TWI733517B - 光學薄膜製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供用以製造光學薄膜之方法,該方法係使用(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂作為原料樹脂,於藉由溶劑溶解之際,不會產生如麵疙瘩之溶解不良而可提高生產性,即使為薄膜且提高生產速度進行薄膜製造之情況,就所製造之薄膜的面品質,尤其是膜厚不均方面亦不會產生問題。
本發明係包含特定樹脂之光學薄膜之製造方法,其包含將光學薄膜製造步驟產生之回收材破碎,獲得鬆密度為0.05~0.20g/cm3
之破碎物的破碎步驟,將前述破碎物以1.25~7倍之壓縮比進行壓縮之壓縮步驟,將包含前述壓縮步驟所得之壓縮物的原料溶解於溶劑中,而調製濃液(dope)之濃液調製步驟,及將前述濃液調製步驟所得之濃液澆鑄於支撐體上之後,乾燥及剝離獲得膜狀物之步驟。
Description
本發明有關光學薄膜製造方法。
液晶顯示器或有機EL裝置中搭載之偏光板,基於保護偏光元件或光學補償機能之必要性而採用配合各個用途之光學薄膜。作為此等光學薄膜之材料,廣泛使用例如三乙醯纖維素(TAC)等之纖維素系樹脂材料。
近幾年來,伴隨顯示器之薄片化或使用環境之多樣化,為了滿足其要求特性,已進展以纖維素系樹脂材料以外之樹脂材料作為材料之光學薄膜之製造。此等狀況下,伴隨顯示器之商品化,而要求光學薄膜之生產性進一步提高。
作為光學薄膜之製造方法,已知有溶液澆鑄法。該溶液澆鑄法係將原料的透明性樹脂溶解於溶劑中之樹脂溶液(濃液(dope))藉由模具擠出而澆鑄於支撐體上,使該澆鑄之薄膜狀物乾燥去除溶劑,自支撐體上剝離薄膜狀物,藉此製造光學薄膜。以此等溶液澆鑄法所得之光學薄膜,與將原料熔融獲得薄膜之方法相比,有所得薄膜之熱劣化較少之優點。
溶液澆鑄法為了可將例如製造步驟中未被製品化之薄膜,例如製造中途裁落之稱為邊料之可再生薄膜,或因任何缺陷或事故而中斷之情況產生之可再利用之未完成薄膜(以下有時將該等稱為「回收材」)等再利用,而予以破碎並於原料濃液之調製時添加其破碎物,而實現環境負荷減低及因原料再利用而減低生產成本等。
作為此等技術,例如於專利文獻1中,提案有於再利用回收材之際,將回收材破碎成0.5~40mm之大小,較佳10~30mm。該專利文獻1中係使用纖維素系樹脂作為原料樹脂之技術,但於纖維素系樹脂以外,再利用回收材之技術亦為已知。
例如於專利文獻2中,提案以溶液澆鑄法製造聚碳酸酯薄膜之際,將聚碳酸酯薄膜片之破裂剖面面積與該聚碳酸酯薄膜片之體積之比設為1.5mm2
/mm3
以下之範圍。如此,藉由將前述比設為特定範圍,可抑制因聚碳酸酯於溶劑中未充分溶解而成為濃液之濁度上升之原因,而可防止薄膜之透明性降低。
另一方面,專利文獻3中,提案有「將聚合物溶解於溶劑中作成聚合物溶液,將該聚合物溶液進行澆鑄而製造薄膜之方法中,自所製造之薄膜取得製品薄膜,剩餘則使用作為前述聚合物溶液之調整中使用之聚合物的一部分之溶液製膜方法」。
該專利文獻3中,聚合物溶液為纖維素醯化物溶液,且係再利用回收材之技術,但揭示前述製品薄膜以外之剩餘薄膜之水分含量較佳為0.5%以下。且記載藉由如此將水分含量設為0.5%以下,於聚合物溶液產生白濁,將聚合物溶液薄膜化之情況,可防止薄膜之光學性質變化。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第4081975號公報
[專利文獻2] 日本特開平10-225935號公報
[專利文獻3] 日本特開2002-79534號公報
[發明欲解決之課題]
迄今所提案之技術,係使用纖維素系樹脂材料或聚碳酸酯樹脂作為薄膜之材料,藉由實現回收材之大小與水分含量等之適切化,而提高所製造之薄膜特性。任一技術中,若基於改善薄膜特性之觀點,則均為有用技術。
然而已了解,有效利用回收材並且製造薄膜之際,於使用尤其是纖維素系樹脂材料或聚碳酸酯樹脂以外之樹脂材料,例如(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂,即使為薄膜且提高生產速度而進行薄膜製造之情況下,所製造之薄膜之面品質,尤其是膜厚不均之方面產生問題。
又將未使用之樹脂材料與回收材的可再使用樹脂混合,利用溶劑予以溶解之際,產生如麵疙瘩之溶解不良,於過濾步驟等中產生較大負荷,就生產性方面成為較大障礙。
本發明係鑑於該等情況而完成者,其目的在於提供用以製造光學薄膜之方法,該方法係使用(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂作為原料樹脂,於藉由溶劑溶解之際,不會產生如麵疙瘩之溶解不良而可提高生產性,即使為薄膜且提高生產速度進行薄膜製造之情況,就所製造之薄膜的面品質,尤其是膜厚不均方面亦不會產生問題。
[用以解決課題之手段]
本發明一態樣之光學薄膜之製造方法係包含(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂之光學薄膜之製造方法,其包含
將光學薄膜製造步驟產生之回收材破碎,獲得鬆密度為0.05~0.20g/cm3
之破碎物的破碎步驟,
將前述破碎物以1.25~7倍之壓縮比進行壓縮之壓縮步驟,
將包含前述壓縮步驟所得之壓縮物的原料溶解於溶劑中,而調製濃液(dope)之濃液調製步驟,及
將前述濃液調製步驟所得之濃液澆鑄於支撐體上之後,乾燥及剝離獲得膜狀物之步驟。
本實施形態之光學薄膜之製造方法中,前述濃液調製步驟中,前述壓縮物對於前述原料之比例較佳為10~80質量%。
又前述破碎步驟所得之前述破碎物之殘存溶劑量較佳為0.5~6質量%。
再者,前述濃液調製步驟之前,進而包含儲存前述壓縮物之儲存步驟。
[發明效果]
依據本發明,可提供用以製造光學薄膜之方法,該方法於藉由溶劑溶解包含回收材之原料之際,不會產生如麵疙瘩之溶解不良而可提高生產性,即使為薄膜且提高生產速度進行薄膜製造之情況,就所製造之薄膜的面品質,尤其是膜厚不均方面亦不會產生問題。
本發明人等針對使用(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂作為原料樹脂,混合未使用之樹脂材料與回收材的可再使用樹脂,藉由溶劑溶解之際,產生如麵疙瘩之溶解不良之原因進行探討。
而且獲得如下見解:回收材的可再使用之樹脂,雖因薄膜製造時之摩擦帶電等而以密度降低之狀態被溶解,但其成為產生如麵疙瘩之溶解不良之較大原因。
推測若回收材之密度較低,則與未使用之原料樹脂的混合無法良好進行,僅回收材浮在溶劑表面,該浮游物於溶劑表面上聚集固定,於溶解時可能成塊而使固形分濃度成不均一。此等固形分濃度若不均一,則固形分濃度低的區域膜厚變薄,於可成塊之區域將塊於下次饋入溶解時濃度上升而使膜厚變厚。因此,一般認為是否使模嘴對於膜之壓力產生偏差,而使膜厚控制變困難,且引起膜厚偏差增大。
本發明人等基於上述見解進一步積極檢討。其結果,了解到所製造之薄膜的膜厚偏差對於使回收材與未使用之原料樹脂混合之際的溶解製程造成較大影響。薄膜膜的製造中,藉由使澆鑄模嘴之間隙比通常更狹窄,而使製造之薄膜(膜片)之膜厚變薄,故於薄膜寬度方向更嚴格控制噴出之濃液中之固形分濃度等。且為了提高生產性,而使溶解製程中之溶解時間儘可能短,外觀即使為溶解狀態,亦有實際上產生溶解不良之情況。判斷為這些情況會導致於薄膜寬度方向容易發生起因於固形分濃度等之黏度偏差之狀況。
本發明人等針對不對光學薄膜賦予過度負荷且不使薄膜特性劣化而用以解決上述課題之手段自多種角度進行探討,其結果,發現於將原料溶解於溶劑中調製濃液之前,若包含將回收材破碎,獲得鬆密度為0.05~0.20g /cm3
之破碎物的破碎步驟,與將前述破碎物以1.25~7倍之壓縮比進行壓縮之壓縮步驟,處理回收材,可解決前述課題,因而完成本發明。
本發明一態樣之光學薄膜之製造方法係包含(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂之光學薄膜之製造方法,其特徵係包含:將光學薄膜製造步驟產生之回收材破碎,獲得鬆密度為0.05~0.20g/cm3
之破碎物的破碎步驟;將前述破碎物以1.25~7倍之壓縮比進行壓縮之壓縮步驟;將包含前述壓縮步驟所得之壓縮物的原料溶解於溶劑中,而調製濃液(dope)之濃液調製步驟;及將前述濃液調製步驟所得之濃液澆鑄於支撐體上之後,乾燥及剝離獲得膜狀物之步驟。
本實施形態之製造方法中使用之回收材及原料樹脂包含(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂。調製濃液時之回收材與原料樹脂之組合並無必要必定為相同樹脂,但較佳採用至少同種之樹脂組合,亦即(a)(甲基)丙烯酸系樹脂之回收材與(甲基)丙烯酸系樹脂之原料樹脂之組合、(a)環烯烴系樹脂之回收材與環烯烴系樹脂之原料樹脂之組合之任一者。
首先,針對本實施形態之光學薄膜之製造方法所用之樹脂進行說明。
[(甲基)丙烯酸系樹脂]
(甲基)丙烯酸系樹脂係(甲基)丙烯酸酯之均聚物,或(甲基)丙烯酸酯與可與其共聚合之共聚合單體之共聚物。又,所謂(甲基)丙烯酸意指丙烯酸或甲基丙烯酸。(甲基)丙烯酸酯較佳為甲基丙烯酸甲酯。
亦即,(甲基)丙烯酸系樹脂包含源自甲基丙烯酸甲酯之構造單位,進而包含源自可與其共聚合之甲基丙烯酸甲酯以外之共聚合單體(以下簡稱為「共聚合單體」)之構造單位。
共聚合單體並未特別限定,但就容易提高溶液製膜時之乾燥性之觀點,較佳包含具有環構造之共聚合單體。環構造之例包含脂環、芳香環及醯亞胺環。具有此等環構造之共聚合單體,由於分子之自由體積較大,故溶液製膜步驟中,膜狀物之樹脂基質中,容易形成用以使溶劑分子移動之間隙(空間)。藉此,可提高溶劑之去除性,亦即提高乾燥性。
具有環構造之共聚合單體之例包含(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸環己酯、六員環內酯(甲基)丙烯酸酯等之具有脂環之(甲基)丙烯酸酯;乙烯基環己烷等之具有脂環之乙烯基類;苯乙烯、鄰-甲基苯乙烯、間-甲基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯等之具有芳香環之乙烯基類;及N-苯基馬來醯亞胺、N-乙基馬來醯亞胺、N-丙基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-鄰-氯苯基馬來醯亞胺等之馬來醯亞胺類(具有醯亞胺環之化合物)。
其中,具有環構造之共聚合單體較佳為具有芳香環之共聚合單體(例如具有芳香環之乙烯基類)或具有醯亞胺環之共聚合單體(例如馬來醯亞胺類)。該等單體容易提高(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度。
源自共聚合單體之構造單位亦可進而包含源自具有環構造之共聚合單體之構造單位以外之源自其他共聚合單體之構造單位。
其他共聚合單體之例包含不具有環構造的共聚合單體,即(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯等之碳原子數2~20之(甲基)丙烯酸烷酯;(甲基)丙烯腈等之不飽和腈類;(甲基)丙烯酸、巴豆酸、(甲基)丙烯酸等之不飽和羧酸類;乙酸乙烯酯、乙烯或丙烯等之烯烴類;氯化乙烯、偏氯化乙烯、偏氟化乙烯等之鹵化乙烯基類;(甲基)丙烯醯胺、甲基(甲基)丙烯醯胺、乙基(甲基)丙烯醯胺、丙基(甲基)丙烯醯胺等之(甲基)丙烯醯胺類。該等可單獨使用,亦可併用2種以上。
(甲基)丙烯酸系樹脂包含源自具有環構造之共聚合單體之構造單位時,其含量相對於構成(甲基)丙烯酸系樹脂之全部構造單位較佳為10~40質量%,更佳為10~30質量%。源自具有環構造之共聚合單體之構造單位含量若為10質量%以上,則容易提高(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度,故不僅容易提高溶液製膜時之乾燥溫度,亦由於膜狀物中源自環構造而容易形成溶劑可移動之空間,故亦容易提高乾燥性。且,源自具有環構造之共聚合單體之構造單位含量若為40質量%以下,則包含(甲基)丙烯酸系樹脂之膜狀物不會過於變脆。
(甲基)丙烯酸系樹脂之單體種類或組成可藉由1
H-NMR特定。
(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為90℃以上。(甲基)丙烯酸系樹脂之Tg若為90℃以上,則不僅可提高光學薄膜之耐熱性,亦可提高溶液製膜時之乾燥溫度,故容易提高乾燥性。就更容易提高溶液製膜時之乾燥溫度,且不易損及光學薄膜韌性之觀點,(甲基)丙烯酸系樹脂之Tg更佳為100~150℃。
(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)可使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差掃描熱量法),依據JIS K 7121-2012或ASTM D 3418-82測定。
(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)可根據單體組成而調整。為了提高(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg),例如較佳增多源自具有環構造之共聚合單體之構造單位含量。
(甲基)丙烯酸系樹脂之重量平均分子量(Mw)較佳為40萬~300萬。甲基丙烯酸系樹脂之重量平均分子量若為上述範圍,則對薄膜賦予充分機械強度(韌性),且不易損及製膜性亦不損及乾燥性。基於上述觀點,(甲基)丙烯酸系樹脂之重量平均分子量更佳為50萬~200萬。
(甲基)丙烯酸系樹脂之重量平均分子量(Mw)可藉由凝膠滲透層析儀(GPC)換算為聚苯乙烯而測定。具體而言,可使用TOSOH公司製HLC8220GPC、管柱(TOSOH公司製TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL -G4000HXL-G3000HXL串聯)而測定。測定條件與後述實施例相同。
[環烯烴系樹脂]
作為環烯烴系樹脂(環烯烴聚合物)舉例為具有下述通式(S)表示之構造之單體的聚合物或共聚物。
式中,R1
~R4
分別獨立為氫原子、烴基、鹵原子、羥基、羧基、醯氧基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、烷氧基、氰基、醯胺基、醯亞胺基、矽烷基或經極性基(亦即鹵原子、羥基、醯氧基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、烷氧基、氰基、醯胺基、醯亞胺基、或矽烷基)取代之烴基。
惟,R1
~R4
亦可兩個以上相互鍵結,形成不飽和鍵、單環或多環,該單環或多環可具有雙鍵,亦可形成芳香環。亦可R1
與R2
,或R3
與R4
形成亞烷基。p及m為0以上之整數。
上述通式(S)中,R1
及R3
表示之烴基較佳為碳數1~10,更佳為1~4,特佳為1~2之烴基。
R2
及R4
為氫原子或1價有機基,R2
及R4
之至少一者為氫原子及烴基以外之具有極性之極性基,m為0~3之整數,p為0~3之整數,更佳為m+p=0~4,又更佳為0~2,特佳為m=1,p=0。
m=1,p=0的特定單體,就提高所得環烯烴樹脂之玻璃轉移溫度且機械強度亦優異之方面而言係較佳。又,本文所謂玻璃轉移溫度可使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差掃描熱量法),依據JIS K 7121-2012測定。
作為上述特定單體之極性基,舉例為羧基、羥基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺基、醯胺基、氰基等,該等極性基亦可經由亞甲基等之連結基鍵結。
又以羰基、醚基、矽烷基醚基、硫醚基、亞胺基等之具有極性之2價有機基成為連結基而鍵結之烴基等亦舉例為極性基。
該等中,較佳為羧基、羥基、烷氧基羰基或芳氧基羰基,特佳為烷氧基羰基或芳氧基羰基。
再者,R2
及R4
之至少一者為以式
-(CH2
)n
COOR表示之極性基的單體,就所得環烯烴系樹脂成為具有較高玻璃轉移溫度與低吸濕性、與各種材料之優異密著性者之方面而言係較佳。
關於上述特定極性基之式中,R為碳原子數1~12,更佳為1~4,特佳為1~2之烴基,較佳為烷基。
作為共聚合性單體之具體例,可舉例為環丁烯、環戊烯、環庚烯、環辛烯、二環戊二烯等之環烯烴系樹脂。
作為環烯烴之碳數較佳為4~20,更佳為5~12。
本實施形態中,環烯烴系樹脂可單獨使用1種或可併用2種以上。
環烯烴樹脂之較佳分子量,以固有黏度[η]inh
表示,為0.2~5cm3
/g,更佳為0.3~3cm3
/g,特佳為0.4~1.5cm3
/g,以凝膠滲透層析儀(GPC)測定之聚苯乙烯換算之數平均分子量(Mn)為8000~100000,更佳為10000~80000,特佳為12000~50000,重量平均分子量(Mw)為20000~300000,更佳為30000~250000,特佳為40000~200000。
藉由固有黏度[η]inh
、數平均分子量及重量平均分子量於上述範圍內,環烯烴樹脂之耐熱性、耐水性、耐藥品性、機械特性與本實施形態之光學薄膜之加工成形性成為良好。
作為環烯烴系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)通常為110℃以上,較佳為110~350℃,又更佳為120~250℃,特佳為120~220℃。Tg為110℃以上時,由於不易因在高溫條件下使用,或因塗覆、印刷等之二次加工而引起變形故而較佳。
另一方面,藉由使Tg為350℃以下,而可避免成形加工變困難之情況,可使因成形加工時之熱而使樹脂劣化之可能性降低。
(其他成分)
光學薄膜之原料,亦可進而根據需要包含上述以外之其他成分。其他成分之例包含彈性體粒子、消光劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑等。尤其基質樹脂為(甲基)丙烯酸樹脂之情況,為了對所得薄膜賦予可撓性,光學薄膜之原料較佳進而包含彈性體粒子。彈性體粒子之例包含橡膠粒子及熱塑性彈性體粒子。
(橡膠粒子)
橡膠粒子係包含橡膠狀聚合物(交聯聚合物)之接枝共聚物。橡膠狀聚合物之例包含丁二烯系交聯聚合物、(甲基)丙烯酸系交聯聚合物及有機矽氧烷系交聯聚合物。其中,就與甲基丙烯酸系樹脂之折射率差較小,不易損及光學薄膜之透明性之觀點,較佳為(甲基)丙烯酸系交聯聚合物,更佳為丙烯酸系交聯聚合物(丙烯酸系橡膠狀聚合物)。
亦即,橡膠粒子較佳為包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)之丙烯酸系接枝共聚物。包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)之丙烯酸系接枝共聚物可為具有包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)之芯部與被覆其之殼部之芯殼型粒子。芯殼型粒子係在丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)之存在下,使以甲基丙烯酸酯作為主成分之單體混合物(b)至少1段以上聚合而得之多段聚合物。聚合可藉乳化聚合法進行。
(熱塑性彈性體粒子)
構成熱塑性彈性體粒子之熱塑性彈性體之例包含苯乙烯系彈性體、烯烴系彈性體、胺基甲酸酯系彈性體、聚酯系彈性體、聚醯胺系彈性體、矽氧系彈性體等。
(消光劑)
上述消光劑係期望用以於本實施形態之光學薄膜之製膜時對薄膜表面賦予凹凸,確保滑動性、達成穩定之捲取形狀而含有。藉由含有消光劑,於所製作之光學薄膜進行處理時,可抑制造成傷痕,亦可抑制搬送性惡化。
作為消光劑舉例為無機化合物之微粒子或樹脂之微粒子。作為無機化合物之微粒子之例,舉例為二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳酸鈣、碳酸鈣、滑石、黏土、燒成高嶺土、燒成矽酸鈣、水合矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂及磷酸鈣等。微粒子包含矽者,基於濁度變低之方面係較佳,尤其較好為二氧化矽。
其次,針對本實施形態之光學薄膜之製造方法中之各步驟加以說明。
[破碎步驟]
該破碎步驟中,將光學薄膜之製造步驟所發生之回收材予以破碎,獲得將鬆密度調整為適度低之破碎物。回收材係光學薄膜製造步驟中切掉之邊料或規格外製品等。亦即,光學薄膜之製造步驟中,會有切落之端部分或發生因亂捲等之不良品。該等雖不能成為製品,但材質上並無問題,因此可再利用。回收材之厚度與光學薄膜之厚度相同,為例如5~100μm,較佳為5~40μm左右。
此等回收材係破碎為可溶解於溶劑之程度的大小。本實施形態之光學薄膜之製造方法所用之回收材包含(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂等之熔點比較低之樹脂作為主成分。
因此,因破碎時之負荷而發生的熱較大時,容易因該熱而使破碎後之破碎物彼此融合。破碎後之破碎物彼此融合時,由於破碎物彼此之間的間隙消失,故將破碎物溶解於溶劑之際,溶劑不易浸透至破碎物之融合物中,於溶劑中無法充分溶解。藉此,所得光學薄膜有產生異物障礙之情況。又,破碎時之發熱較大時,因其熱而使破碎物熱劣化,而有所得光學薄膜產生著色之情況。
此處,本實施形態之光學薄膜之製造方法中,以破碎時發生之破碎物受到的熱較少之條件使回收材破碎。亦即,於使所得薄膜片之鬆密度適度變低之條件下使回收材破碎。
具體而言,以所得破碎物之鬆密度成為0.05 ~0.20g/cm3
之條件破碎。所得破碎物之鬆密度若為0.20g/cm3
以下(亦即若破碎物較大),則可使破碎時之負荷減小,故可使破碎時之發熱減小。藉此,可抑制破碎物彼此因熱而融合,可抑制對溶劑之溶解不良。
且由於亦可抑制因破碎時之熱所致之破碎物劣化,故亦可抑制所得光學薄膜著色。另一方面,所得破碎物之鬆密度若為0.05g/cm3
以上,則所得破碎物不會過大,故可抑制對溶劑之溶解不良。所得破碎物之鬆密度基於上述觀點,較佳為0.7~0.18g/cm3
左右。
破碎物之鬆密度可藉以下方法測定。
(破碎物之鬆密度之測定方法)
於容量為3L(升)之圓筒形杯中填充一量杯之破碎物,測定所填充之破碎物質量。該測定進行10次,自與前述容量之關係測定平均鬆密度。
破碎物之尺寸並未特別限定,但較佳為俯視時一邊的長為2~8mm左右之略正方形。破碎物之一邊長為2mm以上時,由於容易使破碎物之鬆密度降低,故容易將鬆密度調整於上述範圍。破碎物之一邊長度為薄膜片之平均粒徑為8mm以下時,由於破碎物不會過大,因此藉此容易抑制對於溶劑之溶解不良。薄膜片之平均粒徑,基於上述觀點,更佳為一邊長為3~7mm左右。
較佳破碎物未被過於破碎,亦即較佳過於細碎破碎之較小破碎物之比例較少。具體而言,破碎物以平均網眼1mm之篩網過篩2分鐘時分取的比例(%)(以下稱為「分取率」),相對於進行過篩之前的破碎物總量,較佳為10質量%以下。如分取率為10質量%之破碎物由於係於緩和條件下破碎,破碎時之負荷適度地小,故更容易抑制因破碎時之發熱所致之破碎物彼此融合或熱劣化。上述破碎物之分取率(%),基於上述觀點,相對於進行過篩之前的破碎物總量,更佳為5質量%以下。
破碎物之鬆密度、尺寸、分取率可根據破碎條件而調整。為了將破碎物之鬆密度、尺寸、分取率設為上述範圍內,較佳減小破碎時之發熱(減少破碎時回收材或破碎物所受到之熱),具體而言,較佳減少破碎時之負荷、除熱、減少破碎時之發熱。
回收材之破碎可藉任意方法進行,例如可藉由將回收材夾入於固定刀刃與旋轉刀刃之間予以破碎而進行。而且,就減少破碎時回收材或破碎物受到之熱之觀點,回收材之破碎較佳以(1)減低旋轉刀刃之旋轉數,減小破碎時之負荷,且(2)供給冷卻用氣體(送風),邊使系內冷卻邊進行。又,冷卻用氣體之供給係與將回收材供給於破碎機構之送風不同。
冷卻用氣體之供給方向C(送風方向)並未特別限定,可為與回收材之供給方向F同方向(成為並流之方向),亦可為相反方向(成為對流之方向或對向之方向)。其中,就拉長冷卻用氣體之滯留時間並且提高熱交換效率之觀點,冷卻用氣體之供給方向C較佳與回收材之供給方向F為相反方向(成為對流之方向或對向之方向)。
冷卻用氣體之溫度並未特別限定,可為室溫,亦可低於室溫。冷卻用氣體之溫度設為例如10~30℃。又冷卻用氣體之流量並未特別限定,可為例如2~40Nm3
/小時。冷卻用氣體之種類並未特別限定,可為空氣或氮氣等之惰性氣體。
如上述之回收材之破碎可以使用固定刀刃與旋轉刀刃之習知破碎機進行。破碎機之構成例基於圖式加以說明。
圖1係破碎步驟中可使用之破碎機構成例之概略剖面圖。如圖1所示,破碎機100具有破碎室110、用以將回收材供給至其內部之供給口120、配置於破碎室110內之破碎機構130、用以排出經破碎之回收材之排出口140、及配置於破碎室110之排出口140附近之篩網150。
供給口120經由任意供給管220與進料斗210連結。排出口140與排出管230連結。藉此,自進料斗210供給之回收材自供給口120供給至破碎室11內,並且破碎所得之破碎物可自排出口140通過排出管230排出。
破碎機構130配置於破碎室110內,具有固定於該破碎室110之內壁面的固定刀刃130A與安裝於旋轉軸之旋轉刀刃130B。而且,自供給口120供給之回收材邊被夾於固定刀刃130A與旋轉刀刃130B之間邊藉由剪切力予以破碎。
篩網150配置於破碎室110之破碎機構130與排出口140之間或排出口140附近。圖1所示之裝置構成中,篩網150配置於排出口140。於篩網150形成複數網眼(孔)。藉此,僅使藉由固定刀刃130A與旋轉刀刃130B破碎所得之破碎物中,預先設定大小以下之薄膜片通過。
又,破碎機100於破碎室110內進而具有用以送入冷卻用氣體之送風口160。送風口160之位置只要根據冷卻用氣體之供給方向C設定即可,而未特別限定。例如,送風口160可配置於破碎室110之回收材供給方向F之側方側,亦可配置於回收材之供給方向F之下游側(例如較旋轉軸更下游側)。圖1所示之裝置構成中,送風口160配置於破碎室110之回收材供給方向F之側方側。
送風口160與送風機構(未圖示)連接。藉此,可對破碎室110內供給冷卻用氣體。冷卻用氣體進而藉由溫度調整手段(未圖示)調整溫度。冷卻用氣體之溫度並未特別限定,可為10~30℃。
如圖1所示之破碎機100空中傳送自進料斗210供給之回收材,自供給口120供給至破碎室110內。其次,所供給之回收材邊被夾於破碎室110內之破碎機構130(固定刀刃130A與旋轉刀刃130B)之間邊破碎至成為特定大小以下。破碎為預先規定大小以下之回收材(破碎物)通過篩網150上形成之複數網眼自排出口140排出。
本實施形態之光學薄膜之製造方法中,回收材之破碎條件係將所得薄膜片之鬆密度設定為上述範圍內。作為回收材之破碎條件,有對破碎室110內供給冷卻用氣體(送風)、旋轉刀刃130B之旋轉數、固定刀刃130A之溫度、篩網150之篩網徑、破碎時間(破碎室110之段數)等。其中,就將所得破碎物之鬆密度調整於上述範圍內之觀點,回收材之破碎較佳(1)進行冷卻用氣體之供給,且(2)減低旋轉刀刃130B之旋轉數(調整至300~800rpm);更佳進而調整篩網150之篩網徑、固定刀刃130A之溫度及破碎時間(破碎室110之段數)之至少一者以上。
(關於冷卻用氣體之供給)
藉由對破碎室110內供給冷卻用氣體(送風),可將破碎室110內冷卻或除熱。亦即,藉由對破碎室110內供給冷卻用氣體,可適度冷卻破碎室110內或固定刀刃130A或旋轉刀刃130B等。藉此,可將回收材破碎為特定大小並且可去除因破碎時之負荷產生之熱,故容易抑制薄膜片之融合或熱劣化。
冷卻用氣體之供給方向C(送風方向)如前述,可對於回收材之供給方向F成為並流之方向,亦可成為對流方向。其中,就拉長破碎室110內之冷卻用氣體之滯留時間並且提高熱交換效率之觀點,較佳為冷卻用氣體之供給方向C對於回收材之供給方向F成為對流之方向。
例如圖1中,回收材之供給方向F中,送風口160較佳配置於破碎室110之側方側或下游側(例如回收材之供給方向F中,較旋轉刀刃130B之旋轉軸更下游側)之範圍,更佳配置於下游側。
(關於旋轉數)
旋轉刀刃130B之旋轉數較低較好。具體而言,旋轉刀刃130B之旋轉數較佳為300~800rpm。旋轉數為300rpm以上時,由於容易獲得充分破碎性能,故容易破碎至預先設定之大小。旋轉數為800rpm以下時,由於不會使破碎時之負荷過大,可充分抑制藉此之發熱。旋轉刀刃130B之旋轉數,基於上述觀點,更佳為400~600rpm。
(關於固定刀刃130A之溫度)
固定刀刃130A之溫度,於將回收材中所含之樹脂玻璃轉移溫度設為Tg時,較佳為10~(Tg-50)℃。固定刀刃130A之溫度若為10℃以上,則由於回收材不會過於低溫,容易抑制變脆。藉此,可抑制過於破碎至比預先設定之大小更細。固定刀刃130A之溫度若為(Tg-50)℃以下,則容易抑制因破碎時之發熱而使回收材或薄膜片之融合或熱劣化進展。固定刀刃130A之溫度,基於上述觀點,更佳為20~(Tg-70)℃。固定刀刃130A之溫度係以固定刀刃130A之實際表面溫度而測定。
(關於篩網150之網眼徑)
篩網150之網眼徑較佳為2mm以上且未達10mm。篩網150之網眼徑為2mm以上時,通過篩網150之網眼並排出至破碎室110外之破碎物比例變多,故容易減小破碎時之負荷,藉此,可減小破碎時之發熱。篩網150之網眼徑未達10mm時,通過篩網150之網眼之破碎物之尺寸,可適度減小為能充分溶解於溶劑中之程度。篩網150之網眼徑,基於上述觀點,更佳為4~8mm。
(關於破碎室110之段數)
破碎室110可僅為1個,亦可為複數個。亦即,可複數破碎室110經連結。但,就減少破碎時之負荷之觀點,破碎室110之段數越少越佳。亦即,破碎室110之段數較佳為1段。
如此,於破碎室110內破碎所得之破碎物中通過篩網150者,自排出口140排出。經排出之破碎物於排出管230內空中傳送。
又,本實施形態之光學薄膜之製造方法中,作為可使用之破碎機雖例示圖1所示之構成例,但並非限定於此。
除圖1所示之構成以外,作為破碎機100,可使用HORAI公司製之BO系列開放式平刀切割機(以旋轉刀刃與固定刀刃將薄膜切細後,通過設置於刀刃下之篩使破碎物之形狀一致之裝置),或HORAI公司製之薄片切粒機(藉由輥切割機之縱切刀刃拉取薄片一面縱切,其次以旋轉刀刃與固定刀刃進行橫切之裝置)。
[壓縮步驟]
該壓縮步驟中,將上述粉碎步驟所得之破碎物壓縮成為壓縮物。該壓縮步驟中,將前述破碎步驟所破碎之鬆密度調整為適當範圍之破碎物藉由壓縮,獲得於製造光學薄膜時調製濃液之際不產生麵疙瘩之樹脂回收材。為此,必須將壓縮步驟中壓縮時之壓縮比設為1.25~7倍。
關於藉由包含此等壓縮步驟,獲得上述效果之理由雖尚未完全明瞭,但可認為如下。推測藉由將壓縮比設為1.25以上進行壓縮,不會使壓縮物之密度變得過大,而成為於壓縮物中存在適度空隙者,故將壓縮物投入溶解溶液中之後,溶劑緩緩浸透至壓縮物中,成為壓縮物容易下沉至溶液中並混合之狀態,因產生此等狀態,而使得伴隨黏度不均所致之膜厚不均受到抑制。相對於此,未壓縮破碎物而溶解於溶液中之情況,如前述,推測為以回收材之密度低的狀態與未使用之原料樹脂之混合未良好進行,僅使回收材浮於溶劑表面,該浮游物會於溶劑表面上聚集固定,於溶解時可成塊而使固形分濃度變不均一。
但,壓縮比過大時,即使於溶解溶液中投入壓縮物,因該壓縮物亦不易溶解,故壓縮比之上限必須設為7以下。該壓縮比較佳為1.5以上6.5以下,更佳為2以上6以下。
為了對於破碎物以1.25~7倍之壓縮比壓縮,破碎步驟所得之破碎物殘存溶劑量較佳為0.5~6質量%。亦即,破碎物之殘存溶劑量未達0.5質量%時,破碎物過於乾燥,即使施加壓縮力亦成為未達成壓縮之狀態。且,破碎物之殘存溶劑量超過6質量%時,破碎物彼此表面會附著,難以進行良好壓縮。基於此等觀點,破碎物之殘存溶劑更佳為1.0~5質量%。
又,破碎物之殘留溶劑量由下述式表示。下述式中,準用於測定膜狀物中殘留溶劑量時。
破碎物之殘留溶劑量(質量%)={(W-V)/V}×100
(式中,W意指含有溶劑之破碎物質量,V意指將W於120℃乾燥2小時時之質量)
壓縮時之壓縮比係以(壓縮後之破碎物鬆密度/壓縮前之破碎物鬆密度)壓縮前後破碎物之鬆密度成為幾倍而規定。關於控制該壓縮比之方法係隨壓縮方式而異,並無任何限定,但例如藉由下述所示之活塞(直接壓縮)方式或旋風方式等,可調整壓縮比。
(活塞(直接壓縮)方式)
於不鏽鋼深型方型盤(TRUSCO公司製,型號#T-QB-2)之蓋側放入破碎物至成為100mm之高度,於其上重疊蓋上1個同型的盤。自側邊以桌上型加壓機(SPA System公司製,型號TB-20H)進行壓縮。接著藉由調整桌上型加壓機之壓力及時間而調整壓縮比。
(旋風方式)
藉由調整利用旋風方式之抽吸機(Osawa & Company公司製,型號MP38-CF12)抽吸破碎物時之抽吸速度(單位:m/min)及抽吸時間而調整壓縮比。
[濃液調製步驟]
濃液調製步驟係將包含壓縮步驟所得之壓縮物之原料溶解於溶劑中調製濃液。於溶劑中溶解有包含壓縮物之原料所得之濃液為光學薄膜之原料溶液。光學薄膜之原料並非僅為使回收材破碎及壓縮之壓縮物,較佳進而包含尚未作為薄膜被使用之(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂之新的樹脂材料。將回收材破碎及壓縮之壓縮物與新的樹脂材料選擇基本上同種樹脂。濃液調製步驟中之壓縮物含量相對於原料全體較佳為10~80質量%,更佳為30~60質量%。
藉由將濃液調製步驟中之壓縮物含量相對於原料全體設為10~80質量%,而實現回收材之有效利用。
關於使包含壓縮步驟所得之壓縮物之原料溶解時之溶劑,若為可使原料溶解調製濃液者即可,並未特別限定。
作為此等溶劑,較佳至少包含使原料樹脂溶解之良溶劑。作為良溶劑之例,包含二氯甲烷等之氯系有機溶劑;或乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、四氫呋喃等之非氯系有機溶劑。其中較佳為二氯甲烷。
溶劑亦可進而包含弱溶劑。弱溶劑之例包含碳原子數1~4之直鏈或分支狀之脂肪族醇。濃液中之醇比例較高時,膜狀物容易凝膠化,容易使自金屬支撐體剝離變容易。作為碳原子數1~4之直鏈或分支狀之脂肪族醇可舉例為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第二丁醇、第三丁醇。該等中,基於濃液之安定性、沸點較低、乾燥性亦良好等而言,較佳為乙醇。
又,本實施形態之光學薄膜之製造方法,較佳於濃液調製步驟之前,進而包含儲存前述壓縮物之儲存步驟。製造上,壓縮物可直接放入溶解釜中,但有難以調整壓縮物之投入速度等之顧慮。且壓縮物剛加工後,會有壓縮物之表面溫度上升之情況。為了避免此等缺點,獲得良好特性之光學薄膜,較佳進而包含如上述之儲存步驟。
濃液調製步驟中,基本上係使溶解步驟所得之前述樹脂溶液與前述壓縮步驟所得之粒片混合者,但作為濃液中含有之添加劑,亦可使用可塑劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、抗靜電劑、剝離劑、增黏劑等。
[獲得膜狀物之步驟(製膜步驟)]
本實施形態之光學薄膜之製造方法中,將上述濃液調製步驟所得之濃液澆鑄於支撐體上。濃液之澆鑄可自澆鑄模嘴噴出而進行。澆鑄於支撐體上之濃液中之溶劑適度蒸發後(乾燥後),自支撐體剝離,捲取膜狀物。
自支撐體剝離之際的濃液殘留溶劑量(剝離時之膜狀物之殘留溶劑量)較佳為例如25質量%以上,更佳為30~37質量%,又更佳為30~35質量%。剝離時之殘留溶劑量為25質量%以上時,溶劑容易自剝離後之膜狀物一口氣揮發。且剝離時之殘留溶劑量為37質量%以下時,可抑制因剝離所致之膜狀物過於伸長。
使用環形帶作為支撐體之情況的製膜時之帶溫度,於一般溫度範圍內為0℃~未達溶劑沸點之溫度,但混合溶液時較佳未達沸點最低之溶劑的沸點,進而更佳為5℃~溶劑沸點-5℃之範圍。此時,必須將周圍環境濕度控制於露點以上。
如此澆鑄於支撐體上之濃液藉由直至剝取之間促進乾燥,亦可增加凝膠膜強度(薄膜強度)。於支撐體上將網片固化乾燥至成為可藉由剝離輥自支撐體剝離之膜強度。
藉由澆鑄於支撐體上之濃液形成之網片於支撐體上加熱,將溶劑蒸發直至可藉由剝離輥自支撐體剝離網片。
[其他步驟]
本發明之光學薄膜之製造方法,根據需要可進而包含上述步驟以外之其他步驟。其他步驟之例包含(1)將所得膜狀物根據需要邊進行延伸邊乾燥,作成光學薄膜之步驟(乾燥・延伸步驟),(2)捲取所得之光學薄膜之步驟(捲取步驟)。
[乾燥・延伸步驟]
乾燥可藉一階段進行,亦可藉多階段進行。又,乾燥根據需要亦可邊延伸邊進行。延伸只要根據所要求之光學特性進行即可,較佳至少於一方向延伸,亦可於相互正交之兩方向延伸(例如膜狀物之寬度方向(TD方向)及與其正交之搬送方向(MD方向)之雙軸延伸)。
延伸倍率就光學薄膜使用作為例如IPS用之相位差薄膜之觀點,可設為1.01~2倍。延伸倍率係定義為(延伸後之薄膜延伸方向大小)/(延伸前之薄膜延伸方向大小)。又,進行雙軸延伸時,分別針對TD方向與MD方向,較佳均設為上述延伸倍率。又,光學薄膜之面內慢軸方向(於面內折射率最大之方向)通常為延伸倍率最大之方向。
延伸時之乾燥溫度(延伸溫度),於將基質樹脂之玻璃轉移溫度設為Tg時,較佳為(Tg-65)~(Tg+60)℃,更佳為(Tg-50)℃~(Tg+50)℃,又更佳為(Tg-30)~(Tg+50)℃。延伸溫度為(Tg-65)℃以上時,由於容易使溶劑適度揮發,故容易將延伸張力調整至適當範圍,若為(Tg+60)℃以下,則由於溶劑不會過度揮發,故不易損及延伸性。基質樹脂為(甲基)丙烯酸系樹脂之情況,延伸溫度可為例如90℃以上。
膜狀物之TD方向(寬度方向)之延伸可藉由例如將膜狀物之兩端以夾具或針固定,將夾具或針之間隔於行進方向擴展之方法(拉幅法)進行。膜狀物之MD方向之延伸例如可使複數輥具有周速差,於其間利用輥周速差之方法(輥法)進行。
基於更減低殘留溶劑量之觀點,較佳使延伸後所得之膜狀物進而乾燥(後乾燥)。例如較佳延伸後所得之膜狀物藉由輥等邊(以賦予一定張力之狀態)搬送邊進而乾燥。
此時之乾燥溫度(未延伸之情況的乾燥溫度或延伸後之乾燥溫度),於將基質樹脂之玻璃轉移溫度設為Tg時,較佳為(Tg-30)~(Tg+30)℃,更佳為(Tg-20)~Tg℃。乾燥溫度為(Tg-30)℃以上,較佳(Tg-20)℃以上時,由於容易提高溶劑自延伸後之膜狀物的揮發速度,故容易提高乾燥效率。乾燥溫度為(Tg+30)℃以下,較佳Tg℃以下時,可高度抑制因膜狀物延伸所致之波紋狀變形等。
[捲取步驟]
接著,所得光學薄膜使用捲取機,於薄膜之長邊方向(對於寬度方向垂直之方向)捲取。藉此,可獲得繞捲取芯捲取為捲筒狀之光學薄膜,亦即光學薄膜之捲筒體。捲取方法並未特別限定,可使用固定扭力法、固定張力法、錐體張力法等。
上述步驟中,例如於(1)乾燥・延伸步驟與(2)捲取步驟之間,基於將所得光學薄膜調整為特定寬度之觀點等,有根據需要切落寬度方向兩端部之情況。又,於(2)捲取步驟中,若發生捲取不良,則有產生未滿足作為製品的基準之不良品之情況。如此,於光學薄膜之製造中途切落之光學薄膜之邊材或無法成為製品之不良品等可作為前述回收材再利用。
如此所得之光學薄膜可使用作為液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等之顯示裝置中之光學構件。光學構件之例包含偏光板保護薄膜(包含相位差薄膜或亮度提升薄膜等)、透明基板、光擴散薄膜。其中本發明之光學薄膜較佳使用作為偏光板保護薄膜。
[光學薄膜]
本發明之光學薄膜為藉由上述光學薄膜之製造方法所得者。亦即光學薄膜包含(甲基)丙烯酸系樹脂與彈性體粒子,或包含環烯烴系樹脂。該等光學薄膜根據需要可進而包含如前述之其他成分。
(殘留溶劑)
光學薄膜由於係藉由如後述之溶液製膜法製造,故亦可含有源自溶液製膜法所用之濃液之溶劑的殘留溶劑。
光學薄膜之殘留溶劑量可藉由頂空氣體層析法測定。頂空氣體層析法係將試料封入容器中並加熱,於容器中充滿揮發成分之狀態迅速將容器中之氣體注入氣體層析儀中,進行質量分析,一面進行化合物之鑑定一面定量揮發成分者。頂空法係藉由氣體層析儀可觀測揮發成分之所有波峰,並且使用利用電磁相互作用之分析法,而可以高精度同時進行揮發性物質或單體等之定量。
(相位差Ro及Rt)
光學薄膜基於使用作為例如IPS模式用之相位差薄膜之觀點,於測定波長550nm、23℃55%RH之環境下測定之面內方向之相位差Ro較佳為0~10nm,更佳為0~5nm。光學薄膜之厚度方向之相位差Rt較佳為-20~20nm,更佳為
-10~10nm。
Ro及Rt分別以下述式定義。
式(2a):Ro=(nx-ny)×d
式(2b):Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中,
nx表示薄膜之面內慢軸方向(折射率最大之方向)之折射率,
ny表示薄膜之與面內慢軸正交方向之折射率,
nz表示薄膜厚度方向之折射率,
d表示薄膜厚度(nm))。
光學薄膜之面內慢軸係指薄膜面中折射率最大之軸。光學薄膜之面內慢軸可藉由自動雙折射率計AxoScan(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter: Axo Matrix公司製)確認。
Ro及Rt可藉以下方法測定。
1)使光學薄膜於23℃55%RH之環境下調濕24小時。以阿倍折射計測定該薄膜之平均折射率,厚度d係使用市售之測微器測定。
2)以自動雙折射率計AxoScan(Axo Scan Mueller
Matrix Polarimeter: Axo Matrix公司製),於23℃55%RH之環境下分別測定調濕後之薄膜於測定波長550nm下之延遲Ro及Rt。
光學薄膜之相位差Ro及Rt可根據例如基質樹脂種類或延伸條件而調整。為了減低光學薄膜之相位差Ro及Rt,例如較佳選擇難以藉由延伸而產生相位差之基質樹脂(例如選擇源自具有負折射率之單體之構造單位與源自具有正折射率之單體之構造單位以相位差可抵消之方式具有單體比之樹脂)。
(厚度)
光學薄膜厚度為例如5~100μm,較佳為5~40μm。
[偏光板]
偏光板具有偏光元件、本發明之光學薄膜及配置於該等之間之接著層。
本發明之光學薄膜配置於偏光元件之至少一面(至少與液晶胞對向之面)。光學薄膜發揮作為偏光板保護薄膜之功能。
本發明之光學薄膜僅配置於偏光元件之一面之情況,於偏光元件之另一面配置其他光學薄膜。其他光學薄膜之例包含市售之纖維素酯薄膜(例如KC2CT、KC3PR等 Konica Minolta(股)製,FUJITAC R02富士軟片(股)製)等。
其他光學薄膜厚度為例如5~100μm,較佳為10~80μm。
[液晶顯示裝置]
液晶顯示裝置包含液晶胞、配置於液晶胞之一面的第1偏光板及配置於液晶胞另一面之第2偏光板。
液晶胞之顯示模式為例如TN(Twisted
Nematic:扭轉向列)、VA(Vertical Alignment:垂直對準)、IPS(In-Plane-Switching:平面切換)等。其中,較佳為VA模式及IPS模式。
第1及第2偏光板中之一者或兩者為本發明之偏光板。本發明之偏光板較佳將本發明之光學薄膜配置為液晶胞側。
本實施形態之光學薄膜之製造方法中,藉由包含上述步驟製造光學薄膜,獲得無膜厚不均之光學薄膜。藉由上述構成獲得如上述效果之理由雖尚未完全明瞭,但可大致推測如下。
使用未進行壓縮前之鬆密度及壓縮比控制之回收材與未使用之樹脂混合調製濃液之情況下,回收材於溶劑溶液表面擴展並與未使用之樹脂相互作用形成麵疙瘩之種,麵疙瘩之狀態增大,以此為原因而使溶液黏度變不均一。推測若使用此等濃液成膜,則容易產生薄膜厚度偏差。
相對於此,應用本實施形態之光學薄膜之製造方法之情況下,由於使用壓縮前之鬆密度及壓縮比經控制之破碎物與未使用之樹脂混合調製濃液,故前述壓縮物具有某程度之空隙,投入至溶液中之後,溶劑緩緩浸透,使粉碎物下沉於溶液中成為均一混合之狀態。推測藉由形成此等狀態,而抑制了伴隨黏度偏差之膜厚不均產生。
以上針對本發明之概要加以說明,但本實施形態之光學薄膜製造方法彙總如下述。
本實施形態之光學薄膜製造方法係包含(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂之光學薄膜之製造方法,其特徵係包含
將光學薄膜製造步驟產生之回收材破碎,獲得鬆密度為0.05~0.20g/cm3
之破碎物的破碎步驟,
將前述破碎物以1.25~7倍之壓縮比進行壓縮之壓縮步驟,
將包含前述壓縮步驟所得之壓縮物的原料溶解於溶劑中,而調製濃液之濃液調製步驟,及
將前述濃液調製步驟所得之濃液澆鑄於支撐體上之後,乾燥及剝離獲得膜狀物之步驟。
藉由採用此等構成,於使用(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂作為原料樹脂,藉由溶劑予以溶解之際,不會產生如麵疙瘩之溶解不良而可提高生產性,即使為薄膜且提高生產速度進行薄膜製造之情況,亦可獲得就所製造之薄膜的面品質,尤其是膜厚不均方面亦不會產生問題之光學薄膜。
本實施形態之光學薄膜製造方法中,前述濃液調製步驟中,壓縮物對於原料之比例較佳為10~80質量%,藉由以此等比例將壓縮物溶解於溶劑,而實現回收材之有效利用。
且破碎步驟所得之破碎物之殘存溶劑量較佳為0.5~6質量%。藉由使破碎物之殘存溶劑量為如上述範圍,可獲得容易對於破碎物以1.25~7倍之壓縮比壓縮之效果。
本實施形態之光學薄膜製造方法中,於濃液調製步驟之前,較佳進而包含儲存壓縮物之儲存步驟。藉由包含此步驟,壓縮物之投入速度等之調整變容易,可避免以壓縮物表面溫度上升之狀態調製濃液。
[實施例]
以下藉由實施例更具體說明本發明,但本發明並不受實施例之任何限定。
1.(甲基)丙烯酸系樹脂(光學薄膜及回收材之材料)
(1)甲基丙烯酸甲酯(MMA)/N-苯基馬來醯亞胺(PMI)共聚物(MMA/PMI=85/15(質量比),玻璃轉移溫度(Tg):125℃,重量平均分子量Mw:150萬)
(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)及重量平均分子量(Mw)係藉以下方法測定。
(玻璃轉移溫度(Tg))
(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度係使用DSC (Differential Scanning Colorimetry:示差掃描熱量法),依據JIS K 7121-2012測定。
(重量平均分子量(Mw))
(甲基)丙烯酸系樹脂之重量平均分子量(Mw)係藉由凝膠滲透層析儀(TOSOH公司製HLC8220GPC)、管柱(TOSOH公司製TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL串聯)而測定。將試料20mg±0.5mg溶解於四氫呋喃10ml中,以0.45mm過濾器過濾。將該溶液100ml注入管柱(溫度40℃),以檢測器RI溫度40℃進行測定,使用苯乙烯換算之值。
(2)彈性體粒子
橡膠粒子R1:使用以下述方法調製之橡膠粒子。
(調製例)
將下述成分饋入玻璃製反應器中。
離子交換水:125質量份
硼酸:0.47質量份
碳酸鈉:0.05質量份
聚氧伸乙基月桂醚磷酸:0.0042質量份
聚合機內以氮氣充分置換後,將內溫設為80℃,於聚合機內一次追加由甲基丙烯酸甲酯(MMA)97質量份、丙烯酸丁酯(BA)3質量份、甲基丙烯酸烯丙酯(ALMA)0.17質量份及第三-十二烷基硫醇(tDM)0.065質量份所成之單體混合物(c1)之25質量%。於其中追加5%甲醛次硫酸氫鈉0.00645質量份、乙二胺四乙酸-2-鈉0.0056質量份、硫酸亞鐵0.0014質量份,於15分鐘後,追加第三丁基過氧化氫0.022質量份,進而繼續15分鐘聚合。隨後,追加0.013質量份之2%氫氧化鈉水溶液。
其次,以30分鐘連續添加上述單體混合物(c1)之其餘75質量%。添加結束30分鐘後,追加69%之第三丁基過氧化氫0.0069質量份,於同溫度保持30分鐘,完成聚合。聚合轉化率為98%。
所得聚合物乳膠於氮氣流中保持於80℃,添加氫氧化鈉0.0346質量份、過硫酸鉀0.0519質量份。隨後,歷時74分鐘連續添加由單體混合物(a1)32.5質量份(BA:82質量%,MMA:18質量%)及AIMA 0.97質量份、聚氧伸乙基月桂醚磷酸0.3質量份所成之混合物。隨後,保持45分鐘以使聚合結束。所得橡膠狀聚合物之平均粒徑為260nm,聚合轉化率為99%。
所得橡膠狀聚合物保持於80℃,添加過硫酸鉀0.0097質量份、氫氧化鈉0.05質量份後,以150分鐘連續添加單體混合物(b1)50質量份(MMA:90質量%,BA:10質量%)。添加結束後,保持1小時。
包含所得橡膠狀聚合物之接枝共聚物進行以硫酸鎂之鹽析、凝固、水洗、乾燥,獲得白色粉末狀之包含橡膠狀聚合物之接枝共聚物(橡膠粒子R1)。所得橡膠粒子R1之玻璃轉移溫度(Tg)為-30℃,平均粒徑為380nm,接枝率約149%,聚合轉化率為99%。
(平均粒徑)
以ζ電位・粒徑測定系統(大塚電子股份有限公司製ELSZ-2000ZS)測定所得分散液中之橡膠粒子R1之分散粒徑。又,使用ζ電位・粒徑測定系統(大塚電子股份有限公司製ELSZ-2000ZS)測定之粒子的平均粒徑與以TEM觀察光學薄膜而測定之粒子平均粒徑大致一致。
2.利用回收材之光學薄膜之製作
[試驗No.7、8]
2-1.回收材之準備
(橡膠粒子分散液之調製)
將11.3質量份之橡膠粒子R1與200質量份之二氯甲烷以分散機攪拌混合50分鐘後,使用Milder分散機(太平洋機工股份有限公司製)以1500rpm之條件下分散,獲得橡膠粒子分散液。
(濃液之調製)
其次,調製下述組成之濃液。首先,於加壓溶解釜中添加二氯甲烷及乙醇。其次,於加壓溶解槽中,邊攪拌邊投入(甲基)丙烯酸系樹脂A。其次投入上述調製之橡膠粒子分散液,邊將其攪拌邊使完全溶解。所得溶液之黏度為16000mmPa・s,含水率為0.50%。使用Rokitechno(股)製之SHP150,以過濾流量300L/m2
・h、濾壓1.0×106
Pa將其過濾,獲得下述組成之濃液。
(濃液組成)
(甲基)丙烯酸系樹脂:100質量份
二氯甲烷:220質量份
乙醇:35質量份
橡膠粒子分散液:200質量份
(製膜及回收材化)
使用環形帶澆鑄裝置,將濃液以溫度30℃、1900mm寬於不鏽鋼帶支撐體上均一澆鑄。不鏽鋼帶之溫度控制為28℃。不鏽鋼帶之搬送速度設為20m/min。
於不鏽鋼帶支撐體上,蒸發溶劑直至經澆鑄(cast)之濃液中之殘留溶劑量成為30質量%。其次,以剝離張力128N/m自不鏽鋼帶支撐體剝離,獲得膜狀物(剝離時之膜狀物殘留溶劑量為30質量%)。經剝離之薄膜邊以多數捲筒搬送,邊將所得膜狀物以拉幅機以(Tg+15)℃(本例為140℃)的條件於寬度方向延伸30%。延伸開始時之膜狀物之殘留溶劑量為10質量%。隨後,邊以輥搬送,邊進而以(Tg-20)℃乾燥,獲得膜厚20μm之回收材用薄膜。所得回收材用薄膜以雷射切割機切開,獲得回收材。
2-2.回收材之破碎
使用前述圖1所示之破碎機將所得回收材破碎,獲得尺寸為2mm見方(2mm×2mm)或5mm見方(5mm×5mm),鬆密度為0.13g/cm3
或0.18g/cm3
之薄膜片(破碎物)。利用破碎機之破碎以表1所示之破碎條件進行。又,送風係設為回收材之供給方向F(搬送方向)。且冷卻用氣體(空氣)之溫度為20℃,流量為15Nm3
/小時。所得破碎物之鬆密度係以前述方法測定。
2-3.破碎物之壓縮
上述所得之破碎物以前述直接壓縮方式將壓縮比設為1.5倍進行壓縮。此時之壓縮條件為壓力:0.01kg/cm2
×5sec。
2-4.包含回收材之濃液之調製
所得壓縮物添加於用以調製濃液之加壓溶解釜。破碎物之添加係對於添加於溶劑之原料(壓縮物與純材料之合計)成為50質量%之方式進行。接著,混合及攪拌以下成分,調製含回收材之濃液。
(甲基)丙烯酸系樹脂:50質量份
壓縮物:55質量份
二氯甲烷:220質量份
乙醇:35質量份
橡膠粒子分散液:100質量份
調製含回收材之濃液時,根據需要進行儲存破碎物之步驟。
2-5.製膜
除了使用所得濃液以外,與上述2-1之(製膜)同樣,獲得寬度方向長為2.3m,長7000m,膜厚20μm之光學薄膜。
3.環烯烴系樹脂COP(光學薄膜及回收材之材料)
(1)作為環烯烴樹脂,準備如下合成之環烯烴樹脂COP。
首先,將以上述構造式表示之8-甲氧羰基-8-甲基四環[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二碳烯50g、分子量調節劑之1-己烯2.3g及甲苯100g饋入經氮氣置換之反應容器中,加熱至80℃。於其中添加三乙基鋁(0.6莫耳/L)之甲苯溶液0.09ml、甲醇改質WCl6
之甲苯溶液(0.025莫耳/L)0.29ml,於80℃反應3小時,而獲得聚合物。其次,所得開環共聚物溶液饋入高壓釜中,進而添加甲苯100g。對於單體饋入量以2500ppm添加氫化觸媒之RuHCl(CO)[P(C6
H5
)]3
,氫氣壓設為9~10MPa,於160~165℃進行3小時反應。反應結束後,藉由於大量甲醇溶液中沉澱而獲得氫化物。所得開環聚合物之氫化物的環烯烴系樹脂COP係玻璃轉移溫度(Tg)=167℃,重量平均分子量(Mw)=13.5×104
,分子量分佈(Mw/Mn)=3.06。
環烯烴系樹脂COP之玻璃轉移溫度(Tg)、重量平均分子量(Mw)及分子量分佈係藉測定(甲基)丙烯酸系樹脂之玻璃轉移溫度(Tg)及重量平均分子量(Mw)時之方法測定。
4.利用回收材之光學薄膜之製作
[試驗No.1~6、9~17]
4-1.回收材之準備
(微粒子分散液之調製)
將12質量份之二氧化矽微粒子(Aerosil R972V,日本Aerosil(股)製)與88質量份之乙醇以分散機攪拌混合50分鐘後,以高壓乳化機分散,調製微粒子分散液。
其次,於在攪拌裝置內攪拌之二氯甲烷(100質量份)中,緩慢添加100質量份之微粒子分散液。進而,以使二次粒子之粒徑成為特定大小之方式以磨碎機進行分散。將其以日本精線(股)製之Finemet NF過濾,調製微粒子添加液。
(濃液之調製)
調製下述組成之濃液。首先,於攪拌裝置中添加二氯甲烷與乙醇。於饋入有二氯甲烷之攪拌裝置中,邊攪拌邊投入環烯烴系樹脂COP、微粒子添加液。將其加熱,邊攪拌邊溶解樹脂,使用安積濾紙(股)製之安積濾紙No.244將其過濾,調製下述組成之濃液。
(濃液之組成)
環烯烴樹脂COP 100質量份
二氯甲烷 200質量份
乙醇 10質量份
微粒子添加液 10質量份
(製膜及回收材化)
使用帶澆鑄裝置,將調製之濃液以溫度22℃、2m寬於不鏽鋼帶支撐體上均一澆鑄。於不鏽鋼帶支撐體上,蒸發溶劑直至殘留溶劑量成為30%,所得膜狀物以剝離張力162N/m自不鏽鋼帶支撐體上剝離。
其次,經剝離之膜狀物於35℃蒸發溶劑,邊以拉幅機延伸於寬度方向(TD方向)延伸1.25倍,邊以160℃之乾燥溫度乾燥。開始利用區域延伸之延伸時的殘留溶劑量為10.0%,利用拉幅機之延伸開始時之殘留溶劑量為5.0%。
以拉幅機延伸後,於160℃實施5分鐘之緩和處理後,120℃之乾燥區域邊以多數捲筒搬送邊結束乾燥。所得回收材用薄膜切開為1.5m寬,於薄膜兩端實施寬度10mm、高度5μm之滾花加工後,捲取於芯上,獲得環烯烴系樹脂之回收材用薄膜。所製作之光學薄膜膜厚為20μm或40μm,卷長為4000m。所得回收材用薄膜以雷射切割機切開,獲得回收材。
4-2.回收材之破碎
使用前述圖1所示之破碎機將所得回收材破碎,獲得尺寸為1mm見方(1mm×1mm)~1cm見方(1cm×1cm),鬆密度為0.03g/cm3
~0.25g/cm3
之薄膜片(破碎物)。利用破碎機之破碎以表1所示之破碎條件進行。又,送風係設為回收材之供給方向F(搬送方向)。且冷卻用氣體(空氣)之溫度為20℃,流量為15Nm3
/小時。所得破碎物之鬆密度係以前述方法測定。
4-3.破碎物之壓縮
上述所得之破碎物以前述直接壓縮方式或旋風方式將壓縮比設為1.0~7.5倍進行壓縮(壓縮比為1.0倍意指「未壓縮」)。此時之壓縮條件示於下述表1。
4-4.包含回收材之濃液之調製
所得壓縮物添加於用以調製濃液之加壓溶解釜。壓縮物之添加係對於添加於溶劑之原料(壓縮物與純材料之合計)成為50質量%之方式進行。接著,混合及攪拌以下成分,調製含回收材之濃液。
(濃液之組成)
環烯烴樹脂COP 100質量份
壓縮物 50質量份
二氯甲烷 200質量份
乙醇 10質量份
微粒子添加液 10質量份
調製含回收材之濃液時,進行儲存破碎物之步驟。
4-5.製膜
除了使用所得濃液以外,與上述4-1之(製膜)同樣,獲得寬度方向長為2.3m,長7000m,膜厚20μm之光學薄膜。
光學薄膜製造時之破碎條件(送風、破碎機之旋轉數、固定刀刃之溫度、段數、破碎物尺寸)及回收材條件(鬆密度、壓縮比、壓縮方式、壓縮條件、儲存步驟之有無)一概示於下述表1。又,表1中,光學薄膜及回收材之材料稱為「料片」。
各光學薄膜製造時之麵疙瘩發生狀況及光學薄膜之膜厚不均發生狀況係藉由下述評價方法評價。
[光學薄膜製造時之麵疙瘩發生狀況]
自溶解釜之圓形觀看窗(直徑:30mm)以目視確認濃液液面,以存在於液面之麵疙瘩大小,評價麵疙瘩發生狀況。評價基準如下述,「○」及[△]之情況設為合格。
(麵疙瘩發生狀況之評價基準)
○:未發生麵疙瘩(以目視無法確認之狀態)
△:存在有能見到浮於液面上之麵疙瘩,但為自觀看窗之視野內之四分之一以下的大小。
×:存在有能見到浮於液面上之麵疙瘩,為自觀看窗之視野內之二分之一以上的大小。
[膜厚不均之評價方法]
以目視確認所投影之明暗,調查有無橫段狀之膜厚不均。評價基準如下述,「○」及[△]之情況設為合格。
○:未觀察到橫段狀厚度不均。
△:觀察到若干橫段狀厚度不均,但為實際使用上不成問題之程度。
×:觀察到諸多橫段狀厚度不均,為實際使用上有問題之程度。
該等評價結果示於下述表2。
由該等結果可探討如下。首先試驗No.4~10、12、13、16、17係滿足本實施形態之製造方法所規定之要件(表1)之發明例,可了解均係於光學薄膜製造時之麵疙瘩發生狀況獲得減低,所得光學薄膜膜厚不均方面均為實用上不成問題之程度。
相對於此,試驗No.1~3、11、14、15係缺乏本實施形態之製造方法所規定之要件任一者之比較例,可了解於光學薄膜製造時產生麵疙瘩發生,所得光學薄膜膜厚不均方面為實用上有問題之程度。
具體而言,試驗No.1係破碎物之鬆密度低,且對於破碎物之壓縮比較小,發生麵疙瘩,產生膜厚不均。試驗No.2係破碎物之鬆密度變低,發生麵疙瘩,產生膜厚不均。試驗No.3係對於破碎物之壓縮比較小,發生麵疙瘩,產生膜厚不均。
試驗No.11係對於破碎物之壓縮比較大,發生麵疙瘩,產生膜厚不均。試驗No.14係破碎物之鬆密度較大,發生麵疙瘩,產生膜厚不均。試驗No.15係破碎物之鬆密度較大,且對於破碎物之壓縮比較大,發生麵疙瘩,產生膜厚不均。
100:破碎機
110:破碎室
120:供給口
130:破碎機構
130A:固定刀刃
130B:旋轉刀刃
140:排出口
150:篩網
160:送風口
210:進料斗
220:供給管
230:排出管
C:冷卻用氣體供給方向
F:回收材供給方向
[圖1]係顯示破碎步驟中可使用之破碎機之構成例之概略剖面圖。
Claims (4)
- 一種包含(甲基)丙烯酸系樹脂或環烯烴系樹脂之光學薄膜之製造方法,其包含將光學薄膜製造步驟產生之回收材破碎,獲得鬆密度為0.05~0.20g/cm3之破碎物的破碎步驟,將前述破碎物以1.25~7倍之壓縮比進行壓縮之壓縮步驟,將包含前述壓縮步驟所得之壓縮物的原料溶解於溶劑中,而調製濃液(dope)之濃液調製步驟,及將前述濃液調製步驟所得之濃液澆鑄於支撐體上之後,乾燥及剝離獲得膜狀物之步驟。
- 如請求項1之光學薄膜之製造方法,其中前述濃液調製步驟中,前述壓縮物對於前述原料之比例為10~80質量%。
- 如請求項1或2之光學薄膜之製造方法,其中前述破碎步驟所得之前述破碎物之殘存溶劑量為0.5~6質量%。
- 如請求項1或2之光學薄膜之製造方法,其中前述濃液調製步驟之前,進而包含儲存前述壓縮物之儲存步驟。
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