JPWO2017061548A1 - ポリマー材料、フィルム、円偏光板、画像表示装置及びフィルムの製造方法 - Google Patents

ポリマー材料、フィルム、円偏光板、画像表示装置及びフィルムの製造方法 Download PDF

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Abstract

(a)有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b)アシル基又は第2の脂肪族基を有するセルロース誘導体を、少なくとも1種を含有するポリマー材料を提供する。

Description

本発明は、ポリマー材料、前記ポリマー材料を含有するフィルム(中でも液晶表示装置及び有機EL等の画像表示装置に用いることのできる位相差フィルム)、及び前記フィルムの製造方法に関するものである。より詳細には、長波長側ほど面内レタデーションが大きい位相差フィルム(逆波長分散フィルム)に関する。
近年の電子材料関連市場の中でも、フレキシブルディスプレイ市場及びタッチパネル市場において、耐熱性と透明性とを兼ね備えた基板のニーズが高まっている。特に透明耐熱プラスチックフィルムは、従来のガラス基板と異なり、形状の自由度が高いこと、並びに薄型化及び軽量化が容易であること等の特徴を持ち、透明性の維持及び製造工程で要求される高い耐熱性の両立が可能である。このため、ガラス代替材料として薄型太陽電池、電子ペーパー、有機ELディスプレイ等のフレキシブル電子デバイスアプリケーションへの展開を中心に活発な開発が進められている。以上の観点によると、透明性及び耐熱性を両立するプラスチックフィルム、及び当該プラスチックフィルムを構成するポリマー材料の開発は、次世代の電子デバイスアプリケーション材料市場規模の拡大を見込めるため、意義が高い。
高耐熱透明フィルムの中でも各種ディスプレイ機器に代表される画像表示機器に使用される透明光学フィルムは、次世代のモデルを含めた各種電子デバイス機器の構成要素として重要である。このため、各表示デバイスの設計上で要求される様々な光学特性に応じて、様々な材料設計思想に基づき多くの透明光学フィルムが開発されている。中でも液晶表示装置及び有機EL等の画像表示装置には、視野角等の表示性能を向上させるために、種々の位相差フィルムが使用されている。位相差フィルムのうち、長波長側ほど面内レタデーションが大きい位相差フィルム(以下「逆波長分散フィルム」と記す。)に関しては、反射型液晶表示装置、タッチパネル及び有機ELの反射防止層としての利用が可能である。
反射防止層として逆波長分散フィルムを用いる場合、位相差は測定波長λの1/4程度であり、かつ、450nmにおける面内レタデーションと550nmにおける面内レタデーションとの比Re(450)/Re(550)は0.81に近いことが好ましい。また、表示装置の薄型化を鑑みた場合、使用される逆波長分散フィルムは、50μm以下の薄い膜厚であることが求められる。前記のような特性要求に対し、種々の位相差フィルムが開発されている。
特許文献1には、最大吸収波長とモル吸光係数とが異なる、種々の芳香族及び脂肪族アシレートを置換基として有するセルロースアシレート誘導体が開示されている。
特許文献2には、特定のセルロースアルキルエーテルの残ヒドロキシル基に特定の芳香族アシル基を導入し、かつ当該芳香族アシル基の置換度が異なる2種類以上の樹脂をブレンド(混合)し、芳香族アシル基の置換度を最適点に調整することにより目的の逆波長分散性(R450/R550=0.81)を20〜50μm程度の薄膜にて達成可能であることが開示されている。
日本国公開特許公報「特開2008−95026号(2008年4月24日公開)」 国際公開第2015/060241号(2015年4月30日公開)
しかしながら、上述した文献に代表される従来技術では、フィルム原料の耐熱性、並びにフィルムの透明性及び各種光学特性は、いわゆるトレードオフの関係にあった。
本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、新規なポリマー材料及び当該ポリマー材料を原料とするフィルムを提供することを目的とする。
<1>下記の一般式(1)で表されるセルロース誘導体の少なくとも1種を含有する、ポリマー材料。
Figure 2017061548
[一般式(1)中、
、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、アシル基及び第2の脂肪族基からなる群より選択され、
かつ、前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b)前記アシル基又は前記第2の脂肪族基が含まれ、
nは正の整数である]
<2>前記<1>に記載のポリマー材料を含有する、フィルム。
<3>前記<2>に記載のフィルムを少なくとも1枚含むことを特徴とする、円偏光板。
<4>前記<3>に記載の円偏光板を含むことを特徴とする、画像表示装置。
<5>前記<2>に記載のフィルムの製造方法であって、前記ポリマー材料を含有するフィルムを、前記ポリマー材料を含有するフィルムのガラス転位温度Tgに対して、(Tg−10)〜(Tg+30)℃で延伸する工程を有することを特徴とする製造方法。
本発明によれば、新規なポリマー材料及び当該ポリマー材料を原料とするフィルムが提供される。
本発明の一実施形態について説明すると以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態及び実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態及び実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。
本明細書中、数値範囲に関して「A〜B」と記載した場合、当該記載は「A以上B以下」を意図する。
本発明の一実施形態に係るポリマー材料は、下記の一般式(1)で表されるセルロース誘導体の少なくとも1種を含有する。
Figure 2017061548
[一般式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、アシル基及び第2の脂肪族基からなる群より選択され、かつ、前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b)前記アシル基又は前記第2の脂肪族基が含まれ、nは正の整数である]。
一実施形態において、前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b’)前記アシル基が含まれる。
一実施形態において、前記ポリマー材料は、前記セルロース誘導体における前記有機シリル基又は前記第2の脂肪族基(D)が1.00〜2.40であり、前記セルロース誘導体における前記アシル基の置換度(D)が、0.10〜2.00であり、前記ポリマー材料における前記アシル基の総置換度(D)が0.10〜2.00であり、前記置換度(D)と前記置換度(D)とがD+D≦3.0を満たすことを特徴とする。
一実施形態において、前記有機シリル基は、3置換有機シリル基である。
また、本発明の一実施形態に係るフィルムは、面内レタデーションRe(550)が130〜160nmであり、フィルム厚みが50μm以下である。
一実施形態において、前記フィルムの逆波長分散性Re(450)/Re(550)は、0.50〜0.99である。
一実施形態において、前記フィルムの光弾性係数Kは、5×10−12〜30×10−12/Nである。
このとき、前記ポリマー材料及びフィルムは、1種類のセルロース誘導体からなるものであってもよいし、複数種類のセルロース誘導体からなるものであってもよい。
例えば、本発明の一実施形態に係るフィルムは、一般式(1)で表される重合単位を含む複数種類のセルロース誘導体の混合物からなるポリマー材料を含有し、面内レタデーションRe(550)が130〜160nmであり、フィルム厚みが50μm以下であり、逆波長分散性Re(450)/Re(550)が0.50〜0.99であり、光弾性係数Kが5×10−12〜30×10−12/Nであるフィルムであって、
前記セルロース誘導体における、有機シリル基又は第2の脂肪族基置換度(D)が1.00〜2.40であり、前記セルロース誘導体における、アシル基の置換度(D)が、0.10〜2.00であり、前記ポリマー材料における、アシル基の総置換度(D)が0.10〜2.00であり、前記置換度(D)と前記置換度(D)とが、D+D≦3.0を満たすことを特徴とするフィルムであってもよい。
本発明の一実施形態によれば、透明性及び各種の光学特性に優れるフィルムの原料となる、耐熱性に優れるポリマー材料が提供される。すなわち、本発明の一実施形態によれば、耐熱性に優れるポリマー材料が提供される。当該ポリマー材料を含む位相差フィルムは、優れた耐熱性、優れた透明性、優れた逆波長分散性、λ/4程度の面内レタデーション、50μm以下の薄い膜厚、及び優れた光弾性係数を有する。
これに対し、特許文献1に開示されている位相差フィルムは、目的の逆波長分散性(R450/R550=0.81)の発現は可能であるものの、位相差発現性が非常に低く、目的の面内レタデーションの発現には80μm程度まで膜厚を厚くする必要があるため、更なる改善を要する。
また、特許技術文献2に開示されている技術により作製されたフィルムは、逆波長分散性と面内レタデーション発現性の両立に優れた材料であり、従来に無い薄膜化が可能であることが特徴であるものの、光弾性係数が高いことが課題であり、製品の加工プロセス等でフィルムに外部応力が印加された際に色ムラが発生し易く、最適な特性を発現する光学設計が困難となる懸念があることから、低い光弾性係数を達成可能な更なる改良法を確立することが好ましい。
以下、各成分について説明する。
(A)セルロース誘導体
本明細書において、セルロース誘導体とは、前記一般式(1)に記載のように、セルロースを構成する単量体であるβ-グルコース骨格が有する3つのヒドロキシル基を、公知の各種変換反応によりアルコール誘導体(ORn)に変換したものである。
なお、本明細書において、前記一般式(1)において括弧内に描かれている、セルロース誘導体の重合単位のことを「セルロースユニット」とも称する。
前記セルロース誘導体を効果的に選定することで、従来のセルロース誘導体では困難であったポリマー材料の高耐熱性と製膜フィルムの透明性の両立が可能となる。また当該製膜フィルムを延伸して作製される延伸フィルムに、高い透明性及び光学特性(高い面内レタデーション発現性、適切な逆波長分散性及び低い光弾性係数)を付与することが可能となる。
前記セルロース誘導体は、置換基の形態により、各種脂肪族及び芳香族のエステル、アルコキシル、アミド、ウレタン、カーボネート、カーバメート等であり得る。前述した各種置換基が同一分子内に混在していてもよい。延伸フィルムの高い耐熱性、良好な面内レタデーションと逆波長分散性との両立、及び低い光弾性係数を達成する観点から、一般式(1)に示すR〜Rは、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、アシル基又は第2の脂肪族基であることが好ましい。更に、前記セルロース誘導体は、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)と、アシル基又は第2の脂肪族基とを同一のセルロース分子内に含むことがより好ましい。
延伸フィルムに逆波長分散性Re(450)/Re(550)を付与する観点からは、一般式(1)に示すR〜Rは、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、又はアシル基であることが好ましい。更に、前記セルロース誘導体は、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)と、アシル基とを同一のセルロース分子内に含むことがより好ましい。
なお、前記有機シリル基が有している脂肪族基と、セルロースユニットの酸素原子に結合している脂肪族基とを明確に区別するために、前者を「第1の脂肪族基」、後者を「第2の脂肪族基」と称する場合がある。
前記セルロース誘導体が、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)を有することは、フィルム化した際に透明性を維持した状態で耐熱性が大幅に向上し、かつ延伸フィルムの位相差発現性が著しく向上するため好ましい。
なお、本明細書においては、ガラス転移温度(以下、Tgと記載することがある)をポリマー材料及びそれによって構成されるフィルムの耐熱性の指標とする。既存のセルロース誘導体を主成分とするフィルムの場合、ガラス転移温度は通常130℃〜180℃の範囲にある。本明細書においては、フィルムのガラス転移温度が180℃より大きい場合、当該フィルムは「耐熱性が高い」と評する。なお、本明細書においては、ポリマー材料のガラス転移温度は、当該ポリマー材料を原料とするフィルムのガラス転移温度と同一であるとする。したがって、「耐熱性が高い」フィルムの原料であるポリマー材料もまた、「耐熱性が高い」と評することができる。
有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)は、特には限定されないが、セルロース誘導体の有機溶剤に対する可溶性付与の観点から脂肪族基又は芳香族基を有していることが好ましく、更に嵩高い置換基を少なくとも1つ有していることが好ましい。このため、有機シリル基の中でも、2級又は3級の置換基を少なくとも1つ有する3置換有機シリル基が好ましい。
前記有機シリル基が有している前記嵩高い置換基としては、三級ブチル基、三級ヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、フェニル基、ナフチル基等が該当し、特には限定されないが、三級ブチル基、三級ヘキシル基又はイソプロピル基を有していることが特に好ましい。
前述した好ましい置換基を有することにより、通常では加水分解性を有し、水分及び吸湿に対して耐久性が低い、有機シリル基を有するアルコキシル基(又はアルコキシシリル基ともいう)の耐水性が向上する。加えて、予想外の効果として、樹脂の母体骨格となるセルロース誘導体の耐熱性が樹脂の非晶性を維持したまま、例えば、ガラス転移温度(Tg)が180℃以上にまで大幅に向上する。これまで市場展開されているフィルム製造各社の透明耐熱フィルムは、透明ポリイミドや透明ポリアミドに代表されるスーパーエンプラが主流であり、例えば、トリアセチルセルロースのような従来の非晶性セルロース誘導体においては、前述したような耐熱性に優れる材料は無かった。セルロース誘導体において耐熱性が高い材料は、例えばセルロース3置換安息香酸エステルに代表されるセルロース全芳香族エステルのような、結晶性セルロース誘導体に限定される。当該セルロース誘導体は、結晶性であるがゆえに透明フィルムの作製が困難であり、かつ展開されている用途自体が光学分割機能を有する多糖誘導体(カラムクロマトグラフィー材料)としての使用が主流である等、セルロース誘導体としての用途展開も全く異なるのが現状である。
また、セルロースユニット内に嵩高い有機シリル置換基を有する場合、後述するように、同一のセルロースユニット内及び隣接するセルロースユニット内に導入された芳香族アシル基との高い立体障害が発生し、芳香族アシル基の芳香環の自由回転を阻害する。これにより、延伸フィルムにおいて、光弾性係数の増加を抑制する効果も合わせて発現することが可能となる。前述したように、3置換有機シリル基が、例えば三級ブチル基、三級ヘキシル基、イソプロピル基等に代表される嵩高い置換基を少なくとも1個有していることが好ましい。セルロース骨格への導入を管理しやすい点から、前記有機シリル基は、三級ブチルジメチルシリル基(以下、TBDMS基と記載することがある)、三級ブチルジフェニルシリル基(以下、TBDPS基と記載することがある)、三級ヘキシルジメチルシリル基(以下、THDMS基と記載することがある)、トリイソプロピルシリル基(以下TIPS基と記載することがある)のいずれかであることが好ましい。
有機シリル基全体の嵩高さの観点からは、TBDMS基及びTHDMS基が好ましい。TBDMS基は三級ブチル基以外の置換基がメチル基であるために、またTHDMS基は三級ヘキシル基以外の置換基がメチル基であるために、前記観点から適切な嵩高さを有する。一方、例えば、前記有機シリル基が三級ブチル基又は三級ヘキシル基に加えて更に同様に嵩高い置換基を有する場合、有機シリル基全体として過剰に嵩高い置換基となる。このため、セルロース骨格に対する有機シリル基の置換度を、適切な範囲に制御することが難しくなる。更に工業的に原料の入手が容易である点から、前記有機シリル基は、TBDMS基であることがより好ましい。有機シリル基としてTBDMS基を採用することにより、セルロース誘導体における目標の置換度を容易に達成することが可能である。
アシル基は、アシル構造(RCO−)を有していれば特に限定されない。アシル基は、前式のR部分の構造により、複数の種類に分類され、その中には、脂肪族アシル基及び芳香族アシル基が含まれる。
脂肪族アシル基としては、Rがアルキル基で構成された構造が挙げられる。この場合、アルキル基の長さにより種々の直鎖状、枝分かれ状、環状構造などが挙げられるが、特に限定されない。また、不飽和アルキル基を有していても良い。具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、シクロヘキシル基などがある。
芳香族アシル基としては、Rが置換又は無置換である芳香環又は多環式芳香環、置換又は無置換である複素環又は多環式複素環等で構成された構造が挙げられる。ここで、多環式とは、少なくとも2つ以上の芳香環又は複素環が、それぞれの芳香環又は複素環が有するsp2炭素を少なくとも2つ以上共有する化合物を示す。また、前記置換基は特に限定されず、その具体例として例えば、脂肪族置換基、不飽和脂肪族置換基、芳香族置換基、アルコキシル基、カルボニル基、エステル基、ハロゲン、イミド、及びカーバメート等が挙げられる。
前述した置換基のうち、好適な逆波長分散性の発現させることができるとの観点に基づくと、芳香族アシル基をセルロース誘導体へ導入することが好ましく、1−ナフトイル基又は2−ナフトイル基であることがより好ましい。少ない置換度においても高い逆波長分散性を発現する点から、2−ナフトイル基であることが更に好ましい。2−ナフトイル基は、ナフタレン環に置換基を有していても良い。置換基としては特に限定されず、アルコキシル基、エステル基、アミド基、ニトリル基、ハロゲン等が適用可能である。
芳香族アシル基は、その高い分極率のために逆波長分散性の発現に優れた効果を発揮する一方、芳香環の自由回転による光弾性係数の増加を併発させてしまうという好ましくない効果も併せて発揮する。光弾性係数は、芳香族アシル基が有する芳香環の数、及びセルロース誘導体における芳香族アシル基の置換度に比例して増大する。つまり逆波長分散性を発現させるために芳香族アシル基をセルロース誘導体へ導入すると、結果として光弾性係数が増大するというトレードオフの関係が生じる。
一般的な知見として、芳香環を有する樹脂の高い光弾性係数の値に起因した色むらの発生機構は、芳香環を有する高分子鎖に応力が加わった際の芳香環の回転のし易さ(自由度)に由来することが解っている。よって良好な逆波長分散性を維持したまま光弾性係数を低減させるためには、分子骨格内に導入された芳香族アシル基が有する芳香環の自由回転を阻害することが好ましい。本発明の一実施形態においては、前述のように芳香族アシル基及び嵩高い有機シリル基を同一分子骨格内に導入することで、高い立体障害により芳香環の回転が阻害され、低い光弾性係数と良好な逆波長分散性とを両立している。
前記一般式(1)で表されるセルロース誘導体において、R〜Rは、脂肪族基であってもよい。脂肪族基とは、アルキル基により構成される任意の置換基である。この場合、アルキル基の長さにより種々の直鎖状、枝分かれ状、環状構造などが挙げられるが、特に限定されない。また、不飽和アルキル基を有していても良い。脂肪族基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、三級ブチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
なお、上に説明したセルロースユニットの水酸基の酸素原子に直接結合している脂肪族基と、同じくセルロースユニットの水酸基の酸素原子に直接結合している有機シリル基が有する脂肪族基とを明確に区別するために、前者を「第2の脂肪族基」、後者を「第1の脂肪族基」と称する場合がある。
前記セルロース誘導体から得られるフィルムを熱延伸することにより、その他のセルロース誘導体では通常トレードオフである良好な面内レタデーションと逆波長分散性との両立に加え、先行技術では困難であった低い光弾性係数を達成しているフィルムを製造することが可能である。このため、良好な逆波長分散性と面内レタデーションとを保持した状態にて大幅な薄膜化が可能であり、更に低い光弾性係数を有することにより、フィルムに外部応力が加わった際の色むらの防止が可能となる。また、セルロース誘導体は、単一の誘導体に限定されず、相溶化が可能であれば2種以上の誘導体の混合物であっても良い。
なお、本明細書では、フィルムに含まれる、一般式(1)で表されるセルロース誘導体のことを「ポリマー材料」とも呼ぶ。当該「ポリマー材料」は、1種類のセルロース誘導体からなるものである場合もあるし、複数種類のセルロース誘導体の混合物からなる場合もある。また、本発明の一実施形態に係るフィルムは、耐熱性を損なわない範囲で前述した「ポリマー材料」以外の構成を含んでいてもよい。
(B)セルロース誘導体の変換反応
前述のセルロース誘導体を作製するための変換反応としては、公知の合成法を適時用いることができる。以下に特に簡便な方法の一例を記載するが、これに限定されるものではない。まず、市販の粉末セルロースを、N,N−ジメチルアセトアミドに例示される極性有機溶媒及び塩化リチウムに例示されるハロゲン化リチウム共存下において加熱及び冷却処理を行うことにより、セルロースが錯体を形成し均一に溶解した溶液を調製する。続いて、N,N−ジメチルアミノピリジンに例示される求核触媒及びトリエチルアミンに例示される有機アミンを添加し、三級ブチルジメチルクロロシランに例示される有機シリルクロリドを滴下し反応させる。その後、反応物を水及び有機溶剤にて洗浄することにより所定の有機シリル基の置換度を有するセルロースシリルエーテルを合成する。続いて前記セルロースシリルエーテルとアシルクロリド(例:2−ナフトイルクロリド)とをピリジン存在下で共存させた状態にて加熱する。その後、反応物を水及び有機溶剤にて洗浄することにより、セルロースシリルエーテル中の残ヒドロキシル基が芳香族エステル化された、目的のセルロース誘導体を得ることができる。
以下に、前述のセルロース誘導体の合成方法を、より具体的に例示する。しかしながら、当該セルロース誘導体の合成方法は、下記の例には限られない。また、より具体的な合成方法については、後述の合成例において開示されている。
本方法は、(1)セルロース骨格に有機シリル基又は第2の脂肪族基を導入し(エーテル化)、セルロースエーテルを得る工程、及び(2)前記セルロースエーテルにアシル基を導入し(エステル化)、セルロースエーテルエステルを得る工程を含んでいる。本例では、有機シリル基としてTBDMS基、アシル基として2−ナフトイル基を用いるので、前述の工程は、セルロース骨格をシリルエーテル化してセルロースシリルエーテルを得、次いで前記セルロースシリルエーテルをナフトイル化してセルロースシリルエーテル芳香族エステルを得る、というものになる。
まず、フラスコに粉末セルロース及びジメチルアセトアミドを加え、130℃にて2時間加熱攪拌した後、塩化リチウムを加えて室温に戻し、前記セルロースを溶解させる。次に、ジメチルアセトアミドに溶解させた三級ブチルジメチルクロロシランを、前記フラスコ内に滴下ロートで加えた後、室温で5時間攪拌する。攪拌後、メタノール中に溶液を投入し、樹脂を沈殿させる。濾過により前記樹脂を回収し、メタノール中で60分間攪拌洗浄する工程を5〜7回繰り返すことにより精製する。以上が、セルロース骨格をシリルエーテル化する工程である。本工程については、例えば、国際公開第2008/143322号の開示内容が参照され得る(当該文献は、その全体が本明細書に組み込まれる)。
フラスコにTBDMSエーテル化セルロース(前述の工程により得られた樹脂)及びピリジンを加え、攪拌しながら80℃まで加熱することにより、溶解させる。次に、ピリジンに溶解させた2−ナフトイルクロリドを滴下し、80℃にて5時間攪拌する。攪拌後、メタノール中に溶液を投入し、樹脂を沈殿させる。濾過により前記樹脂を回収し、メタノール中で60分間攪拌洗浄する工程を3回繰り返すことにより精製する。以上が、セルロースシリルエーテルをナフトイル化する工程である。本工程については、例えば、日本国公開特許公報「特開2009−132764号」の開示内容が参照され得る(当該文献は、その全体が本明細書に組み込まれる)。
以上により、TBDMS基及び2−ナフトイル基が導入されているセルロース誘導体が合成され得る。
(C)セルロース置換度
D(具体的には、D〜D)は、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基が、平均してどれだけ置換されているかを表し、最大値は3である。この場合、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基の各々について、略同一の個数が置換されていてもよい。一方、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基のうち、何れかの位置にある水酸基がより多く置換されており、その他の水酸基がより少なく置換されていてもよい。
置換度(D)は、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基が、フィルムに含まれる各種類のセルロース誘導体において、平均してどれだけ有機シリル基又は第2の脂肪族基によって置換されているかを表し、最大値は3である。この場合、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基の各々について、略同一の個数が置換されていてもよい。一方、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基のうち、何れかの位置にある水酸基がより多く置換されており、その他の水酸基がより少なく置換されていてもよい。
有機シリル基による置換度(D)を、特に「有機シリル基の置換度」と呼称する場合がある。同様に、第2の脂肪族基による置換度(D)を、特に「第2の脂肪族基の置換度」と呼称する場合がある。一般に、置換度(D)を、「RO基の置換度」又は「R基の置換度」(RO基及びR基は、それぞれRO及びRの構造を有する官能基である)と言い換える場合がある(例えば、Rがエチル基の場合、置換度(D)のことを「エチル基の置換度」又は「エトキシ基の置換度」と呼称する場合がある)。
セルロース誘導体が第2の脂肪族基によって置換されていない場合、置換度(D)は、有機シリル基による置換度を意味する。一方、セルロース誘導体が第2の脂肪族基によって置換されている場合、置換度(D)は、有機シリル基による置換度及び第2の脂肪族基による置換度の合計である。
置換度(D)は、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基が、フィルムに含まれる各種類のセルロース誘導体において、平均してどれだけアシル化されているかを表し、最大値は3である。この場合、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基の各々について、略同一の個数が置換されていてもよい。一方、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基のうち、何れかの位置にある水酸基がより多く置換されており、その他の水酸基がより少なく置換されていてもよい。
総置換度(D)は、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基が、フィルムに含まれるポリマー材料において、平均してどれだけアシル化されているかを表し、最大値は3である。例えば、ポリマー材料が、1種類のセルロース誘導体からなるものである場合、総置換度(D)は、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基が、当該1種類のセルロース誘導体において、平均してどれだけアシル化されているかを表し、最大値は3になる。一方、ポリマー材料が、複数種類のセルロース誘導体の混合物からなるものである場合、総置換度(D)は、セルロース分子中の2、3、6位に存在する3個の水酸基が、当該複数種類のセルロース誘導体の混合物全体において、平均してどれだけアシル化されているかを表し、最大値は3になる。
なお、アシル基(RCO−)は、Rの構造によって種々の形態を取り得る。特定の構造を有するRCOに注目する場合、置換度(D)及び総置換度(D)は、「RCO基の置換度」「RCO基の総置換度」(RCO基は、RCOの構造を有する官能基である)と言い換える場合がある(例えば、セルロース分子が2−ナフトイル基によって置換されている場合、置換度(D)のことを「2−ナフトイル基の置換度」と呼称する場合がある。置換度(D)についても同様に、「2−ナフトイル基の総置換度」と呼称する場合がある)。
Dの値は、周知の方法によって計算することができる。例えば、有機シリル基がTBDMS基である場合、有機シリル基の置換度(D)は、「Cellulose Communications 6, 73-79(1999)」に記載の方法(核磁気共鳴分光法:NMR)にて定量することができる。なお、当該文献は、参考として本明細書中に援用される。
前述したように、置換度(D)及び置換度(D)は、ポリマー材料を構成する各種類のセルロース誘導体における置換度を意図しており、一方、総置換度(D)は、ポリマー材料全体におけるアシル基の置換度を意図している。具体的に、ポリマー材料が1種類のセルロース誘導体からなるものである場合、当該ポリマー材料における総置換度(D)の値は、1種類のセルロース誘導体における置換度(D)の値と同じになる。一方、ポリマー材料が複数種類のセルロース誘導体の混合物からなるものである場合、当該ポリマー材料における総置換度(D)の値は、各種類のセルロース誘導体の置換度(D)の各々の値に基づいて決定される。
以下に、総置換度(D)、置換度(D)及び置換度(D)の各々について、更に詳細に説明する。
まず、総置換度(D)について説明する。
ポリマー材料におけるアシル基の導入量(換言すれば、総置換度(D))は、逆波長分散性を発現できる量であることが好ましい。総置換度(D)が0.10〜2.00の範囲である場合、逆波長分散性が良好となることに加えて、複屈折が負となる可能性が低くなるため、共に実用レベルの特性を満たすことが可能となることから、より好ましい。
ポリマー材料における好適なアシル基の導入量は、導入するアシル基及びその他の置換基の種類によって異なる。本発明の一実施形態において好ましい構成要素である、TBDMS基と2−ナフトイル基との組み合わせの場合、総置換度(D)は、0.10〜1.00であり得る。良好な逆波長分散性を発現するとの観点に基づけば、前記総置換度(D)は、好ましくは0.15〜0.50であり、より好ましくは0.18〜0.25である。
次いで、置換度(D)について説明する。
セルロース誘導体が有する有機シリル基及び/又は第2の脂肪族基の種類及び置換度(D)により、溶剤に対する溶解性、位相差発現性、光弾性係数の値及び耐水性が大きく変化する。逆波長分散性の発現を目的としたアシル基導入反応には、無置換のヒドロキシル基が適量必要であるため、有機シリル基又は第2の脂肪族基の置換度(D)は、1.00〜2.40であることが好ましい。
有機シリル基又は第2の脂肪族基の置換度(D)が1.00以上である場合、目的のセルロース誘導体が溶解する溶剤の種類が限定されることがなく、十分なフィルム強度が得られる。一方、有機シリル基又は第2の脂肪族基の置換度(D)が2.40以下である場合、目的のセルロース誘導体が溶解する溶剤の種類が限定されることがなく、残ヒドロキシル基の周辺が非常に嵩高くなることによるアシル基の導入の困難を防止し、かつガラス転位温度(Tg)が高くなりすぎることによるフィルムへの熱延伸の適用の困難を防止するため、好ましい。そのため、有機シリル基又は第2の脂肪族基の置換度(D)は、前述した1.00〜2.40であり、好ましくは1.30〜2.00であり、より好ましくは1.40〜1.80であり、更に好ましくは1.50〜1.60である。
本発明の一実施形態においては、前記の範囲の有機シリル基又は第2の脂肪族基の置換度(D)を有するセルロースエーテル骨格中に残されたOH基にアシル基を導入することにより、セルロース誘導体における主鎖成分(セルロースシリルエーテル骨格)と側鎖成分のアシル基とが直交する。
これによって、前記セルロース誘導体は、両成分の複屈折に関して加成性が成り立つ。各成分の複屈折により発現する面内レタデーションの波長分散性の差により、延伸フィルムに成形した際に、逆波長分散性を発現するため、面内レタデーション及び逆波長分散性にも加成性が成り立つ。すなわち、セルロース誘導体の面内レタデーションについて、前記セルロース誘導体の主鎖成分の面内レタデーション及び側鎖成分の面内レタデーションの加成性が成り立つ。また、セルロース誘導体の逆波長分散性について、前記セルロース誘導体の主鎖成分の逆波長分散性及び側鎖成分の逆波長分散性の加成性が成り立つ。更に、ポリマー材料の面内レタデーション及び逆波長分散性についても、前記ポリマー材料を構成するセルロース誘導体からの加成性が、それぞれ成り立つ。
延伸フィルムを製造する際には、好ましい倍率で製膜フィルムを熱延伸することにより、延伸フィルムに正の複屈折を生じさせ、かつ延伸フィルムに正の面内レタデーションを発現させることが必要である。このとき、セルロース誘導体における側鎖成分の導入量が過剰でないことにより、延伸フィルムの最大複屈折方向が変わること、及び前記延伸フィルムが負の複屈折、負の面内レタデーション及び正常波長分散性を有することが防止される(負の複屈折を有するセルロース誘導体を含む延伸フィルムとなることが防止される)。このため、所望の特性を発現することができる。
次いで、置換度(D)について説明する。
本発明の一実施形態おいては、前記の範囲の有機シリル基又は第2の脂肪族基の置換度(D)を有するセルロースシリルエーテル骨格中に残されたOH基に、アシル基が導入される。この場合、残されたOH基の略全てにアシル基が導入されてもよいし、残されたOH基の一部にアシル基が導入されてもよい。
置換度(D)は、所望の総置換度(D)の値を容易に実現するという観点から、0.10〜2.00であり、好ましくは0.15〜1.00である。
ポリマー材料が1種類のセルロース誘導体からなるものである場合(換言すれば、ポリマー材料における総置換度(D)の値と、当該ポリマー材料を構成する1種類のセルロース誘導体における置換度(D)の値とが同じ場合)、置換度(D)は、0.10〜2.00であり得る。良好な逆波長分散性を発現するとの観点に基づくと、前記置換度(D)は、好ましくは0.15〜0.50であり、より好ましくは0.18〜0.25である。
前述したように、ポリマー材料は、1種類のセルロース誘導体からなるものである場合と、複数種類のセルロース誘導体の混合物からなるものである場合と、に大別することができる。
ポリマー材料が1種類のセルロース誘導体からなるものである場合、ポリマー材料におけるアシル基の総置換度(D)の値は、前記1種類のセルロース誘導体におけるアシル基の置換度(D)の値と同じになる。一方、ポリマー材料が複数種類のセルロース誘導体の混合物から構成する場合、ポリマー材料におけるアシル基の総置換度(D)の値は、前記複数のセルロース誘導体のアシル基の置換度(D)の各々の値に基づいて算出することができる。当該算出方法としては、国際公開第2015/060241号に記載のシミュレーション法を好適に用いることが可能である(当該文献は、参照により本明細書に組み込まれる)。
(D)面内レタデーション:Re(λ)
面内レタデーション(面内位相差とも言う)Re(λ)とは、波長λnmの光にて測定した面内レタデーションを表し、下式(1)にて定義される。
Re(λ)=ΔNxy(λ)×d (1)
ここで、ΔNxy(λ)は、波長λnmの光にて測定した複屈折、dは、フィルムの厚み(μm)を表す。ここでいう複屈折とは、フィルム面内の屈折率のうち、最大の屈折率と最小の屈折率との差である。
本発明の一実施形態に係るフィルムを位相差フィルム、特にフィルム反射防止層に使用する場合、フィルムの面内レタデーションは前記面内レタデーションの測定波長のおよそ1/4程度であることが好ましい。特に測定波長550nmでの面内レタデーションRe(550)の場合は、前記測定波長の1/4は137.5nmであることから、130〜160nmが好ましく、130〜150nmがより好ましい。
(E)逆波長分散性:Re(450)/Re(550)
本発明の一実施形態に係るフィルムを位相差フィルム、特に反射防止層に使用する場合、フィルムの逆波長分散性Re(450)/Re(550)は、0.50〜0.99であることが好ましく、0.60〜0.90であることがより好ましく、0.70〜0.90であることがより好ましく、0.75〜0.90であることがより好ましく、0.80〜0.89であることが更に好ましく、0.81〜0.83であることが特に好ましい。面内レタデーション及び逆波長分散性が上述した範囲内である場合、波長領域の全体にわたって反射防止機能が十分となるため、好ましい。
(F)光弾性係数:K(×10−12/N)
光弾性係数とは、フィルム等に応力を加えた際の複屈折の変化量を、前記応力で割った値である。光弾性係数が高いフィルムを液晶表示装置等に使用し、前記フィルムを基材に貼り付ける場合、前記フィルムは前記基材の熱膨張率の差等に基づく応力を受け、位相差が大きく変化する。位相差の変化により、液晶表示装置等の機能に悪影響(例えば、前記フィルムを組み込んだ表示装置に色むらが生じる、等)が生じるため、光弾性係数の大きいフィルムは、液晶表示装置等に使用するフィルムとして好ましくない。
前述の事項から、本発明の一実施形態に係るフィルムの光弾性係数は、低い方が好ましい。実際の製品(液晶表示装置及び有機EL等の画像表示装置等)の反射防止層に使用する場合、フィルムの光弾性係数Kは、5×10−12〜30×10−12/Nであることが好ましく、5×10−12〜20×10−12/Nであることがより好ましく、5×10−12〜15×10−12/Nであることが更に好ましい。
(G)ヘイズ
本発明の一実施形態に係るフィルム(例えば、延伸フィルム)のヘイズの値は、特に限定されないが、2.00%以下であることが好ましく、1.00%以下であることがより好ましく、0.50%以下であることが更に好ましい。ヘイズの値が、前記範囲内であれば、延伸フィルムの全光線透過率を増大させることにより、延伸フィルムの透明性を向上させることができるという利点があるため、好ましい。
(H)フィルム厚み
本発明の一実施形態に係るフィルムを位相差フィルム、特に反射防止層として使用した場合の、反射防止層全体の厚みを考慮すると、フィルムは50μm以下であり、好ましくは40μm以下であり、より好ましくは30μm以下である。フィルム厚みの下限値は特に制限されないが、一例を挙げるならば20μmである。
フィルムの厚みは、所望の面内レタデーション及び逆波長分散性を満足する限り更に薄くても構わない。一方、フィルムが上述の厚み以下である場合は、例えばソルベントキャスト法によりフィルムを製造する際に、溶剤の乾燥時間が長くなりすぎることがなく、生産性を低下させない。
(I)ガラス転移温度(Tg)
本発明の一実施形態に係るフィルム等、溶融状態の高分子物質を急冷するとガラス状態へと変化する。当該変化が発生する際の温度をガラス転移温度と呼び、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。
ガラス転移温度は耐熱性の指標であり、本発明の一実施形態に係るフィルムの場合、180℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましい。なお、本発明の一実施形態に係るポリマー材料についてもガラス転移温度が存在し、その値は、前記ポリマー材料のみからなるフィルムのガラス転移温度と見做せる。
(J)第三成分
本発明の一実施形態に係るフィルムは、ポリマー材料からフィルムを製造する際に、必要に応じて可塑剤や熱安定剤、紫外線安定剤、面内レタデーション上昇剤、フィラー等の添加剤を第三成分として加えてもよい。特に、得られたフィルムの脆さを補う目的、又は延伸等の加工特性を改善する目的で、可塑剤を加えることは有効である。これら第三成分の配合量は、所望の光学特性を損なわない範囲で任意である。
(K)セルロース誘導体の分子量
本発明で使用されるセルロース誘導体(樹脂)の分子量は、フィルム成形が可能な限り特に限定されるものではない。例えば、靱性に優れたフィルムを得るためには、樹脂の数平均分子量が、10,000〜400,000であることが好ましい。天然樹脂を原料とした樹脂を用いる場合、入手容易性の観点から、樹脂の数平均分子量が、20,000〜200,000であることが更に好ましい。数平均分子量が10,000以上である場合、フィルムに十分な靱性が与えられる。一方、数平均分子量が400,000以下である場合、溶媒に樹脂が十分に溶解し、樹脂溶液の固形分濃度が低くなることによる溶液キャスト時の溶剤使用量の増加を防げるため、製造上好ましい。
(L)製膜方法
本発明のフィルムは、未延伸である製膜フィルム(未延伸フィルムとも呼ぶ)を延伸することにより製造されることが好ましい。未延伸である製膜フィルムは、周知の方法にしたがって作製することができる。
未延伸フィルムの代表的な成形方法としては、溶融した樹脂をTダイ等から押出してフィルム化する溶融押出法、及び、樹脂を溶解した有機溶剤を支持体上にキャストし加熱により有機溶剤を乾燥してフィルム化するソルベントキャスト法を挙げることができる。厚み精度の良いフィルムが比較的容易に得られるという理由から、ソルベントキャスト法を用いることが好ましい。
ソルベントキャスト法を採用する場合の溶剤は、特に限定されない。溶剤としては、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤等が使用可能である。中でも、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素溶剤及びトルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤は、樹脂材料を溶解しやすく沸点も低く、フィルムの透明性も高くなる傾向があるため、好適である。特に塩化メチレンは、沸点が40℃と低く、なおかつ、乾燥中の火災等に対する安全性も高いので、本発明の一実施形態に係るフィルムを製造する際に用いる溶剤として特に好ましい。
本発明の一実施形態において用いる溶剤は、塩化メチレンを単独で使用することが、回収及び再利用の観点から好ましいが、塩化メチレン70〜99重量%、及び、炭素数3以下のアルコール1〜30重量%を含む混合溶剤を用いることも可能である。
混合溶剤を使用する場合、前記炭素数3以下のアルコールとしては、エチルアルコールが安全で、沸点も低く好ましい。更に、コストを抑制するため、炭素数3以下のアルコール100重量部のうち、エチルアルコール以外の炭素数3以下のアルコールを1〜10重量部含むことが好ましい。前記エチルアルコール以外の炭素数3以下のアルコールとしては、安全性や沸点の観点から、イソプロピルアルコールを用いることが特に好ましい。また、ここで言う溶剤とは乾燥工程や延伸工程においてフィルムにかかる最大温度よりも沸点が低い溶剤を指す。
(M)ソルベントキャスト法の基材
ソルベントキャスト法によりフィルム化する際、樹脂を溶剤に溶解させたのち、当該溶剤を支持体にキャストし、溶剤を乾燥してフィルムとする。
樹脂が溶解している溶剤の好ましい粘度は、10〜50ポイズ、更に好ましくは15〜50ポイズである。好ましい支持体としては、ステンレス鋼のエンドレスベルト及びフィルム(ポリイミドフィルム、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等)を用いることができる。
キャスト後の乾燥は、支持体上にフィルムを担持したまま行うことも可能であるが、必要に応じて、自己支持性を有するまで予備乾燥されたフィルムを支持体から剥離し、更に乾燥させることもできる。
乾燥には、一般にはフロート法、テンター及びロール搬送法が利用できる。フロート法の場合、フィルム自体が複雑な応力を受け、光学特性の不均一が生じやすい。またテンター法の場合、フィルムの両端を支えているピン又はクリップの距離を制御することにより、溶剤の乾燥に伴う幅収縮と自重を支えるための張力とを均衡させる必要があり、制御手段が複雑である。一方、ロール搬送法の場合、安定なフィルム搬送のための張力は原則的にフィルムの流れ方向(MD方向)にかかるため、フィルムにかかる応力の方向を一定にしやすい利点を有する。従って、フィルムの乾燥は、ロール搬送法によることが好ましい。
また、溶剤の乾燥時にフィルムが水分を吸収しないよう、湿度を低く保った雰囲気で乾燥させることは、機械的強度と透明度とが高い本発明の一実施形態に係るフィルムを得るために、有効な方法である。
(N)延伸倍率
本発明の一実施形態に係るフィルムは、前記で得られた未延伸フィルムを公知の延伸方法にしたがって、少なくとも1軸に延伸して配向処理を行うことにより得られるフィルム(延伸フィルムとも呼ぶ)であることが好ましい。延伸方法としては、1軸又は2軸の熱延伸法を採用することができる。本発明のフィルムを得るためには、縦1軸延伸を採用することが好ましい。また、反射防止層として本発明の一実施形態に係るフィルムを使用する場合には、1軸性が重要となるため、自由端1軸延伸が好ましい。
延伸倍率Xは、下式(2)で表される。ここでL0は未延伸フィルムの長さ、Lは延伸フィルムの長さである。
X={(L−L0)/L0}×100 (2)
本発明のフィルムを製造する際の延伸倍率は、20〜200%であることが好ましく、20〜150%であることがより好ましく、20〜100%であることが更に好ましく、30〜100%であることが特に好ましい。
延伸倍率が200%以下の場合、延伸フィルムの面内レタデーションが目標数値範囲より大きくなり過ぎること、及びポリマー材料が配向し過ぎることによる延伸方向に対する垂直方向(TD方向)の強度の極端な低下を防げるため、好ましい。
一方、延伸倍率が20%以上である場合、延伸フィルムの複屈折が十分大きくなり、所望の面内レタデーションを有するフィルムの厚みが厚くなりすぎることを防げる。
本発明の一実施形態に係るフィルムを製造する際の延伸倍率は、20〜200%であることが好ましく、40〜150%であることがより好ましく、50〜100%であることが更に好ましい。当該構成であれば、セルロース誘導体の置換基であるアルコキシル基が有機シリル基である場合に、フィルムの破断を防いだ上で、所望の面内レタデーションを好適に実現することができる。
(O)延伸温度
延伸温度は、フィルムのガラス転移温度Tgに対して、(Tg−30)〜(Tg+30)℃の範囲で選択されることが好ましい。特に好ましい延伸温度は、(Tg−10)〜(Tg+30)℃の範囲である。
更に具体的に、延伸温度は、200〜250℃であることが好ましく、220〜250℃であることがより好ましい。
延伸温度が前述した温度範囲内の値であれば、得られたフィルムの位相差のばらつきを小さくすることができ、かつ、最適な逆波長分散性、面内レタデーション、光弾性係数(具体的には、低い光弾性係数)を、全て両立して発現させることができる。
(P)円偏光板、及び、画像表示装置
本発明のフィルムは、位相差が測定波長λの1/4程度の位相差フィルム(λ/4板とも呼ばれる)、特に逆波長分散性に優れる位相差フィルムとして用いることができる。更に必要な位相差をこれまでに無い薄い厚みで達成できることから、スマートフォンなどのモバイル機器等の薄膜化や、フレキシブル化が求められる用途においても反射防止層として用いることができる。反射防止層の一形態として、本発明の一実施形態に係るフィルムを含む円偏光板が挙げられる。
円偏光板とは、無偏光の光を円偏光に変換する光学素子である。円偏光板に用いられるフィルムは、特に延伸フィルムであることが好ましい。円偏光板の構成として、偏光子の吸収軸と本発明の一実施形態に係るフィルムの遅相軸とが45°をなすように貼合した積層体が挙げられる。この際に用いられる粘着層及び偏光子保護フィルムは、任意の構成であり得る。これらの反射防止層は、液晶表示装置及び有機EL等の画像表示装置に有用に使用され得る。また、本発明の一実施形態に係るフィルムを、偏光子保護フィルムとして兼用することもできる。本発明の一実施形態に係るフィルムの表面にハードコート、インデックスマッチング等の光学調整、又は帯電防止等の表面処理を施してもかまわない。また、本発明の一実施形態に係るフィルムに透明導電層を設けて、タッチパネルや電磁波シールドに用いることもできる。
〔本発明の他の構成〕
本発明は、以下のように構成することもできる。
(1)下記の一般式(1)で表されるセルロース誘導体の少なくとも1種を含有する、ポリマー材料。
Figure 2017061548
[一般式(1)中、
、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、アシル基及び第2の脂肪族基からなる群より選択され、
かつ、前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b)前記アシル基又は前記第2の脂肪族基が含まれ、
nは正の整数である]
(2)前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b’)前記アシル基が含まれることを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(3)前記セルロース誘導体における、前記有機シリル基又は前記第2の脂肪族基の置換度(D)が、1.00〜2.40であり、前記セルロース誘導体における、前記アシル基の置換度(D)が、0.10〜2.00であり、前記ポリマー材料における、前記アシル基の総置換度(D)が、0.10〜2.00であり、前記置換度(D)と前記置換度(D)とが、D+D≦3.0を満たすことを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(4)前記有機シリル基の少なくとも1つは、3置換有機シリル基であることを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(5)前記有機シリル基の少なくとも1つは、三級ブチル基、三級ヘキシル基及びイソプロピル基からなる群より選択される少なくとも1つを有することを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(6)ガラス転移温度Tgが180℃以上であることを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(7)前記アシル基の少なくとも1つは、1−ナフトイル基又は2−ナフトイル基を有するアシル基であることを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(8)前記アシル基の少なくとも1つは、2−ナフトイル基を有するアシル基であることを特徴とする、(1)に記載のポリマー材料。
(9)前記(1)〜(8)の何れかに記載のポリマー材料を含有する、フィルム。
(10)面内レタデーションRe(550)が130〜160nmであり、フィルム厚みが50μm以下であることを特徴とする、(9)に記載のフィルム。
(11)逆波長分散性Re(450)/Re(550)が0.50〜0.99であることを特徴とする、(9)に記載のフィルム。
(12)光弾性係数Kが5×10−12〜30×10−12/Nであることを特徴とする、(9)に記載のフィルム。
(13)前記(9)に記載のフィルムを少なくとも1枚含むことを特徴とする、円偏光板。
(14)前記(13)に記載の円偏光板を含むことを特徴とする、画像表示装置。
(15)前記(9)に記載のフィルムの製造方法であって、前記ポリマー材料を含有するフィルムを、前記ポリマー材料を含有するフィルムのガラス転位温度Tgに対して、(Tg−10)〜(Tg+30)℃で延伸する工程を有することを特徴とする製造方法。
(16)前記延伸する工程では、前記ポリマー材料を含有するフィルムを、延伸倍率20〜200%で延伸することを特徴とする、(15)に記載の製造方法。
本発明は、以下のように構成することもできる。
<1>下記の一般式(2)で表される重合単位を含むセルロース誘導体の少なくとも1種を含有し、Tgが180℃以上であることを特徴とする高耐熱ポリマー材料
Figure 2017061548
(一般式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立に、脂肪族基又は不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する3置換有機シリル基、及び芳香族アシル基を含む)。
<2>ヘイズが2.00以下であることを特徴とする、<1>に記載の高耐熱ポリマー材料を含有する透明耐熱プラスチックフィルム。
<3>面内レタデーションRe(550)が130nm以上160nm以下であり、逆波長分散性Re(450)/Re(550)が0.80以上0.89以下であり、フィルム厚みが20μm以上50μm以下であり、光弾性係数Kが5×10−12/N以上30×10−12/N以下である位相差フィルムであることを特徴とする<2>に記載の透明耐熱プラスチックフィルムであって、
前記セルロース誘導体における、脂肪族基又は不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する3置換有機シリル基の置換度(D)が1.10以上2.40以下であり、
前記セルロース誘導体における、芳香族アシル基の置換度(D)が、0.10以上1.90以下であり、
前記高耐熱ポリマー材料における、芳香族アシル基の総置換度(D)が0.10以上0.40以下であり、
前記置換度(D)と前記置換度(D)とが、D+D≦3.0を満たすことを特徴とする位相差フィルム。
<4>前記セルロース誘導体では、一般式(1)の3置換有機シリル基が三級ブチル基を少なくとも1つ含有することを特徴とする<3>に記載の位相差フィルム。
<5>前記セルロース誘導体では、一般式(1)の3置換有機シリル基が三級ブチルジメチルシリル基であることを特徴とする<4>に記載の位相差フィルム。
<6>前記セルロース誘導体では、一般式(1)の芳香族アシル基が1又は2−ナフトイル基を有することを特徴とする<5>に記載の位相差フィルム。
<7>前記セルロース誘導体では、一般式(1)の芳香族アシル基が2−ナフトイル基を有することを特徴とする<6>に記載の位相差フィルム。
<8>前記位相差フィルムは、前記ポリマー材料を含有する製膜フィルムを、延伸倍率20%以上200%以下で延伸して得られるものであることを特徴とする<1>〜<7>のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
<9>前記延伸時の温度が、前記製膜フィルムのガラス転位温度Tgに対して、(Tg−10)℃以上(Tg+30)℃以下の範囲であることを特徴とする<8>に記載の位相差フィルム。
<10><1>〜<9>のいずれか1項に記載の位相差フィルムを少なくとも一枚含むことを特徴とする円偏光板。
<11>前記<10>に記載の円偏光板を含むことを特徴とする画像表示装置。
<12>前記<3>に記載の位相差フィルムの製造方法であって、
前記高耐熱ポリマー材料を含有する製膜フィルムを、ガラス転位温度Tgに対して、(Tg−10)℃以上(Tg+30)℃以下の範囲の温度にて延伸する工程を有することを特徴とする製造方法。
<13>前記延伸する工程では、前記高耐熱ポリマー材料を含有する製膜フィルムを、延伸倍率20%以上200%以下で延伸することを特徴とする請求項12に記載の製造方法。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<1.測定方法>
本明細書に記載の特性値等は、以下の評価法によって得られたものである。
(1)面内レタデーション及び逆波長分散性
シンテック社製OPTIPROを使用し、面内レタデーション(Re)及び波長分散特性を測定した。面内レタデーションは測定波長550nmの測定数値を採用し、波長分散特性(R450/R550)は450nm、550nmの各測定数値の比から算出した。
(2)厚み
アンリツ製電子マイクロメーターを使用し、厚みを測定した。
(3)ガラス転移温度(Tg)
ブルカー・エイエックスエス社製熱機械分析装置TMA−4000SAを使用し、ガラス転移温度を測定した。具体的には、窒素雰囲気下において、5mm×20mmに裁断したフィルムに対して3gの引張荷重をかけた状態で、3℃/minの条件にてフィルムを昇温させた。X軸に温度をプロットし、Y軸にフィルムの伸び率をプロットしたチャートにおける、フィルム伸び始め前後における2つの接線の交点をTgと定義し、当該Tgを算出した。
(4)光弾性係数
シンテック社製OPTIPROを使用し、光弾性係数を測定した。具体的には、15mm×60mmに裁断したフィルムに引張荷重を掛け、引張荷重を0gから1100gまで100gずつ変えたときの位相差変化を測定した。X軸に引張荷重値より算出される応力をプロットし、Y軸に位相差実測値とフィルム厚みより算出される複屈折をプロットしたチャートにおける、直線の傾きを光弾性係数と定義し、当該光弾性係数を算出した。
(5)ヘイズ
ヘイズメーター(スガ試験機株式会社製 HZ−V3)を使用し、ヘイズを測定した。
(6)数平均分子量及び重量平均分子量
島津製作所製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。サンプル3mgを2mLのクロロホルムに溶解し、クロロホルムを移動相とし、流速を1.0mL/minとした。カラムはShodex製K−2006M及びK−2001を用い、カラム温度は40℃で測定した。各測定データを、ポリスチレン標準試料で作成した検量線を用い換算することにより、数平均分子量及び重量平均分子量を算出した。
(7)置換度
ブルカー製400MHz−H−NMRを用いて、各置換基に帰属されるスペクトルの積分強度を用いて定量した。具体的には、置換度(D)における、有機シリル基の導入率及び第2の脂肪族基の導入率は、それぞれ有機シリル基が有する第1の脂肪族基に帰属されるプロトンの−0.3〜1.2ppmの積分強度、第2の脂肪族基に帰属されるプロトンの積分強度0.5〜4.0ppmの積分強度に対する、セルロースの環上のプロトンに帰属される3.1〜5.2ppmの積分強度の比から求めた。置換度(D)におけるアシル基についても同様の手法を用い、芳香環アシル基の場合は、アシル基が有する芳香環上のプロトンに帰属される6.8〜9.0ppmの積分強度に対する、セルロースの環上のプロトンに帰属される3.1〜5.2ppmの積分強度の比から求めた。比較例4に記載のセルロース誘導体16の脂肪族アシル基の置換度は、メーカー公表値をそのまま置換度(D)とした。
<2.セルロース誘導体>
以下に、セルロース誘導体の具体的な合成方法を説明する。
(合成例1)(セルロース誘導体1:TBDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.58、D=0.20)
日本製紙ケミカルズ製粉末セルロースW−50G(24.3g:150mmol)及び塩化リチウム(38.15g:900mmol)を計量し、4つ口リアクターに投入した。その後、前記4つ口リアクターに、三日月ヘラ付き攪拌棒を設置し、ジムロート冷却管、滴下漏斗、熱電対及び塩化カルシウム管を取り付けた。続いてN,N−ジメチルアセトアミド(450mL)を投入し、150℃にて2時間加熱攪拌を実施した後に室温まで自然冷却させ、セルロースの均一溶液を得た。
前記均一溶液に、N,N−ジメチルアミノピリジン(1.83g:15mmol)及びトリエチルアミン(39.46g:390mmol)を加えた。更に、攪拌下において滴下漏斗からN,N−ジメチルアセトアミド(150mL)に溶解させた三級ブチルジメチルクロロシラン(58.78g:390mmol)を滴下し、5時間室温にて攪拌した。
メタノール(1000mL)を加えて反応を停止させた後、反応溶液を900mLのメタノール中に滴下、攪拌して白色沈殿を発生させ、当該白色沈殿を濾過した。滴下、攪拌及び濾過の操作を3回繰り返した後、真空オーブンを用いて80℃にて5時間真空乾燥させた。ブルカー製400MHz−H−NMRにて得られた生成物を分析し、目的のセルロースシリルエーテルであることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.58であった。(モル収率81%、収量41.85g)。
続いて、前記セルロースシリルエーテル(20.8g:60mol)を計量し、4つ口リアクターに投入した。その後、前記4つ口リアクターに、三日月ヘラ付き攪拌棒を設置し、ジムロート冷却管、滴下漏斗、熱電対及び塩化カルシウム管を取り付けた。続いてピリジン(300mL)を投入した後、80℃加熱下において、前記セルロースシリルエーテルが溶解するまで攪拌棒で攪拌した。溶液が透明になったのを確認した後、ピリジン(20mL)に溶かした2−ナフトイルクロリド(5.38g:28.2mmol)を、80℃下において滴下した。滴下後に攪拌棒で5時間攪拌した後、反応溶液を1000mLのメタノール中に滴下、攪拌して均一溶液を作製した。前記均一溶液を1000mLのメタノールに滴下し、攪拌する操作を3回繰り返すことにより、白色沈殿を得た。次に、白色沈殿を、真空オーブンを用いて80℃にて5h真空乾燥させ、目的の粉末状のセルロース誘導体1を得た(モル収率93%、収量21.0g)。
前記セルロース誘導体1をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.58、D=0.20であった。
(合成例2)(セルロース誘導体2:TBDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.58、D=0.21)
2−ナフトイルクロリド(5.72g:30mmol)を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体2を得た(モル収率99%、収量22.44g)。
前記セルロース誘導体2をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.58、D=0.21であった。
(合成例3)(セルロース誘導体3:TBDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.59、D=0.17)
2−ナフトイルクロリド(5.15g:27mmol)を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体3を得た(モル収率99%、収量22.66g)。
前記セルロース誘導体3をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.59、D=0.17であった。
(合成例4)(セルロース誘導体4:TBDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.59、D=0.24)
2−ナフトイルクロリド(5.72g:30mmol)を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体4を得た(モル収率95%、収量21.75g)。
前記セルロース誘導体4をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.59、D=0.24であった。
(合成例5)(セルロース誘導体5:TBDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.60、D=0.14)
セルロース原料として、日本製紙ケミカルズ製粉末セルロースW−400Gを使用し、2−ナフトイルクロリド(4.28g:22.5mmol)を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体5を得た(モル収率99%、収量21.81g)。
前記セルロース誘導体5をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.60、D=0.14であった。
(合成例6)(セルロース誘導体6:TBDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.58、D=0.24)
セルロース原料として、日本製紙ケミカルズ製粉末セルロースW−400Gを使用した以外は、合成例4と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体6を得た(モル収率99%、収量22.59g)。
前記セルロース誘導体6をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.58、D=0.24であった。
(合成例7)(セルロース誘導体7:TIPSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.10、D=0.21)
シリル化剤としてトリイソプロピルクロロシラン(75.19g:390mmol)、を使用した以外は、合成例2と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体7を得た(モル収率99%、収量21.79g)。
前記セルロース誘導体7をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.10、D=0.21であった。
(合成例8)(セルロース誘導体8:THDMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=1.68、D=0.20)
セルロース原料として、日本製紙ケミカルズ製粉末セルロースW−400Gを使用し、シリル化剤として三級ヘキシルジメチルクロロシラン(67.04g:375mmol)、を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体8を得た(モル収率93%、収量24.15g)。
前記セルロース誘導体8をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.68、D=0.20であった。
(合成例9)(セルロース誘導体9:TBDMSセルロースベンゾエートの合成:D=1.58、D=0.40)
セルロース原料として、日本製紙ケミカルズ製粉末セルロースW−400Gを使用し、アシル化剤としてベンゾイルクロリド(109.64g:780mmol)を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体9を得た(モル収率96%、収量22.18g)。
前記セルロース誘導体9をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=1.58、D=0.40であった。
(合成例10)(セルロース誘導体10:TBDMSセルロースメチルエーテルの合成:D=2.30、D=0)
セルロースエーテルとして、信越化学製メチルセルロースSM−15(9.36g:50mmol、D=1.80)を計量し、4つ口リアクターに投入した。次に、前記4つ口リアクターに三日月ヘラ付き攪拌棒を設置し、ジムロート冷却管、滴下漏斗、熱電対及び窒素封入バルーンを取り付け、前記4つ口リアクター内の窒素置換を行った。
ピリジン(201mL:2500mmol)を投入した後、80℃加熱下において、メチルセルロースが溶解するまで、マグネティックスターラー(2000rpm)にて攪拌した。
溶液が透明になったのを確認した後、ピリジン100mLに溶かした三級ブチルジメチルクロロシラン(6.18g:41mmol)を滴下した。滴下後に5時間攪拌した後、反応溶液を500mLのメタノール中に滴下、攪拌して均一溶液を作製した。前記均一溶液を1Lの純水に滴下、攪拌することにより、白色沈殿を発生させ、前記白色沈殿を濾過し、再度1Lの純水にて攪拌して洗浄した。
次に、前記白色沈殿を500mLのメタノールで洗浄、濾過する工程を2回実施した。その後、前記白色沈殿を、真空オーブンを用いて60℃にて5時間真空乾燥させ、目的の粉末状のセルロース誘導体10を得た(モル収率90%、収量11.01g)。
前記セルロース誘導体10をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=2.30、D=0であった。Dの内訳は、TBDMS基による置換度が1.80、メチル基による置換度が0.50である。
(合成例11)(セルロース誘導体11:TBDMSセルロースメチルエーテル−2−ナフトエートの合成:D=2.30、D=0.20)
合成例10に記載の手法により作成したセルロース誘導体10(9.78g:40mmol)を計量し、4つ口リアクターに投入した。その後、前記4つ口リアクターに、三日月ヘラ付き攪拌棒を設置し、ジムロート冷却管、滴下漏斗、熱電対及び塩化カルシウム管を取り付けた。続いてピリジン(201mL:2500mmol)を投入した後、80℃加熱下において、前記セルロースシリルエーテルが溶解するまで攪拌棒で攪拌した。溶液が透明になったのを確認した後、ピリジン(20mL)に溶かした2−ナフトイルクロリド(3.53g:18.8mmol)を、80℃下において滴下した。滴下後に攪拌棒で5時間攪拌した後、反応溶液を1000mLのメタノール中に滴下、攪拌して均一溶液を作製した。前記均一溶液を1000mLのメタノールに滴下し、攪拌する操作を3回繰り返すことにより、白色沈殿を得た。次に、白色沈殿を、真空オーブンを用いて80℃にて5h真空乾燥させ、目的の粉末状のセルロース誘導体11を得た(モル収率99%、収量10.91g)。
前記セルロース誘導体11をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=2.30、D=0.20であった。Dの内訳は、TBDMS基による置換度が1.80、メチル基による置換度が0.50である。
(合成例12)(セルロース誘導体12:TMSセルロース−2−ナフトエートの合成:D=2.34、D=0.46)
シリル化剤としてトリメチルクロロシラン(62.71g:577mmol)、2−ナフトイルクロリド(170.99g:897mmol)を使用した以外は、合成例1と同様の手法を用いて、目的のセルロース誘導体12を得た(モル収率99%、収量23.94g)。
前記セルロース誘導体12をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=2.34、D=0.46であった。
(合成例13)(セルロース誘導体13:エチルセルロース−2−ナフトエートの合成:D=2.60、D=0.40)
セルロースエーテルとして、ダウ・ケミカル社製エチルセルロースMED−70(11.74g:50mmol、D=2.60)を計量し、4つ口リアクターに投入した。次に、前記4つ口リアクターにマグネティック攪拌子を投入し、ジムロート冷却管、滴下漏斗、熱電対及び窒素封入バルーンを取り付け、前記4つ口リアクター内の窒素置換を行った。
ピリジン(201mL:2500mmol)を投入した後、80℃加熱下において、エチルセルロースが溶解するまで、マグネティックスターラー(2000rpm)にて攪拌した。
溶液が透明になったのを確認した後、1,4−ジオキサン100mLに溶かした和光純薬製2−ナフトイルクロリド(47.7g:250mmol)を滴下した。滴下後に8時間攪拌した後、反応溶液を500mLのメタノール中に滴下、攪拌して均一溶液を作製した。前記均一溶液を1Lの純水に滴下、攪拌することにより、白色沈殿を発生させ、前記白色沈殿を濾過し、再度1Lの純水にて攪拌して洗浄した。
次に、前記白色沈殿を500mLのメタノールで洗浄、濾過する工程を2回実施した。その後、前記白色沈殿を、真空オーブンを用いて60℃にて5時間真空乾燥させ、目的の粉末状のセルロース誘導体13を得た(モル収率87%、収量12.87g)。
前記セルロース誘導体13をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=2.60、D=0.40であった。
(合成例14)(セルロース誘導体14:エチルセルロース−2−ナフトエートの合成:D=2.37、D=0.62)
セルロースエーテルとして、ダウ・ケミカル社製エチルセルロースMED−50(11.42g:50mmol、D=2.37)を使用した以外は合成例12と同様の手法を適用し、目的の粉末状のセルロース誘導体14を得た(モル収率93%、15.11g)。
前記セルロース誘導体14をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=2.37、D=0.62であった。
(合成例15)(セルロース誘導体15:セルロースベンゾエートの合成:D=2.17)
セルロース原料として、日本製紙ケミカルズ製粉末セルロースW−400G(10.00g:70.92mmol)を使用し、ジオキサン(63.43mL)、ピリジン(14.63g:164mmol)との混合液に、塩化ベンゾイル(35.89g:255mmol)を10分間かけて滴下し、還流条件下において3時間攪拌した。反応終了後にメタノール400mLを滴下し生成物を析出させ、80℃において6時間真空乾燥し目的のセルロース誘導体15を得た(モル収率26.8%、収量5.85g)。
前記セルロース誘導体15をブルカー製400MHz−H−NMRにて分析し、目的のセルロース誘導体であることを確認するとともに、置換度を計算した結果、D=0、D=2.17であった。
(セルロース誘導体16:セルロースアセテートブチレートの用意:D=2.70)
イーストマンケミカル製セルロースアセテートブチレート(CAB381−20)を用意し、セルロース誘導体16とした。Dの値は、メーカー公表値を採用した。
<3.製膜フィルム>
以下に、前述したセルロース誘導体を用いた製膜フィルムの作製方法を説明する。
(製膜フィルムの例1)(フィルム1の作製:D=0.20)
セルロース誘導体1を塩化メチレン超脱水体(和光純薬製)に溶解して1wt%の希釈溶液を作製した。次に、アドバンテック社の硬質濾紙No.4を用いた吸引濾過にて希釈溶液から不溶物を濾過した後、前記希釈溶液をエバポレーターで濃縮して、10wt%の塗布液を得た。
前記塗布液を2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下PETフィルムと書く)上に流延した後、乾燥後の厚みがおよそ50〜60μmとなるように、前記塗布液をバーコーターで均一な膜状に塗布した。
80℃の乾燥雰囲気下で5分、100℃の乾燥雰囲気下で5分、120℃の乾燥雰囲気下で10分乾燥させ、塩化メチレンを除いた。乾燥後、得られたフィルムをPETフィルムから剥離した。得られたフィルムを500mm×300mmアルミ製の枠に固定し、110℃の乾燥雰囲気にて15分乾燥させ、残存塩化メチレンを除き、フィルム1とした。フィルム1のガラス転移温度を測定したところ、219℃であった。
(製膜フィルムの例2)(フィルム2の作製:D=0.21)
セルロース誘導体2を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム2とした。フィルム2のガラス転移温度を測定したところ、214℃であった。
(製膜フィルムの例3)(フィルム3の作製:D=0.17)
セルロース誘導体3を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム3とした。フィルム3のガラス転移温度を測定したところ、224℃であった。
(製膜フィルムの例4)(フィルム4の作製:D=0.24)
セルロース誘導体4を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム4とした。フィルム4のガラス転移温度を測定したところ、224℃であった。
(製膜フィルムの例5)(フィルム5の作製:D=0.14)
セルロース誘導体5を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム5とした。フィルム5のガラス転移温度を測定したところ、207℃であった。
(製膜フィルムの例6)(フィルム6の作製:D=0.24)
セルロース誘導体6を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム6とした。フィルム6のガラス転移温度を測定したところ、204℃であった。
(製膜フィルムの例7)(フィルム7の作製:D=0.21)
セルロース誘導体7を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム7とした。フィルム7のガラス転移温度を測定したところ、210℃であった。
(製膜フィルムの例8)(フィルム8の作製:D=0.20)
セルロース誘導体8を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム8とした。フィルム8のガラス転移温度を測定したところ、214℃であった。
(製膜フィルムの例9)(フィルム9の作製:D=0.40)
セルロース誘導体9を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム9とした。フィルム9のガラス転移温度を測定したところ、227℃であった。
(製膜フィルムの例10)(フィルム10の作製:D=0)
セルロース誘導体10を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム10とした。フィルム10のガラス転移温度を測定したところ、225℃であった。
(製膜フィルムの例11)(フィルム11の作製:D=0.20)
セルロース誘導体11を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム11とした。フィルム11のガラス転移温度を測定したところ、215℃であった。
(製膜フィルムの例12)(フィルム12の作製:D=0.46)
セルロース誘導体12を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム12とした。フィルム12のガラス転移温度を測定したところ、173℃であった。
(製膜フィルムの例13)(フィルム13の作製:D=0.19)
セルロース誘導体3(D=0.17)とセルロース誘導体4(D=0.24)とを、重量比7:3の割合で混合した樹脂(D=0.19)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム13を作製した。フィルム3のガラス転移温度を測定したところ、221℃であった。
(製膜フィルムの例14)(フィルム14の作製:D=0.20)
セルロース誘導体3(D=0.17)とセルロース誘導体4(D=0.24)とを、重量比6:4の割合で混合した樹脂(D=0.20)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム4を作製した。フィルム4のガラス転移温度を測定したところ、220℃であった。
(製膜フィルムの例15)(フィルム15の作製:D=0.21)
セルロース誘導体3(D=0.17)とセルロース誘導体4(D=0.24)とを、重量比5:5の割合で混合した樹脂(D=0.21)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム15を作製した。フィルム5のガラス転移温度を測定したところ、220℃であった。
(製膜フィルムの例16)(フィルム16の作製:D=0.17)
セルロース誘導体5(D=0.14)とセルロース誘導体6(D=0.24)とを、重量比3:1の割合で混合した樹脂(D=0.17)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム16を作製した。フィルム16のガラス転移温度を測定したところ、207℃であった。
(製膜フィルムの例17)(フィルム17の作製:D=0.40)
セルロース誘導体13を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム13とした。フィルム13のガラス転移温度を測定したところ、145℃であった。
(製膜フィルムの例18)(フィルム18の作製:D=0.62)
セルロース誘導体14を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム14とした。フィルム14のガラス転移温度を測定したところ、145℃であった。
(製膜フィルムの例19)(フィルム19の作製:D=2.17)
セルロース誘導体15を使用した以外は製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム19とした。フィルム19のガラス転移温度を測定したところ、170℃であった。
(製膜フィルムの例20)(フィルム20の作製:D=2.70)
セルロース誘導体16(イーストマンケミカル製セルロースアセテートブチレート:CAB381−20)を使用した以外は製膜フィルムの例1と同様の手法を用いてフィルムを作製し、フィルム20とした。フィルム20のガラス転移温度を測定したところ、141℃であった。
(製膜フィルムの例21)(フィルム21の作製:D=0.42)
セルロース誘導体13(D=0.40)とセルロース誘導体14(D=0.62)とを、重量比9:1の割合で混合した樹脂(D=0.42)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム21を作製した。フィルム21のガラス転移温度を測定したところ、145℃であった。
(製膜フィルムの例22)(フィルム22の作製:D=0.44)
セルロース誘導体13(D=0.40)とセルロース誘導体14(D=0.62)とを、重量比8:2の割合で混合した樹脂(D=0.44)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム22を作製した。フィルム22のガラス転移温度を測定したところ、145℃であった。
(製膜フィルムの例23)(フィルム23の作製:D=0.46)
セルロース誘導体13(D=0.40)とセルロース誘導体14(D=0.62)とを、重量比7:3の割合で混合した樹脂(D=0.46)を使用した以外は、製膜フィルムの例1と同様の手法を適用し、フィルム23を作製した。フィルム23のガラス転移温度を測定したところ、145℃であった。
<4.延伸フィルム>
以下に、前述した製膜フィルムを用いた延伸フィルムの作製方法を説明する。
(実施例1)
フィルム1を229℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例2)
フィルム2を224℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例3)
フィルム3を234℃にて100%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例4)
フィルム4を234℃にて100%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例5)
フィルム5を228℃にて60%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例6)
フィルム6を224℃にて60%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例7)
フィルム7を220℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例8)
フィルム8を234℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例9)
フィルム9を247℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例10)
フィルム10を230℃にて20%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例11)
フィルム11を235℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例12)
フィルム12を183℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例13)
フィルム13を241℃にて100%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例14)
フィルム14を240℃にて100%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例15)
フィルム15を230℃にて100%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(実施例16)
フィルム16を227℃にて60%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表1に示す。
(比較例1)
フィルム17を155℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(比較例2)
フィルム18を155℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(比較例3)
フィルム19を200℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(比較例4)
フィルム20を151℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(比較例5)
フィルム21を155℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(比較例6)
フィルム22を155℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(比較例7)
フィルム23を155℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。
(参考例1)
フィルム1を199℃にて50%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。なお、本例は、フィルムの延伸温度を好ましい範囲より低くしている。
(参考例2)
フィルム1を229℃にて10%自由端1軸延伸を行った。延伸フィルムの中央部より50mm×40mmのフィルムを切り出し測定に用いた。結果を表2に示す。なお、本例は、フィルムの延伸倍率を好ましい範囲より低くしている。
Figure 2017061548
Figure 2017061548
表1より、実施例1、2、7、8、10、11、13〜16の延伸フィルムは、好適な面内レタデーション(130〜160nm)、好適な逆波長分散性(0.50〜0.99)及び好適な光弾性係数(5×10−12〜30×10−12)という光学特性を全て満たしている。加えて、好適なヘイズ(2.00%以下)も満たしていることから、透明性が高いと評することができる。更に、好適な耐熱性(Tg>180℃)も満たしており、耐熱性も高い。フィルムの厚みも50μm以下と、十分な薄さである。
実施例3〜6の延伸フィルムは、面内レタデーションが上述の範囲外であったが、他の物性は好適な範囲に収まった。実施例9の延伸フィルムは、光弾性係数が上述の範囲外であったが、他の物性は好適な範囲に収まった。したがって、実施例3〜6、9の延伸フィルムは、実施例1、2、7、8、10、11、13〜16の延伸フィルムに準ずる好ましい性質を有している、と言える。
また、実施例12の延伸フィルムは、厚み、面内レタデーション及び逆波長分散性が好適な範囲に収まったので、実施例3〜6、9の延伸フィルムに準ずる性質を有している、と言える。
これに対し、比較例1〜7の延伸フィルム、及び延伸温度又は延伸倍率を変化させた参考例1、2の延伸フィルムでは、諸物性がトレードオフの関係に止まった。
本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態及び実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。更に、各実施形態及び実施例にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、各種電子デバイスの構成部材として適用できる透明フィルム用のポリマー材料及び当該透明フィルムを構成要素とした液晶表示装置及び有機EL等の画像表示装置に利用することができる。

Claims (16)

  1. 下記の一般式(1)で表されるセルロース誘導体の少なくとも1種を含有する、ポリマー材料。
    Figure 2017061548
    [一般式(1)中、
    、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、アシル基及び第2の脂肪族基からなる群より選択され、
    かつ、前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b)前記アシル基又は前記第2の脂肪族基が含まれ、
    nは正の整数である]
  2. 前記セルロース誘導体中には、(a)前記有機シリル基(当該有機シリル基は、第1の脂肪族基、不飽和脂肪族基又は芳香族基を有する)、及び(b’)前記アシル基が含まれることを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  3. 前記セルロース誘導体における、前記有機シリル基又は前記第2の脂肪族基の置換度(D)が、1.00〜2.40であり、
    前記セルロース誘導体における、前記アシル基の置換度(D)が、0.10〜2.00あり、
    前記ポリマー材料における、前記アシル基の総置換度(D)が、0.10〜2.00であり、
    前記置換度(D)と前記置換度(D)とが、D+D≦3.0を満たすことを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  4. 前記有機シリル基の少なくとも1つは、3置換有機シリル基であることを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  5. 前記有機シリル基の少なくとも1つは、三級ブチル基、三級ヘキシル基及びイソプロピル基からなる群より選択される少なくとも1つを有することを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  6. ガラス転移温度Tgが180℃以上であることを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  7. 前記アシル基の少なくとも1つは、1−ナフトイル基又は2−ナフトイル基を有するアシル基であることを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  8. 前記アシル基の少なくとも1つは、2−ナフトイル基を有するアシル基であることを特徴とする、請求項1に記載のポリマー材料。
  9. 請求項1〜8の何れか1項に記載のポリマー材料を含有する、フィルム。
  10. 面内レタデーションRe(550)が130〜160nmであり、
    フィルム厚みが50μm以下であることを特徴とする、請求項9に記載のフィルム。
  11. 逆波長分散性Re(450)/Re(550)が0.50〜0.99であることを特徴とする、請求項9に記載のフィルム。
  12. 光弾性係数Kが5×10−12〜30×10−12/Nであることを特徴とする、請求項9に記載のフィルム。
  13. 請求項9に記載のフィルムを少なくとも1枚含むことを特徴とする、円偏光板。
  14. 請求項13に記載の円偏光板を含むことを特徴とする、画像表示装置。
  15. 請求項9に記載のフィルムの製造方法であって、
    前記ポリマー材料を含有するフィルムを、前記ポリマー材料を含有するフィルムのガラス転位温度Tgに対して、(Tg−10)〜(Tg+30)℃で延伸する工程を有することを特徴とする製造方法。
  16. 前記延伸する工程では、前記ポリマー材料を含有するフィルムを、延伸倍率20〜200%で延伸することを特徴とする、請求項15に記載の製造方法。
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