(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、生産性に優れた押出成形法により厚み精度が非常に高く、ダイラインのない樹脂フィルムを得ることを可能とするＴダイ及び熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することにある。【解決手段】  少なくともリップランド部下流側からリップにかけてタングステンカーバイドを主成分とした超硬合金により表面処理され、該処理部の上流側がこれ以外の金属によりメッキ処理されてなる熱可塑性樹脂の押出成形に用いるＴダイであって、リップクリアランスをＲ１、タングステンカーバイド処理部とメッキ処理部の継ぎ目のクリアランスをＲ２としたときに、Ｒ２/Ｒ１が１．５以上であることを特徴とするＴダイ。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともリップランド部下流側からリップにかけてタングステンカーバイドを主成分とした超硬合金により表面処理され、該処理部の上流側がこれ以外の金属によりメッキ処理されてなる熱可塑性樹脂の押出成形に用いるＴダイであって、リップクリアランスをＲ１、タングステンカーバイド処理部とメッキ処理部の継ぎ目のクリアランスをＲ２としたときに、Ｒ２/Ｒ１が１．５以上であることを特徴とするＴダイ。
【請求項２】
リップランドにおける樹脂吐出部であるリップエッジ部の欠けの大きさが樹脂の流れ方向に対して、１５μｍ以下であることを特徴とするＴダイ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のＴダイを用いた熱可塑性樹脂フィルムの製造方法であって、フィルム厚さをＲ３とするとき、Ｒ３≦３００μｍ、Ｒ１／Ｒ３≦３５であることを特徴とする熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度の膜厚を有するフィルム、例えば液晶ディスプレイなどにおいて位相差フィルムなどに用いられる光学フィルムの製造に用いられるＴダイ、及びそれを用いた熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関し、より詳細には、押出成形により得られ、厚みむらが少なく、ダイラインが無い光学フィルムの製造に用いられるＴダイ及びそれを用いた熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学用途の液晶ディスプレイなどに用いられる偏光子保護フィルム、光拡散板、位相差フィルム等においては、高い厚み精度で、ダイラインが無いフィルムが求められている。特に、位相差フィルムにおいては、位相差むらによるスジ状の色むらが品質を低下させるため問題となることがある。位相差フィルムは、一般に、無延伸の原反樹脂フィルムを一軸もしくは二軸方向に延伸し、ポリマー分子を配向させることにより製造される。しかしながら、原反樹脂フィルム段階で厚みむらやダイラインが生じていると、これが原因で延伸により得られた位相差フィルムにおいて位相差むらが生じることとなる。即ち、位相差のばらつきを小さくするには、原反樹脂フィルムの厚みばらつきを小さくすること、ダイラインをなくすことが必要である。
【０００３】
上記のような観点から、従来、光学フィルム用の原反樹脂フィルムの製造に際しては、フィルムを高精度の膜厚にするため、溶液流延法による製法が多用されてきている。
しかしながら、溶液流延法による製膜では、生産性が十分でなく、且つ溶剤コストが高くつき、環境への影響度が高くなるという問題があった。そのため、前記問題を解決すべく溶融押出による製膜方法の採用が検討されている。
【０００４】
一般に溶融押出において、厚み精度を上げ、ダイラインを無くすためには、各設備の加工精度を上げる必要がある。なかでも、Ｔダイは、厚み精度、及びダイラインを決める最重要な設備であり、その中でも特にＴダイの先端のリップランド、及び樹脂の流れの最下流部であるリップエッジは高度な加工精度が要求される。
【０００５】
通常、上記Ｔダイのリップランドは、硬度を上げることにより、真直度や表面粗さ等の加工精度を上げるために、メッキやタングステンカーバイド（以下、WCと記す）溶射等の表面処理を行っている。特に、WC加工は、メッキより硬度が高いため、使用されることが多い。
例えば、下記の特許文献１には、WC溶射等の表面処理により特定の剥離強度のリップランド面を有するダイを用いることにより、厚み精度を高め、ダイラインの発生を抑える押出成形物の製造方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８０３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、金型の流路全てにＷＣ加工することはコスト的に非常に不利であり、通常は、リップランド部先端のみをＷＣとして、その他の部分を安価なメッキとしている。
この場合、ＷＣはメッキに対して密着性が悪いため、ＷＣとメッキの継ぎ目は表面荒れしやすく、また、ＷＣとメッキは硬度が異なるため、研磨後であっても継ぎ目において段差ができやすい。この表面荒れや段差は、押出成形において樹脂滞留の原因となり、得られるフィルムの厚み精度を悪くしたり、ダイラインを発生させるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、生産性に優れた押出成形法により厚み精度が非常に高く、ダイラインのない樹脂フィルムを得ることを可能とするＴダイ及び熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるＴダイは、少なくともリップランド部下流側からリップにかけてＷＣを主成分とした超硬合金により表面処理され、該処理部の上流側がこれ以外の金属によりメッキ処理されてなる熱可塑性樹脂の押出成形に用いるＴダイであって、リップクリアランスをＲ１、ＷＣ処理部とメッキ処理部の継ぎ目のクリアランスをＲ２としたときに、Ｒ２/Ｒ１が１．５以上であることを特徴とする。
【００１０】
上記Ｔダイは、例えば、図１、図２及び図３を参照して説明することができる。
図１に示すように、Ｔダイ１は樹脂流入口２ａ、マニホールド２ｂ、リップランド２ｃからなり、溶融樹脂がこの順に通過して、リップ部より押し出されるように構成されている。また、図２には、ＴダイのＷＣ処理部とメッキ処理部の継ぎ目２ｄ、リップランド２ｃの樹脂流れ方向終端部にリップエッジの欠け２ｅが表される。更に、Ｔダイ出口からロール間のフィルム成形箇所を示す図３で、３ａは光学フィルムの厚み、３ｂはＴダイのリップランドのクリアランスであり、通常３ｂ/３ａはドロー比と呼ばれるものである。また、３ｃはＷＣとメッキの継ぎ目の位置３ｄにおけるクリアランスを示すものである。ここで、ＷＣとメッキの継ぎ目の位置が上下異なっている場合は、Ｔダイの樹脂出口に近い方の継ぎ目３ｄにおけるクリアランスを３ｃとする。
【００１１】
Ｒ２/Ｒ１を１．５以上にする方法としては、通常リップランド上に形成するＷＣとメッキの継ぎ目位置を樹脂の流れの上流側にあるプレッシャマニホールド上にすることにより得られる。
一般にＴダイでは、樹脂の最下流部であるリップランドのクリアランスは、リップランドに到達するまでの箇所のクリアランスに比べて狭くなっている。これは、樹脂の出口部で圧力を高めて、樹脂の流れを均等にする目的があるためである。そこで、Ｒ２部を上流側に設置することにより、Ｒ２/Ｒ１を１．５以上とすることができるのである。
【００１２】
上記リップランドの長さは樹脂の種類や押出量によって異なるが、通常１０〜３０ｍｍ程度に設計される。
また、リップランド上流部のプレッシャマニホールドのクリアランスは樹脂の種類や押出量によって異なるが、１〜５ｍｍ程度設計される。
【００１３】
また、通常、Ｔダイのプレッシャマニホールドからリップランドに向かう部分の断面はテーパ状になっているが、Ｒ２/Ｒ１が１．５以上であるならば、ＷＣとメッキの継ぎ目であるＲ２部はテーパ上のどこにあってもよく、更にはより上流部であるプレッシャマニホールド部にあっても構わない。
【００１４】
本発明によるＴダイにおいて、リップランドの表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に定義されているＲａ値で０．１μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以下とすることがより好ましい。このＲａ値が０．１μｍを超えると、ダイラインが生じやすくなる。
また、Ｔダイのリップランドにおける樹脂最下流であるリップエッジ部の欠けの大きさが樹脂の流れ方向に対して、１５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。この欠けが１５μｍを超えると、熱可塑性樹脂の種類によってはダイラインとなることがある。
【００１５】
一般に、ダイラインはＴダイのリップエッジの傷や、Ｔダイ内部に滞留する樹脂に起因するフィルム表面の平滑性の乱れが原因となって発生するが、ドロー比が大きいとダイラインは希釈効果によって見えにくくなる。しかしながら、樹脂の種類によっては逆に経時での押出変動が発生して厚み変動となるため、ドロー比は低い方が好ましい。
【００１６】
従って、本発明によるＴダイを用いた熱可塑性樹脂フィルムの製造方法において、ドロー比Ｒ１/Ｒ３は３５以下とすることが好ましく、これは熱可塑性樹脂の種類、押出速度、目的とするフィルムの厚みによっても変わるが、フィルム厚みＲ３が５０μｍ以上のときは上限が３５、１００μｍ以上のときは上限が２０、３００μｍ以上のときは上限が１０であることがそれぞれより好ましい。
上記ドロー比Ｒ１/Ｒ３を３５以下にした場合は、前記希釈効果が小さくなって、Ｔダイの機械的精度が厚み精度や特にダイラインに大きく影響する。
【００１７】
本発明によるＷＣを主成分とした超硬合金の表面処理は、ＷＣ粒子と、バインダーとしてのＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等の金属の１種又は２種以上とを混合して、金型に溶射することにより得ることができる。
【００１８】
本発明によるメッキ処理とは、金属の表面に金属と密着性のある薄い被膜を施すことである。上記メッキ処理としては、耐熱性や耐久性の観点から、ハードクロム（以下ＨＣｒと記す）、無電解ニッケル等が一般的であるが、通常はＨＣｒが好ましい。
また、上記ＷＣやメッキの厚さに関しては特に限定はなく、通常１００μｍ程度が好ましい。
【００１９】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、非晶性熱可塑性樹脂が用いられる。この非晶性熱可塑性樹脂とは、ほとんど結晶構造をとりえない無定形状態を保つ高分子であり、そのガラス転位点Ｔｇは樹脂の種類によって異なるため、特に限定されるものではないが、耐熱性の観点から１００℃以上が好ましい。上記非晶性熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリサルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルまたはノルボルネン系樹脂などが挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２０】
上記熱可塑性樹脂の中でも、固有複屈折率が低くかつ光弾性係数が小さいため、ノルボルネン系樹脂が好適に用いられる。
【００２１】
上記ノルボルネン系樹脂としては特に限定されないが、飽和ノルボルネン系樹脂が好ましく、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素添加物、ノルボルネン系モノマーとオレフィンとの付加重合体、ノルボルネン系モノマー同士の付加重合体並びにこれらの誘導体などが挙げられる。また、ノルボルネン系樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２２】
上記ノルボルネン系樹脂は公知であり、商業的に入手可能である。商業的に入手され得るノルボルネン系樹脂の例としては、例えば、ＪＳＲ社製「アートン」シリーズ、日本ゼオン社製「ゼオノア」シリーズ、チコナ（Ｔｉｃｏｎａ）社製「トパス（Ｔｏｐａｓ）」シリーズなどが挙げられる。
【００２３】
本発明においては、上記熱可塑性樹脂には、本発明の課題達成を阻害しない範囲で、必要に応じて、種々の添加剤が添加されてもよい。このような添加剤としては、熱可塑性樹脂の劣化防止や、成形されたフィルムの耐熱性、耐紫外線性、あるいは平滑性などを向上させる様々な添加剤が挙げられ、フェノール系もしくはリン系の酸化防止剤、ラクトン系などの熱劣化防止剤、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、アクリロニトリル系などの紫外線吸収剤；脂肪族アルコールのエステル系、多価アルコールの部分エステル系や部分エーテル系などの滑剤；アミン系などの帯電防止剤などを挙げることができる。これらの添加剤は、１種もしくは２種以上添加され得る。
【００２４】
本発明では、上記熱可塑性樹脂が押出機に取り付けられたＴダイからシート状に押し出され、しかる後、冷却ロールに密着される。図４は、本発明による製造方法に用いられる装置の概略構成図である。図４に示すように、押出機４から熱可塑性樹脂が押し出され、Ｔダイ５に供給される。Ｔダイ５から熱可塑性樹脂が半溶融フィルム状に押し出され、冷却ロール６にて冷却されながら引き取られる。なお、７は必要に応じて設置されるタッチロールであり、冷却ロール６にフィルム８を押圧するために設けられている。このようにして得られたフィルム８は、最終的にプラスチック製芯材等にロール状に巻き取られる。
【００２５】
なお、上記Ｔダイ５の出口から半溶融状態のフィルム８が冷却ロール６に接する接点までの距離、すなわちエアギャップは短い方が好ましい。エアギャップが短いほど外乱による厚みばらつきを低減することができるからであり、エアギャップは７０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
また、フィルム８が冷却ロール６に接触する際に、冷却ロール６とフィルム８との間に空気が入らないことが好ましく、かつ冷却速度が全面で均一であることが好ましい。従って、上記接点の下流側近傍において、タッチロール７などの押圧手段によりフィルム８を冷却ロール６側に押圧することが好ましい。
【００２７】
押圧手段としては、タッチロール７に限定されず、エアナイフや静電ピニングなどを用いてもよい。もっとも、安定性に優れ、フィルム８を均一に冷却ロール６に圧接させ得るため、弾性材料からなる表面を有するタッチロールを用いることがより好ましい。
【００２８】
冷却ロールの温度は、フィルム８を構成する樹脂の種類によっても異なるが、例えば非晶性熱可塑性樹脂の場合、用いられている樹脂のガラス転移点Ｔｇとしたとき、Ｔｇ−１０℃〜Ｔｇ−１００℃の範囲であることが好ましい。
【００２９】
得られるフィルムの平滑性と透明性とを確保するために、冷却ロール６の表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に定義されているＲｙ値で０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下とすることがより好ましい。上記冷却ロール６は様々な材料で構成され得るが、好ましくは金属からなり、例えば炭素鋼やステンレス鋼などにより構成されているものが好適に用いられる。金属からなる冷却ロール６を用いた場合、冷却ロール６の温度を速やかに一定温度に維持することができ、かつフィルム８を効率よく冷却することができる。
【００３０】
Ｔダイ５の温度がばらついていると、樹脂の流動性が変化するので、Ｔダイ５の温度は安定していることが好ましい。Ｔダイ５のフィルム８を構成する溶融樹脂に接触する部分の温度は、好ましくは設定温度±０．５℃以内、より好ましくは設定温度±０．２℃以内に保たれていることが望ましい。
【００３１】
また、一般に、ロール温度は樹脂の固化点に大きく影響を与える。従って、冷却ロール６を様々な温度に温度調節できる構造を有するように、冷却ロール６の軸芯部に温度調節機構を連結もしくは内蔵する構造を有することが望ましい。好ましい温度調節手段としては、シーズヒーターを軸芯部に組み込んで冷却ロール６を適当な温度に設定するように加熱する電気加熱方式の温度調節手段、あるいは誘導発熱コイルによる電磁誘導作用による温度調節手段、軸芯部に設けられた流路に温度制御用の熱媒体を循環させて冷却ロールを設定温度に加熱する熱媒体循環加熱方式などの温度調節手段が用いられ得る。特に好ましいのは、熱媒体循環加熱方式であり、熱媒体としては気体を用いてもよく、水または油などの液体を用いてもよい。好ましくは、熱容量が大きい、水や油などの液体を用いることが望ましい。このような熱媒体流路の好適な例としては、内部に二条スパイラル構造または四条スパイラル構造を有するものが挙げられる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によるＴダイ及びそれを用いた熱可塑性樹脂フィルムの製造方法では、熱可塑性樹脂を押出成形することによりフィルムが得られるが、上述の通りの構成からなるので、生産性に優れた押出成形法により厚み精度が非常に高く、ダイラインのない樹脂フィルムを得ることが可能となる。従って、液晶ディスプレイなどの光学フィルムには特に有効に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の具体的な実施例を説明することにより本発明を明らかにするが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
（光学フィルムの製造）
熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂（日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア１４２０」）を用意し、１１０℃の温度で３時間予備乾燥した。
【００３５】
次に、図４に概略構成を示した装置を用い、光学フィルムを押出成形により得た。なお、図４に示した製造装置の仕様は、以下の通りである。
・押出機４…単軸式押出機、口径＝１００ｍｍ
・Ｔダイ５…幅１８００ｍｍ、ベンディング式自動Ｔダイ、流路面表面処理＝ＨＣｒメッキ、リップランド部表面処理＝ＷＣ溶射（なお、ＷＣ溶射部とメッキ処理部の継ぎ目位置を、下記の表１に示すように設定することにより変化させた。）
・冷却ロール６…３本ロール方式、熱媒体温度調節機構が備えられたもの、熱媒体としてはオイル
・タッチロール７…金属の芯金ロールにゴムライニングを施し、最外層が金属スリーブで構成されているロール
【００３６】
上記製造装置を用い、押出機４からの押出速度を１５ｍ／分、Ｔダイ５の温度を２８０℃、リップクリアランスＲ１及びフィルム厚さＲ３を表１のようにして、有効幅が１４００ｍｍの光学フィルムを製造した。
【００３７】
（フィルムの評価）
上記のようにして得られたフィルムについて、フィルム厚み測定器（セイコーＥＭ社製、接触式厚み測定器Ｍｉｌｌｉｔｒｏｎ１２４０）を用い、フィルムの厚みを測定した。具体的には、フィルムの幅方向において５ｍｍ間隔で厚みをフィルム全幅測定し、隣り合う測定点の厚みの差の絶対値を求めその最大値を厚みむら（μｍ／５ｍｍ）とした。その結果を、下記の表１に示す。
【００３８】
また、ダイラインの評価は次のような方法によって暗室内で行った。
すなわち、光源として水銀灯をコリメーターにより集束した光を用い、またフィルムは入射光に対して垂直に配置する。フィルムを透過した光を投影するスクリーンは、均一な白色で、表面が平滑なプラスチックからなり、前記フィルム同様入射光に対して垂直に配置されている。このようにしてスクリーンに映し出された投影像は、フィルムにダイラインがあると、投影像に濃淡が現れることとなる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１から明らかなように、Ｒ１/Ｒ２が１．５以上の時に厚みむらは改善され、ダイラインも良好であることが確認できる。これに対し、継ぎ目がリップランド上にある場合は、ＷＣ処理部の長さに関わらず、厚みむら、ダイラインともに劣る結果となった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明で用いられるＴダイの流路面を示す模式平面図
【図２】本発明で用いられるＴダイのリップランドを示す模式図
【図３】本発明で用いられるＴダイ出口からロール間のフィルム成形箇所を示す模式断面図
【図４】本発明の製造方法で用いられる製造装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００４２】
１…Ｔダイ
２…樹脂流路
２ａ…樹脂流入口
２ｂ…プレッシャマニホールド
２ｃ…リップランド
２ｄ…ＷＣとメッキの継ぎ目
２ｅ…リップエッジ欠け
３ａ…フィルム厚み
３ｂ…リップクリアランス
３ｃ…ＷＣとメッキの継ぎ目クリアランス
３ｄ…ＷＣとメッキの継ぎ目
３ｅ…フィルム
３ｆ…メッキ部
３ｇ…ＷＣ溶射部
３ｈ…タッチロール
３ｉ…冷却ロール
４…押出機
５…Ｔダイ
６…冷却ロール
７…タッチロール
８…フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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