(57)【要約】      （修正有）【課題】溶融製膜法において、スジ状欠陥のない高品位なフィルム製造を可能とする製造方法を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂の溶融手段と、その下流に配置したダイを使用する光学フィルムの製造方法において、溶融手段とダイの間の樹脂流路に整流機構を設け、更に、整流機構が縮径部を含む構造、テーパー形状を含む構造であることを特徴とする。これにより、ダイの上流おいて生じるスジ状欠陥に起因するものを解消することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の溶融手段と、その下流に配置したダイを使用する光学フィルムの製造方法において、溶融手段とダイの間の樹脂流路に整流機構を設けることを特徴とする光学フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記整流機構が縮径部を含む構造であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項３】
上記整流機構がテーパー形状を含む構造であることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項４】
整流機構の最小樹脂流路断面積が、上流側の樹脂流路断面積に対して、０．１％以上、２５％以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記溶融手段と整流機構の間に異物除去装置を配置することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記異物除去装置がリーフディスク型フィルターであることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項７】
前記整流機構が縮径部の下流に拡径部を含む構造であることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項８】
前記整流機構の上流にギアポンプを配置することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項９】
熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹脂を含有してなることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法で得られた、幅１０ｃｍあたりスジ状欠陥が２本以下である光学フィルム。
【請求項１１】
請求項１〜９の何れか１項に記載の光学フィルムの製造方法で得られたフィルムを、更に延伸することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスジ状欠陥の低減された光学フィルムの製造方法、更にはこれによって得られた光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムの製膜方法として、熱可塑性樹脂を押出機等により加熱溶融した後にＴダイを用いてフィルム状に吐出し、冷却固化する溶融製膜方法が知られている。本方法は、樹脂組成物を有機溶剤に溶解させ該溶液をシート／フィルム状に支持体にキャストさせた後に乾燥させフィルムを製造する溶液製膜方法に比べ、生産性に優れるものの、Ｔダイから吐出したフィルムに流れ方向にスジ状の欠陥が生じる問題があった。また、フィルムを特に光学フィルム用途に使用する場合には、スジ状欠陥が光学的歪みとして検出されるため、より高い精度でスジ状欠陥を低減することが要求されている。
【０００３】
これに対し、樹脂に熱安定剤を添加することで、スジ状欠陥の原因の一つである目やにの発生を抑制するといった原料樹脂処方により改善する方法などが試みられている。
【０００４】
また、溶融製膜方法および装置においても様々な試みが行われている。例えば、特許文献１ではＴダイ吐出後のフィルムを成形ロールにより押圧することによりダイラインを平滑化すること、更に特許文献２ではＴダイエッジ精度を規定することでリップエッジ起因のスジ状欠陥を抑制することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６６２９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の様に、スジ状欠陥を解消するためにいくつかの製造方法および装置が提案されているが、スジ状欠陥を完全に解消するには至っていない。
【０００７】
特許文献１ではタッチロールによる挟圧や、冷却ロール接触時フィルム温度、延伸時フィルム温度の制御により縦スジを低減することが提案されているが、延伸工程等の後のフィルムを加熱する工程で熱戻りが生じ、再び縦スジが発生する為、光学特性を発現するために延伸工程が必要な場合の多い光学フィルムの製造方法においては根本的な解決にはなっていない。
【０００８】
また、特許文献２におけるＴダイエッジ部の凹部、凸部低減による対策は、リップエッジ部起因のスジ状欠陥については改善されるが、それでも解消されないスジ状欠陥が多数存在する（リップエッジ部に起因しないスジ状欠陥に対しては有効となりえない。）。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術において解決されていないフィルム品質及び生産性の課題を鑑みてなされたものであり、光学フィルムの製造方法（溶融製膜方法）において特にスジ状欠陥発生を抑制することができ、高品位な光学フィルムを製造する方法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】
【００１０】
上記課題を解決するため、鋭意検討を行った結果、ダイに樹脂が流入する以前（ダイの上流）における溶融流動樹脂が有するスジがスジ状欠陥発生原因のひとつとなっていることに気づき、これを解消すればスジ状欠陥を更に低減できると考え、本発明に至ったものである。特にフィルムを光学用途に使用する際に問題となる微細なスジ状欠陥への対策が可能となる。
【００１１】
即ち、本発明は、熱可塑性樹脂の溶融手段と、その下流に配置したダイを使用する光学フィルムの製造方法において、溶融手段とダイの間の樹脂流路に整流機構を設けることを特徴としている。
【００１２】
また、上記整流機構が溶融樹脂流路断面積を樹脂流動方向に対しテーパー状に狭め、狭めた断面積流路を保持した後にテーパー状に流路断面積を広げる構造を有することが好ましく、更に整流機構の樹脂流路断面積が、整流機構の上流側の樹脂流路断面積に対して０．１％以上、２５％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダイに樹脂が流入する以前に溶融樹脂が有していたスジ状欠陥を解消することで、スジ状欠陥を低減し高品位な光学フィルム提供することが可能となる。特に光学フィルムにおいて問題となる微細なスジ状欠陥への対策が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、熱可塑性樹脂の溶融手段と、その下流に配置したダイを使用する光学フィルムの製造方法において、溶融手段とダイの間の樹脂流路に整流機構を設けることを特徴とする光学フィルムの製造方法に関するものである。
【００１５】
ここで熱可塑性樹脂の溶融手段として、各種方法を使用することができるが、一般に行われる様に押出機を使用し、樹脂に対して加熱と混練を行って溶融することが、既存の設備を利用でき好ましい。
【００１６】
本発明では、押出機として、単軸押出機、同方向噛合型２軸押出機、同方向非噛合型２軸押出機、異方向噛合型２軸押出機、異方向非噛合型２軸押出機、多軸押出機等の各種押出機を用いることができる。その中でも、単軸押出機が押出機内における樹脂滞留部が少ないため押出し中における樹脂の熱劣化を防ぐことが可能になること、また設備費が安価であることから好ましい。また、樹脂中の残存揮発分、押出機における加熱発生物を除去するためにベント機構を有する押出機を使用することが好ましい。
【００１７】
押出機に投入する熱可塑性樹脂等の原料の形態としては固体状態の樹脂、好ましくは３ｍｍ角のペレット形状を用いることが好ましい。例えば、このペレット形状の樹脂は押出機の原料供給口に取り付けられたホッパーを介して押出機内に供給される。このホッパーは乾燥機構を持つことが好ましく、樹脂中の水分を取り除いた状態で押出機内に供給できるようにし、必要乾燥時間、樹脂消費時間を鑑みてホッパー容量を設計することが好ましい。
【００１８】
単軸押出機などで使用するスクリュとしては、ベント付き押出機用の圧縮比２〜３程度の一般的なフルフライト構成のものを用いることができるが、未溶融物が残存しないように特殊な混練機構を持たせてもよい。
【００１９】
本発明において溶融手段として押出機を使用する際の押出条件は、使用する熱可塑性樹脂に応じて調整する必要があるが、例えばポリカーボネート樹脂を使用する場合には、押出機出口における樹脂温度が２２０〜３２０℃となるように各シリンダー部の温度を設定することが好ましく、さらに好ましくは２４０〜２９０℃であることが好ましい。樹脂温度が２２０℃未満であると、溶融粘度が非常に大きくなり押出機のトルクオーバーやフィルム成形が困難となることがあり、３２０℃以上では樹脂熱劣化が生じ、フィルムに欠陥となって現れてしまう可能性がある。
【００２０】
押出機などの溶融手段により得られた溶融樹脂は、次いでギアポンプを用いてダイに供給することが好ましい。ギアポンプを用いることで押出機における吐出量変動を吸収し、供給の定量性が著しく向上し、経時的なフィルム厚みの安定性向上に効果がある。さらに、本発明の整流機構を用いる場合には、整流機構部の圧力損失が大きくなるため、これを補う上で特に有効である。
【００２１】
ギアポンプより定量的に供給された溶融樹脂、或いは溶融手段から直接供給された溶融樹脂は、例えば管状の流路を通りダイに供給され、ダイからフィルム状に吐出される。このギアポンプからダイまでの樹脂流路中、或いはギアポンプなどを介さない場合は溶融手段からダイまでの樹脂流路中に異物除去装置を設けることが好ましい。これにより、溶融手段やギアポンプで発生した異物をトラップし、フィルム中の異物欠陥を低減することが可能となる。異物除去装置としては、リーフディスク型フィルターが濾過精度および濾過面積、耐圧、異物によるフィルター目詰りまでの時間の関係から好ましい。フィルター濾過精度は光学用途の場合１〜２０μｍ、好ましくは３〜１０μｍのものを選択することが好ましい。
【００２２】
一方、本発明では、押出機などの熱可塑性樹脂の溶融手段とその下流に配置したダイの間の樹脂流路に、整流機構を設けることを特徴としている。この技術によれば、スジ状欠陥が幅１０ｃｍ辺り２本以下の光学フィルムを容易に形成することができる。整流機構は樹脂流路内の樹脂流動を変化させるもので、整流機構より上流で生じた溶融樹脂中のスジを解消させることができる。ここで整流機構としては、簡便に設けられる点で縮径部を含む構造とすることが好ましい。縮径部としては、テーパー形状、階段状などが考えられ、テーパー形状のものが滞留部が少なく、局部的な熱劣化を防ぐことができ、特に好ましい。その中でも、テーパー形状で縮径し、さらにテーパー状に流路断面積を広げる構造を有するものが滞留部を生じさせずに拡径できるため好ましく、さらにその中でも、縮径するテーパー形状を含み、その後狭めた流路断面積を保持した後にテーパー状に拡径する構造を有するものがより整流効果が大きくなるため好ましい。
【００２３】
整流機構を設けることで、スジ状欠陥のうち、ダイ以前（ダイの上流）の流動樹脂において生じているスジ状欠陥（スジ状でない、流れムラや、合流あとなども含む。）に起因するものを解消することができる。整流機構は、ダイ樹脂流入部に出来る限り近い位置に設置することが好ましく、ダイ樹脂流入部直前に置くことが特に好ましい。尚、ギアポンプを併用する場合には、ギアポンプとダイの間の樹脂流路、異物除去装置を併用する場合には、異物除去装置とダイの間の樹脂流路に整流機構を設けることが好ましい（この場合、ギアポンプや異物除去装置によって生じたスジ状欠陥を整流機構により解消することができると共に、整流機構によってスジ状欠陥が解消された状態を、そのままダイに導くことが可能となる。）。特に、後述の通り、リーフディスクフィルターの下流には合流スジが生じ易く、整流機構はリーフディスクフィルターとダイの間に設置することが望ましい。
【００２４】
一方、このダイ以前の流動樹脂においてスジ状欠陥が発生する原因として、樹脂流路配管接合部の段差（公差内の寸法差によっても生じることがある。）、配管内部の微小な傷、リーフディスクフィルターセンターポストにより生じた合流スジなどが考えられる。従って、配管接合部などは可能な限り無くすことが好ましいが、配管長さ、形状によっては製作が困難であり、また、長期的な使用による流路傷を完全に防止することは非常に難しいため、本発明のように整流機構を設けることが有効となる。
【００２５】
整流機構の設計として、整流機構の最小樹脂流路断面積が、上流側の樹脂流路断面積に対して、０．１％以上、２５％以下であることが好ましい。０．１％を下回ると流路が狭すぎて圧力損失が設備耐圧を上回る懸念がある。また、２５％を上回るとスジ状欠陥の解消効果が薄れる可能性がある。
【００２６】
本発明で使用するダイとしては、各種構造のものを使用することができるが、Ｔダイが好ましく、例えば一般的なコートハンガーダイを用いることができる。幅方向厚み調整機構としてボルト等の押し込みによりリップの幅方向任意部分の隙間を調節できるものが好ましい。
【００２７】
尚、本発明の様に整流機構を設けた場合でも、ダイリップの傷に起因するスジ状欠陥が別途残存する可能性がある。その為、リップエッジ精度をエッジ輝線幅１〜３０μｍの範囲で加工することが更に好ましい。ダイリップ部はハードクロムメッキやセラミック溶射をすることが輝線幅精度を上げることができ、好ましい。
【００２８】
一方、ダイからフィルム状に吐出された樹脂は各種方法で冷却することが可能であるが、例えば、温調されたロール（以下、第１ロール）へキャスティングし、引き取りながらさらに温調された他のロール（以下、第２ロール）へ接せさせて冷却固化することができる。また、この時に、更に別途設けた温調されたロール（以下、挟み込みロール）と第1ロールでフィルムを挟み込み成形することもできる。この場合、フィルムのロール着地位置が安定し厚み品質が向上すると共に、押圧によりフィルムが平滑化しスジ状欠陥の凹凸が薄くなる。また、着地位置安定化のため、別途静電印加やエアーナイフ等を用いることもできる。
【００２９】
冷却温度は、通常ガラス転移温度を基準に設定すればよく、フィルムが最初に接する第1ロールは熱可塑性樹脂のガラス転移温度±３０℃、第２ロールはガラス転移温度±３０℃とすることが好ましい。
【００３０】
また、フィルムの引き取りは各種方法で行うことが可能であるが、例えば第２ロール以降に設置されたニップロールにより引き取り、その後に巻き取りコアに巻きつけられ、フィルム原反として取得することができる。この時、フィルム両端部はネックインの影響で厚みが厚くなってしまうため、カッター等でトリミングしてもよい。
【００３１】
この様にして得られたフィルム原反は、延伸機により延伸され、位相差フィルムなどの光学フィルムとして取得することができる。
【００３２】
一方、本発明では熱可塑性樹脂として、各種樹脂を使用することができるが、例えばノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。この中でも、特に透明性や加工性に優れているポリカーボネート系樹脂を用いるのが好ましい。特に、光記録媒体の光透過層として用いる場合は、その基板との寸法変化率の違いによる反りや歪みなどを防ぐために、光透過層とそれを貼り合わせる基板とは同一の材料であるのが好ましく、そのため、光記録媒体の基板材料として広く使用されているポリカーボネートが好ましい。中でも特に量産されていて安価である、主たる構成成分が２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）から成る繰返し単位で構成される芳香族ポリカーボネートが好ましい。ここでいう主たる構成成分とは、ポリカーボネートの原料であるジヒドロキシ化合物のうち、５０モル％以上を占める化合物からなる繰返し成分を指す。そのため、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）を単独で使用しても、また、５０モル％を越えない範囲で他のジヒドロキシ化合物を加えて共重合あるいは混合したものを用いることができる。共重合あるいは混合して用いるジヒドロキシ化合物としては特に限定されないが、例としては、１，１−ビス（４−ヒドロキシ２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシー３−ｔ−ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エチルベンゼン、などのビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンなどのビス（ヒドロキシルアリール）シクロヘキサン類、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレンなどのフルオレン類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルフェニルエーテルなどのジヒドロキシアリールエーテル類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルフェニルスルフィドなどのジヒドロキシアリールスルフィド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルフェニルスルホキシドなどのジヒドロキシアリールスルホキシド類、および上記化合物から誘導された化合物が挙げられる。これらのジヒドロキシ化合物はビスフェノールＡから成る繰返し単位の主成分に対し、透明性を損なわれない範囲で１種類でも２種類以上組み合わせて用いることもできる。ただし、ビスフェノールＡは安価で入手しやすい原料なので、ビスフェノールＡ成分を多く用いるほど、安価な光学フィルムを工業的に供給しやすくなる為好ましく、ビスフェノールＡの繰返し単位は８０モル％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上、特には１００モル％（すなわち単独）が好ましい。
【実施例】
【００３３】
本発明を実施例に基づき、更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例で測定した各物性の測定方法は次の通りである。
【００３４】
（１）スジ状欠陥
得られた延伸フィルムを点光源にてスクリーンに投影し、投影像の流れ方向に影状に見えるスジをスジ状欠陥とし、その本数を確認した。尚、スジ状欠陥の本数が幅１０ｃｍあたり５本以下を合格と判断した。
【００３５】
（実施例１）
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート（三菱ガス化学製ユーピロンＨ―４０００，ガラス転移温度１４８℃）を用い、乾燥ホッパーにて１００℃で４時間乾燥させφ４０ｍｍ押出機に供給した。押出機で樹脂温度２８０℃となるよう加熱溶融し、ギアポンプを介し、４インチ５μｍカットのリーフディスクフィルター、整流機構、Ｔダイへと溶融樹脂を押し出した。この時、整流機構の上流および下流の樹脂流路管径は２０ｍｍで、整流機構最小径部の径は２ｍｍと、樹脂流路断面積が１．０％となるようにし、樹脂流路から整流機構最小径部へは流れ方向１０ｍｍ間でテーパー状に縮径し、最小径部は流れ方向に２ｍｍ保持し、整流機構最小径部から樹脂流路へは流れ方向１０ｍｍ間でテーパー状に拡径した。Ｔダイは４００ｍｍ幅、リップエッジ輝線幅１０μｍのものを用い、１４０℃に温調したキャストロール、１３５℃に温調した冷却ロールにて冷却固化させ、引き取りロールにて９ｍ／分で引き取り、巻き取りコアにてフィルム厚み７０μｍのフィルム原反を得た。
【００３６】
得られたポリカーボネートフィルムを延伸機により、縦方向に延伸し、最終的なポリカーボネート延伸フィルムを得た。
【００３７】
得られたポリカーボネート延伸フィルムはスジ状欠陥が観察されず、良好な状態であった。
【００３８】
（実施例２）
整流機構手前の管径は２０ｍｍで、整流機構の径は１０ｍｍとし、樹脂流路断面積が２５％となるようにした以外は実施例１と同様の方法で実施した。
【００３９】
得られたポリカーボネート延伸フィルムではスジ状欠陥が幅１０ｃｍあたり５本観察された。
【００４０】
（比較例１）
整流機構を設けなかった以外は実施例１と同様に実施した。
【００４１】
得られたポリカーボネート延伸フィルムではスジ状欠陥が幅１０ｃｍあたり８本観察された。