説明

セルロースエステルフィルム、それを用いた位相差フィルム、偏光板、および液晶表示装置

【課題】製造時に発煙や油汚染を生じさせずに、比較的容易な操作によって得られ、光学フィルムとして、レタデーションの発現性を調整でき、透湿度を低減化させ、優れた環境耐久性を示すセルロースエステルフィルムを提供する。更に、そのようなセルロースエステルフィルムを用いた位相差フィルム、優れた偏光板や液晶表示装置を提供する。
【解決手段】セルロースエステルフィルムとして、セルロースエステルと、数平均分子量が1000〜10000であってジカルボン酸とジオールからなる高分子量可塑剤とを含有し、該高分子量可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の含有量が10質量%以下であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はセルロースエステルフィルムに関する。より詳細には、製造時に発煙や油汚染を生じさせずに、面状に優れ耳切りやロール汚れ、フィルムからの素材泣き出しあるいは揮散汚れにも優れ、光学特性の発現性を容易に制御することができるセルロースエステルフィルムに関する。さらに本発明は、該セルロースエステルフィルムを利用した位相差フィルム、偏光板および液晶表示装置にも関する。
【背景技術】
【0002】
ハロゲン化銀写真感光材料、位相差フィルム、偏光板および画像表示装置には、セルロースエステル、ポリエステル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ビニルポリマー、および、ポリイミド等に代表されるポリマーフィルムが用いられている。これらのポリマーからは、平面性や均一性の点でより優れたフィルムを製造することができるため、光学用途のフィルムとして広く採用されている。例えば、適切な透湿度を有するセルロースエステルフィルムは、最も一般的なポリビニルアルコール(PVA)/ヨウ素からなる偏光膜とオンラインで直接貼り合わせることが可能である。そのため、セルロースエステル、特にセルロースアセテートは偏光板の保護フィルムとして広く採用されている。
【0003】
透明ポリマーフィルムを、位相差フィルム、位相差フィルムの支持体、偏光板の保護フィルム、および液晶表示装置のような光学用途に使用する場合、その光学異方性の制御は、表示装置の性能(例えば、視認性)を決定する上で非常に重要な要素となる。
【0004】
一方、光学用途に用いる透明ポリマーフィルムを製造する方法としては、面状が良好な溶液製膜法を用いたり、近年溶融製膜法も利用されている。溶液製膜法の場合には、製造する際には高速製膜適性を付与する目的で、可塑剤を添加することが好ましい。これは、可塑剤を添加することによって、溶液製膜時の乾燥の際に溶媒を短時間で揮発させることができ、特にセルロースエステルフィルム中の残留溶媒量を低減させることができるためである。しかしながら、通常用いられている可塑剤を含む透明セルロースエステルフィルムは、製造工程中に過酷な条件で処理しようとすると望ましくない現象が生じたり、フィルムに悪影響が及んだりすることがある。例えば、透明セルロースエステルフィルムを高温で処理しようとすると発煙が生じたり、油分で汚染されたりすることがある。このため、可塑剤を用いた透明ポリマーフィルムに対する製造条件や処理条件には自ずと制約があった。一方、高分子量の可塑剤を写真用トリアセチルセルロースエステルフィルムに使用することは知られているが、高温での処理を施して光学用途に適用できることは、想像することが困難であった(特許文献1参照)。
【0005】
この改良として、ポリエステル及びポリエステルエーテルから選ばれ400〜5000の重量平均分子量を有する可塑剤を添加する技術が開示されている(特許文献参照2)。この技術によると、素材析出防止、透湿度、寸度に優れる、との記載があるが、製造時の工程汚染や高温での延伸処理時の素材揮散性が著しく悪く、実用上使用できないものである。さらに、ポリエステルに特定の可塑剤(芳香族含有多価カルボン酸エステル)を併用することが開示されている(特許文献参照3)。この技術によると、偏光度耐久性に優れかつ光漏れ防止性に優れる位相差板を得ることが出来る旨の記載がある。確かにこれらの改良は見られるものの、特定の可塑剤併用効果による改良レベルは小さいことが見受けられたのみならず、特定の可塑剤の工程での揮散性不良による工程汚染が著しく悪く、製造適性に欠けるものであった。
【0006】
【特許文献1】特開平5−197073号公報
【特許文献2】特開2002−022956号公報
【特許文献3】特開2007−003679号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
このように、従来は望ましくない製膜工程での可塑剤汚染やフィルム面状への悪影響を発生させることなく、所望の光学用フィルムの実用的な方法は困難であった。
本発明の目的は、前述のような従来技術の課題を考慮して、製造時に発煙や油汚染を生じさせずに、比較的容易な操作によって得られ、光学フィルムとして、レタデーションの発現性を調整でき、透湿度を低減化させ、優れた環境耐久性を示すセルロースエステルフィルムを提供することである。更に、そのようなセルロースエステルフィルムを用いた位相差フィルム、優れた偏光板や液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、特定の条件を満たす可塑剤を使用することによって従来技術の課題を解決しうることを見出した。すなわち、課題を解決する手段として、以下の本発明を提供するに至った。
【0009】
(1)セルロースエステルと、数平均分子量が1000〜10000であってジカルボン酸とジオールからなる高分子量可塑剤とを含有し、該高分子量可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の含有量が10質量%以下であることを特徴とするセルロースエステルフィルム。
【0010】
(2) 前記高分子量可塑剤を前記セルロースエステル量に対し2〜30質量%含有する前記(1)に記載のセルロースエステルフィルム。
(3)膜厚が20〜200μmである前記(1)または(2)に記載のセルロースエステルフィルム。
【0011】
(4)前記高分子量可塑剤が、その製造時に100〜300℃で1〜13300Paの減圧下で、10〜600分間減圧加熱処理して低揮発成分を除去されたものであることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
(5) 前記高分子量可塑剤が、減圧加熱処理前に水洗されたものであることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
(6)前記高分子量可塑剤を空気中で140℃、60分間加熱した場合の質量減少率が、1%以下であることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
(7)前記セルロースエステルフィルムの面内のレタデーション(Re)が0〜300nmであり、厚さ方向のレタデーション(Rth)が−200〜+300nmであることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
【0012】
(8)前記(1)〜(7)のいずれかに記載のセルロースエステルフィルムを少なくとも一枚有することを特徴とする偏光板。
(9)前記(1)〜(7)のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム及び前記(8)に記載の偏光板のうち少なくとも1枚を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【0013】
本発明のセルロースエステルフィルムは、優れたフィルム製膜性を与えかつ製造時の工程汚染を低減し、光学特性や、環境依存性に優れる。さらに本発明のセルロースエステル
フィルムを用いた位相差フィルム等の光学用途に幅広く応用されうる。また、本発明のセルロースエステルフィルムは適度な透湿度を有するため、偏光膜とオンラインで貼り合わせることができ、視認性に優れた偏光板、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下において、本発明のセルロースエステルフィルム(以下、ポリマーフィルムとも称する)について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【0015】
まず、本発明のセルロースエステルフィルムに使用することができるセルロースエステルについて説明する。本発明のポリマーフィルムを製造する場合において用いるセルロースエステルとしては、粉末や粒子状のものを使用することができ、また、ペレット化したものも用いることができる。
前記セルロースエステルの含水率は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.7質量%以下であることがさらに好ましく、0.5質量%以下であることが最も好ましい。また、前記含水率は場合により0.2質量%以下であることが好ましい。前記セルロースエステルの含水率が好ましい範囲内にない場合には、前記セルロースエステルを乾燥風や加熱などにより乾燥してから使用することが好ましい。これらのセルロースエステルは単独で用いてもよいし、2種類以上のセルロースエステルを併用してもよい。
【0016】
前記セルロースエステルとしては、セルロースエステル化合物、および、セルロースを原料として生物的或いは化学的に官能基を導入して得られるエステル置換セルロース骨格を有する化合物が挙げられる。なお、本発明のポリマーフィルムの主成分としてのポリマーとしては、上述のセルロースエステルを用いることが好ましい。ここで、「主成分としてのポリマー」とは、単一のポリマーからなる場合には、そのポリマーのことを示し、複数のポリマーからなる場合には、構成するポリマーのうち、最も質量分率の高いポリマーのことを示す。
【0017】
前記セルロースエステルは、セルロースと酸とのエステルである。前記エステルを構成する酸としては、有機酸が好ましく、カルボン酸がより好ましく、炭素原子数が2〜22の脂肪酸がさらに好ましく、炭素原子数が2〜4の低級脂肪酸が最も好ましい。
前記セルロースエステルは、セルロースを構成するグルコース単位の2位、3位および6位に存在するヒドロキシル基の水素原子の全部または一部が、アシル基で置換されている。前記アシル基の例としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、および、シンナモイル基が挙げられる。前記アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、ピバロイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基が好ましく、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基が最も好ましい。
セルロースエステルは、セルロースと複数の酸とのエステルであってもよい。また、セルロースエステルは、複数のアシル基で置換されていてもよい。
【0018】
セルロースエステルのセルロースの水酸基に置換されているアセチル基(炭素数2)の置換度をSAとし、セルロースの水酸基に置換されている炭素数3以上のアシル基の置換度をSBとしたとき、SAおよびSBを調整することにより、本発明のセルロースエステ
ルフィルムのReの発現性、レタデーションの湿度依存性の調整を行なうことができる。
本発明のセルロースエステルフィルムに求める光学特性により、適宜、SA+SBを調整することとなるが、好ましくは2.30<SA+SB≦3.00、より好ましくは2.40≦SA+SB≦2.95であり、さらに好ましくは2.70≦SA+SB≦2.95であり、特に好ましくは2.78≦SA+SB≦2.94である。セルロースエステルは公知の方法により合成することができる。
例えば、セルロースエステルの合成方法について、基本的な原理は、右田伸彦他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)に記載されている。
【0019】
前記セルロースエステルの重合度は、粘度平均重合度で150〜500が好ましく、200〜400がより好ましく、220〜350がさらに好ましい。前記粘度平均重合度は、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)の記載に従って測定することができる。前記粘度平均重合度の測定方法については、特開平9−95538号公報にも記載がある。 セルロースエステルの原料綿や合成方法については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745号、2001年3月15日発行、発明協会)7〜12頁にも記載がある。
【0020】
[高分子量可塑剤]
(本発明で用いる高分子量可塑剤の特徴)
本発明のセルロースエステルフィルムに用いられる高分子量可塑剤は、分子量が1000〜10000であってジカルボン酸とジオールからなる高分子量可塑剤であり、かつ該高分子量可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の含有量が10質量%以下であることを特徴とする。
ここで、高分子量可塑剤の分子量とは、平均分子量であり分子量のことなる混合物からなるものである。溶液流延において、可塑剤は溶媒の揮発速度を速めかつ残留溶媒量を低減するために必須な素材である。また、溶融製膜法によるセルロースエステルフィルムにおいても、可塑剤は着色や膜強度劣化を防止するために有用な素材である。さらに、本発明のセルロースエステルフィルムに該高分子量可塑剤を添加することは、機械的性質向上、柔軟性付与、耐吸水性付与、水分透過率低減等のフィルム改質の観点で、有用な効果を示すものである。また本発明においては、後述する実施例で示すように、製造工程でのハンドリング特性の改良に、非常に有効である。
【0021】
ここで、本発明における高分子量可塑剤は、ジカルボン酸とジオールからなることを特徴とする。本発明の高分子可塑剤は、その数平均分子量が1000〜10000であるが、好ましくは数平均分子量1000〜8000であり、更に好ましくは数平均分子量1300〜5000であり、特に好ましくは数平均分子量1500〜3500である。
また、本発明では該高分子量可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の含有量が10質量%以下であることを特徴とするが、好ましくは数平均分子量が500以下の成分の含有量が8質量%以下であり、更に数平均分子量が500以下の成分の含有量が5質量%以下であり、特に好ましくは数平均分子量が500以下の成分の含有量が2質量%以下である。
【0022】
これらの該高分子量可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の含有量が10質量%以下にするために、その手段は特に限定されない。好ましくは、高分子量可塑剤がその製造時に100〜300℃で1〜13300Paの減圧下で、10〜600分間減圧加熱処理して低揮発成分を除去されたものであることが挙げられる。更に好ましくは、高分子量可塑剤がその製造時に150〜300℃で1〜5000Paの減圧下で、20〜300分間減圧加熱処理して低揮発成分を除去されたものであり、特に好ましくは高分子量可塑剤がその製造時に150〜260℃で5〜2500Paの減圧下で、30〜300分間減圧加熱処理して低揮発成分を除去されたものである。
【0023】
また、本発明においては高分子量可塑剤が、減圧加熱処理前に水洗された高分子量可塑剤であることが好ましい。これは、高分子量可塑剤を反応後に洗浄することにより、原料の低分子量成分などの水溶性成分を除去できるからであり、揮発成分の除去に好ましいために実施することが好ましい。さらに、反応触媒として用いられる各種の素材を除去するのにも有効である。その際に、一般には高分子量可塑剤中に直接水あるいは温水や熱水を加えて、分液し水層を除去して、しかる後に減圧加熱処理することで本発明は好ましい高分子量可塑剤を得ることが出来る。
【0024】
なお、使用する水の使用量は低分子量成分や触媒が除去できればよく、特に限定されないが好ましくは高分子量可塑剤のエステル化後の反応液に対して、10〜500質量%が好ましく、更には20〜300質量%が好ましく、特には50〜200質量%が好ましい。
ここで、前述の触媒としてはエステル化などの場合は、チタン、亜鉛、鉛、ジルコニウムなどの金属有機酸塩もしくは金属キレート化合物、あるいは、酸化アンチモンなど、従来公知のエステル化触媒が使用でき、例えば、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネートなどが好ましく用いられる。その使用量は、ジカルボン酸とジオール総量100質量部に対して0.0005〜0.02質量部を用いるのが好ましく用いられる。
【0025】
また、高分子量可塑剤を有機溶媒に溶解して水洗してもよい。好ましく用いられる有機溶媒はエステル系溶媒、エーテル系溶媒や炭化水素が挙げられ、例えば、ジクロロメタン、メチルホルメート、エチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートなどが挙げられる。前記エーテルとしては、例えば、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。炭化水素としては、例えば、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。使用する有機溶媒の量は、高分子量可塑剤に対して特に限定されないが、好ましくは高分子量可塑剤の反応液に対して、10〜500質量%が好ましく、更には20〜300質量%が好ましく、特には50〜200質量%が好ましい。高分子量可塑剤を含有した有機溶媒層は、水洗した後有機溶媒を除去するものであるが、通常の方法に従って蒸留することで除去できる。その場合。大気圧下でもよく減圧状態でもよく例えば1〜5万Paでもよく、好ましくは100〜5000Paである。
【0026】
本発明の高分子量可塑剤は使用する環境温度あるいは湿度下で、液体であっても固体であっても良い。製膜方法によりその融点は区分され、溶液製膜の場合は、好ましくは融点が−100℃〜150℃であり、更に好ましくは融点が−100℃〜70℃であり、特に好ましくは融点が−100℃〜50℃であることが好ましい。これに対して溶融製膜の場合は、好ましくは融点が−100℃〜200℃であり、更に好ましくは融点が−100℃〜170℃であり、特に好ましくは融点が−100℃〜150℃であることが好ましい。
【0027】
また、その色味は少ないほど良好であり特に無色であることが好ましい。熱的にはより高温において安定であることが好ましく、分解開始温度が150℃以上、更に200℃以上が好ましい。添加量は光学物性・機械物性に悪影響がなければ良く、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択され、本発明のセルロースエステルフィルムにおける高分子量可塑剤の含有量は、セルロースエステル量に対して好ましくは1〜50質量%、より好ましくは2〜40質量%である。特に5〜30質量%が好ましい。
以下、本発明に用いられる高分子量可塑剤について、その具体例を挙げながら詳細に説明するが、下記の記載に従った高分子量可塑剤である。
以下、本発明に用いられる高分子量可塑剤について、その具体例を挙げながら詳細に説
明するが、本発明で用いることができる高分子量可塑剤はこれらに限定されるものではない。
【0028】
(高分子量可塑剤の種類)
本発明のセルロースエステルフィルムに用いることのできる高分子量可塑剤としては、特に限定されないが、ポリエステル系高分子量可塑剤、ポリエーテル系高分子量可塑剤、ポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤、ポリエーテルポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリアミド系高分子量可塑剤、ポリスルフォン系高分子量可塑剤、ポリスルフォンアミド系高分子量可塑剤、後述するその他の高分子量可塑剤から選択される少なくとも1種の数平均分子量が1000以上の可塑剤を好ましく挙げることができる。
【0029】
そのうち少なくとも1種は、ポリエステル系高分子量可塑剤、ポリエーテル系高分子量可塑剤、ポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤、ポリエーテルポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリアミド系高分子量可塑剤、ポリスルフォン系高分子量可塑剤、ポリスルフォンアミド系高分子量可塑剤であることが更に好ましく、特にはポリエステル系高分子量可塑剤、ポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤、ポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤であることが好ましい。これらの中でもポリエステル系高分子量可塑剤が特に好ましい。以下に、本発明で好ましく用いられる高分子量可塑剤について種類別に記述する。
【0030】
(ポリエステル系高分子量可塑剤)
まず、本発明で用いられるポリエステル系高分子量可塑剤について説明する。好ましいポリエステル系高分子量可塑剤としては、特に限定されないが、ジカルボン酸とグリコールの反応によって得られるものであり、反応物の両末端は反応物のままでもよいが、更にモノカルボン酸やモノアルコールを反応させて、所謂末端の封止を実施してもよい。この末端封止は、特にフリーなカルボン酸を含有させないために実施されることが、保存性などの点で有効である。本発明のポリエステル系高分子量可塑剤に使用されるジカルボン酸は、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜12の芳香族ジカルボン酸残基であることが好ましい。
【0031】
本発明で好ましく用いられるポリエステル系高分子量可塑剤の炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等がある。また炭素数8〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、1,5―ナフタレンジカルボン酸、1,4―ナフタレンジカルボン酸等がある。これらは、それぞれ1種または2種以上の混合物として使用される。次にポリエステル系高分子量可塑剤に利用されるグリコールについて記すと、炭素数が2〜12の脂肪族または脂環式グリコール残基、炭素数6〜12の芳香族グリコール残基を表わす。
【0032】
炭素原子2〜12個の脂肪族グリコールまたは脂環式グリコール類としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロ−ルペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される
【0033】
また、本発明のポリエステル系高分子量可塑剤の両末端がカルボン酸やアルコール残基とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。その場合、モノアルコール残基としては炭素数1〜30の置換、無置換のモノアルコール残基が好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、tert−ノニルアルコール、デカノール、ドデカノール、ドデカヘキサノール、ドデカオクタノール、アリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール、ベンジルアルコール、3−フェニルプロパノールなどの置換アルコールなどが挙げられる。
【0034】
好ましく使用され得る末端封止用アルコール残基は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、イソノニルアルコール、オレイルアルコール、ベンジルアルコールであり、特にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソブタノール、シクロヘキシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、イソノニルアルコール、ベンジルアルコールである。
【0035】
また、モノカルボン酸残基で封止する場合は、モノカルボン酸残基として使用されるモノカルボン酸は、炭素数1〜30の置換、無置換のモノカルボン酸が好ましい。これらは、脂肪族モノカルボン酸でも芳香族カルボン酸でもよい。まず好ましい脂肪族モノカルボン酸について記述すると、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、カプリル酸、カプロン酸、デカン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸が挙げられ、芳香族モノカルボン酸としては、例えば安息香酸、p−tert−ブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種または2種以上の混合物として使用することができる。
【0036】
以上、具体的な好ましいポリエステル系高分子量可塑剤としては、ポリ(エチレングリコール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/アジピン酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/セバチン酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/セバチン酸)エステル、ポリ(1,6−ヘキサンジオール/アジピン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/フタル酸)エステル、ポリ(1,3−ブタンジオール/フタル酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/テレフタル酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/1,5−ナフタレン−ジカルボン酸)エステル、ポリ(プロピレングリコール/テレフタル酸)エステルの両末端が2−エチル−ヘキシルアルコールエステル/ポリ(プロピレングリコール、アジピン酸)エステルの両末端が2−エチル−ヘキシルアルコールエステル、アセチル化ポリ(ブタンジオール/アジピン酸)エステル、などを挙げることができる。
【0037】
かかるポリエステル類の合成は常法により、上記二塩基性酸またはこれらのアルキルエステル類とグリコール類とのポリエステル化反応またはエステル交換反応による熱溶融縮合法か、あるいはこれら酸の酸クロライドとグリコール類との界面縮合法のいずれかの方法によっても容易に合成し得るものである。これらのポリエステル系高分子量可塑剤については、村井孝一編者「可塑剤 その理論と応用」(株式会社幸書房、昭和48年3月1日初版第1版発行)に詳細な記載がある。また、特開平05−155809号、特開平0
5−155810号、特開平5−197073号、特開2006−259494号、特開平07−330670号、特開2006−342227号、特開2007−003679号各公報などに記載されている素材を利用することもできる。
【0038】
また、商品として、株式会社ADEKAからポリエステル系高分子量可塑剤としてDIARY 2007、55頁〜27頁に記載にアデカサイザー(アデカサイザーPシリーズ、アデカサイザーPNシリーズとして各種あり)を使用でき、また大日本インキ化学工業株式会社「ポリマ関連製品一覧表2007年版」25頁に記載のポリライト各種の商品や、大日本インキ化学工業株式会社「DICのポリマ改質剤」(2004.4.1.000VIII発行)2頁〜5頁に記載のポリサイザー各種を利用できる。さらに、米国 CP HALL 社製のPlasthall Pシリーズとして入手できる。ベンゾイル官能化ポリエーテルは、イリノイ州ローズモントのベルシコルケミカルズ(Velsicol Chemicals)から商品名BENZOFLEXで商業的に販売されている(例えば、BENZOFLEX400、ポリプロピレングリコールジベンゾエート)。
【0039】
更に、本発明では脂肪族と芳香族を一分子内に含有した高分子量可塑剤であることも好ましい。即ち、炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸と炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸の混合物と、少なくとも1種類以上の炭素数2〜12の脂肪族ジオール、炭素数4〜20のアルキルエーテルジオール、炭素数6〜20の芳香族環含有ジオールとのジオールの反応によって得られるものであり、かつ反応物の両末端は反応物のままでもよいが、更にモノカルボン酸類やモノアルコール類またはフェノール類を反応させて、所謂末端の封止を実施してもよい。この末端封止は、特にフリーなカルボン酸類を含有させないために実施されることが、保存性などの点で有効である。本発明の高分子量可塑剤に使用されるジカルボン酸は、炭素数4〜20の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸残基であることが好ましい。
【0040】
本発明で好ましく用いられる炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等である。
また炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸等がある。
【0041】
これらの中でも好ましい脂肪族ジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸であり、芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,8−ナフタレンジカルボン酸または2,6−ナフタレンジカルボン酸である。本発明では、前述の脂肪族ジカルボン酸と芳香族ジカルボン酸のそれぞれの少なくとも一種類を組み合わせて用いられるが、その組み合わせは特に限定されるものではなく、それぞれの成分を数種類組み合わせても問題ない。
【0042】
次に高分子量可塑剤に利用されるジオールまた芳香族環含有ジオールについて記す。炭素数2〜20の脂肪族ジオール、炭素数4〜20のアルキルエーテルジオール、炭素数6〜20の芳香族環含有ジオールから選ばれるものである。
【0043】
まず、炭素原子2〜20の脂肪族ジオールとしては、アルキルジオールまたは脂環式ジオール類を挙げることができ、例えばエタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2
,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロ−ルペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。
【0044】
特に好ましくはエタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールである。
炭素数6〜20の芳香族環含有ジオールとしては、特に限定されないがビスフェノールA、1,2−ヒドロキシベンゼン、1,3−ヒドロキシベンゼン、1,4−ヒドロキシベンゼン、1,4−ベンゼンジメタノール、が挙げられ、好ましくはビスフェノールA、1,4−ヒドロキシベンゼン、1,4−ベンゼンジメタノールである。
また、本発明のポリエステル系高分子量可塑剤の両末端がカルボン酸とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。前述した素材を利用することが出来る。
【0045】
(ポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤)
次に、本発明で用いられるポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤について説明する。本発明のポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤とは、ジカルボン酸とポリエーテルジオールとの縮合ポリマーを示すものである。ジカルボン酸としては、ポリエステル系高分子量可塑剤で記述した炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸残基または炭素数8〜12の芳香族ジカルボン酸残基をそのまま使用するものである。
【0046】
次に炭素原子2〜12個の脂肪族グリコールを有するポリエーテル類としては、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールならびにこれらの組み合わせが挙げられる。典型的に有用な市販のポリエーテルグリコール類としては、カーボワックス(Carbowax)レジン、プルロニックス(Pluronics)レジンおよびニアックス(Niax)レジンが挙げられる。本発明に使用されるポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤の製造に際しては、当業者に周知の常用されている重合法が使用できる。
【0047】
これらのポリエステルエーテル系高分子量可塑剤としては、米国特許第4,349,469号明細書に記載されているポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤などが挙げられる。基本的に、例えばジカルボン酸として1,4−シクロヘキサンジカルボン酸と、ポリエーテルとして1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびポリテトラメチレンエーテルグリコールなどから合成されるポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤である。その他の有用なポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤としては、DuPont製のハイテレル(Hytrel)コポリエステル類やGAF製のガルフレック(Galflex)ポリマーのようなコポリマーのごとき市販のレジンが挙げられる。
【0048】
これらは、特開平5−197073号公報に記載の素材を利用できる。株式会社ADEKAからアデカサイザーRSシリーズとして市販されており利用できる。また、アルキル官能化ポリアルキレンオキシドであるポリエステルエーテル系高分子量可塑剤は、デラウェア州ウィルミントンのアイシーアイ(ICI Chemicals)から商品名PYCALで商業的に販売されている(例えば、PYCAL94、ポリエチレンオキシドのフェニルエステル)

【0049】
(ポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤)
更に、本発明で用いられるポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤について説明する。該可塑剤は、ポリエステルとイソシアナート化合物の縮合で得ることができる。まず、ポリエステルとしては、両末端を封止する前のポリエステル系高分子量可塑剤をそのまま使用でき、ポリエステル系高分子量可塑剤で前述した素材を好ましく利用できる。
【0050】
ポリウレタン構造を形成するジイソシアナート成分としては、エチレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等で代表されるOCN(CHNCO(p=2〜8)ポリメチレンイソシアナート並びに、p−フェニレンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、p,p′−ジフェニルメタンジイソシアナート、1,5−ナフチレンジイソシアナート等の芳香族ジイソシアナート、更には、m−キシリレンジイソシアナート等が用いられるが、これらに制限されるものではない。これらの中でも、特にトリレンジイソシアナート、m−キシリレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナートが好ましいものである。
【0051】
本発明においてポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤の合成は、原料のポリエステルジオール類とジイソシアナートとを混じ攪拌下加熱させる常法の合成法により、容易に得る事ができる。これらは、特開平5−197073号、特開2001−122979号、特開2004−175971号、特開2004−175972号各公報などに記載してある素材を利用できる。
【0052】
(その他の高分子量可塑剤)
本発明においては、前述したポリエステル系高分子量可塑剤、ポリエステルポリエーテル系高分子量可塑剤やポリエステルポリウレタン系高分子量可塑剤だけでなく、その他の高分子量可塑剤も使用し得るものである。該高分子量可塑剤としては、脂肪族炭化水素系ポリマー、脂環式炭化水素系ポリマー、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル等のアクリル系ポリマー(エステル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、イソノニル基、tert−ノニル基、ドデシル基、トリデシル基、ステアリル基、オレイル基、ベンジル基、フェニル基など)、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリN−ビニルピロリドン等のビニル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ4−ヒドロキシスチレン等のスチレン系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、フェノール−ホルムアルデヒド縮合物、尿素−ホルムアルデヒド縮合物、酢酸ビニル、等が挙げられる。
【0053】
こららの中でも、特にアクリル系ポリマーを併用することも好ましい。本発明においては、アクリル系ポリマーはアクリル酸またはメタクリル酸アルキルエステル等のモノマーから合成されるホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。
芳香環を持たないアクリル酸エステルモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル(i−、n−)、アクリル酸ブチル(n−、i、s−、t−)、アクリル酸ペンチル(n−、i−、s−)、アクリル酸ヘキシル(n、i−)、アクリル酸ヘプチル(n−、i−)、アクリル酸オクチル(n−、i−)、アクリル酸ノニル(n−、i−)、アクリル酸ミリスチル(n−、i−)、アクリル酸(2−エチルヘシル)、アクリル酸(ε−カプロラクトン)、アクリル酸(2−ヒドロキシエチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(3−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(4−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−メトキシエチル)、アクリル酸(2−エトキシエチル)等、または上記アクリル酸エステルをメタクリル酸エステルに変えたものを挙げることができる。また、芳香族環を有するアクリル系ポリマーに用いるアクリルモノマーとしては、スチレン、メチルスチレン、ヒドロキシスチレンなどを挙げることが出来る。
【0054】
また、前記アクリル系ポリマーがコポリマーの場合は、X(親水基を有するモノマー成分)及びY(親水基を持たないモノマー成分)からなり、X:Y(モル比)が1:1〜1:99が好ましい。アクリル系ポリマーの含有量は、セルロースエステルに対して1〜20質量%であることが好ましい。これらのアクリルポリマーは、特開2003−12859に記載されている方法を参考にして合成することができる。
【0055】
(具体的な高分子量可塑剤の例)
以下に、本発明の好ましい高分子量可塑剤の具体例を記すが、本発明で用いることができる高分子量可塑剤はこれらに限定されるものではない。また、これらの本発明で用いられる高分子量可塑剤は、製造時の際に240℃で100Paの減圧下で、30分間減圧加熱処理して低揮発成分を除去して、各高分子量可塑剤の数平均分子量が500以下の成分の含有率は、すべて10質量%以下であることを確認した。
さらに、これらの高分子量可塑剤を空気中で140℃、60分間加熱した場合の質量減少率は、1以下であることを確認した。
【0056】
PP−1: エタンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量2500)
PP−2: 1,3−プロパンジオール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−3: 1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−4: 1,3−プロパンジオール/エチレングリコール/アジピン酸(1/1/2モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
【0057】
PP−5: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1900)
PP−6: エタンジオール/コハク酸/アジピン酸(2/1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1900)
PP−7: 1,4−シクロヘキサンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1800)
【0058】
PP−8: 1,3−プロパンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1600)
PP−9: 1,3−プロパンジオール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のシクロヘキシルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−10: エタンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体(数平均分子量3000)
PP−11: 1,3−プロパンジオール/エチレングリコール/アジピン酸(1/1/2モル比)との縮合物の両末端のイソノニルエステル化体(数平均分子量1500)
【0059】
PP−12: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のプロピルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−13: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体(数平均分子量1500)
【0060】
PP−14: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)と
の縮合物の両末端のイソノニルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−15: 1,4−ブタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物の両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1100)
【0061】
PP−16: エタンジオール/テレフタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量2000)
PP−17: 1,3−プロパンジオール/1,5−ナフタレンジカルボン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−18: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/イソフタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
【0062】
PP−19: 1,3−プロパンジオール/テレフタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端のベンジルエステル化体(数平均分子量1500)
PP−20: 1,3−プロパンジオール/1,5−ナフタレンジカルボン酸両末端のプロピルエステル化体(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)
PP−21: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/イソフタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1600)
【0063】
PP−22: コハク酸/フタル酸/エタンジオール/(1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)
PP−23: グルタル酸/イソフタル酸/1,3−プロパンジオール(1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量1500)
【0064】
PP−24: アジピン酸/テレフタル酸/1,2−プロパンジオール(1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量1900)
PP−25: コハク酸/グルタル酸/アジピン酸//テレフタル酸/イソフタル酸/エタンジオール/1,2−プロパンジオール(1/1/1/1/1/3/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)
【0065】
PP−26: コハク酸/フタル酸/エタンジオール/(1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2100)の両末端のブチルエステル化体
PP−27: アジピン酸/テレフタル酸/1,2−プロパンジオール(1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体
【0066】
PP−28: コハク酸/アジピン酸/テレフタル酸/エタンジオール/1,2−プロパンジオール(1/1/1/2/1 モル比)からなる縮合物(数平均分子量3000)の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体
PP−29: コハク酸/テレフタル酸/ポリ(平均重合度4)エチレンエーテルグリコール/1,2−プロパンジオール(1/3/2/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体
【0067】
PP−30: コハク酸/グルタル酸/アジピン酸/テレフタル酸/イソフタル酸/エタンジオール/1,2−プロパンジオール(1/1/1/1/2/3/3モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)の両末端のシクロヘキサンカルボニルエステル化体
【0068】
PP−025: コハク酸/ビスフェノールA(1/1 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2000)
PP−026: コハク酸/テレフタル酸/エタンジオール/ビスフェノールA(2/1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)
PP−027: コハク酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ビスフェノールA/プロパンジオール(1/2/2/1 モル比)からなる縮合物(数平均分子量1900)
PP−028: コハク酸/アジピン酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ビシフェノールA/ジエチレングリコール(1/1/2/2/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)
PP−029: コハク酸/テレフタル酸/エタンジオール/ビスフェノールA(2/1/1/2 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2500)の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体
PP−030: コハク酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ビスフェノールA/プロパンジオール(1/2/2/1 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2300)の両末端の2−エチルヘキシルエステル化体
PP−031: コハク酸/ビスフェノールA(1/1 モル比)からなる縮合物(数平均分子量2200)の両末端のアセチルエステル化体
【0069】
PP−31: ポリ(平均重合度5)プロピレンエーテルグリコール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1800)
【0070】
PP−32: ポリ(平均重合度3)エチレンエーテルグリコール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1900)
PP−33: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量2200)
PP−34: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/フタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1900)
【0071】
PP−35: ポリ(平均重合度5)プロピレンエーテルグリコール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物両末端のブチルエステル化体(数平均分子量1900)
PP−36: ポリ(平均重合度3)エチレンエーテルグリコール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端の2−エチルヘキシルエステル化体(数平均分子量2500)PP−37: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物両末端のtert−ノニルエステル化体(数平均分子量1300)PP−38: ポリ(平均重合度4)プロピレンエーテルグリコール/フタル酸(1/1モル比)との縮合物両末端のプロピルエステル化体(数平均分子量2000)
【0072】
PP−39: 1,3−プロパンジオール/コハク酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)をトリメチレンジイソシアナート(0.1モル)で縮合したポリエステルウレタン化合物(数平均分子量3300)、
PP−40: 1,3−プロパンジオール/グルタル酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1100)をテトラメチレンジイソシアナート(0.05モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物(数平均分子量2600)
PP−41: 1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1200)をp−フェニレンジイソシアナート(0.1モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物(数平均分子量2500)
【0073】
PP−42: 1,3−プロパンジオール/エチレングリコール/アジピン酸(1/1/2モル比)との縮合物(数平均分子量1500)をトリレンジイソシアナート(0.2モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物(数平均分子量5700)
PP−43: 2−メチル−1,3−プロパンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1500)をm−キシリレンジイソシアナート(0.05モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物(数平均分子量2700)
PP−44: 1,4−ブタンジオール/アジピン酸(1/1モル比)との縮合物(数平
均分子量1100)をテトラメチレンジイソシアナート(0.2モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物(数平均分子量3700)
PP−45: エタンジオール/ビスフェノールA/アジピン酸/テレフタル酸(1/1/1/1モル比)との縮合物(数平均分子量1000)をテトラメチレンジイソシアナート(0.2モル)で縮合したポリエステル−ウレタン化合物(数平均分子量3100)
【0074】
これらの前述した具体的な素材は、数平均分子量500以下の存在量は10質量%以下であることを確認した。また、熱天秤法ですべて140℃,60分間加熱したときの質量減少率は、1%以下であることを確認した。
【0075】
[ポリマー溶液]
本発明に用いるポリマーフィルムは、例えば、上記ポリマーや各種添加剤を含有するポリマー溶液から溶液流延製膜方法や溶融製膜方法によって作製することができる。以下において、溶液流延製膜方法に用いることができるポリマー溶液について説明する。
【0076】
(溶媒)
本発明の溶液製膜の作製に用いられるポリマー溶液(セルロースエステル溶液)の主溶媒としては、該ポリマーの良溶媒である有機溶媒を好ましく用いることができる。このような有機溶媒としては、沸点が80℃以下の有機溶媒が乾燥負荷低減の観点からより好ましい。前記有機溶媒の沸点は、10〜80℃であることがさらに好ましく、20〜60℃であることが特に好ましい。また、場合により沸点が30〜45℃である有機溶媒も前記主溶媒として好適に用いることができる。
【0077】
このような主溶媒としては、ハロゲン化炭化水素、エステル、ケトン、エーテル、アルコールおよび炭化水素などが挙げられ、これらは分岐構造若しくは環状構造を有していてもよい。また、前記主溶媒は、エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの官能基(即ち、−O−、−CO−、−COO−、−OH)のいずれかを二つ以上有していてもよい。さらに、前記エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの炭化水素部分における水素原子は、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)で置換されていてもよい。なお、本発明の製造方法に用いるポリマーフィルムの作製に用いられるポリマー溶液(好ましくはセルロースエステル溶液)の主溶媒とは、単一の溶媒からなる場合には、その溶媒のことを示し、複数の溶媒からなる場合には、構成する溶媒のうち、最も質量分率の高い溶媒のことを示す。主溶媒としては、ハロゲン化炭化水素を好適に挙げることができる。
【0078】
前記ハロゲン化炭化水素としては、塩素化炭化水素がより好ましく、例えば、ジクロロメタンおよびクロロホルムなどが挙げられ、ジクロロメタンがさらに好ましい。前記エステルとしては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートなどが挙げられる。前記ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。 前記エーテルとしては、例えば、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノールなどが挙げられる。前記炭化水素としては、例えば、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。
【0079】
これら主溶媒と併用される有機溶媒としては、ハロゲン化炭化水素、エステル、ケトン、エーテル、アルコールおよび炭化水素などが挙げられ、これらは分岐構造若しくは環状構造を有していてもよい。また、前記有機溶媒としては、エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの官能基(即ち、−O−、−CO−、−COO−、−OH)のいずれか二つ以上を有していてもよい。さらに、前記エステル、ケトン、エーテルおよびアルコールの炭化水素部分における水素原子は、ハロゲン原子(特に、フッ素原子)で置換されていてもよい。
【0080】
前記ハロゲン化炭化水素としては、塩素化炭化水素がより好ましく、例えば、ジクロロメタンおよびクロロホルムなどが挙げられ、ジクロロメタンがさらに好ましい。前記エステルとしては、例えば、メチルホルメート、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、ペンチルアセテートなどが挙げられる。前記ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノンなどが挙げられる。
【0081】
前記エーテルとしては、例えば、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、アニソール、フェネトールなどが挙げられる。
【0082】
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、シクロヘキサノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノールなどが挙げられる。好ましくは炭素数1〜4のアルコールであり、より好ましくはメタノール、エタノールまたはブタノールであり、最も好ましくはメタノール、ブタノールである。前記炭化水素としては、例えば、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
前記2種類以上の官能基を有する有機溶媒としては、例えば、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、メチルアセトアセテートなどが挙げられる。
【0083】
本発明のポリマーフィルムを構成するポリマーが水酸基やエステル、ケトン等の水素結合性の官能基を含む場合、全溶媒中に5〜30質量%、より好ましくは7〜25質量%、さらに好ましくは10〜20質量%のアルコールを含有することが流延支持体からの剥離荷重低減の観点から好ましい。水素結合性の官能基を含むポリマーには、セルロースエステルが含まれる。
アルコール含有量を調整することによって、本発明の製造方法により製造される透明ポリマーフィルムのReやRthの発現性を調整しやすくすることができる。具体的には、アルコール含有量を上げることによって、熱処理温度を比較的低く設定したり、ReやRthの到達範囲をより大きくしたりすることが可能となる。
【0084】
また、本発明のポリマーフィルムの作製に用いられる前記ポリマー溶液は、乾燥過程初期においてハロゲン化炭化水素とともに揮発する割合が小さく、次第に濃縮される沸点が95℃以上であり、且つ、セルロースエステルの貧溶媒である有機溶媒を1〜15質量%、より好ましくは1.5〜13質量%、さらに好ましくは2〜10質量%含有することが好ましい。また、本発明においては、水を少量含有させることも溶液粘度や乾燥時のウェットフィルム状態の膜強度を高めたり、ドラム法流延時のドープ強度を高めるのに有効であり、例えば溶液全体に対して0.1〜5質量%含有させても良く、より好ましくは0.1〜3質量%含有させてもよく、特には0.2〜2質量%含有させてもよい。
【0085】
本発明のポリマーフィルムの作製に用いられるポリマー溶液の溶媒として好ましく用いられる有機溶媒の組み合わせの例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、比率の数値は、質量部を意味する。
(1)ジクロロメタン/メタノール/エタノール/ブタノール=80/10/5/5
(2)ジクロロメタン/メタノール/エタノール/ブタノール=80/5/5/10
(3)ジクロロメタン/イソブチルアルコール=90/10
(4)ジクロロメタン/アセトン/メタノール/プロパノール=80/5/5/10
【0086】
(5)ジクロロメタン/メタノール/ブタノール/シクロヘキサン=80/8/10/2(6)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/メタノール/ブタノール=80/10/5/5
(7)ジクロロメタン/ブタノール=90/10
(8)ジクロロメタン/アセトン/メチルエチルケトン/エタノール/ブタノール=68/10/10/7/5
(9)ジクロロメタン/シクロペンタノン/メタノール/ペンタノール=80/2/15/3
【0087】
(10)ジクロロメタン/メチルアセテート/エタノール/ブタノール=70/12/15/3
(11)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/メタノール/ブタノール=80/5/5/10
(12)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/アセトン/メタノール/ペンタノール=50/20/15/5/10
(13)ジクロロメタン/1,3−ジオキソラン/メタノール/ブタノール=70/15/5/10
(14)ジクロロメタン/ジオキサン/アセトン/メタノール/ブタノール=75/5/10/5/5
(15)ジクロロメタン/アセトン/シクロペンタノン/エタノール/イソブチルアルコール/シクロヘキサン=60/18/3/10/7/2
【0088】
(16)ジクロロメタン/メチルエチルケトン/アセトン/イソブチルアルコール=70/10/10/10
(17)ジクロロメタン/アセトン/エチルアセテート/ブタノール/ヘキサン=69/10/10/10/1
(18)ジクロロメタン/メチルアセテート/メタノール/イソブチルアルコール=65/15/10/10
(19)ジクロロメタン/シクロペンタノン/エタノール/ブタノール=85/7/3/5
【0089】
(20)ジクロロメタン/メタノール/ブタノール=83/15/2
(21)ジクロロメタン=100
(22)アセトン/エタノール/ブタノール=80/15/5
(23)メチルアセテート/アセトン/メタノール/ブタノール=75/10/10/5(24)1,3−ジオキソラン=100
【0090】
(25)ジクロロメタン/メタノール/ブタノール/水=85/18/1.5/0.5
(26)ジクロロメタン/アセトン/メタノール/ブタノール/水=87/5/5/2.5/0.5
(27)ジクロロメタン/メタノール=92/8
(28)ジクロロメタン/メタノール=90/10
(29)ジクロロメタン/メタノール=87/13
(30)ジクロロメタン/エタノール=90/10
【0091】
また、非ハロゲン系有機溶媒を主溶媒とした場合の詳細な記載は発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)に記載があり、適宜、使用することができる。これらの代表的な溶剤を下記に記載する。
(31)酢酸メチル/アセトン/メタノール/ブタノール=85/10/5/5
(32)酢酸メチル/メチルエチルケトン/メタノール/エタノール=80/10/5/5
【0092】
(33)酢酸メチル/シクロペンタノン/アセトン/メタノール/エタノール=60/15/15/5/5
(34)酢酸メチル/1、3ジオキソラン/メタノール/エタノール=70/20/5/5
(35)アセトン/シクロペンタノン/エタノール/ブタノール=65/20/10/5
(36)アセトン/塩化メチレン/メタノール=85/5/5
(37)1、3−ジオキソラン/塩化メチレン/メタノール/ブタノール=70/15/10/5
【0093】
(溶液濃度)
調製する前記ポリマー溶液中のポリマー濃度は、5〜40質量%が好ましく、10〜30質量%がさらに好ましく、15〜30質量%が最も好ましい。前記ポリマー濃度は、ポリマーを溶媒に溶解する段階で所定の濃度になるように調整することができる。また予め低濃度(例えば4〜14質量%)の溶液を調製した後に、溶媒を蒸発させる等によって濃縮してもよい。さらに、予め高濃度の溶液を調製後に、希釈してもよい。また、添加剤を添加することで、ポリマーの濃度を低下させることもできる。
【0094】
(添加剤)
本発明のポリマーフィルムの作製に用いられる前記ポリマー溶液は、各調製工程において用途に応じた各種の液体または固体の添加剤を更に含むことができる。前記添加剤の例としては、紫外線吸収剤(0.001〜1質量%)、平均粒子サイズが1〜3000nmである微粒子粉体(0.001〜1質量%)、フッ素系界面活性剤(0.001〜1質量%)、剥離剤(0.0001〜1質量%)、劣化防止剤(0.0001〜1質量%)、光学異方性制御剤(0.01〜10質量%)、赤外線吸収剤(0.001〜1質量%)が含まれる。
【0095】
前記光学異方性制御剤は、分子量3000以下の有機化合物であり、好ましくは疎水部と親水部とを併せ持つ化合物である。これらの化合物は、ポリマー鎖間で配向することにより、レタデーション値を変化させる。さらに、これらの化合物は、本発明で特に好ましく用いられるセルロースエステルと併用することで、フィルムの疎水性を向上させ、レタデーションの湿度変化を低減させることができる。また、前記紫外線吸収剤や前記赤外線吸収剤を併用することで、効果的にレタデーションの波長依存性を制御することもできる。本発明の透明ポリマーフィルムに用いられる添加剤は、いずれも乾燥過程での揮散が実質的にないものが好ましい。前記光学異方性制御剤のうち、本発明においては、目的とする光学特性(Re、Rth値)に応じて、光学異方性制御剤を好ましく用いることができる。
【0096】
Rthを上昇させる効果のある添加剤としては、具体的には、特開2005−104148号公報の33〜34頁に記載の可塑剤や、特開2005−104148号公報の38〜89頁に記載の光学異方性のコントロール剤などが挙げられる。
【0097】
(ポリマー溶液の調製)
前記ポリマー溶液の調製は、例えば、特開昭58−127737号公報、同61−106628号公報、特開平2−276830号公報、同4−259511号公報、同5−163301号公報、同9−95544号公報、同10−45950号公報、同10−95854号公報、同11−71463号公報、同11−302388号公報、同11−322946号公報、同11−322947号公報、同11−323017号公報、特開2000−53784号公報、同2000−273184号公報、同2000−273239号公報に記載されている調製方法に準じて行なうことができる。具体的には、ポリマーと溶媒とを混合攪拌し膨潤させ、場合により冷却や加熱等を実施して溶解させた後、これをろ過してポリマー溶液を得る。
【0098】
本発明においては、ポリマーの溶媒への溶解性を向上させるため、ポリマーと溶媒の混合物を冷却および/または加熱する工程を含んでもよい。溶媒としてハロゲン系有機溶媒を用い、ポリマーとしてセルロースエステルを用いて、ポリマーと溶媒の混合物を冷却する場合、混合物を−100〜10℃に冷却することが好ましい。また、冷却工程より前の工程に−10〜39℃で膨潤させる工程を含み、冷却より後の工程に0〜39℃に加温する工程を含むことが好ましい。
【0099】
溶媒としてハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースエステルと溶媒の混合物を加熱する場合、下記(a)または(b)より選択される1以上の方法で溶媒中にセルロースエステルを溶解する工程を含むことが好ましい。
(a)−10〜39℃で膨潤させ、得られた混合物を0〜39℃に加温する。
(b)−10〜39℃で膨潤させ、得られた混合物を0.2〜30MPaで40〜240℃に加熱し、加熱した混合物を0〜39℃に冷却する。
さらに、溶媒として非ハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースエステルと溶媒の混合物を冷却する場合、混合物を−100〜−10℃に冷却する工程を含むことが好ましい。また、冷却工程より前の工程に−10〜55℃で膨潤させる工程を含み、冷却より後の工程に0〜57℃に加温する工程を含むことが好ましい。
【0100】
溶媒として非ハロゲン系有機溶媒を用い、セルロースエステルと溶媒の混合物を加熱する場合、下記(c)または(d)より選択される1以上の方法で溶媒中にセルロースエステルを溶解する工程を含むことが好ましい。
(c)−10〜55℃で膨潤させ、得られた混合物を0〜57℃に加温する。
(d)−10〜55℃で膨潤させ、得られた混合物を0.2〜30MPaで40〜240℃に加熱し、加熱した混合物を0〜57℃に冷却する。
【0101】
[本発明のポリマーフィルムの製膜]
本発明のポリマーフィルムは、上記のポリマー溶液を用いて溶液流延製膜方法により製造することができる。溶液流延製膜方法の実施に際しては、従来の方法に従い、従来の装置を用いることができる。具体的には、溶解機(釜)で調製されたドープ(ポリマー溶液)を、ろ過後、貯蔵釜で一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製することができる。ドープは30℃に保温し、ドープ排出口から、例えば回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギアポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体の上に均一に流延する(流延工程)。次いで、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離し、続いて乾燥ゾーンへ搬送し、ロール群で搬送しながら乾燥を終了する。溶液流延製膜方法の流延工程、乾燥工程の詳細については、特開2005−104148号公報の120〜146頁にも記載があり、適宜本発明にも適用することができる。
【0102】
また、本発明のポリマーフィルムは、上記のポリマー溶液を用いずに溶融流延製膜方法により製造することができる。溶融流延製膜方法は、ポリマーを加熱して溶融したものを支持体上に流延し、冷却してフィルムを形成する方法である。ポリマーの融点、もしくはポリマーと各種添加剤の混合物の融点が、これらの分解温度よりも低くかつ延伸温度よりも高い場合には、溶融流延製膜方法を採用することが可能である。溶融流延製膜方法については、特開2000−352620号公報などに記載がある。
【0103】
本発明のポリマーフィルムのレタデーションを制御する際には、のポリマーフィルムにかかる力学的な履歴、すなわち製膜過程においてポリマーウェブに与えられる外力を制御しておくことが好ましい。具体的には、製造される透明ポリマーフィルムが、大きなReを示す場合は、ポリマーウェブを、好ましくは0.1%以上300%未満、より好ましくは0.5〜200%、さらに好ましくは1〜100%延伸する。
【0104】
なお、ポリマーフィルムを搬送しながら作製する場合には、当該搬送方向へ、延伸することが好ましい。この延伸の際にポリマーウェブの残留溶媒量は、下記式に基づいて算出されるもので5〜1000%とする。残留溶媒量は、10〜200%であることが好ましく、30〜150%であることがより好ましく、40〜100%であることがさらに好ましい。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
[式中、Mは、延伸ゾーンに挿入される直前のポリマーフィルムの質量、Nは、延伸ゾーンに挿入される直前のポリマーフィルムを110℃で3時間乾燥させたときの質量を表す]
【0105】
残留溶媒量が5%以上の状態で延伸すればヘイズが大きくなりにくく、残留溶媒量が1000%以下の状態で延伸すればポリマー鎖に加えられる外力が伝わりやすく、前記溶媒を含有した状態で実施されるポリマーウェブ延伸によるレタデーション発現性調整の効果が大きくなる傾向がある。なお、ポリマーウェブの残留溶媒量は、前記ポリマー溶液の濃度、金属支持体の温度や速度、乾燥風の温度や風量、乾燥雰囲気中の溶媒ガス濃度等を変更することにより、適宜調整することができる。
【0106】
この乾燥終了したフィルム中の残留溶剤量は0〜2質量%が好ましく、より好ましくは0〜1質量%であり、特に好ましくは0〜0.5質量%である。ポリマーフィルムの好ましい幅は0.5〜5mであり、より好ましくは0.7〜3mである。フィルムの好ましい巻長は300〜30000mであり、より好ましくは500〜10000mであり、さらに好ましくは1000〜7000mである。
【0107】
製膜した本発明のポリマーフィルムの膜厚80μm換算の透湿度は、0.1g/(m2・day)以上であることが好ましく、1〜1500g/(m2・day)であることがより好ましく、2〜1000g/(m2・day)であることがさらに好ましく、3〜800g/(m2・day)であることが特に好ましい。80μm換算で100g/(m2・day)以上の透湿度を有する本発明のフィルムを調製するには、ポリマーの親疎水性を適切に制御するか、フィルムの密度を低下させることが好ましい。
【0108】
前者の方法として、例えば、ポリマー主鎖の親疎水性を適切に制御し、さらに疎水的もしくは親水的な側鎖を導入する方法などが挙げられ、後者の方法として、例えば、ポリマー主鎖に側鎖を導入する、製膜時に用いる溶媒の種類を選択する、製膜時の乾燥速度を制御する、などの方法が挙げられる。
【0109】
本発明における透湿度は、塩化カルシウムを入れたカップを評価するフィルムで蓋をして密閉したものを、40℃・相対湿度90%の条件で24時間放置した際の調湿前後の質
量変化(g/(m2・day))から評価した値である。なお、透湿度は、温度の上昇に伴い上昇し、また、湿度の上昇に伴い上昇するが、各条件によらず、フィルム間における透湿度の大小関係は不変である。
そのため、本発明においては40℃・相対湿度90%における前記質量変化の値を基準とする。また、透湿度は膜厚の上昇に伴い低下し、膜厚の低下に伴い上昇するため、まず実測した透湿度に実測した膜厚を乗じ、それを80で割った値を本発明における「膜厚80μm換算の透湿度」とした。
【0110】
《ポリマーフィルム》
(本発明のポリマーフィルムの光学的特徴)
上記の本発明の製造方法によれば、レタデーションが制御された透明ポリマーフィルムを得ることができる。具体的には、本発明の製造方法によれば、レタデーションが良好に発現した透明ポリマーフィルムを得ることができる。
【0111】
(レタデーション)
本明細書において、Re、Rth(単位;nm)は次の方法に従って求めたものである。まず、フィルムを25℃、相対湿度60%にて24時間調湿後、プリズムカップラー(MODEL2010 Prism Coupler:Metricon製)を用い、25℃、相対湿度60%において、532nmの固体レーザーを用いて下記式(a)で表される平均屈折率(n)を求める。
式(a): n=(nTE×2+nTM)/3
[式中、nTEはフィルム平面方向の偏光で測定した屈折率であり、nTMはフィルム面法線方向の偏光で測定した屈折率である。]
【0112】
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λ(単位;nm)における面内のレタデーションおよび厚さ方向のレタデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
測定されるフィルムが一軸または二軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から−50°から+50°まで10°ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で11点測定し、その測定されたレタデーション値と平均屈折率および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
【0113】
上記において、λに関する記載が特になく、Re、Rthのみ記載されている場合は、波長590nmの光を用いて測定した値のことを表す。また、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレタデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレタデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレタデーション値を測定し、その値と平均屈折率および入力された膜厚値を基に、以下の式(b)および式(c)よりRthを算出することもできる。
【0114】
式(b):
【0115】
【数1】

【0116】
[式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレタ−デーション値を表す。また、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnxおよびnyに直交する方向の屈折率を表し、dはフィルムの膜厚を表す。]
式(c): Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
測定されるフィルムが一軸や二軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
【0117】
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレタデーション値と平均屈折率および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
これら平均屈折率と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)がさらに算出される。
【0118】
本発明において、相対湿度がH(単位;%)であるときの面内方向および膜厚方向のレタデーション値:Re(H%)およびRth(H%)は、フィルムを25℃、相対湿度H%にて24時間調湿後、25℃、相対湿度H%において、前記方法と同様にして、相対湿度H%における測定波長が590nmであるときのレタデーション値を測定、算出したものである。
【0119】
(湿度依存性)
本発明のポリマーフィルムの湿度を変化させた場合のレタデーション値は、以下の関係式を満たすことが好ましい。
|Re(10%)−Re(85%)|<10、且つ、
|Rth(10%)−Rth(85%)|<40
また以下の関係式を満たすことがより好ましい。
|Re(10%)−Re(85%)|<8、且つ、
|Rth(10%)−Rth(85%)|<35
また以下の関係式を満たすことがさらに好ましい。
|Re(10%)−Re(85%)|<5、且つ、
|Rth(10%)−Rth(85%)|<35
【0120】
(遅相軸)
本発明のポリマーフィルムは、製造時の搬送方向とフィルムのRe遅相軸のなす角度θが0±10°もしくは90±10°であることが好ましく、0±5°もしくは90±5°であることがより好ましく、0±3°もしくは90±3°であることがさらに好ましく、場合により、0±1°もしくは90±1°であることが好ましく、90±1°であること
が最も好ましい。
【0121】
(膜厚)
本発明のポリマーフィルムの膜厚は20μm〜180μmが好ましく、30μm〜160μmがより好ましく、40μm〜120μmがさらに好ましい。膜厚が20μm以上であれば偏光板等に加工する際のハンドリング性や偏光板のカール抑制の点で好ましい。また、本発明の透明ポリマーフィルムの膜厚むらは、搬送方向および幅方向のいずれも0〜2%であることが好ましく、0〜1.5%がさらに好ましく、0〜1%であることが特に好ましい。
【0122】
(ポリマーフィルムの構成)
本発明のポリマーフィルムは単層構造であっても複数層から構成されていても良いが、単層構造であることが好ましい。ここで、「単層構造」のフィルムとは、複数のフィルム材が貼り合わされているものではなく、一枚のポリマーフィルムを意味する。そして、複数のポリマー溶液から、逐次流延方式や共流延方式を用いて一枚のポリマーフィルムを製造する場合も含む。
【0123】
この場合、添加剤の種類や配合量、ポリマーの分子量分布やポリマーの種類等を適宜調整することによって厚み方向に分布を有するようなポリマーフィルムを得ることができる。また、それらの一枚のフィルム中に光学異方性部、防眩部、ガスバリア部、耐湿性部などの各種機能性部を有するものも含む。
【0124】
(表面処理)
本発明のポリマーフィルムには、適宜、表面処理を行なうことにより、各機能層(例えば、下塗層、バック層、光学異方性層)の接着を改善することが可能となる。前記表面処理には、グロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、鹸化処理(酸鹸化処理、アルカリ鹸化処理)が含まれ、特にグロー放電処理およびアルカリ鹸化処理が好ましい。
【0125】
ここでいう「グロー放電処理」とは、プラズマ励起性気体存在下でフィルム表面にプラズマ処理を施す処理である。これらの表面処理方法の詳細は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)に記載があり、適宜、使用することができる。
【0126】
フィルム表面と機能層の接着性を改善するため、表面処理に加えて、或いは表面処理に代えて、本発明の透明ポリマーフィルム上に下塗層(接着層)を設けることもできる。前記下塗層については、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)32頁に記載があり、これらを適宜、使用することができる。また、セルロースエステルフィルム上に設けられる機能性層について、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)32頁〜45頁に記載があり、これに記載のものを適宜、本発明の透明ポリマーフィルム上に使用することができる。
【0127】
《位相差フィルム》
本発明のポリマーフィルムは、位相差フィルムとして用いることができる。なお、「位相差フィルム」とは、一般に液晶表示装置等の表示装置に用いられ、光学異方性を有する光学材料のことを意味し、位相差板、光学補償フィルム、光学補償シートなどと同義である。液晶表示装置において、位相差フィルムは表示画面のコントラストを向上させたり、視野角特性や色味を改善したりする目的で用いられる。
本発明の透明ポリマーフィルムを用いることで、Re値およびRth値を自在に制御し
た位相差フィルムを容易に作製することができる。
【0128】
また、本発明のポリマーフィルムを複数枚積層したり、本発明の透明ポリマーフィルムと本発明外のフィルムとを積層したりしてReやRthを適宜調整して位相差フィルムとして用いることもできる。フィルムの積層は、粘着剤や接着剤を用いて実施することができる。
また、場合により、本発明の透明ポリマーフィルムを位相差フィルムの支持体として用い、その上に液晶等からなる光学異方性層を設けて位相差フィルムとして使用することもできる。本発明の位相差フィルムに適用される光学異方性層は、例えば、液晶性化合物を含有する組成物から形成してもよいし、複屈折を持つポリマーフィルムから形成してもよいし、本発明の透明ポリマーフィルムから形成してもよい。
前記液晶性化合物としては、ディスコティック液晶性化合物または棒状液晶性化合物が好ましい。
【0129】
[ディスコティック液晶性化合物]
本発明において前記液晶性化合物として使用可能なディスコティック液晶性化合物の例には、様々な文献(例えば、C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et
al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))に記載の化合物が含まれる。
【0130】
前記光学異方性層において、ディスコティック液晶性分子は配向状態で固定されているのが好ましく、重合反応により固定されているのが最も好ましい。また、ディスコティック液晶性分子の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。ディスコティック液晶性分子を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基の間に、連結基を導入する。重合性基を有するディスコティック液晶性分子については、特開2001−4387号公報に開示されている。
【0131】
[棒状液晶性化合物]
本発明において前記液晶性化合物として使用可能な棒状液晶性化合物の例には、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が含まれる。また、前記棒状液晶性化合物としては、以上のような低分子液晶性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。
【0132】
前記光学異方性層において、棒状液晶性分子は配向状態で固定されているのが好ましく、重合反応により固定されているのが最も好ましい。本発明に使用可能な重合性棒状液晶性化合物の例は、例えば、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4,683,327号明細書、同5,622,648号明細書、同5,770,107号明細書、国際公開第95/22586号パンフレット、同95/24455号パンフレット、同97/00600号パンフレット、同98/23580号パンフレット、同98/52905号パンフレット、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、および特開2001−328973号公報等に記載の化合物が含まれる。
【0133】
《偏光板》
本発明のポリマーフィルムまたは位相差フィルムは、偏光板(本発明の偏光板)の保護フィルムとして用いることができる。本発明の偏光板は、偏光膜とその両面を保護する二枚の偏光板保護フィルム(透明ポリマーフィルム)からなり、本発明のポリマーフィルムまたは位相差フィルムは少なくとも一方の偏光板保護フィルムとして用いることができる。
本発明のポリマーフィルムを前記偏光板保護フィルムとして用いる場合、本発明のポリマーフィルムには前記表面処理(特開平6−94915号公報、同6−118232号公報にも記載)を施して親水化しておくことが好ましく、例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、または、アルカリ鹸化処理などを施すことが好ましい。特に、本発明のポリマーフィルムを構成するポリマーがセルロースアシレーの場合には、前記表面処理としてはアルカリ鹸化処理が最も好ましく用いられる。
【0134】
また、前記偏光膜としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬して延伸したもの等を用いることができる。ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬して延伸した偏光膜を用いる場合、接着剤を用いて偏光膜の両面に本発明のポリマーフィルムの表面処理面を直接貼り合わせることができる。本発明の製造方法においては、このように前記透明ポリマーフィルムが偏光膜と直接貼合されていることが好ましい。前記接着剤としては、ポリビニルアルコールまたはポリビニルアセタール(例えば、ポリビニルブチラール)の水溶液や、ビニル系ポリマー(例えば、ポリブチルアクリレート)のラテックスを用いることができる。特に好ましい接着剤は、完全鹸化ポリビニルアルコールの水溶液である。
【0135】
一般に液晶表示装置は二枚の偏光板の間に液晶セルが設けられるため、4枚の偏光板保護フィルムを有する。本発明のポリマーフィルムは、4枚の偏光板保護フィルムのいずれに用いてもよいが、本発明のポリマーフィルムは、液晶表示装置における偏光膜と液晶層(液晶セル)の間に配置される保護フィルムとして、特に有利に用いることができる。また、前記偏光膜を挟んで本発明のポリマーフィルムの反対側に配置される保護フィルムには、透明ハードコート層、防眩層、反射防止層などを設けることができ、特に液晶表示装置の表示側最表面の偏光板保護フィルムとして好ましく用いられる。
【0136】
《液晶表示装置》
本発明のポリマーフィルム、位相差フィルムおよび偏光板は、様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。以下にこれらのフィルムが用いられる各液晶モードについて説明する。これらのモードのうち、本発明のポリマーフィルム、位相差フィルムおよび偏光板は特にVAモードおよびIPSモードの液晶表示装置に好ましく用いられる。これらの液晶表示装置は、透過型、反射型および半透過型のいずれでもよい。
【0137】
(TN型液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、TNモードの液晶セルを有するTN型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体として用いてもよい。TNモードの液晶セルとTN型液晶表示装置とについては、古くからよく知られている。TN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、特開平3−9325号、特開平6−148429号、特開平8−50206号および特開平9−26572号の各公報の他、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.143や、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.1068)に記載がある。
【0138】
(STN型液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、STNモードの液晶セルを有するSTN型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体として用いてもよい。一般的にSTN型液晶表示装置では、液晶セル中の棒状液晶性分子が90〜360度の範囲にねじられており、棒状液晶性分子の
屈折率異方性(Δn)とセルギャップ(d)の積(Δnd)が300〜1500nmの範囲にある。STN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、特開2000−105316号公報に記載がある。
【0139】
(VA型液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、VAモードの液晶セルを有するVA型液晶表示装置の位相差フィルムや位相差フィルムの支持体として特に有利に用いられる。VA型液晶表示装置は、例えば特開平10−123576号公報に記載されているような配向分割された方式であっても構わない。これらの態様において本発明のポリマーフィルムを用いた偏光板は視野角拡大、コントラスの良化に寄与する。
【0140】
(IPS型液晶表示装置およびECB型液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、IPSモードおよびECBモードの液晶セルを有するIPS型液晶表示装置およびECB型液晶表示装置の位相差フィルムや位相差フィルムの支持体、または偏光板の保護フィルムとして特に有利に用いられる。これらのモードは黒表示時に液晶材料が略平行に配向する態様であり、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して平行配向させて、黒表示する。これらの態様において本発明のポリマーフィルムを用いた偏光板は視野角拡大、コントラスの良化に寄与する。
【0141】
(OCB型液晶表示装置およびHAN型液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、OCBモードの液晶セルを有するOCB型液晶表示装置或いはHANモードの液晶セルを有するHAN型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体としても有利に用いられる。OCB型液晶表示装置或いはHAN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムには、レタデーションの絶対値が最小となる方向が位相差フィルムの面内にも法線方向にも存在しないことが好ましい。OCB型液晶表示装置或いはHAN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムの光学的性質も、光学的異方性層の光学的性質、支持体の光学的性質および光学的異方性層と支持体の配置により決定される。OCB型液晶表示装置或いはHAN型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、特開平9−197397号公報に記載がある。また、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38(1999)p.2837)に記載がある。
【0142】
(反射型液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、TN型、STN型、HAN型、GH(Guest-Host)型の反射型液晶表示装置の位相差フィルムとしても有利に用いられる。これらの表示モードは古くからよく知られている。TN型反射型液晶表示装置については、特開平10−123478号、国際公開第98/48320号パンフレット、特許第3022477号公報に記載がある。反射型液晶表示装置に用いる位相差フィルムについては、国際公開第00/65384号パンフレットに記載がある。
【0143】
(その他の液晶表示装置)
本発明のポリマーフィルムは、ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell)モードの液晶セルを有するASM型液晶表示装置の位相差フィルムの支持体としても有利に用いられる。ASMモードの液晶セルは、セルの厚さが位置調整可能な樹脂スペーサーにより維持されているの特徴がある。その他の性質は、TNモードの液晶セルと同様である。ASMモードの液晶セルとASM型液晶表示装置とについては、クメ(Kume)他の論文(Kume et al.,SID 98 Digest 1089(1998))に記載がある。
【0144】
(ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルム)
本発明のポリマーフィルムは、場合により、ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルムへ適用してもよい。LCD、PDP、CRT、EL等のフラットパネルデ
ィスプレイの視認性を向上する目的で、本発明のポリマーフィルムの片面または両面にハードコート層、防眩層、反射防止層の何れか或いは全てを付与することができる。このような防眩フィルム、反射防止フィルムとしての望ましい実施態様は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)54頁〜57頁に詳細に記載されており、本発明のポリマーフィルムにおいても好ましく用いることができる。
【実施例】
【0145】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【0146】
《測定法》
まず、実施例において用いた特性の測定法および評価法を以下に示す。
【0147】
[置換度]
セルロースアシレーのアシル置換度は、Carbohydr.Res.273(1995)83-91(手塚他)に記載の方法で13C−NMRにより求めた。
【0148】
(Tgの測定)
DSCの測定パンに試料を20mg入れた。これを窒素気流中で、10℃/分で30℃〜250℃まで昇温した後、30℃まで−10℃/分で冷却した。この後、再度30℃〜250℃まで昇温してベースラインが低温側から偏奇し始める温度をTgとした。
【0149】
(重平均分子量、数平均分子量)
樹脂試料をTHFに溶解し0.5質量%のサンプル溶液を調製し、GPCを用いて下記条件で重量平均分子量および数平均分子量を測定した。なお、検量線はポリスチレン(TSK標準ポリスレン:分子量1050、5970、18100、37900、190000、706000)を用いて作成した。カラムは、TS K GEL Super HZ4000、TSK GEL Super HZ2000、TSK GEL Super HZM−M、TSK Guard Column Super HZ−Lを用いた。カラム温度は40℃とし、溶離液としてTHFを用い、流量を1ml/分とし、検出器として屈折率計(RI)を用いて測定した。
【0150】
(硫酸根含有量)
試料中の硫酸根の含有量は、ASTM D−817−96により測定し、その量は、硫黄原子の含有量で表した。
【0151】
(アルカリ金属含有量、2族金属含有量)
試料に硝酸を加えてマルチウエーブ灰化した後に水に溶解し、ICP−OES法により含有金属量を測定した。
【0152】
[レタデーション]
幅方向5点(中央部、端部(両端からそれぞれ全幅の5%の位置)、および中央部と端部の中間部2点)を長手方向に100mごとにサンプリングし、2cm□の大きさのサンプルを取り出し、前述の方法に従って評価したレタデーション値の各点の平均値を求め、それぞれRe、Rth、Re(10%)、Re(85%)、Rth(10%)、Rth(85%)とし、下記式(VIII)および(IX)からΔReおよびΔRthを算出し、さらにΔRe/ReおよびΔRth/Rthを算出した。
式(VIII): ΔRe=|Re(10%)−Re(85%)|
式(IX): ΔRth=|Rth(10%)−Rth(85%)|
【0153】
また、それぞれの位置における遅相軸の向きの、搬送方向もしくはそれと直交する方向からのズレ(単位;°、−45〜+45°の値をとりうる)の最大値と最小値の差を遅相軸の向きの変動幅とした。
【0154】
[遅相軸バラツキ]
上記のレタデーション測定と同様にして取り出した各サンプルの遅相軸の向きと、搬送方向もしくはそれと直交する方向からのズレ(単位;°、−45〜+45°の値をとりうる)の最大値と最小値の差を、遅相軸バラツキとした。
【0155】
[ガラス転移温度(Tg)]
DSCの測定パンに熱処理前のポリマーフィルムを20mg入れ、これを窒素気流中で10℃/分で30℃から120℃まで昇温して15分間保持した後、30℃まで−20℃/分で冷却した。この後、再度30℃から250℃まで昇温してベースラインが低温側から偏奇し始める温度を熱処理前のポリマーフィルムのTgとした。
【0156】
[重合度]
製造したセルロースエステルを絶対乾燥した後、約0.2gを精秤して、ジクロロメタン:エタノール=9:1(質量比)の混合溶剤100mLに溶解した。これをオストワルド粘度計にて25℃で落下秒数を測定し、重合度DPを以下の式により求めた。
【0157】
ηrel=T/T0
[η]=ln(ηrel)/C
DP=[η]/Km
【0158】
[式中、Tは測定試料の落下秒数、T0は溶剤単独の落下秒数、lnは自然対数、Cは濃度(g/L)、Kmは6×10-4である。
【0159】
[偏光度]
作製した2枚の偏光板において吸収軸を平行に重ね合わせた場合の透過率(Tp)および吸収軸を直交させて重ね合わせた場合の透過率(Tc)を測定し、下記式で表される偏光度(P)を算出した。
偏光度P=((Tp−Tc)/(Tp+Tc))0.5
【0160】
[透湿度]
本発明における透湿度は、塩化カルシウムを入れたカップにフィルムサンプルで蓋をし、且つ密閉したものを、60℃・相対湿度95%の条件で24時間放置した際の調湿前後の質量変化(g/(m2・day))から評価した値である。
【0161】
[フィルムの面状]
透明ポリマーフィルムの表面を目視により観察し、次の評価尺度に従って評価した。
A:フィルムの面状が良好で、光学フィルムとして好ましく適用できる。
B:フィルムに若干のうねりが確認されるが、光学フィルムとして好ましく適用
できる。
C:フィルムに相当面積に亘りうねりが生じるか、部分的に白濁しており、光学
フィルムとしては適用できない。
D:フィルムに著しいうねりが生じるか、全面が白濁しており、光学フィルムと
しては適用できない。
【0162】
[ヘイズ]
フィルムの幅方向5点(フィルムの中央部、端部(両端からそれぞれ全幅の5%の位置)、および中央部と端部の中間部2点)をサンプリングし、JIS−K7136に準じて評価した各点の平均値を算出し、ヘイズ値を求めた。
【0163】
[実施例1] ポリマーフィルムの作製と評価
1)ポリマー溶液の調製
(1−1)ポリマーおよび添加剤
各フィルムの製造において、表1記載の可塑剤を使用した。またポリマーは110℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、20質量部を使用し、更に二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)を添加、また各フィルムにおいて、表1記載の可塑剤を表1記載の量(対ポリマーに対する質量%)で添加した。
【0164】
(1−2)溶媒
各フィルムの製造において、ジクロロメタン/メタノール/ブタノール(83/15/2質量部)の混合溶媒を使用した。なお、溶媒の含水率は、いずれも0.2質量%以下であった。
【0165】
(1−3)ポリマー溶液(以下、ドープと称する場合もある)の作製
攪拌羽根を有する4000L容のステンレス製溶解タンクにて前記複数の溶媒を混合して混合溶媒とし、各種添加剤(後述)を添加してよく攪拌・分散しつつ、後述のポリマーA(セルローストリアセテート-A)を徐々に添加し、全体が2000kgになるように調整した。なお、溶媒は、すべてその含水率が0.5質量%以下のものを使用した。分散タンクにポリマーの粉末を投入して、ディゾルバータイプの偏芯攪拌軸を5m/sec(剪断応力5×104kgf/m/sec)の周速で回転させ、中心軸にアンカー翼を有する軸を周速1m/sec(剪断応力1×104kgf/m/sec)で攪拌させながら、30分間分散した。分散の開始温度は20℃であり、最終到達温度は35℃となった。分散終了後、高速攪拌は停止し、アンカー翼の周速を0.5m/secとしてさらに100分間攪拌し、ポリマーフレークを膨潤させた。膨潤終了までは窒素ガスでタンク内を0.12MPaになるように加圧した。この際のタンク内の酸素濃度は2vol%未満であり防爆上で問題のない状態を保った。またドープ中の水分量は0.5質量%以下であることを確認した(0.3質量%)。
【0166】
ポリマーA(セルローストリアセテート−A(セルロースエステルA)) :(置換度2.85、粘度平均重合度305、含水率0.15質量%、メチレンクロライド溶液中6質量%の粘度 295mPa・s、平均粒子径1.5mmであって標準偏差0.5mmである粉体であり、残存酢酸量が0.01質量%以下であり、Caが0.001質量%、Mgは0.004質量%であり、Kは2ppm、Naは1ppmであり、Feは0.5ppm、硫黄(硫酸基として存在)は22ppm、であった。数平均分子量(Mn)は9.1万、重量平均分子量(Mw)は27.3万であり、Mw/Mnは3.1であった。また6位アセチル基は0.95であり全アセチル中の33.3%であった。また、アセトン抽出分は8質量%、重量平均分子量と数平均分子量の比は3.2であり、分布の均一なものであった。また、ジクロロメタン/メタノール(90/10質量部)を用いて作製した膜厚80μmフィルムのイエローネスインデックスは0.3であり、ヘイズは0.08、透明度は93.5%であり、Tgは163℃、結晶化発熱量は6.8J/gであった)。安息角35度、嵩密度0.55g/cm3、タップ密度0.63g/cm3、圧縮度13%の物性を有するものであった。更に、塩化メチレン/メタノール(92/8、および80/20 質量比)の各混合溶媒にセルロースエステルAを、室温(25℃)で溶解させた溶液20kgを、平均口径10μmで直径10cm、厚さ1mmのセルロースエステルろ紙を通過させ、しかる後にそれぞれの溶媒でろ紙をよく洗浄し、SUSフィルターの増加質量を測定したところ、その質量増加率は塩化メチレン/メタノール(92/8 質量比)の場合は0.05%であり、塩化メチレン/メタノール(80/20 質量比)の場合は0.09%であった。ここで、上記評価は以下の通りとした。安息角は、直径8cmの円板上に漏斗を介して注入して形成させた円錐状の斜辺と水平とのなす角度を測定して求めた。嵩密度は、セイシン企業製タップデンサーKYT−4000を用いて、シリンダー容量100cm3を用いてタップする前の嵩密度(A)を測定した。また、タップ密度はセイシン企業製タップデンサーKYT−4000を用いて、シリンダー容量100cm3を用いて、ストローク10mm、タップ回数200回のときの嵩密度(P)を測定した。更に、圧縮度は上記で得られた嵩密度A及びPの値から(P−A)/P×100で算出した(単位は%)。
20質量部(溶液に対する質量%)
(なお、セルロースエステルB〜Eについては、後述した)
【0167】
(添加剤)
・可塑剤: 含有量を表1に記載(可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の可塑剤全体に対する質量%と、セルロースエステルに対する添加した質量%を記載。なおここで用いた本発明の高分子量可塑剤の含水率は、全て0.5質量%以下であった。)
・UV吸収剤a :(2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン 0.4質量部(セルロースエステルに対する質量%)
・UV吸収剤b :アデカスタブLA−31(株式会社ADEKA 製品) 0.4質量部(セルロースエステルに対する質量%)
【0168】
・UV吸収剤c(2(2’−ヒドロキシ−3’,5‘−ジ−tert−アミルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール 0.4質量部(セルロースエステルに対する質量%)
・C1225OCHCHO−P(=O)−(OK) (剥離剤) 0.02質量部(セルロースエステルに対する質量%)
・クエン酸モノエチルエステルおよびクエン酸ジエチルエステル混合物 (剥離剤) 0.02質量部(セルロースエステルに対する質量%)
・微粒子(二酸化ケイ素(粒径20nm)、モース硬度 約7)0.05質量部(セルロースエステルに対する質量%)
【0169】
(1−4)溶解・濾過工程
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、更に1.2MPaの加圧下で90℃まで加熱して完全に溶解させた。加熱時間は15分とした。次に36℃まで温度を下げ、公称孔径8μmの濾材を通過させドープを得た。この際、濾過1次圧は1.3MPa、2次圧は1.0MPaとした。高温にさらされるフィルター、ハウジング、及び配管はハステロイ(登録商標)合金製で耐食性の優れたものを利用し、保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
【0170】
(1−5)濃縮・濾過
このようにして得られた濃縮前ドープを80℃で常圧のタンク内でフラッシュさせて、蒸発した溶剤を凝縮器で回収分離した。フラッシュ後のドープの固形分濃度は、24.8質量%となった。なお、凝縮された溶剤は調製工程の溶剤として再利用すべく回収工程に回された(回収は蒸留工程と脱水工程などにより実施されるものである)。フラッシュタンクでは、中心軸にアンカー翼を有する軸を周速0.5m/secで回転させることにより攪拌して脱泡を行った。タンク内のドープの温度は25℃であり、タンク内の平均滞留時間は50分であった。
【0171】
次に、ドープに弱い超音波照射することによって泡抜きを実施した。その後、1.3MPaに加圧した状態で、最初公称孔径10μmの焼結繊維金属フィルターを通過させ、ついで同じく10μmの焼結繊維フィルターを通過させた。それぞれの一次圧は、1.4MPa,1.1MPaであり、二次圧は1.0MPa、0.7MPaであった。ろ過後のドープ温度は、36℃に調整して2000Lのステンレス製のストックタンク内に貯蔵した。ストックタンクでは、中心軸にアンカー翼を有する軸を周速0.3m/secで常時回転させることにより攪拌した。なお、濃縮前ドープからドープを調製する際に、ドープ接液部には、腐食などの問題は全く生じなかった。
【0172】
2)フィルム作製
(2−1)流延工程
続いてストックタンク内のドープを1次増圧用のギアポンプで高精度ギアポンプの1次側圧力が0.8MPaになるようにインバーターモーターによりフィードバック制御を行い送液した。高精度ギアポンプは容積効率99.3%、吐出量の変動率0.4%以下の性能であった。また、吐出圧力は1.4MPaであった。
【0173】
流延ダイは、幅が1.6mであり共流延用に調整したフィードブロックを装備して、主流のほかに両面にそれぞれ積層して3層構造のフィルムを成形できるようにした装置を用いた。以下の説明において、主流から形成される層を中間層と称し、支持体面側の層を支持体面と称し、反対側の面をエアー面と称する。なお、ドープの送液流路は、中間層用,支持体面用,エアー面用の3流路を用いた。なお、本フィルムの製造では中間層用の流路のみを利用した。
そして、完成したポリマーフィルムの膜厚が80μmとなるように、ダイ突出口のポリマードープの流量を調整して流延を行った。ドープの温度を36℃に調整するため、流延ダイにジャケットを設けてジャケット内に供給する伝熱媒体の入口温度を36℃とした。
【0174】
ダイ、フィードブロック、配管は、すべて作業工程中は36℃に保温した。ダイはコートハンガータイプのダイであり、厚み調整ボルトが20mmピッチに設けられており、ヒートボルトによる自動厚み調整機構を具備しているものを使用した。このヒートボルトは予め設定したプログラムにより高精度ギアポンプの送液量に応じたプロファイルを設定することもでき、製膜工程内に設置した赤外線厚み計のプロファイルに基づいた調整プログラムによってフィードバック制御も可能な性能を有するものである。流延エッジ部20mmを除いたフィルムで50mm離れた任意の2点の厚み差は1μm以内であり、幅方向厚みの最小値で最も大きな差が2μm/m以下となるように調整した。また、ダイの1次側には減圧するためのチャンバーを設置した。この減圧チャンバーの減圧度は流延ビードの前後で1Pa〜5000Paの圧力差を印加できるようになっていて、流延スピードに応じて調整が可能なものである。その際に、ビードの長さが2mm〜50mmになるような圧力差に設定した。
【0175】
(2−2)流延ダイ
ダイの材質は、オーステナイト相とフェライト相の混合組成を持つ2相系ステンレス鋼であり、熱膨張率が2×10−5(℃−1)以下の素材であり、電解質水溶液での強制腐食試験でSUS316と略同等の耐腐食性を有する素材を使用した。流延ダイおよびフィードブロックの接液面の仕上げ精度は、表面粗さで1μm以下、真直度はいずれの方向にも1μm/m以下であり、スリッのクリアランスは自動調整により0.5mm〜3.5mmまで調整可能であった。本フィルムの製造では、1.5mmで実施した。ダイリップ先端の接液部の角部分について、Rはスリット全巾に亘り50μm以下になるように加工した。ダイ内部での剪断速度は1(sec−1)〜5000(sec−1)の範囲であった。
【0176】
また、流延ダイのリップ先端には、硬化膜が設けられているものを用いた。タングステン・カーバイド(WC),Al23,TiN,Cr23などがあり、特に好ましくはWCであり、本発明では溶射法によりWCコーティングを形成したものを用いた。また、ドープを可溶化する溶剤である混合溶媒(ジクロロメタン/メタノール/ブタノール(83/15/2質量部))をビード端部とスリッの気液界面に片側で0.5ml/分で供給した。更に減圧チャンバーの温度を一定にするために、ジャケットを取り付け35℃に調整された伝熱媒体を供給した。エッジ吸引風量は、1L/分〜100L/分の範囲で調整可能なものを用い、本フィルムの製造では30L/分〜40L/分の範囲で適宜調整した。
【0177】
(2−3)金属支持体
支持体として長さが100mのステンレス製のエンドレスバンドを利用した。バンドの厚みは1.5mmであり、表面粗さは0.05μm以下に研磨し、材質はSUS316製であり、十分な耐腐食性と強度を有するものとした。バンドの全体の厚みムラは0.5%以下であった。バンドは2個のドラムにより駆動するタイプを用い、その際のバンドのテンションは1.5×104kg/mに調整し、バンドとドラムの相対速度差が0.01m/分以下となるものであった。また、バンド駆動の速度変動は0.5%以下であった。また1回転の巾方向の蛇行は1.5mm以下に制限するようにバンドに両端位置を検出して制御した。また、流延ダイ直下における支持体表面のドラム回転に伴う上下方向の位置変動は200μm以下にした。支持体は、風圧振動抑制手段を有したケーシング内に設置されている。この支持体上にダイからドープを流延した。流延直前の支持体中央部の表面温度は15℃であった。両端の温度差は6℃以下であった。金属支持体の表面欠陥はあってはならないものであり、30μm以上のピンホールは皆無であり、10μm〜30μmのピンホールは1個/m以下、10μm以下のピンホールは2個/m以下である支持体を使用した。
【0178】
(2−4)流延乾燥
前記流延ダイ及び支持体などが設けられている流延室の温度は、35℃に保った。バンド上に流延されたドープは、最初に平行流の乾燥風を送り乾燥した。乾燥する際の乾燥風からのドープへの総括伝熱係数は24kcal/m2・hr・℃であった。乾燥風の温度はバンド上部の上流側を130℃とし、下流側を135℃とした。また、バンド下部は、65℃とした。それぞれのガスの飽和温度は、いずれも−8℃付近であった。支持体上での乾燥雰囲気における酸素濃度は5vol%に保持した。なお、酸素濃度を5vol%に保持するため空気を窒素ガスで置換した。また、流延室内の溶媒を凝縮回収するために、凝縮器(コンデンサ)を設け、その出口温度は、−10℃に設定した。
【0179】
流延後5秒間は遮風装置により乾燥風が直接ドープに当たらないようにして流延ダイ直近の静圧変動を±1Pa以下に抑制した。ドープ中の溶剤比率が乾量基準で45質量%になった時点で流延支持体からフィルムとして剥離した。この時の剥離テンションは8kgf/mであり、支持体速度に対して剥ぎ取り速度(剥取りロールドロー)は100.1%〜110%の範囲で適切に剥ぎ取れるように設定した。また、剥ぎ取ったフィルムの表面温度は14℃であった。支持体上での乾燥速度は平均62質量%乾量基準溶剤/分であった。乾燥して発生した溶剤ガスは凝縮装置に導き、−10℃で液化し、回収して仕込み用の溶剤として再利用した。溶剤を除去した乾燥風は再度加熱して乾燥風として再利用した。その際に、溶剤に含まれる水分量を0.5%以下に調整して再使用した。
剥ぎ取ったフィルムを多数のローラーが設けられている渡り部で搬送した。渡り部は3本のローラーを備えており、また渡り部の温度は40℃に保持した。渡り部のローラーで搬送している際に、フィルムに16N〜160Nのテンションを付与した。
【0180】
(2−5)テンター搬送・乾燥工程条件
剥ぎ取られたフィルムは、クリップを有したテンターで両端を固定しながらテンターの乾燥ゾーン内を搬送し、乾燥風により乾燥した。クリップには、20℃の伝熱媒体を供給して冷却した。テンターの駆動はチェーンで行い、そのスプロケッの速度変動は0.5%以下であった。また、テンター内を3ゾーンに分け、それぞれのゾーンの乾燥風温度を上流側から90℃,100℃,110℃とした。乾燥風のガス組成は−10℃の飽和ガス濃度とした。テンター内での平均乾燥速度は120質量%(乾量基準溶剤)/分であった。テンターの出口ではフィルム内の残留溶剤の量は10質量%以下となるように調整し、本フィルムの製造では7質量%となるように乾燥ゾーンの条件を調整した。テンター内では搬送しつつ幅方向に延伸も行った。なお、テンターに搬送された際の幅を100%としたときの拡幅量を103%とした。剥取ローラーからテンター入口に至る延伸率(テンター駆動ドロー)は、102%とした。テンター内の延伸率はテンター噛み込み部から10mm以上離れた部分における実質延伸率の差異が10%以下であり、かつ20mm離れた任意2点間の延伸率の差異は、5%以下であった。
【0181】
ベース端のうちテンターで固定している長さの比率は90%とした。また、テンタークリップの温度は50℃を超えないように冷却しつつ搬送した。テンター部分で蒸発した溶剤は−10℃の温度で凝縮させ液化して回収した。凝縮回収用に凝縮器(コンデンサ)を設け、その出口温度は−8℃に設定した。溶剤に含まれる水分を0.5質量%以下に調整して再使用した。
そして、テンター出口から30秒以内に両端の耳切りを行った。NT型カッターにより両側50mmの耳をカットした。テンター部の乾燥雰囲気における酸素濃度は5vol%に保持した。なお、酸素濃度を5vol%に保持するため空気を窒素ガスで置換した。後述するローラー搬送ゾーンで高温乾燥させる前に、100℃の乾燥風が供給されている予備乾燥ゾーンでフィルムを予備加熱した。
【0182】
(2−6)後乾燥工程条件
前述した方法で得られた耳切り後のポリマーフィルムを、ローラー搬送ゾーンで高温乾燥した。ローラー搬送ゾーンを4区画に分割して、上流側から120℃,130℃,130℃,130℃の乾燥風を給気した。このとき、フィルムのローラー搬送テンションは100N/巾として、最終的に残留溶剤量が0.3質量%になるまでの約10分間、乾燥した。該ローラーのラップ角度は、90度および180度を用いた。該ローラーの材質はアルミ製もしくは炭素鋼製であり、表面にはハードクロム鍍金を施した。ローラーの表面形状はフラットなものとブラストによりマット化加工したものとを用いた。ローラーの回転による振れは全て50μm以下であった。また、テンション100N/巾でのローラー撓みは0.5mm以下となるように選定した。
【0183】
搬送中のフィルム帯電圧は、常時−3kV〜3kVの範囲となるように工程中に強制除電装置(除電バー)を設置した。又巻取り部では、帯電がー1.5kV〜1.5kVになるように、除電バーだけでなく、イオン風除電も設置した。
乾燥されたフィルムを第1調湿室に搬送した。ローラー搬送ゾーンと第1調湿室の間の渡り部には、110℃の乾燥風を給気した。第1調湿室には、温度50℃,露点が20℃の空気を給気した。さらに、フィルムのカールの発生を抑制する第2調湿室にフィルムを搬送した。第2調湿室では、フィルムに直接90℃,湿度70%の空気をあてた。
【0184】
(2−7)後処理、巻取り条件
乾燥後のポリマーフィルムは、30℃以下に冷却して両端耳切りを行った。耳切りはフィルム端部をスリットする装置をフィルムの左右両端部に、2基ずつ設置して(片側当たりスリット装置数は2基)、フィルム端部をスリットした。ここで、スリット装置は、円盤状の回転上刃と、ロール状の回転下刃とから構成されており、回転上刃の材質は超鋼鋼材であり、回転上刃の直径が200mm、及び切断箇所の刃の厚みが0.5mmであった。ロール状の回転下刃の材質は超鋼鋼材であり、回転下刃のロール径が100mmであった。
【0185】
そして、スリットされたフィルム断面の表面粗さ(算術平均粗さ:Ra)を測定したところ、0.2μmであった。また、スリットされたフィルム断面は、比較的平滑であり、切り粉もなかった。また、上記セルロースエステルフィルムの製膜において、搬送中におけるフィルムの破断は全く無かった。
ここで、フィルム断面の表面粗さの測定は、ZYGO社製の表面粗さ測定器(NewView5010)を用い、対物レンズ50倍、及びイメージズーム1.3倍の装置条件で測定した。またこの場合、測定条件は、Mesure Cntrlキーで適宜設定し、測定したデータは、Analyze Cntrlキーを適宜設定して、データ処理を行なった。
【0186】
こうして、幅1500mm、及び膜厚80μmのセルロースアシレートフィルムを得て、巻取り機により巻き取った。また、スリットされたセルロースアシレートフィルムのフィルム端部から20mm幅の箇所の寸法変化率を測定した。ここで、寸法変化率の評価は、セルロースアシレートフィルムの製造直後の寸法(幅手方向長さ)に対し、温度90℃、相対湿度5%の環境下に120時間保持した後に変化した寸法(幅手方向長さ)の百分率をとって評価した。その結果、セルロースアシレートフィルム端部から20mm幅の箇所の寸法変化率は、−0.13%であり問題はなかった。
さらにフィルムの両端にナーリングを行った。ナーリングは片側からエンボス加工を行なうことで付与し、ナーリングする幅は10mmであり、最大高さは平均厚みよりも平均12μm高くなるように押し圧を設定した。
【0187】
そして、フィルムを巻取り室に搬送した。巻取り室は、室内温度25℃,湿度60%に保持した。このようにして得られたポリマーフィルムの製品幅は、1500mmとなった。巻き芯の径は169mm、巻き始めテンションは390N/巾であり、巻き終わりが250N/巾になるようなテンションパターンとした。巻取り全長は3250mであった。巻取りの際のオシレート周期を400mとし、オシレート幅を±5mmとした。また、巻取りロールに対するプレスロールの押し圧を50N/巾に設定した。巻取り時のフィルムの温度は25℃、含水量は0.8質量%、残留溶剤量は0.2質量%であった。全工程を通して平均乾燥速度は20質量%(乾量基準溶剤)/分であった。また巻き緩み、シワもなく、10Gでの衝撃テストにおいても巻きずれが生じなかった。また、ロール外観も良好であった。以上の工程を経て、ポリマーフィルム試料を製膜した。フィルム試料のロールを25℃、相対湿度55%の貯蔵ラックに1ヶ月間保管して、さらに上記と同様に検査した結果、いずれも有意な変化は認められなかった。さらにロール内において接着も認められなかった。また、フィルム試料を製膜した後に、金属支持体であるエンドレスベルト上にはドープから形成された流延膜の剥げ残りは全く見られなかった。
【0188】
(ロール汚れの評価)
A:金属支持体上に、汚れ物質は全く認められなかった。
B:金属支持体上に、汚れ物質が微かに認められた。
C:金属支持体上に、汚れ物質がかなり認められた。
D:金属支持体上に、汚れ物質が全面に認められた。
【0189】
(耳切り状態の評価)
A:耳切り幅は200mm以内であり、ルーペで5倍拡大したフィルムの耳切り
エッジ部に傷は見られなかった。
B:耳切り幅は200mm以内であり、ルーペで5倍拡大したフィルムの耳切り
エッジ部に小さい傷が認められた。
C:耳切り幅は250mm以上であり、ルーペで5倍拡大したフィルムの耳切り
エッジ部に小さい傷が認められた。
D:耳切り幅は250mm以上であり、ルーペで5倍拡大したフィルムの耳切り
エッジ部に多数の傷が認められた。
【0190】
4)ポリマーフィルムの評価
可塑剤を変更して作製した各ポリマーフィルムの面状、ヘイズ、Re、Rth、ΔRth、について評価し、結果を表1に示した。
(面状の評価)
各フィルムの表面を、白熱光と白色蛍光灯のもとで透過および反射させて、フィルム表面の状態を目視で観察した。
A:フィルム表面は、平滑でありムラは全く見られなかった。
B:フィルム表面に、微かにムラが見られた。
C:フィルム表面に、かなりのムラが見られた。
D:フィルム表面に、全面にムラが見られた。
【0191】
(加熱泣き出しの評価)
10cm四方のフィルムを、25℃,60%RHの環境で2時間調湿した後、230℃の恒温槽にて10分加熱した。この加熱フィルムを取り出し、25℃、60%RHの環境下に2時間放置した後、フィルム表面の状態を目視で観察した。
A:フィルム表面に、泣き出し物質は見られなかった。
B:フィルム表面に、微かに泣き出し物質が見られた。
C:フィルム表面に、かなりの泣き出し物質が見られた。
D:フィルム表面に、全面に泣き出し物質が見られた。
【0192】
(揮散汚れの評価)
10cm四方のフィルムを、25℃、60%RHの環境下に2時間放置した後、加熱ステージに貼り付けた。さらにその上部に25℃の水を充填したシャーレを5mm離して設置した。加熱ステージを100℃、10分加熱した後、180℃で60分加熱し、シャーレ底部を目視で観察した。
A:シャーレ底部に、フィルムからの泣き出し物質は見られなかった。
B:シャーレ底部に、フィルムからの微かに泣き出し物質が見られた。
C:シャーレ底部に、フィルムからのかなりの泣き出し物質が見られた。
D:シャーレ底部に、フィルムからの全面に泣き出し物質が見られた。
【0193】
【表1】

【0194】
表1に示したように、可塑剤を使用しない比較用実施例101は、耳切り状態及びΔRthが大きく、フィルムとして劣るものである。また、低分子可塑剤であり数平均分子量500以下である比較可塑剤−A〜Dを用いた比較実施例102〜106は、ロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出し、揮散汚れの全て満足させることはできなかった。更に、本発明の素材ではあるが製造時に減圧処理なしで数平均分子量500以下の多い比較可塑剤を使用した比較用実施例107、および比較用実施例108は、ロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足させることはできなかった。また、高分子量ではあるが本発明と異なる組成である比較用可塑剤Gを用いた比較用試料109も、ロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出し、揮散汚れおよびヘイズの全て満足させることはできなかった。これに対して、本発明の実施例110〜実施例116は、ロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も小さい優れた特性を有するものであり、光学特性も小さいものであった。
【0195】
[実施例2] 透明ポリマーフィルムの作製と評価
実施例1の実施例112において、セルロースエステルAをセルロースエステルB〜Eに変更する以外は実施例112と全く同様にして、本発明の実施例201〜204を作製した。表1に記載したように、これらのフィルムはロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も小さい優れた特性を有するものであり、光学特性も小さいものであった。
【0196】
ここで、セルロースエステルB〜Eについて、下記に記述する。
セルロースエステルB:
セルローストリアセテート(置換度2.49、粘度平均重合度280、含水率0.2質量%、メチレンクロライド溶液中6質量%の粘度 260mPa・s、平均粒子径1.5mmであって標準偏差0.4mmである粉体、残存酢酸量0.02質量%以下、Caが0.0005質量%、Mgは0.004質量%、Kは3ppm、Naは2ppmであり、Feは0.5ppm、硫黄(硫酸基として存在)は29ppm、Kは11ppm、Naは5ppmであり、さらにFeは0.4ppmであった。数平均分子量(Mn)は8.4万、重量平均分子量(Mw)は23.8万であり、Mw/Mnは2.8であった。また、6位アセチル基は0.85であり6位置換度の総和は全アセチル中の34%、イエローネスインデックスは0.4、ヘイズは0.07、透明度は92.7%、Tgは152℃、結晶化発熱量は3.1J/g)。また、安息角38度、嵩密度0.55g/cm3、タップ密度0.60g/cm3、圧縮度8%の物性を有するものであった。更に、塩化メチレン/メタノール(92/8、および80/20 質量比)の各混合溶媒にセルロースエステルBを、室温(25℃)で溶解させた溶液20kgを、平均口径10μmで厚さ1mmのろ紙を通過させ、しかる後にそれぞれの溶媒でろ紙をよく洗浄し、SUSフィルターの増加質量を測定したところ、その質量増加率は塩化メチレン/メタノール(92/8 質量比)の場合は0.05%であり、塩化メチレン/メタノール(80/20 質量比)の場合は0.09%であった。
【0197】
セルロースエステルC:
セルロースアセテートプロピオネート(アセチル置換度1.90、プロピオネート置換度0.75で全置換度は2.65、粘度平均重合度260、含水率0.1質量%、メチレンクロライド溶液中6質量%の粘度 245mPa・s、平均粒子径0.9mmであって標準偏差0.4mmである粉体、残存酢酸量は0.008質量%およびプロピオン酸量は0.007質量%、Caが0.0012質量%、Mgは0.005質量%、Kは3ppm、Naは2ppmであり、Feは2ppm、硫黄は28ppm、その他の金属類の総量は2ppm以下であり、6位アセチル基及びプロピオニル基はそれぞれ0.70と0.25であり6位置換度の総和は全置換基の36%、重量平均分子量(Mw)は22万であり数平均分子量(Mn)は6.9万であり、その比(Mw/Mn)は3.2、イエローネスインデックスは0.8、ヘイズは0.2、透明度は93.0%、Tgは146℃、結晶化発熱量は3.3J/g)。安息角33度、嵩密度0.35g/cm3、タップ密度0.40g/cm3、圧縮度25%の物性を有するものであった。更に、塩化メチレン/メタノール(92/8、および80/20 質量比)の各混合溶媒にセルロースエステルCを、室温(25℃)で溶解させた溶液20kgを、平均口径10μmで厚さ1mmのろ紙を通過させ、しかる後にそれぞれの溶媒でろ紙をよく洗浄し、SUSフィルターの増加質量を測定したところ、その質量増加率は塩化メチレン/メタノール(92/8 質量比)の場合は0.05%であり、塩化メチレン/メタノール(80/20 質量比)の場合は0.09%であった。
【0198】
セルロースエステルD:
セルロースアセテートブチレート(アセチル置換度1.69、ブチレート置換度1.25で全置換度は2.94、粘度平均重合度300、含水率0.1質量%、メチレンクロライ
ド溶液中6質量%の粘度 225mPa・s、平均粒子径1.0mmであって標準偏差0.4mmである粉体、残存酢酸量は0.01質量%、ブタン酸量は0.05質量%、Caが3ppm、Mgは30ppm、Kは1ppm、Naは3ppmであり、Feは0.9ppm、硫黄(硫酸基として存在)は28ppmであり、6位アセチル基及びプロピオニル基のはそれぞれ0.51と0.45であり6位置換基の総和は全置換基の33%、重量平均分子量は22万であり、数平均分子量は6.8万であり、その比(Mw/Mn)は3.2であり、イエローネスインデックスは0.9、ヘイズは0.5、透明度は92.9%、Tgは153℃、結晶化発熱量は3.9J/g)であった。
【0199】
セルロースエステルE:
セルロースアセテートベンゾエート(アセチル置換度1.89でありベンゾイル置換度0.98で全置換度は2.87、粘度平均重合度290、含水率0.4質量%、メチレンクロライド溶液中6質量%の粘度 320mPa・s、平均粒子径1.5mmであって標準偏差0.4mmである粉体、残存酢酸量と安息香酸は共に0.03質量%以下、Caが0.0002質量%、Mgは0.0003質量%、Kは4ppm、Naは9ppmであり、Feは0.5ppm、硫黄(硫酸基として存在)は3ppm、であった。数平均分子量(Mn)は6.8万、重量平均分子量(Mw)は19.4万であり、Mw/Mnは2.9であった。6位アセチル基と安息香酸基はそれぞれ0.82と0.06であり全置換基の33%、イエローネスインデックスは0.5、ヘイズは0.6、透明度は93.4%、Tgは133℃、結晶化発熱量は5.2J/gであった。
【0200】
[実施例3] ポリマーフィルムの作製と評価
実施例1の実施例112において、更に下記の添加剤Aを0.3質量%(対ポリマー)添加する以外は実施例112と全く同様にして、本発明の実施例301を作製した。表1に記載したように、これらのフィルムはロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も小さい優れた特性を有するものであった。
【0201】
添加剤TA−1:
【0202】
【化1】

【0203】
[実施例4] ポリマーフィルムの作製と評価
実施例1の本発明の実施例112フィルムにおいて、「1)ポリマー溶液の調製」により作製した溶液を以下のフィルム作製方法に従った製膜工程でフィルムを作製した以外は、フィルム112の通りに製造しフィルム401(本発明)を得た。
【0204】
(フィルム401の製膜工程)
前記ポリマー溶液を30℃に加温し、流延ギーサーを通して直径3mのドラムである鏡面ステンレス支持体上に流延した。支持体の表面温度は−5℃に設定し、塗布幅は1470mmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースエステルフィルムをドラムから剥ぎ取った後、両端をピンテンターでクリップした。剥ぎ取り直後のセルロースエステルェブの残留溶媒量、および支持体速度に対する剥ぎ取り速度(剥ぎ取りロールドロー)、およびセルロースエステルェブの膜面温度は5℃であった。
【0205】
ピンテンターで保持されたセルロースエステルェブは、乾燥ゾーンに搬送した。初めの乾燥では45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥し、巻き取り直前に両端(全幅の各5%)を耳切りした後、両端に幅10mm、高さ50μmの厚みだし加工(ナーリング)をつけた後、3000mのロール状に巻き取った。このようにして得た透明フィルムの幅は各水準とも1.45mであり、膜厚は80μmであった。
表1に記載したように、これらのフィルムはロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も小さい優れた特性を有するものであった。
【0206】
[実施例5] ポリマーフィルムの作製と評価
実施例4の本発明の実施例401において、得られた実施例401フィルムを、さらに下記の方法により延伸してフィルム501(本発明)を得た。すなわち、実施例401フィルムの両端をテンタークリップで把持した後、加熱ゾーン内で搬送方向と直交する方向に延伸した(実施例フィルム501)。加熱ゾーンの温度は160℃とし、20%延伸した。なお、延伸倍率は、フィルムの搬送方向と平行な方向に一定間隔の標線を入れ、その間隔を延伸前後で計測し、下記式から求めた。
延伸倍率(%)=100×(延伸後の標線の間隔−延伸前の標線の間隔)/延伸前の標線の間隔
このようにして再延伸して得られた実施例フィルム501は、Reが60であり、Rthは140であった。このフィルムは、ロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も小さい優れた特性を有するものであった。特にRthを小さくすることができ、有用な位相差フィルムとして応用できるものである。
【0207】
[実施例6] 積層位相差フィルムの作製と評価
本発明のポリマーフィルムは、位相差フィルムとしてそのまま使用することができるが、ここでは、粘着剤を用いてフィルムをロールツーロールで貼り合わせることにより、Rth/Re比を制御した位相差フィルムを作製した。フジタックTD80UF(富士フイルム(株)製)と実施例501とを粘着剤(ポリ(メチルアクリレート/ブチルアクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート)とトルエンジイソシアネートおよびジグリシジルエチレングリコールからなる)を用いてロールツーロールで貼り合せ、Re=63nm、Rth=155nmであった。また、この位相差フィルムのReの遅相軸は、フィルムの幅方向に観測され、偏光板としては優れた面状であった。
【0208】
[実施例7] 偏光板の作製と評価
1)フィルムのケン化
実施例112フィルムを、55℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(ケン化液)に2分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、さらに水洗浴を30秒流水下で通して、フィルムを中性にした状態にした。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に7
0℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、ケン化処理したフィルムを作製した。得られたフィルムは面状も優れたものであり、光学特性などもケン化前の特性をほぼ維持したものであった。
【0209】
2)偏光膜の作製
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、厚み20μmの偏光膜を調製した。
3)貼り合わせ
このようにして得た偏光膜と、前記ケン化処理したフィルムを、フィルムの鹸化面を偏光膜側に配置し、これらで前記偏光膜を挟んだ後、PVA((株)クラレ製、PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、偏光軸とフィルムの長手方向とが直交するように貼り合わせて、偏光板7001を調製した。
【0210】
4)偏光板の評価
(初期偏光度)
前記偏光板の偏光度を下記方法で算出した。初期偏光度、経時偏光度1および経時偏光度2は、全て99.9%であり、優れた偏光板特性を示した。
(経時偏光度1)
前記偏光板の一方のフィルム側を粘着剤でガラス板に貼り合わせ、60℃・相対湿度95%の条件で500時間放置し、放置後の偏光度(経時偏光度)を経時前に対する偏光度の比として算出した。
(経時偏光度2)
前記偏光板の一方のフィルム側を粘着剤でガラス板に貼り合わせ、90℃・相対湿度0%の条件で500時間放置し、放置後の偏光度(経時偏光度)を経時前に対する偏光度の比として算出したところ、偏光度の低下は0.1%≦であり商品としては問題にならないレベルであった。
【0211】
[実施例8] 液晶表示装置の作製と評価
実施例7で製造した偏光板をIPS型液晶表示装置(32V型ハイビジョン液晶テレビモニター(W32−L7000)、日立製作所(株)製)に組み込まれていた偏光板の代わりに組み込んだところ、視野角特性が改善された。この効果は、液晶表示装置を低湿条件(25℃・相対湿度10%)で500時間放置した後に観察した場合にも、高湿条件(25℃・相対湿度80%)で500時間放置した後に観察した場合にも確認された。
【0212】
[実施例9] ポリマーフィルムの作製と評価
実施例1の本発明の実施例112において、フィルム膜厚を60μmおよび40μmとなるように製造した本発明のフィルム実施例901および実施例902を得た。これらのフィルムは、表1に示すようにロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も更に小さい優れた特性を有するものであった。特にRthを小さくすることができ、有用な位相差フィルムとして応用できるものである。
【0213】
[実施例10] 偏光板の作製と評価
実施例7において、実施例112フィルムを実施例901及び実施例902に変更する以外は、実施例7と同様にして、偏光板1001及び偏光板1002を作製した。
実施例7の4)偏光板の評価方法に従って、下記の評価を行ったところ実施例7と同様に優れた偏光板であることを確認した。すなわち、初期偏光度、経時偏光度1および経時偏光度2は、全て99.9%であり、優れた偏光板特性を示した。
【0214】
[実施例11] 液晶表示装置の作製と評価
実施例10で製造した偏光板をIPS型液晶表示装置(32V型ハイビジョン液晶テレビモニター(W32−L7000)、日立製作所(株)製)に組み込まれていた偏光板の代わりに偏光板1001及び偏光板1002を組み込んだところ、視野角特性が改善された。この効果は、液晶表示装置を低湿条件(25℃・相対湿度10%)で500時間放置した後に観察した場合にも、高湿条件(25℃・相対湿度80%)で500時間放置した後に観察した場合にも確認された。
【0215】
[実施例12] ポリマーフィルムの作製と評価
実施例1の実施例112において、可塑剤をPP−026、PP−029、PP−32、PP−39、PP−45に変更する以外は実施例112と全く同様にして、本発明の実施例1201〜1205を作製した。これらのフィルムはロール汚れ、耳切り状態、加熱泣き出しを全て満足するものであり、Rthの湿度依存性(ΔRth)も小さい優れた特性を有するものであり、光学特性も小さいものであった。
【産業上の利用可能性】
【0216】
本発明によれば、特定の高分子量可塑剤を選択することにより、透明なセルロースエステルフィルムを容易に製造することができる。また、本発明によれば、製造工程中の発煙や油汚染などを回避することができ、耳切断性が良好なフィルムを提供することができる。本発明によって提供されるポリマーフィルムは、位相差フィルム等の光学用途に幅広く応用されうる。また、本発明のセルロースエステルフィルムは適度な透湿度を有するため、偏光膜とオンラインで貼り合わせることができ、視認性に優れた偏光板を生産性よく提供することができる。さらに、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。したがって、本発明は産業上の利用可能性が高い。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セルロースエステルと、数平均分子量が1000〜10000であってジカルボン酸とジオールからなる高分子量可塑剤とを含有し、該高分子量可塑剤中の数平均分子量が500以下の成分の含有量が10質量%以下であることを特徴とするセルロースエステルフィルム。
【請求項2】
前記高分子量可塑剤を前記セルロースエステル量に対し2〜30質量%含有する請求項1に記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項3】
膜厚が20〜200μmである請求項1または2に記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項4】
前記高分子量可塑剤が、その製造時に100〜300℃で1〜13300Paの減圧下で、10〜600分間減圧加熱処理して低揮発成分を除去されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項5】
前記高分子量可塑剤が、減圧加熱処理前に水洗されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項6】
前記高分子量可塑剤を空気中で140℃、60分間加熱した場合の質量減少率が、1%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項7】
前記セルロースエステルフィルムの面内のレタデーション(Re)が0〜300nmであり、厚さ方向のレターゼーション(Rth)が−200〜+300nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載のセルロースエステルフィルムを少なくとも1枚有することを特徴とする偏光板。
【請求項9】
請求項1〜7のいずれかに記載のセルロースエステルフィルム及び請求項8に記載の偏光板のうち少なくとも1枚を有することを特徴とする液晶表示装置。

【公開番号】特開2009−155455(P2009−155455A)
【公開日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−334792(P2007−334792)
【出願日】平成19年12月26日(2007.12.26)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】