TW201030090A - Polylactic acid film - Google Patents
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Description
201030090 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關具有優良透明性、尺寸安定性之聚乳酸 薄膜及其製造方法。 【先前技術】 隨著地球暖化等環境問題、石油枯絕之危機及產生國 φ 供給問題等而使石油價格飛漲,因此需開發非石油系樹脂 ,其中聚乳酸除了具有取代石油系樹脂之可能性外,還具 有透明性及低折射率等光學特性,故期待能活用該特性之 用途開發。 但一般聚乳酸之熔點較低爲160 °C,因此會有熔化及 變形等之耐熱性課題。另有生分解性及濕熱環境下會以較 快速度惡化之物性安定性課題,因此會有用途受限之缺點 〇 φ 又,已知聚L -乳酸及聚D -乳酸係以溶液或熔融狀態混 合,而形成立體配位聚乳酸(專利文獻1及非專利文獻1 ) 。該立體配位聚乳酸之熔點爲200至23 0°C,比較聚L-乳酸 及聚D -乳酸爲非常高之熔點,因此可發現深具高結晶性之 現象。 因該立體配位聚乳酸可被使用於高溫加工及耐熱用途 上,另可改良生分解性及濕熱環境下惡化情形,故曾提案 作爲工業用、農業用、包裝用薄膜(專利文獻2)。 但會因下述理由而難由立體配位聚乳酸製造透明薄膜 -5- 201030090 (η立體配位聚乳酸爲’聚L-乳酸相及聚D_乳酸相 (以下稱爲均相)與立體配位聚乳酸相(以下稱爲配位相 )之複合組成物’因此一般D S C測定時會測得對應均相結 晶之熔化峰的峰溫度190°C以下低熔點結晶熔化峰,及對 應配位相結晶之熔化峰的峰溫度1 9 0 t以上之高熔點I吉曰曰曰 熔化峰的2個峰。因存在該不同熔點之結晶形態,故不易 製造透明薄膜。 (2)又立體配位聚乳酸爲結晶性聚合物,因此易結 晶配向。即,將立體配位聚乳酸製膜時,爲了防止加水分 解而需事前進行乾燥處理’但以熱風乾燥機等加熱乾燥時 易使立體配位聚乳酸結晶化。又將立體配位聚乳酸熔融擠 壓時’通過擠壓機之熔融預熱區會使立體配位聚乳酸結晶 化,而使均相結晶及配位相結晶成長。 當同時有在低熔點之均相結晶及高熔點之配位相結晶 時,既使考慮熔化及混煉也會因該混合物存在2種不同流 動特性之狀態,而形成海島構造或藉由流動配向而發生高 熔點部分及低熔點部分之層構造,故會因雙相分離而發生 流動斑使光散射,而難得到高透光率之均勻薄膜。 特別是專利文獻2所記載之延伸薄膜,會因高延伸倍 率而有結晶配向使透明性惡化之問題。又,未延伸薄膜酸 配位結晶化程度較低之薄膜會有易因加熱而白化’且既使 室溫下爲透明狀,也會因實施包含加熱之成形加工步驟而 全部或部分白化等問題。因此要求由立體配位聚乳酸形成 -6 - 201030090 之薄膜爲’具有可使用於光學用途之優良透明性,及既使 加工時暴露於高溫下也能維持透明性之光學用薄膜。 (專利文獻1)特開昭63-241024號公報 (專利文獻2)特開2007-119553號公報 (非專利文獻 1) Macromolecules,24 5651 (1991) (非專利文獻2 )化學總說,No. 3 9, 1 998 (學會出版 中心發行) 馨 【發明內容】 發明之揭示 因此本發明之目的爲,提供具有優良透明性,既使暴 露於高溫下也能維持高透明性之聚乳酸薄膜。又本發明之 目的爲,提供具有特定之面方向相位差(Re)及厚度方向 相位差(Rth ),加熱時尺寸安定性優良之適用於光學用 途的聚乳酸薄膜。 φ 本發明者針對將立體配位聚乳酸製膜時之熔融擠壓、 延伸、熱處理等條件進行檢討,結果得到既使爲未延伸或 低倍率延伸之薄膜,也可抑制高溫環境下白化,具有高透 明性之聚乳酸薄膜,而完成本發明。 即本發明係包含下述發明。 1 · 一種聚乳酸薄膜,其爲,將以重量比(B/C ) = 10/90至90/10熔融混煉主成份爲L-乳酸單位且含有0至10 莫耳%之L-乳酸單位以外的成份之聚乳酸(B ),及主成 份爲D -乳酸單位且含有〇至1 0莫耳%之D -乳酸單位以外的 201030090 成份之聚乳酸(c)而得的聚乳酸(A)熔融擠壓而得之 聚乳酸薄膜中, (a )下述式(i )所定義的立體配位結晶化度(s )爲9 0 %以上, S = {ΔΗπι sc/ (ΔΗπι s c + AHmh)} x 1 〇 〇 ⑴ (式中,AHmh爲藉由差示掃描熱量計測定(DSC測 定)求取之結晶熔化峰溫度未達1 9 0°C的低熔點結晶 熔化峰之熔化熱函數,AHmsc爲藉由DSC測定求取的 結晶熔化峰溫度爲190 °C以上之高熔點結晶熔化峰的 熔化熱函數) (b )濁度爲1 〇 %以下, (c)以14〇°C熱處理10分鐘後濁度變化爲5%以下。 2.如前項1所記載之聚乳酸薄膜,其爲未實質延伸, 或單軸延伸爲未達2倍,或雙軸延伸爲未達面積倍率之4倍 〇 3 ·如前項1或2所記載之聚乳酸薄膜,其中經90t以 上21 〇°C以下熱處理。 4 如前項1至3中任何一項所記載之聚乳酸薄膜(1 ) ’其中(d-l )下述式(ϋ )所定義的面方向相位差(Re )爲20nm以下,下述式(ίΗ )所定義的厚度方向相位差 (Rth)未達 25nm, R e == (η X — n y) X d (i i) R t h = ( (n x + n y) / 2 — n z) x d (i i i) 201030090 (式中,nx爲薄膜長度方向之折射率,ny爲薄膜幅寬 方向之折射率,nz爲薄膜厚度方向之折射率,d爲薄 膜之厚度(nm)) (e )以90 °C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮率 爲4 %以下。 5 ·如前項1至3中任何一項所記載之聚乳酸薄膜(2 ) ,其中(d-2 )下述式(ii )所定義的面方向相位差(Re φ )爲20nm以下,下述式(iii )所定義的厚度方向相位差 (Rth)爲25nm以上90nm以下,
Re= (nx — ny) Xd (i i) R t h= ( (nx + ny) /2—nz) Xd (iii) (式中,nx爲薄膜之長度方向的折射率,ny爲薄膜 之幅寬方向的折射率,nz爲薄膜之厚度方向的折射 率,d爲薄膜之厚度(nm)) (e )以90 °C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮率 .❹爲4 %以下。 6-如前項1至3中任何一項所記載之聚乳酸薄膜(3 ) ’其中(d-3)下述式(ii)所定義的面方向相位差(Re )爲超過20nm且130nm以下,下述式(iii)所定義的厚度 方向相位差(Rth)爲90nm以上且350nm以下,
Re= (nx — ny) Xd (i i) R t h= ( (nx + ny) /2 —nz) Xd (iii) (式中,nx爲薄膜之長度方向的折射率,ny爲薄膜之 -9 - 201030090 幅寬方向的折射率’ nz爲薄膜之厚度方向的折射率’ d爲 薄膜之厚度(nm)) (e)以90 °C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮率 爲4 %以下。
7 .如前項1至6中任何一項所記載之聚乳酸薄膜,其 中含有三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金屬鹽(E )° 8.如前項1至7中任何一項所記載之聚乳酸薄膜,其 爲光學用薄膜。 9 .如前4項所記載之聚乳酸薄膜,其爲IP S型液晶顯 示裝置用光學補償薄膜。 10.如前項5所記載之聚乳酸薄膜,其爲偏光板護薄 膜。 11·如前項6所記載之聚乳酸薄膜,其爲v A型液晶顯 示裝置用光學補償薄膜。 12. —種聚乳酸薄膜之製造方法,其爲,包含(1) 於(Tmsc + 5 )至(Tmsc+50 ) ( °C )之溫度下,以拉伸比 爲2以上80以下之範圍將聚乳酸(A)熔融擠壓的步驟, (其中聚乳酸(A)爲,以重量比(B/C) =10/90至90/10 將主成份爲L-乳酸單位且含有0至10莫耳%之L-乳酸單位 以下的成份之聚乳酸(B),及主成份爲D-乳酸單位且含 有0至10莫耳%之〇 -乳酸單位以外的成份之聚乳酸(C) 熔融混煉而形成的聚乳酸,又Tmsc爲藉由DSC測定求取之 結晶熔化峰的峰溫度爲1 90 °C以上之高熔點結晶熔化峰之 201030090 峰溫度)。 1 3 .如前項1 2所記載之製造方法, 實質延伸’或單軸延伸爲未達2倍,或 積倍率之4倍。 14.如前項12或13所記載之製造戈 擠壓後,以9 0 °C以上2 1 0 °C以下熱處理; φ 實施發明之最佳形態 <聚乳酸薄膜> 下面將詳細說明本發明。 本發明之聚乳酸薄膜爲,將主成份 有〇至1 〇莫耳%之L-乳酸單位以外的成{ 及主成份爲D -乳酸單位且含有〇至1〇莫 以外的成份之聚乳酸(D )熔融混煉而 熔融擠壓而形成之薄膜。 ❿ (聚乳酸(B )) 聚乳酸(B)可爲,實質上僅由L_ 乳酸及與D-乳酸等其他單體的共聚物等 上僅由L-乳酸單位構成之聚l-乳酸。 就結晶性及薄膜之耐熱性等物性, 乳酸單位含量較佳爲90至100莫耳%,7 爲佳’更佳爲98至100莫耳%。即,L-聚合成份單位較佳爲0至10莫耳%,又 其中熔融擠壓後未 雙軸延伸爲未達面 法,其中包含熔融 1步驟。 爲L-乳酸單位且含 今之聚乳酸(B ), 耳%之D -乳酸單位 得的聚乳酸(A ) 乳酸單位構成之聚 ’但特佳爲,實質 聚乳酸(B )之L-乙以95至1〇〇莫耳% 乳酸單位以外之共 以〇至5莫耳%爲佳 -11 - 201030090 ’更佳爲0至2莫耳%。 該聚乳酸(Β)具有結晶性,其熔點較佳爲150 °C以上 190°C以下,更佳爲160°C以上190°C以下。具有該範圍之 熔點時,藉由聚乳酸(B )形成立體配位聚乳酸時,可形 成更高熔點之立體配位結晶且可提升結晶化度。 聚乳酸(B)之重量平均分子量較佳爲8萬至25萬,又 以10萬至25萬以下爲佳,更佳爲I2萬至20萬。使用該重量 平均分子量之聚乳酸(B)時,工業上可有效率製造立體 配位聚乳酸,且可抑制聚乳酸(A)之流動斑而得符合本 發明之聚乳酸薄膜的透明性範圍。 聚乳酸(B)於無損其結晶性之範圍內,可依希望含 有L-乳酸以外之共聚合成份。 (聚乳酸(C )) 聚乳酸(C)可爲,實質上僅由D_乳酸單位構成之聚 乳酸及與L -乳酸等其他單體的共聚物等,但特佳爲,實質 上僅由D -乳酸單位構成之聚D·乳酸。 就結晶性及薄膜之耐熱性等物性,聚乳酸(C )之D _ 乳酸單位含量較佳爲90至1〇〇莫耳%,又以95至1〇〇莫耳% 爲佳’更佳爲98至100莫耳%。即,D_乳酸以外之共聚合 成份單位含量較佳爲〇至10莫耳%,又以〇至5莫耳%爲佳 ,更佳爲〇至2莫耳%。 該聚乳酸(C )具有結晶性,其熔點較佳爲1 5(Γ(:以上 190C以下’更佳爲160C以上i9〇°C以下。具有該範圍之 -12- 201030090 熔點時,藉由聚乳酸(C)形成立體配位聚乳酸時,可形 成更高熔點之立體配位結晶且可提升結晶化度。 聚乳酸(C)之重量平均分子量較佳爲8萬至25萬,又 以10萬以上25萬以下爲佳,更佳爲12萬以上至20萬。使用 具有該重量平均分子量之聚乳酸(C)時,工業上可有效 率製造立體配位聚乳酸,且可抑制聚乳酸(A )之流動斑 而得符合本發明之聚乳酸薄膜的透明性範圍。 φ 聚乳酸(B )、聚乳酸(C )於無損其結晶性之範圍 內,可含有L-乳酸、D -乳酸以外之共聚合成份,又該共聚 合成份無特別限定。例如可選用乙醇酸、己內酯、丁內酯 、丙內酯等羥基羧酸類、乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二 醇、1,4-丙二醇、1,5-丙二醇、己二醇、辛二醇、癸二醇 、十二烷二醇、碳數2至3 0之脂肪族二醇類、琥珀酸、馬 來酸、己二酸、碳數2至30之脂肪族二羧酸、對苯二甲酸 、間苯二甲酸、羥基安息香酸、氫醌等芳香族二醇、芳香 0 族二羧酸等所選出之1種以上單體。 (製造聚乳酸(B)、聚乳酸(C)) 製造聚乳酸(B )、聚乳酸(C )之方法並無特別限 定,適用先前已知之方法。 例如將L-或D-乳酸直接脫水縮合之方法,將L-或D-乳 酸低聚物固相聚合之方法,將L-或D-乳酸一度脫水環化而 交酯化後,再熔融開環聚合之方法等。其中就品質、生產 效率更佳爲藉由直接脫水縮合方法或交酯類之熔融開環聚 -13- 201030090 合法而得的聚乳酸’最佳爲交酯類之熔融開環聚合法。 此等製造法所使用的觸媒可爲,能聚合聚乳酸(B) 、聚乳酸(C )而得前述特定特性之物中任何一種。即, 交酯類之熔融開環聚合觸媒如已知的鹼金屬、鹼土類金屬 、稀土類、過渡金屬類、鋁、鍺、錫、銻等之脂肪酸鹽、 碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氧化物、氫氧化物、鹵化物、 醇鹽等。 其中較佳爲含有錫、鋁、鋅、鈣、鈦、鍺、錳、鎂及 稀土類元素中所選出之至少一種的觸媒。以下將該觸媒簡 稱爲含特定金屬觸媒。 該類含特定金屬觸媒如下述化合物。即,氯化亞錫、 溴化亞錫、碘化亞錫、硫酸亞錫、氧化仲錫、肉豆蔻酸錫 、辛酸錫、硬脂酸錫、四苯基錫、甲氧化錫、乙氧化錫、 丁氧化錫、氧化鋁、鋁乙醯丙酮酸鹽、異丙氧化鋁、鋁-亞胺錯合物氯化鈦、鈦酸乙酯、鈦酸丁酯、鈦酸乙二醇、 四丁氧化鈦、氯化鋅、氧化鋅、二乙基鋅、三氧化銻、三 溴化銻、乙酸銻、氧化鈣、氧化鍺、氧化錳、碳酸錳、乙 酸錳、氧化鎂、烷氧化釔等。 考量觸媒活性、減少副反應時較佳如,氯化亞錫、溴 化亞錫、碘化亞錫、硫酸亞錫、氧化仲錫、肉豆蔻酸錫、 辛酸錫、硬脂酸錫、四苯基錫等含錫化合物及鋁乙醯丙酮 酸鹽、丁氧化鋁、鋁-亞胺錯合物等含鋁化合物。更佳如 下述之物。 即,二乙氧化錫、二壬氧基錫、肉豆蔻酸錫、辛酸錫 -14 - 201030090 、硬脂酸錫、氯化錫、鋁乙醯丙酮酸鹽、異丙氧化鋁等。 觸媒使用量相對於交酯類1kg爲0.42x10 _4至100x10-4 (莫耳)’又考量反應性,所得聚交酯類之色調、安定性 時爲1.68\10-4至42.1)<10-4(莫耳),特佳爲 253χ1〇-4 至 16.8xl0·4 (莫耳)。 就聚乳酸(A)及聚乳酸薄膜之熔融安定性、濕熱安 定性’聚乳酸(B )、聚乳酸(C )之聚合觸媒較佳爲, φ 使用已知之方法,例如以溶劑洗淨去除,或使觸媒活性失 活、不活性化。 存在含特定金屬觸媒下聚合聚乳酸時,使觸媒失活用 之失活劑如下述化合物。 即具有亞胺基,且含有可配位於含特定金屬系聚合觸 媒之螯合配位基群所形成的有機配位基、磷含氧酸、磷含 氧酸酯及下述式所表示之有機磷含氧酸化合物群中所選出 之至少一種,相對於含特定金屬觸媒之金屬元素1當量添 φ 加0.3至20當量的樹脂。 χι-Ρ (=〇) m (OH) n (OX2) 2_n (式中,m爲0或1,n爲1或2,X】、X2各自獨立爲可具有 碳數1至20之取代基的碳化氫基)。 失活劑之使用量更佳爲,前述基準下0.4至15當量, 特佳爲0.5至10當量。 所使用的亞胺系化合物爲,構造中具有亞胺基且可配 位於金屬系聚合觸媒之苯酚四座的螯合配位基。因本發明 之亞胺系化合物不爲先前觸媒失活劑般之布朗氏台德酸或 -15- 201030090 鹼,故不會使聚乳酸之耐加水分解性惡化可提升熱安定性 。該亞胺系化合物如,N,N’-雙(亞水楊基)伸乙基二胺 、N,N’-雙(亞水楊基)丙烷二胺等。 磷含氧酸如,二氫化物羰基磷(I)酸、二氫化物四 羰基二磷(II、II )酸、氫化物三羰基磷(III )酸、二氫 化物五羰基二磷(III )酸、氫化物五羰基二(II、IV )酸 、十二羰基六磷(III )酸、氫化物八羰基三磷(ΙΠ、IV 、IV )酸、八羰基三磷(IV、III、IV )酸、氫化物六羰 基二磷(III、V)酸、六羰基二磷(IV)酸、十羰基四磷 (IV)酸、十一羰基四磷(IV)酸、九羰基三磷(V、IV 、IV )酸等酸價5以下之低氧化數磷酸。 又如一般式(ΧΗ20 · yP2〇5 )所表示,x/y = 3之原磷酸 ’ 2>x>y>l且藉由縮合度稱爲二磷酸、三磷酸、四磷酸 、五磷酸等之聚磷酸及其混合物,x/y=l所表示之偏磷酸 ,其中又以三偏磷酸、四偏磷酸爲佳,l>x/y>〇所表示 的五氧化磷構造中部分具有殘存的網目構造之超磷酸,及 此等酸之一價、多價的醇類、或聚烷二醇類之部分酯、完 全酯。又可依觸媒失活能使用酸或酸酯類。 有關形成磷含氧酸之酯用的醇類並無特別限制,但所 使用的一價醇較佳爲,可具有碳數1至22之取代基的下述 式所表示之醇類。
Y-OH 式中,γ爲可具有碳數1至22之取代基的碳化氫基。 具體例如,甲基醇、乙基醇、丙基醇、丁基醇、2 -乙 -16- 201030090 基己基醇、癸醇、十二烷醇、苄基醇、環己基醇、己基醇 、苯酚、十六烷基醇等。 多價醇如,可具有碳數2至22之取代基的下述式所表 示之多價醇、糖醇類等。 X-(0H)a 式中,X爲可具有碳數2至22之取代基的碳化氫基,a 爲2至6之整數。 φ 具體例如,乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6- 己二醇、丙二醇、季戊四醇、三羥甲基丙烷、聚乙二醇、 聚丙二醇、myo-肌醇、D-,L-肌醇、scyllo-肌醇等肌醇類 、環狀糖醇等。 特佳如,磷酸、亞磷酸、次亞磷酸、焦磷酸、三偏磷 酸、四偏磷酸、苯基膦酸、苄基次膦酸、磷酸二丁酯、磷 酸二壬酯、N,N’-雙(亞水楊基)伸乙基二胺、N,N’-雙( 亞水楊基)丙烷二胺,其中又以磷酸、亞磷酸、焦磷酸特 ❹ 佳。 又可以膦醯基脂肪酸酯作爲失活劑用。 本發明所使用的膦醯基脂肪酸酯爲,介有脂肪族碳化 氫基鍵結膦酸二酯部位及羧酸酯部位而得之化合物,因該 膦醯基脂肪酸酯爲無色透明且具有優良耐熱性,故所得組 成物可具有良好色相。特別是具有如下述式(3 )之化學 構造的膦醯基脂肪酸酯可賦予本發明目的之良好結果。 -17- (3) (3)201030090
式中,1至113各自獨立爲碳數1至20之烷基或碳數6至 12之芳基。烷基如乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。芳 基如苯基、萘基等。1至R3可完全相同或相異。又η爲1至 3之整數。 式(3)所表示之化合物如,二乙基膦醯基乙酸乙酯 、二-η-丙基膦醯基乙酸乙酯、二-η-丁基膦醯基乙酸乙酯 、二-η-己基膦醯基乙酸乙酯、二-η-辛基膦醯基乙酸乙酯 、二- η-癸基膦醯基乙酸乙酯、二-η-十二烷基膦醯基乙酸 乙酯、二-η_十八烷基膦醯基乙酸乙酯、二苯基膦醯基乙 酸乙酯、二苯基膦醯基乙酸乙酯、二乙基膦醯基乙酸癸酯 、二乙基膦醯基乙酸十二烷酯、二乙基膦醯基乙酸十八烷 酯、二乙基隣醯基丙酸乙酯、二-η-丙基膦醯基丙酸乙酯 、二-η-丁基膦醯基丙酸乙酯、二-η-己基膦醯基丙酸乙酯 、二-η-辛基膦醯基丙酸乙酯、二-η-癸基膦醯基丙酸乙酯 、二-η-十二烷基膦醯基丙酸乙酯、二-η-十八烷基膦醯基 丙酸乙酯、二苯基膦醯基丙酸乙酯、二乙基膦醯基丙酸癸 酯、二乙基膦醯基丙酸十二烷酯、二乙基膦醯基丙酸十八 烷酯、二乙基膦醯基丁酸乙酯、二-η-丙基膦醯基丁酸乙 酯、二-η-丁基膦醯基丁酸乙酯、二-η-己基隣醯基丁酸乙 酯、二-η-辛基膦醯基丁酸乙酯、二-η-癸基膦醯基丁酸乙 -18- 201030090 酯、二-η-十二烷基膦醯基丁酸乙酯、二-n-十八烷基膦醯 基丁酸乙酯、二苯基膦醯基丁酸乙酯、二乙基膦醯基丁酸 癸基、二乙基膦醯基丁酸十二烷酯' 二乙基膦醯基丁酸十 八烷酯。考量效能及易處理等又以二乙基膦醯基乙酸乙酯 、二-η-丙基膦醯基乙酸乙酯、二-η-丁基膦醯基乙酸乙酯 、二-η-己基膦醯基乙酸乙酯、二乙基膦醯基乙酸癸酯、 式(3)中1至113之碳數爲2 0以下時,其熔點會低於 聚乳酸及組成物之製造溫度而可充分熔化混合,因此可有 效率捕捉金屬聚合觸媒。又膦醯基脂肪酸酯爲,膦酸二酯 部位與羧酸酯部位之間具有脂肪族碳化氫基。爲了有效率 捕捉聚乳酸中之金屬聚合觸媒,式(3)中η較佳爲1至3之 整數。 膦醯基脂肪酸酯之含量相對於聚乳酸100重量份爲 0.001至0.5重量份,較佳爲0·02至0.2重量份。膦醯基脂肪 φ 酸酯之含量太少時,會使殘留的金屬聚合觸媒之失活效率 極度惡化,而無法得到充分效果。又太多時會明顯污染成 形加工時或紡絲時所使用的模具或噴嘴。 此等失活劑可單獨使用,或依情形複數倂用。此等失 活劑相對於含特定金屬觸媒中金屬元素1當量之使用量爲 〇.3至20當量,較佳爲0.5至15當量,更佳爲0.5至10當量’ 特佳爲0.6至7當量。 失活劑之使用量太少時將無法充分降低觸媒金屬之活 性,又過量使用時失活劑可能會引起樹脂分解而不宜。 -19- 201030090 (聚乳酸(A )) 聚乳酸(A)係以220至300°C熔融混煉重量比爲10/90 至9 0/10之聚乳酸(B)及聚乳酸(C)而得。 爲了提高聚乳酸(A )之立體配位結晶化度(S ), 聚乳酸(B)與聚乳酸(C)之重量混合比較佳爲30/70至 70/30,更佳爲40/60至60/40。又盡可能選擇近似50/5 0之 混合比。 就提升聚乳酸之熔融時的安定性及立體配位結晶化度 (S)觀點,熔融混煉溫度較佳爲230至300 °C,又以240至 2 8 0 °C爲佳,更佳爲2 4 5至2 7 5 °C。 藉由該混合比、混煉溫度熔融混煉時,可使聚乳酸( A)之立體配位結晶化度(S)爲80%以上。聚乳酸薄膜 之立體配位結晶化度(S )較佳爲90%至100%,更佳爲95 %至100%,特佳爲100%。 熔融混煉之方法並無特別限定,適用分批式或連續式 之熔融混合裝置。例如可使用熔融攪拌機、單軸或雙軸擠 壓機、揑合機、無軸籠型攪拌槽、住友重機製拜波克、三 菱重工業製N-SCR、日立製作所製雙拱翼、格子翼或肯尼 斯式攪拌機、或滋爾滋式SMLX型靜電混合機具備管型聚 合裝置等。就生產性、聚乳酸之品質至色調觀點,又以使 用自動清除式聚合裝置之無軸籠型攪拌槽、N-SCR、雙軸 擠壓混煉機等爲佳。 以該混合比熔融混煉聚乳酸(B )及聚乳酸(C )後 -20- 201030090 ,熔融擠壓具有該立體配位結晶化度之聚乳酸(A )而薄 膜化時,可抑制前述來自雙相分離之流動斑,因此適用於 製造具有良好透明性及優良耐熱性之聚乳酸薄膜。 聚乳酸(A)之重量平均分子量較佳爲8萬至25萬, 更佳爲10萬至25萬,特佳爲12萬至20萬。該重量平均分子 量可抑制流動斑而提升透明性,同時可提高薄膜之機械物 性及耐久性。 參 (結晶化核劑(立體化促進劑)) 聚乳酸(A )較佳爲含有結晶化核劑(也稱爲立體化 促進劑)用之三斜晶系無機粒子(D )、磷酸酯金屬鹽( E )中至少一種。 添加該劑時’可使聚乳酸薄膜之立體配位結晶化度( S)爲90%以上’較佳爲95%以上,更佳爲97%以上。 結晶化核劑可有效使藉由D S C測定求取之起因於立體 φ 配位聚乳酸的熔化峰爲單峰,即使立體配位結晶化度(S )爲100%。具有高立體配位結晶化度(S)之聚乳酸(A )可實現透明性、耐熱性之薄膜而爲佳。 已知有各種作爲提升聚乳酸之結晶化度用的核劑,雖 然本發明之明確的作用機構尙不明,但以使用可提升立體 配位結晶化度(S ) ’或可提升聚乳酸薄膜之透明性的三 斜晶系無機粒子(D) '磷酸酯金屬鹽(E )爲佳。 該三斜晶系無機粒子(D )如,矽灰石( wollasutonite) ' 硬矽鈣石(x〇n〇t〇uite)、硼酸石、偏 -21 - 201030090 矽酸鈣(〇:)、偏矽酸鈣(θ)、偏矽酸鹽、硫酸鈣、硫 酸鈽(III)、磷酸鋅、磷酸二氫鋅、磷酸二氫鈣、氧化 鋁矽酸鋁、氧化鋁矽酸鉀等。 其中就提升立體配位結晶化度(S)及提升薄膜之透 明性觀點較佳如,矽灰石、硫酸鈣、偏矽酸鈣,更佳爲矽 灰石、偏矽酸鈣(α)等。 本發明所使用的磷酸酯金屬鹽(Ε)較佳如,式(1)
、(2)所表示之芳香族有機磷酸酯金屬鹽。
(1) 式中,R,爲氫原子或碳原子數1至4之烷基,R2、R3各 自獨立爲氫原子或碳原子數1至12之烷基,爲鹼金屬原 子、鹼土類金屬原子、鋅原子或鋁原子,P爲1或2,又… 爲鹼金屬原子、鹼土類金屬原子、鋅原子時,q爲0,Mi 爲銘原子時,q爲1或2。
(2) -22- 201030090 式中,R4、R5及R6各自獨立爲氫原子或碳原子數1至 12之烷基,M2爲鹼金屬原子、鹼土類金屬原子、鋅原子 或鋁原子,P爲1或2,又M2爲鹼金屬原子、鹼土類金屬原 子、鋅原子時,q爲0,M2爲鋁原子時,q爲1或2。芳香族 有機磷酸酯金屬鹽可爲1種或併用複數種之物。
式(1)中,1^爲氫原子或碳數1至4之烷基。R!所表 示之碳原子數1至4的院基如,甲基、乙基、η -丙基、iso-丙基、η-丁基、sec-丁基、iso-丁基等。 R2、R3各自獨立爲氫原子或碳數1至12之烷基。碳數1 至12之烷基如,甲基、乙基、η-丙基、iso-丙基、η-丁基 、sec-丁基、iso-丁基、tert-丁基、戊基、tert-戊基、己 基、庚基、辛基、iso-辛基、tert-辛基、2-乙基己基、壬 基、iso -壬基、癸基、iso -癸基、tert -癸基、十一院基、 十二烷基、tert-十二烷基等。 Μι爲Na、1C、Li等鹼金屬原子、Mg、Ca等鹼土類金 屬原子、鋅原子或鋁原子。p爲1或2,又^爲鹼金屬原子 、鹼土類金屬原子、鋅原子時,q爲0,爲鋁原子時,q 爲1或2。 式(1)所表示之磷酸金屬鹽中較佳如,1爲氫原子 且R2、R3因爲tert-丁基之物。 式(2 )中,r4、r5、R6各自獨立爲氫原子或碳數1至 12之烷基。R4、R5、R6所表示之碳數1至12的烷基如,甲 基、乙基、η-丙基、iso-丙基、η-丁基、sec-丁基、iso-丁 基、tert-丁基、戊基、tert-戊基、己基、庚基、辛基、 -23- 201030090 iso -辛基、tert -辛基、2 -乙基己基、壬基、iso -壬基、癸 基、iso -癸基、tert -癸基、十一院基、十一院基、tert -十 二烷基等。 M2爲Na、K、Li等鹼金屬原子、Mg、Ca等鹼土類金 屬原子、鋅原子或鋁原子。P爲1或2,又厘2爲鹼金屬原子 、鹼土類金屬原子、鋅原子時,q爲〇,M2爲鋁原子時,q 爲1或2。 式(2)所表示之磷酸酯金屬鹽中較佳如’ R4、R5、 R6爲甲基且R5爲tert-丁基之物,或Ml、M2爲鋁之物。 又使用磷酸酯金屬鹽中之市售物,例如ADEKA (股 )製商品名亞當卡NA-10、亞當卡NA-11、亞當卡NA-21、 亞當卡NA-71'亞當卡NA-30、亞當卡NA-35等也可有效得 到本發明之磷酸酯金屬鹽所希望的目的。 其中就薄膜透明性較佳如,磷酸酯鋁鹽之亞當卡NA-71及含有磷酸酯鋁鹽與有機助劑之亞當卡NA-21。又以粉 碎後分級爲高分散性平均粒徑5 y m以下之微細粒子狀的 亞當卡NA-71、亞當卡NA-21爲佳。 三斜晶系無機粒子(D)、磷酸酯金屬鹽(E)之使 用量相對於聚乳酸(A ) 100重量份各自爲0.01至5重量份 。少於0.0 1重量份時幾乎無所希望之效果,不符實用性。 又多於5重量份時,薄膜成形時會引起熱分解及惡化著色 而不宜。因此較佳選擇0.05至4重量份,特佳爲0.1至3重 量份。 使用該量比之三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯 -24- 201030090 金屬鹽(E )時,於形成本發明之聚乳酸薄膜時可抑制起 因於雙相分離所生成的流動斑’因此可製造具有良好透明 性及耐熱性之薄膜。 又,就聚乳酸薄膜之透明性觀點,本發明所使用的三 斜晶系無機粒子(D)及磷酸酯金屬鹽(E)各自較佳爲 粒徑盡可能小之物,特佳爲超過之大型粒子的含有 率較少之物,但實用上較佳爲使用0.01至l〇"m之物。更 Φ 佳爲選擇0.05至7#m之物。超過l〇ym之大型粒子的含有 率超過20%時會提高聚乳酸薄膜之濁度而不宜。 該粒徑之三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金屬 鹽(E)可由’利用球磨機、砂磨機、錘碎機、霧化機粉 碎市售的三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金屬鹽( E )後,利用各種分級機分級而得。 工業上難使三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金 屬鹽(E )之粒徑小於0 · 0 1 # m,且實用上無需該程度之小 參 粒徑。但粒徑大於1 〇 β m或含有較多大型粒子時,會增加 薄膜提高濁度之問題而不宜。 (羧基封止劑(塊狀形成劑)) 就薄膜_模時之安定性、抑制耐加水分解、抑制重量 平均分子量下降觀點,聚乳酸(A)之羧基量較佳爲10當 量/106g’更佳爲5當量/106g以下,特佳爲2當量/1〇6g以下 〇 本發明爲了溶融薄膜時之安定性及所得薄膜於濕熱環 ~ 25 - 201030090 境下的安定性,必要時較佳爲採用減少羧基末端基之方法 ,例如添加羧基及反應性之羧基封止劑(也稱爲嵌段形成 劑)。 羧基封止劑除了可封止聚乳酸之末端羧基,也可封止 由聚乳酸及各種添加劑之分解反應所生成的羧基、乳酸、 甲酸等低分子化合物之羧基而使樹脂安定化,另外具有可 將薄膜化時之樹脂溫度升溫至足以抑制流動斑之溫度的優 點。 該羧基封止劑較佳爲使用碳二醯亞胺化合物、環氧化 合物、噁唑啉化合物、噁嗪化合物、異氰酸酯化合物中所 選出之至少一種化合物,其中又以碳二醯亞胺化合物爲佳 0 本發明所使用的碳二醯亞胺如,二環己基碳二醯亞胺 、二異丙基碳二醯亞胺、二辛基碳二醯亞胺、十八烷基碳 二醯亞胺、二t-丁基碳二醯亞胺、二苄基碳二醯亞胺、二 苯基碳二醯亞胺、N-十八烷基-Ν’-苯基碳二醯亞胺、N-苄 基-Ν’-苯基碳二醯亞胺、Ν-苄基-Ν’-甲苯基碳二醯亞胺、 二甲苯醯碳二醯亞胺、二-Ρ-甲苯醯碳二醯亞胺、雙( Ρ-硝基苯基)碳二醯亞胺、雙(ρ-胺基苯基)碳二醯亞胺 、雙(Ρ-羥基苯基)碳二醯亞胺、雙(Ρ-氯苯基)碳二醯 亞胺、雙(〇-氯苯基)碳二醯亞胺、雙(〇-乙基苯基)碳 二醯亞胺 '雙(ρ-乙基苯基)碳二醯亞胺、雙(〇-異丙基 苯基)碳二醯亞胺、雙(ρ-異丙基苯基)碳二醯亞胺、雙 (〇-異丁基苯基)碳二醯亞胺、雙(ρ-異丁基苯基)碳二 -26- 201030090 醯亞胺、雙(2,5_二氯苯基)碳二酸亞胺、p_飼 〇 -甲苯醯碳二醯亞胺)、P -伸苯基雙(環己基® )、p-伸苯基雙(P-氯苯基碳二醯亞胺)、2,6, 丙基二苯基碳二醯亞胺、六伸甲基雙(環己基插 )、伸乙基雙(苯基碳二醯亞胺)、伸乙基雙( 二醯亞胺)、雙(2,6-二甲基苯基)碳二醯亞 2,6-二乙基苯基)碳二醯亞胺、雙(2·乙基-6-異 φ )碳二醯亞胺、雙(2_ 丁基異丙基苯基)碳 、雙(2,6 -二異丙基苯基)碳二醯亞胺、雙(2 基苯基)碳二醯亞胺、雙(2,4,6 -三甲基苯基) 胺、雙(2,4,6 -二異丙基苯基)碳一醱亞fee、雙 丁基苯基)碳二醯亞胺、二/3萘基碳二醯亞胺 基-Ν’-環己基碳二醯亞胺、N-甲苯基-Ν’-苯基碳 等一或聚碳二醯亞胺化合物。 其中就反應性、安定性觀點較佳爲雙(2,6 φ 苯基)碳二醯亞胺、2,6,2’,6’-四異丙基二苯基 胺。 又,可使用工業上能取得之二環己基碳二醒 異丙基碳二醯亞胺。 另外上述聚碳二醯亞胺適用無需合成之市售 醯亞胺化合物。該市售的聚碳二醯亞胺化合物如 (股)所販售以卡波吉商品販售之卡波吉LA-1 8 C A、來肯密(股)以斯達巴商品名販售之斯; 達巴P、斯達巴P 1 00等。 3苯基雙( €二醯亞胺 2’,6’-四異 邑二醯亞胺 :環己基碳 胺、雙( [丙基苯基 二醯亞胺 ,6 - __ -1 - 丁 碳二醯亞 (2,4,6-三 、:N-甲苯 二醯亞胺 -二異丙基 碳二醯亞 亞胺、二 的聚碳二 ,日清紡 、或 HMV-i巴I、斯 -27- 201030090 所使用的環氧化合物較佳爲縮水甘油醚化合物、縮水 甘油酯化合物、縮水甘油胺化合物、縮水甘油醯亞胺化合 物、縮水甘油醯胺化合物、脂環式環氧化合物。添加該劑 可得具有優良之機械特性、成形性、耐熱性、耐久性的聚 乳酸及成形品。 縮水甘油醚化合物如,硬脂醯縮水甘油醚、苯基縮水 甘油醚、〇 -苯基苯基縮水甘油醚、環氧乙烷月桂醯縮水甘 油醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、聚 丙二醇二縮水甘油醚、聚四甲二醇二縮水甘油醚、甘油三 縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、季戊四醇四縮 水甘油醚、其他雙(4-羥基苯基)甲烷等雙酚類與環氧氯 丙烷之縮合反應而得的雙酚A二縮水甘油醚型環氧樹脂等 。其中又以雙酚A二縮水甘油醚型環氧樹脂爲佳。 縮水甘油酯化合物如,苯甲酸縮水甘油酯、環己烷羧 酸縮水甘油酯、硬脂酸縮水甘油酯、亞油酸縮水甘油酯、 亞麻酸縮水甘油酯、對苯二甲酸二縮水甘油酯、酞酸二縮 水甘油酯、環己烷二羧酸二縮水甘油酯、己二酸二縮水甘 油酯、琥珀酸二縮水甘油酯、十二烷二酮酸二縮水甘油酯 、偏苯三酸二縮水甘油酯、均苯四酸四縮水甘油酯等。其 中又以苯甲酸縮水甘油酯、烷烴羧酸縮水甘油酯爲佳。 縮水甘油胺化合物如,四縮水甘油胺二苯基甲烷、三 縮水甘油基-P-胺基酚、二縮水甘油苯胺、二縮水甘油甲 苯胺、四縮水甘油基間二甲苯二胺、三縮水甘油三聚異氰 酸酯等。 -28- 201030090 縮水甘油醯亞胺、縮水甘油醯胺化合物如,N -縮水甘 油基酞醯亞胺、N-縮水甘油基-4-甲基酞醯亞胺、N-縮水 甘油基-3-甲基酞醯亞胺、N -縮水甘油基-4,5 -二甲基酞醯 亞胺、N-縮水甘油基-3,6-二甲基酞醯亞胺、N-縮水甘油 基-3,4,5,6-四溴酞醯亞胺、N-縮水甘油基-4-n-丁基-5-溴 酞醯亞胺、N-縮水甘油基琥珀醯酵亞胺、N-縮水甘油基-1,2,3,4-四氫酞醯亞胺、N-縮水甘油基馬來醯亞胺、N-縮 φ 水甘油基-α-乙基琥珀醯酵亞胺、N-縮水甘油基苯醯亞胺 、Ν-縮水甘油基-Ρ-甲基苯醯胺、Ν-縮水甘油基萘醯胺、 Ν-縮水甘油基硬脂醯胺等。其中又以Ν-縮水甘油酞醯亞胺 爲佳。 脂環式環氧化合物如,3,4-環氧環己基-3,4-環己基羧 酸酯、雙(3,4-環氧環己基甲基)己二酸酯、乙烯基環己 烯二環氧化物、Ν-甲基-4,5-環氧環己烷-I,2-二羧酸醯亞 胺、Ν-苯基-4,5-環氧環己烷-1,2-二羧酸醯亞胺等。 φ 其他環氧化合物如,環氧化大豆油、環氧化亞麻仁油 、環氧化鯨油等環氧改性脂肪酸甘油酯、苯酚酚醛清漆型 環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等。 本發明所使用的噁唑啉化合物如’ 2 - 丁氧基-2 -噁唑 啉2-癸氧基-2-噁唑啉、2-硬脂醯氧基-2-噁唑啉、2-環己 氧基-2-噁唑啉、2_烯丙氧基-2-噁唑啉、2-甲酚氧基-2-噁 唑啉、2-0-丙基苯氧基-2-噁唑啉、2-ρ-苯基苯氧基-2-噁唑 啉、2 -甲基-2-噁唑啉、2 -庚基-2 -噁唑啉、2 -油烯基-2-噁 唑啉、2 -環己基-2-噁唑啉、2 -甲基丙烯基-2-噁唑啉、2- -29- 201030090 苯基-2 -噁唑啉、2 -苄基-2-噁唑啉、2-0 -丙基苯基-2 -噁唑 啉、2-m-丙基苯基-2-噁唑啉、2-p-苯基苯基-2-噁唑啉、 2-p -丙基苯基-2-噁唑啉、2,2’-雙(2-噁唑啉)、2,2’·雙 (4 -甲基-2 -噁唑啉)、2,2’ -雙(4 -丁基-2 -噁唑啉)、 2,2’-m-伸苯基雙(2-噁唑啉)、2,2’-p-伸苯基雙(4 -甲 基-2-噁唑啉)、2,2’-伸乙基雙(2-噁唑啉)、2,2’-四伸 甲基雙(2-噁唑啉)、2,2’-六伸甲基雙(2-噁唑啉)、 2,2’-八伸甲基雙(2-噁唑啉)、2,2’-伸乙基雙(4-甲基-2-噁唑啉)、2,2’ -四伸甲基雙(4,4’-二甲基-2-噁唑啉) 、2,2’-環伸己基雙(2-噁唑啉)、2,2’-二伸苯基(4 -甲 基-2-噁唑啉)等。又如以上述化合物爲單體單位之聚噁 唑啉化合物等。 本發明所使用的噁嗪化合物如,2-甲氧基-5,6-二氧 基-411-1,3-噁嗪、2-丙氧基-5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪、2-丁氧基-5,6-二氫基-4H-1,3-噁嗪、2-己氧基-5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪、2-庚氧基-5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪、2-壬氧 基-5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪、2-癸氧基-5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪、2 -環戊氧基-5,6 -二氫基-4H-1,3-噁嗪、2-烯丙 氧基-5,6 - _•氣基-4H-1,3-B惡曉、2 -巴丑氧基-5,6- _•氣基-4H-1 ,3-噁嗪等。 又如,2,2’-雙(5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪)、2,2’-伸 乙基雙(5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪)、2,2’-伸丙基雙( 5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪)、2,2’-六伸甲基雙(5,6 -二氫 基- 4H-1,3-噁嗪)、2,2’-p -伸苯基雙(5,6-二氫基-411-1,3- 201030090 噁嗪)、2,2’-111-伸苯基雙(5,6-二氫基-41^1,3-噁嗪)、 2,2,邛,?,-二伸苯基雙(5,6-二氫基-411-1,3-噁嗪)等。又 如以上述化合物爲單體單位之聚噁嗪化合物等。 上述噁唑啉化合物及噁嗪化合物中較佳爲選擇2,2’· m-伸苯基雙(2-噁唑啉)、2,2’-p-伸苯基雙(2-噁唑啉) 〇 本發明可使用的異氰酸酯化合物爲,芳香族、脂肪族 φ 、脂環族異氰酸酯化合物及其混合物。 一異氰酸酯化合物如,苯基異氰酸酯、甲苯基異氰酸 酯、二甲基苯基異氰酸酯、環己基異氰酸酯、丁基異氰酸 酯、萘基異氰酸酯等。 二異氰酸酯如,1,5-萘二異氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二 異氰酸酯、4,4’-二苯基二甲基甲烷二異氰酸酯、1,3 -伸苯 基二異氰酸酯、1,4-伸苯基二異氰酸酯、2,4-伸甲苯基二 異氰酸酯、2,6-伸甲苯基二異氰酸酯、(2,4-伸甲苯基二 φ 異氰酸酯、2,6 -伸甲苯基二異氰酸酯)混合物、六伸甲基 二異氰酸酯、環己烷-4,4’-二異氰酸酯、伸二甲苯基二異 氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異 氰酸酯、甲基環己烷二異氰酸酯、四甲基伸二甲苯基二異 氰酸酯、2,6-二異丙基苯基-1,4-二異氰酸酯等。 此等異氰酸酯化合物中較佳爲4,4’-二苯基甲烷二異氰 酸酯、苯基異氰酸酯等芳香族異氰酸酯。 上述羧基封止劑可適當選用1種或2種以上之化合物。 羧基封止劑之使用量相對於聚乳酸(A ) 1 0 〇重量份 -31 - 201030090 較佳爲0.01至10重量份,更佳爲0.03至5重量份。本發明 可另使用封止反應觸媒。 該類化合物如,鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物、 第3級胺 '咪唑化合物、第4級銨鹽、膦化合物、鐵化合物 、磷酸酯、有機酸、路易斯酸等。 聚乳酸(A)含有上述結晶化核劑及/或羧基封止劑 之方法可爲’聚乳酸(B)、聚乳酸(C)可事先含有之 方法,或熔融混煉聚乳酸(B)及聚乳酸(C)時,或熔 融混煉聚乳酸(B)及聚乳酸(C)後鑄造薄膜化時加入 而含有。 聚乳酸(A)可一度固化而顆粒化,或未固化下熔融 擠出而薄膜化。 添加此等劑時適用先前已知之各種方法,例如使聚乳 酸與三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金屬鹽以轉鼓 、、型摻混機、超混機、諾塔混合機、班伯里混合機、混 煉輥、單軸或雙軸之擠壓機等混合之方法。 (潤滑劑) 本發明之聚乳酸薄膜爲了改良薄膜卷取性、走行性, 於不違反本發明之目的的範圍內,聚乳酸(A)中適用潤 滑劑。 該潤滑劑於常溫下可爲固體或液體,較佳爲熔點或軟 化點爲200 °C以下之物。潤滑劑之具體例如下述之物,此 等可2種以上倂用。 -32- 201030090 脂肪族碳化氫:流動石蠟、微晶蠟、天然石蠟、合成 石蠟、聚乙烯躐、聚丙烯蠟等; 高級脂肪酸或其金屬鹽:硬脂酸、硬脂酸鈣、羥基硬 脂酸、硬化油、褐煤酸鈉等; 脂肪酸醯胺:硬脂酸醯胺、油酸醯胺、芥酸醯胺、亞 油酸醯胺、山嵛醯胺、伸甲基雙硬脂醯胺等; 脂肪酸酯:η -丁基硬脂酸酯、甲基羥基硬脂酸酯、蜂 φ 花基蠟酸酯、高級醇脂肪酸酯、酯系蠟等; 脂肪酸酮:酮蠟等; 脂肪族高級醇:月桂醇、硬脂醯醇、肉豆蔻醇、十六 烷醇等; 多價醇脂肪酸酯或部分酯:甘油脂肪酸酯、羥基硬脂 酸甘油三酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等; 非離子系表面活性劑:聚環氧乙烷烷基醚、聚環氧乙 烷苯基醚、聚環氧乙烷烷基醯胺、聚環氧乙烷脂肪酸酯等 φ 聚矽氧烷油:直鏈狀甲基矽油、甲基苯基矽油、改性 聚矽氧烷油等; 氟系表面活性劑:氟烷基羧酸、全氟烷基羧酸、一全 氟烷基乙基磷酸酯、全氟烷基磺酸鹽等。 此等潤滑劑可使用1種,或2種以上倂用。聚乳酸中潤 滑劑使用量較佳爲0.001至lwt%,更佳爲0.005至0.5wt% -33- 201030090 (滑劑) 聚乳酸(A)爲了改良薄膜卷取性、走行性,不違反 本發明之目的的範圍內可含有滑劑。 該滑劑較佳如,以乾式法製造之二氧化矽,以濕式法 製造之二氧化矽、沸石、碳酸鈣、磷酸鈣、陶土、高嶺土 、黏土、滑石、氧化鈦 '氧化鋁、氧化銷、氫氧化鋁、氧 化鈣、石墨、碳黑、氧化鋅、碳化矽、氧化錫等無機粒子 ;交聯丙烯酸樹脂粒子、交聯聚苯乙烯樹脂粒子、三聚氰 胺樹脂粒子、交聯聚矽氧烷樹脂粒子等之有機微粒子。 滑劑較佳爲平均粒徑0.0 0 1至5.0 A m之微粒子,可使 用1種或2種以上倂用。其相對於聚乳酸之添加量爲〇.〇1至 0 · 5 wt %。 (其他添加物) 又不違反本發明之要旨的範圍內,除了此等劑必要時 可添加防氧化劑、防靜電劑、著色劑、顏料、螢光蒼白劑 、可塑劑、交聯劑、紫外線吸收劑之其他樹脂等。 此等劑可於聚乳酸開始聚合至製膜前之間的階段內適 當添加。所使用的添加方法爲一般已知方法時,可製造含 劑之聚乳酸。例如可適當以轉鼓、V型摻混機、超混機、 諾塔混合機、班伯里混合機、混煉輥、單軸或雙軸擠壓機 等混合之方法。 所得的含有三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金 屬鹽(E)、羧基封止劑等之聚乳酸可使用,直接顆粒化 -34- 201030090 後供給製膜裝置之方法。 <聚乳酸(A )之特性> (立體配位結晶化度(S )) 本發明之聚乳酸(A )藉由d S C測定求取的立體配位 結晶化度(S)爲80%以上’較佳爲9〇%以上,更佳爲95 %以上。 φ 特佳爲’藉由DSC測定求取的起因於立體配位聚乳酸 之尚熔點峰爲單峰的樣態’即立體配位結晶化度(S )爲 100%之樣態。 <立體結晶化度(K ) > 本發明之聚乳酸(A)中下述式(iv)所定義的立體 結晶化度(K)較佳爲10至60%,又以25至60%爲佳,更 佳爲30至55%,特佳爲35至55%。 Φ K= (AHms c - AHc) /14 2 (i v) 式中,△ Hmsc爲立體配位相聚乳酸之結晶熔化峰的 熔化熱函數(J/g) 。△ He爲聚乳酸結晶化熱函數(J/g) ° 1 42 ( J/g )爲立體配位聚乳酸結晶之平衡熔化熱函數。 (結晶熔化溫度) 聚乳酸(A )較佳爲,具有190至25 0 °C之結晶熔化溫 度。該結晶熔化溫度爲,歸屬於立體配位相聚乳酸熔化之 結晶熔化溫度。更佳爲具有200至22〇°C之結晶熔化溫度的 -35- 201030090 樣態。結晶熔化溫度爲上述數値範圍時,可得優良耐熱性 。結晶熔化熱函數較佳爲20 J/g以上,更佳爲30 J/g以上 (羧基濃度) 聚乳酸(A)之羧基濃度較佳爲l〇eq/ton以下,又以2 eq/ton以下,更佳爲1 eq/ton以下。羧基濃度爲該範圍時 ,聚乳酸(A)可得良好的熔融安定性、耐濕熱安定性等 物性。爲了使聚乳酸(A)之羧基濃度爲10 eq/ton以下, ® 適用已知的聚酯組成物減少羧基末端濃度之方法。具體上 可採用添加耐濕熱性改善劑等之末端封止劑的方法,或不 添加末端封止劑而利用乙醇、胺使其酯或醯胺化之方法。 耐濕熱性改善劑適用前述之羧基封止劑。其中又以碳 二醯亞胺化合物可有效封止,且有利於聚乳酸之色相、促 進配位相形成、耐濕熱性等觀點而更佳。 ❹ (交酯含量) 聚乳酸(A )之交酯含量較佳爲〇至1,〇〇〇 ppm,又以〇 至500 ppm爲佳,更佳爲〇至200 ppm,特佳爲0至100 ppm 。交酯含量爲該範圍時可抑制薄膜製膜步驟中設備污染、 薄膜表面缺點等原因物發生。 將將交酯含量減少至該範圍可由,於聚L-乳酸及聚D-聚酸聚合起至結束聚乳酸(A)製造之間的任意階段中, 單獨或組合實施先前已知之交酯減輕處理法而達成。 -36- 201030090 <聚乳酸薄膜之製造方法> (熔融擠壓) 本發明之聚乳酸薄膜可由,於(Tmsc + 5 )至( Tmsc + 50 ) ( °C )之溫度下,以拉伸比爲2以上80以下熔 融擠壓聚乳酸(A)而得。 但聚乳酸(A)爲,將重量比(B/C) =1〇/9〇至90/10 φ 之聚乳酸(B )及聚乳酸(c )熔融混煉而得之聚乳酸。 又,Tmsc爲藉由DSC測定求取之結晶熔化峰的峰溫度爲 1 90°C以上之高熔點結晶熔化峰的峰溫度。 熔融擠壓可以,將溶融之聚乳酸(A )擠壓於冷卻轉 筒上,使該薄膜密合於回轉之冷卻轉筒而冷卻之方式進行 〇 拉伸比(擠壓用模頭之切口開度除擠壓於冷卻轉筒上 之片物厚度而得的比率)爲2以上8 0以下。拉伸比較小時 φ 會因由模頭切口拉取之速度過慢,而減緩由模頭切口分離 聚合物之速度,或增加模頭之切口紋等缺點故不宜。就該 觀點拉伸比之下限較佳爲3以上,又以5以上爲佳,更佳爲 9以上,特佳爲1 5以上。又拉伸比過大時會因由模頭切口 部分離時聚合物過度變形,或流動不安定而使長度方向( MD )之厚度變動(厚斑)惡化故不宜。就該觀點拉伸比 之上限較佳爲60以下’更佳爲4〇以下,特佳爲30以下。 熔融擠壓之樹脂溫度的上限較佳爲Tmsc + 30 ( °C ), 更佳爲Tmsc + 20 ( °C )。即’熔融擠壓之樹脂溫度爲樹脂 -37- 201030090 具有充分流動性之溫度,即(Tmsc + 5)至(Tmsc + 50)( °C)。較佳爲採用不易生成流動斑之210至3 00 °C,更佳爲 220至280 °C,特佳爲220至275 °C之溫度。 鑄造薄膜時較佳爲,藉由靜電密合法利用電極施加靜 電荷的同時,利用冷卻轉筒冷卻固化而得未延伸薄膜,此 時施加靜電荷之電極適用形狀爲電線狀或刀狀之物。 又該電極之表面物質較佳爲舶。即,長時間持續製膜 時,恐因薄膜昇華而得之不純物附著於電極表面、及電極 表面變質而降低靜電施加能力,但於電極上方設置排氣噴 嘴將高溫空氣流噴在電極或其附近,可防止不純物附著。 又藉由電極表面物質爲鈾,及將放電電極保持於170至350 °C,可更有效率防止上述問題。 爲了抑制供給擠壓機之聚乳酸(A )於熔融時發生分 解,較佳於供給擠壓機之前實施乾燥。特佳爲水分含量爲 1 00 ppm以下 ° (延伸) 熔融擠出後較佳爲未實質延伸,或單軸延伸爲未達2 倍,或雙軸延伸爲未達面積倍率之4倍。 未延伸薄膜較佳爲未實質延伸,但必要時可延伸單軸 方向或雙軸方向形成單軸延伸薄膜或雙軸延伸薄膜。製造 該單軸延伸薄膜或雙軸延伸時,可以能延伸未延伸薄膜之 溫度,即加熱至聚乳酸之玻璃化溫度(以下稱爲Tg )以上 (Tg+80) °C以下,延伸至少單軸方向。 • 38 - 201030090 延伸倍率可選擇單軸延伸薄膜時未達2倍,雙軸延伸 薄膜時未達面積倍率之4倍。 雙軸延伸時除了單使面積倍率爲上述範圍外,爲了減 少縱、橫之延伸倍率差以取得平衡性,需使收縮率、彈性 率等縱、橫之値取得平衡。延伸倍率不符上述範圍時,會 降低聚乳酸薄膜之成形性而不宜。 上述雙軸延伸薄膜例如可由,首先對未延伸薄膜進行 φ 縱方向延伸,其次延伸橫方向之縱-橫逐次延伸法,或同 時延伸縱方向及橫方向之同時雙軸延伸法等而得。 該雙軸延伸薄膜可再度延伸縱方向或橫方向之單軸方 向,或縱方向及橫方向之雙軸方向,而得雙軸再延伸薄膜 ’但最終倍率較佳爲上述數値範圍。 (熱處理) 以不降低未延伸薄膜、單軸延伸薄膜或雙軸延伸薄膜 Φ 之成形性程度進行熱處理時,可降低熱收縮率。又可以聚 乳酸(A )之高熔點結晶熔化峰溫度(τ m s c )以下的溫度 熱處理後’冷卻至室溫而得單軸延伸熱處理薄膜,或雙軸 延伸熱處理薄膜。即’熔融擠壓後較佳以90 〇c以上2丨〇它 以下熱處理。 又以熱處理溫度爲低熔點結晶熔化峰溫度(T m h )至 筒熔點結晶熔化峰溫度(T m s c ) ( °C )之溫度進行熱處 理時’可得減少薄膜斷裂、具有充分熱固定效果及良好尺 寸安定性之薄膜爲佳。 -39- 201030090 由此而得之未延伸薄膜、單軸延伸薄膜或雙軸延伸薄 膜可依所希望以先前已知之方法實施表面活性化處理,例 如等離子處理、胺處理、電暈處理。 <聚乳酸薄膜之特性> (立體配位結晶化度(S )) 本發明之聚乳酸薄膜藉由DSC測定求取下述式(i ) 所定義之立體配位結晶化度(S )爲90%以上,較佳爲90 至100%,又以95至100%爲佳,更佳爲97至100%,特佳 爲 100%。 S (%) = [AHms c/ (AHmh + AHms c)] XI 00 (i) △ Hmsc爲立體配位相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化熱函 數(J/g) 。AHmh爲均相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化熱函 數(J/g )。立體配位結晶化度(S )爲,熱處理過程中表 示最終生成之立體配位聚乳酸結晶比率的參數。 本發明中DSC測定時出現於190 °C以上之結晶熔化峰 爲,歸屬於立體配位相聚乳酸熔化之結晶熔化峰,出現於 未達190 °C之結晶熔化峰爲,歸屬於均相聚乳酸熔化之結 晶熔化峰。 (濁度) 本發明之聚乳酸的(b)濁度爲10%以下。濁度超過 1 〇%時薄膜會感受到明顯濁度,而使透明性不良。 本發明之濁度較佳爲8 %以下,又以5 %以下爲佳’更 -40 - 201030090 佳爲2%以下,特佳爲1.6%以下,最佳爲1%以下。 如上述般,就透明性觀點又以濁度較低爲佳,但 降低濁度需薄化薄膜厚度,或需減少滑劑等之添加量 此會傾向降低處理性。又,爲了提高透明性而薄化薄 度時’對成形用聚乳酸薄膜而言,於成形加工時會傾 乳酸薄膜易斷裂。就該觀點濁度之下限較佳爲0.1% ,更佳爲0 · 5 %以上,特佳爲3 %以上。 ❹ (以i4〇t熱處理10分鐘後之濁度變化) 又,本發明之聚乳酸薄膜經(C )以1 40 °C熱處理 鐘後之濁度變化(熱處理後之濁度)-(熱處理前之 )爲5%以下。濁度變化爲該範圍時,成形用途中可 加熱成形後白化。就該觀點濁度變化較佳爲4 %以下 佳爲3 %以下,特佳爲1 %以下。 φ (以9〇°C熱處理5小時後之濁度變化) 又,本發明之聚乳酸薄膜經9CTC熱處理5小時後 度變化(熱處理前之濁度與熱處理後之濁度差)較隹 %以下。本發明之聚乳酸薄膜適用爲要求耐熱性之光 薄膜。該濁度變化又以1 .5 %以下爲佳,更佳爲1 %以 特佳爲0.3 %以下。爲了使濁度變化爲上述數値範圍 適當調整薄膜之立體配位結晶化度(S )、延伸條件 處理條件。 爲了 ,如 膜厚 向聚 以上 10分 濁度 抑制 ,更 之濁 兰爲2 學用 下, ,可 、熱 -41 - 201030090 (厚度) 本發明之聚乳酸薄膜的厚度較佳爲1至300 "m。 薄膜厚度又以20 y m以上120 y m以下爲佳,更佳爲40 "m以上120 μ m以下。薄膜厚度爲上述數値範圍時,可得 優良處理性。又,易達成本發明所規定之濁度。就該觀點 薄膜厚度又以30 # m以上100// m以下爲佳,更佳爲60 # m 以上100 # m以下,特佳爲30 β m以上90 // m以下,或70 A m以上90" m以下。 (立體結晶化度(K )) 本發明之聚乳酸薄膜以下述式(iv)定義的立體結晶 化度(K)較佳爲10至60%,又以25至60%爲佳,更佳爲 30至55%,特佳爲35至55%。 K= (AHmsc—ΔΗο) /142 ( i ν) 式中AHmsc爲立體配位相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化 熱函數(J/g) 。AHc爲聚乳酸結晶化熱函數(J/g) 。142 C J/g )爲立體配位聚乳酸結晶之平衡熔化熱函數。 (結晶熔化峰) 本發明之聚乳酸薄膜以差示掃描熱量計(DSC )測定 時1 90 °C以上具有結晶熔化峰。該結晶熔化峰爲,歸屬於 立體配位相聚乳酸熔化之結晶熔化峰。本發明較佳爲1 90 至250°C具有結晶熔化峰之樣態,更佳爲200至220°C具有 結晶熔化峰之樣態。結晶熔化峰爲上述數値範圍時,可得 -42- 201030090 優良耐熱性。 (貯藏彈性率:E ’) 本發明之聚乳酸薄膜較佳爲’藉由動態黏彈性(DMA )測定之貯藏彈性率(E ’)於常溫(2 5 °C )至1 5 0 °C之溫 度範圍內未發現極小値,且具有大於O^xiOSPa之値。 本發明之聚乳酸薄膜爲,既使於偏光薄膜製造步驟需 φ 加熱至1 5 0 °C,貯藏彈性率(E ’)也無極小値,因此可得 良好尺寸安定性。又因貯藏彈性率(E’)具有大於〇.5 X 108Pa之値,故不易藉由外力而變形,且不易發生相位差 樊動,另外偏光薄膜及偏光板製造步驟中可發揮良好加工 性。 (光彈性係數) 本發明之聚乳酸薄膜的光彈性係數之絕對値較佳爲未 ^ 達10xl0_l2/Pa,又以未達8xl0_12/Pa爲佳,更佳爲未達5x 1(T12/Pa,特佳爲未達 3xl(T12/Pa。 有關光彈性係數(CR )已有各種文獻記載(例如參 考非專利文獻2等),其爲以下述式定義之値。光彈性係 數之値近似零時表示藉由外力之雙折射變化較小,因此意 味著可減少各用途上設計後之雙折射變化。 CR = An//aR Δη = η x —ny 式中CR爲光彈性係數,σ R爲伸張應力、Δη爲雙折射 -43- 201030090 率差、nx爲拉伸方向之折射率、ny爲拉伸方向及直角方向 之折射率。 (其他層) 本發明之聚乳酸薄膜爲了提升其他機能,可組合使用 硬塗層、前方散射層、防眩層、阻氣層、滑層、防靜電層 、底塗層、保護層、防反射層、光學各向異性層等。該硬 塗層、前方散射層、防眩層可使用例如特開2008-233655 號公報所記載之物。 (用途) 本發明之聚乳酸薄膜具有良好透明性、及良好耐熱性 ,因此適用爲包裝用薄膜、電容器用薄膜(例如厚度3 /2 m以下之薄膜)、印刷帶用薄膜(例如厚度5 // m之薄膜 )、感熱孔版印刷用薄膜、磁性記錄薄膜(例如QIC磁帶 用:電腦記錄用薄膜1/4英寸磁帶)、單眩光薄膜(例如 厚度50 // m以下之薄膜)。特別是濁度4%以下之薄膜適 用於光學用途。又因同時具有優良耐熱性及成形性,故既 使使用於加壓成形、真空成形、壓空成形、注模成形等成 形用途,加熱時也不易白化而爲佳。 光學用薄膜可使用爲偏光板之保護薄膜、防反射薄膜 或防眩薄膜等。聚乳酸薄膜之特徵爲光學彈性率較低’因 此可減少大面積之液晶畫面端部等因應力而改變光學特性 ,故可得均勻畫面。另外聚乳酸薄膜作爲偏光板之保護薄 -44 - 201030090 膜用時,可抑制其雙折射率下降而得安定的光學特性。 又,本發明之聚乳酸薄膜傾向於不易因延伸倍率而改 變折射率,因此不易因延伸斑而發生相位延遲性斑。 又,藉由水蒸氣透過性可充分使水系鑄造薄膜之聚乙 烯醇(PVA )乾燥,而作爲三乙醯纖維素(TAC )替代品 用。 另外作爲食品用包裝薄膜時,不僅可看到內容物,且 0 可提高耐熱性,因此具有可加熱殺菌及微波加熱等優點。 <聚乳酸薄膜之較佳樣態> 本發明之聚乳酸薄膜的較佳樣態如下述聚乳酸薄膜( 1)至(3)。聚乳酸薄膜(1)至(3)可藉由調整延伸條 件、熱處理條件而得。 該樣態中爲了使成形性、物性兩立、聚乳酸(A )之 重量平均分子量(Mw)較佳爲選擇10萬至50萬,更佳爲 Φ 10萬至3〇萬’特佳爲11萬至25萬。 又’聚乳酸(A )之立體配位結晶化度(S )較佳爲 9〇 %以上。即,聚乳酸(a )較佳爲形成高度立體配位相 。聚乳酸(A )具有該範圍之立體配位結晶化度(s )時 ’可提高聚乳酸薄膜之熱尺寸安定性、高溫機械物性等。 <聚乳酸薄膜(1 ) > 聚乳酸薄膜(1 )爲,未延伸或延伸倍率1 . 〇 6以下之 低倍率延伸薄膜。 -45- 201030090 聚乳酸薄膜(1 )之面方向相位差(Re )爲2〇 nm以下 (d-Ι )。面方向相位差(Re)較佳爲13 nm以下,更佳爲 8 nm以下,特佳爲4 nm以下。 又,聚乳酸薄膜(1 )之厚度方向相位差(Rth)爲未 達25 nm ( d-1 )。厚度方向相位差(Rth )較佳爲2〇 nm以 下,又以1 3 nm以下爲佳,更佳爲8 nm以下,特佳爲4 nm 以下。 面方向相位差(Re)及厚度方向相位差(Rth)爲, 雙折射率差Δη及厚度d(nm)之積,Re及Rth各自以下述 式(ii)及(iii)定義。
Re= (nx —ny) Xd (i i) R t h= ( (nx + ny) /2-n z) X d (iii) nx爲長度方向之折射率。ny爲幅寬方向之折射率。nz 爲厚度方向之折射率。d爲厚度(nm )。 面方向相位差(Re)及厚度方向相差(Rth)同時爲 上述數値範圍時,適用爲相位差薄膜。特別是適用爲IPS ❹ 型液晶顯示裝置用光學補償薄膜。又,可替代TAC,適用 爲偏光板保護薄膜。 該面方向相位差(Re)及厚度方向相位差(Rth)可 由,使延伸倍率、延伸溫度、熱處理溫度爲下述條件而達 成。 聚乳酸薄膜(1)爲’ (e)以90 °C處理5小時時之縱 方向(MD)及橫方向(TD)的熱收縮率同爲4%以下。 熱收縮率較佳同爲3%以下’更佳同爲2%以下,特佳同爲 -46- 201030090 1 %以下。該熱收縮率可由,使延伸條件及熱處理條件爲 下述條件而達成。特別是實施熱處理爲重點。 聚乳酸薄膜(1)之厚度較佳爲1至300/zm。就處理 時易形成皺紋(防皺)觀點,該厚度又以較厚爲佳,較佳 爲1〇 # m以上,更佳爲20 # m以上,特佳爲30 m以上。就 透明性觀點又以較薄爲佳,較佳爲200// m以下,更佳爲 150# m以下,特佳爲1〇〇 以下。 (延伸) 聚乳酸薄膜(1 )爲了得到所希望的面方向相位差( Re )及厚度方向相位差(Rth ),較佳爲未延伸狀態之薄 膜(未延伸薄膜)。聚乳酸薄膜(1 )爲了得到所希望的 面方向相位差(Re )及厚度方向相位差(Rth ),可實施 低倍率延伸。 以低倍率延伸未延伸薄膜時,可單軸延伸機械性流動 φ 方向(以下稱爲MD或縱方向或長度方向),或單軸延伸 直交於機械性流動方向之方向(以下稱爲TD或橫方向或 幅寬方向)。又可以輥延伸及拉幅器延伸之逐次雙軸延伸 法’或利用拉幅器延伸之同時雙軸延伸,或利用管延伸之 雙軸延伸法等製造雙軸延伸薄膜。 單軸延伸時之延伸倍率上限爲1 · 0 6倍以下,較佳爲 1·〇4倍以下。又下限爲超過1.00倍之範圍。延伸倍率爲該 範圍時’可使面方向相位差(Re )及厚度方向相位差( Rth)爲上述範圍。又,可於維持未延伸薄膜之特性下, -47- 201030090 同時藉由延伸提升特性,而得特性優良之薄膜。 雙軸延伸時,延伸倍率的面積延伸倍率(縱方向之延 伸倍率X橫方向之延伸倍率)上限爲1.0 6倍以下,較佳爲 1.04倍以下。又下限爲超過1.00倍之範圍。面積延伸倍率 爲該範圍時,可使厚度方向相位差(Rth)爲上述範圍。 另外就縱方向及橫方向之各自延伸倍率而言,縱方向 之延伸倍率上限較佳爲未達1.04倍,特佳爲1.034倍以下 。又下限爲超過1.00倍之範圍。 又,橫方向之延伸倍率上限較佳爲未達1.03倍,特佳 爲1.024倍以下。又下限爲超過1.00倍之範圍。縱方向及 橫方向之各自延伸倍率爲該範圍時,可使面方向相位差( Re )及厚度方向相位差(Rth )爲上述範圍。 縱方向之延伸倍率與橫方向之延伸倍率的差之絕對値 上限較佳爲未達〇.〇2,特佳爲0.01以下。該差之絕對値較 佳爲近似〇。縱方向之延伸倍率與橫方向之延伸倍率的差 之絕對値爲該範圍時,可使面方向相位差(Re)爲上述範 圍。 延伸溫度可適當選擇聚乳酸(A )之玻璃化溫度(Tg ,單位:°C )以上結晶化溫度(Tc,單位:°C )以下。其 中又以採用近似Tc之溫度範圍,即使聚乳酸(A )難結晶 化之溫度範圍時,傾向降低面方向相位差(R e )及厚度方 向相位差(R t h )而更佳。 低於Tg之溫度下會使分子鏈固定,而難適當促進延伸 操作,且上述延伸倍率之範圍內傾向難使面方向相位差( -48- 201030090
Re)及厚度方向相位差(Rth)爲本發明規定之數値範圍 。Tc以上時會促進聚乳酸(A )之結晶化,同樣也傾向難 順利進行延伸步驟。 因此延伸溫度下限更佳爲Tg + 5°C以上,特佳爲Tg+l〇 °C以上。又上限更佳爲T c - 5 °C以下,特佳爲T c -1 0 t以下 〇 本發明就使薄膜物性、延伸步驟安定化兩立之觀點, φ 又以將延伸溫度設定爲上述溫度範圍爲佳。有關延伸溫度 之上限値’因薄膜物性及延伸步驟安定化具有相反舉動, 故較佳爲勘定裝置特性後適當設定。 另外延伸步驟中爲了得到良好的薄膜厚度斑較佳爲, 延伸結束部分之溫度比延伸開始部分之溫度高1 t以上的 樣態。就該觀點延伸結束部分之溫度又以比延伸開始部分 之溫度高2 °C以上爲佳,更佳爲高3。(:以上,特佳爲高4 t 以上。又延伸結束部分之溫度高於延伸開始部分之溫度過 〇 多時’傾向會使薄膜幅寬方向產生物性差。就該觀點延伸 結束部分與延伸開始部分之溫度差較佳爲3 0 °c以下,又以 2〇°C以下爲佳,更佳爲15°C以下,特佳爲l〇°C以下。 (熱處理) 上述未延伸薄膜、單軸延伸薄膜、雙軸延伸薄膜較佳 爲’以90°C以上2 1 (TC以下熱處理。該熱處理相當於所謂 的熱固定處理。該熱處理可促進配位相聚乳酸之結晶化, 而適當降低所得的光學用聚乳酸薄膜之熱收縮率。就該觀 -49* 201030090 點熱處理溫度之下限較佳爲100°C,更佳爲120t以上,特 佳爲140 °c以上。又熱處理溫度過高時,會過度接近聚乳 酸(A )之熔融溫度,而傾向降低聚乳酸薄膜之破斷強度 等機械特性,且傾向惡化厚度斑。就該觀點熱處理溫度之 上限更佳爲200°C以下,特佳爲180°C以下。 熱處理時間較佳爲,實施1秒至30分鐘。爲了提高熱 尺寸安定性之提升效果,而提高熱處理溫度時,相對地可 縮短熱處理時間,又降低熱處理溫度時相對地需拉長熱處 理時間。例如Tc爲140t之樹脂組成物的熱處理溫度爲140 °C時,至少需30秒之熱處理,而熱處理溫度爲150°C時需 10秒之熱處理,方可使薄膜之90 °C、5小時條件下的熱收 縮率爲4 %以下。 上述延伸倍率之範圍內,爲了使面方向相位差(Re ) 及厚度方向相位差(Rth )爲本發明所規定之數値範圍, 採用上述樣態之熱處理爲有效方法之一。 又,實施該熱處理,可使所得的薄膜具有優良透明性 及耐熱性。具體上可減少以90 °C熱處理5小時後之濁度變 化。 由此而得的薄膜可依所希望以先前已知之方法實施表 面活性化處理,例如等離子處理、胺處理、電暈處理。 (聚乳酸薄膜(1)之用途) 聚乳酸薄膜(1)適用爲相位差薄膜。聚乳酸薄膜(1 )因面方向相位差(Re)爲20 nm以下,厚度方向相位差 -50- 201030090 (Rth )未達25 nm ’故適用爲IPS型液晶顯示裝置用光學 補償薄膜。聚乳酸薄膜(1)因使用立體配位聚乳酸,且 可藉由延伸條件及熱處理條件等微調相位差,故使用於液 晶顯示裝置時可發現優良光學特性。 又’聚乳酸薄膜(1)適用爲偏光板保護薄膜。偏光 板保護薄膜係指,作爲偏光板之構成構件用貼合於偏光薄 膜(例如高聚合度之PVA基礎膜含浸、吸附聚碘等雙色性 φ 色素或雙色性染料之物)雙面或單面上,使用目的爲提升 偏光薄膜之強度、保護不受熱及水分影響以防止品質變差 等的薄膜。 該用途之面方向相位差(Re)更佳爲10 nm以下,特 佳爲5 nm以下。又厚度方向相位差(Rth )以較高爲佳, 較佳爲20 nm以上。 使用聚乳酸薄膜(1)之相位差薄膜及偏光板保護薄 膜可作爲液晶顯示器、電漿顯示器、有機EL顯示器、場 9 效發射顯示器、投影電視等顯示器之偏光板的構成構件用 。該相位差薄膜及偏光板保護薄膜必要時可實施例如防反 射處理、透明導電處理、電磁波遮蔽處理、阻氣處理、防 污處理等表面機能化處理。 聚乳酸薄膜(1)之發明包含下述發明。 1.—種光學用聚乳酸薄膜,其特徵爲,含有由聚L-乳酸成份及聚D ·乳酸成份形成的聚乳酸(a )之樹脂組成 物所形成’差示掃描熱量計(D S C )測定時1 9 以上具 有結晶熔化峰, -51 - 201030090 下述(i )式所定義的立體配位結晶化度(S )爲90%以上 之聚乳酸薄膜中, 下述式(ii)所定義的面方向相位差(Re)爲20 nm以下 下述(iii)所定義的厚度方向相位差(Rth)未達25nm, 以90t熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮率爲4% 以下, S (%) = CAHms c/ (AHmh + AHms c)] XI 0 0 (i) (式中,AHmsc爲立體配位相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化 熱函數(J/g) ,ΔΗπιΙι爲均相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化 熱函數(J/g))
Re = (nx —ny) Xd (i i) R t h= ( (n x + n y) /2 - n z) X d (iii) (式中,nx爲薄膜長度方向之折射率,ny爲薄膜幅寬方向 之折射率,nz爲薄膜厚度方向之折射率,d爲薄膜之厚度 (nm ))。 2.如前項1所記載之光學用聚乳酸薄膜,其中含有立 體化促進劑及/或塊狀形成劑。 3-如前項2所記載之光學用聚乳酸薄膜,其中立體化 促進劑爲磷酸金屬鹽,塊狀形成劑爲分子中具有至少1個 環氧基、噁唑啉基、噁嗪基、異氰酸酯基、烯酮基及碳二 醯亞胺基群中所選出之至少1種基的化合物。 4.如前項1至3中任何1項所記載之光學用聚乳酸薄膜 ,其中濁度爲2%以下,以90°C熱處理5小時前後之濁度變 -52- 201030090 化爲2 %以下。 5. 如前項1至4中任何1項所記載之光學用聚乳酸薄膜 ,其係作爲相位差薄膜用。 6. 如前項5所記載之光學用聚乳酸薄膜,其係作爲 IPS型液晶顯示裝置用光學補償薄膜用。 7. —種相位差薄膜’其爲使用如前項1至6中任何1項 所記載之光學用聚乳酸薄膜。 φ 8 . 一種偏光板’其爲層合如前項7所記載之相位差薄 膜及偏光薄膜。 9. 一種液晶顯示裝置’其爲使用如前項7所記載之相 位差薄膜。 10. —種如前項1所記載之光學用聚乳酸薄膜的製造 方法,其爲得到由樹脂組成物形成之未延伸薄膜後,以90 °C以上2 1 0°C以下之溫度熱處理。 φ <聚乳酸薄膜(2 ) > 聚乳酸薄膜(2 )之面方向相位差(Re )爲20 nm以下 (d-2)。面方向相位差(Re)較佳爲10 nm以下,又以5 nm以下爲佳,更佳爲4 nm以下。 又,聚乳酸薄膜(2 )之厚度方向相位差(Rth )爲25 nm以上90 nm以下(d-2)。厚度方向相位差(Rth)之上 限較佳爲80 nm以下,更佳爲70 nm以下,特佳爲60 nm以 下。厚度方向相位差(Rth)之下限較佳爲30 nm以上,又 以35 nm以上爲佳,更佳爲40 nm以上,特佳爲50 nm以上 -53- 201030090 面方向相位差(Re)及厚度方向相位差(Rth )爲, 雙折射率差Δη及厚度d ( nm )之積,Re及Rth各自以上述 式(ii )及(iii )定義。 面方向相位差(Re )及厚度方向相位差(Rth )同時 爲上述數値範圍時,聚乳酸薄膜(2)可取代TAC適用爲 偏光板保護薄膜。 該面方向相位差(Re )及厚度方向相位差(Rth )可 由,使延伸倍率、延伸溫度、熱處理溫度爲下述條件而達 成。 聚乳酸薄膜(2 )爲,(e )以溫度90 °C處理5小時時 之縱方向(MD)及橫方向(TD)的熱收縮率同爲4%以 下。熱收縮率較佳同爲3%以下,更佳同爲2%以下,特佳 同爲1%以下。該熱收縮率可由,使延伸條件及熱處理條 件爲下述條件而達成。特別是實施熱處理爲重點。 聚乳酸薄膜(2)之厚度較佳爲1至300"m。就處理 時易形成皺折(防皴)觀點,該厚度又以較厚爲佳,較佳 爲以上,更佳爲20ym以上’特佳爲3〇em以上。又 就透明性觀點又以較薄爲佳,較佳爲2 0 0 // m以下,更佳 爲150# m以下,特佳爲100// m以下。 (延伸) 聚乳酸薄膜(2 )爲了得到所希望之面方向相位差( Re )及厚度方向相位差(Rth ),較佳爲實施低倍率延伸 -54- 201030090 以低倍率延伸未延伸薄膜時,可單軸延伸機械性流動 方向(以下稱爲MD或縱方向或長度方向),或單軸延伸 直交於機械性流動方向之方向(以下稱爲TD或橫方向或 幅寬方向)。又可以軸延伸及拉幅器延伸之逐次雙軸延伸 法,利用拉幅器延伸之同時雙軸延伸,或利用管延伸之雙 軸延伸法等延伸製造雙軸延伸薄膜。 φ 單軸延伸時延伸倍率之上限爲1.20倍以下,較佳爲 1.10倍以下。又下限爲超過1.00倍之範圍,但較佳爲超過 1·〇4倍之範圍,特佳爲超過1.06倍之範圍。使延伸倍率爲 該範圍時,可使面方向相位差(Re)及厚度方向相位差( Rth)爲上述範圍。 雙軸延伸時之延伸倍率爲,面積延伸倍率(縱方向之 延伸倍率X橫方向之延伸倍率)之上限爲1.2 0倍以下,特 佳爲1.10倍以下。又下限爲超過1.00倍之範圍,但較佳爲 φ 超過1·〇4倍之範圍,特佳爲超過1.06倍之範圍。使面積延 伸倍率爲該範圍時,可使面方向相位差(Re)及厚度方向 相位差(Rth )爲上述範圍。 另外就縱方向及橫方向之各自延伸倍率而言,縱方向 之延伸倍率上限較佳爲未達1 . 2 0倍,特佳爲1 .1 〇倍以下。 又下限爲超過1 · 0 0倍之範圍,但較佳爲1.0 3 5倍以上,特 佳爲1.0 4倍以上。 又,橫方向之延伸倍率上限較佳爲未達1 · 2 0倍,特佳 爲1.1〇倍以下。又下限爲超過1_〇〇倍之範圍,但較佳爲 -55- 201030090 1.025倍以上,特佳爲1.03倍以上。使縱方向及橫方向之 各自延伸倍率爲該範圍時,可使面方向相位差(Re)及厚 度方向相位差(Rth )爲上述範圍。 縱方向之延伸倍率與橫方向之延伸倍率的差之絕對値 上限較佳爲未達〇.〇2,特佳爲0.01以下。該差之絕對値又 以近似〇爲佳。使縱方向之延伸倍率與橫方向之延伸倍率 的差之絕對値爲該範圍時,可使面方向相位差(Re )爲上 述範圍。 延伸溫度較佳爲選擇聚乳酸(A )之玻璃化溫度(Tg ,單位:°C )以上結晶化溫度(Tc,單位:°C )以下。其 中又以採用盡可能接近Tc之溫度,即難使聚乳酸(A)結 晶化之溫度,傾向降低面方向相位差(Re )及厚度方向相 位差(Rth)爲佳。 溫度低於Tg時會使分子鏈固定,因此難適當促進延伸 操作,且上述延伸倍率之範圍內,傾向難使面方向相位差 (Re)及厚度方向相位差(Rth)爲本發明所規定之數値 範圍。又Tc以上時會促進聚乳酸(A )之結晶化,同樣也 傾向難順利進行延伸步驟。 因此延伸溫度之下限較佳爲Tg + 5 °C以上,更佳爲 Tg+10°C以上。又上限較佳爲Tc-5°C以下,更佳爲Tc-l〇°C 以下。 本發明就使薄膜物性、延伸步驟安定化兩立之觀點較 佳爲,將延伸溫度設定爲上述溫度範圍。有關延伸溫度之 上限値,因薄膜物性與延伸步驟安定化具有相反舉動,故 -56- 201030090 需勘定裝置特性後適當設定。
另外延伸步驟中爲了得到良好的薄膜厚度斑 延伸結束部分之溫度比延伸開始部分之溫度高1 態樣。就該觀點又以延伸結束部分之溫度比延伸 之溫度高2 °C以上爲佳,更佳爲高3 °C以上,特隹 以上。但延伸結束部分之溫度高於延伸開始部分 多時,傾向使薄膜幅寬方向產生物性差。因此就 ❿ 伸結束部分與延伸開始部分之溫度差較佳爲30°C 以20°C以下爲佳,更佳爲15°C以下,特佳爲10°C (熱處理) 上述單軸延伸薄膜及雙軸延伸薄膜較佳爲, 上210°C以下熱處理β該熱處理相當於所謂的熱 。藉由該熱處理可促進配位相聚乳酸結晶化,而 的光學用聚乳酸薄膜之熱收縮率。就該觀點熱處 Φ 下限較佳爲l〇〇°C以上,更佳爲120°C以上,特f| 以上。但熱處理溫度過高,而過度接近聚乳酸( 融溫度時,傾向降低聚乳酸薄膜之破斷強度等機 又傾向使厚度斑變差。就該觀點熱處理溫度之上 2〇〇°C以下,更佳爲180°C以下。 熱處理時間較佳爲,實施1秒至30分鐘。就 寸安定性之提升效果,熱處理溫度較高時相對地 間較短,又熱處理溫度較低時相對地熱處理時間 例如Tc爲1 40°c之樹脂組成物以熱處理溫度1 40°c 較佳爲, °c以上之 開始部分 I爲高4 °C 之溫度過 該觀點延 以下,又 以下。 以90°C以 固定處理 降低所得 理溫度之 i 爲 1 4 0。。 A )之熔 械特性, 限較佳爲 提高熱尺 熱處理時 需較長。 熱處理時 -57- 201030090 至少需30秒,但以熱處理溫度150°C熱處理10秒時,可使 薄膜之90°C、5小時條件下的熱收縮率爲4%以下。 上述延伸倍率之範圍內,爲了使面方向相位差(Re) 及厚度方向相位差(Rth )爲本發明所規定之數値範圍, 採用上述樣態之熱處理係較佳方法之一。 又,實施該熱處理可使所得薄膜具有優良透明性及耐 熱性。具體上可減少以9 0 °C熱處理5小時後之濁度變化。 由此而得之薄膜可依所希望實施表面活性化處理,例 如等離子處理、胺處理或電暈處理。 (聚乳酸薄膜(2)之用途) 聚乳酸薄膜(2)因面方向相位差(Re)爲2〇 nm以下 ’厚方向相位差(Rth)爲25 nm以上90 nm以下,故適用 爲偏光板保護薄膜。偏光板保護薄膜係指,作爲偏光板之 構成構件用貼合於偏光薄膜(例如高聚合度之PV A基礎薄 膜上含浸吸附聚碘等雙色性色素或雙色性染料而得之物) 雙面或單面上,使用目的爲提升偏光薄膜之強度、保護不 受熱 '水分影響而防止品質變差等之薄膜。 該用途之面方向相位差(Re)較佳爲1〇 nm以下,更 佳爲5 nm以下。又厚度方向相位差(Rth)之下限較佳爲 30 nm以上’更佳爲40 nm以上,特佳爲50 nm以上。又上 限較佳爲80 nm以下’更佳爲70 nm以下,特佳爲6〇 nmw 下。 使用聚乳酸薄膜(2)之偏光板保護薄膜可使用爲液 -58- 201030090 晶顯示器、電漿顯示器、有機EL顯示器、場致發射顯示 器、投影電視等顯示器之偏光板的構成構件。該偏光板保 護薄膜必要時例如可實施防反射處理、透明導電處理、電 磁波遮蔽處理、阻氣處理、防污處理等表面機能化處理。 聚乳酸薄膜(2)之發明係包含下述發明。 1.—種光學用聚乳酸薄膜,其特徵爲,含有由聚L-乳酸及聚D-乳酸成份形成之聚乳酸(a )的樹脂組成物所 φ 形成’差示掃描熱量計(DSC )測定時190 °C以上具有結 晶熔化峰, 下述式(i )所定義的立體配位結晶化度(S )爲90%以上 之聚乳酸薄膜中, 下述式(ii )所定義的面方向相位差(Re )爲20 nm以下 > 下述式;(iii)所定義的厚度方向相位差(Rth)爲25 nm以 上90 nm以下, φ 以90°C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮率爲4% 以下, S (%) = (AHmsc/ (AHmh + AHm s c)] XI 00 (i) (式中’ AHm sc爲立體配位相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化 熱函數(J/g ) ,AHmh爲均相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化 熱函數(J/g ))
Re= (nx — ny) Xd (i i) R t h= ( (n x + n y) /2 — η z) X d (iii) -59- 201030090 (式中,nx爲薄膜長度方向之折射率,ny爲薄膜幅寬方向 之折射率,nz爲薄膜厚度方向之折射率,d爲薄膜之厚度 (nm ))。 2. 如前項1所記載之光學用聚乳酸薄膜,其中含有立 體化促進劑及/或塊狀形成劑。 3. 如前項2所記載之光學用聚乳酸薄膜,其中立體化 促進劑爲磷酸金屬鹽,塊狀形成劑爲分子中具有至少1個 環氧基、噁唑啉基、噁嗪基、異氰酸酯基、烯酮基及碳二 醯亞胺基群中所選出之至少1種基的化合物。 4. 如前項1至3中任何一項所記載之光學用聚乳酸薄 膜,其中濁度爲2%以下,以90 °C熱處理5小時前後之濁度 變化爲2 %以下。 5. 如前項1至4中任可一項所記載之光學用聚乳酸薄 膜,其係作爲偏光板保護薄膜用。 6. —種偏光板保護薄膜,其爲使用如前項1至5中任 何一項所記載之光學用聚乳酸薄膜。 7·—種偏光板,其爲層合如前項6所記載之偏光板保 護薄膜及偏光薄膜。 8 · —種液晶顯示裝置,其爲使用如前項6所記載之偏 光板保護薄膜。 9. 一種如前項1所記載之光學用聚乳酸薄膜的製造方 法,其爲得到由樹脂組成物形成之未延伸薄膜後,以90°C 以上2 1 0°C以下之溫度熱處理。 201030090 <聚乳酸薄膜(3 ) > 聚乳酸薄膜(3)之面方向相位差(Re)爲超過20 nm 且1 30 nm以下(d-3 )。面方向相位差(Re )之上限較佳 爲70 nm以下,更佳爲60 nm以下,特佳爲50 nm以下。又 面方向相位差(Re)之下限較佳爲30 nm以上,更佳爲35 nm以上,特佳爲40 nm以上。面方向相位差(Re)較高時 ,作爲光學補償片物用時具有優良視野角特性而爲佳。 φ 聚乳酸薄膜(3 )之厚度方向相位差(Rth )爲90 nm 以上3 5 0 nm以下(d-3 )。厚度方向相位差(Rth )之上限 較佳爲260 nm以下,更佳爲1 60 nm以下,特佳爲1 30 nm以 下。又厚度方向相位差(Rth )之下限較佳爲90 nm以上, 又以100 nm以上爲佳,更佳爲1 10 nm以上,特佳爲120 nm 以上。 又厚度方向相位差與面方向相位差之比(Rth/Re )的 上限較佳爲4 · 8以下,又以4 · 0以下爲佳’更佳爲3 . 5以下, 參 特佳爲3.0以下。Rth/Re較小時,作爲光學補償片物用時 可具有優良的色彩位移特性而爲佳。又Rth/Re之下限較佳 爲0.8以上,又以1 · 2以上爲佳,更佳爲1 · 8以上,特佳爲 2.4以上。 面方向相位差(Re )及厚度方向相位差(Rth )爲, 雙折射率Δη及厚度d ( nm )之積,Re及Rth各自以上述式 (ii )及(iii )定義。
面方向相位差(Re)及厚度方向相位差(Rth)同時 爲該範圍時’適用爲相位差薄膜。特別是可取代VA-TAC 201030090 ,適用爲VA型液晶顯示裝置用光學補償薄膜。 該面方向相位差(Re)及厚度方向相位差(Rth)可 由’使延伸倍率、延伸溫度、熱處理溫度爲下述條件而達 成。 聚乳酸薄膜(3 )爲’ (e )以溫度9 〇 °C處理5小時時 之縱方向(MD)及橫方向(TD)的熱收縮率同爲4%以 下。熱收縮率較佳同爲3%以下,更佳爲2%以下,特佳同 爲1 %以下。該熱收縮率可由,使延伸條件及熱處理條件 爲下述條件而達成。特別是實施熱處理爲重點。 聚乳酸薄膜(3)之厚度較佳爲1至300μπι。該厚度 就處理時易形成皺折(防皺)觀點又以較厚爲佳,較佳爲 10;/m以上,更佳爲20#m以上,特佳爲30μιη以上。又就 透明性觀點又以較薄爲佳,較佳爲200 ν m以下,更佳爲 150// m以下,特佳爲100" m以下。 (延伸) 聚乳酸薄膜(3 )爲了得到所希望之面方向相位差( Re )及厚度方向相位差(Rth ),較佳爲實施低倍率延伸 〇 以低倍率延伸未延伸薄膜時,可單軸延伸機械性流動 方向(以下稱爲MD或縱方向或長度方向),或單軸延伸 直交於機械性流動方向之方向(以下稱爲TD或橫方向或 幅寬方向)。又可以輥延伸及拉幅器延伸之逐次雙軸延伸 法,或利用拉幅器延伸之同時雙軸延伸’或利用管延伸之 -62- 201030090 雙軸延伸法等延伸製造雙軸延伸薄膜。 單軸延伸時延伸倍率之上限較佳爲未達2.0倍。又下 限較佳爲超過1.20倍之範圍,更佳爲1.50倍以上,特佳爲 180倍以上。使延伸倍率爲該範圍時,可使面方向相位差 (Re)及厚度方向相位差(Rth)爲上述範圍。 雙軸延伸時延伸倍率爲,面積延伸倍率(縱方向之延 伸倍率X橫方向之延伸倍率)之上限較佳爲未達4.〇〇倍, φ 又以3.40倍以下爲佳’更佳爲2.80倍以下,特佳爲2.30倍 以下。又下限較佳爲超過1.20倍之範圍,更佳爲i .60倍以 上’特佳爲1 · 8 0倍以上。使面積延伸倍率爲上述數値範圍 時,可使厚度方向相位差(Rth)爲上述範圍。 另外就縱方向及橫方向之各自延伸倍率而言,縱方向 之延伸倍率的上限較佳爲未達3.00倍,又以2.50倍以下爲 佳,更佳爲1.90倍以下,特佳爲1_60倍以下。又下限較佳 爲1.04倍以上’又以超過1.10倍爲佳,更佳爲丨.丨5倍以上 • ,特佳爲1.25倍以上。 又’橫方向之延伸倍率的上限較佳爲未達3.00倍,又 以2.5〇倍以下爲佳’更佳爲1.90倍以下,特佳爲丨.60倍以 下。又下限較佳爲1.0 4倍以上’又以超過1 .1 〇倍爲佳,更 佳爲1.15倍以上’特佳爲1.25倍以上。使縱方向及橫方向 之各自延伸倍率爲上述範圍時,可使面方向相位差(Re) 及厚度方向相位差(Rth )爲上述範圍。 縱方向之延伸倍率與橫方向之延伸倍率的差之絕對値 的上限並無特別限制,較佳爲2.0 0以下,更佳爲1 . 〇 〇以下 -63- 201030090 ,特佳爲0.10以下。又下限較佳爲超過0.01之範圍,特佳 爲0.02以上。使縱方向之延伸倍率與橫方向之延伸倍率的 差之絕對値爲上述範圍時,可使面方向相位差(Re)爲上 述範圍。 延伸溫度較佳選擇聚乳酸(A )之玻璃化溫度(Tg, 單位:°C )以上結晶化溫度(Tc,單位:°C )以下。其中 又以採用盡可能接近Tc之溫度範圍,即難使聚乳酸(A ) 結晶化之溫度範圍,傾向降低面方向相位差(Re )及厚度 方向相位差(Rth)而爲佳。 溫度低於Tg時會使分子鏈固定,因此難適度促進延伸 操作,同時上述延伸倍率之範圍內,傾向難使面方向相位 差(Re )及厚度方向相位差(Rth )爲本發明所規定之上 述數値範圍。Tc以上時會促進聚乳酸(a )結晶化,同樣 也傾向難順利進行延伸步驟。 因此延伸溫度之下限較佳爲Tg + 5 °C以上,更佳爲 Tg+10°C以上。又上限較佳爲Tg-5°C以下,更佳爲Tg-lOt: 以下。 本發明就使薄膜物性、延伸步驟安定化兩立之觀點較 佳爲’將延伸溫度設定爲上述溫度範圍。有關延伸溫度之 上限値,因薄膜物性與延伸步驟安定化具有相反舉動,故 需勘定裝置特性後適當設定。 另外延伸步驟中爲了得到良好的薄膜厚斑較佳爲,延 伸結束部分之溫度比延伸開始部分之溫度高1 °C以上的樣 態。就該觀點又以延伸結束部分之溫度比延伸開始部分之 201030090 溫度高2 °C以上爲佳,更佳爲高3。(:以上,特佳爲高4 t:以 上。又延伸結束部分之溫度高於延伸開始部分之溫度過多 時’傾向使薄膜幅寬方向產生物性差。就該觀點延伸結束 部分與延伸開始部分之溫度差較佳爲3 0 °C以下,又以2 0 t 以下爲佳’更佳爲1 5 °C以下,特佳爲1 〇。(:以下。 (熱處理) φ 上述單軸延伸薄膜、雙軸延伸薄膜較佳爲,以90°C以 上2 1 0 °C以下熱處理。該熱處理相當於所謂熱固定處理。 藉由該熱處理可促進配位相聚乳酸結晶化,而降低所得光 學用聚乳酸薄膜之熱收縮率。就該觀點熱處理溫度之下限 較佳爲1 0 0 °C以下’更佳爲1 2 0 t以上,特佳爲1 4 0。(:以上 。又熱處理溫度太高’而接近聚乳酸(A)之熔融溫度時 ’傾向降低聚乳酸薄膜之破斷強度等機械特性,且傾向使 厚斑變差。就該觀點熱處理溫度之上限較佳爲200 t以下 φ ,更佳爲1 8 0 °C以下。 熱處理時間較佳爲,實施1秒至30分鐘。爲了提高熱 尺寸安定性之提升效果,熱處理溫度較高時相對地熱處理 時間較短,又熱處理溫度較低時熱處理時間需較長。例如 T c爲1 4 0 °C之樹脂組成物以熱處理溫度1 4 0 °C熱處理間至少 需30秒,但以熱處理溫度150 °C熱處理10秒時,可使薄膜 之90°C、5小時條件下的熱收縮率爲4%以下。 上述延伸倍率之範圍內,爲了使面方向相位差(Re) 及厚度方向相位差(Rth )爲本發明所規定之數値範圍, -65- 201030090 採用上述樣態之熱處理係較佳方法之一。 又實施該熱處理,可使所得薄膜具有優良透明性及耐 熱性。具體上可減少以90 °C熱處理5小時後之濁度變化。 由此而得之薄膜可依所希望以先前已知之方法實施表 面活性化處理,例如等離子處理、胺處理、電暈處理。 (聚乳酸薄膜(3)之用途) 聚乳酸薄膜(3 )適用爲相位差薄膜。特別是聚乳酸 薄膜(3)中,面方向相位差(Re)爲超過20 nm且130 ηηι 以下,厚度方向相位差(Rth)爲90 nm以上350 nm以下, 因此適用爲VA型液晶顯示裝置用光學補償薄膜。使用聚 乳酸薄膜(3)之相位差薄膜因係使用立體配位聚乳酸, 且可利用延伸條件及熱處理條件等微調相位差,故使用於 液晶顯示裝置時可發現優良的光學特性。 本發明使用聚乳酸薄膜(3)之相位差薄膜適用爲液 晶顯示器、電漿顯示器、有機EL顯示器、場致發射顯示 器 '投影電視等顯示器之偏光板的構成構件。該相位柑薄 膜必要時可實施例如防反射處理、透明導電處理、電磁波 遮蔽處理、阻氣處理、防污處理等表面機能化處理。 聚乳酸薄膜(3)之發明係包含下述發明。 1. 一種光學用聚乳酸薄膜,其特徵爲’含有由聚L-聚酸成份及聚D-乳酸成份形成之聚乳酸(A )的樹脂組成 物所形成,差示掃描熱量計(DSC )測定時1 90 °C以上具 有結晶熔化峰, -66 - 201030090 下述式(i)所定義的立體配位結晶化度(s)爲90%以上 之聚乳酸薄膜中, 下述式(Π )所定義的面方向相位差(Re )爲30 nm以上 1 30 nm以下, 下述式(iii )所定義的厚度方向相位差(Rth)爲90 nm以 上350 nm以下, 以9 0 °C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮率爲4 % 以下, S (%) = [AHms z/ (AHmh + AHms c)3 X 1 0 0 (i) (式中,AHmsc爲立體配位相聚乳酸之結晶溶化峰的熔化 熱函數(J/g ) ,AHmh爲均相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化 熱函數(J/g)
Re= (nx — ny) Xd (i i)
Rth= ( (nx + ny) /2 — nz) Xd (iii) 魯 (式中,nz爲薄膜之長度方向的折射率,ny爲薄膜之幅寬 方向的折射率,nz爲薄膜之厚度方向的折射率,d爲薄膜 之厚度(nm ))。 2. 如前項1所記載之光學用聚乳酸薄膜,其中含有立 體化促進劑及/或塊狀形成劑。 3. 如前項2所記載之光學用聚乳酸薄膜,其中立體化 促進劑爲磷酸金屬鹽,塊狀形成劑爲分子中至少具有1個 環氧基、噁唑啉基、噁嗪基、異氰酸酯基、烯酮基及碳二 醯亞胺基群中所選出之至少1種基的化合物。 4. 如前項1至3中任何一項所記載之光學用聚乳酸薄 -67- 201030090 膜,其中濁度爲2%以下’以90°C熱處理5小時前後之濁度 變化爲2 %以下。 5. 如前項1至4中任何一項所記載之光學用聚乳酸薄 膜,其係作爲相位差薄膜用。 6. 如前項5所記載之光學用聚乳酸薄膜,其係作爲 V A型液晶顯示裝置用光學補償薄膜用。 7. 一種相位差薄膜,其爲使用如前項1至6中任何一
項所記載之光學用聚乳酸薄膜。 A 霸 8. 一種偏光板,其爲層合如前項7所記載之相位差薄 膜及偏光薄膜。 9. 一種液晶顯示裝置,其爲使用如前項7所記載之相 位差薄膜。 10. 一種如前項1所記載之光學用聚乳酸薄膜的製造 方法,其爲得到由樹脂組成物形成之未延伸薄膜後’以90 °C以上2 1 0 °C以下之溫度熱處理。
Q 【實施方式】 實施例 <實施例1至7及比較例1 > 下面將舉實施例更具體說明本發明,但本發明非限定 於此。實施例1至7及比較例1之各特性値係以下述方法求 取。 (1)重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Μη) -68- 201030090 藉由凝膠滲透色譜法(GPC),比較聚苯乙烯標準樣 品後求取。 又GPC測定器係由下述構成,又使用氯仿溶離液,柱 溫度40°C下以流速1.0 ml/min流動注入濃度1 mg/ml (含有 1 %六氟異丙醇之氯仿)之試料1 〇 # 1進行測定。
驗出器:差示折射計島津製作所(股)製RID-6A 唧筒:島津製作所(股)製LC-9A • 柱:直列接連東索(股)TSKgelG3000HXL,
TSKgelG4000HXL,T S Kg el G 5 Ο 0 OH X L 及 TSKguardockumnHXL-L (2 )結晶熔化峰溫、結晶熔化熱函數(AHmh、AHmsc ) 及立體配位結晶化度(S ) 藉由巴金耶(股)製DSC 7差示掃描熱量計(DSC )測 定。氮氣下第1流程係以升溫速度20 °C/分由30 t:升至250 φ °C ’測定試料1 〇 mg之結晶熔化峰溫度(Tmh、Tmsc )及 其熔化熱函數(ΔΗιηΙι ' AHmsc )。又立體配位結晶化度 (S )(單位:% )係由聚L-乳酸成份及聚D _乳酸成份所 形成的聚乳酸中’未達1 9 0 °C之低熔點結晶熔化峰的熔化 熱函數(ΔΗιηΙι)、及19(TC以上之高熔點結晶熔化峰的熔 化熱函數(AHmsc)以下述式求取。 S= {△Hmsc/ (△Hmsc+AHmh)} χιοο (3 )熔融安定性(% ) -69 - 201030090 氮氣下以260 °C保持10分鐘後測定試料之還原黏度的 保持率。使聚乳酸(A)薄膜化時,熔融安定性爲80%以 上將可進行一般的熔融擠壓,而判斷爲熔融安定性合格。 又還原黏度(7? sp/c )爲,將試料1.2 mg溶解於[四氯 乙烷/苯酚=(6/4) wt混合溶劑]1〇〇 ml中,35。(3下使用鳥 氏黏度管測定。 (4 )濕熱安定性(% ) 將試料保持於8 0 t、9 0 % R Η下1 1小時後,測定還原 黏度(7/ sp/c )之保持率(% ),再以耐久性之參數作爲 濕熱安定性。該參數爲8 0 %以上時,聚乳酸薄膜於一般濕 熱條件下可安定使用判斷爲耐久性合格(〇)。又爲90% 以上時判斷爲特別良好(◎)。未達80%時判斷爲不良( X ) ° (5 )測定濁度 使用日本電色股份公司製Hazemeter MDH2000,依據 JIS K7105-1981 之 6.4測定。 濁度超過10%時判斷爲透明性不良。又濁度爲1%以 下時判斷爲具有可使用爲光學用薄膜之透明性。 又,使用熱風乾燥機以140 °C熱處理樣品10分鐘後, 以同上述之方法測定濁度,求取熱處理前後之差(熱處理 後之濁度-熱處理前之濁度)作爲濁度變化。 -70- 201030090 (6 )光學純度 光學純度係以,將溶解於氯仿之聚乳酸稀薄溶液放入 一定容器中’使用旋光度測定裝置測定該旋光度,再由 100% L乳酸時爲100%且100%D乳酸時爲_100%之試料旋 光度以比率式算出百分率作爲光學純度。 (7)厚度變動 使用電子微計器測定長度方向(MD ) 2m之樣品厚度 後,以平均厚度除最高厚度與最低厚度之差求取百分率作 爲厚度變動値(單位:%),再以下述基準評估。 ◎ : 2 %以下 〇:超過2%且5%以下 △:超過5%且10%以下 X :超過10% 厚度變動較大時會傾向使薄膜生成時的表層配向產生 變動,或增加濁度變動而不宜。又傾向使成形加工時之加 工時變差而不宜。具體上上述厚斑超過10%時不耐實用性 (參考例1)藉由交醋之熔融開環聚合以合成聚乳酸 氮取代後將L-交酯30 kg、硬脂醇〇·90 kg ( 〇.030莫耳 /kg)、辛酸錫6·14 g(5.05xl(r4莫耳/1 kg)放入具備真 空配管、氮氣配管、觸媒及L _交酯溶液添加配管、乙醇引 -71 - 201030090 發劑添加管之具備全區域翼縱型攪拌機(40 L)內,氮壓 106.4 kPa之環境下升溫至15CTC。溶解內容物時開始攪拌 ,再將內溫升至19CTC。又內溫超過180°C時會開始反應’ 因此開始冷卻,此時將內溫保持於185 °C至190 °C下1小時 繼續反應。又攪拌的同時於氮壓106.4 kPa、內溫200 °C至 2 1 0°C下進行1小時反應停止攪拌再加入磷系觸媒失活劑。 靜置20分鐘後去除氣泡,再以氮壓將內壓由2升壓至3 ,利用切片機擠出預聚物,使重量平均分子量13萬、分子 量分布1.8之預聚物顆粒化。 利用擠壓機溶解顆粒後,以15 kg/hr條件投入無軸籠 型反應裝置內,再減壓至10.13 kP a對殘留之交酯進行低 減處理,其後再度片化,結果所得的聚L-乳酸樹脂爲重量 平均分子量12萬、分子量分布1.8、交酯含量0.005wt%。 又,以D-交酯取代L-交酯實施相同的合成實驗,聚合 重量平均分子量12萬、分子量分布1.8、交酯含量0.005 wt %之聚D-乳酸樹脂。 (實施例1至2、4至6,比較例1 ) 以l2〇°C各自將前述參考例1製造之聚L-乳酸樹脂及聚 D-乳酸樹脂乾燥5小時,得重量比1/1之混合物。 混合所得的混合物1 00重量份及表中記載之量的結晶 化核劑(三斜晶系無機粒子(D )及/或磷酸酯金屬鹽( E ))後,於表中記載之溫度下利用雙軸擠壓機熔融混煉 ,再利用具有表中記載之切口開度的模頭,以模頭溫度 -72- 201030090 2 60 °C、鑄造速度40 m/分之條件熔融擠壓成薄膜狀,其後 利用覆鉑之線狀電極以靜電鑄造法將其密合於鏡面冷卻轉 筒表面上,固化後得聚乳酸薄膜。結果任何一種之熔融安 定性實驗均爲合格之80%以上。所得的聚乳酸薄膜之特性 如表1所示。 (實施例3 ) φ 除了結晶化核劑另混合作爲羧基封止劑用之卡波去 L A -1 (日清紡(股)製)0.3重量份外,同實施例2製造聚 乳酸薄膜。所得的聚乳酸薄膜之特性如表1所示。 (參考例2)藉由雙軸混煉裝置製造聚乳酸(A3) 以質量比1/1混合參考例1所得的聚L-乳酸樹脂及聚D-乳酸樹脂後,利用摻混機均勻混合所得的混合物1 〇〇質量 份及磷酸酯金屬鹽〇· 1質量份,再以1 20 t乾燥5小時,其 φ 後由雙軸混煉裝置之第一供給口供給’以汽缸溫度2 3 0 °c '泄壓13.3 Pa條件進行真空排氣,同時以滯留時間2分鐘 熔融混煉,再以單絲狀擠壓於水槽中’接著利用切片機片 化得聚乳酸(A 3 )。 (實施例7 ) 以120°C乾燥前述參考例2製造之聚乳酸(A3) 5小時 後,利用單軸擠壓機以2 3 0 °C之樹脂溫度’藉由具有表中 切口開度之模頭,以模頭溫度230 °C '鑄造速度4〇 m/分之 -73- 201030090 條件熔融擠壓爲薄膜狀’再利用覆鉑之線狀電極以靜電鑲 造法將其密合於鏡面冷卻轉筒表面上,固化後得聚乳酸薄 膜。所得的聚乳酸薄膜之特性如表1所示。
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I* 1實施例7 I I NA71 I r- 〇 I 230 I eg Ο οο 100 0. 5 寸 d -/218 ◎ 〇 實施例6 I | NA71 I Τ Ο 丨 230 I (D ο 00 oa ο ο CD 4. 0 167/216 < 〇 L實施例5 I I NA71 I τ- Ο 230 寸 ο 00 00 0) 4. 0 ο CNJ 167/216 〇 〇 丨實施例4 | | NA11 | CM Ο d 232 OJ ο 00 r- σ> 0. 6 寸 〇· 167/218 ◎ 〇 實施例3 | | NA71 | τ- Ο 卡波吉 LA-1 0· 3 | 232 | CM ο ω Ll〇〇__I 0. 6 0_ 2 -/215 ◎ ◎ 實施例2 | | NA71 | Ι ό | 232 | (Μ ο 00 00 0) 0. 5 0· 4 167/218 ◎ 〇 實施例1 NA71 ιο ο ο | 230 | CNJ ο 00 CM O) Ο 寸 ο csi 167/216 〇 〇 比較例1 摧 | 230 | Csl ο 00 寸 00 Ο r- l- ο CD 166/213 〇 X 實驗編號 種類 :添加量(重量份) 讎 添加量(重量份) 擠出樹脂溫度(。〇 模頭之切口開度(nun) 薄膜厚度("π〇 #1 m 嫩 立體配位結晶化度(sx%) 濁度(%) 140°C10分熱處理後之濁度變化 (%) Up m°^ e 1 蜡〇 厚度變動(MDX%) 濕熱安定性 結晶化核劑 羧基封止劑 。ί 默逛翠嚙煺δΓ®;β¥_1ι¥ 避趑箨擗釦-nu—vn「+_冏」^(SDV^wav -I 。藏逛^蝇煺§騸蘅避趑箨^^tvili(ig)i(H^tfsli uvn S -75- 201030090 〈實施例8至2 1 > 實施例8至21之評估法及原材料如下所述。 (1 )分子量 重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Μη)係藉 由凝膠滲透色譜法(GPC )測定,再以標準聚苯乙烯換算 〇 GPC測定機器爲, _ 驗出器:島津製作所製差示折射計RID-6A 柱:直列接連東索(股)製TSKgelG3 000HXL、 TSKgelG4000HXL、TSKgelG5000HXL及 TSKguardcokumnHXL-L之物,或直列接連東索(股)製 TSKgelG2000HXL、TSKgelG3000HXL及 TSKguardcokumnHXL-L之物。 溶離液使用氯仿以溫度40°c、流速1.0 ml/min注入濃 度1 mg/ml (含有1 %六氟異丙醇之氯仿)之試料1〇〆1進 0 行測定。 (2) 交酯含量 將試料溶解於六氟異丙醇中,再以13<Ι:-ΝΜΙ^έ定量。 (3) 碳二醯亞胺化合物含量 利用尼可雷(股)製MAGJA-750博里葉變換紅外光光 度計藉由比較樹脂特性吸收與碳二醯亞胺特性吸收測定含 -76- 201030090 (4 )羧基濃度 將試料溶解於精製〇 -甲酚中,氮氣流下溶解後以溴甲 酚藍爲指示劑,再以0.05當量氫氧化鉀之乙醇溶液滴定。 (5 )立體配位結晶化度(S )、結晶熔化峰溫度、結晶熔 m 化熱函數 立體配位結晶化度(S )、結晶熔化峰溫度、結晶熔 化熱函數爲,使用DSC ( TA儀器公司製TA-2920 )測定結 晶熔化峰溫度(單位:t )、結晶熔化熱函數(單位: J/g )後,由該結晶熔化熱函數以下述式(i )求取立體配 位結晶化度(S )。又DSC測定用之樣品量爲,形成薄膜 狀前之樹脂時爲1 〇 mg,形成薄膜時爲20 mg,又測定溫度 範圍爲25X:至290T:,升溫速度爲20°C /分。 ❹ S (%) = [AHms c/ (AHmh + AHms c)] XI 〇〇 (i) (式中,AHmsc爲配位相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化熱函 數(單位:J/g ) ,AHmh爲均相聚乳酸之結晶熔化峰的熔 化熱函數(單位:J/g))。 (6 )薄膜熱收縮率 依據ASTM D1204以90°C處理5小時後返回室溫(25°C ),再藉由長度變化求取熱收縮率。 -77- 201030090 (7 )全光線透過率 依據ASTM D1 003進行測定。 (8 )濁度 使用日本電色(股)製Hazemeter MDH2000,依據 113〖7105-1981之6.4測定40//111薄膜。 (i)以90°C熱處理5小時前後之濁度 依據ASTM D12〇4以溫度90°C處理5小時後返回室溫( 25 °C)測定濁度,再求取熱處理前後之濁度差(濁度變化 (ii)以l4〇°C熱處理10分鐘前後之濁度 又使用熱風乾燥機以140 °C熱處理樣品1〇分鐘後,同 上述方法測定濁度’再求取熱處理前後之濁度差(熱處理 後之濁度-熱處理前之濁度),作爲濁度變化。 (9 )立體結晶化度(K ) 使用DSC ( TA儀器公司製TA-2920 )測定結晶化熱函 數(單位:J/g )及結晶熔化熱函數(單位:j/g )後,以 下述式(iv)求取立體結晶化度(κ)(單位:%)。又 D S C測定用之樣品量爲,形成薄膜狀前之樹脂時爲丨〇 m g ’形成薄膜時爲2 0 m g,又測定溫度範圍爲2 5 t至2 9 〇, 升溫速度爲20°C /分。 201030090 K= (AHmsc-AHc) /142 (i v) △ Hmsc :立體配位相聚乳酸之結晶熔化峰的熔化熱函 數(J/g )。 △ He:聚乳酸結晶化熱函數(J/g)。 1 42 ( J/g )爲立體配位聚乳酸結晶之平衡熔化熱函數 # ( 1 〇 )玻璃化溫度 使用DSC ( TA儀器公司製TA-2920 )求取。樣品量爲 ,形成薄膜狀前之樹脂時爲10 mg,形成薄膜時爲20 mg, 又測定溫度範圍爲25°C至29(TC,升溫速度爲20°C/分。 (1 1 )面方向相位差(Re )、厚度方向相位差(Rth ) 使用分光橢圓計器(日本分光(股)製M_ 1 5 0 )測定 薄膜之長度方向之折射率(nx ) '幅寬方向之折射率(ny ® )及厚度方向之折射率(nz)。測定波長爲550nm。 薄膜之面方向相位差(Re )及厚度方向相位差(Rth )係由長度方向之折射率(nx )、幅寬方向之折射率(ny )及厚度方向之折射率(nz )及厚度(d,單位:nm )以 下述式(Π )及(iii )求取。
Re= (nx-ny) Xd (i i) R t h= ( (n x + n y) /2-η z) X d (iii) -79- 201030090 (12 )厚度變動 使用電子微§十器測定縱方向(MD,機械性流動方向 )2 m之薄膜厚度後’求取最高厚度(單位:及最 低厚度(單位:/zm)之差,與平均厚度(單位: 的比(百分率)作爲厚度變動(單位:%),再依下述基 準評估。 ◎:厚度變動爲2%以下 〇:厚度變動超過2%且5%以下 © △:厚度變動超過5%且10%以下 X:厚度變動超過10% 厚度變動較大時傾向增加濁度變動而不宜。又傾向使 成形時之加工性變差而不宜。厚度變動超過〗〇%時不耐實 用。
(1 3 )濕熱安定性 Q 將試料保持於溫度8 0 °C、相對濕度9 0 % RH下1 1小時 後,測定還原黏度(7/ sp/c )之保持率(單位:%)。該 保持率爲8 0 %以上時,於濕熱條件下可安定使用而判斷具 有耐久性(濕熱安定性良好)’故判定爲合格(〇)。又 保持率未達80%之物判斷爲濕熱安定性不良’故判定爲不 合格(X )。 聚乳酸(A )係以下述製造例調製。 -80- 201030090 (製造例1-1)製造聚L-乳酸(PLLAl) 將辛酸錫〇·〇〇5質量份加入L-交酯(武_ 所(股)製,光學純度100%)中,氮氣下值 之反應機以180°C反應2小時後,對辛酸錫添 之磷酸,再以13.3 Pa減壓去除殘存之交酯,/ 乳酸(PLLA1 )。 所得的聚L-乳酸(PLLA1 )之重量平均 φ )爲1 5.2萬,玻璃化溫(Tg )爲5 5 t,熔點 基濃度爲14 eq/ton,交醋含量爲350 ppm。 (製造例1-2)製造聚D-乳酸(PDLA1) 除了將製造例1-1之L-交酯變更爲D-交酷 學硏究所(股)製,光學純度100%)外,表 進行聚合,得聚D-乳酸(PDLA1)。 所得的聚D-乳酸(PDLA1)之重量平均 ❹ )爲1 5 · 1萬,玻璃化溫度(Tg )爲5 5 t,溶 殘基濃度爲15 eq/ton’父酯含量爲450 ppm。 不 ° 3野化學硏究 ί用附攪拌翼 加1.2倍當量 t化後得聚L- 分子量(Mw 爲1 7 5 t,羧 ί (武藏野化 ;他以同條件 分子量(Mw 點爲1 7 5 °C , 結果如表2所 201030090 表2 特性 單位 製造例1-1 製造例1-2 PLLA1 PDLA1 熔點 °C 175 175 玻璃化溫度(Tg) °C 55 55 魅平均分子量(Mw) (χΙΟ4) 15.2 15.1 羧基濃度(Mw) eq/ton 14 15 交酯含量 ppm 350 450 (製造例2-1 )製造聚乳酸A1 藉由雙軸混煉裝置之第一供給口供給製造例1 -1所得 的聚L-乳酸(PLLA1 )、製造例I-2所得的聚D-乳酸( PDLA1 )各50質量份,及磷酸金屬鹽((股)「 亞當卡」NA-71) 0.03質量份後,以汽缸溫度250 °C熔融混 煉。又相對於聚L-乳酸及聚D-乳酸合計量1〇〇質量份,藉 由第二供給口供給日清紡(股)製「卡波吉」LA-1 0.3質 量份後,以泄壓13.3 Pa真空排氣的同時熔融混煉。其後 擠壓再冷卻,顆粒化後得聚乳酸A 1。 (製造例2-2 )製造聚乳酸A2 除了未添加NA-71及LA-1外,同製造例2-1得聚乳酸 ’作爲聚乳酸A2用。 所得的聚乳酸A1及A2之重量平均分子量(Mw)、羧 基濃度 '交酯含量、立體配位結晶化度(S )、立體結晶 化度(K )、玻璃化溫度(Tg )及結晶熔化溫度如表3所 不 0 •82· 201030090 ε谳 製造例2-2 聚乳酸Α2 PLLA1 PDLA1 I I 卜 — CSJ (0 in τ— 寸 00 04 C0 0) 10 165/221 製造例2-1 聚乳酸Α1 PLLA1 PDLA1 ΝΑ-71 I 5 σ> t— τ— CO y— 100 (0 \〇 〇 C0 -/210 種類 種類 種類 種類 I (χιό4) I ppm eq/ton P P 聚L-乳酸 聚D-乳酸 立體化促進劑 塊狀形成劑 重量平均分子量(Mw) 交酯含量 羧基濃度 立體配位結晶化度(S) 立體結晶化度(K) 玻璃化溫度(Tg) 結晶熔化溫度(低溫側腐溫側) 聚乳酸 (Α) 物性 _ ^—<z -83- 201030090 (實施例8 ' 9) 以ll〇°C 5小時乾燥製造例2-1所得的聚乳酸A1後’ 使用擠壓機以表4記載之擠壓樹脂溫度熔融混煉’再利用 具有表4記載之切口開度的模頭,以模頭溫度23 0°C熔融擠 壓爲薄膜狀,其後密合於冷卻轉筒上,固化後得未延伸薄 膜。 其次以表4記載之熱處理溫度熱處理所得的未延伸薄 膜1 〇〇秒後,得聚乳酸薄膜。所得的聚乳酸薄膜之物性如 表4所示。 (實施例1 0、1 1 ) 以表4記載之製膜條件延伸,熱處理(1 00秒)同實施 例8所得的未延伸薄膜(熱處理前),得聚乳酸薄膜。所 得聚乳酸薄膜之物性如表4所示。 (實施例1 2 ) 除了擠壓條件如表4記載外,同實施例8得聚乳酸薄膜 。所得的聚乳酸薄膜之物性如表4所示。 (比較例2 ) 除了以製造2-2所得的聚乳酸A2取代聚乳酸A1外,同 實施例8得聚乳酸薄膜。所得的聚乳酸薄膜之物性如表4所 示。比較例2所得的聚乳酸薄膜因立體配位結晶化度(s ) 不充分,故熱尺寸安定性較低。又濕熱安定性較差。 -84- 201030090 寸谳 比較例2 丨聚乳酸A2 I 〇 CO W 04 Ο 00 I 25.0 I 1.00 Ο CM τ-* Ο 00 165/220 寸 00 C0 ΙΟ 00 产 ο CO CSJ r- 00 卜· Ο ω ΙΟ ΙΟ 寸1 X X 實施例12 聚乳酸A1 % CM CO ο 00 Ο in 卜 1. 00 : Ο CSJ r· ο 00 ο 产 CM 〇 〇 C0 in C0 ο in o M 〇 00 d in d 00 d LO o' 〇 < L實施例11 聚乳酸A1 | 〇 CO CSJ CM 寸 00 00 CO Csl 1. 03 1. 02 1. 05 00 (Ο r- o CSJ ο 00 ο τ- Μ 〇 〇 r- C0 CO CO d 寸 d Τ Ο CO d CO d CD 6 CD d 〇 ◎ 實施例10 聚乳酸A1 ο CO Ν CM CM 00 寸 CNJ CM 〇 T~ Τ Ο y— I_103 I 00 (Ο CM o CsJ r~ ο 00 Ο r* Ν 〇 〇 卜 CO o 寸 d r- d CD d CO d ιο d in ό 〇 ◎ 實施例9 聚乳酸A1 ο CO CM Ο 寸 ο in CNJ I I I 100 I I I o o T— ο 寸 Ο 产 CM 〇 〇 T- <M CO CNi o C0 o T- 6 ir> o CO d 寸 d 寸 d 〇 〇 實施例8 聚乳酸A1 ο CO CSJ CM Ο ω o in CM I I I 1.00 I I I o o 产 ο 00 Ο 产 CM 〇 〇 C0 对 CO d in ό CM d 00 d in d 寸 o 寸 d 〇 〇 單位 種類 P E E Ε 1 Ρ P P Ε =1 Ρ Ε c Ε c se 評估 「評估| : 聚乳酸A诚份) 擠壓樹脂溫度 模頭之切口開度 未延伸薄膜厚度 拉伸比 縱方向(MD) 橫方向(TD) m 胆 §π 袈 丨 結束部 熱處理溫度 薄膜厚度 結晶熔化峰 立體配位結晶化度(S) 面方向(Re) 厚度方向(Rth) 熱處理前 90°CX5時間熱處理後 90°C x 5時間熱處理後變化 140°CX10分間熱處理後 140°CX10分間熱處理後 變化 縱方向(MD) 橫方向(TD) 濕熱安定性 厚度變動 延伸 倍率 DSC 測定 位相差 m 驗 戰 $鏺》 p S糴 樹脂組成物 擠壓條件 製造條件 薄膜物性 -85- 201030090 (偏光板及液晶顯示裝置) 使用實施例8至12所得的光學用聚乳酸薄膜,依據特 開2 00 8-242 1 72號公報所記載之方法製作偏光板及液晶顯 示裝置。 (製作偏光板A ) 使延伸後之聚乙烯醇薄膜吸附碘製作偏光膜。其次使 用聚乙烯醇系接著劑,將實施例8至12所得的聚乳酸薄膜 貼附於前述偏光膜之單面上,再使用聚乙烯醇系接著劑將 經鹼化處理之市售纖維素三乙酸酯薄膜(富士達TD 8 0UF ,富士薄膜(股)製)貼附於前述偏光膜之另一面上,製 作偏光板。 . (製作偏光板B ) 使延伸後之聚乙烯醇薄膜吸附碘製作偏光膜。其次使 用聚乙烯醇系接著劑,將Z-TAC (富士薄膜(股)製)貼 附於前述偏光膜之單面上,再使用聚乙烯醇系接著劑將經 鹼化處理之市售纖維素三乙酸酯薄膜(富士達TD80UF, 富士薄膜(股)製)貼附於前述偏光膜之另一面上,製作 偏光板。 (製作IPS型液晶顯示裝置) 由液晶電視TH-32LX5 00 (松下電器產業(股)公司 製)取出液晶單元後,剝取貼合於視認者側及背光側之偏 -86- 201030090 光板。該液晶單元爲,無施加電壓狀態及黑顯示時玻璃基 板間之液晶分子係實質平行配向,且其遲相軸方向相對於 畫面係水平方向。使用黏著劑將上述製作之偏光板A貼合 於上述平行配向單元之背光側的玻璃基板上,再將上述製 作之偏光板B貼合於視認者側之玻璃基板上。又,使配置 於液晶單元上下之偏光板以直交吸收軸方式配置。 所得的液晶顯示裝置之色味視野角依存性均較小,可 φ 得優良色再現性。 (實施例1 3至1 5 ) 以1 1 0 °C乾燥製造例2 -1所得的聚乳酸A 1 5小時後,使 用擠壓機以表5記載之擠壓樹脂溫度熔融混煉’再使用具 有表5記載之切口開度的模頭,以模頭溫度2 30 °C熔融擠壓 爲薄膜狀,其後密合於冷卻轉筒上,固化後得未延伸薄膜 〇 φ 其次以表5記載之製膜條件延伸、熱處理(1 0 0秒)所 得的未延伸薄膜,得聚乳酸薄膜。所得的聚乳酸薄膜之物 性如表5所示。 -87- 201030090 s* i 辑 邮 I聚乳酸A1 I | 230 I (0 (0 00 00 0) (0 1. 04 1.03 〇 T— 00 (0 CM 120 Ο 00 210 I__1〇〇__1 寸 〇 寸 0. 3 0. 4 d 0. 6 0. 3 丨 0. 5 0. 5 〇 < 實施例14 聚乳酸A1 230 ! CM 寸 0) 21. 3 1. 09 1. 08 00 T— 产 00 (D CSI 120 , ο 00 210 j 1^1〇〇__ 〇 (Q C0 Ο d r- d CC 〇 C0 〇 0. 6 (0 ό 〇 ◎ 實施例13 聚乳酸A1 230 j CSJ CO 00 Γ0 C0 CSJ 1. 04 1. 03 τ— G0 CD CM 卜 I 120 ο 00 210 1^1〇〇_1 寸 〇 寸 0. 3 0. 4 Τ Ο 0_ 6 0. 3 I 0. 5 0· 5 〇 ◎ 丨單位1 種類 mm /1 m I P P P Ε P 求 nm nm 求 評估 評估 聚乳酸(A成份) m sg m m 拓 模頭之切口開度 未延伸薄膜厚度 拉伸比 縱方向(MD) 橫方向(TD) , 面積倍率 開始部 結束部 熱處理溫度 薄膜厚度 I 結晶熔化峰 立體配位結晶化度⑸ 面方向(Re) 厚度方向(Rth) 熱處理前 撕 i m 1/> X 1 90°CX5時間熱處理後變化 140。0><10分間熱處理後 140°C X 10分間熱處理後變化 縱方向(MD) 橫方向(TD) 濕熱安定性 厚度變動 延伸倍率 延伸溫度 DSC測定 位相差 濁度 90°C X 5 時間熱收縮率 链 趄 S5 Μ 擠壓條件 製膜條件 薄膜物性 -88- 201030090 (偏光板及液晶顯不裝置) 使用實施例13至15所得的光學用聚乳酸薄膜,依據特 開2008-242 1 72號公報記載之方法製作偏光板及液晶顯示 裝置。 (製作偏光板A ) 使延伸後之聚乙烯醇薄膜吸附碘製作偏光膜。其次使 φ 用聚乙烯醇系接著劑’將實施例1 3至1 5所得的聚乳酸薄膜 貼合於前述偏光膜之單面上,再使用聚乙烯醇系接著劑將 經鹼化處理之市售纖維素三乙酸酯薄膜(富士達TD 8 0UF ,富士薄膜(股)製)貼合於前述偏光膜之另一面上,製 作偏光板。 (製作偏光板B ) 使延伸後之聚乙烯醇薄膜吸附碘製作偏光膜。其次使 φ 用聚乙烯醇系接著劑,將Z-TAC (富士薄膜(股)製)貼 合於前述偏光膜之單面上,再使用聚乙烯醇系接著劑將經 鹼化處理之市售纖維素三乙酸酯薄膜(富士達TD 8 0 UF, 富士薄膜(股)製)貼合於前述偏光膜之另一面上,製作 偏光板。 (製作IPS型液晶顯示裝置) 由液晶電視TH-32LX500 (松下電器產業(股)製) 取出液晶單元後,剝取貼合於視認者側及背光側之偏光板 89 - 201030090 。該液晶單元爲,無施加電壓狀態及黑顯示時玻璃基板間 液晶分子係實質平行配向,且其遲相軸方向相對於畫面爲 水平方向。使用黏著劑將上述製作之偏光板A貼合於上述 平行配向單元之背光側的玻璃基板上,再將上述製作之偏 光板B貼合於視認者側之玻璃基板上。又配置於液晶單元 上下之偏光板係以直交吸收軸方式配置。 (製作VA型液晶顯示裝置製作) 剝取設置於市售3 7寸V A型液晶電視(聲寶製)之一 對偏光板(上側偏光板及下側偏光板)後,將取代用之上 述製作的二枚偏光板A,以聚乳酸薄膜位於液晶單位側之 方式介由黏著劑,各自貼合於觀察者側及背光側。此時係 以觀察者側之偏光板(上側偏光板)的透過軸,直交背光 側之偏光板(下側偏光板)的透過軸方式配置各偏光板。 所得液晶顯示裝置均具有優良色再現性。 (實施例1 6至2 1 ) 以1 1 0 °C乾燥製造例2 _ 1所得的聚乳酸A 1 5小時後,使 用擠壓機以表6記載之擠壓樹脂溫度熔融混煉後,使用具 有表6記載之切口開度的模頭,以模頭溫度2 30°C熔融擠壓 爲薄膜狀,其後密合於冷卻轉筒上,固化後得未延伸薄膜。 其次以表6記載之製膜條件延伸、熱處理(1 〇〇秒)所 得的未延伸薄膜’得聚乳酸薄膜。所得的薄膜之物性如表 6所示。 -90 - 201030090 9« 實施例21 聚乳酸A1 〇 CO CSJ CO in 00 (0 d ω 寸 寸 寸 T— 2. 13 ο Ο 卜 ο CSJ r- ο 甘 〇 τ— (N Ο ο τ— CQ 寸 00 寸 10 ο 00 d CO d CO τ— 00 ο 寸 d 寸 〇 〇 < 實施例20 I聚乳酸A1 I 〇 CO CM CSJ CO CM CM o 0) 1. 68 | 1. 66 ] 0) 卜 csi 00 (0 CO 卜 o OJ r- ο 00 〇 τ— CM ο ο τ— 10 (D CO ο 寸 d r- Ο CO 〇 CO Ο 10 d LO o 〇 ◎ 實施例19 聚乳酸A1 〇 CO τ- CM T— r- 0) 00 1. 69 ; 1. 65 ! 0) cvi 00 (0 (Μ 卜 o CM r- ο 寸 Ο τ- CSJ ο ο τ— τ— 寸 <SJ 〇 CO ο 寸 d d (0 o CO Ο in o in o 〇 ◎ 實施例18 聚乳酸A1 〇 CO CSJ <M o 卜 T— 00 t— r— 丨 1.-48 1. 44 C0 τ— c\i 00 CD CO 〇 <M τ— ο 00 Ο y— 04 ο ο ι— CO 寸 €0 对 τ— \Ω ο 00 d CO o CO r— 00 d 寸 d 寸 o 〇 〇 實施例17 聚乳酸A1 ο CO CSJ CSJ r- 10 r- CM CO r- I 139 I (Ο CO r~ [1. 89 I 00 CD CO 卜 〇 (M r— ο 00 Ο 产 CM ο ο r- 00 寸 寸 CSI r- 10 ο 00 ο CO o CO r- 00 d 寸 ό 寸 d 〇 〇 實施例16 聚乳酸A1 ο CO CSJ r- LO CO i— 甘 1.86 1.81 CO CO 00 CO CSI o CSJ T— ο 寸 Ο τ— (Μ ο ο τ— 寸 寸 (0 CM C0 ο ΙΩ d CM o 00 o in d to o io o 〇 〇 1單位1 種類I P E E ε 3. * $ 班 P P P Ε A Ρ E C Ε c 求 承 評估 評估 聚乳酸(A成份) 擠壓樹脂溫度 丨模頭之切口開度 未延伸薄膜厚度 拉伸比 縱方向(MD) 橫方向(TD) 面積倍率 開始部 結束部 熱處理溫度 薄膜厚度 結晶熔化峰 立體配位結晶化度⑸ 面方向(Re) 厚度方向(Rth) 熱處理前 90°CX5時間熱處理後 90°CX5時間熱處理後變化 140°CX10分間熱處理後 140°CX10分間熱處理後變化 縱方向(MD) t 橫方向(TD) 濕熱安定性 厚度變動 延伸倍率 延伸溫度 DSC測定 位相差 濁度 « m X « 〇 樹脂 製膜 條件 薄膜 物性 -91 - 201030090 (偏光板及液晶顯不裝置) 使用實施例16至21所得的光學用聚乳酸薄膜,依據特 開200 8-242 1 72號公報記載之方法製作偏光板及液晶顯示 裝置。 (製作偏光板) 使延伸後之聚乙烯醇薄膜吸附碘製作偏光板。其次使 用聚乙烯醇系接著劑,將實施例1 6至2 1所得的聚乳酸薄膜 貼合於前述偏光膜之單面上,再使用聚乙烯醇系接著劑將 經鹼化處理之市售纖維素三乙酸酯薄膜(富士達TD 8 0UF ,富士薄膜(股)製)貼合於前述偏光膜之另一面上,製 作偏光板。 (製作VA型液晶顯示裝置) 剝取設置於市售37寸VA型液晶電視(聲寶製)之一 對偏光板(上側偏光板及下側偏光板)後,將取代用之上 述製作的二枚偏光板,以聚乳酸薄膜位於液晶單元側之方 式介由黏著劑,各自貼合於觀察者側及背光側。此時係以 觀察者側之偏光板(上側偏光板)的透過軸,直交背光側 之偏光板(下側偏光板)的透過軸方式配置各偏光板。 所得液晶顯示裝置之色味視野角依存性均較小,具有 優良色再現性。 發明之效果 -92- 201030090 本發明之聚乳酸薄膜爲,具有優良透明性且既使暴露 於高溫下也可維持透明性。 又本發明之聚乳酸薄膜爲,具有特定的面方向相位差 (Re)及厚度方向相位差(Rth),且具有優良加熱時之 尺寸安定性,適用於光學用途。 產業上利用可能性 φ 本發明之聚乳酸薄膜適用爲液晶顯示裝置之相位差薄 膜。
-93-
Claims (1)
- 201030090 七、申請專利範圍: 1. —種聚乳酸薄膜爲,將以重量比(B/C) =10/90 至90/1 0熔融混煉主成份爲L-乳酸單位且含有〇至10莫 耳%之L-乳酸單位以外的成份之聚乳酸(b ),及主成份 爲D-乳酸單位且含有0至10莫耳%之D-乳酸單位以外的 成份之聚乳酸(C)而得的聚乳酸(A)熔融擠壓而得之 聚乳酸薄膜中, (a) 下述式(i)所定義的立體配位結晶化度(S)爲90 %以上, S= {AHms c/ (AHms c +AHmh)} X 1 0 0 (i) (式中,AHmh爲藉由差示掃描熱量計測定(DSC測 定)求取的結晶熔化峰溫度未達1 9 (TC之低熔點結晶 熔化峰的熔化熱函數,Hmsc爲藉由DSC測定求取的 結晶熔化峰溫度爲1 9 0 °C以上之高熔點結晶熔化峰的 熔化熱函數) (b) 濁度爲10%以下, (c) 以l4〇°C熱處理10分鐘後之濁度變化爲5%以下。 2. 如申請專利範圍第1項之聚乳酸薄膜,其爲實質 未延伸、單軸延伸爲未達2倍或雙軸延伸爲未達面積倍率 之4倍。 3. 如申請專利範圍第1或2項之聚乳酸薄膜,其中 經90°C以上210°C以下熱處理。 4. 如申請專利範圍第丨至3項中任何一項之聚乳酸 薄膜,其中(d-Ι)下述式(i〇所定義的面方向相位差( 201030090 Re )爲20 nm以下,下述式(iii )所定義的厚度方向相 位差(Rth )爲未達25 nm, Re= (nx-ny) Xd (i i) R t h= ( (n x + n y) /2 — n z) X d (iii) (式中,nx爲薄膜之長度方向的折射率,ny爲薄膜 之幅寬方向的折射率,nz爲薄膜之厚度方向的折射 率,d爲薄膜之厚度(nm))(e )以90 °C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮 率爲4 %以下。 5·如申請專利範圍第1至3項中任何一項之聚乳酸 薄膜’其中(d_2)下述式(Π )所定義的面方向相位差( Re)爲20 nm以下’下述式(出)所定義的厚度方向相 位差(Rth )爲25 nm以上90 nm以下, Re— (nx — ny) xd (i i) R t h= ( (nx + ny) /2-n z) Xd (iii) (式中,nx爲薄膜之長度方向的折射率,ny爲薄膜 之幅寬方向的折射率,nz爲薄膜之寬度方向的折射 率’ d爲薄膜之厚度(nm)) (e )以90 c熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮 率爲4 %以下。 項中任何一項之聚乳酸 定義的面方向相位差( ,下述式(iii )所定義 6 如申請專利範圍第1至3 薄膜’其中(d-3)下述式(ii)所 )爲超過20 nm且130 nm以下 -95- 201030090 的厚度方向相位差(Rth)爲90nm以上350 nm以下’ Re= (nx-ny) xd (i i) Rth= ((nx + ny) /2-nz) Xd (i i i) (式中,nx爲薄膜之長度方向的折射率,ny爲薄膜 之幅寬方向的折射率’ nz爲薄膜之厚度方向的折射率,d 爲薄膜之厚度(nm )) (e)以90 °C熱處理5小時時之縱方向及橫方向的熱收縮 率爲4 %以下。 7. 如申請專利範圍第1至6項中任何一項之聚乳酸 薄膜,其中含有三斜晶系無機粒子(D)及/或磷酸酯金 屬鹽(E)。 8. 如申請專利範圍第1至7項中任何~項之聚乳酸 薄膜,其爲光學用薄膜。 9. 如申請專利範圍第4項之聚乳酸薄膜,其爲ip s 型液晶顯示裝置用光學補償薄膜。 10. 如申請專利範圍第5項之聚乳酸薄膜,其爲偏光 板保護薄膜。 11. 如申請專利範圍第6項之聚乳酸薄膜,其爲Va 型液晶顯示裝置用光學補償薄膜。 12. —種聚乳酸薄膜之製造方法,其爲,包含(〇 於(Tmsc+5)至(Tmsc + 50)(。(:)之溫度下,以拉伸比 爲2以上80以下之範圍熔融擠壓聚乳酸(a)的步驟, (其中聚乳酸(A)爲’以重量比(b/C) =10/90至90/10 熔融混煉主成份爲L -乳酸單位且含有〇至莫耳%之L_ 201030090 乳酸單位以外的成份之聚乳酸(B ), 單位且含有〇至10莫耳%之D-乳酸 乳酸(C )而得的聚乳酸,又Tmsc Μ 的結晶熔化峰之峰溫度爲1 9 0 °C以上 之峰溫度)。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之 擠壓後未實質延伸,或單軸延伸爲未: φ 爲未達面積倍率之4倍。 1 4 .如申請專利範圍第1 2或1 3 包含熔融擠壓後,以9 0 °C以上2 1 0。(: J ❸ 及主成份爲D -乳酸 單位以外的成份之聚 $藉由DSC測定求取 的高熔點結晶熔化峰 製造方法’其中熔融 達2倍,或雙軸延伸 項之製造方法,其中 以下熱處理之步驟。 -97- 201030090 四、指定代表圖: (一) 、本案指定代表圖為:無 (二) 、本代表圖之元件符號簡單說明:無201030090 五、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 式:
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