説明

延伸フィルム、およびその製造方法

【課題】シンジオタクティックポリプロピレンを均一延伸することにより、厚さ均一性の高い延伸フィルムを得ることを目的とする。
【解決手段】急冷された延伸原反を冷却状態で保存し、かつ一定以下の温度で延伸を行うことで、シンジオタクティックポリプロピレンを主成分とする延伸フィルムであって、ヘーズが1%以下であり、かつ延伸方向50mm以上の領域にわたって、膜厚のばらつきが、平均膜厚の20%以内である、延伸フィルムを提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シンジオタクティックポリプロピレンを含む延伸フィルムと、その製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリプロピレンを延伸する技術については、多数の技術が報告されている(特許文献1〜4を参照)。ところが、シンジオタクティックポリプロピレンは、アイソタクティックポリプロピレンと比較して結晶化しやすいため延伸しにくく、かつフィルムの透明性も低下しがちである。
【0003】
これに対して、シンジオタクティックポリプロピレンを延伸する技術も報告されている。13C−NMRで測定した約20ppmに観測されるピーク強度が0.5以上であるシンジオタクティックポリプロピレンを含むポリプロピレン樹脂組成物を、100〜160℃で4〜10倍に延伸することができると報告されている(特許文献5を参照)。また、X線回折の測定によって面間隔が約7.1Åに回折線が観測されないシンジオタクティックポリプロピレン成形物を、3倍以上に延伸することが報告されている(特許文献6を参照)。ところが、得られた延伸フィルムの透明性が十分でなく、例えば光学フィルムへの応用には困難な場合があった。
【0004】
また、液晶ディスプレイ(LCD)の視野角を広げるために、位相差フィルムなどの光学補償フィルムが用いられることがある。位相差フィルムには、ポリカーボネート樹脂の延伸フィルム(特急文献7)、トリアセチルセルロースのフィルム(特許文献8)、熱可塑性ノルボルネン系樹脂の延伸フィルム(特許文献9)などが報告されている。しかしながら、いずれも光弾性係数が大きかったり、延伸による位相差の発現性に劣るなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−253377号公報
【特許文献2】特開2007−286615号公報
【特許文献3】特開2001−316489号公報
【特許文献4】特開2002−248681号公報
【特許文献5】特開平8−99353号公報
【特許文献6】特開平3−290228号公報
【特許文献7】特開平9−0325216号公報
【特許文献8】特開2002−221629号公報
【特許文献9】特開平8−043812号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、シンジオタクティックポリプロピレンを均一延伸することにより、厚さ均一性が高く、かつヘイズが低い延伸フィルムを得ることを目的とする。さらには、延伸倍率を自在に調整して、延伸フィルムの位相差を制御することにより、所望の位相差フィルムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち本発明は、以下に示す延伸フィルムに関する。
[1] シンジオタクティックポリプロピレンを主成分とする延伸フィルムであって:ヘーズが1%以下であり、かつ1.1以上の倍率に延伸した領域における、膜厚の最大値と最小値の差が、平均膜厚に対して20%以内である、延伸フィルム。
[2] 前記1.1以上の倍率に延伸した領域における、膜厚の最大値と最小値の差が、平均膜厚に対して10%以内である、[1]に記載の延伸フィルム。
[3] シンジオタクティックポリプロピレンを主成分とする延伸フィルムであって:ヘーズが1%以下であり、かつ延伸方向に膜厚を連続的に測定したときに、膜厚の最大値と最小値の差が、平均膜厚に対して20%以内となる50mm以上の領域を少なくとも一箇所有する、延伸フィルム。
[4] 前記50mm以上の領域の延伸倍率が、平均1.1〜4.0倍である、[3]に記載の延伸フィルム。
【0008】
[5] 前記延伸フィルムの原反は溶融押出しフィルムであって;前記溶融押出における冷却ロールの温度または水冷温度が20℃以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の延伸フィルム。
[6] 前記冷却ロールの温度または水冷温度が5℃以下である、[5]に記載の延伸フィルム。
[7] 前記冷却ロールと前記溶融押出しフィルムとは、離型フィルムを介して接触する、[5]に記載の延伸フィルム。
[8] 前記原反は、延伸されるまで5℃以下に維持される、[5]に記載の延伸フィルム。
【0009】
[9] 前記延伸におけるフィルム温度は80℃以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の延伸フィルム。
[10] 前記延伸フィルムの延伸倍率は、1倍を超えて4倍以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の延伸フィルム。
[11] 前記延伸は、同時二軸延伸である、[1]〜[4]のいずれかに記載の延伸フィルム。
[12] 前記延伸フィルムは、延伸後に熱固定されており;前記熱固定は、延伸におけるフィルム温度以上の温度であって、60℃〜160℃にフィルムを加熱して行う、[1]〜[4]のいずれかに記載の延伸フィルム。
【発明の効果】
【0010】
本発明により、シンジオタクティックポリプロピレンの延伸フィルムであって、透明性が高く、かつ厚さ均一性が高いフィルムを得ることができる。よって、光学フィルムとしての応用が期待される。
【0011】
特に本発明によれば、シンジオタクティックポリプロピレンの延伸フィルムの延伸倍率を調整することができる、つまり低延伸倍率にもすることができるので、その位相差を制御することができる。よって、本発明の延伸フィルムは位相差フィルムとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】通常のシンジオタクティックポリプロピレンの原反を延伸するときの、引張張力と延伸倍率との関係を示すグラフ(図1A)と、本発明におけるシンジオタクティックポリプロピレンの原反の一例を延伸するときの、引張張力と延伸倍率との関係を示すグラフ(図1B)である。
【図2】急冷されたシンジオタクティックポリプロピレンが、再び結晶化するまでの時間を示すグラフである。
【図3】実施例および比較例において、延伸原反としたサンプルの形状を示す図である。
【図4】実施例1と比較例2で得られた延伸フィルムの厚さを示すグラフである。
【図5】比較例1と比較例4で得られた延伸フィルムの厚さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
1.本発明の延伸フィルム
本発明の延伸フィルムは、その主成分としてシンジオタクティックポリプロピレンを含むことを特徴とする。シンジオタクティックポリプロピレンは、プロピレンから導かれる構成単位を含み、かつシンジオタクティシティーの高い重合体であれば特段の制限はないが、以下に好ましいシンジオタクティックポリプロピレンを説明する。
【0014】
シンジオタクティックポリプロピレンは、プロピレンから導かれる構成単位を90mol%〜100mol%と、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα−オレフィンから選ばれる一種以上から導かれる構成単位を0mol%〜10mol%とを含むポリプロピレン(但し、合計して100mol%)であることが好ましい。
【0015】
シンジオタクティックポリプロピレンは、ホモポリプロピレンであっても、プロピレンと炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)とのランダム共重合体であっても、プロピレンブロック共重合体であってもよいが;好ましくはホモポリプロピレン、あるいはプロピレンと炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)とのランダム共重合体である。ここで、炭素原子数4〜20のα-オレフィンの例には、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどが含まれる。
【0016】
シンジオタクティックポリプロピレンは通常、プロピレンから導かれる構成単位を90mol%以上100mol%以下と、炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)から導かれる構成単位を0mol%以上10mol%以下とを含むポリプロピレン(但し、構成単位の合計は100mol%)であり;好ましくはプロピレンから導かれる構成単位を91mol%以上100mol%以下と、炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)から導かれる構成単位を0mol%以上9mol%以下とを含むポリプロピレン(但し、構成単位の合計は100mol%)であり;さらに好ましくはプロピレンから導かれる構成単位を92mol%以上100mol%以下と、炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)から導かれる構成単位を0mol%以上8mol%以下とを含むポリプロピレン(但し、構成単位の合計は100mol%)である。
【0017】
シンジオタクティックポリプロピレンは、プロピレン・α-オレフィンランダム共重合体である場合には、プロピレンから導かれる構成単位を92.0〜99.9mol%、および炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)から導かれる構成単位を0.1〜8.0mol%含有し;好ましくはプロピレンから導かれる構成単位を93.0〜99.9mol%、および炭素原子数2〜20のα−オレフィン(プロピレンを除く)から導かれる構成単位を0.1〜7.0mol%含有し;更に好ましくはプロピレンから導かれる構成単位を94.0〜99.9mol%、および炭素原子数2〜20のα-オレフィン(プロピレンを除く)から導かれる構成単位を0.1〜6.0mol%含有している。シンジオタクティックポリプロピレンのうち、耐熱性等の点からは、ホモポリプロピレンがさらに好ましい。
【0018】
さらに、シンジオタクティックポリプロピレンは、以下の要件[1]および[2]を満たすことが好ましい。
[1]13C−NMRにより測定されるシンジオタクティックペンタッド分率(rrrr分率)が85%以上であること。
[2]n-デカン可溶部量が1(wt%)以下であること。
【0019】
要件[1]
本発明におけるシンジオタクティックプロピレンの、NMR法により測定したシンジオタクティックペンタッド分率(rrrr分率、ペンタッドシンジオタクティシテー)は、85%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは94%以上である。rrrr分率の上限に特に制限はないが、通常100%未満であり、好ましくは99%以下である。
【0020】
シンジオタクティックポリプロピレンのrrrr分率を制御することにより、成形性、耐熱性、透明性と機械特性に優れ、結晶性のポリプロピレンとしての特性が得られやすい。
【0021】
シンジオタクティックペンタッド分率(rrrr分率)は、13C−NMRスペクトルにおけるPrrrr(プロピレン単位が5単位連続してシンジオタクティック結合した部位における第3単位目のメチル基に由来する吸収強度)およびPw(プロピレン単位の全メチル基に由来する吸収強度)の吸収強度から下記式(1)により求められる。
rrrr分率(%)=100×Prrrr/Pw …(1)
【0022】
NMR測定は、たとえば次のようにして行われる。試料0.35gをヘキサクロロブタジエン2.0mlに加熱溶解させる。この溶液をグラスフィルター(G2)で濾過した後、重水素化ベンゼン0.5mlを加え、内径10mmのNMRチューブに装入する。そして日本電子製GX−500型NMR測定装置を用い、120℃で13C−NMR測定を行う。積算回数は、10,000回以上とする。
【0023】
要件[2]
シンジオタクティックポリプロピレンのn-デカン可溶部量は、1(wt%)以下であり、好ましくは0.8(wt%)以下であり、さらに好ましくは0.6(wt%)以下である。このn-デカン可溶部量はシンジオタクティックポロプロピレンまたはこれから得られる成形体の、ブロッキング特性に密接した指標である。通常n-デカン可溶部量が少ないということは低結晶性成分量が少ないことを意味する。すなわち、要件[2]を満たすシンジオタクティックポリプロピレン、あるいは該ポリプロピレンを含む組成物は、極めて良好な耐ブロッキング特性を備える。
【0024】
ノルマルデカン可溶部量の測定は、以下の通りに行うことができる。
サンプル5gに、n-デカン200mlを加えて、145℃で30分間加熱溶解する。約3時間かけて、20℃まで冷却させ、30分間放置する。その後、析出物(n-デカン不溶部)をろ別する。ろ液を約3倍量のアセトン中に入れ、n-デカン中に溶解していた成分を析出させる。析出物をアセトンから濾別し、その後乾燥させる。n-デカン可溶部量を、以下の式によって求める。
n-デカン可溶部量(wt%)=[析出物重量/サンプル重量]×100
【0025】
本発明の延伸フィルムには、シンジオタクティックポリプロピレン以外に、任意の成分を含んでいてもよい。任意の成分の例には、プロピレン・αオレフィン共重合体が含まれる。プロピレン・α-オレフィン共重合体は、プロピレンから導かれる構成単位50mol%〜100mol%と、エチレンおよび炭素原子数4〜20のα-オレフィンから選ばれる一種以上から導かれる構成単位を0〜50mol%を含むプロピレン系重合体(但し、合計して100mol%)である。炭素原子数4〜20のα-オレフィンの例には、シンジオタクティックポリプロピレンの説明で述べたα-オレフィンが含まれる。プロピレン・α-オレフィン共重合体は、例えば、WO2006/123759号パンフレットに記載されているような重合体であってもよいし;または、アイソタクティック構造またはアタクティック構造を有するプロピレン・α-オレフィン共重合体であってもよい。
【0026】
本発明のフィルムには、シンジオタクティックポリプロピレン100〜50重量部、好ましくは100〜70重量部、更に好ましくは100〜90重量部を含み;さらに、プロピレン・α-オレフィン共重合体0〜50重量部、好ましくは0〜30重量部、更に好ましくは0〜20重量部を含むことが好ましい。〔ただし、シンジオタクティックポリプロピレンとプロピレン・α-オレフィン共重合体との合計は100重量部である〕。
【0027】
本発明の延伸フィルムには、本発明の目的を損なわない範囲で、耐候安定剤
、耐熱安定剤、耐電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、透明核剤、滑剤、顔料、染料、可塑剤、老化防止剤、塩酸吸収剤、酸化防止剤等の添加剤が配合されていてもよい。また本発明のフィルムに成形性を付与する目的で、特定の任意成分である核剤を含んでいてもよい。核剤の例には、ジベンジリデンソルビトール系核剤、リン酸エステル塩系核剤、ロジン系核剤、安息香酸金属塩系核剤などが含まれる。添加剤または核剤の配合量は特に制限はないが、樹脂成分100重量部に対して、通常0.1〜1重量部程度である。
【0028】
本発明のフィルムには、必要に応じてポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレンまたはスチレン系エラストマーを含んでもよい。その場合の配合量は、樹脂成分100重量部に対して、通常30重量部以下、好ましくは20重量部以下である。
【0029】
本発明の延伸フィルムは、一軸延伸フィルムであっても、二軸延伸フィルムであってもよい。
【0030】
本発明の延伸フィルムは、厚さ均一性が高いことを特徴とする。厚さ均一性が高いとは、延伸領域にわたってひき残りの部位が無く、膜厚のばらつき(変動率)が小さいことを意味する。膜厚のばらつき(変動率)が小さいとは、延伸領域における膜厚の最大値と最小値との差が小さいことを意味し;好ましくは、前記差の割合が、その延伸領域における平均膜厚に対して20%以内にあること、好ましくは10%以内にあること、より好ましくは5%以内にあることを意味する。
【0031】
膜厚の測定は、例えば、オフライン厚み計TOF−4R(株式会社 山文電気)を用いて行えばよい。延伸領域における膜厚を測定し、その平均膜厚Xと、最大値αと最小値βとを求めて、下記式にあてはめて変動率とすればよい。
変動率 = 100×(α−β)/X
【0032】
本発明の延伸フィルムは、透明であること、具体的にはヘイズが1%以下であることが好ましい。ヘイズの測定は、例えば全自動ヘーズメーターTC−HIIIDPK(有限会社 東京電色)を用いて行えばよい。
【0033】
本発明の延伸フィルムの延伸倍率は、1倍を超えていれば特に制限はないが、4倍以下にすることができる。通常のシンジオタクティックポリプロピレンは降伏点を有するため、従来の延伸フィルムは、延伸倍率を高めない限り、厚さ均一性の高い延伸フィルムを得ることができなかった(図1Aを参照)。一方、後述するように本発明の延伸フィルムは、降伏点を有しないか、または低減されたシンジオタクティックポリプロピレンの延伸原反を延伸して得るため、延伸倍率が低いにも係わらず、厚さ均一性が高まりうる(図1B参照)。
【0034】
シンジオタクティックポリプロピレンの延伸フィルムは、位相差フィルムとして用いることができる。その位相差は延伸倍率に関連しており、延伸倍率が大きいほど、位相差が大きくなる。前記の通り、従来の延伸フィルムは延伸倍率が大きかったため、その位相差は大きくならざるを得なかったが;一方、本発明の延伸フィルムは、その延伸倍率が低くすることができるので、位相差を小さくすることもできる。
【0035】
このように、本発明の延伸フィルムは、位相差フィルムとして用いることができ、液晶ディスプレイの部材として用いることができる。位相差フィルムの位相差は、液晶セルや偏光板との組合せによって適正値があるが、通常、面内位相差Reが0〜1,000nm、厚み方向位相差Rthが−500〜500nm程度の位相差フィルムが用いられている。この位相差は、MD方向,TD方向の延伸倍率や、フィルムの膜厚を適切に設定することで制御される。
【0036】
本発明のフィルムは均一な膜厚になっている延伸領域を、少なくとも一箇所有する。均一な膜厚になっている延伸領域は、1.1以上の倍率に延伸された領域であることが好ましい。なお、ここでいう延伸の倍率は、領域全体の平均値であり、領域全体にわたって所定の倍率で延伸されていることを意味するものではない。尤も、領域全体にわたって所定の倍率で延伸されていれば、フィルムの均一性が更に高レベルなので更に好ましい。上記の膜厚が均一な箇所を、厚さ均一性が求められる光学フィルム用途等に、好適に適用することができる。膜厚が均一な箇所の長さは用途により異なるが、50mm以上であれば多くの用途に使用することができ、100mm以上であることが好ましい。1m以上であれば、生産性の観点から特に好ましい。また、本発明の延伸フィルムを連続延伸によりロールフィルムとすることもできる。ロールフィルムとする場合も、膜厚が均一な箇所を1m以上とすることが特に好ましい。
【0037】
延伸方向は、用途に応じて、MD方向、TD方向のどちらか1方向に延伸してもよいし、両方向の二軸延伸を行ってもよい。
【0038】
2.本発明の延伸フィルムの製造方法
本発明の延伸フィルムは、本発明の効果が得られる限り、任意の製法で製造されうるが、例えば本製法は、1)シンジオタクティックポリプロピレンを含む樹脂組成物を、溶融押出成形によりフィルム化して延伸原反を得るステップと、2)前記延伸原反を延伸処理するステップと、を含む。
【0039】
シンジオタクティックポリプロピレンは高い結晶性を有し、一般的にシンジオタクティックポリプロピレンには降伏点が存在する(図1Aを参照)。そのため、シンジオタクティックポリプロピレンを含む樹脂を延伸するためには、引張応力を高めなければならない。引張り応力が高いと延伸倍率の制御が難しく、過剰に高い倍率となりやすい。逆に、延伸倍率の低い延伸フィルムを得ようとすると、均一に延伸できず、フィルム厚さがばらつきやすい。
【0040】
本発明者は、シンジオタクティックポリプロピレンの結晶化度を下げたり、結晶サイズを下げれば、降伏点がなくなること(図1Bを参照)、延伸性が高まることに着目した。結晶化度を下げたり、結晶サイズを下げるには、シンジオタクティックポリプロピレンを冷却させればよいこと、特に急冷させればよいことに着目した。冷却温度は、好ましくは20℃以下であり、より好ましくは5℃以下である。冷却前の温度の下限は、好ましくはシンジオタクティックポリプロピレンが溶融し、未溶融物のない状態で押出機ダイから押し出すことができる温度であり、通常は180℃以上、より好ましくは200℃以上である。冷却前の温度の上限は、シンジオタクティックポリプロピレンが分解しない温度であり、通常は320℃程度である。
【0041】
具体的に図1Aは、後述する作製例5で得られた溶融押出しフィルムから得たサンプルを延伸原反として、引張応力と延伸倍率との関係を示したグラフであり、降伏点があることがわかる。このことは、サンプルを構成するポリプロピレンの結晶度が高いことを示す。一方、図1Bは、後述する作製例4で得られた溶融押出しフィルムから得たサンプルを延伸原反として、引張応力と延伸倍率との関係を示したグラフであり、降伏点がないことがわかる。このことは、溶融押出し成形における冷却を急激に行ったため、ポリプロピレンの結晶度が低下したか、結晶サイズが小さくなったためであると示唆される。これらの結果は、延伸方向がMD方向でもTD方向でも変わらなかった。
【0042】
このように、延伸原反を急冷させれば、シンジオタクティックポリプロピレンの結晶化度が低下するなどして、降伏点を消失させることができる。ところが、降伏点が消失した延伸原反は、高温(例えば室温)にて放置されると、再びシンジオタクティックポリプロピレンの結晶化度が高まり、降伏点が発生することがわかった。そのため、一旦降伏点を消失させた延伸原反は、延伸されるまで冷却状態が維持されていることが好ましい。冷却状態とは、20℃以下であることが好ましく、5℃以下であることがより好ましい。
【0043】
図2は、一例として、一旦急冷により降伏点を消失させたシンジオタクティックホモポリプロピレンを、各温度(X軸)にて放置したときに、再び結晶化するまでの時間(Y軸)を示したグラフである。結晶化の挙動は、DSCで半結晶化時間T1/2を測定して確認した。急冷により降伏点を消失させた本例のシンジオタクティックホモポリプロピレンは、15℃以上に放置されると、1〜2分で結晶化し;5℃であれば結晶化するまでに9分程度かかり;0℃であれば結晶化が進行しなかった。
【0044】
上記の通り、本発明の延伸原反は、1)冷却(好ましくは急冷)されることにより、降伏点がなくなっていること、2)一旦冷却した後、延伸されるまで冷却状態を維持されていること、を特徴とする。
【0045】
一方で、本発明における延伸原反は、溶融押出成形により得ることができる。一般的に溶融押出成形とは、押出機の内部にて溶融された樹脂組成物を、成形物に応じたダイを通して押出して、押出された成形物を冷却することにより、成形物を得る手法である。押出された成形物の冷却は、冷却ロールに巻き取るか、または冷却水に接触させることで行われる。シンジオタクティックポリプロピレンを含む樹脂組成物の成形温度(溶融状態の温度)は、溶融される温度であれば、特に制限はないが、180℃〜320℃であることが好ましく、通常は約200℃〜280℃である。
【0046】
前記の通り、本発明における延伸原反は、冷却(好ましくは急冷)されることが好ましい。そこで、溶融押出成形によりダイを通して押出された溶融押出しフィルムを、冷却ロールまたは冷却水によって、所定の温度にまで冷却させることが好ましい。それにより、前記の通りシンジオタクティックポリプロピレンの結晶化度や結晶サイズが下がり、降伏点のないフィルム(延伸原反)が得られる。冷却ロールの温度、または冷却水の温度は、好ましくは20℃以下であり、好ましくは5℃以下である。
【0047】
ダイを通して押出された溶融押出しフィルムを、ロールに巻き取る場合には、離型フィルムを介してロールに巻き取ってもよい。冷却ロールの冷却が十分でない場合には、巻き取られた溶融押出しフィルムが、冷却ロールに粘着することがある。冷却フィルムに離型フィルムがあれば、溶融押出しフィルムのロールへの粘着が防止される。
【0048】
冷却された溶融押出しフィルムは、一旦保管されてもよいし、連続的に延伸工程に付されてもよい。一旦保管される場合には、冷却状態(好ましくは0℃以下、より好ましくは−5℃以下)に維持しておくことが好ましい。シンジオタクティックポリプロピレンの結晶化度などが、再び高まることを防止するためである。
【0049】
連続的に延伸工程に付す場合は、キャストされる冷却ロールから延伸工程までの経過時間により温度条件が異なる。1〜2分以内に延伸工程に付される場合は室温に維持しておいてもよいが、時間的な余裕を確保するためには5℃以下に維持することが好ましい。また、冷却ロールやその他の搬送に付されるロールへのフィルムの貼り付きや、張力がかかった際のフィルム幅の変動を抑制するためにも、5℃以下に維持することが好ましい。
【0050】
冷却された延伸原反は、延伸工程に付されるが、その直前に予熱をしてもよい。予熱温度および予熱時間は、シンジオタクティックポリプロピレンの結晶化度が高まり降伏点が生じないようにすればよいが、例えば約25℃〜80℃で、1分間予熱すればよい。
【0051】
必要に応じて予熱された延伸原反は、80℃以下にて延伸されることが好ましい。一般的に延伸は、延伸される原反の温度を上げると延伸性が高まるが;一方、本発明における延伸条件は温度を上げ過ぎないことを特徴とする。延伸速度は、装置によって最適条件は異なるが、100〜600%/分であることが好ましい。
【0052】
本発明の延伸原反は、シンジオタクティックポリプロピレンを含むにも係わらず、降伏点を有しないか、それが低減されているので、延伸倍率を低くしても、厚さ均一性が高くなる。よって、延伸フィルムに求められる物性(例えば位相差)に応じて、自在に延伸倍率を設定することができる。
【0053】
延伸後のフィルムは、熱固定されることが好ましい。熱固定の温度は、フィルムの溶融温度よりも低い温度であれば、特に限定されないが、60〜160℃で行えばよく、例えば約150℃で数分間加熱すればよい。
【実施例】
【0054】
1.シンジオタクティックポリプロピレンの合成
充分に窒素置換した内容量500mlのガラス製オートクレーブに、トルエン250mlを装入し、プロピレンガスを150リットル/時間の量で流通させ、25℃で20分間保持させておいた。一方、充分に窒素置換した内容量30mlの枝付きフラスコに、マグネチックスターラーを入れ、これにメチルアルミノキサンのトルエン溶液(Al=1.53mol/l)を5.00mmol、次いでジベンジルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジフェニル-3,6-ジ-tert-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリドのトルエン溶液5.0μmolを加えて、20分間攪拌した。この溶液を、プロピレンを流通させておいたガラス製オートクレーブのトルエンに加え、重合を開始した。
【0055】
プロピレンガスを150リットル/時間の量で連続的に供給し、常圧下、50℃で10分間重合を行った後に、少量のメタノールを添加して重合を停止した。ポリマー溶液を大過剰のメタノールに加え、ポリマーを析出させ、80℃で12時間、減圧乾燥を行った結果、ポリマー6.95gが得られた。
【0056】
重合活性は7.58kg-PP/mmol-Zr・hrであり;得られたポリマーの[η]は1.6dl/g、Tm=154/160℃であり;rrrr分率=94%であった。得られたシンジオタクティックポリプロピレンを実施例および比較例にて使用した。
【0057】
2.溶融押出しフィルムの作製
[作製例1]
シンジオタクティックポリプロピレンから、溶融押出し法(溶融押出機:サーモプラスチック工業株式会社製)により、幅20mmの押出しフィルムを作製した。成形温度を200℃として、溶融押出しフィルムを巻き取る冷却ロールの温度は15℃に設定した。得られたサンプルの膜厚は193.5μm、ヘーズは0.3%であった。このとき、冷却ロールに、捲きつけた押出しフィルムの一部が融着し、かつフィルム幅の変動が観察された。
【0058】
[作製例2]
冷却ロールの温度を5℃としたこと以外は、作製例1と同様の条件にて、押出しフィルムを作製した。押出しフィルムは、やや粘着性があり、冷却ロールに貼りつくことがあった。
【0059】
[作製例3]
冷却ロールの温度を−2℃としたこと以外は、作製例1と同様の条件にて、押出しフィルムを作製した。冷却ロールへの粘着は生じず、フィルム幅の変動もなかった。
【0060】
[作製例4]
冷却ロールに、ポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付けて、作製例1と同様の条件にて押出しフィルムを作製した。冷却ロールへの粘着は生じず、フィルム幅の変動もなかった。
【0061】
[作製例5]
冷却ロールの温度を40℃としたこと以外は、作製例1と同様の条件にて押出しフィルムを作製した。冷却ロールへの粘着は生じず、フィルム幅の変動もなかった。
【0062】
作製例1〜5で作製した押出しフィルムの、作製条件と、作製された押出しフィルムの物性を、表1に示した。
【0063】
【表1】

【0064】
3.延伸フィルムの作製
[実施例1]
作製例1で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を打ち抜いて、図3に示されるような形状のサンプルを得た。得られたサンプルを、高温槽付引張試験機(引張試験機AGS−500B、恒温槽TCR1−200、株式会社島津製作所製)で延伸して延伸フィルムを得た。具体的には、図3における長さ50mmの中央部を、長さ110mmまで約2倍延伸した。延伸するまでに放置した時間と温度、予熱の時間と温度を、延伸条件、熱固定の条件を、表2に示した。均一な延伸が可能であった。
【0065】
[実施例2〜4]
作製例1で作製した押出しフィルムに代えて、作製例2で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を用いて、かつ予熱、延伸、および熱固定の条件を、表2に示される通りとして、実施例1と同様にして延伸した。均一な延伸が可能であった。
【0066】
[実施例5]
作製例1で作製した押出しフィルムに代えて、作製例3で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を用いて、かつ放置、予熱、延伸、および熱固定の条件を、表2に示される通りとして、実施例1と同様にして延伸した。均一な延伸が可能であった。
【0067】
[実施例6]
作製例1で作製した押出しフィルムに代えて、作製例4で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を用いて、熱固定の条件を表2に示される通りとして、実施例1と同様にして延伸した。均一な延伸が可能であった。
【0068】
[比較例1]
延伸における温度を120℃として、実施例1と同様にして延伸フィルムを得た(表3の条件を参照)。均一な延伸とならず、ネッキングが生じた。
【0069】
[比較例2〜4]
作製例1で作製した押出しフィルムに代えて、作製例5で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を用いて、実施例1と同様にして延伸フィルムを得たが;延伸における温度を、25℃(比較例2)、80℃(比較例3)、120℃(比較例4)とした(表3の条件を参照)。いずれも均一な延伸とならず、ネッキングが生じて、比較例4では皺が形成された。
【0070】
[比較例5]
作製例1で作製した押出しフィルムに代えて、作製例2で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を用いて、実施例1と同様にして延伸フィルムを得たが、延伸前に15℃で8分放置した(表3の条件を参照)。均一な延伸とならず、ネッキングが生じた。
【0071】
[比較例6〜8]
作製例1で作製した押出しフィルムに代えて、作製例3で作製した押出しフィルム(−20℃にて保管されていた)を用いて実施例1と同様にして延伸フィルムを得たが、延伸前の温度を25℃とした。さらに、比較例7では熱固定の温度を165℃としており;比較例8では延伸前の保管温度を25℃にした(表3の条件を参照)。比較例6ではネッキングが生じ;比較例7では、熱固定において延伸フィルムが溶融してしまった。
【0072】
【表2】

【0073】
【表3】

【0074】
実施例1〜6で得られた延伸フィルムの膜厚およびヘーズを表4に示す。また、比較例1〜8で得られた延伸フィルムの膜厚およびヘーズを表5に示す。長さ110mmの延伸領域のうち、両端部20mmを除く、長さ70mmの領域(図4:位置20mm〜90mmの領域を参照)の厚みを、オフライン厚み計TOF−4R(株式会社山文電気)にて測定して、膜厚とした。表におけるP−Pは、膜厚の最大値と最小値との差を示す。
【0075】
【表4】

【0076】
【表5】

比較例4における括弧内の数値:
延伸フィルムに形成された皺を考慮したときの数値である
【0077】
表4に示されるように、実施例1〜6で得られたフィルムの変動率(ばらつき)は、10%以内に抑えられている。一方、表5に示されるように、比較例1〜8で得られたフィルムの膜厚変動率(ばらつき)は、30%以上である。
【0078】
図4は、実施例1で得られた延伸フィルムと比較例2で得られた延伸フィルムとの、延伸方向に沿った位置と膜厚との関係を示すグラフである。
実施例1では、延伸方向の広い領域(約20mm〜90mmの領域)にわたって、厚さが一定になっている。一方、比較例2ではネッキングが起こっているため、本来延伸されるべき箇所で延伸が起こらなかった。つまり、延伸方向の狭い領域(約45〜90mmの領域)でのみ延伸が起こり、しかも延伸領域での厚さが均一になっていない。
【0079】
図5は、比較例1で得られた延伸フィルムと比較例4で得られた延伸フィルムとの、延伸方向に沿った位置と膜厚との関係を示すグラフである。比較例1および比較例4のいずれにおいても、ネッキングが生じていることがわかる。特に、比較例4は、延伸原反のシンジオタクティックポリプロピレンが結晶化していたと思われ、激しいネッキングと、皺の形成が確認された。
【0080】
[実施例7,8]
作製例1および3で作製した押出しフィルム(−20℃で保管されていた)を、50mm□に打ち抜き、得られたサンプルをバッチ延伸機(株式会社井元製作所製)に取り付け、即時に25℃、200%/分の条件でMD方向2倍、TD方向2倍の同時二軸延伸を行った。チャック部分を除いた80mm□の部分はネッキングのない均一延伸がされていた。
【0081】
【表6】

【0082】
[比較例9]
作製例5で作製した押出しフィルム(−20℃で保管されていた)を実施例6と同様の方法で同時二軸延伸を行った。延伸途中で破断し、延伸フィルムが得られなかった。
【0083】
[比較例10]
延伸温度を120℃とした以外は実施例7と同じ方法で同時二軸延伸を行った。延伸途中で破断し、延伸フィルムが得られなかった。
【0084】
これらの結果から、押出しフィルムの作製における冷却ロールの温度、押出しフィルムを延伸するまでの温度(保管温度、放置温度、予熱温度)、並びに延伸するときの温度や、熱固定における温度によって、得られるフィルムの膜厚変動性が制御できることがわかる。より具体的には、押出し成形にて原反を作製するときの冷却温度を低めに設定し;延伸に付されるまで延伸原反を低温に維持し;延伸における温度を、一定以下に設定するなどすると、延伸倍率を低くしても、膜厚均一性の高いフィルムを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本発明によれば、膜厚均一性が高く、ヘイズの低いシンジオタクティックポリプロピレンの延伸フィルムが得られるので、種々の光学フィルムに適用されうる。特に、延伸倍率が制御可能であるので、フィルムの位相差も自在に調整されうる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
シンジオタクティックポリプロピレンを主成分とする延伸フィルムであって、
ヘーズが1%以下であり、かつ
1.1以上の倍率に延伸した領域における、膜厚の最大値と最小値の差が、平均膜厚に対して20%以内である、延伸フィルム。
【請求項2】
前記1.1以上の倍率に延伸した領域における、膜厚の最大値と最小値の差が、平均膜厚に対して10%以内である、請求項1に記載の延伸フィルム。
【請求項3】
シンジオタクティックポリプロピレンを主成分とする延伸フィルムであって、
ヘーズが1%以下であり、かつ
延伸方向に膜厚を連続的に測定したときに、膜厚の最大値と最小値の差が、平均膜厚に対して20%以内となる50mm以上の領域を少なくとも一箇所有する、延伸フィルム。
【請求項4】
前記50mm以上の領域の延伸倍率が、平均1.1〜4.0倍である、請求項3に記載の延伸フィルム。
【請求項5】
前記延伸フィルムの原反は溶融押出フィルムであって、
前記溶融押出における冷却ロールの温度または水冷温度が20℃以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の延伸フィルム。
【請求項6】
前記冷却ロールの温度または水冷温度が5℃以下である、請求項5に記載の延伸フィルム。
【請求項7】
前記冷却ロールと前記溶融押出フィルムとは、離型フィルムを介して接触する、請求項5に記載の延伸フィルム。
【請求項8】
前記原反は、延伸されるまで5℃以下に維持される、請求項5に記載の延伸フィルム。
【請求項9】
前記延伸におけるフィルム温度は80℃以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の延伸フィルム。
【請求項10】
前記延伸フィルムの延伸倍率は、1倍を超えて4倍以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の延伸フィルム。
【請求項11】
前記延伸は、同時二軸延伸である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の延伸フィルム。
【請求項12】
前記延伸フィルムは、延伸後に熱固定されており、
前記熱固定は、延伸におけるフィルム温度以上の温度であって、60℃〜160℃にフィルムを加熱して行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載の延伸フィルム。

【図3】
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【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−195993(P2010−195993A)
【公開日】平成22年9月9日(2010.9.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−44895(P2009−44895)
【出願日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【出願人】(000005887)三井化学株式会社 (2,318)
【Fターム(参考)】