説明

光弾性定数が低いポリカーボネート樹脂および光学フィルム

【課題】光弾性定数が低く、流動性の良好で、しかも延伸しても全波長領域で位相差が発現しにくいポリカーボネート樹脂およびそれを用いた所望の波長分散を有する光学フィルムを提供する。
【解決手段】9,9−ジフェニルフルオレン骨格(A)と炭素数2〜18のアルキレン基及び/又は炭素数4〜20のシクロアルキレン骨格(B)を有し、モル比(A/B)が40/60以上60/40未満の範囲であり、20℃の塩化メチレン溶液で測定された比粘度が0.20〜1.50であるポリカーボネート樹脂、およびそれを用いたゼロ複屈折性を示す光学フィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光弾性定数が低く、流動性の良好なポリカーボネート樹脂および延伸しても全波長領域で位相差が発生しにくい所望の波長分散性を有する光学フィルムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、ビスフェノールAという)にカーボネート前駆物質を反応させて得られるポリカーボネート樹脂(以下、PC−Aという)は透明性、耐熱性、機械的特性、寸法安定性が優れているがゆえにエンジニアリングプラスチックとして多くの分野に広く使用されてきた。さらに近年その透明性を生かして光ディスク、フィルム、レンズ等の分野への光学用材料としての利用が展開されている。
【0003】
しかしながら、PC−Aを用いた場合、正の複屈折が高く、光弾性定数が高いことから、光学用途として用いる時に、光学歪みが起こり、様々な問題が起きている。例えば、光学レンズに用いた場合、成形品の複屈折が大きくなるという欠点がある。また、位相差フィルムとして用いた場合、応力による複屈折の変化が大きく、光抜けが起こるという問題があった。
【0004】
そこで、上記課題に関する対策として様々な手法が検討されている。その一つとして、樹脂自体の光弾性定数をモノマー構造を変えることにより低減させる手法が知られている。例えば、特定構造のビスフェノールモノマーを用いた芳香族ポリカーボネート樹脂が開示されている(例えば特許文献1〜3参照)。しかしながら、このポリカーボネート樹脂は、光弾性定数低減が十分でなく、応力による複屈折の変化が生じやすいという問題がある。
【0005】
また、ビスフェノールAと9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンにカーボネート前駆物質を反応させると光弾性定数が低いポリカーボネート樹脂が得られることが知られている(例えば特許文献4参照)。しかしながら、このポリカーボネート樹脂は、光弾性定数低減がまだ十分でなく、依然として応力による複屈折の変化が生じやすいという問題がある。また、ガラス転移温度(Tg)が高く流動性が低いため、フィルムの延伸に高い温度を必要として、従来と異なる特別な加工設備を必要とするという問題がある。
【0006】
また、脂肪族ジオールであるトリシクロ(5.2.1.02.6)デカンジメタノールと芳香族ジオールである9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンにカーボネート前駆物質を反応させると、芳香族ジオール同士の反応よりもガラス転移温度が低下して、流動性が良好なポリカーボネート樹脂が得られることが知られているが(例えば特許文献5参照)、このポリカーボネート樹脂は、応力による複屈折の変化の低減が特に要求される光学フィルムなどの用途では、光弾性定数低減は十分ではなかった。
【0007】
一方、ポリカーボネート樹脂を用いてなる光学フィルムは、位相差フィルム、偏光板の保護フィルムとして好適に用いられる。偏光板の保護フィルムは延伸しても全波長領域で位相差が発現しにくい光学フィルムが好適に用いられ、フルオレン系ビスフェノール骨格を含有するポリカーボネート樹脂からなる光学フィルムが提案されている(例えば特許文献6参照)。しかし、ガラス転移温度(Tg)が高く、フィルムの延伸加工に高い温度を必要とし、従来と異なる特別な加工設備を必要とする。また、光弾性定数が高く応力による複屈折が大きく、光学フィルムとして使用する場合に光抜けが起こるという問題がある。
【0008】
その為、低い光弾性定数と成形に適した流動性とを高度に具備し、かつ延伸しても全波長領域で位相差が発現しにくい所望の波長分散性を実現できるポリカーボネート樹脂およびそれを用いてなる光学フィルムは未だ提供されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平02−099521号公報
【特許文献2】特開平02−128336号公報
【特許文献3】特開平02−208840号公報
【特許文献4】特開2004−331688号公報
【特許文献5】特開2000−169573号公報
【特許文献6】特開2001−296423号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、光弾性定数が低く、流動性の良好で、しかも延伸しても全波長領域で位相差が発現しにくく所望の波長分散性を発現できるポリカーボネート樹脂およびそれを用いた所望の波長分散を有する光学フィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、立体障害の大きいアルキル基を有する特定構造のジオールと脂肪族ジオールとを特定の割合でカーボネート前駆物質を反応させることによって、驚くべき低い光弾性定数と成形に適した流動性を高度に具備するポリカーボネート樹脂が得られることを究明した。更に、この樹脂を用いてなる光学フィルムに所望の波長分散を発現できることを究明し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の通りである。
【0012】
1.繰り返し単位が下記式
【化1】

[式中、R1、R、R、R、R、Rは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基であり、R1、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。また、R、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。mおよびnは同一または異なる1〜4の整数を示す。]
で表される繰り返し単位(A)と下記式
【化2】

[式(B)中、Rは炭素原子数2〜18のアルキレン基、炭素原子数4〜20のシクロアルキレン基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでも良い。rは0または1の整数を示す。]
で表される繰り返し単位(B)からなり、それら繰り返し単位(A)(以下(A)成分)と繰り返し単位(B)(以下(B)成分)とのモル比(A/B)が40/60以上60/40未満の範囲で、20℃の塩化メチレン溶液で測定された比粘度が0.20〜1.50であることを特徴とするポリカーボネート樹脂。
【0013】
2.繰り返し単位(A)が下記式
【化3】

[式中、R1、R、R、R、R、Rは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基であり、R1、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。また、R、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。]
で表される繰り返し単位(A1)である上記1記載のポリカーボネート樹脂。
【0014】
3.繰り返し単位(A)が下記式
【化4】

で表される繰り返し単位(A2)、(A3)および(A4)からなる群より選ばれる少なくとも一種である上記1記載のポリカーボネート樹脂。
【0015】
4.ガラス転移温度が100℃〜180℃である上記1〜3のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
5.光弾性定数が30×10−12Pa−1以下である上記1〜4のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
6.上記1〜5のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂を用いてなる光学フィルムであって、該フィルムが下記式(1)
R(450)<R(550)<R(650) (1)
[但し、R(450)、R(550)およびR(650)は夫々、波長450nm、550nm、650nmにおけるフィルム面内の位相差値を示す。]
を満たす光学フィルム。
7.さらに、下記式(2)〜(4)を満たす上記6記載の光学フィルム。
−30<R(450)<0 (2)
−10<R(550)<10 (3)
0<R(650)<30 (4)
8.上記6または7記載の光学フィルムを具備した液晶表示装置。
【発明の効果】
【0016】
本発明のポリカーボネート樹脂は、立体障害の大きいアルキル基を有する特定構造のジオールと脂肪族ジオールにカーボネート前駆物質を反応させることによって、驚くべき低い光弾性定数と成形に適した流動性を有することが可能となった。
【0017】
さらに、本発明のポリカーボネート樹脂を用いることで、光弾性定数が低く、しかも延伸しても全波長領域で位相差が発現しにくい所望の波長分散性を示す光学フィルムを提供することが可能となった。本発明の光学フィルムは、特に、偏光板保護フィルムとして好適に用いることができ、熱ムラ試験後も継続してその性能を維持することが可能となった。そのため、その奏する工業的効果は格別である。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施例の熱ムラ評価の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を詳細に説明する。
<ポリカーボネート樹脂>
本発明のポリカーボネート樹脂は、(A)成分と(B)成分を組み合わせることにより得られる。
【0020】
(繰り返し単位(A))
本発明で用いられる繰り返し単位(A)は、前記繰り返し単位(A)(以下(A)式)に示したように、立体障害の大きいアルキル基を有する特定構造である。(A)式中、R1、R、R、R、R、Rは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基であり、R1、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。また、R、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。mおよびnは同一または異なる1〜4の整数を示す。炭化水素基として炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜10のシクロアルキル基が挙げられる。好ましくは、(A)式が前記繰り返し単位(A1)式で表される。具体的には、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソペンチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロペンチルフェニル)フルオレンなどから誘導される繰り返し単位である。特に、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレンから誘導される前記式(A2)、(A3)、(A4)で表される単位は立体障害の大きいアルキル基がフェニル基の回転を抑制することで光弾性が低くなることが推定されるため好ましい。更に、これらの中でも(A2)は大きく流動性が上がり、成形加工性にも優れるためさらに好ましい。
【0021】
(繰り返し単位(B))
本発明で用いられる繰り返し単位(B)は、前記繰り返し単位(B)(以下(B)式)に示したように、脂肪族構造でカーボネート結合を有する。前記(B)式中、Rは炭素原子数2〜18のアルキレン基、炭素原子数4〜20のシクロアルキレン基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでも良い。(B)式は種々の脂肪族鎖ジオールや脂環式ジオールにカーボネート前駆物質を反応させて得られる。例えば、脂肪族鎖ジオールとしては、炭素原子数は20以下2以上であり、好ましくは10以下2以上、特に好ましくは6以下3以上である。この値が大きくなると、耐熱性が低くなったり、コストが高価だったりする。また、脂環式ジオールとしては、特に限定されないが、通常5員環構造又は6員環構造を含む化合物が用いられる。5員環構造、6員環構造を含むことにより耐熱性を高くすることができる。また、6員環構造は共有結合によって椅子形もしくは舟形に固定されていてもよい。脂環式ジオールに含まれる炭素原子数は20以下4以上であり、好ましくは20以下5以上である。この値が大きくなるほど、合成が困難になったり、精製が困難になったり、コストが高価だったりする。炭素原子数が小さくなるほど、精製しやすく、入手しやすくなる。
【0022】
カーボネート前駆物質を反応させた際に(B)式となる脂肪族鎖ジオールとしては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−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、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコールなどが挙げられる。
【0023】
カーボネート前駆物質を反応させた際に、(B)式となる脂環式ジオールとしては、下記(B1)式(式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基、水素原子を表す。)が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、r=0の場合、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、r=1の場合、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。
【0024】
【化5】

【0025】
また、カーボネート前駆物質を反応させた際に、(B)式となる脂環式ジオールとして下記(B2)式(式中、sは0または1で表す。)が挙げられ、種々の異性体を含有する。
【0026】
【化6】

【0027】
カーボネート前駆物質を反応させた際に、(B)式となる脂環式ジオールとして下記(B3)式(式中、tは0または1で表す。)が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的にはr=0の場合、2,6−デカリンジオール、1,5−デカリンジオール、2,3−デカリンジオール、r=1の場合、2,6−デカリンジメタノール、1,5−デカリンジメタノール、2,3−デカリンジメタノールなどが挙げられる。
【0028】
【化7】

【0029】
カーボネート前駆物質を反応させた際に、(B)式となる脂環式ジオールとして下記(B4)式が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、r=0の場合、2,3−ノルボルナンジオール、2,5−ノルボルナンジオール、r=1の場合、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノールなどが挙げられる。
【0030】
【化8】

【0031】
カーボネート前駆物質を反応させた際に、(B)式となる脂環式ジオールとして下記(B5)式が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、r=0の場合、1,3−アダマンタンジオールなど、r=1の場合、1,3−アダマンタンジメタノールなどが挙げられる。
【0032】
【化9】

【0033】
また、カーボネート前駆物質を反応させると(B)式となるヘテロ原子を含む脂環式ジオールは、4員環から10員環までの複素環式化合物からなるジオール化合物であって、ヘテロ原子としては、酸素、窒素、硫黄原子を含むジオール化合物である。なかでも、好ましいヘテロ原子は酸素原子である。
【0034】
カーボネート前駆物質を反応させると(B)式となる酸素含有複素環式ジオールとしては、例えばイソソルビド等の縮合多環式エーテルジオール、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、1,4−アンヒドロエリスリトール等の環状エーテルジオール等のヘテロ環スピロ化合物、2−(5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンー2−イル)−2−メチルプロパン−1−オール等の環状アセタールジオールが挙げられる。
【0035】
また、カーボネート前駆物質を反応させると(B)式となる窒素含有複素環式ジオールとしては、例えば3,4−ピロリジンジオール、3,4−ジメチルピペリジンジオール、N−エチル−3,4−ピペリジンジオール、N−エチル−3,5−ピペリジンジオール等のN−ヘテロ環状ジオールが挙げられる。
また、カーボネート前駆物質を反応させると(B)式となる硫黄含有複素環式ジオールとしては、デオキシチオフルクトース等のS−ヘテロ環状ジオールが挙げられる。
【0036】
なお、上記脂環式ジオールは、本発明に使用し得る環状ジオールの一例であって、何らこれらに限定されるものではない。これらの脂肪族ジオールは、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。ただし、1種類を単独で用いると組成比率のコントロールが容易であるため波長分散が制御しやすい。これらの脂肪族ジオールのうち、耐熱性、光学特性及び機械的性質の点より、1,4−シクロヘキサンジメタノールをはじめとする前記(B1)式で表されるジオール、トリシクロデカンジメタノールをはじめとする前記(B2)式で表されるジオール、その他のジオールとして3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、2−(5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンー2−イル)−2−メチルプロパン−1−オール等の環状アセタールジオール、イソソルビド、1,3-プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
【0037】
(組成比)
本発明のポリカーボネート樹脂の組成比は、(A)成分と(B)成分のモル比(A/B)が、40/60以上60/40未満である。より好ましくは40/60以上57/43以下、さらに好ましくは42/58以上55/45以下である。((A)成分のホモポリマー、(B)成分のホモポリマー、前記(A)成分と(B)成分の共重合ポリマーをブレンドすることにより、所望の組成比率に調整しても良い)。(A)成分と(B)成分のモル比(A/B)が、40/60未満または60/40以上の場合は、位相差が発生するため目標の光学特性が得られない。本発明のポリカーボネート樹脂の組成は、(A)成分と(B)成分の他に効果を失わない程度に非ジオール成分に由来する繰り返し単位を含有しても良い。割合としては全繰り返し単位のモル数に対して10モル%未満が好ましい。モル比は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定して算出する。
【0038】
(比粘度:ηSP
本発明のポリカーボネート樹脂の比粘度(ηSP)としては、0.20未満であると強度等が低下し1.50を超えると成形加工特性が低下するようになるので、0.20〜1.50の範囲がある必要であり、0.23〜1.20の範囲が好ましく、0.25〜1.00の範囲がより好ましい。本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂と併用してよい。
【0039】
本発明でいう比粘度は、20℃で塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求めた。
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
【0040】
なお、本発明のポリカーボネート樹脂の比粘度を測定する場合は、次の要領で行うことができる。すなわち、ポリカーボネート樹脂をその20〜30倍重量の塩化メチレンに溶解し、可溶分をセライト濾過により採取した後、溶液を除去して十分に乾燥し、塩化メチレン可溶分の固体を得る。かかる固体0.7gを塩化メチレン100mlに溶解した溶液から20℃における比粘度をオストワルド粘度計を用いて求める。
【0041】
(ガラス転移温度:Tg)
本発明のポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)の下限は、好ましくは100℃、より好ましくは120℃、更に好ましくは130℃である。Tgを100℃より高くすることで熱安定性が良好になりやすい。また位相差フィルムとして使用する場合、耐熱テスト時のフィルムの変形が小さくなるので位相差変化も小さくなりやすい。一方、ガラス転移温度(Tg)の上限は、好ましくは180℃、より好ましくは170℃、更に好ましくは160℃である。またガラス転移温度(Tg)が180℃より高いと粘度が高すぎて成形が困難となりやすい。ガラス転移温度(Tg)はティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2910型DSCを使用し、昇温速度20℃/minにて測定する。
【0042】
(光弾性定数)
本発明のポリカーボネート樹脂の光弾性定数の絶対値は、30×10−12Pa−1以下、より好ましくは25×10−12Pa−1以下、さらに好ましくは22×10−12Pa−1以下、最も好ましくは19×10−12Pa−1以下である。絶対値が30×10−12Pa−1を超えると、応力による複屈折の変化が大きく、位相差フィルム等に使用する場合に光抜けが起こりやすく好ましくない。光弾性定数は未延伸フィルムを日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用し測定する。
【0043】
(ガラス転移温度と光弾性定数の関係)
本発明の樹脂組成によれば、前記式(A)で示されるジオール成分と脂肪族ジオール成分の組成が同程度であるため、Tgを高く保ちながら光弾性定数を低くすることが可能である。従って、後述の熱を加えた後の光抜けを非常に抑制できる。そのような観点から光弾性定数は、25×10−12Pa−1以下が好ましく、22×10−12Pa−1以下が更に好ましく、19×10−12Pa−1以下が最も好ましい。また、Tgを高くしていくことで同じ光弾性定数であればより後述の光抜けを非常に抑制できる。そのような観点からTgは120℃が好ましく、130℃が更に好ましい。
【0044】
(ポリカーボネート樹脂の製造方法)
本発明のポリカーボネート樹脂は、通常のポリカーボネート樹脂を製造するそれ自体公知の反応手段、例えばジオール成分に炭酸ジエステルなどのカーボネート前駆物質を反応させる方法により製造される。次にこれらの製造方法について基本的な手段を簡単に説明する。
【0045】
カーボネート前駆物質として炭酸ジエステルを用いるエステル交換反応は、不活性ガス雰囲気下所定割合のジオール成分を炭酸ジエステルと加熱しながら撹拌して、生成するアルコールまたはフェノール類を留出させる方法により行われる。反応温度は生成するアルコールまたはフェノール類の沸点などにより異なるが、通常120〜300℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして生成するアルコールまたはフェノール類を留出させながら反応を完結させる。必要に応じて末端停止剤、酸化防止剤等を加えてもよい。
【0046】
前記エステル交換反応に使用される炭酸ジエステルとしては、置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、アラルキル基等のエステルが挙げられる。具体的には、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でも特にジフェニルカーボネートが好ましい。ジフェニルカーボネートの使用量は、ジオールの合計1モルに対して、好ましくは0.97〜1.10モル、より好ましは1.00〜1.06モルである。
【0047】
また溶融重合法においては重合速度を速めるために、重合触媒を用いることができ、かかる重合触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、含窒素化合物、金属化合物等が挙げられる。
このような化合物としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の、有機酸塩、無機塩、酸化物、水酸化物、水素化物、アルコキシド、4級アンモニウムヒドロキシド等が好ましく用いられ、これらの化合物は単独もしくは組み合わせて用いることができる。
【0048】
アルカリ金属化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム、酢酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸セシウム、ステアリン酸リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸セシウム、安息香酸リチウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リチウム、フェニルリン酸2ナトリウム、ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2セシウム塩、2リチウム塩、フェノールのナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩、リチウム塩等が挙げられる。
【0049】
アルカリ土類金属化合物としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、二酢酸マグネシウム、二酢酸カルシウム、二酢酸ストロンチウム、二酢酸バリウム等が挙げられる。
【0050】
含窒素化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等のアルキル、アリール基等を有する4級アンモニウムヒドロキシド類が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリフェニルアミン等の3級アミン類、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類が挙げられる。さらに、アンモニア、テトラメチルアンモニウムボロハイドライド、テトラブチルアンモニウムボロハイドライド、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルアンモニウムテトラフェニルボレート等の塩基あるいは塩基性塩等が挙げられる。
【0051】
金属化合物としては亜鉛アルミニウム化合物、ゲルマニウム化合物、有機スズ化合物、アンチモン化合物、マンガン化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物等が挙げられる。これらの化合物は1種または2種以上併用してもよい。
【0052】
これらの重合触媒の使用量は、ジオール成分1モルに対し好ましくは1×10−9〜1×10−2当量、好ましくは1×10−8〜1×10−2当量、より好ましくは1×10−7〜1×10−3当量の範囲で選ばれる。
【0053】
また、反応後期に触媒失活剤を添加することもできる。使用する触媒失活剤としては、公知の触媒失活剤が有効に使用されるが、この中でもスルホン酸のアンモニウム塩、ホスホニウム塩が好ましい。更にドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のドデシルベンゼンスルホン酸の塩類、パラトルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩等のパラトルエンスルホン酸の塩類が好ましい。
【0054】
またスルホン酸のエステルとして、ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、ベンゼンスルホン酸ブチル、ベンゼンスルホン酸オクチル、ベンゼンスルホン酸フェニル、パラトルエンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸エチル、パラトルエンスルホン酸ブチル、パラトルエンスルホン酸オクチル、パラトルエンスルホン酸フェニル等も好ましく用いられる。
【0055】
その中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩が最も好ましく使用される。これらの触媒失活剤の使用量はアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物より選ばれた少なくとも1種の重合触媒を用いた場合、その触媒1モル当たり好ましくは0.5〜50モルの割合で、より好ましくは0.5〜10モルの割合で、更に好ましくは0.8〜5モルの割合で使用することができる。
【0056】
また、用途や必要に応じて熱安定剤、可塑剤、光安定剤、重合金属不活性化剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、離型剤等の添加剤を配合することができる。
【0057】
<光学成形品>
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてなる光学成形品は、例えば射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、溶液キャスティング法など任意の方法により成形される。本発明のポリカーボネート樹脂は、光弾性定数が低く、延伸により所望の波長分散性を実現することができるため特に光学フィルムとして有利に使用することができる。もちろん本発明のポリカーボネート樹脂は、光弾性定数が低く、しかも成形性にも優れているので、光ディスク基板、光学レンズ、液晶パネル、光カード、シート、フィルム、光ファイバー、コネクター、蒸着プラスチック反射鏡、ディスプレーなどの光学部品の構造材料または機能材料用途に適した光学用成形品としても有利に使用することができる。
【0058】
<光学フィルム>
(波長分散性)
本発明のポリカーボネートを用いてなる未延伸フィルムを延伸することで、波長400〜800nmの可視光領域において、フィルム面内の位相差が短波長になるほど小さくなるという特徴を有する。即ち、下記式(1)
R(450)<R(550)<R(650) (1)
を満たす。但し、R(450)、R(550)およびR(650)は夫々、波長450nm、550nm、650nmにおけるフィルム面内の位相差値を示す。上記(1)式を満たすことは広帯域の波長において光学補償が可能となるといった点から好ましい。
ここで面内の位相差値Rとは下記式で定義されるものであり、フィルムに垂直方向に透過する光のX方向とそれと垂直のY方向との位相の遅れを現す特性である。
R=(n−n)×d
但し、nはフィルム面内の主延伸方向の屈折率であり、nはフィルム面内の主延伸方向と垂直方向の屈折率であり、dはフィルムの厚みである。ここで、主延伸方向とは一軸延伸の場合には延伸方向、二軸延伸の場合にはより配向度があがるように延伸した方向を意味しており、化学構造的には高分子主鎖の配向方向を指す。
【0059】
本発明のポリカーボネート樹脂を用いてなる光学フィルムは、下記式(2)および(3)および(4)の条件を満たす。
−30<R(450)<0 (2)
−10<R(550)<10 (3)
0<R(650)<30 (4)
好ましくは下記式(3−2)および(4−2)の条件を満たす。
−20<R(450)<0 (2−1)
−8<R(550)<8 (3−1)
0<R(650)<20 (4−1)
より好ましくは下記式(3−3)および(4−3)の条件を満たす。
−15<R(450)<0 (2−1)
−6<R(550)<6 (3−1)
0<R(650)<15 (4−1)
【0060】
この光学フィルムは、特に液晶表示装置の偏光板の保護フィルムに用いた時、極めて優れた特性を発現する。もちろん偏光板の保護フィルムに限らず、位相差フィルム、プラセル基盤フィルム、反射防止フィルム、輝度上昇フィルム、光ディスクの保護フィルム、拡散フィルムなど他の用途に用いても良い。
【0061】
波長分散性は、日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用し測定する。
【0062】
光学フィルムの製造方法としては、例えば、溶液キャスト法、溶融押出法、熱プレス法、カレンダー法等公知の方法を挙げることが出来る。なかでも、溶液キャスト法、溶融押出法が好ましく、特に生産性の点から溶融押出法が特に好ましい。
【0063】
溶融押出法においては、Tダイを用いて樹脂を押出冷却ロールに送る方法が好ましく用いられる。このときの溶融押出温度はポリカーボネート樹脂の分子量、Tg、溶融流動特性等から決められるが、180〜350℃の範囲であり、200℃〜320℃の範囲がより好ましい。180℃より低いと粘度が高くなりポリマーの配向、応力歪みが残りやすく好ましくない。また、350℃より高いと熱劣化、着色、Tダイからのダイライン(筋)等の問題が起きやすい。
【0064】
また、本発明のポリカーボネート樹脂は、有機溶媒に対する溶解性が良好なので、溶液キャスト法も適用することが出来る。溶液キャスト法の場合は、溶媒としては塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、ジオキソラン、ジオキサン等が好適に用いられる。溶液キャスト法で得られるフィルム中の残留溶媒量は2重量%以下であることが好ましく、より好ましくは1重量%以下である。残留溶媒量が2重量%を超えるとフィルムのガラス転移温度の低下が著しくなり耐熱性の点で好ましくない。
【0065】
本発明のポリカーボネートを用いてなる未延伸フィルムの厚みとしては、30〜400μmの範囲が好ましく、より好ましくは40〜300μmの範囲である。かかる未延伸フィルムをさらに延伸して例えば位相差フィルムとする場合には、光学フィルムの所望の位相差値、厚みを勘案して上記範囲内で適宜決めればよい。
【0066】
本発明のポリカーボネートを用いてなる未延伸フィルムは延伸配向することにより位相差フィルムとなる。なお、フィルムの製膜する機械軸方向を製膜方向または縦方向と称し、製膜方向とフィルムの厚み方向に直交する方向を横方向または幅方向と称する。延伸方法は、縦一軸延伸、テンター等を用いる横一軸延伸、あるいはそれらを組み合わせた同時二軸延伸、逐次二軸延伸等公知の方法を用いることが出来る。また連続で行うことが生産性の点で好ましいが、バッチ式で行っても良い。延伸温度は、ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度(Tg)に対して、好ましくは(Tg−20℃)〜(Tg+50℃)の範囲、より好ましくは(Tg−10℃)〜(Tg+30℃)の範囲である。この温度範囲であれば、ポリマーの分子運動が適度であり、延伸による緩和が起こり難く、配向抑制容易になり所望する面内位相差が得られ易いため好ましい。延伸温度が低いと位相差が発現しやすくなる傾向がある。
【0067】
延伸倍率は目的とする位相差値により決められるが、縦、横、それぞれ、1.05〜5倍、より好ましくは1.1〜4倍である。この延伸は一段で行ってもよく、多段で行ってもよい。なお、溶液キャスト法により得た未延伸フィルムを延伸する場合の上記Tgとは、該未延伸フィルム中の微量の溶媒を含むガラス転移温度を言う。
【0068】
(全光線透過率)
本発明の光学フィルムの全光線透過率は、厚さ100μmの光学フィルムの全光線透過率は、好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上である。ヘーズメーター(日本電色工業製、NDH5000)を用いて全光線透過率の測定を行った。
【0069】
(HAZE)
本発明の光学フィルムのHAZEは、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下である。ヘーズメーター(日本電色工業製、NDH5000)を用いてヘーズの測定を行った。
【実施例】
【0070】
以下実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中「部」とは「重量部」を意味する。実施例において使用した使用樹脂及び評価方法は以下のとおりである。
【0071】
1.ポリマー組成比(NMR)
日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し、ポリマー組成比を算出した。なお、組成比は繰り返し単位のモル比で示した。
【0072】
2.比粘度測定
20℃で塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求めた。
比粘度(ηSP)=(t−t)/t
[tは塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
【0073】
3.ガラス転移温度測定
ポリカーボネート樹脂を用いてティー・エイ・インスツルメント(株)製の熱分析システム DSC−2910を使用して、JIS K7121に準拠して窒素雰囲気下(窒素流量:40ml/min)、昇温速度:20℃/minの条件下で測定した。
【0074】
4.光弾性定数測定
未延伸フィルムを日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用して測定した。
【0075】
5.位相差、波長分散性測定
延伸フィルムを日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用して測定した。
【0076】
6.透過型構成での熱ムラ評価
ポリビニルアルコールにヨウ素が吸着配向している偏光子フィルムを2枚のトリアセチルセルロースフィルムにより挟んだ構造で、その片面にアクリル系感圧接着剤層が設けられている直線偏光板を用意した。実施例で作成した延伸フィルムを積算照射量1500Jの条件でコロナ放電処理を施し、そのコロナ放電処理面を、前記直線偏光板へアクリル系感圧接着剤層側に45°の角度で張り合わせた。上記偏光板を2枚作成し、無アルカリガラス(コーニングジャパン社製、商品名:EAGLE2000)に粘着剤を介し図1に示したように張り合わせた。構成した円偏光板を85℃200時間経過後にバックライトを当てた時の透過光の光抜けを目視で評価し、光抜けのない場合は○、エッジから少量光抜けがある場合は△、全体的に光抜けが見られる場合を×とした。
【0077】
[実施例1]
<ポリカーボネート樹脂の製造>
9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン(以下“BTBF”と略称することがある)713.4部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(以下TCDDMと略称することがある)369.9部、ジフェニルカーボネート749.7部、および触媒として水酸化ナトリウム1.6×10−4部を窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、60℃/hrの速度で260℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行い、反応終了後、触媒量の2倍モルのドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩を添加し、触媒を失活した後、反応槽の底より窒素加圧下吐出し、水槽で冷却しながら、ペレタイザーでカットしてペレットを得た。該ペレットの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0078】
<光学フィルムの製造>
次に、(株)テクノベル製15φ二軸押出混練機に幅150mm、リップ幅500μmのTダイとフィルム引取り装置を取り付け、得られたポリカーボネート樹脂を280℃でフィルム成形することにより透明な押出未延伸フィルムを得た。得られた未延伸フィルムより50mm×10mmサイズのサンプルを切り出し、そのサンプルを用いて光弾性定数を測定した。また、同様にして切り出した長さ100mm×幅70mmサイズの未延伸フィルムを167℃(Tg+10℃)にて長さ方向に2.0倍で一軸延伸し、光学フィルムを得た。この光学フィルムの位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。
【0079】
[実施例2]
<ポリカーボネート樹脂の製造>
9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン(以下“BCHF”と略称することがある)771.9部、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(以下SPGと略称することがある)563.3部、ジフェニルカーボネート749.7部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、ポリカーボネート樹脂を得た。該ペレットの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0080】
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にして未延伸フィルムを作成した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。
【0081】
[実施例3]
<ポリカーボネート樹脂の製造>
9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)フルオレン(以下“BSBF”と略称することがある)713.4部、SPG573.3部、ジフェニルカーボネート749.7部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、ポリカーボネート樹脂を得た。該ペレットの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0082】
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にして未延伸フィルムを作成した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。
【0083】
[実施例4]
<ポリカーボネート樹脂の製造>
BSBF792.6部、イソソルビド(以下ISSと略す)250.5部、ジフェニルカーボネート749.7部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、ポリカーボネート樹脂を得た。該ペレットの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0084】
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にして未延伸フィルムを作成した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。
【0085】
[比較例1]
<ポリカーボネート樹脂の製造>
温度計、攪拌機、還流冷却器を備えた反応器にイオン交換水9809部、48%水酸化ナトリウム水溶液2271部を加え、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下BPAと略称することがある)585部、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下BCFと略称することがある)1969部及びナトリウムハイドロサルファイト4.5部を溶解し、塩化メチレン6604部を加えた後、攪拌しながら16〜20℃にてホスゲン1000部を60分を要して吹き込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、p−tert−ブチルフェノール70部と48%水酸化ナトリウム水溶液327部を加え、さらにトリエチルアミン1.57部を添加して20〜27℃で40分間攪拌して反応を終了した。生成物を含む塩化メチレン層を希塩酸、純水にて洗浄後、塩化メチレンを蒸発させ、ポリカーボネート樹脂を得た。該パウダーの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0086】
<光学フィルムの製造>
次に得られたポリカーボネート樹脂をメチレンクロライドに溶解させ、固形分濃度19重量%のドープを作製した。このドープ溶液から公知の方法によりキャストフィルムを作製した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様に未延伸フィルムをTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。熱ムラ評価の結果光抜けが起こったため光学フィルムとして好ましくない。
【0087】
[比較例2]
<ポリカーボネート樹脂の製造>
温度計、攪拌機、還流冷却器を備えた反応器にイオン交換水9809部、48%水酸化ナトリウム水溶液2271部を加え、BPA1775部及びナトリウムハイドロサルファイト3.5部を溶解し、塩化メチレン7925部を加えた後、攪拌しながら16〜20℃にてホスゲン1000部を60分を要して吹き込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、p−tert−ブチルフェノール52.6部と48%水酸化ナトリウム水溶液327部を加え、さらにトリエチルアミン1.57部を添加して20〜27℃で40分間攪拌して反応を終了した。生成物を含む塩化メチレン層を希塩酸、純水にて洗浄後、塩化メチレンを蒸発させポリカーボネート樹脂を得た。該パウダーの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0088】
<光学フィルムの製造>
得られたポリカーボネート樹脂を15φ二軸押し出し混練機によりペレット化した。次に実施例1と同様にして未延伸フィルムを作成した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様に未延伸フィルムをTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。熱ムラ評価の結果、光抜けが生じたため光学フィルムとして好ましくない。
【0089】
[比較例3]
BCHF713.4部、SPG573.3部、ジフェニルカーボネート749.7部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、ポリカーボネート樹脂を得た。該ペレットの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0090】
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にして未延伸フィルムを作成した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。
【0091】
[比較例4]
BSBF1347.5部、SPG156.5部、ジフェニルカーボネート749.7部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、ポリカーボネート樹脂を得た。該ペレットの比粘度、ガラス転移温度を測定し、表1に記載した。
【0092】
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にして未延伸フィルムを作成した。得られた未延伸フィルムの光弾性定数を実施例1と同様に評価した。実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。さらに、この光学フィルムを用いて既知の方法で図1のように偏光板の保護膜化をして熱ムラ評価を実施した。結果を表1に示す。
【0093】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0094】
本発明のポリカーボネート樹脂は、光学成形品や液晶表示装置用、有機ELディスプレイ用などの光学フィルムとして有用である。
【符号の説明】
【0095】
1.偏光板
2.延伸フィルム
3.無機ガラス
4.延伸フィルム
5.偏光板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
繰り返し単位が下記式
【化1】

[式中、R1、R、R、R、R、Rは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基であり、R1、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。また、R、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。mおよびnは同一または異なる1〜4の整数を示す。]
で表される繰り返し単位(A)と下記式
【化2】

[式(B)中、Rは炭素原子数2〜18のアルキレン基、炭素原子数4〜20のシクロアルキレン基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでも良い。rは0または1の整数を示す。]
で表される繰り返し単位(B)からなり、それら繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)とのモル比(A/B)が40/60以上60/40未満の範囲で、20℃の塩化メチレン溶液で測定された比粘度が0.20〜1.50であることを特徴とするポリカーボネート樹脂。
【請求項2】
繰り返し単位(A)が下記式
【化3】

[式中、R1、R、R、R、R、Rは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の炭化水素基であり、R1、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。また、R、Rが結合して炭素環、もしくは複素環を形成しても良い。]
で表される繰り返し単位(A1)である請求項1記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項3】
繰り返し単位(A)が下記式
【化4】

で表される繰り返し単位(A2)、(A3)および(A4)からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項4】
ガラス転移温度が100℃〜180℃である請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項5】
光弾性定数が30×10−12Pa−1以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂を用いてなる光学フィルムであって、該フィルムが下記式(1)
R(450)<R(550)<R(650) (1)
[但し、R(450)、R(550)およびR(650)は夫々、波長450nm、550nm、650nmにおけるフィルム面内の位相差値を示す。]
を満たす光学フィルム。
【請求項7】
さらに、下記式(2)〜(4)を満たす請求項6記載の光学フィルム。
−30<R(450)<0 (2)
−10<R(550)<10 (3)
0<R(650)<30 (4)
【請求項8】
請求項6または7記載の光学フィルムを具備した液晶表示装置。

【図1】
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【公開番号】特開2011−79898(P2011−79898A)
【公開日】平成23年4月21日(2011.4.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−231620(P2009−231620)
【出願日】平成21年10月5日(2009.10.5)
【出願人】(000215888)帝人化成株式会社 (504)
【Fターム(参考)】