JPH0940792A - セルロースアセテートフィルムの製造方法 - Google Patents

セルロースアセテートフィルムの製造方法

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JPH0940792A
JPH0940792A JP7190023A JP19002395A JPH0940792A JP H0940792 A JPH0940792 A JP H0940792A JP 7190023 A JP7190023 A JP 7190023A JP 19002395 A JP19002395 A JP 19002395A JP H0940792 A JPH0940792 A JP H0940792A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高濃度で調製してもドープ粘度が高くなら
ず、成形性のよいセルロースアセテートを用いたフィル
ムの製造方法を提供する。 【解決手段】 アセトン抽出分が5重量%以下である
か、又は、酢化反応時の硫酸触媒量がセルロース100
重量部に対して10から15重量部で反応したものであ
る平均酢化度58.0から61.5%のセルロースアセ
テートと可塑剤との濃度の和が18から35重量%であ
り、かつ溶媒組成におけるメチレンクロライドの比率が
75から87重量%であるドープを支持体上に流延して
製造するセルロースアセテートフイルムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、保護フィルム、偏
光板保護フィルム、カラーフィルター、写真感光材料の
支持体として使用されるセルロースアセテートフィルム
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セルロースアセテートフィルムは、その
強靱性と難燃性から写真感光材料の支持体として、ま
た、その光学的等方性から近年市場の拡大している液晶
表示装置に用いられる偏光板保護フィルム、カラーフィ
ルター用途に使用されている。このセルロースアセテー
トフィルムは、セルロースアセテートをメチレンクロリ
ドに溶解した溶液(以下「ドープ」という。)を支持体
上に流延する溶液製膜法によって製造されている。この
溶液流延法においては、ドープを支持体上へ流延してか
ら支持体上のフィルムを剥離するまでに要する時間製膜
工程の生産性に大きく寄与する。このため、例えば特公
平5−17844号公報に記載されているように高濃度
ドープを冷却ドラム上に流延して流延後剥ぎ取りまでの
時間を短縮して流延設備をコンパクト化しかつ製膜速度
を高めることが提案されている。
【0003】しかしながら、高濃度で調製したドープは
ドープ粘度が高くなるため、送液設備能力の増強が必要
であるとともに、支持体上に流延したドープの平面性が
低下するという問題が生じた。これらの問題を解決する
手段としてセルロースアセテートの重合度を下げること
が考えられるが、これは成型フィルムの機械的物性、例
えば、引張弾性率、耐折強度、引裂強度を下げることに
なり、保護フィルム、偏光板保護フィルム、カラーフィ
ルター、写真感光材料の支持体として使用されるセルロ
ースアセテートフィルムの品質を低下させることとなる
ため適切な手段ではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高濃
度で調製してもドープ粘度が高くなりにくい成型性のよ
いセルロースアセテートを用いたセルロースアセテート
フィルムの製造法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記観点か
ら検討した結果、下記により本課題を解決するに至っ
た。すなわち、 (1) アセトン抽出分が5重量%以下である平均酢化
度58.0から61.5%のセルロースアセテートと可
塑剤との濃度の和が18から35重量%であり、かつ溶
媒組成におけるメチレンクロライドの比率が75から8
7重量%であるドープを支持体上に流延して製造するこ
とを特徴とするセルロースアセテートフイルムの製造方
法。 (2) 酢化反応時の硫酸触媒量がセルロース100重
量部に対して10から15重量部で反応した平均酢化度
が58.0から61.5%のセルロースアセテートと可
塑剤との濃度の和が18から35重量%であり、かつ溶
媒組成におけるメチレンクロライドの比率が75から8
7重量%であるドープを支持体上に流延して製造するこ
とを特徴とするセルロースアセテートフイルムの製造方
法。 (3) セルローストリアセテートをケトン類、酢酸エ
ステル類またはセロソルブ類の中から選ばれる1種以上
の溶剤で洗浄することにより、アセトン抽出分が5%重
量以下としたものであることを特徴とする前記(1)記
載のセルロースアセテートフイルムの製造方法。 (4) 該セルロースアセテートが、粘度平均重合度
(DP)に対する落球式粘度法による濃厚溶液粘度
(η)が下記式(1)で表されることを特徴とする前記
(1)又は(2)記載のセルロースアセテートフィルム
の製造方法。 式(1) 2.814 ×ln(DP)-11.753≦ln(η)≦6.29×ln(DP)ー31.469 [式中、DPは290以上の整数であり、ηは、標線間
の通過時間(sec)である。] (5) 該セルロースアセテートのゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィーによる分子量分布Mw/Mnが、
1.0から1.7であることを特徴とする前記(1)又
は(2)記載のセルロースアセテートフィルムの製造方
法。 (6) 該セルロースアセテートの溶融状態からの結晶
化発熱量(ΔHC)が5から17J/gであることを特
徴とする前記(1)又は(2)記載のセルロースアセテ
ートフイルムの製造方法。
【0006】本発明に用いるセルロースアセテートは、
平均酢化度が58.0から61.5%であり、アセトン
抽出分が5重量%以下である。ここで、酢化度とは、セ
ルロース単位重量当たりの結合酢酸量をいい、後述する
ようにASTM:D−817−91(セルロースアセテ
ート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計
算に準じて計算したものである。セルロースアセテート
の酢化度は、既に述べたようにフィルムの機械的強度と
相関があり、酢化度が小さくなると弾性率、耐折強度が
低下する。また、寸法安定性、耐湿熱性も低下し、写真
用支持体、光学フィルムとして要求される品質を充分に
満足することができなくなる。このため、本発明に用い
るセルロースアセテートは、平均酢化度が58.0から
61.5%であることが好ましい。また、本発明に用い
るセルロースアセテートの重合度は、250以上、好ま
しくは290以上である。これは、重合度250以下の
セルロースアセテートでは得られるフイルムの強度が極
めて悪くなるからである。
【0007】本発明に用いるセルロースアセテートは、
粘度平均重合度(DP)に対する落球式粘度法による濃
厚溶液粘度(η)が、下記式(1)で表されるセルロー
スアセテートである。 式(1) 2.814 ×ln(DP)-11.753≦ln(η)≦6.29×ln(DP)ー31.469 [式中、DPは290以上の整数であり、ηは、標線間
の通過時間(sec)である。] この式は、本発明者等が行った実験データの粘度平均重
合度と濃厚溶液粘度のプロットから算出したものであ
る。すなわち、粘度平均重合度290以上のセルロース
アセテートにおいては、一般に重合度が高くなると濃厚
溶液の粘度が指数的に増加していくのに対し、本発明の
セルロースアセテートは、粘度平均重合度に対する濃厚
溶液粘度の増加が直線的であり、粘度平均重合度に対す
る濃厚溶液粘度の増加率が一般のものに比べて小さいと
いう特徴を有する。
【0008】本発明のセルロースアセテートは、ゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィーによる分子量分布M
w/Mn(Mwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量
を示す。)が狭いという特徴を有する。すなわち、本発
明のセルロースアセテートのMw/Mnは、1.0から
1.7、好ましくは1.3から1.65、さらに好まし
くは1.4から1.6である。分子量分布が前記範囲の
上限を外れると、ドープ粘度が大きくなり平面性が低下
する。また、下限を外れると成形フイルムの機械的物性
が低下することとなるからである。
【0009】本発明のセルロースアセテートは、結晶化
発熱量、すなわち結晶化度が小さいという特徴を有す
る。すなわち、本発明のセルロースアセテートの溶融状
態からの結晶化発熱量(ΔHC)は、5から17J/
g、好ましくは6から16J/g、さらに好ましくは1
0から16J/gである。結晶化発熱量が前記範囲の上
限をこえると成形フイルム中に多くの微結晶成分が存在
することとなるためにフイルムの加工適性の低下が生じ
る。また、下限を外れると成形フイルムの機械的強度が
低下すると共に、特公平5−17844号公報に記載の
方法、すなわち、高濃度ドープを冷却ドラム上に流延し
てフイルムを成形する方法において、ドープのゲル化が
遅れるために剥ぎ取に時間を要し、製膜速度が低下す
る。
【0010】本発明における上記の式(1)を満たすセ
ルロースアセテートは、以下の2つの方法により調製す
ることができる。すなわち、1つの方法としては、常法
により得られるセルローストリアセテートをケトン類、
酢酸エステル類、セロソルブ類等で洗浄し、結晶化の原
因となる低分子量セルロースアセテートを除去する方法
である。
【0011】この洗浄により得られるセルロースアセテ
ートの特徴は、常法により得られるセルローストリアセ
テートを一回洗浄した場合、洗浄液中に存在する低分子
量セルローストリアセテートの量は原料重量に対して1
0〜15重量%程度存在することになるが、洗浄後のセ
ルロースアセテートでは再度洗浄抽出をしても5%以下
であることにある。すなわち、洗浄抽出により、再度洗
浄抽出しても低分子セルロースアセテートが5重量%以
下になるように洗浄抽出されたものである必要がある。
さらに、低分子量物が除去されることにより、平均分
子量(重合度)としては高くなるが、常法により得られ
る同様の平均分子量(重合度)を有するものより粘度が
低く、生産性の点でも有利である。
【0012】本発明に用いられる洗浄前の常法により得
られるセルローストリアセテートとしては、いかなる方
法によって得られるセルローストリアセテートでも構わ
ない。すなわち、本発明における常法とは、酢酸−無水
酢酸−硫酸を用いて反応する。極めて一般的な工業プロ
セスで得られるセルロースアセテートからメチレンクロ
リドを溶媒にする、いわゆるメチクロ法、セルロースア
セテートの非溶媒、例えば、ベンゼン、トルエン等を添
加して、繊維状で酢化する、いわゆる繊維状酢化等、い
かなる方法によって得られるセルロースアセテートでも
構わない。
【0013】本発明における低分子量セルローストリア
セテート除去方法では、抽出効率を高めるため、洗浄前
にセルロースアセテートの粒度を20メッシュパスする
粒子の割合が70重量%以上に成るように、粉砕あるい
は篩にかけて調製する。また、本発明で用いる洗浄抽出
溶媒としては、ケトン類、酢酸エステル類、セロソルブ
類などがあるが、工業的に行う場合は、汎用溶媒であ
り、沸点の低いアセトン、メチルアセテート、メチルセ
ロソルブが有効である。洗浄方法としては、ソックスレ
ー抽出法のような溶剤循環方式でもよいし、通常の攪拌
槽にて洗浄抽出液とともに攪拌して脱液することによっ
ても得られる。ただし、本洗浄抽出の場合、10〜15
重量%の低分子量セルローストリアセテートが溶解する
ために液が粘稠になり脱液等の操作が困難になるので、
液に対する処理原料は10重量%以下の方が好ましい。
【0014】本発明における上記の式(1)を満たすセ
ルロースアセテートは、製造時に硫酸触媒量をセルロー
ス100重量部に対して10〜15重量部で反応せしめ
ることによっても調製することができる。
【0015】一般に、セルローストリアセテートは、酢
化度が59%以上であるが、市販のセルローストリアセ
テートは、概ね61%前後である。製造時におけるセル
ロースジアセテートとセルローストリアセテートの大き
な違いは、一旦、セルローストリアセテートにしてから
の加水分解工程にある。セルロースジアセテートの場
合、アセトンに溶解可能な酢化度まで加水分解を行う必
要があるが、セルローストリアセテートの場合、酢化度
は下がらない方が好ましく、セルローストリアセテート
においては、セルロースと結合している硫酸できるだけ
速やかに加水分解する必要がある。以上のことから、酢
化反応中の硫酸触媒量を増やすと、それだけ結合する硫
酸も多くなり、結果として酢化終了時に得られる置換度
は低くなる。従って、一般に、61%程度の酢化度を要
求されるセルローストリアセテートでは、硫酸触媒の量
をできるだけ低下させて反応している。
【0016】すなわち、酢化度を従来の市販セルロース
トリアセテートの範疇から、やや低下せしめることによ
り、非晶性を高めることができることを見いだしたので
ある。すなわち、従来のセルローストリアセテート製造
方法同様、加水分解工程で脱アセチル化せしめることも
できるが、本発明では、酢化段階ですでに低酢化度化す
ることにより非晶性の高いセルローストリアセテートを
得られることを見いだしたものである。
【0017】本発明のドープは、セルロースアセテート
の濃度が高いドープであり、セルロースアセテートと可
塑剤との濃度の和が18から35重量%、好ましくは2
0から35重量%のものが適当である。可塑剤は、成型
フィルムの機械的物性改良または溶剤乾燥速度向上のた
めに加えるものであり、例えば、トリフェニルフォスフ
ェート(TPP)、トリクレジルホスフェート(TC
P)等のリン酸エステル化合物、ジメチルフタレート
(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチル
フタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DO
P)、ジエチルヘキシルフタレート(DEHP)等のフ
タル酸エステル化合物、オレイン酸ブチル、リシノール
酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル等の脂肪酸エス
テル化合物、クエン酸アセチルトリエチル(OACT
E)、クエン酸アセチルトリブチル(OACTB)等の
クエン酸エステル化合物、あるいは種々のトリメリット
酸エステル化合物がある。ただし、上記の化合物は例示
列挙にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【0018】可塑剤以外の添加成分としては、例えば、
特開平5−197073号公報に記載された成型フィル
ムの保存性改良のための劣化防止剤(過酸化物分解剤、
ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤)、あるい
は、特開平7−11056号公報記載の紫外線防止剤が
ある。ただし、これらは例示列挙であり、本発明はこれ
らに限定されるものではない。
【0019】溶媒はメチレンクロライドと他の溶媒との
混合溶媒である。他の溶媒は炭素数1から4のアルコー
ル、例えば、メタノール、n−ブタノール等であり、シ
クロヘキサン等のセルロースアセテートに対する貧溶媒
である。これらは1種であってもよく、2種以上のもの
を併用してもよい。混合比はメチレンクロライドが75
から87重量%、従って、その他の溶媒が13から25
重量%である。
【0020】セルロースアセテートの濃度及び溶媒組成
は、上記範囲内で任意に定められる。特公平5−178
44号公報記載の方法により、10℃以下の支持体上で
低温ゲル化剥ぎ取りを行う方法では、ドープのゲル化温
度はセルロースアセテートの濃度、溶媒組成に依存する
ため、所定の温度でなるべく早くゲル化が進行するよう
に定められる。ただし、本発明の製造法はこの方法に限
定されるものでない。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこの範囲に限定されるものではない。
【0022】〔酢化度(%)の測定方法、及び算出方
法〕酢化度はケン化法により測定する。すなわち、乾燥
したセルロースアセテートを精秤し、アセトンとジメチ
ルスルホキシドとの混合溶媒(容量比4:1)に溶解し
た後、所定量の1N−水酸化ナトリウム水溶液を添加
し、25℃で2時間ケン化する。フェノールフタレイン
を指示薬として添加し、1N−硫酸(濃度ファクター:
F)で過剰の水酸化ナトリウムを滴定する。また、上記
と同様の方法により、ブランクテストを行う。そして、
下記式に従って酢化度(%)を算出する。 酢化度(%)=(6.005×(B−A)×F)/W (式中、Aは試料の滴定に要した1N−硫酸量(m
l)、Bはブランクテストに要した1N−硫酸量(m
l)、Fは1N−硫酸のファクター、Wは試料重量を示
す。)
【0023】〔分子量及び分子量分布〕ゲルろ過カラム
に、屈折率、光散乱を検出する検出器を接続した高速液
体クロマトグラフィーシステム(GPC−LALLS)
を用いて測定した。測定条件は以下の通りである。
【0024】溶媒:メチレンクロリド カラム:GMHx1(東ソー(株)製) 試料濃度:0.1w/v% 流量:1ml/min 試料注入量:300μl 標準試料:ポリメタクリル酸メチル(Mw=188,2
00) 温度:23℃
【0025】〔粘度平均重合度(DP)の測定方法およ
び算出方法〕絶乾したセルロースアセテート約0.2g
を精秤し、メチレンクロリド:エタノール=9:1の溶
液100mlに溶解する。これをオストワルド粘度計に
て25℃で落下秒数を測定し、重合度を以下の式により
求める。 ηrel=T/T0 T :測定試料の落下秒数 〔η〕 =(lnηrel)/C TO:溶剤単独の落下秒数 DP =〔η〕/Km C :濃度(g/l) Km :6x10-4
【0026】〔濃厚溶液粘度(η)の測定方法〕セルロ
ースアセテートを15重量%になるように、メチレンク
ロリド:メタノール=8:2(重量比)に溶解し、溶液
を内径2.6cmの粘度管に注入し、25℃に調湿後、
溶液中に所定の剛球、直径3.15mm、0.135g
を落下させて、間隔10cmの標線間を通過する秒数を
粘度とした。
【0027】〔結晶化発熱量(ΔHC )の測定方法及び
算出方法〕セルロースアセテートを混合溶媒(メチレン
クロリド/エタノール=9/1(重量比)に溶解して、
セルロースアセテート濃度15重量%のドープを調製
後、不織布を用いて加圧濾過する。得られたドープを平
滑なガラス板上にバーコーターを用いて流延する。1日
風乾後、ガラス板から剥離して80℃で4時間真空乾燥
する。得られたフイルム状試料10mgを標準アルミパ
ンに詰め、熱補償型示差走査熱量計(DSC)の試料台
に載せる。溶融温度で短時間保持して試料を溶融させた
後、降温速度4℃/minで室温まで冷却して結晶化さ
せる。
【0028】このようにして得られたDSC曲線の発熱
ピーク面積から結晶化発熱量(ΔH C)を求める。DS
C測定は窒素雰囲気下で行い、温度較正は、In(融
点:156.60℃)、Sn(融点:231.88℃)
の2点較正で、熱量較正はIn(融解熱量:28.45
J/g)の1点較正で、それぞれ行った。また、結晶化
温度の解析法は、JIS K7121−1987の規定
に、結晶化発熱量の解析法は、JIS K 7122−
1987の規定に、それぞれ準拠した。
【0029】〔アセトン抽出分(重量%)〕セルロース
アセテートの重量(A)を測定した後、を10倍重量の
アセトン中、室温で30min攪拌後、フィルターにて
加圧ろ過にて得られたろ液を乾燥し、固形分量(B)を
計量した。アセトン抽出分を下記式により求めた。 アセトン抽出分(重量%)=(B÷A)×100%
【0030】〔フィルムの機械的物性〕 (1) 引張試験 長さ100mm、巾10mmの試料をISO1184−
1983の規格に従い、初期試料長50mm、引張速度
20mm/minにて測定し、弾性率、破断伸度を求め
た。 (2) 引裂試験 50mmx64mmに切りだした試料をISO6383
/2−1983の規格に従い、引裂に要した引裂荷重を
求めた。 (3) 耐折試験 120mmに切りだした試料をISO8776−198
8の規格に従い、折り曲げよって切断するまでの往復回
数を求めた。
【0031】実施例1 本発明のセルロースアセテート(酢化度:60.9%、
重合度:322、溶液粘度:101.5秒、アセトン抽
出分:0.4%、結晶化発熱量:14.0J/g)10
0重量部にトリフェニルフォスフェート(TPP)16
重量部、メチレンクロリド310重量部、n−ブタノー
ル60重量部、メタノール11重量部の組成からなるド
ープを有効長6mのバンド流延機を用いて乾燥膜厚が1
00μmになるように流延した。バンドの温度は5℃と
し、乾燥のための送風は行わなかった。成型されたフィ
ルムを以下に述べる方法により機械的物性を測定した。
結果を表1に示す。
【0032】比較例1 常法により得られるセルローストリアセテート(酢化
度:60.9%、重合度:299、溶液粘度74.7
秒、アセトン抽出分:12.1%、結晶化発熱量:1
7.5J/g)を、実施例1と同様の方法により流延し
たフィルムについて、前記の方法により機械的物性を測
定した。結果を表1に示す。
【0033】比較例2及び3 酢化度等の物理的性質のことなる常法により得られるセ
ルロースアセテートについて、実施例1と同様の方法に
より流延したフイルムについて、前記の方法により機械
的物性を測定した。結果を表1に示す。
【0034】実施例2 セルロース100重量部を硫酸11.7重量部、無水酢
酸260重量部、酢酸450重量部を用いて、常法によ
りエステル化を行い、さらに加水分解を行った。得られ
たセルロースアセテート(酢化度:60.2%、重合
度:313、溶液粘度:92.7秒、アセトン抽出分:
0.4%)について、実施例1と同様の方法により流延
したフイルムについて、前記の方法により機械的物性を
測定した。結果を表1に示す。
【0035】実施例3 セルロース100重量部を硫酸11.7重量部、無水酢
酸260重量部、酢酸450重量部を用いて、常法によ
りエステル化を行い、さらに、実施例2より長い加水分
解を行った。得られたセルロースアセテート(酢化度:
59.8%、重合度:326、溶液粘度:105.8
秒、アセトン抽出分:0.4%)について、実施例1と
同様の方法により流延したフイルムについて、前記の方
法により機械的物性を測定した。結果を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】実施例1〜4は、比較例〜3に比べ、同等
以上の機械的物性を有する。
【0038】
【発明の効果】本発明のセルロースアセテートは、粘度
平均重合度(DP)に対する濃厚溶液粘度(η)の増加
率が小さく、常法よるセルロースアセテートに比べて、
高重合のセルロースアセテートを用いてドープを調製で
きる。このため、機械的物性値が高い成型フィルムを経
済的に製造できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセトン抽出分が5重量%以下である平
    均酢化度58.0から61.5%のセルロースアセテー
    トと可塑剤との濃度の和が18から35重量%であり、
    かつ溶媒組成におけるメチレンクロライドの比率が75
    から87重量%であるドープを支持体上に流延して製造
    することを特徴とするセルロースアセテートフイルムの
    製造方法。
  2. 【請求項2】 酢化反応時の硫酸触媒量がセルロース1
    00重量部に対して10から15重量部で反応した平均
    酢化度が58.0から61.5%のセルロースアセテー
    トと可塑剤との濃度の和が18から35重量%であり、
    かつ溶媒組成におけるメチレンクロライドの比率が75
    から87重量%であるドープを支持体上に流延して製造
    することを特徴とするセルロースアセテートフイルムの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 セルローストリアセテートをケトン類、
    酢酸エステル類またはセロソルブ類の中から選ばれる1
    種以上の溶剤で洗浄することにより、アセトン抽出分が
    5重量%以下としたものであることを特徴とする請求項
    1記載のセルロースアセテートフイルムの製造方法。
  4. 【請求項4】 該セルロースアセテートが、粘度平均重
    合度(DP)に対する落球式粘度法による濃厚溶液粘度
    (η)が下記式(1)で表されることを特徴とする請求
    項1又は請求項2記載のセルロースアセテートフィルム
    の製造方法。 式(1) 2.814 ×ln(DP)-11.753≦ln(η)≦6.29×ln(DP)ー31.469 [式中、DPは290以上の整数であり、ηは、標線間
    の通過時間(sec)である。]
  5. 【請求項5】 該セルロースアセテートのゲルパーミエ
    ーションクロマトグラフィーによる分子量分布Mw/M
    nが、1.0から1.7であることを特徴とする請求項
    1又は請求項2記載のセルロースアセテートフィルムの
    製造方法。
  6. 【請求項6】 該セルロースアセテートの溶融状態から
    の結晶化発熱量(ΔHC)が5から17J/gであるこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項2記載のセルロース
    アセテートフイルムの製造方法。
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