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JP6582989B2 - 延伸フィルムの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、長尺の延伸フィルム、並びに、長尺の延伸フィルムの製造方法に関する。
液晶表示装置には、性能向上のために位相差フィルム等の光学部材が使用されている。位相差フィルムは、例えばモバイル機器や有機ELテレビなどの反射防止、並びに液晶表示装置の光学補償に用いられる場合には、その遅相軸が、偏光子の透過軸に対し、平行でも垂直でもない角度にあることが求められる。一方、偏光子の透過軸は、通常、装置の矩形の表示面の長辺方向又は短辺方向と平行である。したがって、矩形の位相差フィルムであって、その辺に対して斜め方向に遅相軸を有するものが求められている。
従来、位相差フィルムは、長尺の延伸前フィルムを縦延伸又は横延伸することにより製造されていた。ここで、縦延伸とは長尺フィルムの長手方向への延伸を表し、横延伸とは長尺フィルムの幅方向への延伸を表す。このような長尺フィルムから斜め方向に遅相軸を有する矩形の位相差フィルムを得るには、長尺フィルムの幅方向から斜めの方向に辺が向くよう、フィルムを切り出すことが求められる。しかし、そのような製造を行うと、廃棄するフィルム量が多くなったり、ロール・トゥ・ロールの製造が困難となったりするので、製造効率が低くなる。そこで、製造効率を向上させるため、長尺の延伸前フィルムを、斜め方向に延伸することが提案されている(特許文献1〜4参照)。
特許第5177332号公報 特許第5083483号公報 特開2012−103651号公報 国際公開第2009/041273号
長尺の延伸前フィルムを斜め方向に延伸して延伸フィルムを製造する場合、通常は、延伸前フィルムの幅方向の両端部を把持しうる一対の把持子を備えたテンター装置を用いる。このようなテンター装置を用いた延伸では、把持子が延伸前フィルムの幅方向の両端部を把持し、延伸前フィルムを搬送しながら延伸を行なう。
前記のようなテンター装置を用いて斜め方向に延伸を行なう場合、通常、延伸前フィルムの片方の端部を把持した把持子が延伸前フィルムのもう片方の端部を把持した把持子よりも先行することによって斜め方向への延伸が行なわれる。したがって、一般に、テンター装置によって延伸前フィルムは幅方向の片方に屈曲するように搬送される。
このようなテンター装置を用いた斜め方向への延伸により製造される延伸フィルムは、その幅方向の片方の縁部に弛みが生じることがあった。具体的には、テンター装置によって屈曲するように搬送されたときに内側となった縁部において、延伸フィルムに弛みが生じることがあった。このような弛みが生じると、延伸フィルムの搬送性が低下するおそれがある。
本発明は前記の課題に鑑みて創案されたもので、幅方向の縁部において弛みが無く、且つ幅方向に対して斜めの方向に遅相軸を有する長尺の延伸フィルムの製造方法;並びに、幅方向の縁部において弛みが無く、且つ幅方向に対して斜めの方向に遅相軸を有する長尺の延伸フィルム;を提供することを目的とする。
本発明者は前記の課題を解決することを目的として鋭意検討した。その結果、本発明者は、斜め方向への延伸処理の際、延伸時にフィルムの幅方向において所定の温度勾配を設けること、並びに、延伸後に得られるフィルムに所定の温度範囲で再加熱処理を行うことを組み合わせることにより、長尺の斜め延伸フィルムにおいて従来弛んでいた縁部の弛みを抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の通りである。
〔1〕 長尺の樹脂フィルムの両端部をそれぞれ把持しうる第一の把持子及び第二の把持子によって前記樹脂フィルムの両端部を把持した状態で、オーブンを通過するように前記樹脂フィルムを搬送することにより、前記樹脂フィルムを延伸して、その幅方向に対して平均で5°以上85°以下の角度に遅相軸を有する長尺の延伸フィルムを製造する、延伸フィルムの製造方法であって、
前記オーブンが、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーン及び再加熱ゾーンを、上流からこの順に有し、
前記延伸ゾーンが、前記樹脂フィルムの幅方向において、前記樹脂フィルムの前記両端部を除いた中間領域の前記第二の把持子側の端部温度を前記第一の把持子側の端部温度よりも5℃以上15℃以下だけ高くしうる温度勾配を有する特定ゾーンを含み、
前記再加熱ゾーンが、前記樹脂フィルムの温度がTg+5℃以上Tg+20℃以下(Tgは、前記樹脂フィルムを形成する樹脂のガラス転移温度を表す。)となるように前記樹脂フィルムを加熱しうる温度を有し、
前記製造方法が、
前記樹脂フィルムの両端部を前記第一の把持子及び前記第二の把持子によって把持する工程と、
前記樹脂フィルムに前記予熱ゾーンを通過させる工程と、
前記樹脂フィルムに前記第一の把持子の移動距離が前記第二の把持子の移動距離よりも長くなるように前記延伸ゾーンを通過させる工程と、
前記樹脂フィルムに前記熱固定ゾーンを通過させる工程と、
前記樹脂フィルムに前記再加熱ゾーンを通過させる工程とを有する、延伸フィルムの製造方法。
〔2〕 延伸倍率が、1.1倍以上3.0倍以下である、〔1〕記載の延伸フィルムの製造方法。
〔3〕 前記特定ゾーンにおける前記樹脂フィルムの前記中間領域の前記第一の把持子側の端部温度及び前記第二の把持子側の端部温度の両方が、Tg+13℃以上Tg+30℃以下である、〔1〕又は〔2〕記載の延伸フィルムの製造方法。
〔4〕 前記延伸フィルムが、前記延伸フィルムの幅方向に対して平均で40°以上50°以下の角度に遅相軸を有する、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
〔5〕 前記延伸フィルムの幅が、1300mm以上1500mm以下である、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
〔6〕 前記延伸フィルムの厚みが、10μm以上100μm以下である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
〔7〕 前記延伸フィルムが、熱可塑性樹脂からなる、〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
〔8〕 〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、長尺の延伸フィルム。
〔9〕 長尺の延伸フィルムであって、
その幅方向に対して平均で5°以上85°以下の角度に遅相軸を有し、
幅方向の両縁部の長さ比率が、0.9975〜1.0025である、長尺の延伸フィルム。
〔10〕 平均NZ係数が、1.08〜1.3である、〔8〕又は〔9〕記載の長尺の延伸フィルム。
〔11〕 一軸延伸フィルムである、〔8〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の長尺の延伸フィルム。
本発明の延伸フィルムの製造方法によれば、幅方向の縁部において弛みが無く、且つ幅方向に対して斜めの方向に遅相軸を有する長尺の延伸フィルムを製造できる。
本発明の長尺の延伸フィルムは、幅方向の縁部において弛みが無く、且つ幅方向に対して斜めの方向に遅相軸を有する。
図1は、本発明の一実施形態に係る延伸フィルムの製造装置を模式的に示す平面図である。 図2は、本発明の一実施形態に係るテンター装置を模式的に示す平面図である。 図3は、本発明の一実施形態に係るトリミング装置を模式的に示す側面図である。 図4は、延伸フィルムの幅方向の両縁部での長さ比率の測定方法を説明するため、延伸フィルムを模式的に示す平面図である。
以下、本発明について実施形態及び例示物を示して詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施形態及び例示物に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、「長尺」とは、幅に対して、少なくとも5倍以上の長さを有するものをいい、好ましくは10倍若しくはそれ以上の長さを有し、具体的にはロール状に巻き取られて保管又は運搬される程度の長さを有するものをいう。
また、以下の説明において、フィルムの面内レターデーションは、別に断らない限り、(nx−ny)×dで表される値である。さらに、NZ係数は、別に断らない限り、(nx−nz)/(nx−ny)で表される値である。ここで、nxは、フィルムの厚み方向に垂直な方向(面内方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表す。nyは、フィルムの前記面内方向であってnxの方向に直交する方向の屈折率を表す。nzはフィルムの厚み方向の屈折率を表す。dは、フィルムの厚みを表す。測定波長は、別に断らない限り、590nmとする。
また、以下の説明において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」を含む。「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」を含む。さらに、「(メタ)アクリロニトリル」は、「アクリロニトリル」及び「メタクリロニトリル」を含む。
さらに、以下の説明において、要素の方向が「平行」、「垂直」及び「直交」とは、別に断らない限り、本発明の効果を損ねない範囲内、例えば±5°の範囲内での誤差を含んでいてもよい。
また、以下の説明において、MD方向(machine direction)は、製造ラインにおけるフィルムの流れ方向であり、通常は長尺のフィルムの長手方向及び縦方向と平行である。
さらに、以下の説明において、TD方向(traverse direction)は、フィルム面に平行な方向であって、MD方向に垂直な方向であり、通常は長尺のフィルムの幅方向及び横方向と平行である。
また、以下の説明において、長尺のフィルムの斜め方向とは、別に断らない限り、そのフィルムの面内方向であって、そのフィルムの幅方向に平行でもなく垂直でもない方向を示す。
また、以下の説明において、「偏光板」とは、別に断らない限り、剛直な部材だけでなく、例えば樹脂製のフィルムのように可撓性を有する部材も含む。
[1.実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係る延伸フィルム23の製造装置10を模式的に示す平面図である。この図1において、テンター装置100では外側把持子110R及び内側把持子110Lの図示は省略している。また、図2は、本発明の一実施形態に係るテンター装置100を模式的に示す平面図である。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る延伸フィルム23の製造装置10は、テンター装置100、オーブン200、トリミング装置300を備える。この製造装置10は、繰出しロール30から樹脂フィルム40を繰り出し、繰り出された樹脂フィルム40をテンター装置100で延伸してトリミング前フィルム20を製造しうるように設けられている。また、この製造装置10は、得られたトリミング前フィルム20の不要部分である幅方向の両端部21及び22をトリミング装置300で切り除き、残った中間領域を延伸フィルム23として巻き取ってフィルムロール50を得るように設けられている。ここで、本実施形態では、トリミング前フィルム20の中間領域は、フィルムロール50として回収されるべき延伸フィルム23と同様のものを示すので、トリミング前フィルム20の中間領域は延伸フィルム23と同様の符号「23」を付して説明する。
〔1.1.樹脂フィルム40〕
樹脂フィルム40を形成する樹脂としては、通常、熱可塑性樹脂を用いる。このような熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ノルボルネン系樹脂等の脂環式構造を有する重合体樹脂;ジアセチルセルロース樹脂及びトリアセチルセルロース樹脂等のセルロース系樹脂;ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリケトンサルファイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリプロピレン樹脂、セルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−ビニル芳香族化合物共重合体樹脂、イソブテン/N−メチルマレイミド共重合体樹脂、スチレン/アクリルニトリル共重合体樹脂などが挙げられる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせてもよい。
これらの中でも、脂環式構造を有する重合体樹脂が好ましい。脂環式構造を有する重合体樹脂とは、脂環式構造を有する重合体を含む樹脂である。また、脂環式構造を有する重合体とは、その重合体の構造単位が脂環式構造を有する重合体である。この脂環式構造を有する重合体は、主鎖に脂環式構造を有していてもよく、側鎖に脂環式構造を有していてもよい。この脂環式構造を有する重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。中でも、機械的強度、耐熱性などの観点から、主鎖に脂環式構造を有する重合体が好ましい。
脂環式構造としては、例えば、飽和脂環式炭化水素(シクロアルカン)構造、不飽和脂環式炭化水素(シクロアルケン、シクロアルキン)構造などが挙げられる。中でも、例えば機械強度、耐熱性などの観点から、シクロアルカン構造及びシクロアルケン構造が好ましく、中でもシクロアルカン構造が特に好ましい。
脂環式構造を構成する炭素原子数は、一つの脂環式構造あたり、好ましくは4個以上、より好ましくは5個以上であり、好ましくは30個以下、より好ましくは20個以下、特に好ましくは15個以下の範囲である。脂環式構造を構成する炭素原子数が前記の数であるときに、当該脂環式構造を有する重合体を含む樹脂の機械強度、耐熱性、及び成形性が高度にバランスされ、好適である。
脂環式構造を有する重合体において、脂環式構造を有する構造単位の割合は、使用目的に応じて適宜選択してもよく、好ましくは55重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上であり、通常100重量%以下である。脂環式構造を有する重合体における脂環式構造を有する構造単位の割合がこの範囲にあると、当該脂環式構造を有する重合体を含む樹脂の透明性及び耐熱性が良好となる。
脂環式構造を有する重合体の中でも、シクロオレフィン重合体が好ましい。シクロオレフィン重合体は、シクロオレフィン単量体を重合して得られる構造を有する重合体である。また、シクロオレフィン単量体は、炭素原子で形成される環構造を有し、かつ該環構造中に重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物である。重合性の炭素−炭素二重結合としては、例えば開環重合等の重合可能な炭素−炭素二重結合が挙げられる。また、シクロオレフィン単量体の環構造としては、例えば、単環、多環、縮合多環、橋かけ環及びこれらを組み合わせた多環等が挙げられる。中でも、得られる重合体の誘電特性及び耐熱性等の特性を高度にバランスさせる観点から、多環のシクロオレフィン単量体が好ましい。
上記のシクロオレフィン重合体の中でも好ましいものとしては、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン重合体、環状共役ジエン重合体、及び、これらの水素化物等が挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン系重合体は、成形性が良好なため、特に好適である。
ノルボルネン系重合体の例としては、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体、若しくはノルボルネン構造を有する単量体と任意の単量体との開環共重合体、又はそれらの水素化物;ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体、若しくはノルボルネン構造を有する単量体と任意の単量体との付加共重合体、又はそれらの水素化物;などを挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン構造を有する単量体の開環(共)重合体水素化物は、成形性、耐熱性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、特に好適である。ここで「(共)重合体」とは、重合体及び共重合体のことをいう。
ノルボルネン構造を有する単量体としては、例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(慣用名:ノルボルネン)、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3,7−ジエン(慣用名:ジシクロペンタジエン)、7,8−ベンゾトリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3−エン(慣用名:メタノテトラヒドロフルオレン)、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン(慣用名:テトラシクロドデセン)、およびこれらの化合物の誘導体(例えば、環に置換基を有するもの)などを挙げることができる。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、アルキレン基、極性基などを挙げることができる。また、これらの置換基は、同一または相異なって、複数個が環に結合していてもよい。また、ノルボルネン構造を有する単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
極性基の種類としては、例えば、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を有する原子団などが挙げられる。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、ハロゲン原子などが挙げられる。極性基の具体例としては、カルボキシル基、カルボニルオキシカルボニル基、エポキシ基、ヒドロキシル基、オキシ基、エステル基、シラノール基、シリル基、アミノ基、ニトリル基、スルホン酸基などが挙げられる。
ノルボルネン構造を有する単量体と開環共重合可能な任意の単量体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどのモノ環状オレフィン類およびその誘導体;シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエンなどの環状共役ジエンおよびその誘導体;などが挙げられる。ノルボルネン構造を有する単量体と開環共重合可能な任意の単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体、およびノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な任意の単量体との開環共重合体は、例えば、単量体を公知の開環重合触媒の存在下に重合又は共重合することにより製造しうる。
ノルボルネン構造を有する単量体と付加共重合可能な任意の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテンなどの炭素原子数2〜20のα−オレフィンおよびこれらの誘導体;シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセンなどのシクロオレフィンおよびこれらの誘導体;1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエンなどの非共役ジエン;などが挙げられる。これらの中でも、α−オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。また、ノルボルネン構造を有する単量体と付加共重合可能な任意の単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体、およびノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な任意の単量体との付加共重合体は、例えば、単量体を公知の付加重合触媒の存在下に重合又は共重合することにより製造しうる。
ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体の水素添加物、ノルボルネン構造を有する単量体とこれと開環共重合可能な任意の単量体との開環共重合体の水素添加物、ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体の水素添加物、及び、ノルボルネン構造を有する単量体とこれと共重合可能な任意の単量体との付加共重合体の水素添加物は、例えば、これらの重合体の溶液において、ニッケル、パラジウム等の遷移金属を含む公知の水素添加触媒の存在下で、炭素−炭素不飽和結合を好ましくは90%以上水素添加することによって製造しうる。
ノルボルネン系重合体の中でも、構想単位として、X:ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4−ジイル−エチレン構造と、Y:トリシクロ[4.3.0.12,5]デカン−7,9−ジイル−エチレン構造とを有し、これらの構造単位の量が、ノルボルネン系重合体の構造単位全体に対して90重量%以上であり、かつ、Xの含有割合とYの含有割合との比が、X:Yの重量比で100:0〜40:60であるものが好ましい。このような重合体を用いることにより、当該ノルボルネン系重合体を含む樹脂の層を、長期的に寸法変化がなく、光学特性の安定性に優れるものにすることができる。
単環の環状オレフィン重合体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン等の単環を有する環状オレフィンモノマーの付加重合体を挙げることができる。
環状共役ジエン重合体としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジエンモノマーの付加重合体を環化反応して得られる重合体;シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン等の環状共役ジエンモノマーの1,2−付加重合体または1,4−付加重合体;およびこれらの水素化物;などを挙げることができる。
脂環式構造を有する重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上、特に好ましくは20,000以上であり、好ましくは100,000以下、より好ましくは80,000以下、特に好ましくは50,000以下である。重量平均分子量がこのような範囲にあるときに、延伸フィルムの機械的強度および成型加工性が高度にバランスされ好適である。ここで、前記の重量平均分子量は、溶媒としてシクロヘキサンを用いてゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレンまたはポリスチレン換算の重量平均分子量である。ただし、前記のゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーにおいて、試料がシクロヘキサンに溶解しない場合には溶媒としてトルエンを用いてもよい。
脂環式構造を有する重合体の分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は、好ましくは1.2以上、より好ましくは1.5以上、特に好ましくは1.8以上であり、好ましくは3.5以下、より好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.7以下である。分子量分布を前記範囲の下限値以上にすることにより、重合体の生産性を高め、製造コストを抑制できる。また、上限値以下にすることにより、低分子成分の量が小さくなるので、高温曝露時の緩和を抑制して、延伸フィルムの安定性を高めることができる。
また、延伸フィルムを形成する樹脂は、重合体以外にも任意の成分を含みうる。任意の成分の例を挙げると、顔料、染料等の着色剤;可塑剤;蛍光増白剤;分散剤;熱安定剤;光安定剤;紫外線吸収剤;耐電防止剤;酸化防止剤;微粒子;界面活性剤等の添加剤が挙げられる。これらの成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。ただし、樹脂に含まれる重合体の量は、好ましくは、50重量%〜100重量%、又は70重量%〜100重量%である。
樹脂フィルム40を形成する樹脂のガラス転移温度Tgは、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上、特に好ましくは120℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、特に好ましくは180℃以下である。延伸フィルムを形成する樹脂のガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、高温環境下における延伸フィルムの耐久性を高めることができる。また、上限値以下にすることにより、延伸処理を容易に行えるようにできる。
樹脂フィルム40を形成する樹脂は、光弾性係数の絶対値が、好ましくは10×10−12Pa−1以下、より好ましくは7×10−12Pa−1以下、特に好ましくは4×10−12Pa−1以下である。これにより、延伸フィルムの面内レターデーションのバラツキを小さくすることができる。ここで、光弾性係数Cは、複屈折をΔn、応力をσとしたとき、C=Δn/σで表される値である。
本実施形態では、樹脂フィルム40として、延伸処理を施されていない未延伸フィルムを用いた例を示して説明する。このような未延伸フィルムは、例えば、キャスト成形法、押出成形法、インフレーション成形法などによって得ることができる。これらのうち押出成形法は、残留揮発性成分量が少なく、寸法安定性にも優れるので好ましい。
〔1.2.テンター装置100〕
図1に示すように、テンター装置100は、繰出しロール30から繰り出される樹脂フィルム40を延伸しうる装置である。このテンター装置100は、図2に示すように、第一の把持子としての外側把持子110R及び第二の把持子としての内側把持子110Lと、一対のガイドレール120R及び120Lとを備える。外側把持子110R及び内側把持子110Lは、樹脂フィルム40の両端部41及び42をそれぞれ把持しうるように設けられている。また、ガイドレール120R及び120Lは、前記の外側把持子110R及び内側把持子110Lを案内するためにフィルム搬送路の両側に設けられている。
外側把持子110Rは、フィルム搬送路の右側に設けられたガイドレール120Rに沿って走行しうるように設けられている。また、内側把持子110Lは、フィルム搬送路の左側に設けられたガイドレール120Lに沿って走行しうるように設けられている。ここで、本実施形態では、「右」及び「左」とは、別に断らない限り、搬送方向の上流から下流を観察した場合における向きを示す。
これらの外側把持子110R及び内側把持子110Lは、それぞれ多数設けられている。また、外側把持子110R及び内側把持子110Lは、前後の外側把持子110R及び内側把持子110Lと一定間隔を保って、一定速度で走行しうるように設けられている。
さらに、外側把持子110R及び内側把持子110Lは、テンター装置100に順次供給される樹脂フィルム40の幅方向の両端部41及び42を、テンター装置100の入口部130において把持し、テンター装置100の出口部140で開放しうる構成を有している。
ガイドレール120R及び120Lは、外側把持子110R及び内側把持子110Lが所定の軌道を周回しうるように、無端状の連続軌道を有している。このため、テンター装置100は、テンター装置100の出口部140で樹脂フィルム40を開放した外側把持子110R及び内側把持子110Lを、順次、入口部130に戻しうる構成を有している。
ガイドレール120R及びガイドレール120Lは、製造すべき延伸フィルム23の遅相軸の方向及び延伸倍率等の条件に応じた、非対称な形状を有している。本実施形態では、ガイドレール120R及び120Lの形状は、そのガイドレール120R及び120Lによって案内される外側把持子110R及び内側把持子110Lが、搬送方向の上流から下流を観察した場合における左方向へ、樹脂フィルム40の進行方向を曲げるように、樹脂フィルム40を搬送しうる形状に設定されている。ここで樹脂フィルム40の進行方向とは、樹脂フィルム40の幅方向の中点の移動方向のことをいう。
このように樹脂フィルム40の進行方向を左方向へ曲げるようにガイドレール120R及び120Lの形状を設定しているので、外側把持子110Rが樹脂フィルム40を把持しながら走行する軌道の距離は、内側把持子110Lが樹脂フィルム40を把持しながら走行する軌道の距離よりも長くなる。そのため、テンター装置100の入口部130において樹脂フィルム40の進行方向に対して垂直な方向に相対していた外側把持子110R及び内側把持子110Lは、テンター装置100の出口部140において、内側把持子110Lが外側把持子110Rよりも先行しうる。これにより、テンター装置100は、樹脂フィルム40を、当該樹脂フィルム40の斜め方向へ延伸しうる構成を有している(図2の破線LD1〜LD3参照)。
〔1.3.オーブン200〕
図1に示すように、製造装置10には、テンター装置100を覆うようにオーブン200が設けられている。そのため、テンター装置100は、外側把持子110R及び内側把持子110Lによって樹脂フィルム40の両端部41及び42を把持した状態で、オーブン200を通過するように樹脂フィルム40を搬送しうる構成を有している。
オーブン200は、予熱ゾーン210、延伸ゾーン220、熱固定ゾーン230及び再加熱ゾーン240を、搬送方向の上流からこの順に有する。これらの予熱ゾーン210、延伸ゾーン220、熱固定ゾーン230及び再加熱ゾーン240の間は隔壁250で隔てられているので、オーブン200は予熱ゾーン210、延伸ゾーン220、熱固定ゾーン230及び再加熱ゾーン240内の温度を独立に調整できる構成を有している。
予熱ゾーン210は、オーブン200の入口の直後に設けられた区間である。通常、予熱ゾーン210は、樹脂フィルム40の両端部41及び42を把持した外側把持子110R及び内側把持子110Lが一定の間隔D(図2参照。)を保ったまま走行しうるように設けられている。
予熱ゾーン210の温度は、樹脂フィルム40の温度が常温よりも高くなるように設定されている。予熱ゾーン210における樹脂フィルム40の具体的な温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくはTg+5℃以上、特に好ましくはTg+15℃以上であり、好ましくはTg+50℃以下、より好ましくはTg+30℃以下、特に好ましくはTg+20℃以下である。ここでTgは、樹脂フィルム40を形成する樹脂のガラス転移温度を表す。このような温度で予熱を行なうことにより、樹脂フィルム40に含まれる分子を延伸によって安定して配向させることができる。
ここで、搬送中の樹脂フィルム40の温度を測定する際、樹脂フィルム40に温度センサが接触すると、樹脂フィルム40を傷つける可能性がある。そこで、本実施形態では、樹脂フィルム40の測定対象領域からの距離5mm以内の空間の温度を測定し、これを樹脂フィルム40の測定対象領域の温度として採用しうる。
延伸ゾーン220は、図1に示すように、樹脂フィルム40の両端部41及び42を把持した外側把持子110Rと内側把持子110Lとの間の間隔が開き始め、再び一定となるまでの区間である。前記のように、本実施形態では、ガイドレール120R及び120Lの形状が、樹脂フィルム40の進行方向を左方向へ曲げるように設定されている。そのため、この延伸ゾーン220においては、外側把持子110Rの移動距離は内側把持子110Lの移動距離よりも長く設定されている。
さらに、本実施形態では、この延伸ゾーン220は、樹脂フィルム40の幅方向において所定の温度勾配を有する特定ゾーン221を含む。この特定ゾーン221の温度勾配は、樹脂フィルム40の幅方向において、樹脂フィルム40の中間領域43の内側把持子110L側の端部温度Tを外側把持子110R側の端部温度Tよりも所定温度だけ高くしうるように設定されている。具体的には、前記の端部温度TLと端部温度TRとの差TL−TRが収まるべき所定温度は、通常5℃以上、好ましくは9℃以上であり、通常15℃以下、好ましくは13℃以下、より好ましくは11℃以下である。延伸ゾーン220がこのような温度勾配を有する特定ゾーン221を含むことにより、この特定ゾーン221を通過する樹脂フィルム40の幅方向の温度には、中間領域43の内側把持子110L側の端部温度Tが外側把持子110R側の端部温度Tよりも所定温度だけ高くなる勾配が生じる。これにより、製造されるトリミング前フィルム20及び延伸フィルム23の左側の縁及びその近傍に弛みが生じることを抑制できる。
ここで、樹脂フィルム40の中間領域43は、樹脂フィルム40の幅方向の両端部41及び42を除いた領域を指す。図1においては、樹脂フィルム40の中間領域43と両端部41及び42との境界線、並びに、その樹脂フィルム40から製造されるトリミング前フィルム20の中間領域23と両端部21及び22との境界線を、破線にて示す。また、中間領域43の外側把持子110R側の端部温度Tとは、中間領域43の外側把持子110Rに近い方の端部43Rの温度を指す。さらに、中間領域43の内側把持子110L側の端部温度Tとは、中間領域43の内側把持子110Lに近い方の端部43Lの温度を指す。
樹脂フィルム40の両端部41及び42は把持子110R及び110Lで把持されるので傷が生じている可能性がある。また、樹脂フィルム40の両端部41及び42は、把持子110R及び110Lで把持されることによって延伸による応力が伝わり難く、そのため所望の延伸ができていない可能性がある。そのため、樹脂フィルム40の両端部41及び42に相当するトリミング前フィルム20の両端部21及び22は、通常はトリミング前フィルム20から切り除かれ、製品としては用いられない。よって、トリミング前フィルム20から両端部21及び22を除いた中間領域23が製品である延伸フィルム23となるのであるから、樹脂フィルム40においても両端部41及び42を除く中間領域43の品質を制御することが望まれる。このような事情から、本実施形態に係るオーブン200は、前述のように、製品となりうる延伸フィルム23に相当する領域として、樹脂フィルム40の中間領域43の温度勾配を制御しうる構成を有している。
また、特定ゾーン221は、樹脂フィルム40の中間領域43の外側把持子110R側の端部温度T及び内側把持子110L側の端部温度Tの両方を、所定の温度範囲に収めうる温度を有することが好ましい。前記の温度範囲は、具体的には、好ましくはTg+13℃以上、より好ましくはTg+15℃以上、特に好ましくはTg+18℃以上であり、好ましくはTg+30℃以下、より好ましくはTg+25℃以下、特に好ましくはTg+20℃以下である。特定ゾーン221の温度をこのように設定することにより、トリミング前フィルム20及び延伸フィルム23の弛みをより確実に抑制することができる。また、樹脂フィルム40に含まれる分子を延伸によって確実に配向させることができる。
前記のような温度勾配を有する特定ゾーン221の構成としては、様々なものを採用しうる。例えば、延伸ゾーン220を図示しない隔壁によって、独立して温度を制御可能な複数のゾーンに区画し、それらのゾーンに温度調整装置を設けてもよい。温度調整装置としては、例えば、樹脂フィルム40の幅方向に並んで設けられた、延伸ゾーン220内に温風を送り込みうる開度調整が可能なノズルを備えるものを用いてもよい。このような温度調整装置では、ノズルの開度を幅方向で調整することにより、幅方向での温度勾配を実現できる。また、温度調整装置としては、例えば、樹脂フィルム40の幅方向に並んで設けられた、出力調整が可能な赤外線ヒーターを備えるものを用いてもよい。このような温度調整装置では、ヒーターの出力を幅方向で制御することにより、幅方向での温度勾配を実現できる。
特定ゾーン221を含めた延伸ゾーン220の平均温度は、通常、樹脂フィルム40の温度が常温よりも高くなるように設定されている。延伸ゾーン220における樹脂フィルム40の具体的な温度は、好ましくはTg+3℃以上、より好ましくはTg+5℃以上、特に好ましくはTg+8℃以上であり、好ましくはTg+15℃以下、より好ましくはTg+12℃以下、より好ましくはTg+10℃以下である。このような温度で延伸を行なうことにより、樹脂フィルム40に含まれる分子を延伸によって安定して配向させかつ所望の位相差を得ることができる。
熱固定ゾーン230は、延伸ゾーン220より下流において、外側把持子110Rと内側把持子110Lとの間の間隔Dを再び一定に保ったまま走行しうる区間である。
熱固定ゾーン230の温度は、樹脂フィルム40の温度が延伸ゾーン220での樹脂フィルム40の温度よりも低くなるように設定されている。熱固定ゾーン230における樹脂フィルム40の具体的な温度は、好ましくはTg−5℃以上、より好ましくはTg−2℃以上、特に好ましくはTg℃以上であり、好ましくはTg+10℃以下、より好ましくはTg+5℃以下、特に好ましくはTg+2℃以下である。このような温度で熱固定を行なうことにより、延伸フィルム23に含まれる分子の配向の大きさ及び方向を、より正確に制御することができる。
再加熱ゾーン240は、熱固定ゾーン230より下流において、外側把持子110Rと内側把持子110Lとの間の間隔Dを一定に保ったまま走行しうる区間である。
再加熱ゾーン240は、樹脂フィルム40の温度が熱固定ゾーン230での樹脂フィルム40の温度よりも高い所定の温度になるよう樹脂フィルム40を加熱しうる温度に設定されている。再加熱ゾーン240における樹脂フィルム40の具体的な温度は、通常Tg+5℃以上、好ましくはTg+7℃以上、より好ましくはTg+10℃以上であり、通常Tg+20℃以下、好ましくはTg+17℃以下、より好ましくはTg+15℃以下である。再加熱ゾーン240においてこのように樹脂フィルム40の再加熱を行なうことにより、製造されるトリミング前フィルム20及び延伸フィルム23の左側の縁及びその近傍に弛みが生じることを抑制できる。
また、熱固定ゾーン230における樹脂フィルム40の温度をT1、再加熱ゾーン240における樹脂フィルム40の温度をT2としたときに、T2はT1より高い温度である。T1とT2は、3℃≦T2−T1≦10℃の関係を満たすことが好ましい。
再加熱ゾーン240における樹脂フィルム40の滞留時間は、好ましくは2秒以上、より好ましくは4秒以上であり、好ましくは10秒以下、より好ましくは8秒以下である。
再加熱ゾーン240における樹脂フィルム40の滞留時間を前記範囲の下限以上にすることにより、トリミング前フィルム20及び延伸フィルム23の左側の縁及びその近傍に弛みが生じることを効果的に抑制できる。また、上限値以下にすることにより、樹脂フィルム40における配向の緩和を防止できる。
〔1.4.トリミング装置300〕
製造装置10は、テンター装置100の下流にトリミング装置300を備える。このトリミング装置300は、テンター措置100から搬送されてくるトリミング前フィルム20から、不要な両端部21及び22を切り除くための装置である。
図3は、本発明の一実施形態に係るトリミング装置300を模式的に示す側面図である。
トリミング装置300は、図3に示すように、トリミング前フィルム20の片面側に設けられたトリミングナイフ310R及び310Lと、もう片面側に設けられたトリミングナイフ320R及び320Lとを備える。これらのトリミングナイフ310R、310L、320R及び320Lはいずれも円板の外周に刃が装着されたものであり、トリミングナイフ310R及び320Rはトリミング前フィルム20の中間部23と端部21との境界に設けられ、トリミングナイフ310L及び320Lはトリミング前フィルム20の中間部23と端部22との境界に設けられている。
トリミングナイフ310R及び320Rは、トリミングナイフ310Rの刃とトリミングナイフ320Rの刃とが重なるように並んで設けられている。また、これらのトリミングナイフ310R及び320Rの位置は、前記のトリミングナイフ310Rの刃とトリミングナイフ320Rの刃とが重なる交点が、トリミング装置300内で搬送されるトリミング前フィルム20の搬送路に位置するよう、調整されている。さらに、トリミングナイフ310L及び320Lは、トリミングナイフ310Lの刃とトリミングナイフ320Lの刃とが重なるように並んで設けられている。また、これらのトリミングナイフ310L及び320Lの位置は、前記のトリミングナイフ310Lの刃とトリミングナイフ320Lの刃とが重なる交点が、トリミング装置300内で搬送されるトリミング前フィルム20の搬送路に位置するよう、調整されている。さらに、これらのトリミングナイフ310R、310L、320R及び320Lは図示しない駆動装置によって回転しうるように設けられている。そのため、トリミング装置300は、トリミング装置300内を搬送されるトリミング前フィルム20の中間部分23と両端部21及び22とを、回転するトリミングナイフ310R、310L、320R及び320Lによって切り分けうる構成を有している。
さらに、トリミング装置300は、トリミングナイフ310R、310L、320R及び320Lの下流に、搬送ロール330を備える。この搬送ロール330を備えることにより、トリミング装置300は、トリミングナイフ310R、310L、320R及び320Lによってトリミング前フィルム20から切り取られた両端部21及び22を、トリミング前フィルム20の中間領域23とは別の場所へ案内しうる構成を有している。
〔1.5.延伸フィルムの製造方法〕
本発明の一実施形態に係る延伸フィルム23の製造装置10は上述したように構成されている。この製造装置10を用いて延伸フィルム23を製造する際には、以下に説明する延伸フィルム23の製造方法を実施する。
本実施形態に係る延伸フィルム23の製造方法では、図1に示すように、繰出しロール30から長尺の樹脂フィルム40を繰り出し、繰り出された樹脂フィルム40をテンター装置100に連続的に供給する工程を行なう。その後、テンター装置100が、外側把持子110R及び内側把持子110Lによって樹脂フィルム40の両端部41及び42を把持した状態で、オーブン200を通過するように樹脂フィルム40を搬送する。
具体的には、テンター装置100の入口部130(図2参照。)において、樹脂フィルム40の両端部41及び42を、外側把持子110R及び内側把持子110Lによって順次把持する工程を行なう。両端部41及び42を把持された樹脂フィルム40は、外側把持子110R及び内側把持子110Lの走行に伴って搬送され、オーブン200に入る。
オーブン200に樹脂フィルム40が入ると、外側把持子110R及び内側把持子110Lの走行に伴って、その樹脂フィルム40にオーブン200の予熱ゾーン210を通過させる工程が行なわれる。予熱ゾーン210を通過する樹脂フィルム40は、加熱されて所望の温度となる。
予熱ゾーン210を通過した後、樹脂フィルム40にオーブン200の延伸ゾーン220を通過させる工程が行なわれる。テンター装置100の入口部130において樹脂フィルム40の進行方向に対して垂直な方向に相対していた外側把持子110R及び内側把持子110Lは、延伸ゾーン220において非対称な形状を有するガイドレール120R及び120Lに沿って走行する。そのため、これらの外側把持子110R及び内側把持子110Lは、延伸ゾーン220内において、外側把持子110Rの移動距離が内側把持子110Lの移動距離よりも長くなるよう走行する。これにより、延伸ゾーン220よりも下流の区間では、内側把持子110Lが外側把持子110Rよりも先行する(図2の破線LD1、LD2及びLD3参照。)。このように走行する外側把持子110R及び内側把持子110Lによって樹脂フィルム40が延伸されることにより、延伸ゾーン220において、得られる延伸フィルム23の幅方向に対して斜めの方向へ、樹脂フィルム40を延伸する工程が行われている。
このとき、延伸倍率は、好ましくは1.1倍以上、より好ましくは1.2倍以上、特に好ましくは1.3倍以上であり、好ましくは3.0倍以下、より好ましくは2.5倍以下、特に好ましくは2.0倍以下である。延伸倍率を前記範囲の下限値以上にすることにより延伸フィルム23における分子の配向の大きさ及び方向を、より正確に制御することができる。また、上限値以下にすることによりフィルム破断を抑制し、斜め方向に遅相軸を有した長尺フィルムを安定的に得ることができる。
さらに、本実施形態では、延伸ゾーン220の特定ゾーン221においては樹脂フィルム40が幅方向において前記の温度勾配を有するように温度調整が行なわれている。そのため、特定ゾーン221を通過する樹脂フィルム40は、幅方向において上述した温度勾配を有した状態で、延伸される。
延伸ゾーン220を通過した後、樹脂フィルム40にオーブン200の熱固定ゾーン230を通過させる工程が行なわれる。この熱固定ゾーン230では、樹脂フィルム40は延伸ゾーン220での樹脂フィルム40の温度よりも低い前記温度範囲に調整される。このような温度において、樹脂フィルム40内の分子状態が安定になり、樹脂フィルム40内の分子の配向が固定化される。
熱固定ゾーン230を通過した後、樹脂フィルム40にオーブン200の再加熱ゾーン240を通過させる工程が行なわれる。この再加熱ゾーン240では、樹脂フィルム40は、熱固定ゾーン230での樹脂フィルム40の温度よりも高い前記温度範囲に調整される。このような再加熱ゾーン240での樹脂フィルム40の再加熱と、特定ゾーン221での温度勾配のある温度調整とを組み合わせて行なうことにより、製造されるトリミング前フィルム20及び延伸フィルム23の左側の縁部に弛みが生じることを抑制できる。
再加熱ゾーン240を通過した後、樹脂フィルム40はオーブン200の外に出る。そして、テンター装置100の出口部140まで搬送されると、外側把持子110R及び内側把持子110Lによる把持から開放されて、トリミング装置300へと送出される。上述したようにしてテンター装置100において延伸処理が行われるので、延伸処理が施された樹脂フィルム40は、その幅方向に対して斜めの方向に延伸されたトリミング前フィルム20となっている。
このトリミング前フィルム20は、前記のように延伸処理を施されたことにより、通常、幅方向に対して斜めの方向に遅相軸を有している。しかし、トリミング前フィルム20の幅方向の両端部21及び22は、所望の光学特性を有していない可能性がある。そのため、トリミング装置300では、トリミング前フィルム20の幅方向の両端部21及び22を切り除き、両端部21及び22以外の中間領域23を回収できるようにする。
具体的には、テンター装置100から送出されたトリミング前フィルム20は、トリミング装置300まで搬送されると、図3に示すように、トリミング装置300のトリミングナイフ310R、310L、320R及び320Lによって、その両端部21及び22と中間領域23との境界を切り断たれる。そして、トリミング前フィルム20の両端部21及び22は搬送ロール330によって中間領域23とは別の場所へと案内され、回収される。また、トリミング前フィルム20の中間領域23は、トリミング装置300の下流へと送出され、図1に示すように延伸フィルム23として巻き取られてフィルムロール50として回収される。
以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、その幅方向に対して斜めの方向に遅相軸を有する延伸フィルム23を製造することができる。この延伸フィルムは、延伸前のフィルムである樹脂フィルム40と同様の樹脂で形成されたフィルムであって、その幅方向に対して斜めの一方向に延伸されたフィルムである。また、本実施形態では、樹脂フィルム40として未延伸フィルムを用いているので、この延伸フィルム23は、一軸延伸フィルムとなっている。
上述した製造方法で製造された延伸フィルム23においては、その幅方向の左側の縁部において、弛みが抑制されている。
樹脂フィルムを幅方向に対して斜めの方向に延伸して延伸フィルムを製造する従来の方法では、製造される延伸フィルムの片側の縁部に弛みが生じることがあった。具体的には、樹脂フィルムの進行方向を右又は左に曲げるように搬送して延伸すると、幅方向において樹脂フィルム内の残留応力が不均等となり、その曲げる方向の内側の縁部に弛みが生じていた。
これに対し、上述した実施形態に係る製造方法では、従来生じていた弛みを抑制できる。そのため、延伸フィルム23のハンドリング性及び搬送性を改善できる。さらに、通常は、延伸フィルム23の平面性を改善することが可能である。
〔1.6.変形例〕
本発明は前記の実施形態に限定されず、更に変更して実施してもよい。
例えば、樹脂フィルム40として、未延伸フィルムを任意の方向に延伸したフィルムを用いてもよい。このように、本実施形態に係る製造装置10に供する前に樹脂フィルム40を延伸する方法としては、例えば、ロール方式、フロート方式の縦延伸法、テンターを用いた横延伸法などを用いうる。中でも、厚み及び光学特性の均一性を保つためには、フロート方式の縦延伸法が好適である。
[2.延伸フィルムの説明]
以下、上述した製造方法により製造される長尺の延伸フィルムについて説明する。
延伸フィルムは、その幅方向に対して平均で所定範囲に遅相軸を有する。具体的には、延伸フィルムは、その幅方向に対して平均で5°以上85°以下の角度範囲に遅相軸を有する。ここで、フィルムがその幅方向に対して平均で所定範囲に遅相軸を有する、とは、そのフィルムの幅方向の複数の地点において当該フィルムの幅方向と遅相軸とがなす角度を測定した場合に、それらの地点で測定された角度の平均値が、前記の所定範囲に収まることを意味する。フィルムの幅方向と遅相軸とがなす角度を、以下、適宜「配向角」と呼ぶことがある。さらに、前記の配向角θの平均値を、以下、適宜「平均配向角」と呼ぶことがある。延伸フィルムの平均配向角θは、通常5°以上、好ましくは40°以上であり、通常85°以下、好ましくは50°以下である。前記の遅相軸は、樹脂フィルムを斜めの方向に延伸したことによって発現したものであるので、前記の平均配向角θの具体的な値は、上述した製造方法における延伸条件によって調整できる。
延伸フィルムは、幅方向の縁部における弛みを抑制できる。この弛みは、延伸フィルムの幅方向の両縁部の長さ比率によって評価できる。上述した製造方法で得られた延伸フィルムは、前記の長さ比率が、好ましくは0.9975以上、より好ましくは0.9990以上、特に好ましくは0.9995以上であり、好ましくは1.0025以下、より好ましくは1.0010以下、特に好ましくは1.0005以下である。前記の長さ比率がこのような範囲にあることは、延伸フィルムの弛みが小さいことを表す。
延伸フィルムの幅方向の両縁部の長さ比率は、次のようにして測定しうる。
図4は、延伸フィルムの幅方向の両縁部の長さ比率の測定方法を説明するため、延伸フィルムを模式的に示す平面図である。
図4に示すように、延伸フィルム400を用意する。この延伸フィルム400の幅方向の両方の縁410及び420は平行な直線状となっている。この延伸フィルム400の縁410及び420のうち、幅方向の一方の縁410において、所定の長さの区間を設定する。その後、この区間の端の点411及び412から、縁410に対して90.00°±0.03°の範囲内の方向に直線状に延伸フィルム400を切断する。これにより、延伸フィルム400の対向する2つの縁410及び420、並びに、切断されて現れた対向する2つ縁430及び440を四辺とする矩形状のフィルム片450が測定用サンプルとして得られる。そして、このフィルム片450の縁410に相当する辺の長さL及び縁420に相当する辺の長さLを測定する。すなわち、切断により現れた縁430及び440と、基準となった縁410とが交わる頂点411及び412間の距離Lを測定し、さらに、切断により現れた縁430及び440と、基準となった縁410に対向する縁420とが交わる頂点421及び422間の距離Lを測定する。そして、距離Lと距離Lとの比L/Lを計算する。この際、距離Lが800mm以上になるように、基準となる区間を設定する。また距離Lの上限は特に限定されないが、通常、2000mm以下である。
この比L/Lの測定を、基準点411の位置を変更して2回行なう。そして、2回の比L/Lの平均値を、その延伸フィルム400の幅方向の両縁部の長さ比率として求める。
さらに、上述の延伸フィルムは、一軸延伸フィルムであることが好ましい。従来、延伸フィルムの縁部に生じ得る弛みは、当該延伸フィルムが一軸延伸フィルムである場合に特に大きかった。これに対し、上述した製造方法により製造される延伸フィルムは、当該延伸フィルムが一軸延伸フィルムであっても、縁部における弛みを抑制できる。したがって、延伸フィルムが一軸延伸フィルムである場合に、縁部における撓みの抑制という利点を、顕著に発揮できる。
また、延伸フィルムの幅方向と遅相軸とがなす前記の配向角のバラツキは、延伸フィルムの長手方向において、好ましくは1.0°以下、より好ましくは0.5°以下、特に好ましくは0.3°以下であり、理想的には0°である。ここで、前記配向角のバラツキは、延伸フィルムの前記配向角の最大値と最小値との差を表す。前記の配向角のバラツキを前記のように小さくすることにより、この延伸フィルムから切り出したフィルムを液晶表示装置の光学補償フィルムとして用いた場合に、その液晶表示装置のコントラストを向上させることができる。
延伸フィルムの平均面内レターデーションReは、好ましくは100nm以上、より好ましくは120nm以上、特に好ましくは140nm以上であり、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、特に好ましくは150nm以下である。このような範囲の平均面内レターデーションReを有することにより、延伸フィルムから切り出したフィルムを表示装置の光学補償フィルムとして好適に用いうる。ただし、適用すべき表示装置の構成に応じて、延伸フィルムの平均面内レターデーションReは、適切な値に任意に設定しうる。
前記の平均面内レターデーションReは、フィルムの幅方向において5cm間隔の複数の地点での面内レターデーションを測定し、測定された各地点での面内レターデーションの値の平均値を計算することにより求めうる。
延伸フィルムの面内レターデーションのバラツキは、好ましくは10nm以下、より好ましくは5nm以下、特に好ましくは2nm以下であり、理想的には0nmである。ここで、面内レターデーションのバラツキは、延伸フィルムの任意の地点における面内レターデーションのうち最大値と最小値との差をいう。延伸フィルムの面内レターデーションのバラツキを前記のように小さくすることにより、この延伸フィルムから切り出したフィルムを表示装置に適用した場合に、その表示装置の画質を良好なものにすることが可能になる。
延伸フィルムの平均NZ係数は、好ましくは1.08以上、より好ましくは1.09以上、特に好ましくは1.10以上であり、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.20以下である。このような範囲の平均NZ係数を有することにより、延伸フィルムから切り出したフィルムを表示装置の光学補償フィルムとして好適に用いうる。ただし、適用すべき表示装置の構成に応じて、延伸フィルムの平均NZ係数は、適切な値に任意に設定しうる。
前記の平均NZ係数は、フィルムの幅方向において5cm間隔の複数の地点でのNZ係数を測定し、測定された各地点でのNZ係数の値の平均値を計算することにより求めうる。
延伸フィルムのNZ係数のばらつきは、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.07以下、特に好ましくは0.05以下であり、理想的にはゼロである。ここで、NZ係数のバラツキは、延伸フィルムの任意の地点におけるNZ係数のうち最大値と最小値との差をいう。延伸フィルムのNZ係数のバラツキを前記のように小さくすることにより、この延伸フィルムから切り出したフィルムを表示装置に適用した場合に、その表示装置の色ムラ等の表示品位低下を防止できる。
延伸フィルムの全光線透過率は、好ましくは80%以上である。光線透過率は、JIS K0115に準拠して、分光光度計(日本分光社製、紫外可視近赤外分光光度計「V−570」)を用いて測定しうる。
また、光学フィルムのヘイズは、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、特に好ましくは1%以下であり、理想的には0%である。ここで、ヘイズは、JIS K7361−1997に準拠して、日本電色工業社製「濁度計 NDH−300A」を用いて、5箇所測定し、それから求めた平均値を採用しうる。
延伸フィルムに残留した揮発性成分の量は、好ましくは0.1重量%以下、より好ましくは0.05重量%以下、さらに好ましくは0.02重量%以下であり、理想的にはゼロである。残留した揮発性成分の量を少なくすることにより、延伸フィルムの寸法安定性が向上し、面内レターデーション等の光学特性の経時変化を小さくすることができる。
ここで、揮発性成分とは、フィルム中に微量含まれる分子量200以下の物質であり、例えば、残留単量体及び溶媒などが挙げられる。揮発性成分の量は、フィルム中に含まれる分子量200以下の物質の合計として、フィルムをクロロホルムに溶解させてガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量することができる。
延伸フィルムの飽和吸水率は、好ましくは0.03重量%以下、さらに好ましくは0.02重量%以下、特に好ましくは0.01重量%以下であり、理想的にはゼロである。延伸フィルムの飽和吸水率が前記範囲であると、面内レターデーション等の光学特性の経時変化を小さくすることができる。
ここで、飽和吸水率は、フィルムの試験片を23℃の水中に24時間浸漬し、増加した重量の、浸漬前フィルム試験片の重量に対する百分率で表される値である。
延伸フィルムの平均厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、さらに好ましくは20μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは60μm以下である。これにより、延伸フィルムの機械的強度を高めることができる。
ここで、延伸フィルムの平均厚みは、フィルムの幅方向において5cm間隔の複数の地点で厚みを測定し、それらの測定値の平均値を計算することにより求めうる。
延伸フィルムの幅は、好ましくは1300mm以上、より好ましくは1330mm以上であり、好ましくは1500mm以下、より好ましくは1490mm以下である。延伸フィルムの幅をこのように広くすることにより、大型の表示装置(有機EL表示装置等)に延伸フィルムを適用することが可能となる。また、従来の幅1300mm以上の延伸フィルムは縁部の弛みが大きい傾向があったが、上述した製造方法により製造される延伸フィルムは、1300mm以上の広い幅を有していながら弛みを抑制できる。
延伸フィルムは、それ単独あるいは他の部材と組み合わせて、例えば位相差フィルム及び視野角補償フィルムとして用いうる。
[3.偏光板]
上述した延伸フィルムは、偏光子と組み合わせて、偏光板として用いうる。この偏光板は、前記の延伸フィルムと偏光子とを備え、更に必要に応じて任意の部材を備えうる。
偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール、部分ホルマール化ポリビニルアルコール等の適切なビニルアルコール系重合体のフィルムに、ヨウ素及び二色性染料等の二色性物質による染色処理、延伸処理、架橋処理等の適切な処理を適切な順序及び方式で施したものが挙げられる。このような偏光子は、自然光を入射させると直線偏光を透過させうるものであり、特に、光透過率及び偏光度に優れるものが好ましい。偏光子の厚さは、5μm〜80μmが一般的であるが、これに限定されない。
延伸フィルムは、偏光子の両面に設けてもよく、片面に設けてもよい。従来、偏光子の表面には保護フィルムが設けられていたが、延伸フィルムを偏光子と組み合わせることにより、延伸フィルムが偏光子の保護フィルムの役目を果たしうる。そのため、偏光フィルムと偏光子とを組み合わせて備える偏光板は、従来使用していた保護フィルムを省くことができ、薄型化に寄与できる。
前記の偏光板は、長尺の偏光子と長尺の延伸フィルムとを、その長手方向を平行にしてロールトゥロールにて貼り合わせて製造しうる。貼り合わせの際には、必要に応じて、接着剤を用いてもよい。長尺のフィルムを用いて製造することにより、長尺の偏光板を効率的に製造することが可能である。
偏光板には、偏光子及び延伸フィルムに加えて、任意の部材を設けてもよい。任意の部材としては、例えば、偏光子を保護するための保護フィルムが挙げられる。保護フィルムとしては、任意の透明フィルムを用いうる。中でも、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性等に優れる樹脂のフィルムが好ましい。そのような樹脂としては、トリアセチルセルロース等のアセテート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、脂環式構造を有する重合体樹脂、(メタ)アクリル樹脂等が挙げられる。中でも、複屈折が小さい点でアセテート樹脂、脂環式構造を有する重合体樹脂、(メタ)アクリル樹脂が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、脂環式構造を有する重合体樹脂が特に好ましい。
[4.表示装置]
前述した長尺の延伸フィルム又は偏光板から所定の大きさに切り出したフィルムは、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置の構成要素として用いうる。中でも、液晶表示装置に適用することが好ましい。
液晶表示装置の例としては、各種の駆動方式の液晶セルを有するものを挙げることができる。液晶セルの駆動方式としては、例えば、インプレーンスイッチング(IPS)モード、バーチカルアラインメント(VA)モード、マルチドメインバーチカルアラインメント(MVA)モード、コンティニュアスピンホイールアラインメント(CPA)モード、ハイブリッドアラインメントネマチック(HAN)モード、ツイステッドネマチック(TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(STN)モード、オプチカルコンペンセイテッドベンド(OCB)モードなどが挙げられる。
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。また、以下の実施例及び比較例において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り、重量基準である。
[評価方法]
(1.フィルムの平均厚みの測定方法)
スナップゲージ(ミツトヨ社製「ID−C112BS」)を用いて、フィルムの幅方向において5cm間隔の複数の地点で厚みを測定した。それらの測定値の平均値を計算することにより、フィルムの平均厚みを求めた。
(2.フィルムの平均面内レターデーションReの測定方法)
位相差計(オプトサイエンス社製「ミューラマトリクス・ポラリメータ(Axo Scan)」)を用いて、フィルムの幅方向において5cm間隔の複数の地点での面内レターデーションを測定した。各地点での面内レターデーションの値の平均値を計算し、これをそのフィルムの平均面内レターデーションReとして求めた。この際、測定波長は590nmとした。
(3.フィルムの平均NZ係数の測定方法)
位相差計(オプトサイエンス社製「ミューラマトリクス・ポラリメータ(Axo Scan)」)を用いて、フィルムの幅方向において5cm間隔の複数の地点でのNZ係数を測定した。各地点でのNZ係数の値の平均値を計算し、これをそのフィルムの平均NZ係数として求めた。この際、測定波長は590nmとした。
(4.フィルムの平均配向角θの測定方法)
位相差計(オプトサイエンス社製「ミューラマトリクス・ポラリメータ(Axo Scan)」)を用いて、フィルムの幅方向の複数の場所において、各地点での遅相軸を測定し、その遅相軸がフィルムの幅方向となす配向角を計算した。各地点での配向角の平均値を計算し、これをフィルムの平均配向角θとして求めた。この際、測定波長は590nmとした。
(5.フィルムの幅方向の両縁部の長さ比率の測定方法)
図4に示すように、延伸フィルム400の2つの縁410及び420のうち、テンター装置による延伸の際に曲げられたフィルムの搬送方向において内側となった方の縁410で、長さが約1000mmの区間を設定した。この縁410は、図2に示すテンター装置100において、内側把持子110Lによって把持された端部42に近い方の縁に相当する。この区間の端の点411及び412から、縁410に対して90.00°±0.01°の方向に直線状に延伸フィルム400を切断した。これにより、延伸フィルム400の対向する2つの縁410及び420、並びに、切断されて現れた対向する2つの縁430及び440を四辺とする矩形状のフィルム片450を、測定用サンプルとして得た。その後、このフィルム片450の縁410に相当する辺の長さL及び縁420に相当する辺の長さLを測定した。そして、長さLと長さLとの比L/Lを計算した。
前記の比L/Lの測定を、長手方向に400mm離れた別の場所で再度行なった。 そして、2回の比L/Lの平均値を計算し、得られた計算値を、延伸フィルム400の幅方向の両縁部の長さ比率として求めた。
前記の延伸フィルムの切断には、フィルムを長手方向に対して、角度精度90.00±0.03°以内でカット可能な装置を用いた。
また、測定用サンプルとしてのフィルム片の辺の長さの測定は、物差しと0.1mm間隔以下の目盛が入ったルーペとを用いて行なった。
(6.搬送性の評価方法)
製造された延伸フィルムの搬送性は、目視により、以下の基準で評価した。
「A」:弛みがなく、且つ、シワが無い。
「B」:シワが無く、ロール状に巻き取ることができるが、弛みがある。
「C」:弛みがあり、シワが多くある。
(7.フィルム温度の測定方法)
テンター装置に搬送されて通過するオーブン内でのフィルムの温度は、次のようにして測定した。
オーブン内を通過するフィルムからの距離5mmの空間の温度を、熱電対を用いて測定し、これをフィルム温度として採用した。
[実施例1]
ノルボルネン樹脂のペレット(日本ゼオン社製「ZEONOR1215」、ガラス転移温度126℃)をTダイ式フィルム押出成形機で成形して、幅1200mm、厚さ100μmの長尺のノルボルネン樹脂フィルムを製造し、ロール状に巻き取った。
図1に示すように、上述した実施形態で説明した構成を有する延伸フィルムの製造装置10を用意した。
この製造装置10のテンター装置100に、繰出しロール30から引き出した前記のノルボルネン樹脂フィルムを樹脂フィルム40として供給した。テンター装置100において、下記の表1に示す延伸条件で樹脂フィルム40を斜め方向に延伸してトリミング前フィルム20を製造した。テンター装置100の出口部140の付近でトリミング前フィルム20を観察したところ、トリミング前フィルム20に弛み及びシワは無く、搬送性は良好であった。
さらに、このトリミング前フィルム20をトリミング装置300に搬送し、その幅方向の両端部21及び22をトリミング装置300で切り除き、幅1490mmの延伸フィルム23を得た。この延伸フィルム23は、ロール状に巻き取って回収した。
こうして得られた延伸フィルム23について、上述した方法で、平均厚み、平均面内レターデーションRe、平均配向角θ、幅方向の両縁部の長さ比率L/L、及び搬送性を評価した。なお、得られた延伸フィルム23の平均NZ係数は、1.11であった。
[実施例2]
セルロースエステル(アセチル基置換度2.4、総置換度2.4、ガラス転移温度165℃)100部をメチレンクロライド340部及びエタノール64部の混合溶媒に溶解し、ドープ液を作製した。
次いで、無端ベルト流延装置を用い、ステンレススティールベルト支持体上に、前記のドープ液を均一に流延(キャスト)した。ステンレススティールベルト支持体上で、流延されたドープ液の膜の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させて、ドープ液の固形分からなるフィルムを得た。その後、ドープ液の固形分からなるフィルムをステンレススティールベルト支持体から剥離し、多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させて、幅1000mmの長尺のセルロースエステルフィルムを得た。このセルロースエステルフィルムの膜厚は100μmであった。
実施例2で製造したセルロースエステルフィルムを樹脂フィルム40として用いた。また、テンター装置100における延伸条件を、表1に示すように変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして、長尺の延伸フィルムを製造し、評価した。
[実施例3]
ポリカーボネート樹脂(旭化成社製「ワンダーライトPC−115」、ガラス転移温度145℃)のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて70℃で2時間乾燥した。その後、このペレットを、径65mmφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するTダイ式フィルム溶融押出成形機を用いて、溶融樹脂温度270℃で成形して、幅1200mm、厚み100μmのポリカーボネート樹脂フィルムを得た。
実施例3で製造したポリカーボネート樹脂フィルムを樹脂フィルム40として用いた。また、テンター装置100における延伸条件を、表1に示すように変更した。以上の事項以外は実施例1と同様にして、長尺の延伸フィルムを製造し、評価した。
[比較例1〜3]
テンター装置100における延伸条件を、表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、長尺の延伸フィルムを製造し、評価した。
[結果]
前記の実施例及び比較例の結果を、表1に示す。また、表1において、略称の意味は、以下の通りである。
Tg:樹脂フィルムを形成する樹脂のガラス転移温度
COP:ノルボルネン樹脂
DAC:セルロースエステル
PC:ポリカーボネート樹脂
予熱温度:オーブンの予熱ゾーンでのフィルムの温度
延伸温度:オーブンの、特定ゾーンを含む延伸ゾーン全体のフィルムの平均温度
熱固定温度:オーブンの熱固定ゾーンでのフィルムの平均温度
再加熱温度:オーブンの再加熱ゾーンにおいて加熱されたフィルムの平均温度
:フィルムの幅方向における、特定ゾーンでのフィルムの中間領域の内側把持子側の端部温度
:フィルムの幅方向における、特定ゾーンでのフィルムの中間領域の外側把持子側の端部温度
Re:平均面内レターデーション
:テンター装置100において、内側把持子110Lによって把持された端部42に近い方の縁に相当する、測定用サンプルとしてのフィルム片の辺の長さ。
:テンター装置100において、外側把持子110Rによって把持された端部41に近い方の縁に相当する、測定用サンプルとしてのフィルム片の辺の長さ。
/L:延伸フィルムの幅方向の両縁部の長さ比率
Figure 0006582989
[検討]
前記の実施例及び比較例から、延伸ゾーンの特定ゾーンにおける所定の温度範囲での温度勾配と、再加熱ゾーンにおける所定の温度範囲での再加熱とを組み合わせることにより、製造される延伸フィルムの弛みを抑制できることが確認された。
10 製造装置
20 トリミング前フィルム
21及び22 トリミング前フィルムの幅方向の端部
23 延伸フィルム(トリミング前フィルムの中間領域)
30 繰出しロール
40 樹脂フィルム
41及び42 樹脂フィルムの幅方向の端部
43 樹脂フィルムの中間領域
100 テンター装置
110R及び110L 把持子
120R及び120L ガイドレール
130 テンター装置の入口部
140 テンター装置の出口部
200 オーブン
210 予熱ゾーン
220 延伸ゾーン
221 特定ゾーン
230 熱固定ゾーン
240 再加熱ゾーン
250 隔壁
300 トリミング装置
310R、310L、320R及び320L トリミングナイフ
330 搬送ロール
400 延伸フィルム
410及び420 延伸フィルムの幅方向の縁
411及び412 縁に設定された区間の端の点
421及び422 フィルム片の頂点
430及び440 フィルム片の縁
450 フィルム片

Claims (7)

  1. 長尺の樹脂フィルムの両端部をそれぞれ把持しうる第一の把持子及び第二の把持子によって前記樹脂フィルムの両端部を把持した状態で、オーブンを通過するように前記樹脂フィルムを搬送することにより、前記樹脂フィルムを延伸して、その幅方向に対して平均で5°以上85°以下の角度に遅相軸を有する長尺の延伸フィルムを製造する、延伸フィルムの製造方法であって、
    前記オーブンが、予熱ゾーン、延伸ゾーン、熱固定ゾーン及び再加熱ゾーンを、上流からこの順に有し、
    前記延伸ゾーンが、前記樹脂フィルムの幅方向において、前記樹脂フィルムの前記両端部を除いた中間領域の前記第二の把持子側の端部温度を前記第一の把持子側の端部温度よりも5℃以上15℃以下だけ高くしうる温度勾配を有する特定ゾーンを含み、
    前記再加熱ゾーンが、前記樹脂フィルムの温度がTg+5℃以上Tg+20℃以下(Tgは、前記樹脂フィルムを形成する樹脂のガラス転移温度を表す。)となるように前記樹脂フィルムを加熱しうる温度を有し、
    前記製造方法が、
    前記樹脂フィルムの両端部を前記第一の把持子及び前記第二の把持子によって把持する工程と、
    前記樹脂フィルムに前記予熱ゾーンを通過させる工程と、
    前記樹脂フィルムに前記第一の把持子の移動距離が前記第二の把持子の移動距離よりも長くなるように前記延伸ゾーンを通過させる工程と、
    前記樹脂フィルムに前記熱固定ゾーンを通過させる工程と、
    前記樹脂フィルムに前記再加熱ゾーンを通過させる工程とを有する、延伸フィルムの製造方法。
  2. 延伸倍率が、1.1倍以上3.0倍以下である、請求項1記載の延伸フィルムの製造方法。
  3. 前記特定ゾーンにおける前記樹脂フィルムの前記中間領域の前記第一の把持子側の端部温度及び前記第二の把持子側の端部温度の両方が、Tg+13℃以上Tg+30℃以下である、請求項1又は2記載の延伸フィルムの製造方法。
  4. 前記延伸フィルムが、前記延伸フィルムの幅方向に対して平均で40°以上50°以下の角度に遅相軸を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
  5. 前記延伸フィルムの幅が、1300mm以上1500mm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の製造方法。
  6. 前記延伸フィルムの厚みが、10μm以上100μm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
  7. 前記延伸フィルムが、熱可塑性樹脂からなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の延伸フィルムの製造方法。
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