JPH11221833A - セルロースエステルフィルムの製造方法およびセルロースエステル光学フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な平面性および優れた光学特性を持つセ
ルロースエステルフィルムの生産性の高い製造方法を提
供する。 【解決手段】 回転下にある冷却ドラムの表面にセルロ
ースエステル溶液を連続的に流延する工程、冷却ドラム
を回転させながら、その表面にてセルロースエステル溶
液を凝固させてセルロースエステル凝固膜を形成させる
工程、セルロースエステル凝固膜を冷却ドラムから剥ぎ
取る工程、そしてセルロースエステル凝固膜をその幅方
向の両端部を把持しながら冷却ドラムの回転軸に対して
垂直な方向に冷却ドラムの周速度の１．１０５〜１．２
００倍の速度にて移動するテンターを用いて搬送させな
がら乾燥する工程からなるセルロースエステルフィルム
の製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に光学用途に適
したセルロースエステルフィルムの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】薄膜の透明プラスチックフィルムは近
年、偏光板の保護膜、位相差板等の光学補償フィルム、
プラスチック基板、写真用支持体あるいは動画用セルや
光学フィルタ、さらにはＯＨＰフィルムなどの光学材料
として需要が増大している。特に液晶ディスプレイは最
近、その画像表示の品質が向上し、また軽量で携帯性に
優れてたものとして提供されるようになったことから、
パーソナルコンピュータやワードプロセッサ、携帯用端
末機器、テレビジョン、さらにはデジタルスチルカメラ
やムービーカメラなどの画像表示装置として広く使用さ
れるようになっているが、この液晶ディスプレイの画像
表示には偏光板の設置が必須となる。そして、液晶ディ
スプレイの画像表示の品質の向上に合わせて、偏光板の
品質向上が要求されているため、その偏光板の保護膜と
して用いられる透明プラスチックフィルムも高品質であ
ることが要望されている。

【０００３】偏光板の保護膜などの光学用途フィルムに
ついては、解像力やコントラストの表示品質を高く維持
するために、高透明性、低光学異方性、高平面性、易表
面処理性、高耐久性（寸度安定性、耐湿熱性、耐水
性）、フィルム内および表面に異物がないこと、表面に
傷がないかまたはつきにくいこと（耐傷性）、適度のフ
ィルム剛性を有すること（取扱い性）、適度の透水性な
ど種々の優れた特性を備えていることが必要であるとさ
れている。

【０００４】上記の好ましい特性を有するプラスチック
フィルムとしては、セルロースエステル、ノルボルネン
樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂などからなるフィルムが知られているが、現
在では、生産性や材料価格等の点からセルロースエステ
ルが主に使用されている。特にセルローストリアセテー
トなどのセルロースエステルは、それをフィルム形成材
料として用いると、極めて高い透明性と低い光学異方性
とを示すフィルムが容易に得られるところから、光学用
途には最も一般的に用いられている。

【０００５】これらのプラスチック材料からフィルムを
製造する方法（製膜法）としては、溶液製膜法、溶融製
膜法、圧延法などの各種の製膜技術が知られているが、
良好な平面性と低光学異方性を示すフィルムを得るため
には、溶液製膜法が特に適している。溶液製膜法は、原
料のプラスチック材料を溶剤に溶解し、これに必要に応
じて可塑剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤、滑り剤、剥離
促進剤等の各種の添加剤を加えた溶液（ドープ）を、金
属製エンドレスベルト（エンドレスバンド）または回転
するドラムからなる仮支持体の表面上に、ドープ供給手
段（ダイ）により流延させ、支持体上で適当なレベルに
まで乾燥させて凝固膜とし、この凝固膜を仮支持体から
剥ぎ取り、この凝固膜を次いで、各種の搬送手段により
乾燥装置内を通過させて、凝固膜から溶剤を完全に除去
することからなる方法である。

【０００６】この溶液製膜法においては、少しでもドー
プの流延速度やフィルムの巻取速度を高めてフィルムの
生産性を上げることが強く望まれている。しかしなが
ら、流延速度を増大すると製造過程で支障を来たした
り、得られたフィルムに品質上の欠陥が伴いがちであ
る。例えば、仮支持体として金属バンド（金属ベルト）
を用いるバンド法ではフィルムの剥ぎ取り速度に限界が
ある。一方、ドラムを用いる冷却流延法では、高速で流
延ダイからドープを押し出して流延速度を上げると、ド
ープをドラム表面上に押し出した時に面状故障、特にシ
ャークスキンと呼ばれる凹凸がドープ層表面に発生しや
すく、このドープ表面の凹凸が最終的に得られるフィル
ムの表面にも残るという問題が在る。従って、ドープ層
表面に発生する平面性欠陥の問題が、ドープ流延速度を
高める上での制約となっている。

【０００７】シャークスキンの発生を防止する方法とし
ては、公開技報第９４−２４９８号には流延ダイのリッ
プ口の先端を拡大することが提案されている。また、特
公昭６２−４３８４６号公報には、共流延により高粘度
溶液を包むようにして低粘度溶液をダイより同時に押し
出す方法が提案されている。しかしながら、いずれの方
法もその実施のためには新たに設備投資が必要であるた
め、工業的に採用するには問題も在る。

【０００８】なお、特開平４−２９８３１０号公報に
は、バンド法においてセルロースアセテート凝固膜をバ
ンドから安定して剥ぎ取る目的で、テンタードロー比
（Ａｘ１００／Ｂ、Ａ：テンター速度、Ｂ：バンド速
度）を１００．５〜１１０．０％の範囲とする製造方法
が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、溶
液流延法を利用するセルロースエステルフイルムの製造
方法を改良して、高い生産性で、ただし得られるフィル
ムの平面性を低下させることなく、セルロースエステル
フィルムを製造する方法を提供することをその課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
の解決を目指して研究を重ねた結果、冷却ドラム流延法
を利用すると、バンド法と比較して、流延セルロースエ
ステル凝固膜の安定的な剥ぎ取りが、溶剤残留率が高い
状態で可能となることを見い出した。そして、本発明者
はこの新たな知見にさらに検討を加えた結果、このよう
に溶媒残留率が高い状態でのセルロースエステル凝固膜
の安定的な剥ぎ取りが可能になると、凝固膜の剥ぎ取り
時の延伸比率を高めることが可能となり、ドープ流延速
度を変えることなく、最終的に得られるセルロースエス
テルフィルムの巻取速度を高めることができるため、シ
ャークスキンの発生等の平面性欠陥の問題を生じさせる
ことなく、高い生産性にてセルロースエステルフィルム
を製造することが可能となることを見い出した。

【００１１】従って、本発明は、回転下にある冷却ドラ
ムの表面にセルロースエステル溶液を連続的に流延する
工程、該冷却ドラムを回転させながら、その表面にてセ
ルロースエステル溶液を凝固させてセルロースエステル
凝固膜を形成させる工程、該セルロースエステル凝固膜
を冷却ドラムから剥ぎ取る工程、そして該セルロースエ
ステル凝固膜をその幅方向の両端部を把持しながら冷却
ドラムの回転軸に対して垂直な方向に冷却ドラムの周速
度の１．１０５〜１．２００倍の速度にて移動するテン
ターを用いて搬送させながら乾燥する工程からなるセル
ロースエステルフィルムの製造方法にある。本発明はま
た、上記の方法により製造したセルロースエステル光学
フィルムにもある。

【００１２】以下に、本発明のセルロースエステルフィ
ルムの製造方法及びセルロースエステル光学フィルムの
好ましい態様を挙げる。 （１）テンターの移動速度が冷却ドラム周速度の１．１
１０〜１．１５０倍の範囲の速度である上記のセルロー
スエステルフィルムの製造方法。 （２）冷却ドラムの表面温度が−２０℃〜５℃の範囲に
ある上記のセルロースエステルフィルムの製造方法。 （３）セルロースエステル溶液が、セルロースエステル
と可塑剤とを含む膜形成成分からなり、その膜形成成分
の溶液中の濃度が１５〜２５重量％の範囲にある上記の
セルロースエステルフィルムの製造方法。

【００１３】（４）セルロースエステル溶液の溶媒が、
８０〜９２重量％のメチレンクロライドと８〜２０重量
％の低級アルコールとからなる混合溶媒である上記のセ
ルロースエステルフィルムの製造方法。 （５）セルロースエステルがセルローストリアセテート
である上記のセルロースエステルフィルムの製造方法。

【００１４】（６）正面レターデーションが０〜１０ｎ
ｍの範囲にある上記のセルロースエステルフィルムの製
造方法により製造されたセルロースエステル光学フィル
ム。 （７）フィルムの厚みが５０〜１１０μｍの範囲におい
て厚み方向のレターデーションが２０〜５０ｎｍの範囲
にある上記のセルロースエステルフィルムの製造方法に
より製造されたセルロースエステル光学フィルム。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のセルロースエス
テルフィルムの製造方法について詳細に説明する。本発
明において用いる原料樹脂のセルロースエステルの例と
しては、セルローストリアセテート、セルロースアセテ
ートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート
などのセルロースの低級脂肪酸エステルを挙げることが
できる。特に好ましいのはセルローストリアセテートで
ある。

【００１６】まず、これらの原料樹脂を適当な有機溶媒
に溶解して、セルロースエステル組成物の溶液（ドー
プ）を調製する。有機溶媒としては例えば、ハロゲン化
炭化水素類（メチレンクロライド等）、低級アルコール
類（メタノール、エタノール、ブタノール等の炭素原子
数６以下のアルコール）、エステル類（蟻酸メチル、酢
酸メチル等）、エーテル類（ジオキサン、ジオキソラ
ン、ジエチルエーテル等）を挙げることができる。セル
ロースエステル組成物の溶液には、トリフェニルフォス
フェート、ビフェニルジフェニルフォスフェート等のリ
ン酸エステル系可塑剤、ジエチルフタレート等のフタル
酸エステル系可塑剤、およびポリエステルポリウレタン
エラストマー等の公知の各種の可塑剤を添加するのが好
ましい。さらに必要に応じて、紫外線吸収剤、劣化防止
剤、滑り剤、剥離促進剤など公知の各種の添加剤を添加
してもよい。

【００１７】セルロースエステル組成物の溶液における
樹脂組成物（乾燥後に固体としてフィルムを構成する成
分）の濃度は、１５〜２５重量％の範囲にあることが好
ましい。１５重量％未満では、揮発溶媒成分が多すぎて
乾燥負荷が増大し、限界流延速度が低下する傾向にあ
る。また２５重量％を越えると、溶液の粘度が増大する
ために流動性が低下しやすく、筋故障が発生するなどフ
ィルムの外観が損なわれやすい。また、溶媒としてはメ
チレンクロライドを主成分とする溶媒混合物、特にメチ
レンクロライドと低級アルコールとの混合溶媒（前者が
８０〜９２重量％で、後者が８〜２０重量％の混合溶
媒、任意にさらに他の溶媒を加えてもよい）が好まし
い。

【００１８】セルロースエステル組成物溶液の調製は、
周知の方法により原料樹脂等を溶媒に撹拌混合して溶解
してもよいし、あるいは冷却溶解法により、原料樹脂等
を溶媒で一旦膨潤させた後、この膨潤混合物を−１０℃
以下に冷却し、次いで０℃以上に加温して溶解する方法
を利用してもよい。

【００１９】次に、このセルロースエステル組成物の溶
液（ドープ）を、図１に示すような装置を用いて流延、
凝固させ、最後に乾燥することにより、セルロースエス
テルフィルムを製造する。

【００２０】図１に示す製造装置において、セルロース
エステル組成物の溶液（ドープ）はまず、流延部１にお
いて流延ダイ２により、回転下にある冷却ドラム３の表
面上に押し出される。このドラム３は、通常は−２０℃
〜５℃の範囲の温度に冷却した状態で用いられる。ま
た、ドープは室温でもよいが、あるいは 〜の範囲
の温度に加温しておいてもよい。冷却ドラム３の表面に
流延されたドープは、回転するドラム３により移動しな
がら乾燥、冷却されて、安定的な剥離が可能な状態にま
で凝固する。凝固した流延膜（凝固膜）４は次いで、予
め設定された剥離位置５において冷却ドラム３から剥ぎ
取られて、ローラ搬送ゾーン６に送られる。ローラ搬送
ゾーン６では剥ぎ取られたフィルム７は、搬送用パスロ
ーラ８ａ、８ｂ、８ｃ、…により保持、搬送されなが
ら、乾燥風により乾燥され、両面から大部分の溶媒が除
去される。次に、テンター搬送ゾーン９において、フィ
ルム７はテンター１０により両端部が噛み込まれた状態
で保持、搬送されながら、多数の吹出しダクト１１から
の乾燥風により両面から溶媒が完全に除去されて乾燥フ
ィルムとなる。乾燥されたフィルム７は次に適当な巻取
手段（図示なし）により巻き取られて、目的のセルロー
スエステルフィルムが得られる。

【００２１】本発明においては、上記工程におけるテン
タードロー比が１１０．５〜１２０．０％の範囲（好ま
しくは１１１〜１１５％）にある。ここで、テンタード
ロー比とは下記の式で表されるテンター速度（冷却ドラ
ムの回転軸に対して垂直な方向に移動するテンターの速
度）とドラム速度（冷却ドラムの周速度）との比率であ
る。

【００２２】 テンタードロー比（％）＝１００×Ａ／Ｂ Ａ：テンター速度 Ｂ：ドラム速度 すなわち、ドラム速度Ｂに対してテンター速度Ａを１．
１０５〜１．２００倍（好ましくは１．１１〜１．１５
倍）となるように調整する。

【００２３】本発明において、冷却ドラムより剥ぎ取ら
れた凝固膜は、主としてドラム上の剥離位置６とテンタ
ー搬送ゾーン１０でのテンター１１による噛込みの間で
延伸され、上記のテンタードロー比とは、この延伸比率
に相当する。そして、延伸比率が１２０．０％より大き
いと、正面レターデーション（Ｒｅ）などのフィルムの
光学特性に影響を及ぼすので、好ましくない。

【００２４】本発明において、テンター速度Ａはフィル
ム巻取速度と同等であり、ドラム速度Ｂはドープ流延速
度と同等である。従って、フィルム巻取速度をドープ流
延速度よりも１０．５〜２０．０％の範囲で増大させる
ことにより、流延速度が従来と同様であっても、より速
い速度で製品フィルムの巻き取りが可能となるから、結
果としてフィルムの生産性を上げることができる。

【００２５】なお、ドラム速度Ｂ（冷却ドラムの周速）
はシャークスキンの発生防止など平面性の点から、通常
は３０〜８０ｍ／分の範囲にあるのが好ましい。

【００２６】このようにして得られるセルロースエステ
ルフィルムの厚みは、フィルムの用途などによっても異
なるが、一般には２０〜５００μｍの範囲にあり、好ま
しくは５０〜１２５μｍの範囲である。

【００２７】また、光学用途に適したセルロースエステ
ルフィルムとするためには、正面レターデーション（Ｒ
ｅ）は０〜１０ｎｍの範囲にあるのが好ましく、厚み方
向のレターデーション（Ｒｔｈ）はフィルムの厚みが５
０〜１１０μｍの範囲にある場合に２０〜５０ｎｍの範
囲にあるのが好ましい。

【００２８】なお、本発明のセルロースエステルフィル
ムの製造に利用できる製造装置の構成自体については特
開平５−１８５４４５号公報に詳しく記載されている。
また、本発明に用いることができる製造装置は、図１に
示した装置に限定されるものではなく、冷却ドラムを備
えた流延部とテンターによる搬送手段を備えた乾燥部と
を有する装置であればどのような製造装置であってもよ
い。例えば、ドープの流延は複数の流延口を有する共流
延方式であってもよく、この場合には多層構造のフィル
ムを同時に形成することができる。

【００２９】さらに、前記公開技報第９４−２４９８号
に記載されているように、流延ダイのリップ口の先端を
拡大してもよいし、あるいはまた前記特公昭６２−４３
８４６号公報に記載されているように、共流延により高
粘度のドープを包むようにして低粘度のドープをダイよ
り同時に押し出してもよく、本発明の方法とこれらの方
法を組み合わせることにより、シャークスキンの発生を
より効果的に防止するとともに、生産性を一層向上させ
ることも可能である。

【００３０】

【実施例】［実施例１］下記の組成となるように各成分
を撹拌混合して、セルローストリアセテート組成物の溶
液（ドープ）を調製した。 セルローストリアセテート（酢化度６０．８％） １００重量部 トリフェニルフォスフェート １２重量部 メチレンクロライド ３０５重量部 メタノール ６０重量部 １−ブタノール １０重量部

【００３１】このドープを３４℃に保温した状態で、図
１に示したような装置を用いて流延ダイから−５℃に冷
却した金属ドラム（周速度４５ｍ／分で回転している冷
却ドラム）の表面に押し出して流延膜を形成した。この
回転下にある冷却ドラムの表面で流延膜を１１秒間冷
却、乾燥して凝固膜とした後、その凝固膜をドラムから
剥ぎ取り、次いでテンター速度５０ｍ／分（即ち、テン
タードロー比１１２％）にて、凝固膜をローラおよびテ
ンターにより順次搬送しながら乾燥して、本発明に従う
セルロースエステルフィルム（厚み：８０μｍ）を製造
した。

【００３２】［比較例１］実施例１において、テンター
速度を４６．８ｍ／分（テンタードロー比：１０４％）
に変えたこと以外は実施例１と同様にして、従来のセル
ロースエステルフィルム（厚み：８０μｍ）を製造し
た。

【００３３】［比較例２］実施例１において、ドラム速
度を４８ｍ／分（テンタードロー比：１０４％）に変え
たこと以外は実施例１と同様にして、比較のためのセル
ロースエステルフィルム（厚み：８０μｍ）を製造し
た。

【００３４】［セルロースエステルフィルムの評価］得
られた各セルロースエステルフィルムについて、フィル
ムの表面を目視により観察してシャークスキンの発生状
況を調べた。フィルムの平面性を下記のＡＡ〜ＣＣ（Ｃ
Ｃ：使用不能）で評価した。 ＡＡ：シャークスキンが発生しなかった。 ＢＢ：シャークスキンが多少発生した。 ＣＣ：シャークスキンが顕著に発生した。 また、各セルロースエステルフィルムの正面方向のレタ
ーデーション（Ｒｅ）及び厚み方向のレターデーション
（Ｒｔｈ）をそれぞれ測定した。得られた結果をまとめ
て第１表に示す。

【００３５】

【表１】 第１表 ──────────────────────────────────── フィルム テンター ドラム周速 レターデーション シャーク ドロー比 （テンター速度） 正面 厚み方向 スキン発生 ──────────────────────────────────── 実施例１ １．１２ ４５ｍ／分 ６．８ｎｍ ４６ｎｍ ＡＡ （５０ｍ／分） ──────────────────────────────────── 比較例１ １．０４ ４５ｍ／分 ６．２ｎｍ ４２ｎｍ ＡＡ （４６．８ｍ／分） 比較例２ １．０４ ４８ｍ／分 ６．１ｎｍ ４３ｎｍ ＢＢ （５０ｍ／分） ────────────────────────────────────

【００３６】表１に示した結果から明らかなように、本
発明の方法に従って製造されたセルロースエステルフィ
ルム（実施例１）は、従来の方法に従って製造されたフ
ィルム（比較例１）と比較してテンタードロー比が高く
なって（ドープ流延速度が同じで、フィルム巻取り速度
が高くなっている）、生産性が上がっているにもかかわ
らず、シャークスキンが発生せず、優れた平面性を有
し、かつレターデーションも低く良好な光学特性を示し
た。一方、テンタードロー比を高くせず、ドラム速度と
テンター速度を同時に高くして製造したセルロースフィ
ルムフィルム（比較例２）は、シャークスキンが発生し
て平面性が損なわれた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、セルロースエステルフ
ィルムの製造に際して、ドープから凝固膜を製造する工
程で冷却ドラムを用いることにより、テンタードロー比
を従来よりも高くしても、平面性の低下が発生しないセ
ルロースフィルムを得ることができる。従って、セルロ
ースエステルフィルムの優れた平面性を維持しながら、
同時に生産性を向上させることができる。従って、特に
光学フィルムとして用いるセルロースフィルムの製造に
特に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の実施に用いることができる
フィルム製造装置の例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

１ 流延部 ２ 流延ダイ ３ 冷却ドラム ４ 流延膜（凝固膜） ５ 剥離位置 ６ ローラ搬送ゾーン ７ セルロースエステルフィルム ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ パスローラ ９ テンター搬送ゾーン １０ テンター １１ 吹出しダクト

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転下にある冷却ドラムの表面にセルロ
   ースエステル溶液を連続的に流延する工程、該冷却ドラ
   ムを回転させながら、その表面にてセルロースエステル
   溶液を凝固させてセルロースエステル凝固膜を形成させ
   る工程、該セルロースエステル凝固膜を冷却ドラムから
   剥ぎ取る工程、そして該セルロースエステル凝固膜をそ
   の幅方向の両端部を把持しながら冷却ドラムの回転軸に
   対して垂直な方向に冷却ドラムの周速度の１．１０５〜
   １．２００倍の速度にて移動するテンターを用いて搬送
   させながら乾燥する工程からなるセルロースエステルフ
   ィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 テンターの移動速度が冷却ドラム周速度
   の１．１１０〜１．１５０倍の範囲の速度である請求項
   １に記載のセルロースエステルフィルムの製造方法。
3. 【請求項３】 冷却ドラムの表面温度が−２０℃〜５℃
   の範囲にある請求項１もしくは２に記載のセルロースエ
   ステルフィルムの製造方法。
4. 【請求項４】 セルロースエステル溶液が、セルロース
   エステルと可塑剤とを含む膜形成成分からなり、その膜
   形成成分の溶液中の濃度が１５〜２５重量％の範囲にあ
   る請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載のセルロ
   ースエステルフィルムの製造方法。
5. 【請求項５】 セルロースエステル溶液の溶媒が、８０
   〜９２重量％のメチレンクロライドと８〜２０重量％の
   低級アルコールとからなる混合溶媒である請求項１乃至
   ４のうちのいずれかの項に記載のセルロースエステルフ
   ィルムの製造方法。
6. 【請求項６】 セルロースエステルがセルローストリア
   セテートである請求項１乃至５のうちのいずれかの項に
   記載のセルロースエステルフィルムの製造方法。
7. 【請求項７】 正面レターデーションが０〜１０ｎｍの
   範囲にある請求項１乃至６のうちのいずれかの項に記載
   のセルロースエステルフィルムの製造方法により製造さ
   れたセルロースエステル光学フィルム。
8. 【請求項８】 フィルムの厚みが５０〜１１０μｍの範
   囲において厚み方向のレターデーションが２０〜５０ｎ
   ｍの範囲にある請求項１乃至６のうちのいずれかの項に
   記載のセルロースエステルフィルムの製造方法により製
   造されたセルロースエステル光学フィルム。