成分は、一般的には高分子と反応しうる基を有する化合物、または樹脂が有する異なる基同士の反応を促進するような化合物であり、樹脂の種類に応じて適宜選択して用いられる。架橋成分の具体例としては、特に制限されないが、たとえば、ジグリシジルエチルエ−テル、エチレングリコ−ルジグリシジルエーテル、1,4一ブタンジオ−ルジグリシジルエーテル、1,6−ジグリシジルシクロヘキサン、N,N−ジグリシジル−4−グリシジルオキシアニリン、ソルビトールポリグリシジルエーテル、グリセロ−ルポリグリシジルエーテル等のエポキシ系架橋成分;ホルムアルデヒド、グリオキザ−ル等のアルデヒド系架橋成分;2,4−ジクロロ−4−ヒドロキシ−1,3,5−S−トリアジン等の活性ハロゲン系架橋成分;1,3,5−トリス−アクリロイル−ヘキサヒドロ−S−トリアジン、ビスビニルスルホニルメチルエーテル等の活性ビニル系化合物;アルミニウム明礬等が挙げられる。
なお、塗布液中の架橋成分の濃度は、固形分換算で、0.001〜2質量%であることが好ましい。架橋成分が上記範囲にあると、塗布液が一定の曳糸性や粘性を有し成膜により有利となり、また、形成される屈折率層がより好適な耐水性を有しうることから好ましい。また、塗布液中の架橋成分の濃度が、固形分換算で、0.001〜1質量%であるときは、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)をより小さくできるため、より好ましい。塗布液中の架橋成分の濃度は、0.01〜1質量%であることがさらに好ましく、0.05〜0.20質量%であることがさらに好ましい。
また、光学機能層中の架橋成分の含有量は、光学機能層全体の質量に対して、0.02〜20質量%であることが好ましい。架橋成分の含有量が上記範囲にあると、光学機能層の膜としての強度が十分保てることから好ましい。同様の観点から、光学機能層中の架橋成分の含有量は、0.2〜10質量%であることがより好ましく、0.5〜2質量%であることがより好ましい。
本発明の好ましい一形態は、光学機能層を形成する塗布液の少なくとも1つが、高分子および無機酸化物粒子を含有する、光学フィルムの製造方法である。
(高分子)
使用できる高分子は、特に制限されないが、たとえば、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、ポリアクリル酸、アクリル酸−アクリルニトリル共重合体、アクリル酸カリウム−アクリルニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、若しくはアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体などのアクリル系樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、もしくはスチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体などのスチレンアクリル酸樹脂、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン−2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体、スチレン−2−ヒドロキシエチルアクリレート−スチレンスルホン酸カリウム共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体などの酢酸ビニル系共重合体およびそれらの塩などの合成水溶性高分子;ゼラチン、増粘多糖類などの天然水溶性高分子等が挙げられる。
これらの高分子の中でも、製造時のハンドリングと膜の柔軟性の点から、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン類およびそれを含有する共重合体、ゼラチン、増粘多糖類(特にセルロース類)であることが好ましく、光学特性の観点から、ポリビニルアルコールであることがより好ましい。これらの高分子は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用して用いてもよい。
本発明の一実施形態で用いられるポリビニルアルコールは、合成品を用いてもよいし、または市販品を用いてもよい。ポリビニルアルコールとして用いられる市販品は、特に制限されないが、たとえばPVA−102、PVA−103、PVA−105、PVA−110、PVA−117、PVA−120、PVA−124、PVA−135、PVA−203、PVA−205、PVA−210、PVA−217、PVA−220、PVA−224、PVA−235、PVA−617(以上、株式会社クラレ製)、JC−25、JC−33、JF−03、JF−04、JF−05、JP−03、JP−04、JP−05、JP−45(以上、日本酢ビ・ポバール株式会社製)等が挙げられる。
好ましく用いられるポリビニルアルコールとしては、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、変性ポリビニルアルコールも含まれる。変性ポリビニルアルコールとしては、特に制限されないが、たとえば、カチオン変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、ノニオン変性ポリビニルアルコール、ビニルアルコール系ポリマー等が挙げられる。
酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコールの平均重合度は、100以上が好ましい。かかる範囲であると金属酸化物との吸着により優れ、金属酸化物の分散性がより良好となる効果がある。同様の観点から、平均重合度は、200〜5,000であることがより好ましい。さらに、上記効果に加え、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)をさらに小さくできるとの観点から、平均重合度は、200〜3000であることがさらに好ましい。ここで、平均重合度とは粘度平均重合度を指し、JIS K6726:1994に準じて測定される。
また、鹸化度は、70〜100モル%のものが好ましい。かかる範囲であると水への溶解性が良く、塗布後の膜欠陥が少なくなる効果がある。同様の観点から、鹸化度は、80〜99.5モル%であることがより好ましい。
カチオン変性ポリビニルアルコールとしては、特に制限されないが、たとえば、特開昭61−10483号公報に記載されているような、第一〜三級アミノ基や第四級アンモニウム基を上記ポリビニルアルコールの主鎖または側鎖中に有するポリビニルアルコールが挙げられ、カチオン変性ポリビニルアルコールは、たとえば、カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体と酢酸ビニルとの共重合体を鹸化すること等により得られる。
アニオン変性ポリビニルアルコールは、特に制限されないが、たとえば、特開平1−206088号公報に記載されているような、アニオン性基を有するポリビニルアルコール、特開昭61−237681号公報および同63−307979号公報に記載されているような、ビニルアルコールと水溶性基を有するビニル化合物との共重合体および特開平7−285265号公報に記載されているような水溶性基を有する変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。
また、ノニオン変性ポリビニルアルコールとしては、特に制限されないが、たとえば、特開平7−9758号公報に記載されているような、ポリアルキレンオキサイド基をビニルアルコールの一部に付加したポリビニルアルコール誘導体、特開平8−25795号公報に記載されている疎水性基を有するビニル化合物とビニルアルコールとのブロック共重合体、シラノール基を有するシラノール変性ポリビニルアルコール、アセトアセチル基やカルボニル基、カルボキシル基などの反応性基を有する反応性基変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。またビニルアルコール系ポリマーとして、エクセバール(商品名:株式会社クラレ製)やニチゴーGポリマー(商品名:日本合成化学工業株式会社製)などが挙げられる。
ポリビニルアルコールは、重合度や変性の種類違いなど2種類以上を併用することもできる。ポリビニルアルコールを2種類以上する場合は、各ポリビニルアルコールを別々に添加してもよい。
高分子の重量平均分子量は、1,000以上200,000以下が好ましく、3,000以上40,000以下がより好ましい。重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて下記測定条件下で測定することができる。
なお、塗布液中における高分子の濃度は、固形分換算で、0.9〜10質量%であることが好ましい。高分子の濃度が上記範囲にあると、塗布液が一定の粘性を有することになり、製膜に有利となりうることから好ましい。同様の観点から、高分子の濃度は、1〜8質量%であることがより好ましい。
また、光学機能層中の高分子の含有量は、光学機能層全体の質量に対して、18〜70質量%であることが好ましい。高分子の含有量が上記範囲にあると、光学機能層の膜としての強度が十分保てることから好ましい。同様の観点から、高分子の含有量は、20〜65質量%であることがより好ましい。
(無機酸化物粒子)
無機酸化物粒子としては、特に制限されないが、たとえば、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Nb、Zr、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Ta、Hf、W、Ir、Tl、Pb、Bi及び希土類金属、ならびにケイ素(Si)からなる群より選ばれる1種または2種以上の無機酸化物等を用いることができる。
無機酸化物粒子は、平均粒径が好ましい順に100nm以下、4〜50nm、4〜30nmであることが好ましい。ここで、平均粒径は、一次平均粒径を指す。無機酸化物粒子の平均粒径は、無機酸化物粒子が被覆処理されている場合(例えば、シリカ付着酸化チタン等)、無機酸化物粒子の平均粒径とは母体(シリカ付着酸化チタンの場合は、処理前の酸化チタン)の平均粒径を指すものとする。
低屈折率層用塗布液においては、無機酸化物粒子として酸化ケイ素(シリカ、SiO)を用いることが好ましい。ここで、酸化ケイ素としては、たとえば、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。なお、コロイダルシリカは、ケイ酸ナトリウムの酸等による複分解やイオン交換樹脂層を通過させて得られるシリカゾルを加熱熟成して得ることができる。かようなコロイダルシリカとしては、特に制限されないが、たとえば、特開昭57−14091号公報、特開昭60−219083号公報、特開昭60−219084号公報、特開昭61−20792号公報、特開昭61−188183号公報、特開昭63−17807号公報、特開平4−93284号公報、特開平5−278324号公報、特開平6−92011号公報、特開平6−183134号公報、特開平6−297830号公報、特開平7−81214号公報、特開平7−101142号公報、特開平7−179029号公報、特開平7−137431号公報、および国際公開第94/26530号パンフレット等に記載されているもの等を用いることができる。また、かような酸化ケイ素(SiO)は、市販品を用いてもよい。市販のコロイダルシリカとしては、特に制限されないが、たとえばスノーテックス(登録商標)OXS(日産化学工業株式会社製)等が挙げられる。
高屈折率層用塗布液に含有される無機酸化物としては、特に制限されないが、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これらの酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物(MgAl)等の粒子および複合粒子が挙げられる。無機酸化物としては、透明でより屈折率の高い高屈折率層を形成するとの観点から、チタン、ジルコニア等の高屈折率無機酸化物微粒子、すなわち、酸化チタン微粒子、酸化ジルコニア微粒子であることが好ましく、ルチル型(正方晶形)二酸化チタン粒子であることがより好ましい。
また、酸化チタン粒子としては、特に制限されないが、たとえば、水系の酸化チタンゾルの表面を変性して分散状態を安定にしたもの、国際公開第2013/054912号号に記載のように酸化チタン粒子を含ケイ素の水和酸化物で被覆したもの等、公知の方法で製造されたコアシェル粒子を用いてもよい。酸化チタン粒子を含ケイ素の水和酸化物で被覆したものとしては、たとえば、ルチル型二酸化チタン粒子の表面にSiOを付着させたシリカ付着二酸化チタンゾル等が挙げられる。
なお、塗布液中における無機酸化物粒子の濃度は、特に制限されないが、固形分換算で、1〜15質量%であることが好ましい。塗布液中における無機酸化物粒子の含有量が1質量%以上であると、所望の屈折率がより容易に得られることから好ましい。また、塗布液中における無機酸化物粒子の含有量が15質量%以下であると、膜の柔軟性が向上し、製膜がより容易となることから好ましい。同様の観点から、2〜10質量%であることがより好ましい。
また、光学機能層中の無機酸化物粒子の含有量は、光学機能層全体の質量に対して、20〜90質量%であることが好ましい。無機酸化物粒子の含有量が上記範囲にあると、光学フィルムの光反射効率がより向上することから好ましい。同様の観点から、35〜80質量%であることがより好ましく、55〜75質量%であることがさらに好ましい。
(その他の添加剤)
その他の添加剤としては、特に制限されないが、たとえば、特開昭57−74193号公報、特開昭57−87988号公報、および特開昭62−261476号公報等に記載の紫外線吸収剤、アニオン、カチオン、またはノニオンの各種界面活性剤、硫酸、リン酸、酢酸、クエン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のpH調整剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、防黴剤、帯電防止剤、マット剤、酸化防止剤、難燃剤、赤外線吸収剤、色素、顔料、エマルジョン樹脂、粘度調整剤、チキソトロピー性付与剤等の公知の各種添加剤などが挙げられる。また、これらの添加量も当業者であれば適宜決定でき、これらの混合も従来公知の知見を参照し、あるいは組み合せることによって行うことができる。
ここで、クエン酸はpH調整剤として機能しうる。なお、塗布液中におけるクエン酸の濃度は、固形分換算で、0.01〜2質量%であることが好ましい。クエン酸が上記範囲にあると、高分子と金属酸化物の液中での安定性が確保され凝集が抑制される観点から好ましい。また、塗布液中のクエン酸の濃度が、固形分換算で、0.01〜1質量%であるときは、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)を更に小さくできるため、特に好ましい。
また、塗布液中における界面活性剤の濃度は、固形分換算で、0.005〜0.3質量%であることが好ましく、0.005〜0.1質量%であることがより好ましい。
(溶媒)
溶媒としては、特に制限されないが、たとえば、水、有機溶媒、またはこれらの混合溶媒等が挙げられる。前記有機溶媒としては、特に制限されないが、たとえば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノールなどのアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエステル類;ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド類;アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類などが挙げられる。これら有機溶媒は、単独でもまたは2種以上を混合して用いてもよい。環境面、操作の簡便性などの観点から、塗布液の溶媒としては、水、または水とメタノール、エタノール、もしくは酢酸エチルとの混合溶媒を用いることが好ましく、水を用いることがより好ましい。
(損失弾性率確認工程)
本発明の一形態に係る光学フィルムの製造方法は、動的粘弾性測定によって各光学機能層を形成する塗布液の損失弾性率を確認する損失弾性率確認工程を有する。
損失弾性率確認工程は、調整された塗布液の損失弾性率を測定し、下記式1で定義される損失弾性率の時間変化(ΔG”)を確認する工程である。
ΔG”=G”(60)−G”(0) (式1)
(ここで、G”(60)は測定時間60分における損失弾性率の値を、G”(0)は測定時間0分における損失弾性率の値を表す。)
塗布液のなかにはその損失弾性率が経時で変化するものが存在し、かような塗布液においては、経時での損失弾性率の増加に伴い塗布故障の発生頻度が増加する。ここで、損失弾性率の時間変化を測定時間60分より短時間で確認した場合は、塗布故障が生じる場合とそうでない場合との比較において、両者の測定結果の差異が小さく、検出精度が低くなる可能性がある。これは、上記のような短い測定時間内においては、塗布時に塗布故障の原因となる凝集体の数が非常に少なく、またはサイズが非常に小さい場合がありうるからであると考えられる。そこで、十分な検出精度を得るため、塗布故障との相関が良い測定時間60分における測定値を評価指標として用いる。
なお、測定開始時(測定時間0分)と測定時間60分における損失弾性率の差分値である、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下であれば、塗布故障である尾引きや筋などの面状欠陥の発生が抑制される。
損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定の結果、その値が3.0以下となる塗布液は、60分間より短い時間では塗布故障を生じさせる頻度の凝集の発生および塗布故障を生じさせるサイズの凝集体の発生はほとんど起こらない。このとき、一般的な塗布工程においては60分より短い時間内に塗布液がコーターから吐出され、フィルム上に接することから、塗布故障が抑制されると推測される。
これより、仮に損失弾性率確認工程における測定の結果、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超えるときは、後述の損失弾性率調整工程において、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)を3.0以下となるよう調整する必要がある。
このように塗布液が損失弾性率の時間変化(ΔG”)を確認する工程を経て、さらに必要に応じて損失弾性率の時間変化(ΔG”)を調整する工程を経ることによって、塗布故障を抑制した光学フィルムを安定的に、かつ確実に提供することができる。
ここで、塗布液の損失弾性率(G”)は、レオメーターを用いた動的粘弾性測定によって、たとえば下記の装置および条件で測定することができる。
装置: Rheo Stress 6000(Thermo SCIENTIFIC社製)
センサーシステム: コーンプレート(コーン半径60mm、コーン角度=1°)
せん断応力: 0.5Pa
測定周波数: 1Hz
測定時間: 60分
測定温度: 35℃
サンプル量: 1mL
なお、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の判断には60分の時間が必要であることより、値が算出された時点では、測定に用いた塗布液の状態が測定開始時の状態とは変化していることが考えられる。たとえば、測定に用いた溶液は、測定開始時は損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下である状態を有しているが、測定終了後は損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える状態へと変化してしまうこともありうると考えられる。
そこで、本発明の一形態における光学フィルムの製造において、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となる塗布液としては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下と推定される塗布液を後述の塗布工程で使用することができる。すなわち、後述の塗布工程で塗布する塗布液としては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時における塗布液と同じ状態の溶液を用意して使用することができる。かかる塗布液としては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液そのものとは別に、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液と同一の処方であり、かつ塗布液調液後、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時までの時間と同一時間を経過させた塗布液を新たに用意してもよい。また、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が可逆的な変化に起因して発生する系においては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液を、必要に応じて、後述の損失弾性率調整工程において損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるよう調整して用いてもよい。
また、損失弾性率確認工程は、光学フィルムの製造に用いる塗布液と同一処方であり、かつ塗布液調液後、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時までの時間と同一時間を経過させるようにして調製した模擬液を用いて、実際の光学フィルムの製造に対して事前に行うことで設けてもよい。この場合は、光学フィルムの製造に用いる塗布液は、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となっているか否か、および損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える場合は3.0以下とするために必要な条件が事前に推定されているため、実際の光学フィルムの製造において実際の塗布液を使用した再度の損失弾性率確認工程を設けなくともよい。
なお、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下であるときは、後述の損失弾性率調整工程を経ずに塗布液を塗布することができる。しかしながら、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下の場合であっても、さらなる塗布故障の改善を目的として、損失弾性率調整工程にて損失弾性率の時間変化(ΔG”)がさらに小さくなるよう調整することが好ましい。
さらなる塗布故障の発生抑制の観点から、損失弾性率の時間変化(ΔG”)は2.0以下であることが好ましく、1.0以下であることがさらに好ましい。
また、損失弾性率の時間変化(ΔG”)は、0以上であることが好ましい。損失弾性率の時間変化(ΔG”)が0未満となる場合は、塗布液中でその構成成分の分解が生じている可能性がある。このとき、塗布液の粘度等も経時で不安定となり、これに伴い膜厚制御も不安定となることで膜面にムラが発生しやすくなるからである。
(損失弾性率調整工程)
本発明の好ましい一形態は、損失弾性率確認工程および後述の塗布工程の間に、各光学機能層を形成する塗布液のうち、少なくとも損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える塗布液について、塗布液を分散することにより、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)を3.0以下となるように調整する、損失弾性率調整工程をさらに有する、光学フィルムの製造方法である。
損失弾性率調整工程は、前述の損失弾性率確認工程において、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超えるときは、損失弾性率確認工程において、塗布液を分散することにより、損失弾性率を確認した塗布液を損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるように調整することができる。
損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える場合は、通常は、損失弾性率の時間変化(ΔG”)は、塗布液を分散させる処理を行うことによって減少する。この理由としては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える塗布液は凝集の発生する頻度が高く、凝集体のサイズは大きい状態であるところ、塗布液の再分散を行うことによって、凝集体の数が少なく、または凝集体のサイズ小さくなるからであると推測している。
なお、前記の損失弾性率確認工程の説明にあるように、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の判断には60分の時間が必要であることより、値が算出された時点では、測定に用いた塗布液の状態が測定開始時の塗布液の状態とは異なる状態へと変化してしまうことが考えられる。
そこで、損失弾性率調整工程を設ける場合、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となる塗布液としては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下と推定される塗布液を後述の塗布工程で使用することができる。すなわち、後述の塗布工程で塗布する塗布液としては、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時における塗布液と同じ状態の溶液を用意して使用することができる。かかる塗布液としては、最後の(損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下であることを確認した時の)損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液そのものとは別に、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液と同一処方であり、かつ塗布液調整後、最後の弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時までと同一の処理を行い、同一時間を経過させた塗布液を新たに用意してもよい。また、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が可逆的な変化に起因して発生する系においては、最後の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の動的粘弾性測定を行った塗布液を、必要に応じて、損失弾性率調整工程において損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるよう再度調整して用いてもよい。
また、損失弾性率調整工程における調製条件は、光学フィルムの製造に用いる塗布液と同一処方の模擬液を使用して見出したものを適用してもよい。すなわち、模擬液を使用して、実際の光学フィルムの製造に対して事前に損失弾性率の時間変化(ΔG”)を3.0以下とするための条件を見出し、その条件を適用してもよい。このように模擬液を用いて調製条件を推定してその値を適用することで、実際の光学フィルムの製造における、実際の塗布液を用いての損失弾性率確認工程および損失弾性率調整工程の繰り返しによる、損失弾性率の時間変化(ΔG”)を3.0以下とするための条件を見出す操作を省略することもできる。
さらに、損失弾性率調整工程において、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるよう調整することを繰り返し、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下を超えないよう、塗布液の状態を維持することも可能である。かような方法としては、たとえば、最初の損失弾性率確認工程にて損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える塗布液に対して、損失弾性率調整工程にて損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるよう調整し、その後、一定時間経過毎に再度損失弾性率調整工程にて調製を行う方法が挙げられる。かような方法は、たとえば後述の循環工程を有する光学フィルム製造システム等において実施することができる。
ここで、損失弾性率確認工程を経た後に損失弾性率調整工程において分散された塗布液は、必要に応じて、再度損失弾性率確認工程において損失弾性率の時間変化(ΔG”)を測定されてもよい。
なお、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下の場合であっても、さらなる塗布故障の改善を目的として、損失弾性率の時間変化(ΔG”)をさらに調整することが好ましい。好ましい損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値およびその理由については、前記の損失弾性率確認工程の説明中に記載している。
塗布液は、せん断処理を行うことで、分散させることができる。
(せん断処理)
本明細書において、「せん断処理」とは、何らかのせん断力を付与する処理をいう。ただし、本発明によれば、所定の間隙を有する流路等において、所定の速度で、せん断対象液(光学機能層を形成する塗布液)を移動させて、かかるせん断対象液にせん断力を付与する方法を用いることができる。
本明細書において、「せん断速度」とは、下記式2により算出される。
せん断速度(1/sec)=速度(m/sec)/最小間隔(m) (式2)
ここで、「最小間隙」とは、せん断対象液が移動する流路のうち、せん断力が付与される最小の間隙をいう。また、「速度」とは、前記最小間隙をせん断対象液が通過する際のせん断対象液の移動速度をいう。この際、一定の速度でせん断対象液を移動させた場合には、最小間隙を通過するときに最も高いせん断力が付与される。
本発明によると、せん断処理は、特に制限はないが、たとえば分散機、高速撹拌装置、吐出装置、またはこれらの組み合わせなどにより行われうる。
塗布液の前記装置への導入方法、導入速度(流量)にも特に制限はないが、導入については、例えば、ロータリーポンプ等の公知の手段を用いて行うことができ、また、導入速度(流量:L/min)については、装置のスケールに応じて適宜変更することができる。
以下、それぞれの装置の好ましい実施態様を説明する。
(分散装置)
分散装置としては、特に制限されないが、たとえば、乳化分散機、圧力式ホモジナイザー、高速回転せん断型ホモジナイザー等が用いられうる。以下、乳化分散機および圧力式ホモジナイザーを用いた場合におけるせん断処理について詳細に説明する。
図1は、分散装置の一態様である乳化分散機の模式図である。図1の乳化分散機は、固定歯であるステーター歯1と、回転歯であるローター歯2とを有する。前記ステーター歯1と前記ローター歯2との間隙(せん断間隙)Laを移動するせん断対象液4は、ローター歯2の半径方向に速度勾配(ずり速度)が生じる。当該速度勾配によって、前記ステーター歯1および前記ローター歯2間に内部摩擦力(せん断力)が発生する。
図1において、せん断間隙Laが式2における「最小間隙」に該当し、最小間隙であるせん断間隙Laを移動する際のせん断対象液4の速度が式2における「速度」に該当する。なお、せん断間隙Laへのせん断対象液5の導入は、ローター歯2のスリット間隙から前記半径方向に行っているため、せん断間隙Laに流れるせん断対象液4と、導入したせん断対象液5とは、連続的に衝突を繰り返していることとなる。すなわち、図1の乳化分散機によれば、せん断対象液に対してせん断および混合が連続的に行われていることとなる。
前記乳化分散機において、せん断間隙におけるステーター歯とローター歯との最小間隙は0.05〜0.5mmであることが好ましく、0.1〜0.4mmであることがより好ましい。また、ローター歯の回転速度としては、1〜500m/sであることが好ましく、3〜300m/sであることがより好ましく、5〜50m/sであることがさらに好ましい。せん断間隙におけるステーター歯とローター歯との最小間隙やローター歯の回転速度等を適宜設定することで、せん断速度を調節することができる。
上記のような乳化分散機としては、例えば、エバラマイルダー(株式会社荏原製作所製)、マイルダー(大平洋機工株式会社製)等を用いることができる。
図2は、分散装置の一態様である圧力式ホモジナイザーの模式図である。図2の圧力式ホモジナイザーは、バルブシート11と、バルブ12とを有する。加圧機構(図示せず)により供給されたせん断対象液14は、バルブシート11間を高圧かつ高速で移動する。当該せん断対象液が、バルブシート11およびバルブ12の狭い間隙Lbを通過する際、バルブ12に衝突して流れの方向が変わったせん断対象液と、間隙Lbを通過しようとするせん断対象液との間で液同士の摩擦が発生し、その結果として、せん断対象液に大きなせん断力が生じると考えられる。このせん断力は、最小間隙Lbに比例する。
図2において、間隙Lbは、せん断力が付与される最小の間隙であり、式2における「最小間隙」に該当する。また、最小間隙である間隙Lbを移動する際のせん断対象液14の速度が式2における「速度」に該当する。
前記圧力式ホモジナイザーにおいて、バルブシートとバルブとの距離は0.05〜0.5mmであることが好ましく、0.1〜0.4mmであることがより好ましい。また、バルブシートおよびバルブ間を通過する際の速度としては、1〜500m/sであることが好ましく、3〜330m/sであることがより好ましく、5〜300m/sであることがさらに好ましい。バルブシートとバルブとの距離や加圧機構におけるせん断対象液の供給条件等を適宜設定することで、せん断速度を調節することができる。
上記のような圧力式ホモジナイザーとしては、例えば、圧力式ホモジナイザーLAB1000(株式会社エスエムテー製)等を用いることができる。
なお、高速回転せん断型ホモジナイザーは、乳化分散機と類似した構成を有しており、高速回転するローターと狭い間隙を経て近接するステーターとの間でせん断処理を行う処理装置である。
高速回転せん断型ホモジナイザーとしては、例えば、T.K.ロボミックス(プライミクス株式会社製)、クレアミックスCLM−0.8S(エム・テクニック株式会社製)、ホモジナイザー(マイクロテック・ニチオン社製)等を用いることができる。
なお、せん断処理の温度は、せん断速度の数値、せん断対象液の種類によっても異なるが、20〜70℃であることが好ましく、25〜60℃であることが装置への熱的負荷や作業安全性の観点より好ましい。
分散装置を用いて損失弾性率の時間変化(ΔG”)を制御する方法としては、分散装置のローターの回転条件を適宜設定する、分散器内の液の停滞時間を適宜設定するなどが挙げられる。分散装置のローターの回転数を上げることでせん断速度が増加し、損失弾性率(G”)の値は低下する方向に動く。この理由としては、より強い塗布液にせん断応力がかかるためと考えられる。このとき、塗布液の損失弾性率(G”)は、前述のように測定時間が長いほど分散の効果が強く表れるため、損失弾性率の時間変化(ΔG”)は低下する方向に動くことになる。
本発明の一実施態様によれば、せん断処理を行う際の、せん断対象液へのせん断速度は、0.1×10(1/sec)以上であることが好ましい。かような範囲であれば、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。同様の観点より、0.5×10〜1000×10(1/sec)であることがより好ましく、1×10〜200×10(1/sec)であることがさらに好ましく、1×10〜20×10(1/sec)であることが特に好ましい。ただし、本発明の他の一実施態様によれば、0.1×10(1/sec)未満であっても、本発明の効果に係る性能を有する光学フィルムを得ることができる。
また、ロータリーポンプ等の流量を下げて分散装置への塗布液の導入速度を下げることで、分散器内の塗布液の停滞時間が長くなり、損失弾性率(G”)の値は低下する。この理由としては、より長い時間せん断処理が行われるためと考えられる。このとき、塗布液の損失弾性率(G”)は、前述のように測定時間が長いほど分散の効果が強く表れるため、損失弾性率の時間変化(ΔG”)は低下する方向に動くことになる。
また、塗布液を分散する装置のベッセル(分散ベッセル)内に滞留させる下記式3で示される滞留時間は、分散性の観点から、0.5〜35secであることが好ましく、0.8〜30secであることがより好ましく、1〜30secであることがさらに好ましく、1〜15secであることが特に好ましい。
滞留時間(sec)=分散ベッセル容量(L)/ポンプ流量(L/min)×60 (式3)
(塗布工程)
本発明の一形態に係る光学フィルムの製造方法は、塗布工程において、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下である、少なくとも2以上の光学機能層を形成する塗布液を、基材上に同時重層塗布する。
さらなる塗布故障の発生抑制の観点から、損失弾性率の時間変化(ΔG”)は2.0以下であることが好ましく、1.0以下であることがさらに好ましい。
ここで、前述のように、塗布液のなかにはその損失弾性率が経時で変化するものが存在し、かような塗布液においては、経時での損失弾性率の増加に伴い塗布故障の発生頻度が増加する。これより、塗布工程は、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下であると考えられる塗布液の状態から、かかる塗布液がコーターから吐出されてフィルムに接するまでの時間は、短時間である方が好ましい。かような時間としては、60分未満が好ましく、40分以下がより好ましく、30分以下がさらに好ましい。
なお、前述のように、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるよう調整することを繰り返し、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下を超えないよう、塗布液の状態を維持する方法を用いる場合は、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値を一定の値以下に保つことができる。これより、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下である塗布液の状態から、塗布液がコーターから吐出されてフィルムに接するまでの時間は、かような塗布液を貯蔵する貯蔵釜(貯蔵タンク)から、塗布液を塗布工程へと供給する時間のみとすることができる。これより、かかる方法を使用する場合は、塗布液がコーターから吐出されてフィルムに接するまでの時間を短縮でき、塗布液の損失弾性率の変化を小さくすることがより容易となるため、好ましい。
光学機能層を形成する塗布液の塗布方法は、同時重層塗布方式であれば特に制限されず、たとえば、米国特許第2,761,419号明細書、同第2,761,791号明細書等に記載のホッパーを使用するスライドビード塗布方法、エクストルージョンコート法等が好ましく用いられる。
同時重層塗布を行う場合の塗布および乾燥方法は、各光学機能層を形成する塗布液を30〜60℃に加温して、基材上に各光学機能層を形成する塗布液の同時重層塗布を行った後、形成した塗膜の温度を好ましくは1〜15℃にいったん冷却し(セット)、その後10℃以上で乾燥する方法であることが好ましい。より好ましい乾燥条件は、湿球温度5〜50℃、膜面温度10〜50℃の範囲の条件である。例えば、60〜80℃の温風を1〜5秒吹き付けて乾燥する。また、塗布直後の冷却方式としては、形成された塗膜の均一性向上の観点から、水平セット方式で行うことが好ましい。
本形態の一実施態様の製造方法において、塗布速度は10m/min以上であることが好ましく、30m/min以上であることがより好ましい。本発明の製造方法によれば、このような速い速度であっても、膜厚の均一性が向上し、干渉ムラが低減された多層積層膜を得ることができる。
各光学機能層は、好ましい乾燥時の厚みとなるように塗布すればよい。
乾燥方法としては、特に制限されないが、たとえば、温風乾燥、赤外乾燥、マイクロ波乾燥が用いられる。また単一プロセスでの乾燥よりも多段プロセスの乾燥が好ましく、恒率乾燥部の温度<減率乾燥部の温度とすることがより好ましい。この場合の恒率乾燥部の温度範囲は30〜60℃にすることが好ましく、減率乾燥部の温度範囲は50〜100℃にすることが好ましい。
ここで、前記セットとは、冷風等を塗膜に当てて温度を下げるなどの手段により、塗膜組成物の粘度を高め、各層間および各層内の物質の流動性を低下させたり、またゲル化させたりする工程のことを意味する。冷風を塗布膜に表面から当てて、塗布膜の表面に指を押し付けたときに指に何もつかなくなった状態を、セット完了の状態と定義する。
塗布した時点から、冷風を当ててセットが完了するまでの時間(セット時間)は、5分以内であることが好ましく、2分以内であることがより好ましい。また、下限の時間は特に制限されないが、10秒以上の時間をとることが好ましい。セット時間が短すぎると、層中の成分の混合が不十分となる可能性が高まる。一方、セット時間が長すぎると、層形成成分の層間拡散が進み、各光学機能性層の機能発現性が不十分となる可能性が高まる。たとえば、光学機能層が高屈折率層と低屈折率層で交互に積層されている構造を有する場合は、その屈折率差が不十分となる可能性が高まる。
(基材)
光学フィルムに適用する基材としては、透明であれば特に制限されることはなく、公知の樹脂フィルムを用いることができる。基材の具体的としては、特に制限されないが、たとえば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリアリレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリエーテルイミド等が挙げられる。これらのうち、コストや入手の容易性の観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)等を用いることが好ましい。
また、上記樹脂フィルムを用いた基材は、未延伸フィルムであっても、延伸フィルムであってもよい。基材がPETやPENのような結晶性を有する樹脂フィルムの場合には、強度の向上、熱膨張抑制の観点から、延伸後に熱固定化されたフィルムであることが好ましい。
基材の厚さは、5〜300μmであることが好ましく、15〜150μmであることがより好ましく、30〜100μmであることがさらに好ましい。また、基材は、2枚以上を重ねたものであってもよく、この際、基材の種類は同じであっても、異なっていてもよい。
前記基材は、製膜過程で片面または両面に、下引層を設けてもよい。当該下引層は、インラインでまたは製膜後に形成されうる。下引層の形成方法としては、たとえば、下引層塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥する方法等が挙げられる。下引層は、公知のものを用いることができ、単層構造であっても、積層構造であってもよい。
基材は、さらに導電性層、帯電防止層、ガスバリア層、易接着層(接着層)、防汚層、消臭層、流滴層、易滑層、ハードコート層、耐摩耗性層、粘着層、中間膜層等の公知の機能層を有していてもよい。また、これらの機能層が両面に形成されていてもよい。
基材が、上述の下引層や機能層等の中間層を有する場合には、基材および中間層の総膜厚は、5〜500μmであることが好ましく、25〜250μmであることがより好ましく、30〜100μmであることがさらに好ましい。
[光学フィルム製造システム]
次いで、本発明の一実施態様である製造方法に用いられる好適な製造システムの例について説明する。ただし、本発明の製造方法は、かかる製造システムを用いた場合に限定されるものではない。
図3は本発明の一実施態様である製造方法に用いることができる光学フィルム製造システムの例を示す概略構成図である。
図3に示す光学フィルム製造システム117は、複数の装置を接続して構成されており、各装置により実現する複数の工程を通じて光学フィルムを製造する。図3に示す例では、光学フィルム製造システム117は、大きく分けて、調製工程、循環工程および塗布工程を実行する。
光学フィルム製造システム117は、調製工程において、光学フィルムの光学機能層を形成する塗布液を調製する。
(調製工程)
調製工程は、塗布液調製釜101、送液装置102および濾過装置103を含む。
塗布液調製釜101は、塗布液を調製するための容器である。塗布液の調製方法は、特に制限されず、光学機能層を形成する成分、たとえば、水溶性高分子、金属酸化物粒子、架橋成分等を溶媒に添加し、撹拌混合する方法である。この際、各成分の添加順も特に制限されず、撹拌しながら各成分を順次添加し混合してもよいし、撹拌しながら一度に添加し混合してもよい。これらの塗布液の調製方法は、塗布液ごとに適宜決められる。塗布液調製釜101は、循環工程に含まれる塗布液貯蔵釜104に塗布液を供給するために、塗布液貯蔵釜104に接続されている。
送液装置102は、塗布液調製釜101から塗布液を流出する経路に設けられている。送液装置102は、たとえば、ポンプであり、調製された塗布液の流出、流出の停止を制御可能である。送液装置102は、塗布液を流出させる際には、塗布液の流量や速度を適宜設定可能である。
濾過装置103は、塗布液調製釜101から塗布液を流出する経路に設けられている。濾過装置103は、塗布液に混ざった異物や、塗布液中に発生した気泡や凝集による異物を除去する。異物が除去された塗布液は、循環工程に送られる。
(循環工程)
光学フィルム製造システム117は、循環工程(塗布液循環システム)において、調製された塗布液を、適正な損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値に保ちつつ循環させる。循環工程は、塗布液貯蔵釜104、送液装置105、分散装置106、脱泡装置107、濾過装置108および循環経路R1を含む。
光学フィルム製造システム117において、損失弾性率確認工程は循環工程に含まれうる。また、必要に応じて損失弾性率調整工程も循環工程に含まれうる。損失弾性率確認工程は、塗布液貯蔵釜104から塗布液をサンプリングし、損失弾性率(G”)を測定することで実現できる。なお、サンプリング位置は、本発明の目的を達成し、塗布工程前であれば他の位置であってもよい。また、損失弾性率調整工程としては、分散装置106により塗布液を分散し、その損失弾性率(G”)を確認することで実現できる。
塗布液貯蔵釜104は、連続的に塗布液を供給できるように、塗布液を貯蔵する。塗布液貯蔵釜104は、塗布液貯蔵釜104の内部においても塗布液を循環させるための攪拌装置を備えていることが好ましい。これにより、塗布液貯蔵釜104内の塗布液の物性を均一にできる。塗布液貯蔵釜104には、塗布液を塗布液貯蔵釜104から流出させ、流出させた塗布液を再び塗布液貯蔵釜104に戻すための循環経路R1が接続されている。また、塗布液貯蔵釜104には、塗布液を塗布工程に送るための供給経路L1も接続されている。
送液装置105は、循環経路R1上に設けられている。送液装置105は、たとえば、ポンプであり、塗布液貯蔵釜104に貯蔵されている塗布液の流出、流出の停止を制御可能である。送液装置105は、塗布液を流出させる際には、塗布液の流量や速度を適宜設定可能である。
分散装置106は、循環経路R1上に設けられている。分散装置106は、必要に応じて、塗布液に分散処理、好適にはせん断力による分散処理を施すことができる。かような分散処理により、たとえば、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値が3.0を超える塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値を減少させ、所望の値へと調整することができる。分散装置としては上述したものを用いることができる。
脱泡装置107は、塗布液中に含まれる気泡や塗布液内に溶け込んでいる溶存空気を除去する。脱泡の原理はたとえば、遠心力により気泡と液体を分離して、気泡を真空引きにより排出するものや、超音波を利用するものが考えられる。ただし、脱泡できれば、脱泡装置107は、他のいかなる原理を利用する装置であってもよい。
濾過装置108は、塗布液に混ざった異物や、塗布液中に発生した気泡や凝集による異物を除去する。異物が除去された塗布液は、循環経路R1を通じて塗布液貯蔵釜104に戻る。
以上のように、循環工程において、塗布液は、塗布液貯蔵釜104から循環経路R1に流出し、分散装置106、脱泡装置107および濾過装置108による処理を施された後、塗布液貯蔵釜104に戻る。塗布液貯蔵釜104に戻った塗布液は、塗布液貯蔵釜104内で撹拌されつつ移動した後、再び循環経路R1に流出し、上記の処理が繰り返し行われてもよい。
循環工程における分散装置106、脱泡装置107および濾過装置108の処理強度は、光学フィルムの用途や使用する塗布液の性質等の条件に応じて、塗布液の物性が適正な範囲内に保たれるように適宜設定できる。
循環工程においては、調製された塗布液を循環させつつ、適切な強度において分散処理、脱泡処理、濾過処理等を連続的に施すことにより、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値を塗布に適した範囲内に調整することができる。
なお、送液装置105の設定等に応じて、一定時間あたり所定の流量の塗布液が、塗布液貯蔵釜104から循環経路R1に順次送られて循環する。循環された塗布液は塗布液貯蔵釜104に戻り攪拌されるので、塗布液貯蔵釜104に収容される塗布液全体の物性を、常に塗布に適した状態に保つことができる。この際、塗布液が循環経路を2回以上通過するように設定することが、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値を塗布に適した範囲内に調整しやすくなることから好ましい。ここで、循環経路の通過回数は、塗布液貯蔵釜104の容積をA(L)、循環経路の送液速度をB(L/分)とすると、A/B(分)操業したときに1回と便宜的にカウントする。上記通過回数とすることにより、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値が安定し、塗布時の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値を3.0以下に調整しやすくなる。
塗布液貯蔵釜104に収容されている塗布液は、塗布液貯蔵釜104に接続された供給経路L1を通じて、塗布工程に送ることができる。塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下であり、塗布液がこれ以上の損失弾性率調整工程を経る必要がない場合には、塗布液を、供給経路L1を通じて、塗布工程に送液できる。この場合、循環工程において循環経路を通過せずに、塗布液が塗布液貯蔵釜104から供給経路L1を通じて、塗布工程に送液されることもありうる。
なお、図3では、循環経路R1上に、分散装置106、脱泡装置107および濾過装置108の順に装置が並んでいる。しかし、これらの装置の順序は、適宜変更可能である。また、複数の上記装置の機能を統合した1つの装置が循環工程に提供されてもよい。たとえば、分散装置106および脱泡装置107の機能が統合した分散脱泡装置が循環工程に提供されてもよい。また、循環工程には、上記以外の装置が設けられていてもよく、また上記装置のいずれかが設けられていなくてもよい。
光学フィルム製造システムにおける損失弾性率の時間変化(ΔG”)の管理方法としては、塗布工程前の塗布液をサンプリングして塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)を測定し、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下である場合には、次工程の塗布工程に進行し、塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える場合には、再度塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)を調整する処理を行う方法などが挙げられる。塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の管理は、人的操作によってもよいし、制御装置を用いた管理システムを用いてもよい。制御装置を用いた管理システムとしては、たとえば、光学フィルム製造システム117の循環工程が、さらに、測定装置と制御装置とを含む構成が挙げられる。本構成は、たとえば、測定装置が循環経路R1上に設けられ、循環経路R1を通過する塗布液の物性を測定してその結果を示す情報を制御装置に通知し、制御装置は、測定装置から通知された測定結果を示す情報に基づいて、送液装置105および分散装置106を制御しうるものが挙げられる。
循環工程の繰り返しは塗布工程における塗布液の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下となるように適宜設定されるが、2回以上であることが好ましい。繰り返しは行えば行うほど損失弾性率の時間変化(ΔG”)が低下する方向に進むので、繰り返し数の上限は特に限定されるものではないが、効果の飽和と生産性を考慮すると、4回以下であることが好ましい。循環工程における塗布液の流速は、液貯蔵量の観点から、5L/min以上であることが好ましい。
(塗布工程)
次いで、調製および循環された塗布液を、送液装置109により、供給経路L1を通じて、塗布装置へと供給する。
送液装置109は、循環工程の塗布液貯蔵釜104から流出させた塗布液を、供給経路L1に設けられる各装置に送る。送液装置109は、たとえば、ポンプであり、調製された塗布液の流出、流出の停止を制御可能である。送液装置109は、塗布液を流出させる際には、塗布液の流量や速度を適宜設定可能である。
光学フィルム製造システム117は、塗布工程において、基材に、塗布液を塗布し、高分子膜を生成する。塗布工程は、塗布装置114、セット装置115および乾燥装置116を含む。
塗布装置114は、基材に、塗布液を塗布する。塗布液を複数層に重ねて基材に塗布(いわゆる重層塗布)する場合、少なくとも隣り合って重ねられる塗布液は、異なる配分や材料によって調製されている。したがって、図3では、光学フィルム製造システム117は、1つの塗布液調製釜101を有する態様を例示しているが、光学フィルム製造システムは、少なくとも2つ以上の塗布液調製釜を有しており、かかる製造システムにおいて、複数種類の塗布液が別個の調製工程および供給工程を経て、塗布装置114に供給される態様であることが好ましい。
塗布工程においては、連続的に搬送される基材上に塗布液を塗布することが好ましい。
以上のように、光学フィルム製造システム117によれば、塗布液を循環させて継続的に分散処理を加えることができる。したがって、時間の経過等により損失弾性率の時間変化(ΔG”)の値が変化する塗布液を、均一な塗布に適した状態で、連続して安定的に供給できる。
また、本発明の一実施態様において、循環工程は、光学フィルム製造システム117の中に一つ設けられるものとして説明したが、これに限定されない。循環工程は、光学フィルム製造システム117の中に複数設けられてもよい。
なお、光学フィルム製造システム117においては、循環経路R1と供給経路L1とは、循環工程の塗布液貯蔵釜104にそれぞれ別々の経路として接続され、それぞれの経路に送液装置、分散装置等が設けられている。しかし、循環経路R1と供給経路L1とは、経路や装置の一部を共用し、片方の経路における設備が省略されてもよい。すなわち、供給経路L1が循環経路R1の途中に接続されており、供給経路L1上の経路や装置の一部が省略されたものであってもよい。
[光学フィルム]
本発明の製造方法によって製造される光学フィルムの構造は、基材上に光学機能層が少なくとも2層以上形成された構造であれば、特に限定されない。
本発明の好ましい一形態は、光学フィルムの各光学機能層が、高屈折率層および低屈折率層を含み、高屈折率層および低屈折率層が交互に積層されてなる構造を有する、光学フィルムの製造方法である。なお、本明細書中、他方に対して屈折率の高い屈折率層を高屈折率層と、他方に対して屈折率の低い屈折率層を低屈折率層と称する。
かような構成を有する光学フィルムとしては、たとえば光学反射フィルムが挙げられる。
本発明の好ましい一形態は、光学フィルムが光学反射フィルムである、製造方法である。
また、本発明のより好ましい一形態は、光学反射フィルムが赤外遮蔽フィルムである、製造方法である。
光学反射フィルムは、このような構成を有し、高屈折率層および低屈折率層の光学膜厚(膜厚×屈折率)を適宜制御することで、特定波長の光線を反射することができる。これにより、光学反射フィルムは、例えば、波長200〜400nmの光線(紫外線)を反射する場合には紫外遮蔽フィルムとなり、波長400〜700nmの光線(可視光)を反射する場合には可視光着色フィルムとなり、波長700〜1200nmの光線(赤外線)を反射する場合には赤外遮蔽フィルムとなりうる。その他、積層体の光学膜厚等を適宜設計することで、反射する光線の波長および反射率を制御し、金属光沢調フィルムとすることもできる。これらのうち、光学反射フィルムが遮蔽しうる光線は、波長200nm〜1000μmの紫外線〜赤外線領域の光線であることが好ましく、250〜2500nmの波長を有する光線であることがより好ましく、波長700〜1200nmの近赤外線領域の光線であることがさらに好ましい。
一般に、光学反射フィルムにおいては、低屈折率層と高屈折率層との屈折率の差を大きく設計することが、少ない層数で所望の波長領域の反射率を高くすることができるという観点から好ましい。本発明に係る光学反射フィルムでは、低屈折率層および高屈折率層から構成されるユニットの少なくとも1つにおいて、隣接する低屈折率層と高屈折率層との屈折率差が0.1以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましく、0.35以上であることがさらに好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。光学反射フィルムが高屈折率層および低屈折率層のユニットを複数有する場合には、全てのユニットにおける高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が上記好適な範囲内にあることが好ましい。ただし、光学反射フィルムの構造はこれに限定されず、たとえば、最表層や最下層が上記好適な範囲外の値となる構成であってもよい。
上述のように、高屈折率層であるか低屈折率層であるかは隣接する屈折率層との関係で定まる相対的なものであるが、高屈折率層の屈折率(nH)は1.60〜2.50であることが好ましく、1.70〜2.50であることがより好ましく、1.80〜2.20であることがさらに好ましく、1.90〜2.20であることが特に好ましい。一方、低屈折率層の屈折率(nL)は、1.10〜1.60であることが好ましく、1.30〜1.55であることがより好ましく、1.30〜1.50であることがさらに好ましい。
本発明において、高屈折率層および低屈折率層の屈折率は、たとえば、下記の方法に従って求めることができる。
基材上に屈折率を測定する各屈折率層を単層で塗設したサンプルを作製し、このサンプルを10cm×10cmに断裁した後、下記の方法に従って屈折率を求める。分光光度計として、U−4000型(株式会社日立製作所製)を用いて、各サンプルの測定側の裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5度正反射の条件にて可視光領域(400nm〜700nm)の反射率を25点測定して平均値を求め、その測定結果より平均屈折率を求める。
特定波長領域の反射率は、隣接する2層の屈折率差と積層数で決まり、屈折率の差が大きいほど、少ない層数で同じ反射率を得られる。この屈折率差と必要な層数については、市販の光学設計ソフトを用いて計算することができる。例えば、光学反射フィルムが赤外遮蔽フィルムである場合は、赤外反射率90%以上を得るためには、屈折率差が0.1より小さいと、100層を超える積層が必要になり、生産性が低下するだけでなく、積層界面での散乱が大きくなり、透明性が低下し、また故障なく製造することも非常に困難になる。反射率の向上と層数を少なくするという観点からは、屈折率差に上限はないが、実質的には1.4程度が限界である。
本発明に係る光学反射フィルムの好ましい高屈折率層および低屈折率層の層数としては、上記の観点から、総層数の範囲としては、100層以下、すなわち50ユニット以下であり、より好ましくは40層(20ユニット)以下であり、さらに好ましくは30層(15ユニット)以下であり、特に好ましくは10層(5ユニット)以下である。また、本発明の光学反射フィルムは、上記ユニットを少なくとも1つ積層した構成であればよく、例えば、積層膜の最表層や最下層のどちらも高屈折率層または低屈折率層となる積層膜であってもよい。本発明に係る光学反射フィルムとしては、基材に隣接する最下層が低屈折率層で、最表層も低屈折率層である層構成が好ましい。
本発明に係る光学反射フィルムの全体の厚みは、好ましくは12μm〜315μm、より好ましくは15μm〜200μm、さらに好ましくは20μm〜100μmである。また、低屈折率層の1層あたりの厚みは、20〜800nmであることが好ましく、50〜350nmであることがより好ましく、100〜200nmであることがさらに好ましい。一方、高屈折率層の1層あたりの厚みは、20〜800nmであることが好ましく、50〜350nmであることがより好ましく、100〜200nmであることがさらに好ましい。
さらには、本発明に係る光反射フィルムの光学特性として、JIS R3106:1998で示される可視光領域の透過率は好ましくは50%以上、より好ましくは75%以上、さらに好ましくは85%以上であり、また、波長900nm〜1400nmの領域に反射率50%を超える領域を有することが好ましい。
本発明に係る光学フィルムは、基材の下または基材と反対側の最表面層の上に、さらなる機能の付加を目的として、導電性層、帯電防止層、ガスバリア層、易接着層(接着層)、防汚層、消臭層、流滴層、易滑層、ハードコート層、耐摩耗性層、反射防止層、電磁波シールド層、紫外線吸収層、赤外吸収層、印刷層、蛍光発光層、ホログラム層、剥離層、粘着層、接着層、本発明の高屈折率層および低屈折率層以外の赤外線カット層(金属層、液晶層)、着色層(可視光線吸収層)、合わせガラスに利用される中間膜層等の機能層の1つ以上を有していてもよい。
本発明の好ましい一形態は、光学フィルムの製造方法により製造された、光学フィルムである。
[用途]
また、本発明の好ましい一形態は、光学フィルムが基体の少なくとも一方の面に設けられた、光学積層体である。特に、光学フィルムが光学反射フィルムである光学反射体、特に赤外遮蔽フィルムである赤外遮蔽体であることが好ましい。
基体の具体的な例としては、特に制限されないが、たとえば、ガラス、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、スチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、金属板、セラミック等が挙げられる。樹脂の種類は、特に制限されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂のいずれでもよく、これらを2種以上組み合わせて用いてもよい。本発明の一形態で使用されうる基体は、押出成形、カレンダー成形、射出成形、中空成形、圧縮成形等、公知の方法で製造されたものを用いることができる。基体の厚さは特に制限されないが、0.1mm〜5cmであることが好ましい。
光学フィルムが光学反射フィルムである場合、光学反射フィルムと基体とを貼り合わせるための接着層または粘着層は、光学反射フィルムを光線(たとえば日光、熱線など)入射面側に設置することが好ましい。また、光学反射フィルムの1種である赤外遮蔽フィルムを、窓ガラスと基体との間に挟持することは、水分等の周囲のガスから封止でき耐久性に優れるため好ましい。光学反射フィルムの1種である、赤外遮蔽フィルムを屋外や車の外側(外貼り用)に設置することは、環境耐久性の観点から好ましい。
本発明の一実施態様に適用可能な接着剤または粘着剤としては、たとえば、光硬化性または熱硬化性の樹脂を主成分とする接着剤または粘着剤を用いることができる。
接着剤または粘着剤は、特に制限されないが、紫外線に対して耐久性を有するものが好ましく、アクリル系接着剤もしくは粘着剤、またはシリコーン系接着剤もしくは粘着剤がより好ましく、粘着特性やコストの観点から、アクリル系接着剤または粘着剤がさらに好ましい。また、剥離強さの制御が容易なことから、アクリル系接着剤または粘着剤の中でも、溶剤系が特に好ましい。アクリル溶剤系の接着剤または粘着剤として溶液重合ポリマーを使用する場合、そのモノマーとしては公知のものを使用できる。
また、接着剤または粘着剤として、合わせガラスの中間層として用いられるポリビニルブチラール系樹脂またはエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂を用いてもよい。ポリビニルブチラール系樹脂またはエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂の具体的としては、特に制限されないが、たとえば、可塑性ポリビニルブチラール(積水化学工業株式会社製、三菱モンサント化成株式会社製等)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(デュポン株式会社製、武田薬品工業株式会社製(デュラミン))、変性エチレン−酢酸ビニル共重合体(東ソー株式会社製(メルセン(登録商標)G))等が挙げられる。
なお、接着層または粘着剤は、紫外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、滑剤、充填剤、着色、接着調整剤等を適宜添加配合してもよい。
光学フィルムの1種である赤外遮蔽フィルムまたは光学積層体の1種である光学反射体(赤外遮蔽体)の断熱性能、日射熱遮蔽性能は、一般的にJIS R3209(複層ガラス)、JIS R3106(板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法)、JIS R3107(板ガラス類の熱抵抗および建築における熱貫流率の算定方法)に準拠した方法により求めることができる。日射透過率、日射反射率、放射率、可視光透過率の測定は、(1)波長(300〜2500nm)の分光測光器を用い、各種単板ガラスの分光透過率、分光反射率を測定する。また、波長5.5〜50μmの分光測定器を用いて放射率を測定する。なお、フロート板ガラス、磨き板ガラス、型板ガラス、熱線吸収板ガラスの放射率は既定値を用いる。(2)日射透過率、日射反射率、日射吸収率、修正放射率の算出は、JIS R3106に従い、日射透過率、日射反射率、日射吸収率、垂直放射率を算出する。修正放射率に関しては、JIS R3107に示されている係数を、垂直放射率に乗ずることにより求める。断熱性、日射熱遮蔽性の算出は、(1)厚さの測定値、修正放射率を用いJIS R3209に従って複層ガラスの熱抵抗を算出する。ただし中空層が2mmを超える場合はJIS R3107に従って中空層の気体熱コンダクタンスを求める。(2)断熱性、複層ガラスの熱抵抗に熱伝達抵抗を加えて熱貫流抵抗で求める。(3)日射熱遮蔽性はJIS R3106により日射熱取得率を求め、1から差し引いて算出する。
また、光学フィルムが薄型である場合は、ディスプレイパネルの表面に好ましく適用することができる。かかる用途の一例としては、たとえば、プラズマディスプレイパネルにおいて、赤外遮特蔽フィルムを高透明PETフィルムに貼り合わせて、ディスプレイ画面へ導入したものが挙げられる。かかる用途における赤外遮蔽フィルムの使用によって、プラズマディスプレイパネルから放射される赤外線を遮蔽することができ、人体の保護、電子機器相互の誤動作防止、およびリモコンの誤動作防止等に寄与することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例において「部」または「%」の表示を用いる場合は、特に断りがない限り「質量部」または「質量%」を表す。
〔低屈折率層用塗布液の調整〕
コロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)OXS、日産化学工業株式会社製、固形分10質量%) 38質量部を45℃に加熱し、3質量%ホウ酸水溶液 3質量部を加えた攪拌した。さらに水溶性高分子であるポリビニルアルコール(JP−45、重合度4500、鹸化度87モル%、日本酢ビ・ポバール株式会社製)の6質量%水溶液 39質量部と、界面活性剤の5質量%水溶液(ソフタゾリンLSB−R、川研ファインケミカル株式会社製) 1質量部とを45℃の状態でこの順に添加・攪拌して低屈折率層用塗布液1を調製した。
〔損失弾性率確認工程〕
上記で調製した低屈折率層用塗布液1の損失弾性率(G”)を、レオメーター(Rheo Stress 6000(Thermo SCIENTIFIC社製))を用いて、下記条件にて測定した。
装置: Rheo Stress 6000(Thermo SCIENTIFIC社製)
センサーシステム: コーンプレート(コーン半径60mm、コーン角度=1°)
せん断応力: 0.5Pa
測定周波数: 1Hz
測定時間: 60分
測定温度: 35℃
サンプル量: 1mL
まず、測定開始時を測定時間0分における損失弾性率の値G”(0)を確認した。その後、測定を継続して行い、測定時間60分における損失弾性率の値であるG”(60)を確認した。得られたG”(0)およびG”(60)の値より、下記式1によって損失弾性率の時間変化(ΔG”)を算出したところ、低屈折率層用塗布液1の損失弾性率の時間変化(ΔG”)は3.8であった。
ΔG”=G”(60)−G”(0) (式1)
〔損失弾性率調整工程〕
上記の低屈折率層用塗布液1を、ロータリーポンプを用いて、1.0 (L/min)の流量で、分散装置であるマイルダーMDN303V(太平洋機工株式会社製)に送液して、温度45℃、せん断速度8.38×10 (1/sec)にてせん断処理を行うことで分散させ、低屈折率層用塗布液2を調製した。低屈折率層用塗布液1と同様にして損失弾性率の時間変化(ΔG”)を算出したところ、低屈折率層用塗布液1の損失弾性率の時間変化(ΔG”)は0.5であった。
さらに、低屈折率層用塗布液2の損失弾性率調整工程において、分散装置のせん断応力、およびロータリーポンプの流量を下記表1に記載の値へと変更した以外は同様にして、低屈折率層用塗布液3〜9を調製した。 また、前記低屈折率層用塗布液4の調製において、ポリビニルアルコールをJP−45(重合度4500、鹸化度87モル%、日本酢ビ・ポバール株式会社製)からPVA−224(重合度2400、鹸化度87モル%、株式会社クラレ)へと変更した以外は同様にして低屈折率層用塗布液10を調製した。
さらに、前記低屈折率層用塗布液4の調整において、3質量%ホウ酸水溶液を3質量部から2質量部へと変更した以外は同様にして低屈折率層用塗布液11を調製した。
なお、これらの損失弾性率の時間変化(ΔG”)は下記表1に記載した。
〔高屈折率層用塗布液の調製〕
(シリカ付着二酸化チタンゾルの調製)
15.0質量%酸化チタンゾル(SRD−W、平均粒径5nm、ルチル型二酸化チタン粒子、堺化学工業株式会社製)0.5質量部に純水2質量部を加えた後、90℃に加熱した。次いで、ケイ酸水溶液(ケイ酸ソーダ4号(日本化学工業株式会社製)をSiO濃度が0.5質量%となるように純水で希釈したもの)0.5質量部を徐々に添加した。次いで、オートクレーブ中、175℃で18時間加熱処理を行い、冷却後、限外濾過膜にて濃縮することにより、固形分濃度が、6質量%のSiOを表面に付着させた二酸化チタンゾル(以下、単に「シリカ付着二酸化チタンゾル」とも称する)を得た。
(高屈折率層用塗布液の調製)
上記で得られたシリカ付着二酸化チタンゾル(固形分20.0質量%) 140質量部に対して、1.92質量%クエン酸水溶液 48質量部を加え、さらに8質量%のポリビニルアルコール水溶液(PVA−135、重合度3500、鹸化度98モル%、株式会社クラレ製) 113質量部を加えて攪拌した。その後、界面活性剤の5質量%水溶液(ソフタゾリンLSB−R、川研ファインケミカル株式会社製) 0.4質量部を加えて攪拌し、高屈折率層用塗布液1を調製した。
〔損失弾性率確認工程〕
上記で調製した高屈折率層用塗布液1の損失弾性率(G”)を、上記の低屈折率層用塗布液1の調製における損失弾性率確認工程と同様の方法で測定したところ、高屈折率層用塗布液1の損失弾性率の時間変化(ΔG”)は3.2であった。
〔損失弾性率調整工程〕
上記の高屈折率層用塗布液1を、上記の低屈折率層用塗布液2の調製における損失弾性率調整工程と同様の方法および条件で分散させ、高屈折率層用塗布液2を調製した。その後、再度損失弾性率確認工程にて損失弾性率の時間変化(ΔG”)を求めたところ、高屈折率層用塗布液2の損失弾性率の時間変化(ΔG”)は0.4であった。
さらに、高屈折率層用塗布液2の損失弾性率調整工程において、分散装置のせん断応力、およびロータリーポンプの流量を下記表2に記載の値へと変更した以外は同様にして、高屈折率層用塗布液3〜7を調製した。 また、前記高屈折率層用塗布液5の調製において、ポリビニルアルコールをPVA−135(重合度3500、鹸化度98モル%、株式会社クラレ)からPVA−124(重合度2400、鹸化度98モル%、株式会社クラレ)へと変更した以外は同様にして高屈折率層用塗布液8を調製した。
さらに、前記低屈折率層用塗布液5の調整において、1.92質量%クエン酸水溶液を48質量部から60質量部へと変更した以外は同様にして高屈折率層用塗布液9を調製した。
なお、これらの損失弾性率の時間変化(ΔG”)は表2に記載した。
〔塗布工程〕
前記の弾性率確認工程と並行して、高屈折率用塗布液1および低屈折率用塗布液1を用いて塗布を行った。すなわち、前記の損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時と同じ状態の塗布液を使用して塗布を行った。より具体的には、損失弾性率確認工程で用いた塗布液そのものとは別に、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液と同一の処方であり、かつ塗布液調液後、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時までの時間と同一時間を経過させた、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時(測定時間0分)と同じ状態である新たな塗布液を用意し、これを使用して塗布を行った。
塗布装置として、9層重層塗布可能なスライドホッパー塗布装置を用いた。高屈折率層用塗布液1および低屈折率層用塗布液1を40℃に保温しながら、40℃に加温した、300mm幅の厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャイン(登録商標)A4300、両面易接着層)上に、最下層と最上層は低屈折率層とし、それ以外は低屈折率層および高屈折率層がそれぞれ交互に配置されるように、かつ乾燥時の平均膜厚が低屈折率層は各層150nm、高屈折率層は各層130nmになるように、計9層の同時重層塗布を行った。塗布直後、10℃の冷風を吹き付けてセットさせた。このとき、表面を指で触れても指に何もつかなくなるまでの時間(セット時間)は10秒であった。セット完了後、60℃の温風を吹き付けて乾燥させることで、計9層からなる比較例1の赤外遮蔽フィルムを製造した。
さらに、比較例1の赤外遮蔽フィルムの塗布工程において、上記の高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液を下記表3に記載の組み合わせへと変更した以外は同様にして、実施例1〜16および比較例2〜4の赤外遮蔽フィルムを製造した。
〔光学フィルム(赤外遮蔽フィルム)の評価〕
(目視による塗布故障の確認)
上記で製造した各赤外遮蔽フィルムについて、長さ10m×幅0.25mの範囲を目視で確認して、尾引き、筋の個数を目視で確認し、その値を2.5で除することによって、1m×1mあたりの平均の塗布故障の数を算出した。ここで、評価が△以上(平均故障の数が1.0個/m以下)であるときは実用的な特性であることを表す。
◎ :0個/m
○ :0超〜0.1個/m
△ :0.1超〜1.0個/m
× :1.0超〜10個/m
××:10個超/m
上記表3の結果から明らかなように、低屈折率層用塗布液および高屈折率層用塗布液について、損失弾性率確認工程を有し、損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下である塗布液を同時重層塗布する製造方法により製造された実施例1〜16の赤外遮蔽フィルムは、塗布故障である尾引き、筋が少なく、膜質が良好であることが確認された。
また、実施例1〜16において、低屈折率層用塗布液は架橋成分であるホウ酸を含有している。ここで、架橋成分を含む塗布液は、経時にて塗布液中で架橋反応が進行することから、一般的に、架橋成分を含まない系と比較して凝集体がより発生しやすく、そのサイズもより大きくなる。しかしながら、塗布液が架橋成分を含有するにも関わらず、実施例1〜16の赤外遮蔽フィルムは膜質が良好であることから、本発明は架橋成分を含む塗布液において特に有用であることが確認された。
ここで、実施例3および実施例14の比較より、塗布液中のホウ酸の量を低下することで、同一分散条件においてもΔG”の値がより小さくなり、塗布故障が軽減されることが確認された。
また、実施例9および実施例16の比較より、塗布液中のクエン酸の量を増加することで、同一分散条件においてもΔG”の値がより小さくなり、塗布故障が軽減されることが確認された。
さらに、実施例3および実施例13、実施例9および実施例15の比較より、塗布液中のポリビニルアルコールの重合度が小さいほうが、同一分散条件においてもΔG”の値がより小さくなり、塗布故障が軽減されることが確認された。
比較例1〜4は、低屈折率層用塗布液および高屈折率層用塗布液の少なくとも一方の損失弾性率の時間変化(ΔG”)が本発明の範囲外であり、かかる場合は塗布故障の発生頻度が高かった。これより、塗布故障である尾引き、筋は同時重層塗布で形成される各層形成時に発生しており、その改善には各層で発生する凝集を抑制する必要があるため、結果として同時多層塗布によって形成する全層の損失弾性率の時間変化(ΔG”)を本発明の範囲内とすることで顕著な効果が得られたと考えられる。
また、実施例1において、塗布工程における塗布開始時点を、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時(測定時間0分)から30分遅らせた状態の塗布液を用いて塗布を行った。より具他的には、損失弾性率確認工程で用いた塗布液そのものとは別に、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定を行った塗布液と同一の処方であり、かつ塗布液調液後、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時までの時間と同一時間を経過させた、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時(測定時間0分)と同じ状態である新たな塗布液を用意し、これをさらに30分間放置した後に塗布を行った。このとき、損失弾性率の時間変化(ΔG”)の測定開始時(測定時間0分)と同じ状態塗布液を準備した時点から、30分間放置後の塗布液がコーターから吐出されてフィルムに接するまでの時間は60分未満であった。その結果、実施例1と同様に良好な結果が得られることを確認した。
〔光学積層体の作製〕
上記作製した実施例1〜16の赤外遮蔽フィルムそれぞれを用いて、光学積層体である赤外遮蔽体を作製した。具体的に、厚さ5mm、20cm×20cmのサイズの透明アクリル樹脂盤上に、実施例1〜16の赤外遮蔽フィルムのそれぞれをアクリル接着剤で接着し、対応する光学積層体(赤外遮蔽体)1〜16を作製した。
〔光学積層体の評価〕
上記作製した光学積層体(赤外遮蔽体)1〜16は、本発明の実施例1〜16の赤外遮蔽フィルムを利用することで、優れた赤外遮蔽性を確認することができた。
本出願は、2014年11月26日に出願された日本特許出願番号2014−239324号に基づいており、その開示内容は、参照により延滞として組み入れられる。

Claims (9)

  1. 基材上に、光学機能層が少なくとも2層以上形成されてなる光学フィルムの製造方法であって、
    動的粘弾性測定によって前記各光学機能層を形成する塗布液の損失弾性率を確認する損失弾性率確認工程と、
    基材上に、前記各光学機能層を形成する塗布液を同時重層塗布する塗布工程と、を有し、
    前記塗布工程において前記各光学機能層を形成する塗布液の、下記式1で定義される損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0以下のときに塗布を行う、
    光学フィルムの製造方法。
    ΔG”=G”(60)−G”(0) (式1)
    (ここで、G”(60)は測定時間60分における損失弾性率の値を表し、G”(0)は測定時間0分における損失弾性率の値を表す。)
  2. 前記損失弾性率確認工程および前記塗布工程の間に、前記各光学機能層を形成する塗布液のうち、少なくとも前記損失弾性率の時間変化(ΔG”)が3.0を超える塗布液について、前記塗布液を分散することにより、前記塗布液の前記損失弾性率の時間変化(ΔG”)を3.0以下となるように調整する、損失弾性率調整工程をさらに有する、請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
  3. 前記各光学機能層を形成する塗布液の少なくとも1つが、架橋成分を含有する、請求項1または2に記載の光学フィルムの製造方法。
  4. 前記各光学機能層を形成する塗布液の少なくとも1つが、高分子および無機酸化物粒子を含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  5. 前記光学機能層が、高屈折率層および低屈折率層を含み、前記高屈折率層および前記低屈折率層が交互に積層されてなる構造を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  6. 前記光学フィルムが、光学反射フィルムである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  7. 前記光学反射フィルムが、赤外遮蔽フィルムである、請求項6に記載の光学フィルムの製造方法。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法により製造された、光学フィルム。
  9. 請求項8に記載の光学フィルムが基体の少なくとも一方の面に設けられた、光学積層体。
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