(57)【要約】【課題】端部に折れ曲がりなどがなく、光学用部材として用いられるフィルムの原反シートを安定的に溶融押出し成形する方法を提供する。【解決手段】溶融した非結晶性樹脂をダイス３より冷却ロール４上に押し出してシート状に成形する溶融押出し成形方法であって、ダイス４より押し出された溶融樹脂の引落し角度８が３０°以内となるように制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した非結晶性樹脂をダイスより冷却手段上に押し出してシート状に成形する溶融押出し成形方法であって、ダイスより押し出された溶融樹脂の引落し角度が３０°以内であることを特徴とする溶融押出し成形方法。
【請求項２】
上記ダイスと冷却手段との位置関係の表示手段を備えた装置を用いる請求項１に記載の溶融押出し成形方法。
【請求項３】
上記冷却手段がロールである請求項１又は２に記載の溶融押出し成形方法。
【請求項４】
上記非結晶性樹脂がアクリル系樹脂、耐熱アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と脂肪族ポリエステル系樹脂よりなる樹脂組成物、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂よりなる樹脂組成物のいずれかである請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融押出し成形方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融押出し成形方法により成形されたことを特徴とするシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品位のフィルム、特に光学用部材として用いられるフィルムの原反シートを効率的に成形する方法及び該方法によるシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面的な表示装置の市場拡大に伴い、該表示装置に用いられる部材に対し、種々の要求が高まっている。それに伴い、単なる透明フィルムではなく、より高品位な透明フィルムが光学用部材として求められている。
【０００３】
光学用部材としての透明フィルムは、最初に押出し成形にて原反シートを作成し、その原反シートに対し延伸を施して作成されていることが多い。そして、押出し成形段階での原反シートの品質は、延伸段階でのフィルムの品質に影響を与える。即ち、高品位なフィルムを作成するためには、高品位な原反シートの作成が必須である。
【０００４】
しかし、非結晶性樹脂を押出し成形すると、端部に図１の２に示すような折れ曲がり現象がしばしば発生する（図２はその拡大写真である）。該現象が発生しても、該当部位をトリミングにより切除すれば、巻き取りは行えるが、その分、生産効率が落ちることになる。又、脆性材料使用時にトリミングを行うとシート端部にミクロクラックが発生しやすく、その後の延伸に支障をきたすことが多い。さらにトリミングを行わない時は、該現象が発生すると安定的な巻き取りができず、高品位な原反シートの作成ができない。特許文献１には、Ｔダイスのリップ口からチルロール上に溶融樹脂を押出し成形する際に、押し出された溶融状シートの両耳部にロール部材を当接させて厚さのバラツキを低減した技術が記載されているが、実施例としては結晶性樹脂のみが挙げられており、非結晶性樹脂の端部の折れ曲がりについては記載されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０９８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高品位のフィルム、特に光学用部材として用いられるフィルムの原反シートを、安定的に押出し成形する方法、及び、該成形方法によるシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
端部の折れ曲がり現象が発生する原因は明確ではない。「該現象がダイス出口からロールにいたるまでの樹脂粘度に関係している。」という推定の基に、押出し機やダイス、冷却ロールの温度やライン速度の条件を、他の不具合がでない範囲で変更してみたが、明確な効果は出なかった。
【０００８】
本発明者等は上記課題を達成する技術を更に検討した結果、非結晶性樹脂の押出し成形における端部の折れ曲がり現象を解消する方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、溶融した非結晶性樹脂をダイスより冷却手段上に押し出してシート状に成形する溶融押出し成形方法であって、ダイスより押し出された溶融樹脂の引落し角度が３０°以内であることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の延伸方法においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
ダイスと冷却手段との位置関係の表示手段を備えた装置を用いる。
冷却手段がロールである。
非結晶性樹脂がアクリル系樹脂、耐熱アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と脂肪族ポリエステル系樹脂よりなる樹脂組成物、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂よりなる樹脂組成物のいずれかである。
【００１１】
また本発明は、上記本発明の溶融押出し成形方法により成形されたシートを提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非結晶性樹脂を溶融押出し成形して得られたシートの端部に折れ曲がりがないため、トリミングの必要がなく、且つ安定的な巻き取りを行うことができる。その結果、高品位な原反シートが効率よく成形され、該原反シートを延伸して透明性や耐熱性、複屈折、光弾性係数などの特性に優れた光学用部材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１４】
図４は本発明の成形方法の一例として、冷却手段としてロールを用いた時の溶融押出し工程を示す模式図であり、３はダイス、４は冷却ロール、５はダイス内部の先端部における流線、６はその延長線、７はダイス先端部より出た後の流線、８は引落し角度である。
【００１５】
本発明における「溶融押出し成形」とは、ダイス先端部における樹脂の状態が溶融状態であればいかなる方法でも良い。ダイスの上流工程の装置としては、吐出圧を発生させる単軸押出し機、二軸押出し機、ギヤポンプ等が挙げられるが、これらの装置に限定されるものではない。
【００１６】
本発明における「引落し角度」とは、ダイス３内部の先端部における流線５の延長線６と該先端部より出た後の流線７とのなす角度をいい、本発明においては該引き落とし角度を３０°以内とすることにより、図３に拡大写真で示すように、端部に折れ曲がりのないシートが得られる。該引き落とし角度は好ましくは２０°以内である。さらに好ましくは１０°以内である。
【００１７】
本発明における「ダイス」とは、ダイス先端部で溶融樹脂の賦形機能を有している装置をいい、他の機能が含まれていてもかまわない。具体的な機能としては、チョークバー、フレキシブルダイリップ等を用いる厚み調整機能、マニホールドダイ、コートハンガーダイにおける深溝部等の分配機能、多層ダイにおける合流機能等が挙げられるが、これらの機能に限定されるものではない。
【００１８】
本発明における「表示手段」とは、ダイスと冷却手段との位置関係を表示でき、該位置関係を再現できる手段であればいかなる方法でも良い。押出し機の方向（以下ＭＤ方向）、シートの幅方向（ＴＤ方向）、高さ方向（Ｈ方向）の３方向を全て同時に表示できても良いし、２方向は同時表示でも良いし、３方向が別々に表示できても良い。好ましくは、ＭＤ方向とＨ方向の位置関係が表示できるものが良い。表示方法としては、電気的信号でも良いし、非電気的信号でも良い。又、該電気的信号を数値に変換して表示しても良い。
【００１９】
本発明における「冷却手段」とは、ダイス先端部より吐出された溶融樹脂を所望の温度にまで下げる手段をいい、必ずしも完全に固化をさせる必要は無い。冷却手段としては、ロール、無端ベルト、水流、気流等が挙げられる。好ましい冷却手段としては、温度調節が可能な固体表面を有する装置が挙げられる。さらに好ましくは、温度調節が可能なロールが挙げられる。
【００２０】
本発明における「非結晶性樹脂」とは、明確な融点を示さない樹脂のことをいう。具体的には、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタアクリレート等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン等の弗素系樹脂、ポリ塩化ビニール、アモルファスポリオレフィン等である。光学用部材として好ましくは、アモルファスポリオレフィン、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル共重合体、アクリル系樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。
【００２１】
また、複屈折、光弾性係数、硬度、耐熱性等の性質より、光学用部材としてさらに好ましくは、アクリル系樹脂、耐熱アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と脂肪族ポリエステル系樹脂よりなる樹脂組成物、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂よりなる樹脂組成物が挙げられる。
【００２２】
本発明に用いられる「アクリル系樹脂」としては、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ｔ−ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル、より選ばれる１種以上の単量体を重合したものである。中でも、メタクリル酸メチルの単独重合体又は他の単量体との共重合体が好ましい。メタクリル酸メチルと共重合可能な単量体としては、他のメタクリル酸アルキルエステル類、アクリル酸アルキルエステル類、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリルニトリル等のシアン化ビニル類、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和酸類が挙げられる。
【００２３】
本発明に用いられる「耐熱アクリル系樹脂」とは、メタクリル酸エステル及び／又はアクリル酸エステルと、α−メチルスチレン、α−メチル−ｐ−メチルスチレン等のα−アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル類、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸無水物類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和酸類との共重合体が挙げられる。好ましいものとしてはメタクリル酸メチル−無水マレイン酸−スチレン共重合体があり、共重合体中のメタクリル酸メチル単位が４０〜９０重量％、無水マレイン酸単位が３〜２０重量％、スチレン単位が７〜４０重量％、且つ無水マレイン酸単位に対するスチレン単位の割合が１〜３倍であることが耐熱性、光弾性係数の点から好ましい。さらに好ましくは、共重合体中のメタクリル酸メチル単位が４０〜９０重量％、無水マレイン酸単位が５〜１９重量％、スチレン単位が１０〜４０重量％であり、とりわけ好ましくは、共重合体中のメタクリル酸メチル単位が４５〜８８重量％、無水マレイン酸単位が６〜１５重量％、スチレン単位が１６〜４０重量％である。
【００２４】
本発明に用いられる「脂肪族ポリエステル系樹脂」としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールを主たる構成成分とする重合体などが挙げられる。具体的には、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体としては、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ３−ヒドロキシ酪酸、ポリ４−ヒドロキシ酪酸、ポリ４−ヒドロキシ吉草酸、ポリ３−ヒドロキシヘキサン酸及びポリカプロラクトンなどが挙げられ、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールを主たる構成成分とする重合体としては、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート及びポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。これらの脂肪族ポリエステルは、単独ないし２種以上を用いることができる。これらの脂肪族ポリエステルの中でも、ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体が好ましく、特にポリ乳酸系樹脂が好ましく使用される。これらの脂肪族ポリエステル系樹脂成分は１種以上を用いることができる。
【００２５】
ポリ乳酸系樹脂としては、Ｌ−乳酸及び／又はＤ−乳酸を主たる構成成分とする重合体であるが、本発明の目的を損なわない範囲で、乳酸以外の他の共重合成分０．１〜３０重量％を含んでいてもよい。かかる他の共重合成分単位としては、例えば、多価カルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトンなどが挙げられ、具体的には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、フマル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、５−テトラブチルホスホニウムスルホイソフタル酸などの多価カルボン酸類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールにエチレンオキシドを付加反応させた芳香族多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの多価アルコール類、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸類、グリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトンなどのラクトン類などを使用することができる。これらの共重合成分は、単独ないし２種以上を用いることができる。
【００２６】
本発明に用いられる「スチレン系樹脂」とは、少なくとも５０重量％を超えたスチレン系単量体成分よりなる重合体である。スチレン系単量体とは、スチレンのほかｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、エチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレンなどの核アルキル置換スチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−ｐ−メチルスチレンなどのα−アルキル置換スチレンなどのビニル芳香族化合物単量体が挙げられ、代表的なものはスチレンである。本発明に用いられる「スチレン系樹脂」には、スチレン系単量体成分に他の単量体成分を共重合したものも含まれる。共重合可能な単量体としては、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、メチルフェニルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート等のアルキルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、桂皮酸等の不飽和カルボン酸単量体、無水マレイン酸、イタコン酸、エチルマレイン酸、メチルイタコン酸、クロルマレイン酸などの無水物である不飽和ジカルボン酸無水物単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル単量体、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン（イソプレン）、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン等の共役ジエンが挙げられ、２種以上を共重合することも可能である。本発明で好適に用いることができる「スチレン系樹脂」としては、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体等が挙げられる。また、スチレン系樹脂においては、共役ジエン、スチレン系単量体のベンゼン環の不飽和二重結合が水素添加されていても良い。
【００２７】
本発明においてアクリル系樹脂とスチレン系樹脂よりなる樹脂組成物におけるスチレン系樹脂の割合（重量部）の範囲は、光弾性係数の点から０．１重量部以上６０重量部以下であることが好ましく、０．２重量部以上４０重量部未満であることがさらに好ましく、０．３重量部以上３０重量部以下であることがとりわけ好ましい。
【００２８】
本発明に用いられる非結晶性樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で変性や複数樹脂の混合や熱硬化性樹脂の添加が行われてもかまわない。さらに、本発明の目的を損なわない範囲で分子量調節材、耐加水分解抑制剤、染顔料等の着色剤、滑剤、離型剤、軟化剤、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、補強剤等が添加されていてもかまわない。
【００２９】
本発明における「シート」とは、厚みが０．０１〜１０．０ｍｍのものであり、好ましくは０．０３〜３．０ｍｍであり、より好ましくは０．０５〜１．５ｍｍである。場合によってはフィルムと呼ばれることもある。
【００３０】
こうして得られたシートは、単なる透明シートではなく、より高品位な透明シートであり、必要に応じて延伸を行うことにより、光学材料として、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、リアプロジェクションテレビ等のディスプレイ用、太陽電池に用いられる透明基盤等に好適に用いることができ、更なる処理として、反射防止処理、透明導電処理、電磁波遮蔽処理、ガスバリア処理等の表面機能化処理をすることもできる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を溶融押出し成形の実施例に基づいて説明する。但し、本発明はその主旨を越えない限り以下の例に限定されるものではない。
【００３２】
（１）押出し成形
２軸押出し機（スクリュー径３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３６）、コートハンガーダイ（幅４００ｍｍ）、冷却ロール（直径２５０ｍｍ）を用い、シートの厚さが１５０μｍになるように、シリンダー温度、ダイ温度、スクリュー回転数、押出し機の引き取りロールの回転数等を調整した。尚、使用樹脂を替えるたびに、ロールを移動させて、樹脂替えを行った。
【００３３】
（２）位置関係の表示装置
表示装置がない状態で目分量で引き落とし角度が約３０°になるように位置関係を調整し、使用樹脂を変更しながら数度の溶融押出し成形を行った。その後、ダイス側面に、ロールとのＨ方向の位置関係を確認できる金尺を取り付けた。更に、ロールの取り付け架台に、ダイスとのＭＤ方向の位置関係を確認できる金尺を取り付けた。ＴＤ方向の位置関係に関しては、ロール装置全体を固定レール上に配置してあるため、その変動は少ないので、表示装置を取り付けなかった。又、所望の引落し角度になるように、Ｈ方向とＭＤ方向の位置関係を算出し、調整した。
【００３４】
（３）評価
上記（１）、（２）の状態で、溶融押出し成形を実施し、概ね３００ｍｍ巾のシートを得た。又、得られたサンプルシートに対し、延伸も実施した。押出し成形時の状況、延伸成形時の状況、及び、採取サンプルに関し、以下の評価を行った。
【００３５】
（ア）端部観察
溶融押出ししたシート端部の観察を行った。評価基準は以下の通りである。
◎：折れ曲がりはなかった。
○：大きな折れ曲がりはなかった。
×：折れ曲がりがあった。
【００３６】
（イ）巻き取り安定性
○：１時間以上、安定的に巻き取りができた。
×：１時間未満で、巻き取り用ピンチロールを開放する必要があった。
【００３７】
（ウ）光学用部材特性
前記押出し成形したシートに延伸を施し、その採取サンプルについて、透明性は当然のこととして、複屈折、光弾性係数、耐熱性の評価をした。評価基準は以下の通りである。
◎：上記の２項目以上で良好であり、他の１項目も使用可能な範囲内であった。
○：上記の１項目以上で良好であり、他の２項目も使用可能な範囲内であった。
×：満足な延伸サンプルの採取が安定してできなかった。
【００３８】
［実施例１〜９］
表１に示す非結晶性樹脂を用い、表示装置がついている状態で引落し角度を４°、１４°、２８°になるようにダイスとロールの位置関係を調整し、押出し成形を行い、得られたシートに延伸を施した。折れ曲がり等に関する結果を表１に示した。
【００３９】
［実施例１０，１１］
非結晶性樹脂としてポリスチレン（実施例１０）及びアクリル樹脂（実施例１１）を用い、表示装置がついていない状態で引落し角度が目分量で約３０°になるようにダイスとロールの位置関係を調整し、時期を変えて数度、押出し成形を行った。得られたシートに延伸を施したところ、うまく延伸が行える時とそうでない時が発生した。延伸前のシートを調べたところ、シート端部に折れ曲がりが生じており、その状態に差があることがわかった。
【００４０】
［比較例１〜７］
表１に示すように、引落し角度を３５°、５０°とする以外は実施例１〜９と同様にして押出し成形を行い、得られたシートに延伸を施した。折れ曲がり等に関する結果を表１に示した。尚、比較例５〜７については巻き取り安定性、折れ曲がりとも「×」の状態であったため、延伸は施さなかった。
【００４１】
【表１】
2007276273.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の溶融押出し成形によるシートの幅方向の概略断面図である。
【図２】図１に示したシートの幅方向端部の拡大写真である。
【図３】本発明の溶融押出し成形によるシートの幅方向端部の拡大写真である。
【図４】本発明の溶融押出し工程におけるダイス近傍の概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  シート
２  シートの端部
３  ダイス
４  冷却ロール
５  ダイス内部の先端部における流線
６  流線５の延長線
７  ダイス先端部より出た後の流線
８  引落し角度
【図１】
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【図２】
2007276273.tif 000005
【図３】
2007276273.tif 000006
【図４】
2007276273.tif 000007