KR20100071078A - 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법 - Google Patents

열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법 Download PDF

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요시노리 다카하시
교코 히노
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 배향이 거의 없고 또한 투명성이 높은 필름을 얻을 수 있는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조방법을 제공한다. 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조방법은 용융 형상체로 된 열 가소성 수지를 T다이로부터 토출하여 필름형으로 성형하는 성형 공정과, 필름형으로 성형된 용융 수지를 냉각 롤(16)과 띠 형상체(14a)의 내부에 고무제 롤(14b)이 배치된 터치 롤(14)에 의해서 협압하는 것으로, 냉각 고화시키는 냉각 공정을 구비한다. 냉각 공정에서는 냉각 롤(16)의 표면 온도(T1)가 하기 식(1)에 의해서 나타내지는 조건을 충족하도록 설정되어 있고, 띠 형상체(14a)의 표면 온도(T2)가 하기 식(2)에 의해서 나타내지는 조건을 충족하도록 설정되어 있다.
Tg-30℃≤T1≤Tg+50℃ ···(1)
T1+10℃≤T2≤T1+150℃ ···(2)

Description

열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING OPTICAL FILM MADE OF THERMOPLASTIC RESIN}
본 발명은 열 가소성 수지 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(액정 패널)의 구성 부재인 위상차 필름이나 편광자 보호 필름 등의 광학 필름에 대해서는 콘트라스트나 시야각의 향상을 위해서, 높은 광학적 균질성이 요구되고 있다.
여기서, 위상차 필름은 분자가 같은 방향이고 또한 같은 정도로 배향하도록 무배향의 위상차 필름용 원반 필름을 연신하는 것으로 제조된다. 즉, 배향축과 배향도를 제어함으로써, 원하는 위상차가 균일하게 발현된 위상차 필름이 되는 것이다. 따라서, 연신 전의 위상차 필름용 원반 필름이나 통상 연신이 행하여지지 않는 편광자 보호 필름에는 필름 자체에 피쉬아이나 부츠, 또는 다이라인이라고 불리는 줄 등의 결함이 없는 것, 고투명인 것, 두께 편차가 적은 것, 무배향인 것이 요구된다.
그래서, 종래, 용융형태의 환상 올레핀 수지(용융 수지)와의 박리 강도가 75N 이하가 되는 특수한 재료로 T다이의 토출구(립)를 도금하고, 상기 T다이로부터 필름형으로 토출된 용융 수지를, 온도가 (환상 올레핀 수지의 유리 전위 온도 Tg-30℃) 이상 또한 (환상 올레핀 수지의 유리 전위 온도 Tg+30℃) 이하가 되도록 설정된 캐스팅 롤과, 온도가 (캐스팅 롤의 온도 -50℃) 이상 또한 캐스팅 롤의 온도 이하가 되도록 설정된 터치 롤에 의해 협압함으로써, 냉각 고화시키는 환상 올레핀계 수지 필름의 제조 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2000-280315호
하지만, 인용문헌 1에 기재된 방법에서는 용융 수지와의 접촉 시간이 긴 캐스팅 롤의 표면 온도쪽이, 용융 수지와의 접촉 시간이 극히 짧은 터치 롤의 표면 온도보다도 높아져 있다. 이 때문에, 특히 폴리프로필렌계 수지를 사용한 경우, 제조된 필름의 투명성이 손상되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 배향이 거의 없고, 또한 투명성이 높은 필름을 얻는 것이 가능한 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관계되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법은 열 가소성 수지를 용융 혼련하여 용융 수지로 하는 용융 공정과, 용융 수지를 T다이로부터 180℃ 이상 또한 300℃ 이하로 토출하여 필름형으로 형성하는 성형 공정과, 필름형으로 형성된 용융 수지를, 금속제의 냉각 롤과, 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체의 내부에 1 또는 복수의 고무제 롤이 배치된 감압체에 의해 협압함으로써, 냉각 고화시키는 냉각 공정을 구비하고, 냉각 공정에서는 냉각 롤의 표면 온도(T1[℃])가 하기 식(1)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고, 가압체의 띠 형상체의 표면 온도(T2[℃])가 하기 식(2)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있다.
Tg-30℃≤T1≤Tg+50℃ ···(1)
(단, Tg[℃]는 열 가소성 수지의 중간점 유리 전위 온도)
T1+10℃≤T2≤T1+150℃ ···(2)
본 발명에 관계되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법에서는 필름형으로 형성된 용융 수지를, 금속제의 냉각 롤과, 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체의 내부에 1 또는 복수의 고무제 롤이 배치된 감압체에 의해 협압하고 있다. 이 때문에, 필름형으로 형성된 용융 수지의 양면이 냉각 롤(캐스팅 롤) 및 감압체(터치 롤)에 의해 냉각되므로, 용융 수지를 빠르게 냉각 고화할 수 있다. 그 결과, 열 가소성 수지가 결정성 폴리올레핀계 수지인 경우에도, 결정이 성장하기 전에 용융 수지를 냉각 고화할 수 있게 되므로, 높은 투명성을 가지는 열 가소성 수지제 광학 필름을 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관계되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법에서는 금속제의 냉각 롤 및 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체의 내부에 1 또는 복수의 고무제 롤이 배치된 감압체를 사용하였다. 이 때문에, 필름형으로 형성된 용융 수지를 협압할 때, 수지 고임(뱅크)이 극히 발생하기 어렵게 되어 있다. 그 결과, 배향이 발생하기 어렵게 되고, 위상차가 작고, 또한, 폭 방향에 있어서 위상차에 격차가 거의 없는 열 가소성 수지제 광학 필름을 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관계되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법에서는 냉각 롤 및 감압체의 띠 형상체가 함께 금속에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 표면 광택이 우수한 열 가소성 수지제 광학 필름을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관계되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법에서는 냉각 공정에 있어서, 금속제 냉각 롤의 표면 온도(T1[℃])가 상기 식(1)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고, 가압체의 금속 띠 형상체의 표면 온도(T2[℃])가 상기 식(2)에 의해 나타내지는 조건을 충촉하도록 설정되어 있다. 즉, 감압체의 금속 띠 형상체의 표면 온도(T2)가 금속제 냉각 롤의 표면 온도(T1)보다도 높은 온도로 설정되어 있다. 이 때문에, 필름형으로 형성된 용융 수지가 감압체로부터 벗겨지기 쉽고, 필름에 주름 등의 결함이 생기지 않고, 경면형의 양호한 필름을 얻을 수 있다. 여기에서, T1이 Tg-30℃보다도 작은 경우나 Tg+50℃보다도 큰 경우에는 필름에 가로 주름형의 표면 불량이 발생하거나, 필름의 투명성이 저하되기 쉬운 경향이 있어 바람직하지 못하다. 또한, T2가 T1+10℃보다도 작은 경우나 T1+150℃보다도 큰 경우에는 필름형으로 형성된 용융 수지가 감압체로부터 벗겨지기 어렵게 되고, 필름에 주름 등의 결함이 생기기 쉬운 경향이 있어, 바람직하지 못하다.
본 발명에 따르면, 배향이 거의 없고, 또한 투명성이 높은 필름을 얻는 것이 가능한 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관계되는 필름 제조 시스템의 개략을 도시하는 블록도.
도 2는 본 실시형태에 관계되는 필름 제조 시스템의 다른 예의 개략을 도시하는 블록도.
도 3은 본 실시형태에 관계되는 필름 제조 시스템의 다른 예의 개략을 도시하는 블록도.
도 4는 실시예 1-1 내지 1-2 및 비교예 1-1의 각 실시 조건 및 그 평가 결과를 나타낸 표.
도 5는 실시예 2-1 내지 2-6 및 비교예 2-1 내지 2-2의 각 실시 조건 및 그들의 평가를 나타내는 표.
본 발명의 적절한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는 동일 부호를 사용하기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
(필름 제조 시스템의 구성)
우선, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 관계되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법에 사용되는 필름 제조 시스템(1)의 구성에 대해서 설명한다. 필름 제조 시스템(1)은 압출기(10), T다이(12), 터치 롤(14; 감압체), 냉각 롤(16, 18)을 구비한다.
압출기(10)는 투입된 열 가소성 수지를 용융 혼련하면서 압출하여, 용융 혼련한 열 가소성 수지(용융 수지)를 T다이(12)로 반송하는 것이다.
T다이(12)는 압출기(10)와 접속되어 있고, 압출기(10)로부터 반송된 용융 수지를 가로방향으로 확대하기 위한 매니폴드(도시하지 않음)를 그 내부에 가지고 있다. 또한, T다이(12)에는 매니폴드와 연통하는 동시에 매니폴드에 의해 가로방향으로 확대된 용융 수지를 토출하는 토출구(12a)가 그 하부에 형성되어 있다. 이 때문에, T다이(12)의 토출구(12a)로부터 토출된 용융 수지는 필름형으로 형성되게 된다.
T다이(12)로서는 용융 수지의 유로의 벽면에 미소한 단차나 상처가 없는 것이 바람직하다. T다이(12)의 토출구(12a) 부분(립 부분)은 용융 수지(용융한 열 가소성 수지)와의 마찰 계수가 작은 재료이며, 또한, 단단한 재료로 도금, 코팅 등(예를 들면, 텅스텐카바이드계, 불소계의 특수 도금)이 되어 있으면, 토출구(12a)의 선단 부분의 곡률 반경을 작게 하는 것[토출구(12a)의 선단 부분을 소위 샤프 에지라고 불리는 형상으로 하는 것]이 가능하기 때문에 바람직하다.
T다이(12)의 토출구(12a)의 선단 부분은 용융 수지의 유로의 벽면의, 토출구(12a)에서의 곡률 반경이 0.1mm 이하로 된 샤프 에지라고 불리는 형상의 것이면 바람직하고, 상기 곡률 반경이 0.05mm 이하이면 더욱 바람직하고, 상기 곡률 반경이 0.03mm 이하이면 한층 더 바람직하다. 이러한 T다이(12)를 사용함으로써, 토출구(12a)에 있어서의 덩어리의 발생을 억제할 수 있고, 동시에 다이라인을 억제하는 효과도 보이고, 제조되는 열 가소성 수지제 광학 필름의 외관의 균일성을 더욱 우수한 것으로 할 수 있다. 단, 상기 곡률 반경이 0.01mm 이하가 되면, 이런 효과는 향상되지만, 토출구(12a)의 선단 부분에 있어서의 강도가 저하되어, 토출구(12a)의 파손이 나타나고, 이것에 의해 큰 다이라인 등이 발생하는 경향을 갖는다.
T다이(12)에 있어서의 용융 수지의 토출구(12a)로부터 터치 롤(14) 및 냉각 롤(16)에 의해 용융 수지가 협압될 때까지 사이(소위, 에어 갭)의 길이(H)로서는 50mm 내지 250mm 정도이면 바람직하고, 50mm 내지 180mm 정도이면 더욱 바람직하다. 에어 갭의 길이(H)가 250mm를 넘으면, 에어 갭에서 배향이 발생하고, 열 가소성 수지 필름(F)의 위상차가 커지는 경향이 있다. 에어 갭의 길이(H)의 하한에 관해서는 T다이(12)의 사이즈나 터치 롤(14) 및 냉각 롤(16, 18)의 직경 등 필름 제조 시스템(1)에 의존하기 때문에, 필연적으로 50mm 정도가 된다.
터치 롤(14)은 예를 들면, 특허 제3422798호에 기재되어 있는 성형 롤과 동등한 것이다. 구체적으로는 터치 롤(14)은 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체(14a; 무단 벨트라고도 함)와, 띠 형상체(14a)의 내부에 배치된 고무제 롤(14b; 본 실시형태에 있어서는 1개)과, 띠 형상체(14a)와 고무제 롤(14b) 사이의 공간을 채우는 액체(L)와, 액체(L)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 가진다.
띠 형상체(14a)는 스프링강, 스테인리스강, 니켈강 등의 탄성 변형이 가능한 금속 박막에 의해 통 형상으로 형성되어 있고, 그 표면에 이음매가 존재하지 않는다. 띠 형상체(14a)의 양측은 도시하지 않는 폐쇄 부재에 의해 폐색되어 있다. 띠 형상체(14a)로서는 그 두께가 100㎛ 내지 1500㎛ 정도이고, 그 직경이 200mm 내지 600mm 정도이고, 표면 조도가 0.5S 이하의 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 표면 조도가 0.2S 이하이다. 또한, 띠 형상체(14a)의 직경은 열 가소성 수지 필름(F; 자세하게는 후술함)의 가공 속도에 따라서 적절한 크기로 설정되지만, 띠 형상체(14a)의 직경이 상기한 범위일 경우에는 열 가소성 수지 필름(F)의 가공 속도로서 수m/min 내지 백수십m/min의 범위에서 대응 가능하다.
고무제 롤(14b)은 원주 형상을 나타내고 있고, 띠 형상체(14a)의 내부에서 탄성 변형 및 회전 가능하게 되어 있다. 고무제 롤(14b)은 경도가 30 내지 90 정도의 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔고무), 네오프렌 또는 실리콘에 의해 형성할 수 있다. 또한, 고무제 롤(14b)로서는 그 직경이 100mm 내지 250mm 정도의 것을 사용할 수 있다.
액체(L)는 예를 들면 물, 에틸렌글리콜, 기름을 사용할 수 있다. 도시하지 않는 온도 조절 수단에 의해 액체(L)의 온도를 조절함으로써, 간접적으로 띠 형상체(14a)의 표면 온도가 조절되게 된다.
냉각 롤(16)은 고강성의 금속 외통(16a)과, 금속 외통(16a)의 내측에 배치된 유체축통(16b)과, 금속 외통(16a)과 유체축통(16b) 사이의 공간 및 유체축통(16b) 안을 채우는 액체(L)와, 액체(L)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 가진다. 냉각 롤(18)은 고강성의 금속 외통(18a)과, 금속 외통(18a)의 내측에 배치된 유체축통(18b)과, 금속 외통(18a)과 유체축통(18b) 사이의 공간 및 유체축통(18b) 안을 채우는 액체(L)와, 액체(L)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 가진다. 냉각 롤(16, 18)로서는 그 직경이 200mm 내지 600mm 정도이고, 표면 조도가 0.2S 이하의 경면의 것을 사용할 수 있다.
냉각 롤(16, 18)에 있어서는 터치 롤(14)과 같이, 도시하지 않는 온도 조절 수단에 의해 액체(L)의 온도를 조절함으로써, 간접적으로 금속 외통(16a, 18a)의 표면 온도가 조절되어, 터치 롤(14)과 함께 T다이(12)의 토출구(12a)로부터 토출된 필름형의 용융 수지를 냉각하여 고화시킨다.
터치 롤(14) 및 냉각 롤(16, 18)에 의해 필름형의 용융 수지가 고화되면, 열 가소성 수지 필름(F)이 된다. 이 열 가소성 수지 필름은 그대로, 또는 그 후 연신처리 등이 실시됨으로써, 열 가소성 수지제 광학 필름이 된다.
또한, 열 가소성 수지 필름(F)의 가공 속도는 용융 수지를 냉각하여 고화시키는 속도, 즉, 캐스팅 롤인 냉각 롤(16)의 직경이 클수록 빨라진다. 구체적으로는 냉각 롤(16)의 직경이 600mm인 경우, 열 가소성 수지 필름(F)의 가공 속도를 최대 50m/min 정도, 보통 30m/min 정도로 설정할 수 있다.
터치 롤(14) 및 냉각 롤(16, 18)은 T다이(12)의 아래 쪽에서, 일반적으로는 1열로 나란하도록 배열되어 있다. 특히, 터치 롤(14)과 냉각 롤(16)은 소정 간격을 갖고 배치되어 있고, 이 터치 롤(14)과 냉각 롤(16)의 간격이나, 각 롤(14, 16, 18)의 회전 속도, T다이(12)의 토출구(12a)로부터 토출되는 용융 수지의 토출량 등에 의해 열가소성 수지 필름(F)의 두께가 규정된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 띠 형상체(14a)의 내부에 고무제 롤(14b)이 배치되어 터치 롤(14)이 구성되어 있고, 터치 롤(14)과 냉각 롤(16)에 의해 용융 수지를 협압할 때, 고무제 롤(14b)이 띠 형상체(14a) 및 용융 수지를 개재하여 냉각 롤(16)에 압착되므로, 고무제 롤(14b)의 탄성에 의해 터치 롤(14)과 냉각 롤(16)에 의한 용융 수지의 협압 길이를 3mm 이상(예를 들면, 3mm 내지 120mm 정도)으로 할 수 있도록 되어 있다.
또한, 열 가소성 수지로서 프로필렌계 수지를 사용할 경우에는 띠 형상체(14a)의 두께가 350㎛ 내지 500㎛ 정도이며, 고무제 롤(14b)의 경도가 60 내지 75 정도이면 바람직하다. 이 때, 띠 형상체(14a)의 두께가 350㎛ 미만이며, 고무제 롤(14b)의 경도가 60 미만이면, 터치 롤(14)로서의 탄성이 지나치게 낮아져, 터치 롤(14)의 폭 방향에서 균일하게 협압하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 이 때, 띠 형상체(14a)의 두께가 500㎛를 넘고, 고무제 롤(14b)의 경도가 75를 초과하면, 터치 롤(14)로서의 강성이 지나치게 높아져, 부드럽게 협압하는 효과가 약해지는 경향이 있다.
(열 가소성 수지)
여기서, 본 실시형태에 있어서 열 가소성 수지제 광학 필름(열 가소성 수지 필름(F))을 제조하기 위해서 사용되는 열 가소성 수지로서는 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 헥센, 환상 올레핀 등의 올레핀의 단독 중합체 또는 2종류 이상의 올레핀의 공중합체, 및 1종류 이상의 올레핀과 이 올레핀과 중합 가능한 1종류 이상의 중합성 모노머의 공중합체인 폴리올레핀계 수지, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌/에틸아크릴레이트 공중합체 등의 아크릴계 수지, 부타디엔/스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴/스티렌 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌/부타디엔/스티렌 공중합체, 스티렌/이소프렌/스티렌 공중합체, 스티렌/아크릴산 공중합체 등의 스티렌계 수지, 염화 비닐계 수지, 폴리플루오르화 비닐, 폴리플루오르화 비닐리덴 등의 플루오르화 비닐계 수지, 6-나일론, 6,6-나일론, 12-나일론 등의 아미드계 수지, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등의 포화 에스테르계 수지, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌설피드, 실리콘 수지, 열 가소성 우레탄 수지, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 각종 열 가소성 엘라스토머, 또는 이들의 가교물 등을 들 수 있다. 열 가소성 수지는 2종류 이상의 다른 열 가소성 수지의 블렌드이어도 좋고, 첨가제를 적당히 함유해도 좋다.
또한, 리사이클성, 내용제성이 우수하고, 또한, 소각해도 다이옥신 등을 발생시키지 않기 위해서, 환경을 악화시키지 않는 등 광학 필름으로서의 용도를 충분히 만족하기 때문에, 상기한 열 가소성 수지 중 특히 폴리올레핀계 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 내열성의 관점에서, 결정성 폴리올레핀계 수지 중에서도 폴리프로필렌계 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
(폴리올레핀계 수지)
폴리올레핀계 수지로서는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 헥센, 환상 올레핀 등의 올레핀의 단독 중합체 또는 2종류 이하의 올레핀의 공중합체, 및 1종류 이상의 올레핀과 이 올레핀과 중합 가능한 1종류 이상의 중합성 모노머의 공중합체이며, 중합 후, 더욱 변성된 것이어도 좋다. 폴리올레핀계 수지는 2종류 이상의 다른 폴리올레핀계 수지의 블렌드라도 좋고, 폴리올레핀계 수지 이외의 수지나 첨가제를 적당히 함유해도 좋다.
폴리올레핀계 수지를 구성하는 올레핀으로서는 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 탄소 원자수 4 내지 20의 α-올레핀, 환상 올레핀 등을 들 수 있다.
상기한 α-올레핀으로서는 구체적으로는 1-부텐, 2-메틸-1-프로펜, 1-펜텐, 2-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 2-에틸-1-부텐, 2,3-디메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 3,3-디메틸-1-부텐, 1-헵텐, 2-메틸-1-헥센, 2,3-디메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-메틸-3-에틸-1-부텐, 1-옥텐, 2-에틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-헥센, 2-프로필-1-헵텐, 2-메틸-3-에틸-1-헵텐, 2,3,4-트리메틸-1-펜텐, 2-프로필-1-펜텐, 2,3-디에틸-1-부텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센 등을 들 수 있다.
상기한 환상 올레핀으로서는 예를 들면, 통상 노르보넨이라고 불리고 있는 비사이클로[2.2.1]헵토-2-엔이나, 6-알킬비사이클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디알킬비사이클로[2.2.1]헵토-2-엔, 1-알킬비사이클로[2.2.1]헵토-2-엔, 7-알킬비사이클로[2.2.1]헵토-2-엔과 같은, 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬기가 도입된 노르보넨 유도체, 또 디메타노옥타하이드로나프탈렌이라고도 불리고 있는 테트라사이클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센이나, 8-알킬테트라사이클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센, 8,9-디알킬테트라사이클로[4.4.0.12,5.17,10]-3-도데센과 같은 디메타노옥타하이드로나프탈렌의 8위 및/또는 9위에 탄소수 3이상의 알킬기가 도입된 디메타노옥타하이드로나프탈렌 유도체, 또는, 1분자 내에 1개 또는 복수개의 할로겐이 도입된 노르보넨의 유도체, 8위 및/또는 9위에 할로겐이 도입된 디메타노옥타하이드로나프탈렌의 유도체 등을 들 수 있다.
올레핀과 중합 가능한 1종류 이상의 중합성 모노머로서는 예를 들면, 방향족 비닐 화합물, 비닐사이클로헥산과 같은 지환(指環)식 비닐 화합물, 극성 비닐 화합물, 폴리엔 화합물 등을 들 수 있다.
방향족 비닐 화합물로서는 스티렌 및 그 유도체 등을 들 수 있고, 스티렌 유도체로서는 스티렌에 다른 치환기가 결합한 화합물이며, 예를 들면, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌과 같은 알킬스티렌이나, 하이드록시스티렌, t-부톡시스티렌, 비닐벤조산, 비닐벤질아세테이트, o-클로로스티렌, p-클로로스티렌과 같은 스티렌의 벤젠환에 하이드록실기, 알콕시기, 카복실기, 아실옥시기, 할로겐 등이 도입된 치환 스티렌, 또, 4-비닐비페닐, 4-하이드록시-4'-비닐비페닐과 같은 비닐비페닐계 화합물, 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌과 같은 비닐나프탈렌계 화합물, 1-비닐안트라센, 2-비닐안트라센과 같은 비닐안트라센 화합물, 2-비닐피리딘, 3-비닐피리딘과 같은 비닐피리딘 화합물, 3-비닐카바졸과 같은 비닐카바졸 화합물 또는 아세나프틸렌 화합물 등을 들 수 있다.
극성 비닐 화합물로서는 예를 들면, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트 등의 아크릴계 화합물, 아세트산 비닐, 염화 비닐 등을 들 수 있다.
폴리엔 화합물로서는 예를 들면, 공액 폴리엔 화합물, 비공액 폴리엔 화합물 등을 들 수 있다. 공액 폴리엔 화합물로서는 예를 들면, 지방족 공액 폴리엔 화합물 및 지환식 공액 폴리엔 화합물 등을 들 수 있고, 비공액 폴리엔 화합물로서는 예를 들면, 지방족 비공액 폴리엔 화합물, 지환식 비공액 폴리엔 화합물, 방향족 비공액 폴리엔 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기, 아릴알킬기, 아릴알킬옥시기 등의 치환기에 의해 치환되어 있어도 좋다.
폴리올레핀계 수지의 구체적인 예로서는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 폴리에틸렌(에틸렌·α-올레핀 공중합체), 고밀도 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌, 프로필렌·에틸렌 공중합체, 프로필렌·1-부텐 공중합체 등의 폴리프로필렌계 수지, 에틸렌·환상 올레핀 공중합체, 에틸렌·비닐사이클로헥산 공중합체, 폴리(4-메틸펜텐-1), 폴리(부텐-1), 에틸렌·아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌·메타크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌·아크릴산에틸 공중합체, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체 등을 들 수 있다.
변성된 폴리올레핀계 수지로서는 예를 들면, 무수 말레산, 말레산디메틸, 말레산디에틸, 아크릴산, 메타크릴산, 테트라하이드로프탈산, 글리시딜메타크릴레이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트 등의 변성용 화합물로 변성된 결정성 폴리올레핀계 수지를 들 수 있다.
(폴리프로필렌계 수지)
폴리프로필렌계 수지로서는 프로필렌의 단독 중합체, 에틸렌 및 탄소 원자수 4 내지 20의 α-올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머와 프로필렌의 공중합체이다. 또한, 이들의 혼합물이어도 좋다. 본 발명의 효과를 더욱 얻을 수 있다고 하는 관점에서 바람직하게는 프로필렌의 단독 중합체, 프로필렌·에틸렌 공중합체, 프로필렌·1-부텐 공중합체, 프로필렌·1-펜텐 공중합체, 프로필렌·1-헥센 공중합체, 프로필렌·1-옥텐 공중합체, 프로필렌·에틸렌·1-부텐 공중합체, 프로필렌·에틸렌·1-헥센 공중합체인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명이 있어서의 폴리프로필렌계 수지가 에틸렌 및 탄소 원자수 4 내지 20의 α-올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머와 프로필렌의 공중합체인 경우, 랜덤 공중합체이어도 좋고, 블록 공중합체이어도 좋다.
폴리프로필렌계 수지가 공중합체인 경우, 상기 공중합체에서의 코모노머 유래의 구성 단위의 함량은 투명성과 내열성의 밸런스의 관점에서, 3중량%를 초과, 40중량% 이하가 바람직하다. 또한 같은 관점에서 5중량%를 초과, 25중량%가 더욱 바람직하다. 또한, 2종류 이상의 코모노머와 프로필렌의 공중합체인 경우에는 상기 공중합체에 포함되는 모든 코모노머 유래의 구성 단위의 합계 함량이 상기한 범위인 것이 바람직하다.
폴리프로필렌계 수지의 제조 방법으로서는 공지의 중합용 촉매를 사용하여 프로필렌을 단독 중합하는 방법이나, 에틸렌 및 탄소 원자수 4 내지 20의 α-올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머와 프로필렌을 공중합하는 방법을 들 수 있다. 공지의 중합 촉매로서는 예를 들면, (1) 마그네슘, 티타늄 및 할로겐을 필수 성분으로 하는 고체 촉매 성분 등으로 이루어지는 Ti-Mg계 촉매, (2) 마그네슘, 티타늄 및 할로겐을 필수 성분으로 하는 고체 촉매 성분에, 유기 알루미늄 화합물과, 필요에 따라서 전자공여성 화합물 등의 제 3 성분을 조합한 촉매계, (3) 메타로센계 촉매 등을 들 수 있다.
프로필렌계 중합체의 제조에 사용하는 촉매계로서는 이들 중에서, 마그네슘, 티타늄 및 할로겐을 필수 성분으로 하는 고체 촉매 성분에 유기 알루미늄 화합물과 전자성 공여성 화합물을 조합한 촉매계를 가장 일반적으로 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로는 유기 알루미늄 화합물로서는 바람직하게는 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리에틸알루미늄과 디에틸알루미늄클로라이드의 혼합물 및 테트라에틸디알루목산을 들 수 있고, 전자공여성 화합물로서는 바람직하게는 사이클로헥실에틸디메톡시실란, tert-부틸-n-프로필디메톡시실란, tert-부틸에틸디메톡시실란, 디사이클로펜틸디메톡시실란을 들 수 있다. 마그네슘, 티타늄 및 할로겐을 필수 성분으로 하는 고체 촉매 성분으로서는 예를 들면, 일본 공개특허공보 제(소)61-218606호, 일본 공개특허공보 제(소)61-287904호, 일본 공개특허공보(평)7-216017호 등에 기재된 촉매계를 들 수 있다. 메타로센 촉매로서는 예를 들면, 특허 제2587251호, 특허 제2627669호, 특허 제2668732호에 기재된 촉매계를 들 수 있다.
폴리프로필렌계 수지의 제조에 사용하는 중합 방법으로서는 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 탄화수소 화합물로 대표되는 불활성용제를 사용하는 용제 중합법, 액상의 모노머를 용제로서 사용하는 괴상 중합법, 기체의 모노머 중에서 행하는 기상 중합법 등을 들 수 있고, 바람직하게는 괴상 중합법 또는 기상 중합법이다. 이들의 중합법은 배치식이어도 좋고, 연속식이어도 좋다.
폴리프로필렌계 수지의 입체 규칙성은 아이소택틱, 신디오택틱, 어택틱 중 어느 형식이어도 좋다. 폴리프로필렌계 수지는 내열성의 점에서 신디오택틱, 또는 아이소택틱의 프로필렌계 중합체인 것이 바람직하다.
폴리프로필렌계 수지는 분자량이나 프로필렌유래의 구성 단위의 비율, 택티시티 등이 다른 2종류 이상의 폴리프로필렌계 폴리머의 블렌드라도 좋고, 폴리프로필렌계 폴리머 이외의 폴리머나 첨가제를 적당히 함유해도 좋다.
(첨가제)
본 실시형태에 있어서 사용되는 열 가소성 수지에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 공지의 첨가제를 배합해도 좋다.
첨가제로서는 예를 들면, 산화 방지제, 자외선 흡수재, 대전 방지제, 윤활제, 조핵제, 방담제, 안티블록킹제 등을 들 수 있고, 이들 중 복수 종을 병용하는 것이어도 좋다.
상기한 산화 방지제로서는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 유황계 산화 방지제, 힌다드아민계 산화 방지제(HALS)나, 1분자 중에 예를 들면 페놀계와 인계의 산화 방지 기구와 유닛을 가지는 복합형의 산화 방지제 등을 들 수 있다.
상기한 자외선 흡수제로서는 2-하이드록시벤조페논계, 하이드록시트리아졸계 등의 자외선 흡수제나, 벤조에이트계 등 자외선 차단제 등을 들 수 있다.
상기한 대전 방지제로서는 폴리머형, 올리고머형, 모노머형 등을 들 수 있다.
상기한 윤활제로서는 엘루카산 아미드, 올레인산 아미드 등의 고급지방산 아미드나, 스테아린산 등의 고급지방산, 및 그 금속염 등을 들 수 있다.
상기한 조핵제로서는 예를 들면 소르비톨계 조핵제, 유기 인산염계 조핵제, 폴리비닐사이클로알칸 등의 고분자계 조핵제 등을 들 수 있다. 안티블록킹제로서는 원형, 또는 그것에 가까운 형상의 미립자가 무기계, 유기계에 영향을 미치지 않고 사용할 수 있다.
(분자량)
본 실시형태에 있어서 사용되는 열 가소성 수지의 멜트플로레이트(MFR)는 JIS K 7210에 따라 측정되는 값(시험 온도, 공칭 하중은 JIS K 7210의 부속서 B 표 1에 의함)으로, 보통 0.1g/10분 내지 50g/10분 정도이며, 0.5g/10분 내지 20g/10분 정도이면 바람직하다. MFR이 이러한 범위의 프로필렌계 수지를 사용함으로써, 압출기(10)에 큰 부하를 가하지 않고, 균일한 필름을 형성할 수 있다.
(분자량 분포)
본 실시형태에 있어서 사용되는 열 가소성 수지의 분자량 분포는 보통 1 내지 20이다. 분자량 분포는 용매에 140℃의 o-디클로로벤젠을 사용하고, 표준 샘플에 폴리스티렌을 사용하여 측정 및 계산되는 Mn과 Mw의 비(=Mw/Mn)이다.
(열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법)
계속해서, 상기한 필름 제조 시스템(1)에 의해 열 가소성 수지제 광학 필름을 제조하는 방법에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다.
우선, 호퍼(도시하지 않음)로부터 압출기(10)로 열 가소성 수지를 투입한다(용융 공정). 이 때, 수지의 열화를 억제하기 위해서, 압출기(10)에 열 가소성 수지를 공급하기 전에, 질소 중에서 40℃ 이상 또한 (Tm-20℃) 이하의 온도로 1시간 내지 10시간 정도 예비건조를 하는 것이 바람직하다(단, Tm[℃]은 JIS K 7121로 규정되는 시차 주사 열량 측정에 있어서의 융해 피크 온도). 또한, 압출기(10) 내에도, 20℃ 내지 120℃의 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 가스 치환하는 것이 바람직하다. 또한, 불순물, 이물 등이 문제가 되는 경우에는 리프 디스크 필터 등의 필터 유닛을 필요에 따라서 사용해도 좋다.
계속해서, 180℃ 이상 또한 300℃ 이하로 가열된 압출기(10)의 실린더 내에서 스크류에 의해 열 가소성 수지가 용융 혼련되면, T다이(12)의 토출구(12a)로부터 필름형으로 형성된 용융 수지가 180℃ 이하이며 또한 300℃ 이하로 토출된다(성형 공정). 이 용융 수지의 온도는 T다이(12)의 토출구(12a) 부분에서 수지 온도계를 사용하여 측정된다.
용융 수지의 온도가 180℃ 미만이면, 수지의 연전성(延展性)이 충분하지 않고, 에어 갭 내에서의 신장의 불균일하게 의해 두께 격차가 발생해 버리는 경향이 있다. 용융 수지의 온도가 300℃를 넘으면, 수지가 열화되고, 분해 가스가 생기는 등의 이유로 립 부분이 오염되고, 다이라인 등이 발생하고, 필름의 외관 불량이 생기는 경향이 있다. 이들의 관점에서, 용융 수지의 온도는 220℃ 이상 또한 280℃ 이하이면 바람직하다.
계속해서, 이 필름형의 용융 수지를 터치 롤(14)과 냉각 롤(16)에 의해 협압하는 동시에, 터치 롤(14) 및 냉각 롤(16, 18)에 의해 냉각하여 고화시키는 것으로, 열 가소성 수지 필름(F)을 얻을 수 있게 된다(냉각 공정). 이 때, 터치 롤(14)은 냉각 롤(16)에 의해 압입되어, 띠 형상체(14a) 및 띠 형상체(14a)의 내부에 배치되어 있는 고무제 롤(14b)이 함께 변형된다. 여기에서, 냉각 롤(16)의 표면 온도(T1[℃])는 하기 식(3)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고, 터치 롤(14)에 있어서의 띠 형상체(14a)의 표면 온도(T2[℃])는 하기 식(4)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있다.
Tg-30℃≤T1≤Tg+50℃ ···(3)
(단, Tg[℃]는 열 가소성 수지의 중간점 유리 전위 온도)
T1+10℃≤T2≤T1+150℃ ···(4)
T1이 Tg-30℃보다도 작은 경우나 Tg+50℃보다도 큰 경우에는 필름에 가로 주름형의 표면 불량이 발생하거나, 필름의 투명성이 저하되기 쉬운 경향이 있다. 또한, T2가 T1+10℃보다도 작은 경우나 T1+150℃보다도 큰 경우에는 필름형으로 형성된 용융 수지가 감압체로부터 벗겨지기 어렵게 되고, 필름에 주름 등의 결함이 생기기 쉬운 경향이 있다. 또, 냉각 롤(16)의 표면 온도(T1[℃])가 하기 식(5)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고, 터치 롤(14)에 있어서의 띠 형상체(14a)의 표면 온도(T2[℃])가 하기 식(6)에 의해 나타내지는 조건을 만족시키도록 설정되어 있으면, 더욱 바람직하다.
Tg-10℃≤T1≤Tg+30℃ ···(5)
T1+10℃≤T2≤T1+120℃···(6)
여기서, Tg는 JIS K 7121에 따라 요구되고, 구체적으로는 시차 주사 열량계(DSC) 등을 사용하여, 샘플을 한번 융점 이상으로 가열한 뒤, 소정의 속도로 -30℃(PP(폴리프로필렌)의 경우) 정도까지 냉각하고, 그 후, 소정의 속도로 승온하면서 측정하는 것으로 얻어지는 DSC 곡선의 굴곡점으로부터 구해진다.
협압하는 압력(선압)은 터치 롤(14)을 냉각 롤(16)에 가압하는 압력에 의해 결정되지만, 0.1N/mm 내지 20N/mm 정도이면 바람직하고, 0.5N/mm 내지 10N/mm 정도이면 더욱 바람직하다. 선압이 0.1N/mm 미만이면, 용융 수지에 대한 선압을 균일하게 제어하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 선압이 20N/mm를 초과하면, 용융 수지가 지나치게 강하게 협압되게 되기 때문에, 용융 수지가 협압(닙)된 부분에 고이면서 형성되는 뱅크 성형이 되고, 큰 위상차가 발현되어 버리는 경향이 있다.
협압하는 압력(선압)을 제어하는 방법으로서는 (1) 협압(닙)하는 부분에 코터라고 불리는 삼각형의 쐐기형의 「마개」를 설치하고, 이 코터를 조정함으로써 롤 간격을 조정하는 방법, (2) 터치 롤(14) 및 냉각 롤(16)의 쌍방을, 유압, 에어 등을 사용하여 소정의 압력으로 조정한 코터에 접촉할 때까지 가압하는 방법이 일반적이다. 그 외, 코터를 사용하지 않고, 나사의 회전수를 제어하고, 기계적으로 소정의 위치까지 무단계로 압착하는 방법이나 유압계에 서보 모터를 사용하는 방법도 들 수 있다.
그 후, 열 가소성 수지 필름(F)은 필요에 따라서 귀부가 슬릿(절단) 되고, 권취기에서 권취되어, 열 가소성 수지제 광학 필름 또는 연신되기 전의 광학 필름용(위상차 필름용) 원반 필름이 된다. 또한, 열 가소성 수지 필름(F)의 귀부를 슬릿(절단)하기 전, 또는 슬릿(절단)한 후에, 열 가소성 수지 필름(F)의 편면 또는 양면에 보호 필름을 적층하여도 좋다.
열 가소성 수지제 광학 필름의 두께로서는 본 발명의 효과가 가장 잘 발현된다고 하는 관점에서, 20㎛ 내지 500㎛ 정도라고 하면 바람직하지만, 이 범위는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 열 가소성 수지제 광학 필름의 두께로서, 여러가지 연신 조건으로 연신되어, 다양한 용도의 위상차 필름이 되기 위해서 필요한 두께를 선택하는 것이 가능하다. 연신 방법으로서는 세로 연신, 가로 연신, 축차 2축 연신, 동시 2축 연신을 들 수 있다. 축차 2축 연신의 경우, 세로 연신을 먼저 행한 후, 가로 연신을 행하는 방법과, 가로 연신을 먼저 행한 후, 세로 연신을 행하는 방법의 어느 방법으로 행하여도 좋다.
이상의 공정을 거쳐 제조되는 열 가소성 수지제 광학 필름은 상기한 바와 같이 연신에 의해 위상차 제어하는 것으로, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터용 모니터, 카네비게이션, 디지털카메라, 휴대전화 등의 대형 액정 패널부터 중소형 액정 패널까지 폭넓게 사용되는 위상차 필름으로서 이용 가능하다. 또한, 무배향, 고투명이기 때문에, 편광판 보호 필름으로서 사용하는 것도 가능하고, 또한 기타 다양한 액정 부재에도 이용 가능하다.
그런데, 편광판 보호 필름 및 위상차 필름용 원반 필름은 무배향인 것이 요구된다. 여기에서, 무배향은 열 가소성 수지로 이루어지는 재료 중의 폴리머의 분자사슬이 전혀 배향되지 않고, 무질서한 상태에 있는 것을 의미한다. 배향의 정도는 위상차값을 요구하는 것으로 평가할 수 있고, 위상차값은 시판하는 위상차계를 사용하여 측정할 수 있다. 위상차 필름용 원반 필름의 위상차값은 그 두께가 100㎛일 때의 값으로 0nm 내지 50nm 정도이면 바람직하다. 위상차 필름용 원반 필름의 위상차값이 이 범위 외에 있는 경우에, 상기 위상차 필름용 원반 필름을 연신하여, 위상차 필름으로 하면, 위상차 필름용 원반 필름이 당초부터 가지는 위상차 때문에, 연신 조건을 조절하여도 위상차를 제어하는 것이 곤란해지고, 결과적으로 위상차 격차를 보이기 쉽고, 액정 패널에 내장하였을 때 표시의 균일성이 손상되어, 제품가치를 떨어뜨린다. 또, 편광자 보호 필름의 위상차값이 이 범위 외에 있는 경우에도, 액정 패널에 내장하였을 때 표시의 균일성이 손상되어, 제품가치를 떨어뜨린다.
이상과 같은 본 실시형태에 있어서는 필름형으로 형성된 용융 수지를, 금속제의 냉각 롤(16)과, 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체(14a)의 내부에 하나의 고무제 롤(14b)이 배치된 터치 롤(14)에 의해 협압하고 있다. 이 때문에, 필름형으로 형성된 용융 수지의 양면이 터치 롤(14) 및 냉각 롤(16; 캐스팅 롤)에 의해 냉각되므로, 용융 수지를 빠르게 냉각 고화할 수 있다. 그 결과, 열 가소성 수지가 결정성 폴리올레핀계 수지인 경우에도, 결정이 성장하기 전에 용융 수지를 냉각 고화할 수 있게 되므로, 높은 투명성을 가지는 열 가소성 수지제 광학 필름을 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 금속제의 냉각 롤(16) 및 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체(14a)의 내부에 1 또는 복수의 고무제 롤(14b)이 배치된 터치 롤(14)을 사용하고 있다. 이 때문에, 필름형으로 형성된 용융 수지를 협압할 때, 수지 고임(뱅크)이 극히 발생하기 어렵게 되어 있다. 그 결과, 배향이 발생하기 어렵게 되고, 위상차가 작고, 또한, 폭 방향에 있어서 위상차에 격차가 거의 없는 열 가소성 수지제 광학 필름을 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 특히, 결정성 폴리올레핀계 수지가 비결정성 폴리올레핀계 수지와 비교하여 100배 정도의 배향의 용이함을 가지고, 광학적 균질성이 손상되기 쉬운 결정성 폴리올레핀계 수지를 사용한 경우에, 본 발명의 효과가 크게 발휘되게 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 터치 롤(14)의 띠 형상체(14a) 및 냉각 롤(16)이 함께 금속에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 표면 광택이 우수한 열 가소성 수지제 광학 필름을 형성하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 양호한 실시형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 터치 롤(14) 대신에, 도 2에 도시되는 터치 롤(20)을 사용하여도 좋다. 터치 롤(20)은 일본 공개특허공보 제(평)7-040370호에 기재되어 있는 성형 벨트 수단과 동등한 것이다. 구체적으로는 터치 롤(20)은 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체(22; 무단(無端) 벨트라고도 함)와, 띠 형상체(22)의 내부에 있어서 냉각 롤(16)의 외주면에 따라 나열하는 동시에 길이 방향이 평행이 되도록 배치된 2개의 롤(24, 26)과, 띠 형상체(22)의 표면 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 가지고, 롤(24)은 본 발명에 있어서의 고무제 롤이며, 롤(26)은 금속제 롤이며, 롤(26)의 표면 온도를 온도 조절 수단으로 조절함으로써 띠 형상체(22)의 표면 온도를 조절하는 것이다.
띠 형상체(22)는 스프링강, 스테인리스강, 니켈강 등의 탄성 변형이 가능한 금속 박막에 의해 통 형상으로 형성되어 있고, 그 표면에 이음매가 존재하지 않는다. 띠 형상체(22)는 고무제 롤(24) 및 금속제 롤(26)에 걸쳐 있고, 롤(24, 26)의 거리를 근접 또는 이격함으로써 띠 형상체(22)의 장력(텐션)을 조절할 수 있도록 되어 있다. 띠 형상체(22)로서는 그 두께가 300㎛ 내지 800㎛ 정도이고, 원통형으로 했을 때의 직경이 200mm 내지 600mm 정도의 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 표면 조도가 0.2S 이하이다.
롤(24, 26)은 원주 형상을 나타내고 있고, 띠 형상체(22)의 내부에서 회전 가능하게 되어 있다. 고무제 롤(24)은 경도가 30 내지 90 정도의 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔고무), 네오프렌 또는 실리콘에 의해 형성할 수 있다. 또한, 롤(24, 26)로서는 그 직경이 80mm 내지 200mm 정도의 것을 사용할 수 있다.
여기서, 터치 롤(20)을 사용한 경우, T다이(12)의 토출구(12a)로부터 토출된 용융 수지가 띠 형상체(22)와 냉각 롤(16)에 의해 최초에 끼워지는 위치가 협압의 개시점이 되고, 그 후 용융 수지가 띠 형상체(22)와 냉각 롤(16)로부터 떨어지는 위치가 협압의 종점이 된다.
또한, 열 가소성 수지로서 프로필렌계 수지를 사용하는 경우에는 띠 형상체(22)의 두께가 350㎛ 내지 600㎛ 정도이며, 고무제 롤(24)의 경도가 60 내지 80 정도이면 바람직하다. 이 때, 띠 형상체(22)의 두께가 350㎛ 미만이며, 고무제 롤(24)의 경도가 60 미만이면, 터치 롤(14)로서의 탄성이 지나치게 낮아지고, 터치 롤(14)의 폭 방향에서 균일하게 협압하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 이 때, 띠 형상체(22)의 두께가 600㎛를 넘고, 고무제 롤(24)의 경도가 80을 초과하면, 터치 롤(14)로서의 강성이 지나치게 높아지고, 자칫하면 뱅크 성형이 되어 위상차가 발생해 버릴 가능성이 높아지는 경향이 있다.
상기와 같은 터치 롤(20)과 냉각 롤(16)을 사용한 경우에도, 냉각 롤(16)의 표면 온도(T1[℃])는 상기 식(3)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고, 터치 롤(20)에서의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2[℃])는 상기 식(4)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있다.
또한, 예를 들면, 터치 롤(14) 대신에, 도 3에 도시되는 터치 롤(28)을 사용하고, 냉각 롤(16) 대신에, 도 3에 도시되는 냉각 유닛(30)을 사용하여도 좋다. 터치 롤(28)은 원주 형상을 나타내고 있다. 터치 롤(28)은 경도가 30 내지 90 정도의 네오프렌 또는 실리콘에 의해 형성된 고무 롤이나, 표면 조도가 0.2S 이하의 금속 롤에 의해 형성할 수 있다. 또한, 터치 롤(28)로서는 그 직경이 200mm 내지 600mm 정도의 것을 사용할 수 있다.
냉각 유닛(30)은 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체(30a)와, 띠 형상체(30a)의 내부에서 띠 형상체(30a)를 지지하는 복수(여기서는 3개)의 롤(30b 내지 30d)과, 띠 형상체(30a)의 외부에서 띠 형상체(30a)를 지지하는 롤(30e)과, 띠 형상체(30a)의 표면 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 가진다.
띠 형상체(30a)는 스프링강, 스테인리스강, 니켈강 등의 탄성 변형이 가능한 금속 박막에 의해 통 형상으로 형성되어 있고, 그 표면에 이음매가 존재하지 않는다. 띠 형상체(30a)로서는 그 두께가 800㎛ 내지 1200㎛ 정도이고, 원통형으로 했을 때의 직경이 2m 내지 10m 정도이고, 표면 조도가 0.5S 이하의 것을 사용할 수 있다.
롤(30b 내지 30d)은 원주 형상을 나타내고 있다. 또한, 롤(30b 내지 30d)로서는 그 직경이 800mm 내지 1200mm 정도의 것을 사용할 수 있다.
상기와 같은 터치 롤(28)과 상기와 같은 냉각 유닛(30)을 사용한 경우에도, 냉각 유닛(30)에 있어서의 띠 형상체(30a)의 표면 온도(T1[℃])는 상기 식(3)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고, 터치 롤(28)의 표면 온도(T2[℃])는 상기 식(4)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있다.
실시예 1
이하, 실시예 1-1 내지 1-2 및 비교예 1-1 및 도 1 및 도 4에 기초하여 본 발명을 따라 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1-1)
프로필렌계 수지(프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 에틸렌 함유량=4중량%, MFR=2, Tg=-10℃)를 250℃로 가열한 50mmφ 압출기(10; 스크류 : L/D=32, 배리어형 스크류)로 용융 혼련하고, 압출기(10)로부터, 압출기(10)에 이어 설치되는 어댑터 및 T다이(12; 모두 250℃로 설정)로 이 순서로 피드하고, T다이(12)의 토출구(12a; 립구)로부터 용융 형상체로 된 프로필렌계 수지 필름(용융 수지)을 토출했다. T다이(12)의 토출구(12a) 부분에서의 용융 수지의 온도는 248℃이었다. 그리고, 상기 용융 수지를, 도 1에 도시되는 터치 롤(14)과 냉각 롤(16)에 의해 협압 길이 10mm, 선압 20N/mm로 협압하는 동시에, 터치 롤(14) 및 냉각 롤(16, 18)에 의해 냉각하여 고화시키는 것으로, 두께가 130㎛의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
여기서, 터치 롤(14)의 띠 형상체(14a)는 그 직경이 280mm, 그 두께가 400㎛, 그 표면 조도가 0.4S이었다. 냉각 롤(16, 18)은 그 직경이 300mm, 그 표면 조도가 0.1S이며, 표면이 경면의 것이었다. 또한, 터치 롤(14)의 회전 속도를 3m/min, 냉각 롤(16, 18)의 회전 속도를 3m/min, 에어 갭(H)을 150mm, 냉각 롤(16)의 표면 온도(T1)를 15℃, 터치 롤(14)의 띠 형상체(14a)의 표면 온도(T2)를 30℃로 각각 설정하였다.
(실시예 1-2)
터치 롤(14)의 띠 형상체(14a)의 표면 온도(T2)를 85℃로 설정한 것 이외에는 실시예 1-1과 동일하게 하여 실시예 1-2의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(비교예 1-1)
터치 롤(14)의 띠 형상체(14a)의 표면 온도(T2)를 15℃로 설정한 것 이외에는 실시예 1-1과 동일하게 하여 비교예 1-1의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(평가 결과)
실시예 1-1 내지 1-2에 있어서 열 가소성 수지 필름(F)을 제조할 때, 열 가소성 수지 필름(F)은 터치 롤(14)로부터 깨끗하게 박리하여, 성형 안정성은 양호했다. 실시예 1-1 내지 1-2에 있어서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 눈으로 관찰한 바, 열 가소성 수지 필름(F)의 표면에는 주름이 존재하지 않고, 표면 상태가 양호했다. 또한, 실시예 1-1 내지 1-2에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 40mm×40mm로 절출하여, 오지게이소쿠기키서비스가부시키가이샤 제조, KOBRA-WPR에 의해 위상차를 각각 측정한 바, 위상차는 10nm, 9nm이며, 충분히 작은 값이었다. 또한, 실시예 1-1 내지 1-2에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 50mm×50mm로 절출하여, 스가시켄키가부시키가이샤 제조 헤이즈미터를 사용하여 JIS K 7136에 따라 HAZE를 각각 측정한 바, 모두 8%이며, 투명성이 우수하다. 또, HAZE는 필름의 투명성을 나타내는 지표이며, 값이 작을수록 투명한 것을 의미한다. 이상으로부터, 실시예 1-1 내지 1-2에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)의 품질의 평가 결과로서는 모두 「0 : 양호」이었다.
한편, 비교예 1-1에 있어서 열 가소성 수지 필름(F)을 제조할 때, 열 가소성 수지 필름(F)은 터치 롤(14)로부터의 필름의 박리성이 나쁘고, 성형 안정성이 불량하였다. 비교예 1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 눈으로 관찰한 바, 열 가소성 수지 필름(F)의 표면에는 주름이 존재하고 있고, 표면 상태가 불량이었다. 또한, 비교예 1-1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 40mm×40mm로 절출하여, 오지게이소쿠기키서비스가부시키가이샤 제조, KOBRA-WPR에 의해 위상차를 측정한 바, 위상차는 24nm이며, 실시예 1-1 내지 1-2와 비교하여 큰 값이었다. 또한, 비교예 1-1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)의 HAZE를 JIS K 7136에 따라 측정한 바, 11%이며, 실시예 1-1 내지 1-2와 비교하여 투명성이 떨어졌다. 이상으로부터, 비교예 1-1에 있어서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)의 품질의 평가 결과로서는 「× : 불량」이었다.
실시예 2
이하, 실시예 2-1 내지 2-6 및 비교예 2-1 내지 2-2 및 도 2 및 도 5에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 2-1)
프로필렌계 수지(프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 에틸렌 함유량=4중량%, MFR=2, Tg=-10℃)를 250℃로 가열한 50mmφ 압출기(10; 스크류 : L/D-32, 배리어형 스크류)에서 용융 혼련하고, 압출기(10)로부터, 압출기(10)에 이어 설치되는 어댑터 및 T다이(12; 모두 250℃로 설정)로 이 순서로 피드하고, T다이(12)의 토출구(12a; 립구)로부터 용융 형상체로 된 프로필렌계 수지 필름(용융 수지)을 토출했다. T다이(12)의 토출구(12a) 부분에서의 용융 수지의 온도는 248℃이었다. 그리고, 상기 용융 수지를 도 2에 도시되는 터치 롤(20)과 냉각 롤(16)에 의해 협압 길이 5mm, 선압 12N/mm로 협압하는 동시에, 터치 롤(20) 및 냉각 롤(16, 18)에 의해 냉각하여 고화시키는 것으로, 두께가 100㎛의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
여기서, 터치 롤(20)의 띠 형상체(22)는 원통형으로 했을 때의 그 직경이 280mm, 그 두께가 300㎛, 그 표면 조도가 0.2S이었다. 터치 롤(20)의 롤(24)은 실리콘에 의해 형성되고, 롤(26)은 금속 롤이며, 그 직경이 각각 160mm, 롤(24)의 경도가 60이었다. 냉각 롤(16, 18)은 그 직경이 300mm, 그 표면 조도가 0.1S이며, 표면이 경면의 것이었다. 또한, 터치 롤(20)의 회전 속도를 5m/min, 냉각 롤(16, 18)의 회전 속도를 5m/min, 에어 갭(H)을 150mm, 냉각 롤(16)의 표면 온도(T1)를 10℃, 터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 30℃로 각각 설정했다.
(실시예 2-2)
선압 8N/mm로 협압하는 동시에, 터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 85℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 실시예 2-2의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(실시예 2-3)
터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 90℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 실시예 2-3의 열 가소성 수지 필름(F; 두께는 130㎛)을 얻었다.
(실시예 2-4)
터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 100℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 실시예 2-4의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(실시예 2-5)
터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 140℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 실시예 2-5의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(실시예 2-6)
선압 16N/mm로 협압하는 동시에, 터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 85℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 실시예 2-6의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(비교예 2-1)
선압 6N/mm로 협압하는 동시에, 터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 10℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 비교예 2-1의 열 가소성 수지 필름(F)을 얻었다.
(비교예 2-2)
비교예 2-2에서는 터치 롤(20)의 띠 형상체(22)의 표면 온도(T2)를 170℃로 설정한 이외는 실시예 2-1과 동일하게 했다.
(평가 결과)
실시예 2-1 내지 2-6에 있어서 열 가소성 수지 필름(F)을 제조할 때, 열 가소성 수지 필름(F)은 터치 롤(20)로부터 깨끗하게 박리하여, 성형 안정성은 양호했다. 실시예 2에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 눈으로 관찰한 바, 열 가소성 수지 필름(F)의 표면에는 주름이 존재하지 않고, 표면 상태가 양호했다. 또한, 실시예 2-1 내지 2-6에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 40mm×40mm로 절출하여, 오지게이소쿠기키서비스가부시키가이샤 제조, KOBRA-WPR에 의해 위상차를 각각 측정한 바, 위상차는 8nm, 1nm, 10nm, 15mm, 20nm, 17nm이며, 모두 20nm 이하로 하는 충분히 작은 값이었다. 또, 실시예 2-1 내지 2-6에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 50mm×50mm로 절출하여, 스가시켄키가부시키가이샤 제조 헤이즈미터를 사용하여 JIS K 7136에 따라 HAZE를 각각 측정한 바, 5%, 6%, 6%, 6%, 7%, 6%이며, 모두 7% 이하가 되어 투명성이 우수했다. 이상으로부터, 실시예 2-1 내지 2-6에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)의 품질의 평가 결과로서는 모두 「0 : 양호」이었다.
한편, 비교예 2-1에 있어서 열 가소성 수지 필름(F)을 제조할 때, 열 가소성 수지 필름(F)은 터치 롤(20)로부터의 필름의 박리성이 나빠, 성형 안정성이 불량이었다. 비교예 2-1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 눈으로 관찰한 바, 열 가소성 수지 필름(F)의 표면에는 주름이 존재하고 있고, 표면 상태가 불량이었다. 또한, 비교예 2-1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)을 40mm×40mm로 절출하여, 오지게이소쿠기키서비스가부시키가이샤 제조, KOBRA-WPR에 의해 위상차를 측정한 바, 위상차는 20nm이며, 충분히 작은 값이었다. 또한, 비교예 2-1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)의 HAZE를 JIS K 7136에 따라 측정한 바, 10%이며, 실시예 2-1 내지 2-6과 비교하여 투명성이 떨어졌다. 이상으로부터, 비교예 2-1에서 얻어진 열 가소성 수지 필름(F)의 품질의 평가 결과로서는 「× : 불량」이었다.
또한, 비교예 2-2에 있어서 열 가소성 수지 필름(F)을 제조하려고 한 바, 성형 중, 터치 롤(20)에 용융 수지가 권취되어, 열 가소성 수지 필름(F)을 얻을 수 없었다.
1 : 필름 제조 시스템
12 : T다이
12a : 토출구
14, 20, 28 : 터치 롤
14a, 22 : 띠 형상체
14b : 고무제 롤
16, 18 : 냉각 롤
30 : 냉각 유닛
F : 열 가소성 수지 필름

Claims (1)

  1. 열 가소성 수지를 용융 혼련하여 용융 수지로 하는 용융 공정과,
    상기 용융 수지를 T다이로부터 180℃ 이상 또한 300℃ 이하로 토출하여 필름형으로 형성하는 성형 공정과,
    필름형으로 형성된 상기 용융 수지를, 금속제의 냉각 롤과 통 형상으로 된 금속제의 띠 형상체의 내부에 1 또는 복수의 고무제 롤이 배치된 감압체에 의해 협압함으로써, 냉각 고화시키는 냉각 공정을 구비하고,
    상기 냉각 공정에서는,
    상기 냉각 롤의 표면 온도(T1[℃])가 하기 식(1)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있고,
    상기 감압체의 상기 띠 형상체의 표면 온도(T2[℃])가 하기 식(2)에 의해 나타내지는 조건을 충족시키도록 설정되어 있는 열 가소성 수지제 광학 필름의 제조 방법.
    Tg-30℃≤T1≤Tg+50℃ ···(1)
    (단, Tg[℃]는 상기 열 가소성 수지의 중간점 유리 전위 온도)
    T1+10℃≤T2≤T1+150℃ ···(2)
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