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熱塑性樹脂膜及其製備方法

2023-10-08 23:55:34 2

專利名稱:熱塑性樹脂膜及其製備方法
技術領域:
本發明涉及熱塑性樹脂膜及其製備方法。更具體而言,本發明涉及一種具有適宜於液晶顯示器件的質量的熱塑性樹脂膜及其製備方法。

背景技術:
將熱塑性樹脂膜如醯化纖維素樹脂膜在液晶顯示器件中用作光學膜。將這樣的熱塑性樹脂膜例如在縱向(長度)方向和橫向(寬度)方向拉伸,以顯示面內延遲(Re)和在厚度方向上的延遲(Rth),並且在液晶顯示器件中用作光學膜,以增大視角(參見,例如,國際專利申請的國家公布H06-501040)。
通常,熱塑性樹脂膜是通過如下步驟形成的在單螺杆擠出機中熔化熱塑性樹脂,將熔融樹脂通過所述的擠出機排出並且進料到模頭中,將所述熔融樹脂從所述的模頭中以片材的形式擠出,和將所述熔融樹脂通過冷卻而固化。


發明內容
由常規方法形成的熱塑性樹脂膜具有厚度在所製備的膜的加工方向(從模頭中擠出的方向)上變得不均勻的問題。由常規方法形成的熱塑性樹脂膜還具有熱塑性樹脂的熔化傾向於不均勻,從而導致條紋的問題。由於這些問題,熱塑性樹脂膜的光學性質在加工方向上變得不均勻,並且不均勻性大的部分不能用作產品。結果,生產率降低。
本發明是鑑於這樣的情形而做出的,並且使得可以抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。本發明的一個目的在於提供一種具有均勻光學性質並且可以用於高質量功能膜的熱塑性樹脂膜及其製備方法。
為了實現上述目的,本發明的第一方面提供一種製備熱塑性樹脂膜的方法,該方法包括以下步驟在單螺杆擠出機中熔化熱塑性樹脂,將熔融樹脂通過所述的擠出機排出並且進料到模頭中,將所述熔融樹脂從所述的模頭中以片材的形式擠出,和將所述熔融樹脂通過冷卻而固化,其中所述擠出機具有進料部,壓縮部和計量部,並且所述熱塑性樹脂在所述進料部中的輸送效率ηF為0.2至0.7。
本發明的第一方面是基於這樣的發現在形成熱塑性樹脂膜時,熱塑性樹脂在具有單螺杆的擠出機(以下,單螺杆擠出機)的進料部中的輸送效率ηF對不均勻厚度和條紋具有影響。本發明的第一方面通過將樹脂在單螺杆擠出機的進料部中的輸送效率ηF設置為0.2至0.7,可以提供在加工方向上不均勻厚度很小或條紋很少的適宜於光學目的的高質量高功能膜。本文中,在輸送效率ηF小於0.2時,由於擠出機螺杆的溫度而使樹脂劣化。同樣,在輸送效率ηF大於0.7時,未將擠出機螺杆的溫度傳遞給整個樹脂,因此熔化不足,並且細晶殘留。由於本發明使得可以均勻地熔化整個樹脂,所以擠出變得穩定,並且熔化和捏合性質得到改善,而且可以抑制製備的膜在加工方向上的不均勻厚度和在膜中的條紋。
此外,不均勻厚度是指在3m的長度上,以0.5mm的間隔測量的、在膜中心處的厚度的平均值,它是測量厚度和整個厚度之間的差值。輸送效率ηF是通過將實際流量除以最大流量而得到的值,並且實際上,該值可以由重量流量Gs、螺杆比率N、螺杆凹槽體積Vs和堆積密度ρos確定,它由ηF=Gs/(N×Vs×ρos)表示。輸送效率的細節描述於由Tadmor Gogos著的PRINCIPLES OF POLYMER PROCESSING和由Natti S.Rao著、YasushiOyanagi譯的Design Formulas for Plastics Engineer中。
本發明的第二方面是根據第一方面所述的方法,其中在將機筒內徑定義為(D),將在所述進料部中擠出機的壁和擠出機螺杆的直徑最小的擠出機螺杆之間的距離定義為螺槽直徑(a1)時,D/a1為10以下。
第二方面通過將擠出機的機筒內徑(D)/螺槽直徑(a1)在進料部中設置為10以下,使得可以在單螺杆擠出機的進料部中均勻地熔化熱塑性樹脂。換言之,通過使進料部中的螺槽直徑深,從而機筒內徑除以螺槽直徑為10以下,將熱塑性樹脂在與擠出機螺杆接觸的同時而輸送,因而可以在進料部中均勻地熔化所述的樹脂,使得可以進一步抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。
本發明的第三方面是根據第一或第二方面所述的方法,其中所述的壓縮部包括雙螺紋擠出機螺杆。
第三方面通過使用雙螺紋螺杆作為在壓縮部中的螺杆,使得即使在擠出機的壓縮部中也可以均勻地增塑樹脂。由此,可以進一步抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。
本發明的第四方面是根據第一至第三方面中任何一方面所述的方法,其中在所述計量部中的所述擠出機螺杆包括擋板型混合部。
第四方面通過在計量部中的擠出機螺杆中設置擋板型混合部,使得即使在擠出機的計量部中也可以均勻地增塑樹脂。
本發明的第五方面是根據第四方面所述的方法,其中所述擋板型混合部是

型。
第五方面使得可以進一步抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋,原因在於擋板型混合部是

型。
本發明的第六方面是根據第一至第五方面中任何一方面所述的方法,其中所述擠出機螺杆在所述進料部中的溫度為160至200℃。
第六方面使得可以將熔融樹脂以穩定的方式進料到壓縮部中,原因在於在所述擠出機螺杆在所述進料部中的溫度為160至200℃時,熱塑性樹脂在螺杆上的咬合良好。本文中,在擠出機的進料部中的溫度設置為160至200℃,原因在於在溫度低於160℃時,熱塑性樹脂由於未熔化部分而不能均勻地熔化,並且在溫度高於200℃時,熔融樹脂變粘,並且不能被平穩地輸送至壓縮部。
本發明的第七方面是根據第一至第六方面中任何一方面所述的方法,其中在所述的進料部中,所述擠出機螺杆的溫度變化在±1℃內。
第七方面使得可以抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋,原因在於通過將所述擠出機螺杆的溫度變化在所述擠出機的進料部中設置在±1℃內,可以更均勻地熔化樹脂。
本發明的第八方面是根據第七方面所述的方法,其中通過使用鋁鑄封式加熱器或熱介質加熱器而使水或油循環,調節所述擠出機螺杆的溫度。
第八方面通過使用鋁鑄封式加熱器或熱介質加熱器而使水或油循環而調節所述擠出機螺杆的溫度,使得可以將擠出機螺杆中的溫度變化保持在±1℃內。
第九方面是由根據第一至第八方面中任何一方面的方法製備的熱塑性樹脂膜;第十方面是根據第九方面的所述熱塑性樹脂膜,其包含纖維素樹脂,所述的纖維素樹脂作為熱塑性樹脂膜的熱塑性樹脂;並且第十一方面是一種功能膜,其包含根據第九或第十方面所述的熱塑性樹脂膜。
根據本發明製備的熱塑性樹脂膜使得可以抑制不均勻厚度和條紋,因此在被用作基底或層疊時,該膜可以提供高質量功能膜。
同樣,在熱塑性樹脂是纖維素樹脂時,由於未熔化部分傾向於保留在這樣的纖維素樹脂中,並且該樹脂容易通過加熱而劣化,此時本發明是特別有用的。
本發明使得可以提供適宜於光學目的的高質量高功能膜,原因在於在通過熔膜形成製備熱塑性樹脂膜的方法中,可以抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。
附圖簡述

圖1是圖示採用本發明的膜製備設備的結構; 圖2是圖示擠出機的結構的示意圖; 圖3是圖示在壓縮部中的螺杆的示意圖; 圖4A和4B是圖示在計量部中的擋板型混合部的示意圖; 圖5A和5B圖示本發明的實施例;和 圖6A和6B圖示本發明的實施例。
符號描述 10...膜製備設備,12...醯化纖維素膜,14...膜形成段,16...縱向拉伸段,18...橫向拉伸段,20...卷繞段,22...擠出機,24...模頭,26...冷卻鼓,32...機筒,34...螺杆軸,36...螺杆葉片,38...螺杆,40...進料口,42...排放口,44...擋板型混合部,46...螺杆凹槽,48...主螺紋,50...擋板,52...進口槽,54...出口槽,A...進料部,B...壓縮部,C...輸送和計量部,D...機筒內徑,L...機筒長度,a1...進料部的螺槽直徑 實施本發明的最佳方式 下面參考附圖描述本發明的熱塑性樹脂膜及其製備方法的優選實施方案。儘管所述的實施方案舉例說明了製備作為纖維素樹脂膜的醯化纖維素膜的實例,但是本發明不限於此。除了可以將本發明應用於纖維素樹脂外,還可以將其應用於由熱塑性樹脂的膜的製備中。
下面參考附圖描述本發明的醯化纖維素膜及其製備方法的優選實施方案。
圖1圖示用於製備醯化纖維素膜的設備的示意性結構。如圖1所示,製備設備10主要由以下組成用於製備拉伸前的醯化纖維素膜12的膜形成段14,用於將在膜形成段14中製備的醯化纖維素膜12縱向拉伸的縱向拉伸段16,用於橫向拉伸醯化纖的維素膜12的橫向拉伸段18和用於卷取拉伸的醯化纖維素膜12的卷繞段20。
在膜形成段14中,將在擠出機22中熔化的醯化纖維素樹脂通過模頭24以片材的形式排出,流延到旋轉冷卻鼓26,從而被迅速冷卻和固化,由此製備醯化纖維素膜12。將醯化纖維素膜12從冷卻鼓26上釋放,相繼傳遞到縱向拉伸段16和橫向拉伸段18,並且在其中拉伸,並且在卷繞段20以卷的形式卷繞。通過所述方法,製備出拉伸的醯化纖維素膜12。下面詳細描述每個步驟。
圖2圖示在膜形成段14中的擠出機22的結構。如該圖中所示,擠出機22是單螺杆擠出機,並且在機筒32中具有單螺杆38。單螺杆38在螺杆軸34上具有螺杆葉片36,並且由未示出的電機旋轉支持和旋轉驅動。
將未示出的夾套放置在機筒32的外周周圍,使得將機筒32中的溫度控制為需要的溫度。
在機筒32的進料口40處,安置未示出的料鬥,並且將醯化纖維素樹脂從料鬥通過進料口40進料到機筒32。
機筒32從進料口40開始具有進料部(由A表示的區域),用於定量地輸送通過進料口40進料的醯化纖維素樹脂;壓縮部(由B表示的區域),用於捏合和壓縮醯化纖維素樹脂;和計量部(由C表示的區域),用於在將捏合和壓縮的醯化纖維素樹脂輸送到排放口42的同時計量排放量。
優選地,將擠出機22的螺杆壓縮比設置為2至5,並且將L/D設置為20至50。螺杆壓縮比是指在用於施加反壓捏合模塑材料的熔融狀態下,模塑材料的壓縮程度。螺杆壓縮比由進料部A與計量部C的體積比(即,進料部A單位長度的體積÷計量部C單位長度的體積)表示,並且由進料部A的螺杆軸34的外徑d1、輸送和計量部C的螺杆軸34的外徑d2、進料部A的螺槽直徑a1和計量部C的螺槽直徑a2計算。同樣,L/D是圖2中的機筒長度(L)與機筒內徑(D)的比率。將擠出機22的進料部A的溫度設置為160至200℃。
在螺杆壓縮比遠低於2時,不能充分地捏合樹脂,一些部分未被熔化,或者晶體的熔化由於剪切產生的熱量少而不夠。另一方面,在螺杆壓縮比遠高於5時,太大的剪切應力導致樹脂由於熱量的產生而劣化,並且分子量由於分子的斷裂而降低。這使熔融樹脂不均勻,並且擠出機22排放壓力的波動增大。由於這些原因,為了降低擠出機22排放壓力的波動和降低膜的不均勻厚度,螺杆壓縮比優選為2至5,更優選為2.5至4.5,並且特別優選為3至4。同樣,在L/D遠低於20時,熔化和捏合不充分,並且如在壓縮比小的情況下一樣,細晶傾向於保留。另一方面,在L/D遠高於50時,醯化纖維素樹脂在擠出機22中的停留時間太長,通常導致樹脂的劣化。此外,更長的停留時間引起分子的斷裂,並且分子量降低。由於這些原因,為了降低擠出機22排放壓力的波動和降低膜的不均勻厚度,L/D優選為20至50,更優選為25至45,特別優選為30至40。
在擠出機22的進料部A中,將醯化纖維素樹脂的輸送效率ηF設置為0.2至0.7。將輸送效率ηF設置為0.2至0.7使得可以提供其中在加工方向上的不均勻厚度和條紋受到抑制的醯化纖維素膜。在輸送效率ηF小於0.2時,樹脂由於擠出機螺杆38的溫度而劣化。同樣,在輸送效率ηF大於0.7時,未將擠出機螺杆38的溫度傳遞給整個樹脂,因此熔化不足,並且細晶保留。此處,不均勻厚度是指在3m的長度上,以0.5mm的間隔測量的、在膜中心處的厚度的平均值,它是測量厚度和整個厚度之間的差值。輸送效率ηF是通過將實際流量除以最大流量而得到的值,並且實際上,該值可以由重量流量Gs、螺杆比率N、螺杆凹槽體積Vs和堆積密度ρos確定,它由ηF=Gs/(N×Vs×ρos)表示。
此外,對於擠出機22的進料部A的機筒內徑D和螺槽直徑a1,將D/a1設置為優選10以下。通過使在進料部A的螺槽直徑a1深使得D/a1為10以下,將樹脂在與螺杆38接觸的同時輸送,因此可以將熱塑性樹脂在進料部A中均勻地熔化,從而使得可以將均勻的熔融樹脂以穩定的方式進料到壓縮部B中。
優選地,在將壓縮部B的長度定義為1時,將擠出機22的進料部A和計量部C的長度設置為壓縮部B的長度的1.5至5倍。如本文所述的,通過使在壓縮部B之前和之後的進料部A和計量部C的長度更長,可以吸收在壓縮部B的長度短於進料部A和計量部C的長度時由快速壓縮和短時間熔化產生的排放波動。在進料部A和計量部C的長度各自小於作為1的壓縮部B長度的1.5倍時,吸收由於快速壓縮和短時間熔化產生的排放壓力波動的優點小。在進料部A和計量部C的長度大於5倍時,吸收波動的優點不再變化。
此外,在擠出機22的壓縮部B中,如圖3中所示,螺杆38優選為雙螺紋螺杆。雙螺紋螺杆38除了主螺紋(螺杆葉片)36a外,還在螺杆軸34上具有副螺紋36b。副螺紋36b短於主螺紋36a並且以更大的間距安置。這樣的構造使得可以在副螺紋36b的前面將熔融樹脂與保持未熔化的樹脂分離並且將熔融樹脂在副螺紋36b之上通過,因此可以均勻地增塑樹脂。
此外,如圖4A和4B中所示,優選在擠出機22的計量部C中的螺杆38擋板型混合部44,44′。
圖4A中所示的混合部是最普通的擋板型混合部(稱作Maddock型)。在圖中,附圖標記52表示樹脂進口槽,其在上遊與上遊螺杆凹槽46相通,並且在下遊閉合。附圖標記54表示樹脂出口槽,其在上遊閉合,並且在下遊開放。在樹脂進口槽的兩個壁中,相對於螺杆旋轉的推動側上的壁對應於擋板50,並且熔融樹脂可以通過在機筒32的內壁之間的空間流入相鄰的出口槽54中。但是,未熔化的樹脂不能通過該空間,而是通過進口槽向下遊流動,由在運行過程中接收的熱和剪切而被逐漸熔化,並且流入在下遊的相鄰出口槽54。在擋板50頂部和機筒32的內壁之間的空間通常優選為約0.3至1mm。另一方面,樹脂進口槽52的相對壁,即相對於螺杆旋轉在背面上的壁(主螺紋)48,和機筒32的壁之間的空間窄於上面所述的空間,並且等於熔融樹脂不能通過的、在螺杆葉片36和機筒32內壁之間的空間。如本文所述的,在螺杆的外周安置許多對彼此相鄰的樹脂進口槽52和樹脂出口槽54。如上所述,將通過上遊的螺杆進料的、含有未熔化樹脂的熱塑性樹脂在混合部44中均勻地熔化,並且傳遞到下遊。
作為擋板型混合部,更優選圖4B中所示的混合部44′(稱作

型)。幾何上,混合部44′是通過以螺杆的芯作為軸扭轉圖4A中所示的混合部44而得到的。扭轉方向與螺杆主體的螺杆葉片36的扭轉方向相同。這種構造賦予混合部44′本身以樹脂輸送能力。同樣,在混合部44′中,樹脂進口槽52在下遊更窄,因此樹脂停留區域形成的可能性可以小於在樹脂在混合部44形成停留區域的可能性。
由於在具有高度均勻熔化效果的混合部44或44′中可以更均勻地熔化樹脂,所以可以抑制膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。
同樣,通過將在擠出機22的進料部A中的螺杆38的溫度設置為160至200℃,使得醯化纖維素樹脂的熔化更容易。在擠出機22的進料部A中的溫度遠低於160℃時,晶體的熔化不足,並且細晶保留在熔融樹脂中。另一方面,在擠出機22的進料部A中的溫度遠高於200℃時,醯化纖維素樹脂粘附到進料部A中的螺杆38上,並且粘附到進料部A中的螺杆38上的樹脂難以被輸送到壓縮部B,因此被熱劣化。為此原因,擠出溫度優選為160℃至200℃,更優選為170℃至190℃,特別優選為175℃至185℃。
此外,在擠出機22的進料部A中的螺杆38的溫度變化優選在±1℃內。可以例如通過使用附著到下面描述的管道23的鋁鑄封式加熱器或熱介質加熱器而使水或油在螺杆38中循環,來控制該溫度變化。
擠出機22的這種構造使得可以抑制由製備設備10製備的醯化纖維素膜在加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。
將醯化纖維素樹脂在如上所述構造的擠出機22中熔化,並且將熔融樹脂擠出進入到管道23中。管道23連接擠出機22的排放口42和模頭24,並且將鋁鑄封式加熱器或熱介質加熱器(未示出)放置在整個外周周圍。將鋁鑄封式加熱器或熱介質加熱器控制為180℃至230℃,優選為190℃至230℃,更優選為200℃至225℃。優選地,由PI控制或PID控制,控制管道23的溫度。具有這種構造的管道23可以將熔融樹脂在管道23末端處的溫度波動保持在±0.5℃內。通過將溫度波動保持在±0.5℃內,可以穩定醯化纖維素樹脂的粘度,所述醯化纖維素樹脂的熔體粘度高度依賴於溫度。
然後,將從擠出機22通過管道23送到模頭24的熔融樹脂通過模頭24以片材的形式擠出和流延,並且通過在冷卻鼓26上冷卻而固化,從而形成醯化纖維素膜12。通過模頭24擠出的熔融樹脂的溫度優選為Tg+70℃至Tg+120℃,以防止熱降解和著色。此外,在模頭24的唇部間隙為d並且通過模頭24排出的熔融樹脂的厚度為w時,優選將唇部間隙比率d/w控制為1.5至10。此外,設計模頭24的狹縫,使得狹縫相對垂直方向和冷卻鼓26的旋轉方向以45°傾斜。
將在膜形成段14中形成的醯化纖維素膜12在縱向拉伸段16和橫向拉伸段18中拉伸。
下面,描述用於拉伸在膜形成段14形成的醯化纖維素膜12以製備拉伸的醯化纖維素膜12的拉伸步驟。
將醯化纖維素膜12拉伸以使在醯化纖維素膜12中的分子取向,並且產生面內延遲(Re)和在厚度方向上的延遲(Rth)。本文中,延遲Re和Rth由下列式確定 Re(nm)=|n(MD)-n(TD)|×T(nm) Rth(nm)=|{(n(MD)+n(TD))/2}-n(TH)|×T(nm) 式中,n(MD),n(TD)和n(TH)表示長度方向、寬度方向和厚度方向上的折射指數,並且T是按nm計的厚度。
如圖1所示,將醯化纖維素膜12首先在縱向拉伸段16中在長度方向上進行縱向拉伸。在縱向拉伸段16中,在將醯化纖維素膜12預加熱後,將加熱的醯化纖維素膜12卷繞在兩個夾輥28,30上。在出口側上的夾輥30以比在進口側上的夾輥28的運送速度更快的運送速度運送醯化纖維素膜12。採用此設置,將醯化纖維素膜12在縱向方向上拉伸。
在縱向拉伸段16中的預加熱溫度優選為Tg-40℃至Tg+60℃,更優選為Tg-20℃至Tg+40℃,進一步優選為Tg至Tg+30℃。在縱向拉伸段16中拉伸時的溫度優選為Tg至Tg+60℃,更優選為Tg+2℃至Tg+40℃,進一步優選為Tg+5℃至Tg+30℃。在縱向方向上的拉伸比率優選為1.0倍至2.5倍,更優選為1.1倍以上至兩倍以下。
將縱向拉伸的醯化纖維素膜12輸送至橫向拉伸段18,並且在寬度方向上進行橫向拉伸。在橫向拉伸段18中,優選使用例如拉幅機。使用拉幅機,由夾具保持醯化纖維素膜12在寬度方向上的兩端,並且將膜在橫向方向上拉伸。這樣的橫向拉伸使得可以進一步增大延遲Rth。
優選地,使用拉幅機進行橫向拉伸。橫向拉伸時的溫度優選為Tg至Tg+60℃,更優選為Tg+2℃至Tg+40℃,進一步優選為Tg+4℃至Tg+30℃。在橫向方向上的拉伸比率優選為1.0倍至2.5倍,更優選為1.1倍至兩倍。在橫向拉伸後,可以將膜在縱向方向和橫向方向中的一個方向或兩個方向上松施。這使得可以降低慢軸在寬度方向上的分布。
作為這樣拉伸的結果,Re為0nm至500nm,更優選為10nm至400nm,進一步優選為15nm至300nm,並且Rth為0nm至500nm,更優選為50nm至400nm,進一步優選為70nm至350nm。
在這樣的膜中,優選滿足Re≤Rth的那些膜,並且更優選滿足Re×2≤Rth的那些膜。為了實現這樣高的Rth和低的Re,優選如上所述將已經縱向拉伸的膜在橫向(寬度)方向上拉伸。換言之,雖然在縱向方向和橫向方向上的取向的差值對應於面內延遲(Re)的差值,但是通過除了在縱向方向上拉伸外,還在垂直於縱向方向的橫向方向上拉伸該膜,可以降低在縱向和橫向方向上的取向的差值,並且可以降低面內取向(Re)。另一方面,由於除了在縱向方向上拉伸之後還在橫向方向上拉伸增大了面積比率,所以厚度方向上的取向由於厚度的降低而增大,並且可以增大Rth。
Re的局部波動和Rth的局部波動在寬度方向和長度方向上都優選為5%以下,更優選為4%以下,進一步優選為3%以下。
將在拉伸後的醯化纖維素膜12在圖1中的卷繞段20以卷的形式卷繞。在此段,將醯化纖維素膜12以0.02kg/mm2以下的卷繞張力卷繞。通過將卷繞張力設置在該範圍內,可以在不產生延遲分布的情況下卷繞拉伸的醯化纖維素膜12。
下面,將參考程序詳細地描述適宜於本發明的醯化纖維素樹脂、處理醯化纖維素膜的方法和其它條件。
(1)增塑劑 優選將多元醇增塑劑加入到用於製備本發明中的醯化纖維素膜的樹脂中。這樣的增塑劑不僅降低彈性模量,而且具有降低晶體在膜的兩側上的量差。
基於醯化纖維素,多元醇增塑劑的含量優選為2至20重量%。多元醇的含量更優選為3至18重量%,進一步優選為4至15重量%。
在多元醇增塑劑的含量小於2重量%時,不能充分地實現上述效果。在多元醇增塑劑的含量大於20重量%,可能出現滲出(增塑劑在表面上的沉積)。
本發明中實際上使用的多元醇增塑劑包括例如,甘油-基酯化合物如甘油酯和二甘油酯;聚亞烷基二醇如聚乙二醇和聚丙二醇;和其中醯基結合到聚亞烷基二醇的羥基的化合物,它們都與纖維素脂肪酸酯高度相容,並且產生顯著的熱增塑作用。
甘油酯的具體實例包括但不限於,甘油二乙酸酯硬脂酸酯,甘油二乙酸酯棕櫚酸酯,甘油二乙酸酯肉豆蔻酸酯,甘油二乙酸酯月桂酸酯,甘油二乙酸酯癸酸酯,甘油二乙酸酯壬酸酯,甘油二乙酸酯辛酸酯,甘油二乙酸酯庚酸酯,甘油二乙酸酯己酸酯,甘油二乙酸酯戊酸酯,甘油二乙酸酯油酸酯,甘油乙酸酯二癸酸酯,甘油乙酸酯二壬酸酯,甘油乙酸酯二辛酸酯,甘油乙酸酯二庚酸酯,甘油乙酸酯二己酸酯,甘油乙酸酯二戊酸酯,甘油乙酸酯二丁酸酯,甘油二丙酸酯癸酸酯,甘油二丙酸酯月桂酸酯,甘油二丙酸酯肉豆蔻酸酯,甘油二丙酸酯棕櫚酸酯,甘油二丙酸酯硬脂酸酯,甘油二丙酸酯油酸酯,甘油三丁酸酯,甘油三戊酸酯,甘油單棕櫚酸酯,甘油單硬脂酸酯,甘油二硬脂酸酯,甘油丙酸酯月桂酸酯和甘油油酸酯丙酸酯。可以單獨使用這些甘油酯中的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
在這些實例中,優選的是甘油二乙酸酯辛酸酯,甘油二乙酸酯壬酸酯,甘油二乙酸酯癸酸酯,甘油二乙酸酯月桂酸酯,甘油二乙酸酯肉豆蔻酸酯,甘油二乙酸酯棕櫚酸酯,甘油二乙酸酯硬脂酸酯和甘油二乙酸酯油酸酯。
二甘油酯的具體實例包括但不限於,二甘油的混合酸酯,如二甘油四乙酸酯,二甘油四丙酸酯,二甘油四丁酸酯,二甘油四戊酸酯,二甘油四己酸酯,二甘油四庚酸酯,二甘油四辛酸酯,二甘油四壬酸酯,二甘油四癸酸酯,二甘油四月桂酸酯,二甘油四肉豆蔻酸酯,二甘油四肉豆蔻酸酯(myristylate),二甘油四棕櫚酸酯,二甘油三乙酸酯丙酸酯,二甘油三乙酸酯丁酸酯,二甘油三乙酸酯戊酸酯,二甘油三乙酸酯己酸酯,二甘油三乙酸酯庚酸酯,二甘油三乙酸酯辛酸酯,二甘油三乙酸酯壬酸酯,二甘油三乙酸酯癸酸酯,二甘油三乙酸酯月桂酸酯,二甘油三乙酸酯肉豆蔻酸酯,二甘油三乙酸酯棕櫚酸酯,二甘油三乙酸酯硬脂酸酯,二甘油三乙酸酯油酸酯,二甘油二乙酸酯二丙酸酯,二甘油二乙酸酯二丁酸酯,二甘油二乙酸酯二戊酸酯,二甘油二乙酸酯二己酸酯,二甘油二乙酸酯二庚酸酯,二甘油二乙酸酯二辛酸酯,二甘油二乙酸酯二壬酸酯,二甘油二乙酸酯二癸酸酯,二甘油二乙酸酯二月桂酸酯,二甘油二乙酸酯二肉豆蔻酸酯,二甘油二乙酸酯二棕櫚酸酯,二甘油二乙酸酯二硬脂酸酯,二甘油二乙酸酯二油酸酯,二甘油乙酸酯三丙酸酯,二甘油乙酸酯三丁酸酯,二甘油乙酸酯三戊酸酯,二甘油乙酸酯三己酸酯,二甘油乙酸酯三庚酸酯,二甘油乙酸酯三辛酸酯,二甘油乙酸酯三壬酸酯,二甘油乙酸酯三癸酸酯,二甘油乙酸酯三月桂酸酯,二甘油乙酸酯三肉豆蔻酸酯,二甘油乙酸酯三肉豆蔻酸酯,二甘油乙酸酯三棕櫚酸酯,二甘油乙酸酯三硬脂酸酯,二甘油乙酸酯三油酸酯,二甘油月桂酸酯,二甘油硬脂酸酯,二甘油辛酸酯,二甘油肉豆蔻酸酯和二甘油油酸酯。可以單獨使用這些二甘油酯中的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
在這些實例中,優選使用二甘油四乙酸酯,二甘油四丙酸酯,二甘油四丁酸酯,二甘油四辛酸酯和二甘油四月桂酸酯。
聚亞烷基二醇的具體實例包括但不限於,平均分子量為200至1000的聚乙二醇和聚丙二醇。可以使用這些實例的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
其中醯基結合到聚亞烷基二醇的羥基的化合物的具體實例包括但不限於,聚氧乙烯乙酸酯,聚氧乙烯丙酸酯,聚氧乙烯丁酸酯,聚氧乙烯戊酸酯,聚氧乙烯己酸酯,聚氧乙烯庚酸酯,聚氧乙烯辛酸酯,聚氧乙烯壬酸酯,聚氧乙烯癸酸酯,聚氧乙烯月桂酸酯,聚氧乙烯肉豆蔻酸酯,聚氧乙烯棕櫚酸酯,聚氧乙烯硬脂酸酯,聚氧乙烯油酸酯,聚氧乙烯亞油酸酯,聚氧丙烯乙酸酯,聚氧丙烯丙酸酯,聚氧丙烯丁酸酯,聚氧丙烯戊酸酯,聚氧丙烯己酸酯,聚氧丙烯庚酸酯,聚氧丙烯辛酸酯,聚氧丙烯壬酸酯,聚氧丙烯癸酸酯,聚氧丙烯月桂酸酯,聚氧丙烯肉豆蔻酸酯,聚氧丙烯棕櫚酸酯,聚氧丙烯硬脂酸酯,聚氧丙烯油酸酯和聚氧丙烯亞油酸酯。可以使用這些實例的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
為了使這些多元醇完全發揮上述作用,優選在下列條件下進行醯化纖維素的熔膜形成。具體地,在將醯化纖維素和多元醇的混合物的粒料在擠出機中熔化並且通過T-模頭擠出的膜形成方法中,優選設置擠出機出口的溫度(T2)高於擠出機進口的溫度(T1),並且更優選設置模頭的溫度(T3)高於T2。換言之,優選隨著熔化的進展而提高溫度。如此的原因在於,如果上述混合物的溫度在進口處被迅速升高,則多元醇被首先熔化並且液化,並且使醯化纖維素成為漂浮在液化的多元醇之上的狀態,並且不能接受來自螺杆的足夠剪切力,這導致產生未熔融的醯化纖維素。在多元醇和醯化纖維素的這種不充分混合的混合物中,作為增塑劑的多元醇不能發揮上述作用;結果,不能有效地抑制在熔化擠出後的熔膜兩側之間差別的產生。此外,這樣的不充分熔融的物質在膜形成之後導致魚眼狀的汙染物。即使通過偏振器沒有觀察到作為亮點的這樣的汙染物,但是在光從膜的背面投影到它之上時,在屏幕上觀察到這樣的汙染物。魚眼可以引起在模頭出口處的拖尾,這導致口模條紋(die lines)的數量增加。
T1優選在150至200℃範圍內,更優選在160至195℃範圍內,並且更優選在165至190℃範圍內。T2優選在190至240℃範圍內,更優選在200至230℃範圍內,並且更優選在200至225℃範圍內。最重要的是這些熔化溫度T1,T2為240℃以下。如果溫度高於240℃,則所形成的膜的彈性模量傾向於高。原因可能是,醯化纖維素由於它在高溫下熔化而分解,這導致在其中交聯,因此增大了形成膜的彈性模量。模頭溫度T3優選為200至低於235℃,更優選在205至230℃範圍內,並且再更優選在205至225℃範圍內。
(2)穩定劑 在本發明中,優選使用作為穩定劑的亞磷酸化合物或亞磷酸酯化合物,或同時使用亞磷酸化合物和亞磷酸酯化合物。這不僅可以抑制膜隨著時間的過去而劣化,而且可以改善口模條紋。這些化合物起著均化劑的功能,並且除去由於模頭的不規則性而形成的口模條紋。
混合的這些穩定劑的量優選為樹脂混合物的0.005至0.5重量%,更優選0.01至0.4重量%,並且再更優選0.02至0.3重量%。
(i)亞磷酸穩定劑 優選的亞磷酸顏色保護劑的具體實例包括但不限於,由下面的化學式(通式)(1)至(3)表示的亞磷酸顏色保護劑

...化學式(1)

...化學式(2)

...化學式(3) (在上面的化學式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R』1,R』2,R』3...R』n,R』n+1各自表示氫或選自下列基團中的基團烷基,芳基,烷氧基烷基,芳氧基烷基,烷氧基芳基,芳基烷基,烷基芳基,聚芳氧基烷基,聚烷氧基烷基和聚烷氧基芳基,它們具有等於或大於4且等於或小於23個的碳原子。但是,在化學式(1),(2)和(3)中,至少一個取代基不是氫。由化學式(2)表示的亞磷酸顏色保護劑中的X表示選自下列基團中的基團脂族鏈,在側鏈中具芳族核的脂族鏈,其中包括芳族核的脂族鏈,以及包括兩個以上的相互不相鄰的氧原子的上述鏈。k和q獨立地表示1以上的整數,並且p表示3以上的整數。) 在亞磷酸顏色保護劑中的k,q優選為1至10。如果k,q為1以上,則試劑在加熱時更不容易揮發。如果它們為10以下,則試劑具有改善的與乙酸丙酸纖維素的相容性。因此,優選在上述範圍內的k,q。p優選為3至10。如果p為3以上,則試劑在加熱時更不容易揮發。如果p為10以下,則試劑具有改善的與乙酸丙酸纖維素的相容性。
由下面的化學式(通式)(1)表示的優選的亞磷酸顏色保護劑的具體實例包括由下面的化學式(4)至(7)表示的亞磷酸顏色保護劑

...化學式(1)

...化學式(4)

...化學式(5)

...化學式(6)

...化學式(7) 由下面的化學式(通式)(2)表示的優選的亞磷酸顏色保護劑的具體實例包括由下面的化學式(8),(9)和(10)表示的亞磷酸顏色保護劑

...化學式(2)
...化學式(8)
...化學式(9)

...化學式(10) R=具有12至15個碳原子的烷基 (ii)亞磷酸酯穩定劑 亞磷酸酯穩定劑的實例包括環新戊烷四基雙(十八烷基)亞磷酸酯(phosohite),環新戊烷四基雙(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯,環新戊烷四基雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)亞磷酸酯,2,2-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基)辛基亞磷酸酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
(iii)其它穩定劑 可以將弱有機酸、硫醚化合物或環氧化合物作為穩定劑與樹脂混合物混合。
可以將任何弱有機酸用作本發明中的穩定劑,只要它們具有1以上的pKa,不防礙本發明的作用並且具有顏色預防和劣化預防性能即可。這種弱有機酸的實例包括酒石酸,檸檬酸,蘋果酸,富馬酸,草酸,琥珀酸和馬來酸。可以使用這些酸中的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
硫醚化合物的實例包括硫代二丙酸二月桂基酯,硫代二丙酸二(十三烷基)酯,硫代二丙酸二肉豆蔻酯,硫代二丙酸二硬脂基酯和硫代二丙酸棕櫚基酯硬脂基酯。可以使用這些化合物中的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
環氧化合物的實例包括衍生自表氯醇和雙酚A的化合物。也可以使用來自表氯醇和甘油或環狀化合物的衍生物如乙烯基環己烯二氧化物或3,4-環氧-6-甲基環己基甲基-3,4-環氧-6-甲基環己烷羧酸酯。也可以使用環氧化豆油,環氧化蓖麻油或長鏈α-烯烴氧化物。可以使用這些化合物中的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。
(3)醯化纖維素 《醯化纖維素樹脂》 (組成,取代度) 在本發明中優選使用滿足由下列式(1)至(3)所表示的所有要求的醯化纖維素 2.0≤X+Y≤3.0式(1) 0≤X≤2.0式(2) 1.2≤Y≤2.9 式(3) (在上述式(1)至(3),X表示乙酸酯基的取代度,並且Y表示丙酸酯基,丁酸酯基,戊醯基和己醯基的取代度之和。) 在本發明中更優選使用滿足由下列式(4)至(6)所表示的所有要求的醯化纖維素 2.4≤X+Y≤3.0式(4) 0.05≤X≤1.8 式(5) 1.3≤Y≤2.9 式(6) 在本發明中再更優選使用滿足由下列式(7)至(9)所表示的所有要求的醯化纖維素 2.5≤X+Y≤2.95式(7) 0.1≤X≤1.6 式(8) 1.4≤Y≤2.9 式(9) 因此,在本發明中使用的醯化纖維素樹脂的特徵在於,它具有引入其中的丙酸酯,丁酸酯,戊醯基和己醯基。優選將取代度設置在上述範圍內,因為它可以使熔化溫度得到降低,並且可以使由熔膜形成引起的熱解受到抑制。相反,將取代度設置在上述範圍之外是不優選的,因為它可能使膜的彈性模量在本發明的範圍之外。
可以單獨使用上述醯化纖維素中的任何一種,或組合使用它們中的兩種以上。還可以使用將不同於醯化纖維素的聚合成分適宜地混合到其中的醯化纖維素。
下面,將詳細描述用於製備根據本發明的醯化纖維素的方法。在Journal of Technical Disclosure(Laid-Open No.2001-1745,發行於2001年3月15日,Japan Institute of Invention and Innovation)第7-12頁中詳細描述了根據本發明的醯化纖維素用的原料棉花或用於合成醯化纖維素的方法。
(原料和預處理) 作為纖維素用的原料,優選使用來自闊葉紙漿、針葉紙漿或棉絨的原料。作為纖維素用的原料,優選使用高純度的材料,其α-纖維素含量為92質量%以上且99.9質量%以下。
在纖維素用的原料是膜-狀或大塊材料時,優選預先將其壓碎,並且優選將材料壓碎至纖維素為絨毛形式這樣的程度。
(活化) 優選地,纖維素材料在醯化之前進行處理,其中使它與活化劑接觸(活化)。作為活化劑,可以使用羧酸或水。在使用水時,優選在活化之後進行以下步驟將過量的酸酐加入到該材料中以使其脫水;用羧酸洗滌該材料以置換水;和控制醯化條件。在活化劑加入到該材料中之前,可以將活化劑控制到任何溫度,並且用於其加入的方法可以選自噴射、滴加和浸漬。
優選用作活化劑的羧酸是具有2個以上且7個以下的碳原子的那些羧酸(例如乙酸,丙酸,丁酸,2-甲基丙酸,戊酸,3-甲基丁酸,2-甲基丁酸,2,2-二甲基丙酸(特戊酸),己酸,2-甲基戊酸,3-甲基戊酸,4-甲基戊酸,2,2-二甲基丁酸,2,3-二甲基丁酸,3,3-二甲基丁酸,環戊烷羧酸,庚酸,環己烷羧酸和苯甲酸),更優選乙酸,丙酸和丁酸,並且特別優選乙酸。
在進行活化時,根據情形,還可以加入醯化用催化劑,如硫酸。但是,強酸如硫酸的加入有時可能促進解聚;因此,優選將催化劑的加入量保持約為纖維素量的0.1質量%至10質量%。可以組合使用兩種以上的活化劑,或也可以加入具有2個以上且7個以下的碳原子的羧酸的酸酐。
一種或多種活化劑的加入量優選為纖維素量的5質量%以上,更優選10質量%以上,並且特別優選30質量%以上。如果一種或多種活化劑的量大於上述最小值,是優選的,將不會發生纖維素活化程度降度這樣的麻煩。對一種或多種活化劑的最大加入量沒有特別限制,只要它不降低生產率即可;但是,優選地,該量按質量計為纖維素量的100倍以下,更優選為纖維素量的20倍以下,並且特別優選為纖維素量的10倍以下。可以通過如下步驟進行活化將過量的一種或多種活化劑加入到纖維素中,然後通過過濾、空氣乾燥、加熱乾燥、減壓蒸餾或溶劑置換的操作降低一種或多種活化劑的量。
活化持續時間優選為20分鐘以上。對最長持續時間沒有特別限制,只要它不影響生產率即可;但是,持續時間優選為72小時以下,更優選24小時以下,並且特別優選12小時以下。活化溫度優選為0℃以上且90℃以下,更優選15℃以上且80℃以下,並且特別優選20℃以上且60℃以下。還可以在加壓或減壓下進行纖維素活化的處理。作為加熱裝置,可以使用電磁波如微波或紅外線。
(醯化) 在製備本發明中的醯化纖維素的方法中,優選通過在布朗斯臺德酸或路易斯酸催化劑存在下,將羧酸的酸酐加入到纖維素中使它們反應,而醯化纖維素的羥基。
作為獲得混合醯化纖維素的方法,可以使用以下方法中的任何一種將作為醯化劑的兩種羧酸酐以混合狀態加入,或一種接一種地與纖維素反應的方法;使用兩種羧酸的混合酸酐(例如乙酸-丙酸-混合酸酐)的方法;在反應體系中使用羧酸和另一種羧酸的酸酐(例如,乙酸和丙酸酐)作為原料,以合成混合酸酐(例如,乙酸-丙酸-混合酸酐),並且使混合酸酐與纖維素反應的方法;和首先合成取代度低於3的醯化纖維素,並且使用酸酐或醯滷醯化餘下羥基的方法。
(酸酐) 優選使用的羧酸的酸酐是具有2個以上且7個以下的碳原子的那些羧酸的酸酐,包括例如,乙酸酐,丙酸酐,丁酸酐,2-甲基丙酸酐,戊酸酐,3-甲基丁酸酐,2-甲基丁酸酐,2,2-二甲基丙酸酐(特戊酸酐),己酸酐,2-甲基戊酸酐,3-甲基戊酸酐,4-甲基戊酸酐,2,2-二甲基丁酸酐,2,3-二甲基丁酸酐,3,3-二甲基丁酸酐,環戊烷羧酸酐,庚酸酐,環己烷羧酸酐和苯甲酸酐。更優選使用的是乙酸酐,丙酸酐,丁酸酐,戊酸酐,己酸酐和庚酸酐。並且,特別優選使用的是乙酸酐,丙酸酐和丁酸酐。
為了製備混合酯,優選組合使用這些酸酐中的兩種以上。優選地,根據混合酯的取代比率,確定這些酸酐的混合比率。通常,將過量當量的一種或多種酸酐加入到纖維素。具體地,相對於纖維素的羥基,優選加入1.2至50當量,更優選1.5至30當量,並且特別優選2至10當量的一種或多種酸酐。
(催化劑) 作為用於製備本發明中的醯化纖維素的醯化催化劑,優選使用布朗斯臺德酸或路易斯酸。布朗斯臺德酸和路易斯酸的定義描述於,例如,「Rikagaku Jiten(Dictionary of Physics and Chemistry)」5th edition(2000)。優選的布朗斯臺德酸的實例包括硫酸,高氯酸,磷酸和甲磺酸,苯磺酸和對甲苯磺酸。優選的路易斯酸的實例包括氯化鋅,氯化錫,氯化銻和氯化鎂。
作為催化劑,優選硫酸和高氯酸,並且特別優選硫酸。催化劑的加入量優選為纖維素量的0.1至30質量%,更優選1至15質量%,並且特別優選3至12質量%。
(溶劑) 當進行醯化時,可以將溶劑加入到反應混合物中,以調節粘度,反應速度,攪拌的容易性或反應混合物的醯基取代比率。作為這樣的溶劑,可以使用二氯甲烷,氯仿,羧酸,丙酮,乙基甲基酮,甲苯,二甲亞碸或環丁碸。優選地,使用羧酸。羧酸的實例包括例如,具有2個以上且7個以下的碳原子的那些羧酸,例如乙酸,丙酸,丁酸,2-甲基丙酸,戊酸,3-甲基丁酸,2-甲基丁酸,2,2-二甲基丙酸(特戊酸),己酸,2-甲基戊酸,3-甲基戊酸,4-甲基戊酸,2,2-二甲基丁酸,2,3-二甲基丁酸,3,3-二甲基丁酸和環戊烷羧酸。優選的是乙酸,丙酸和丁酸。可以以混合物的形式使用這些溶劑中的兩種以上。
(醯化條件) 可以以下面的方式進行醯化首先製備一種或多種酸酐,催化劑以及必要時的一種或多種溶劑的混合物,然後將混合物與纖維素混合,或將一種或多種酸酐,催化劑以及必要時的一種或多種溶劑相繼與纖維素混合。通常,優選首先製備一種或多種酸酐和催化劑的混合物,或一種或多種酸酐,催化劑以及一種或多種溶劑的混合物,然後使作為醯化劑的混合物與纖維素反應。為了抑制在反應器中由於醯化中產生的反應熱導致的溫度上升,優選預先冷卻這樣的醯化劑。冷卻溫度優選為-50℃至20℃,更優選-35℃至10℃,並且特別優選-25℃至5℃。加入時,醯化劑可以是液態,或冷凍的固態。在以冷凍的固態加入時,醯化劑可以採取的形式有晶片、薄片或塊狀。
可以將一種或多種醯化劑一次或分批加入到纖維素。或者,可以將纖維素一次或分批加入到一種或多種醯化劑。當分批加入一種或多種醯化劑時,可以使用單一的醯化劑,或各自具有不同組成的多種醯化劑。優選實例有1)首先加入一種或多種酸酐和一種或多種溶劑的混合物,然後加入催化劑;2)首先加入一種或多種酸酐,一種或多種溶劑和部分催化劑的混合物,然後加入餘下的催化劑和一種或多種溶劑的混合物;3)首先加入一種或多種酸酐和一種或多種溶劑的混合物,然後加入催化劑和一種或多種溶劑的混合物;和4)首先加入一種或多種溶劑,然後加入一種或多種酸酐和催化劑的混合物,或一種或多種酸酐,催化劑和一種或多種溶劑的混合物。
在製備本發明的醯化纖維素的方法中,在醯化中反應體系達到的最高溫度優選為50℃以下,儘管纖維素的醯化是放熱反應。反應溫度50℃以下是優選的,因為它可以防止解聚的進展,從而避免這樣的麻煩,即難以得到具有適宜本發明目的的聚合度的醯化纖維素。在醯化中反應體系達到的最高溫度優選為45℃以下,更優選40℃以下,並且特別優選35℃以下。可以用溫度控制單元或通過控制所使用的醯化劑的最初溫度來控制反應溫度。還可以通過降低反應器中的壓力,並且利用反應體系中的液體組分的汽化熱來控制反應溫度。由於在醯化中放熱的熱量在反應開始時更大,因此可以通過在開始時冷卻反應體系並且在之後加熱該體系來控制溫度。可以藉助於透光率、溶劑粘度、反應體系的溫度變化、反應產物在有機溶劑中的溶解度或用偏振顯微鏡觀察,來確定醯化的終點。
反應中的最低溫度優選為-50℃以上,更優選-30℃以上,並且特別優選-20℃以上。醯化持續時間優選為0.5小時以上且24小時以下,更優選1小時以上且12小時以下,並且特別優選1.5小時以上且6小時以下。如果持續時間為0.5小時以下,則在正常的反應條件下反應沒有充分地進行,而如果持續時間長於24小時,進行醯化纖維素的工業化生產是不優選的。
(反應終止劑) 在製備本發明中使用的醯化纖維素中,優選在醯化反應之後加入反應終止劑。
可以使用任何反應終止劑,只要它可以分解一種或多種酸酐即可。優選的反應終止劑的實例包括水,醇(例如乙醇,甲醇,丙醇和異丙醇)和包含它們的組合物。反應終止劑可以包括如稍後描述的中和劑。在加入反應終止劑中,優選不直接加入水或醇,而是加入與羧酸如乙酸,丙酸或丁酸,特別優選乙酸和水的混合物。這樣做防止了放熱的熱量超過反應單元冷卻能力的產生,從而避免麻煩如醯化纖維素聚合度的降低和不適宜形式的醯化纖維素的沉澱。可以以任意比率使用羧酸和水;但是,優選混合物的水含量為5質量%至80質量%,更優選10質量%至60質量%,並且特別優選15質量%至50質量%。
可以將反應終止劑加入到醯化反應器,或可以將反應物加入到含有反應終止劑的容器中。優選地,花3分鐘至3小時進行反應終止劑的加入。如此的原因在於,如果花費在加入反應終止劑上的時間為3分鐘以上,可以防止太大的放熱熱量,從而避免麻煩如醯化纖維素聚合度的降低,一種或多種酸酐的不充分水解,或醯化纖維素穩定性的降低。並且,如果花費在加入反應終止劑上的時間為3小時以下,可以避免麻煩如工業生產率的降低。花費在加入反應終止劑上的時間優選為4分鐘以上且2小時以下,更優選5分鐘以上且1小時以下,並且再更優選10分鐘以上且45分鐘以下。在加入反應終止劑時,反應器不必需要冷卻;但是,為了抑制解聚的進展,優選通過冷卻反應器而延遲反應器的溫度升高。在此方面,優選在反應終止劑加入之前將其冷卻。
(中和劑) 在醯化反應終止步驟中,或在醯化反應終止步驟之後,為了水解殘留在反應體系中的過量羧酸酐,或中和在反應體系中的部分或全部羧酸和酯化催化劑,可以加入中和劑(例如鈣、鎂、鐵、鋁或鋅的碳酸鹽,乙酸鹽,氫氧化物或氧化物)或其溶液。用於這樣的中和劑的優選溶劑包括例如,極性溶劑如水,醇(例如乙酸,甲醇,丙醇和異丙醇),羧酸(例如乙酸,丙酸和丁酸),酮(例如丙酮和乙基甲基酮)和二甲亞碸;和它們的混合溶劑。
(部分水解) 在由此得到的醯化纖維素中,取代度之和約為3。然後,為了得到具有需要取代度的醯化纖維素,通常,將所得到的醯化纖維素在少量催化劑(通常是醯化催化劑如殘留的硫酸)和水存在下於20至90℃保持幾分鐘至數天,以使酯鍵部分水解,並且將醯化纖維素醯基的取代度降低至需要的程度(所謂的老化)。由於纖維素的硫酸酯在上述部分水解處理的過程中也進行水解,因此也可以通過控制水解條件,降低結合到纖維素的硫酸酯的量。
優選地,在獲得需要的醯化纖維素時,殘留在反應體系中的催化劑被如上所述的中和劑或其溶液完全中和,以終止部分水解。還優選加入中和劑,所述的中和劑形成可微溶於反應溶液中的鹽(例如碳酸鎂和乙酸鎂),以有效地除去溶液中的或結合到纖維素的催化劑(例如硫酸酯)。
(過濾) 為了除去在醯化纖維素中的未反應物質、微溶性鹽或其它汙染物,或為了減少它們的量,優選過濾反應混合物(塗料)。過濾可以在醯化完成之後和其再沉澱之前的任何步驟進行。為了控制醯化纖維素的過濾壓力或可處理性,優選用適宜的溶劑稀釋醯化纖維素,之後過濾。
(再沉澱) 可以通過如下步驟得到想要的醯化纖維素將由此得到醯化纖維素溶液混合入不良溶劑如水或羧酸(例如乙酸和丙酸)水溶液中,或將這樣的不良溶劑混合入醯化纖維素溶液中,以沉澱醯化纖維素;洗滌沉澱的醯化纖維素;和將洗滌的醯化纖維素進行穩定化處理。可以連續地或以間歇操作進行再沉澱。優選通過根據醯化纖維素的取代樣式或取代度調節醯化纖維素溶液的濃度和使用的不良溶劑的組成,來控制沉澱的醯化纖維素的形狀,或其分子量分布。
(洗滌) 優選地,製備的醯化纖維素進行洗滌處理。可以使用任何洗滌溶劑,只要它微溶醯化纖維素並且可以除去雜質即可;但是,通常使用水或熱水。洗滌水的溫度優選為25℃至100℃,更優選30℃至90℃,並且特別優選40℃至80℃。洗滌可以以所謂的間歇方法進行,在所述的洗滌中,重複過濾和置換,或用連續洗滌設備進行。優選重新使用作為不良溶劑的,在再沉澱和洗滌處理的過程中產生的液體廢物,或通過例如蒸餾的手段回收和重新使用溶劑如羧酸。
可以由任何手段跟蹤洗滌的進展;但是,用於跟蹤的優選手段包括例如,氫離子濃度,離子色譜,導電率,ICP,元素分析和原子吸收光譜。
通過此洗滌處理可以除去在醯化纖維素中的催化劑(例如硫酸,高氯酸,三氟乙酸,對甲苯磺酸,甲磺酸或氯化鋅),中和劑(例如鈣、鎂、鐵、鋁或鋅的碳酸鹽,乙酸鹽,氫氧化物或氧化物),中和劑和催化劑的反應產物,羧酸(例如乙酸,丙酸或丁酸),中和劑和羧酸的反應產物等。這對於提高醯化纖維素的穩定性是高度有效的。
(穩定化) 為了提高醯化纖維素的穩定性和減少羧酸的氣味,優選用弱鹼(例如鈉、鉀、鈣、鎂或鋁的碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物或氧化物)的水溶液處理已用熱水洗滌的醯化纖維素。
由洗滌溶液的量,洗滌的溫度或時間,攪拌方法,洗滌容器的形狀,或穩定劑的組成或濃度,可以控制殘餘雜質的量。在本發明中,設置醯化、部分水解和洗滌的條件,以使殘餘硫酸酯基(基於硫原子含量)為0至500ppm。
(乾燥) 本發明中,為了將醯化纖維素的水含量調節至適宜的值,優選乾燥醯化纖維素。可以將任何乾燥方法用來乾燥醯化纖維素,只要可以得到想要的水含量即可;但是,優選通過以下手段中單獨的任何一種或組合它們中的兩種以上來有效地進行乾燥所述的手段如加熱、鼓風、減壓和攪拌。乾燥溫度優選為0至200℃,更優選40至180℃,並且特別優選50至160℃。本發明醯化纖維素的水含量優選為2質量%以下,更優選1質量%以下,並且特別優選0.7質量%以下。
(形狀) 本發明的醯化纖維素可以呈任何形狀,如粒子,粉末,纖維和塊狀形狀。但是,作為膜用的原料,醯化纖維素優選為粒子形狀或粉末形狀。因此,可以將乾燥後的醯化纖維素壓碎,或篩分,以使粒子尺寸均勻,或改善可處理性。在醯化纖維素為粒子形狀時,優選所使用的90質量%以上的粒子的粒子尺寸為0.5至5mm。此外,優選所使用的50質量%以上的粒子的粒子尺寸為1至4mm。優選地,醯化纖維素粒子的形狀儘可能地接近於球形。並且,本發明醯化纖維素粒子的表觀密度優選為0.5至1.3,更優選0.7至1.2,並且特別優選0.8至1.15。測量表觀密度的方法規定在JISK-7365中。
本發明的醯化纖維素粒子的靜止角優選為10至70度,更優選15至60度,並且特別優選20至50度。
(聚合度) 本發明中優選使用的醯化纖維素的平均聚合度為100至300,優選120至250,並且再更優選130至200。平均聚合度可以由Uda等的特性粘度方法(Kazuo Uda和Hideo Saitoh,Journal of the Society of Fiber Science andTechnology,Japan,Vol.18,No.1,105-120,1962)測定,或通過由凝膠滲透色譜(GPC)的分子量分布測量法測定。平均聚合度的測定詳細描述於日本專利申請公開9-95538。
本發明中,由GPC測定的醯化纖維素的重均聚合度/數均聚合度優選為1.6至3.6,更優選1.7至3.3,並且再更優選1.8至3.2。
在上述種類的醯化纖維素中,可以單獨使用一種,或組合使用兩種以上。還可以使用適宜地混合有不同於醯化纖維素的聚合物成分的醯化纖維素。與醯化纖維素混合的聚合物成分優選是這樣的,即它與纖維素酯高度相容,並且它與醯化纖維素的混合物在形成為膜時的透光率為80%以上,優選90%以上,並且再更優選92%以上。
[醯化纖維素合成的實施例] 下面將詳細描述醯化纖維素合成的實施例;但是,應當理解,這些實施例不意圖限制本發明。
合成實施例1(乙酸丙酸纖維素的合成) 將150g的纖維素(闊葉紙漿)和75g的乙酸放入作為反應器的配備有回流單元的5L可分離燒瓶中,並且強力攪拌2小時,同時在油浴中加熱,油浴的溫度被調節至60℃。將由此預處理的纖維素溶脹並且壓碎,並且形狀為絨毛。然後,將反應器放入2℃的冰水浴中30分鐘,以將纖維素冷卻。
分開地,製備1545g作為醯化劑的丙酸酐和10.5g的硫酸的混合物,將該混合物冷卻至-30℃,並且一次加入到容納有上述預處理的纖維素的反應器中。30分鐘之後,通過逐漸提高反應器外部的溫度,來控制反應器的內部溫度,使其在加入醯化劑後2小時達到25℃。然後,將反應器在5℃的冰水浴中冷卻,控制內部溫度,使其在加入醯化劑後0.5小時達到10℃,並且在加入醯化劑後2小時達到23℃,將反應混合物攪拌3小時,同時保持內部溫度於23℃。然後,將反應器在5℃的冰水浴中冷卻,並且在1小時的期限內,加入已經冷卻至5℃的120g含25質量%乙酸的水。將反應器的內部溫度升高至40℃,並且攪拌1.5小時。然後,將通過四水乙酸鎂以按摩爾比計2倍於硫酸的量溶解於50質量%含乙酸的水中而得到的溶液加入到反應器中,並且攪拌30分鐘。然後,將1L含25質量%乙酸的水,500mL含33質量%乙酸的水,1L含50質量%乙酸的水和1L的水以此順序加入,以沉澱乙酸丙酸纖維素。將得到乙酸丙酸纖維素沉澱物用熱水洗滌。如表1中所示改變洗滌條件,以得到不同種類的具有不同殘餘硫酸酯基的乙酸丙酸纖維素。洗滌之後,將每種乙酸丙酸纖維素放入20℃的0.005質量%氫氧化鈣水溶液中,攪拌0.5小時,進一步用水洗滌,直到洗滌液的pH達到7,並且於70℃真空乾燥。
1H-NMR和GPC測量表明得到的乙酸丙酸纖維素的乙醯化度、丙醯化度和聚合度分別為0.30,2.63和320。根據ASTM D-817-96,測定硫酸酯基的含量。
合成實施例2(乙酸丁酸纖維素的合成) 將100g的纖維素(闊葉紙漿)和135g的乙酸放入作為反應器的配備有回流單元的5L可分離燒瓶中,並且靜置1小時,同時在油浴中加熱,油浴的溫度被調節至60℃。然後,將混合物強力攪拌1小時,同時在油浴中加熱,油浴的溫度被調節至60℃。將由此預處理的纖維素溶脹並且壓碎,並且形狀為絨毛。然後,將反應器放入5℃的冰水浴中1小時,以將纖維素完全冷卻。
分開地,製備1080g作為醯化劑的丁酸酐和10.0g的硫酸的混合物,將該混合物冷卻至-20℃,並且一次加入到容納有上述預處理的纖維素的反應器中。30分鐘之後,通過逐漸提高反應器外部的溫度至20℃,使該混合物反應5小時。然後,將反應器在5℃的冰水浴中冷卻,並且在1小時的期限內,加入已經冷卻至5℃的2400g含12.5質量%乙酸的水。將反應器的內部溫度升高至30℃,並且將混合物攪拌1小時。然後,將100g的50質量%四水乙酸鎂水溶液加入到反應器中,並且攪拌30分鐘。然後,將1000g的乙酸和2500g含50質量%乙酸的水逐漸加入,以沉澱乙酸丁酸纖維素。將得到的乙酸丁酸纖維素沉澱物用熱水洗滌。如表1中所示改變洗滌條件,以得到不同種類的具有不同殘餘硫酸酯基的乙酸丁酸纖維素。洗滌之後,將每種乙酸丁酸纖維素放入0.005質量%氫氧化鈣水溶液中,攪拌0.5小時,進一步用水洗滌,直到洗滌液的pH達到7,並且於70℃真空乾燥。得到的乙酸丁酸纖維素的乙醯化度、丁醯化度和聚合度分別為0.84,2.12和268。
(4)其它添加劑 (i)消光劑 優選地,加入細粒作為消光劑。本發明中使用的細粒的實例包括以下物質的細粒 二氧化矽,二氧化鈦,氧化鋁,氧化鋯,碳酸鈣,滑石,粘土,煅燒高嶺土,煅燒矽酸鈣,水合矽酸鈣,矽酸鋁,矽酸鎂和磷酸鈣。優選含矽細粒,因為它們可以降低醯化纖維素膜的濁度。特別優選二氧化矽細粒。優選地,二氧化矽細粒的平均初級粒子尺寸為20nm以下,並且表觀比重為70g/升以上。更優選平均初級粒子尺寸小至5至16nm的那些細粒,因為它們可以使所製備的膜的霧度得到降低。表觀比重優選為90至200g/升以上,並且更優選100至200g/升以上。表觀比重越大越優選,因為表觀比重越大的二氧化矽細粒使得可以製備越高濃度的分散體,從而改善霧度和附聚物。
這些細粒通常形成平均粒子尺寸為0.1至3.0μm的次級粒子,其在膜中以初級粒子的附聚物形式存在,並且在膜表面上形成尺寸為0.1至3.0μm的不規則。平均次級粒子尺寸優選為0.2μm以上且1.5μm以下,更優選0.4μm以上且1.2μm以下,並且最優選0.6μm以上且1.1μm以下。初級粒子尺寸和次級粒子尺寸是通過如下步驟測定的用掃描電子顯微鏡觀察膜中的粒子,並且使用確定每個粒子界線的圓的直徑作為粒子尺寸。平均粒子尺寸是通過將在不同的位置觀察得到的200個測定值平均而得到的。
作為二氧化矽細粒,可以使用可商購的那些,如Aerosil R972,R972V,R974,R812,200,200V,300,R202,OX50和TT600(由Nippon AerosilCo.,LTD製造)。作為氧化鋯細粒,可以使用在市場上以商品名Aerosil R976和R811出售的那些(由Nippon Aerosil Co.,LTD製造)。
在這些細粒中,特別優選Aerosil 200V和Aerosil R972V,因為它們是平均初級粒子尺寸為20nm以下並且表觀比重為70g/升以上的二氧化矽細粒,並且它們對於降低所製備的光學膜的摩擦係數產生大作用,同時保持光學膜的濁度低。
(ii)其它添加劑 可以將不同於上述消光劑的各種添加劑,如紫外光吸收劑(例如羥基二苯甲酮化合物,苯並三唑化合物,水楊酸酯化合物和氰基丙烯酸酯化合物),紅外吸收劑,光學調節劑,表面活性劑和氣味捕獲劑(例如胺)加入到本發明的醯化纖維素中。優選使用的材料詳細描述於Journal of TechnicalDisclosure Laid-Open No.2001-1745(發行於2001年3月15日,JapanInstitute of Invention and Innovation),pp.17-22。
作為紅外吸收劑,例如,可以使用描述於日本專利申請公開2001-194522中的那些,而作為紫外光吸收劑,例如,可以使用描述於日本專利申請公開2001-151901中的那些。醯化纖維素的紅外吸收劑含量和紫外光吸收劑的含量都優選為0.001至5質量%。
光學調節劑的實例包括延遲調節劑。並且,可以使用例如描述於日本專利申請公開2001-166144,2003-344655,2003-248117和2003-66230中的那些。這樣的延遲調節劑的使用使得可以控制所製備膜的面內延遲(Re)和厚度上的延遲(Rth)。優選地,延遲調節劑的加入量為0至10重量%,更優選0至8重量%,並且再更優選0至6重量%。
(5)醯化纖維素混合物的物理性質 上述醯化纖維素混合物(醯化纖維素,增塑劑,穩定劑和其它添加劑的混合物)優選滿足下列物理性質 (i)重量損失 在本發明的熱塑性乙酸丙酸纖維素組合物中,在220℃加熱的重量損失為5重量%以下。如本文所用的術語「加熱的重量損失」是指在氮氣氣氛中,以10℃/min的升溫速度從室溫升高樣品的溫度時,樣品在220℃的重量損失。通過使醯化纖維素膜呈上述混合物形式,醯化纖維素加熱的重量損失可以為5重量%以下。醯化纖維素混合物加熱的重量損失更優選3重量%以下,並且再更優選1重量%以下。保持醯化纖維素混合物加熱的重量損失在上述範圍內使得可以抑制在膜形成過程中產生的麻煩(氣泡的產生)。
(ii)熔體粘度 在本發明的熱塑性乙酸丙酸纖維素組合物中,優選在220℃,1sec-1的熔體粘度為100至1000Pa·sec,更優選200至800Pa·sec,並且再更優選300至700Pa·sec。使熱塑性乙酸丙酸纖維素組合物具有這樣更高的熔體粘度防止了該組合物在模頭出口處的張力下被拉伸,從而防止由於拉伸取向引起的光學各向異性(延遲)增大。這種粘度調節可以由任何手段來進行。例如,可以通過調節醯化纖維素的聚合度或添加劑如增塑劑的量來進行調節。
(6)制粒 優選地,將上述醯化纖維素和添加劑混合,並且制粒,之後進行熔膜形成。
在制粒中,優選預先乾燥醯化纖維素和添加劑;但是,如果使用有排氣口的擠出機,可以省略乾燥步驟。在進行乾燥時,可以採用這樣的乾燥方法,即將醯化纖維素和添加劑在90℃的加熱爐中加熱8小時以上,儘管可以在本發明中應用的乾燥方法不限於此。可以以如下方式進行制粒在將上述醯化纖維素和添加劑在150℃以上且250℃以下的溫度,在雙螺杆擠出機中熔化後,將熔融的混合物以條狀擠出,並且將條狀混合物在水中固化,然後切割。還可以通過水下切割進行制粒,在水下切割中,將上述醯化纖維素和添加劑在擠出機中熔化,並且擠出通過直接在水中的套圈,並且在進行擠出的同時,在水中進行切割。
可以使用任何已知的擠出機,如單螺杆擠出機,非互相嚙合式逆旋轉雙螺杆擠出機,互相嚙合式逆旋轉雙螺杆擠出機,互相嚙合式共旋轉雙螺杆擠出機,只要它可以進行熔體捏合即可。
優選地,粒料尺寸是這樣的,即橫截面為1mm2以上並且300mm2以下,且長度為1mm以上且30mm以下,並且更優選橫截面為2mm2以上且100mm2以下,並且長度為1.5mm以上且10mm以下。
在制粒中,可以將上述添加劑供給通過原料供給開口或沿著擠出機位於中途的孔口。
擠出機的轉數優選為10rpm以上且1000rpm以下,更優選20rpm以上且700rpm以下,並且再更優選30rpm以上且500rpm以下。如果旋轉速度低於上述範圍,則醯化纖維素和添加劑的停留時間增大,這不適宜地引起混合物的熱劣化,因此降低分子量,並且增加顏色改變至黃色。此外,如果旋轉速度高於上述範圍,剪切導致的分子破裂更容易發生,這引起分子量降低和交聯凝膠增加的問題。
制粒中的擠出停留時間優選為10秒鐘以上且30分鐘以下,更優選15秒鐘以上且10分鐘以下,並且再更優選30秒鐘以上且3分鐘以下。只要充分熔化樹脂混合物,優選更短的停留時間,因為更短的停留時間可以使樹脂的劣化或發黃顏色的出現得到抑制。
(7)熔膜形成 (i)乾燥 優選將由上述方法制粒的醯化纖維素混合物用於熔膜形成,並且優選將粒料中的水含量降低,之後進行膜形成。
本發明中,為了將醯化纖維素中的水含量調節至所需要的量,優選乾燥醯化纖維素。乾燥通常是使用空氣減溼乾燥器進行的,但是乾燥的方法不限於任何具體的一種,只要得到想要的水含量即可(優選地,由以下方法中的任何一種充分地進行乾燥所述的方法如加熱,鼓空氣,減壓和攪拌,或組合它們中的兩種以上,並且更優選使用具有絕熱結構的乾燥料鬥)。乾燥溫度優選為0至200℃,更優選40至180℃,並且特別優選60至150℃。不優選太低的乾燥溫度,因為如果幹燥溫度太低,乾燥需要更長的時間,並且此外,不能將水含量降低至想要的值以下。也不優選太高的乾燥溫度,因為如果幹燥溫度太高,樹脂粘附導致結塊。乾燥空氣的使用量優選為20至400m3/小時,更優選50至300m3/小時,並且特別優選100至250m3/小時。不優選太少量的乾燥空氣,因為如果幹燥空氣的量太少,不能有效地進行乾燥。另一方面,使用太多量的乾燥空氣是不經濟的。這是因為,即使通過使用過量的乾燥空氣,也不能進一步急劇地改善乾燥效果。空氣的露點優選為0至-60℃,更優選-10至-50℃,並且特別優選-20至-40℃。要求乾燥時間至少為15分鐘以上,優選1小時以上,並且更優選2小時以上。但是,超過50小時的乾燥時間不進一步急劇地降低水含量,並且它可能使樹脂由於熱而劣化。因此,不優選不必要長的乾燥時間。在本發明的醯化纖維素中,水含量優選為1.0質量%以下,更優選0.1質量%以下,並且特別優選0.01質量%以下。
(ii)熔體擠出 將上述醯化纖維素樹脂通過擠出機(不同於用於上述制粒的擠出機)的進料開口供給到機筒。機筒的內部由以下各部從進料開口側以如下順序組成進料部,在進料部中,以固定量輸送通過進料開口供給的醯化纖維素樹脂(區域A);壓縮部,在壓縮部中,將醯化纖維素樹脂熔體捏合併且壓縮(區域B);和測量部,在測量部中,測量熔體捏合和壓縮的醯化纖維素樹脂(區域C)。優選將樹脂由上述方法乾燥,以降低水含量;但是,為了防止熔融樹脂被殘留的氧氧化,更優選在惰性氣體(氮氣等)流中進行擠出,或使用有排氣口的擠出機進行擠出,同時進行真空抽氣。將擠出機的螺杆壓縮比設置為2至5,並且將L/D設置為20至50。如本文所用的術語「螺杆壓縮比」是指進料部A與測量部C的體積比,換言之,進料部A每單位長度的體積÷測量部C每單位長度的體積,並且它是使用進料部A的螺杆軸的外徑d1、測量部C的螺杆軸的外徑d2、進料部A螺槽的直徑a1和測量部C螺槽的直徑a2而計算的。「L/D」是指機筒長度與機筒內徑的比率。
如果螺杆壓縮比低至低於2,則捏合進行不充分,從而產生未熔融部分,或由剪切應力產生的放熱量太小,以致不足以熔化晶體,從而使細晶更容易殘留在形成的醯化纖維素膜中。此外,使得醯化纖維素膜更容易包括氣泡。結果,製備出強度降低的醯化纖維素膜,或在醯化纖維素膜的拉伸中,殘留的晶體抑制了膜的可拉伸性,從而不能充分地提高膜取向程度。相反,如果螺杆壓縮比高到大於5,則由剪切應力產生的放熱量太大,以致於樹脂變得更容易劣化,這使得醯化纖維素膜更容易發黃。此外,太大的剪切應力使分子破裂,這導致分子量降低,因此膜的機械強度降低。因而,為了使形成的醯化纖維素膜更不容易黃化並且更不容易在拉伸中破裂,螺杆壓縮比優選為在2至5的範圍內,更優選在2.5至4.5的範圍內,並且特別優選在3.0至4.0範圍內。
低至低於20的L/D使得熔化不充分和捏合不充分,這使得細晶更容易殘留在形成的醯化纖維素膜中,如同壓縮比太低的情況。相反,高至高於50的L/D使得醯化纖維素樹脂在擠出機中的停留時間太長,這使得樹脂更容易劣化。太長的停留時間可能引起分子破裂,這導致分子量降低,因而膜的機械強度降低。因而,為了使形成的醯化纖維素膜更不容易黃化並且更不容易在拉伸中破裂,L/D優選在20至50範圍內,更優選在25至45範圍內,並且特別優選在30至40範圍內。
優選將擠出溫度優選設置在上述溫度範圍內。由此得到的醯化纖維素膜具有下列特性霧度為2.0%以下;和黃度指數(YI值)為10以下。
本文所用的霧度是擠出溫度太低與否的指數,換言之,是在形成的醯化纖維素膜中殘留的晶體的量的指數。在霧度高於2.0%時,形成的醯化纖維素膜的強度容易劣化,並且容易發生膜的破裂。另一方面,黃度指數(YI值)是擠出溫度太高與否的指數。在黃度指數(YI值)為10以下時,形成的醯化纖維素膜沒有黃化的問題。
作為擠出機的類型,通常使用其設備成本相對低的單螺杆擠出機。
螺杆的優選直徑根據單位時間擠出的醯化纖維素樹脂的需要量而變化;但是,它優選為10mm以上且300mm以下,更優選20mm以上且250mm以下,並且再更優選30mm以上且150mm以下。
(iii)過濾 為了過濾樹脂中的汙染物或避免這些汙染物引起的齒輪泵損壞,優選進行所謂的多孔板型過濾,所述的過濾使用安置在擠出機出口處的過濾介質。為了在更高精度下過濾汙染物,優選在齒輪泵之後提供過濾器,在該過濾器中,結合有葉片型盤狀過濾器。可以用單個過濾部進行過濾,或它可以是用多個過濾部的多步過濾。優選使用具有更高精度的過濾介質;但是,考慮到過濾介質的壓阻,或由於過濾介質堵塞導致的過濾壓力的增大,過濾精度優選為15μm至3μm,並且更優選10μm至3μm。在將葉片型盤狀過濾器用來進行汙染物的最後過濾時,特別優選使用具有更高精度的過濾介質。並且為了確保所使用的過濾介質的適宜性,可以通過負載的過濾介質的數量,考慮到壓阻和過濾器壽命,而調節過濾精度。鑑於在高溫和高溫下使用,所使用的過濾介質的類型優選為鋼材。在這些鋼材中,特別優選使用不鏽鋼或鋼。鑑於腐蝕,適宜地使用不鏽鋼。可以使用通過編織鋼絲構造的過濾介質,或通過燒結例如金屬長纖維或金屬粉末構造的燒結過濾介質。但是,鑑於過濾精度和過濾器壽命,優選使用燒結過濾介質。
(iv)齒輪泵 為了改善厚度精度,重要的是降低排出的樹脂的量的波動,並且有效的是在擠出機和模頭之間提供齒輪泵,以通過齒輪泵供給固定量的醯化纖維素樹脂。齒輪泵是這樣的,即它包括一對齒輪-驅動齒輪和被驅動齒輪-處於嚙合狀態,並且它驅動該驅動齒輪以使處於嚙合狀態的兩個齒輪旋轉,從而將熔融樹脂通過在外殼中形成的抽吸開口抽吸入內腔中,並且將固定量的樹脂通過在相同外殼中形成的排放開口排出。即使樹脂壓力在擠出機的末梢有稍微改變,齒輪泵也吸收了該改變,從而將在膜形成裝置中的下遊部分中的樹脂壓力改變保持非常小,並且改善膜厚度的波動。齒輪泵的使用使得可以將樹脂壓力在模頭處的波動保持在±1%範圍內。
為了改善齒輪泵的固定量供給性能,可以使用這樣的方法,即通過改變螺杆的轉數而將在齒輪泵之前的壓力控制為不變。或者使用高精度齒輪泵也是有效的,其中將三個以上的齒輪用來消除齒輪泵中齒輪的波動。
使用齒輪泵的其它益處在於,它可以在降低螺杆末梢處的壓力的同時進行膜形成,這預期將降低能耗,防止樹脂溫度的升高,提高輸送效率,降低樹脂在擠出機中的停留時間,並且降低擠出機的L/D。此外,在將過濾器用來除去汙染物時,如果不使用齒輪泵,則從螺杆供給的樹脂量有時可能隨著過濾壓力提高而改變。但是,此從螺杆供給的樹脂量的改變可以通過使用齒輪泵而得到消除。另一方面,使用齒輪泵的不利之處在於取決於設備的選擇,它可能增大使用設備的長度,這導致樹脂在設備中更長的停留時間;和在齒輪泵部分產生的剪切應力可能使分子鏈斷裂。因此,使用齒輪泵時,必須小心。
優選地,樹脂的停留時間,即從樹脂通過進料開口進入擠出機的時間至它從模頭出來的時間,為2分鐘以上且60分鐘以下,更優選3分鐘以上且40分鐘以下,並且再更優選4分鐘以上且30分鐘以下。
如果圍繞齒輪泵軸承循環的聚合物的流動不平穩,則聚合物在驅動部分和軸承部分處的密封變差,這可能導致在測量和供給和擠出壓力中產生大的波動的問題。因此,應當設計齒輪泵(特別是其間隙),以與醯化纖維素樹脂的熔體粘度匹配。在一些情況下,齒輪泵中醯化纖維素樹脂殘留的部分可能是樹脂劣化的原因。因此,優選齒輪泵具有可以使醯化纖維素樹脂的停留時間儘可能地短的結構。應當如此設計將擠出機與齒輪泵連接或將齒輪泵與模頭連接的聚合物管或適配器,使得它們可以使醯化纖維素樹脂的停留時間儘可能地短。此外,為了使熔體粘度高度依賴於溫度的醯化纖維素的擠出壓力穩定,優選將溫度的波動保持在儘可能地窄。通常,將需要更低設備成本的帶式加熱器用於加熱聚合物管;但是,更優選使用對溫度波動更不敏感的鑲鑄鋁加熱器。此外,為了如上所述使排放壓力穩定,優選在用加熱器將擠出機的機筒分成3至20個區域的情況下,通過加熱進行熔化。
(v)模頭 採用如上所構造的擠出機,將醯化纖維素熔化並且連續地供給入模頭中,必要時,通過過濾器或齒輪泵供給。可以使用任何類型的通常使用的模頭,如T-模頭,魚尾模頭或衣架模頭,只要它可以使熔融樹脂的停留時間短。此外,可以剛好在T-模頭之前引入靜態混合器,以提高溫度均勻性。T-模頭出口處的間隙可以是膜厚度的1.0至5.0倍,優選膜厚度的1.2至3倍,並且更優選膜厚度的1.3至2倍。如果模唇間隙低於膜厚度的1.0倍,則難以得到其表面狀態良好的片材。相反,如果模唇間隙大於膜厚度的5.0倍,則不適宜地降低片材的厚度精度。模頭是決定所形成的膜的厚度精度非常重要的設備,因此,優選使用可以嚴格控制膜厚度的模頭。儘管通常使用的模頭可以在40至50mm的間隔控制膜厚度,但是優選這樣類型的模頭,它可以35mm以下的間隔,並且更優選以25mm以下的間隔控制膜厚度。醯化纖維素樹脂中,由於熔體粘度高度依賴於溫度,並且高度依賴於剪切速率,重要的是設計模頭,所述的模頭在寬度上引起最少可能的溫度均勻性和最小可能流量均勻性。在醯化纖維素膜長期連續生產中,對於降低厚度的波動,使用自動化厚度調節模頭也是有效的,所述的模頭測量在下遊的膜的厚度,計算厚度偏差,並且將計算結果反饋至厚度調節。
在製造膜中,通常使用需要更少製造成本的單層膜形成裝置。但是,根據情形,也可以使用多層膜形成裝置,以製造具有2種以上的結構的膜,其中將外層形成為功能層。通常,優選將功能層薄薄地層壓在醯化纖維素膜的表面上,但是層-層比率不限於任何具體的一種比率。
(vi)流延 將以如上所述的方式從模頭上以片材形式擠出的熔融樹脂在冷卻鼓上冷卻和固化,得到膜。在此冷卻和固化操作中,優選通過任何方法提高熔融樹脂擠出片材與冷卻鼓的粘附力,所述的方法如靜電施加法,氣刀法,氣腔法,真空噴嘴方法或觸輥法。可以將這些粘附力提高法應用到從熔體擠出得到的片材的整個表面或部分表面。通常採用被稱作邊緣鎖定的方法,其中將冷卻鼓單獨粘附到膜的邊緣,但是本發明中使用的粘附力提高法不限於此方法。
優選地,通過使用多個冷卻鼓,將熔融樹脂片材逐漸冷卻。一般地,通常使用3個冷卻鼓進行這種冷卻,但是使用的冷卻鼓的數量不限於3。冷卻鼓的直徑優選為100mm以上且1000mm以下,並且更優選150mm以上且1000mm以下。按面對面間隔計,多個鼓中的兩個相鄰鼓之間的間隔優選為1mm以上且50mm以下,並且更優選1mm以上且30mm以下。
冷卻鼓的溫度優選為60℃以上且160℃以下,更優選70℃以上且150℃以下,並且再更優選80℃以上且140℃以下。然後,將冷卻和固化的片材從冷卻鼓上剝離,通過引出輥(一對夾輥)並且卷繞。卷繞速度優選為10m/min以上且100m/min以下,更優選15m/min以上且80m/min以下,並且再更優選20m/min以上且70m/min以下。
由此形成的膜的寬度優選為0.7m以上且5m以下,更優選1m以上且4m以下,並且再更優選1.3m以上且3m以下。由此得到的未拉伸膜的厚度優選為30μm以上且400μm以下,更優選40μm以上且300μm以下,並且再更優選50μm以上且200μm以下。
在使用所謂的觸輥法時,所使用的觸輥的表面可以由以下物質製成樹脂,如橡膠或特氟隆


或金屬。也可以使用稱作撓性輥的輥,該撓性輥的表面在該輥與金屬輥相互接觸時被厚度降低的金屬輥的壓力壓陷一點,並且它們的壓力接觸區增大。
觸輥的溫度優選為60℃以上且160℃以下,更優選70℃以上且150℃以下,並且再更優選80℃以上且140℃以下。
(vii)卷繞 優選地,將由此得到的片材在裁掉其邊緣的情況下卷繞。可以將已被裁掉的部分在進行粉碎之後或進行粒化之後,或根據情形解聚或重新聚合之後,重新用作相同種類膜或不同種類膜的原料。可以使用任何類型的裁邊切割機如旋轉切割機,剪切刀片或刀。切割機的材料可以是碳鋼或不鏽鋼。通常,優選使用硬質合金鑲刃的刀片或陶瓷刀片,因為使用這樣的刀片可以使切割機的壽命更長,並且抑制切屑的產生。
鑑於防止在片材上出現擦傷,還優選在卷繞之前,至少在片材的一邊提供層壓膜。優選地,卷繞張力為1kg/m(按寬度計)以上且50kg/m(按寬度計)以下,更優選2kg/m(按寬度計)以上且40kg/m(按寬度計)以下,並且再更優選3kg/m(按寬度計)以上且20kg/m(按寬度計)以下。如果卷繞張力低於1kg/m(按寬度計),則難以均勻地卷繞該膜。相反,如果卷繞張力高於50kg/m (按寬度計),不理想地將該膜卷繞太緊,從而卷繞膜的外觀劣化,並且由於蠕變現象,膜的結部分被拉伸,從而導致膜中的湧動,或由於膜的伸長而發生殘餘雙折射。優選地,在進行卷繞的同時,用安置在沿生產線的中途的張力控制器檢測卷繞張力,並且將卷繞張力控制為恆定。在膜形成線上根據位置而存在膜溫度差時,由於熱膨脹而有時可能產生膜長度的輕微差別,因此,必須調節夾輥的拉伸比,以使施加給該膜的張力不應高於預定值。
優選地,在進行膜的卷繞的同時,根據卷繞直徑逐漸減小被卷繞的膜的量,以保持適宜的卷繞張力,儘管也可以通過採用張力控制器的控制,在保持卷繞張力恆定的同時,進行卷繞。通常,隨著卷繞直徑的增大而逐漸降低卷繞張力;但是,有時可以優選隨著卷繞直徑的增大而提高卷繞張力。
(viii)未拉伸的醯化纖維素膜的物理性質 在由此得到的未拉伸的醯化纖維素膜中,優選Re=0至20nm和Rth=0至80nm,更優選Re=0至15nm和Rth=0至70nm,並且再更優選Re=0至10nm和Rth=0至60nm。Re和Rth分別表示面內延遲和厚度上的延遲。Re是使用KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments製造),同時使光垂直於未拉伸的醯化纖維素膜的表面進入該膜而測量的。Rth是基於三個延遲測量值而計算的如上測量的Re,和採用平面內的慢軸作為傾斜軸(旋轉軸),使光從相對於垂直於該膜的方向分別傾斜+40°,-40°的角度進入該膜的同時而測量的Res。優選地,使膜形成方向(長度上)和膜的Re的慢軸之間的角度儘可能地接近於0°,+90°或-90°。
總透光率優選為90%至100%,更優選91%至99%,並且再更優選92%至98%。優選地,霧度為0至1%,更優選0至0.8%,並且再更優選0至0.6%。
優選地,在縱向和橫向上的厚度不均勻性都為0%以上且4%以下,更優選0%以上且3%以下,並且再更優選0%以上且2%以下。
優選地,張力模量為1.5kN/mm2以上且3.5kN/mm2以下,更優選1.7kN/mm2以上且2.8kN/mm2以下,並且再更優選1.8kN/mm2以上且2.6kN/mm2以下。
優選地,斷裂伸長率為3%以上且100%以下,更優選5%以上且80%以下,並且再更優選8%以上且50%以下。
優選地,Tg(它指膜的Tg,即,醯化纖維素和添加劑的混合物的Tg)為95℃以上且145℃以下,更優選100℃以上且140℃以下,並且再更優選105℃以上且135℃以下。
優選地,於80℃加熱每天的尺寸改變率在縱向和橫向上都為0%以上±1%以下,更優選0%以上±0.5%以下,並且再更優選0%以上±0.3%以下。
優選地,於40℃,90%rh的水滲透率為300g/m2·天以上且1000g/m2·天以下,更優選400g/m2·天以上且900g/m2·天以下,並且再更優選500g/m2·天以上且800g/m2·天以下。
優選地,於25℃,80%rh的平均水含量為1重量%以上且4重量%以下,更優選1.2重量%以上且3重量%以下,並且再更優選1.5重量%以上且2.5重量%以下。
(8)拉伸 可以將由上述方法形成的膜進行拉伸。通過拉伸,可以控制膜的Re和Rth。
優選地,在Tg以上且Tg+50℃以下的溫度,更優選在Tg+3℃以上且Tg+30℃以下的溫度,並且再更優選在Tg+5℃以上且Tg+20℃以下的溫度,進行拉伸。優選地,至少在一個方向上,拉伸放大率為1%以上且300%以下,更優選2%以上且250%以下,並且再更優選3%以上且200%以下。可以在縱向和橫向兩個方面上平等地進行拉伸;但是,優選不平等地進行拉伸,使得在一個方向上的拉伸放大率大於在另一個方向上的拉伸放大倍數。可以使在縱向(MD)上的拉伸放大率或在橫向(TD)上的拉伸放大率更大。優選地,拉伸放大率的較小值為1%以上且30%以下,更優選2%以上且25%以下,並且再更優選3%以上且20%以下。優選地,較大值為30%以上且300%以下,更優選35%以上且200%以下,並且再更優選40%以上且150%以下。可以在一個步驟或多個步驟中進行拉伸操作。本文所用的術語「拉伸放大率」是指使用下列等式得到的值 拉伸放大率(%)=100×{(拉伸後長度)-(拉伸前長度)}/(拉伸前長度) 通過使用兩對以上的夾輥,並且控制夾輥對的外周速度使得在出口側的夾輥對的速度快於其它夾輥對的速度,可以在縱向上進行拉伸(縱向拉伸),或者在使膜的兩端由夾套夾持的同時,可以在橫向上(垂直於縱向的方向上)進行拉伸(橫向拉伸)。此外,可以使用在日本專利申請公開2000-37772,2001-113591和2002-103445中所述的同時雙軸拉伸方法,進行拉伸。
在縱向拉伸中,通過控制將兩對夾輥之間的距離除以膜的寬度而得到的值(長寬比),可以自由地控制Re/Rth的比率。換言之,比率Rth/Re可以通過降低長寬比而提高。此外,還可以通過組合縱向拉伸和橫向拉伸,來控制Re和Rth。換言之,可以通過降低縱向拉伸的百分比與橫向拉伸的百分比之間的差值,來降低Re,而可以通過提高該差值,來增大Re。
優選地,由此拉伸的醯化纖維素膜的Re和Rth滿足下列式 Rth≥Re 200≥Re≥0 500≥Rth≥30, 更優選 Rth≥Re×1.1 150≥Re≥10 400≥Rth≥50, 並且再更優選 Rth≥Re×1.2 100≥Re≥20 350≥Rth≥80。
優選地,膜形成方向(縱向)和膜的Re的慢軸之間的角度θ儘可能地接近於0°,+90°或-90°。具體地,在縱向拉伸中,優選角度θ儘可能地接近於0°,並且它優選為0±3°,更優選0±2°,並且再更優選0±1°。在橫向拉伸中,角度θ優選為90±3°或-90±3°,更優選90±2°或-90±2°,並且再更優選90±1 °或-90±1°。
優選地,醯化纖維素膜拉伸後的厚度為15μm以上且200μm以下,更優選30μm以上且170μm以下,並且再更優選40μm以上且140μm以下。優選地,厚度不均勻性在縱向和橫向上都為0%以上且3%以下,更優選0%以上且2%以下,並且再更優選0%以上且1%以下。
拉伸的醯化纖維素膜的物理性質優選在下列範圍內。
優選地,張力模量為1.5kN/mm2以上且低於3.0kN/mm2,更優選1.7kN/mm2以上且2.8kN/mm2以下,並且再更優選1.8kN/mm2以上且2.6kN/mm2以下。
優選地,斷裂伸長率為3%以上且100%以下,更優選5%以上且80%以下,並且再更優選8%以上且50%以下。
優選地,Tg(它指膜的Tg,即,醯化纖維素和添加劑的混合物的Tg)為95℃以上且145℃以下,更優選100℃以上且140℃以下,並且再更優選105℃以上且135℃以下。
優選地,於80℃加熱每天的尺寸改變率在縱向和橫向上都為0%以上±1%以下,更優選0%以上±0.5%以下,並且再更優選0%以上±0.3%以下。
優選地,於40℃,90%的水滲透率為300g/m2·天以上且1000g/m2·天以下,更優選400g/m2·天以上且900g/m2·天以下,並且再更優選500g/m2·天以上且800g/m2·天以下。
優選地,於25℃,80%rh的平均水含量為1重量%以上且4重量%以下,更優選1.2重量%以上且3重量%以下,並且再更優選1.5重量%以上且2.5重量%以下。
厚度優選為30μm以上且200μm以下,更優選40μm以上且180μm以下,並且再更優選50μm以上且150μm以下。
霧度為0%以上且3%以下,更優選0%以上且2%以下,並且再更優選0%以上且1%以下。
總透光率優選為90%以上且100%以下,更優選91%以上且99%以下,並且再更優選92%以上且98%以下。
(9)表面處理 未拉伸和拉伸的醯化纖維素膜對於每種功能層(例如底塗層和背層)的粘附力都可以通過將它們進行表面處理而得到改善。可以應用的表面處理的類型的實例包括使用輝光放電,紫外線輻照,電暈放電,火焰,或酸或鹼的處理。本文所述的輝光放電處理可以是使用在10-3至20託的低壓氣體產生的低溫等離子體的處理。或者大氣壓等離子體處理也是優選的。等離子體激發氣體是在上述條件下進行等離子體激發的氣體,並且這些氣體的實例包括氬,氦,氖,氪,氙,氮,二氧化碳,flons如四氟甲烷,和它們的混合物。這些詳細描述於Journal of Technical Disclosure(Laid-Open No.2001-1745,發行於2001於3月15日,Japan Institute ofInvention and Innovation),30-32。在近年來相當吸收人注意的大氣壓等離子體處理中,例如,在10至1000Kev下使用20至500Kgy的輻射能,並且優選在30至500Kev下使用20至300Kgy的輻射能。在上述類型的處理中,最優選的是鹼皂化,所述的鹼皂化作為醯化纖維素膜的表面處理是特別有效的。可以應用的這些處理的具體實例包括在日本專利申請公開2003-3266,2003-229299,2004-322928和2005-76088中所述的那些處理。
通過將膜浸漬於皂化溶液中或通過用皂化溶液塗布該膜,可以進行鹼皂化。採用浸漬的皂化可以通過如下方法來實現使該膜通過浴,歷時0.1至10分鐘,在浴中,pH為10至14的NaOH或KOH水溶液已經被加熱至20℃至80℃,中和該膜,水洗滌中和的膜,接著乾燥。
採用塗布的皂化可以使用塗布方法來進行,所述的塗布方法如浸塗,幕塗,擠塗,棒塗或E-塗。鹼性皂化溶液用的溶劑優選選自如下的溶劑該溶劑在將溶液塗覆至透明襯底上時使皂化溶液具有優異的溼潤特性;並且使透明襯底表面保持良好狀態而沒有在表面上產生不規則。具體地,優選醇溶劑,並且特別優選異丙醇。還可以將表面活性劑的水溶液用作溶劑。作為用於鹼性皂化塗布溶液的鹼,優選可溶於上述溶劑的鹼,並且更優選KOH或NaOH。鹼性皂化塗布溶液的pH優選為10以上且更優選12以上。優選地,鹼皂化反應於室溫進行1秒以上且5分鐘以下,更優選5秒鐘以上且5分鐘以下,並且特別優選20秒鐘以上且3分鐘以下。優選用水或酸洗滌皂化溶液塗布的表面,並且在鹼皂化反應之後再用水洗滌該表面。可以連續地進行塗布型皂化和稍後描述的取向層的去除,從而可以減少製備步驟的數量。這些皂化方法的詳細內容描述於例如日本專利申請公開2002-82226和WO 02/46809。
為了改善未拉伸或拉伸的醯化纖維素膜對於每種功能層的粘附力,優選在醯化纖維素膜上安置底塗層。可以在進行上述表面處理之後或沒有表面處理的情況下,安置底塗層。底塗層的詳細內容描述於Journal ofTechnical Disclosure(Laid-Open No.2001-1745,發行於2001年3月15日,Japan Institute of Invention and Innovation),32。
可以將這些表面處理步驟和底塗步驟併入膜形成步驟的最後部分中,或可以獨立地進行它們,或可以在功能層安置過程中進行它們。
(10)安置功能層 優選地,本發明的拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜組合有功能層中的任何一種,所述的功能層詳細描述於Journal of Technical Disclosure(Laid-Open No.2001-1745,發行於2001年3月15日,Japan Institute ofInvention and Innovation),32-45。特別優選的是安置偏振層(偏振器),光學補償層(光學補償膜),抗反射層(抗反射膜)或硬塗層。
(i)安置偏振層(偏振器的製備) [用於偏振層的材料] 目前,通常,商購的偏振層是通過如下方法製備的將拉伸的聚合物浸漬於浴中的碘或二色性染料的溶液中,以使碘或二色性染料滲透到粘合劑中。作為偏振膜,也可以獲得塗布型偏振膜,其是由Optiva Inc.製造的那些代表的。當碘或二色性染料分子在粘合劑中取向時,在偏振膜中的碘或二色性染料出現偏振性質。可以應用的二色性染料的實例包括偶氮染料,1,2-二苯乙烯染料,吡唑啉酮染料,三苯基甲烷染料,喹啉染料,噁嗪染料,噻嗪染料和蒽醌染料。使用的二色性染料優選為水溶性的。使用的二色性染料優選具有親水性取代基(例如磺基,氨基或羥基)。這些二色性染料的實例包括描述於Journal of Technical Disclosure,Laid-Open No.2001-1745,58,(發行於2001年3月15日,Japan Institute of Invention andInnovation)中的化合物。
可以將本身可以交聯的或在交聯劑存在下可交聯的任何聚合物用作偏振膜的粘合劑。並且,可以將它們多於一種的組合用作粘合劑。可以應用的粘合劑的實例包括描述於日本專利申請公開8-338913,第
欄的化合物,如甲基丙烯酸酯共聚物,苯乙烯共聚物,聚烯烴,聚乙烯醇和變性聚乙烯醇,聚(N-羥甲基丙烯醯胺),聚酯,聚醯亞胺,乙酸乙烯酯共聚物,羧甲基纖維素和聚碳酸酯。也可以將矽烷偶聯劑用作聚合物。優選的是水溶性聚合物(例如聚(N-羥甲基丙烯醯胺),羧甲基纖維素,明膠,聚乙烯醇和變性聚乙烯醇),更優選的是明膠,聚乙烯醇和變性聚乙烯醇,並且最優選的是聚乙烯醇和變性聚乙烯醇。特別優選組合使用具有不同聚合度的兩種聚乙烯醇或變性聚乙烯醇。聚乙烯醇的皂化度優選為70至100%,並且更優選80至100%。聚乙烯醇的聚合度優選為100至5000。變性聚乙烯醇的詳細內容描述於日本專利申請公開8-338913,9-152509和9-316127中。對於聚乙烯醇和變性聚乙烯醇,可以組合使用兩種以上。
優選地,粘合劑厚度的最小值為10μm。對於粘合劑厚度的最大值,鑑於液晶顯示器的漏光,優選粘合劑具有最小可能的厚度。粘合劑的厚度優選等於或小於目前可商購的偏振器的厚度(約30μm),更優選25μm以下,並且再更優選20μm以下。
可以交聯偏振膜用的粘合劑。可以將具有可交聯官能團的聚合物或單體混合在粘合劑中。或者可以將可交聯官能團提供給粘合劑聚合物本身。通過採用光、熱或pH改變,可以使交聯反應進行,並且可以由交聯反應形成具有交聯結構的粘合劑。可以應用的交聯劑的實例描述於美國專利(再公布)No.23297中。也可以將硼化合物(例如硼酸和硼砂)用作交聯劑。加入到粘合劑中的交聯劑的量優選為粘合劑的0.1至20質量%。這使偏振器件具有良好的取向特性,並且使偏振膜具有良好的耐溼熱性。
在交聯反應完成後,未反應的交聯劑的量優選為1.0質量%以下和更優選0.5質量%以下。將未反應的交聯劑限制為這樣的量改善了粘合劑的耐候性。
[偏振膜的拉伸] 優選地,將偏振膜在進行拉伸(拉伸處理)或摩擦(摩擦處理)之後用碘或二色性染料染色。
拉伸處理中,優選拉伸放大倍數為2.5至30.0,並且更優選3.0至10.0。拉伸可以是在空氣中進行的乾式拉伸。拉伸也可以是在將膜浸漬於水中的同時進行的溼式拉伸。在乾式拉伸中的拉伸放大倍數優選為2.5至5.0,而在溼式拉伸中的拉伸放大倍數優選為3.0至10.0。可以平行於MD方向進行拉伸(平行拉伸),或可以傾斜地進行拉伸(傾斜拉伸)。這些拉伸操作可以一次進行或以幾個分期進行。如果以幾個分期進行,則即使在高比率拉伸的情況下也可以更均勻地進行拉伸。更優選傾斜拉伸,其中在使膜以10度至80度的角度傾斜的同時傾斜地進行拉伸。
(I)平行拉伸處理 在拉伸之前,將PVA膜溶脹。溶脹度為1.2至2.0(溶脹前的質量與溶脹後的質量的比率)。在此溶脹操作之後,將PVA膜在溶解有二色性物質的水基溶劑浴或在染料浴中於15至50℃,優選17至40℃的浴溫度拉伸,同時通過導輥等連續地輸送該膜。可以以這樣的方式完成拉伸使得用兩對夾輥夾持PVA膜,並且控制夾輥的輸送速度,以使後一對夾輥的輸送速度高於前一對夾輥的輸送速度。拉伸放大倍數基於PVA膜拉伸後的長度/PVA膜在原始狀態下的長度的比率(以下相同),並且鑑於上述益處,拉伸放大倍數優選為1.2至3.5,並且更優選1.5至3.0。在此拉伸操作後,將膜於50℃至90℃乾燥,得到偏振膜。
(II)傾斜拉伸處理 可以由在日本專利申請公開2002-86554中所述的方法進行傾斜拉伸,在該方法中,使用在斜坡上突出的拉幅機。此拉伸在空氣中進行;因此,必須使膜含有水,以使膜容易拉伸。優選地,膜中的水含量為5%以上且100%以下,拉伸溫度為40℃以上且90℃以下,並且拉伸操作過程中的溼度優選為50%rh以上且100%rh以下。
由此得到的偏振膜的吸收軸優選為10度至80度,更優選30度至60度,並且再更優選基本上為45度(40度至50度)。
[層壓] 將上述進行了皂化的拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜和由拉伸製備的偏振層進行層壓,以製備偏振器。可以將它們在任何方向上層壓,但是優選層壓它們使得膜流延軸的方向和偏振器拉伸軸的方向之間的角度為0度,45度或90度。
可以將任何粘結劑用於層壓。可以應用的粘結劑的實例包括PVA樹脂(包括變性PVA,如乙醯乙醯基,磺酸基,羧基或氧亞烷基)和硼化合物的水溶液。這些粘結劑中,優選PVA樹脂。基於幹層,粘結劑層的厚度優選為0.01至10μm,並且特別優選0.05至5μm。
層壓層的構型的實例如下 a.A/P/A b.A/P/B c.A/P/T d.B/P/B e.B/P/T 其中A表示本發明的未拉伸膜,B表示本發明的拉伸膜,T表示三乙酸纖維素膜(Fujitack),並且P表示偏振層。在構型a,b中,A和B可以是具有相同組成的乙酸纖維素,或它們可以不同。在構型d中,兩個B可以是具有相同組成的乙酸纖維素,或它們可以不同,並且它們的拉伸率可以相同或不同。在將片式偏振器用作液晶顯示器的整體部分時,可以將它們集成在顯示器中,使它們的任何一側面對液晶表面;但是,在構型b,e中,優選使B面對液晶表面。
在將片式偏振器集成在其中的液晶顯示器中,通常在兩片偏振器之間布置包括液晶的襯底;但是,可以自由地組合本發明a至e的片式偏振器和通常使用的偏振器(T/P/T)。但是,在液晶顯示器的最外表面,優選安置透明硬塗層,抗眩層,抗反射層等,並且作為這樣的層,可以使用稍後描述的任何一種層。
優選地,由此得到的片式偏振器具有高的透光率和高的偏振度。在550nm的波長下,偏振器的透光率優選在30至50%範圍內,更優選在35至50%範圍內,並且最優選在40至50%範圍內。在550nm的波長下,偏振度優選在90至100%範圍內,更優選在95至100%範圍內,並且最優選在99至100%範圍內。
可以將由此得到的片式偏振器與λ/4波片層壓,以產生圓偏振光。在此情況下,層壓它們使得λ/4波片的慢軸和偏振器的吸收軸之間的角度為45度。可以將任何λ/4波片用來產生圓偏振光;但是,優選使用具有延遲隨著波長的降低而降低的波長依賴性的波片。更優選地,使用具有在縱向上傾斜20度至70度的吸收軸的偏振膜和包括由液晶化合物製成的光學各向異性層的λ/4波片。
這些片式偏振器可以包括層壓在一側的保護膜和在另一側的分離膜。保護膜和分離膜都用於在片式偏振器裝運、檢查等時保護它們。
(ii)安置光學補償層(光學補償膜的製備) 將光學各向異性層用來補償液晶顯示器黑色顯示中液晶元件中的液晶化合物。它是通過如下方法製備的在拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜每個上形成取向膜,並且在取向膜上安置光學各向異性層。
[取向膜] 將取向膜安置在上述經過了表面處理的拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜上。此膜具有規定液晶分子的取向方向的功能。但是,此膜不必是本發明必不可少的組分部分。這是因為液晶化合物起取向膜的作用,只要將液晶化合物的取向狀態在其進行取向處理後固定即可。換言之,也可以通過只將光學各向異性層轉移至在偏振器上的取向狀態固定的取向膜上,來製備本發明的片式偏振器。
可以使用技術如有機化合物(優選聚合物)的摩擦、無機化合物的傾斜沉積、包括微型槽的層的形成、或由Langmur-Blodgett技術(LB膜)裝配有機化合物(例如ω-二十三烷酸,二(十八烷基)甲基氯化銨,硬脂酸甲酯)來提供取向膜。通過施加電場、電磁場或者光輻照而產生取向功能的取向膜也是已知的。
優選地,通過摩擦聚合物來形成取向膜。通常,用於取向膜的聚合物具有分子結構,該分子結構具有取向液晶分子的功能。
本發明中,優選取向膜不僅具有取向液晶分子的功能,而且具有將具有可交聯官能團(例如雙鍵)的側鏈與主鏈結合的功能,或具有將具有取向液晶分子的功能的可交聯官能團引入到側鏈的功能。
可以將本身可以交聯的或在交聯劑存在下可交聯的任何聚合物用於取向膜。並且,可以使用它們的多種組合。這樣的粘合劑的實例包括描述於日本專利申請公開8-338913,第
欄的化合物,如甲基丙烯酸酯共聚物,苯乙烯共聚物,聚烯烴,聚乙烯醇和變性聚乙烯醇,聚(N-羥甲基丙烯醯胺),聚酯,聚醯亞胺,乙酸乙烯酯共聚物,羧甲基纖維素和聚碳酸酯。也可以將矽烷偶聯劑用作聚合物。優選的是水溶性聚合物(例如聚(N-羥甲基丙烯醯胺),羧甲基纖維素,明膠,聚乙烯醇和變性聚乙烯醇),更優選的是明膠,聚乙烯醇和變性聚乙烯醇,並且最優選的是聚乙烯醇和變性聚乙烯醇。特別優選組合使用具有不同聚合度的兩種聚乙烯醇或變性聚乙烯醇。聚乙烯醇的皂化度優選為70至100%,並且更優選80至100%。聚乙烯醇的聚合度優選為100至5000。
具有取向液晶分子功能的側鏈通常具有作為官能團的疏水性基團。官能團的種類是根據液晶分子的種類和要求的取向狀態而決定的。例如,變性聚乙烯醇的變性基團可以通過共聚變性,鏈轉移變性或嵌段聚合變性引入。變性基團的實例包括親水性基團(例如羧酸基,磺酸基,膦酸基,氨基,銨基,醯胺基和硫醇基);具有10至100個碳原子的烴基;氟取代的烴基;硫醚基;可聚合基團(例如不飽和可聚合基團,環氧基,吖丙啶基(azirinyl group));和烷氧基甲矽烷基(例如三烷氧基,二烷氧基,一烷氧基)。這些變性聚乙烯醇化合物的具體實例包括在日本專利申請公開2000-155216第

欄,日本專利申請公開2002-62426第

中所述的那些。
將具有可交聯官能團的側鏈與取向膜的聚合物的主鏈結合,或將可交聯官能團引入具有取向液晶分子功能的側鏈中,使得可以共聚取向膜的聚合物和在光學各向異性層中含有的多官能單體。結果,不僅多官能單體的分子,而且取向膜的聚合物的分子以及多官能單體和取向膜的聚合物的分子共價地牢固結合在一起。因此,將可交聯官能團引入到取向膜的聚合物中能夠顯著地改善光學補償膜的強度。
取向膜的聚合物的可交聯官能團優選具有可聚合基團,如多官能單體。這些可交聯官能團的具體實例包括在日本專利申請公開2000-155216第

欄中所述的那些。除了上述可交聯官能團外,還可以使用交聯劑交聯取向膜的聚合物。
可應用的交聯劑的實例包括醛;N-羥甲基化合物;二噁烷衍生物;通過它們的羧基而起作用的化合物;活性乙烯基化合物;活性滷素化合物;異噁唑;和二醛澱粉。可以組合使用兩種以上的交聯劑。這些交聯劑的具體實例包括在日本專利申請公開2002-62426第

欄中所述的化合物。優選將高度活性的醛,特別是戊二醛用作交聯劑。
交聯劑的加入量優選為聚合物的0.1至20質量%,並且更優選0.5至1 5質量%。殘留在取向膜中的未反應交聯劑的量優選為1.0質量%以下,並且更優選0.5質量%以下。以上述方式控制交聯劑和未反應交聯劑的量使得可以得到充分耐久的取向膜,其中即使在它長時間用於液晶顯示器中或在高溫和高溼的氣氛中長時間放置之後也不產生網狀。
基本上,可以由如下方法形成取向膜將作為形成取向膜的材料的上述聚合物塗布在含有交聯劑的透明襯底上;加熱乾燥(交聯)聚合物;和摩擦聚合物。如上所述,交聯反應可以在將聚合物塗覆到透明襯底上之後的任何時間進行。在將水溶性聚合物,如聚乙烯醇用作形成取向膜的材料時,塗布溶液優選為具有防泡功能的有機溶劑(例如甲醇)和水的混合溶劑。混合比率優選是這樣的,即水∶甲醇=0∶100至99∶1,並且更優選0∶100至91∶9。這樣的混合溶劑的使用抑制了泡沫的產生,從而不僅顯著降低了取向膜中的缺陷,而且還顯著降低了在光學各向異性層表面上的缺陷。
作為塗布取向膜的塗布方法,優選使用旋塗,浸塗,幕塗,擠塗,棒塗或輥塗。特別優選使用的是棒塗。膜乾燥後的厚度優選為0.1至10μm。可以在20℃至110℃進行加熱乾燥。為了實現充分的交聯,優選在60℃至100℃,並且特別優選於80℃至100℃進行加熱乾燥。乾燥時間可以為1分鐘至36小時,但是優選它為1分鐘至30分鐘。優選地,將塗布溶液的pH設置為對於所用的交聯劑最佳的值。在使用戊二醛時,pH為4.5至5.5,並且特別優選5。
將取向膜安置在拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜上,或安置在上述底塗層上。如上所述,可以通過交聯聚合物層,並且在聚合物層表面上提供摩擦處理,來得到取向膜。
可以採用在LCD中的液晶取向處理中廣泛使用的處理方法,來進行上述摩擦處理。具體地,可以在固定方向上,用紙、紗布、氈、橡膠或尼龍、聚酯纖維等摩擦取向膜的表面,得到取向。通常,通過使用已經均勻地植入均勻長度和直徑的纖維的布重複摩擦幾次,進行處理。
在工業上進行的摩擦處理中,通過使旋轉的摩擦輥與包括偏振層的運動膜接觸,進行摩擦。摩擦輥的圓度,圓柱度和偏差(偏心率)優選分別為30μm以下。膜圍繞摩擦輥包繞的包角優選為0.1至90°。但是,如日本專利申請公開8-160430中所述,如果膜圍繞摩擦輥以360°以上的角包繞,則確保了穩定的摩擦處理。膜的輸送速度優選為1至100m/min。優選地,摩擦角度適宜地選自0至60°的範圍。當將取向膜用於液晶顯示器中時,摩擦角優選為40°至50°,並且特別優選45°。
由此獲得的取向膜的厚度優選在0.1至10μm範圍內。
然後,光學各向異性層的液晶分子在取向膜上取向。然後,必要時,使取向膜的聚合物和光學各向異性層中含有的多官能單體反應,或者使用交聯劑使取向膜的聚合物交聯。
用於光學各向異性層的液晶分子包括棒狀液晶分子和碟形(discotic)液晶分子。棒狀液晶分子和碟形液晶分子可以是高分子量液晶分子或低分子量液晶分子,並且它們包括已經進行交聯並且不再顯示液晶性的低分子液晶分子。
[棒狀液晶分子] 優選使用的棒狀液晶分子的實例包括偶氮甲鹼類,氧化偶氮類,氰基聯苯類,氰基苯基酯類,苯甲酸酯類,環己烷羧酸苯基酯類,氰基苯基環己烷類,氰基-取代的苯基嘧啶類,烷氧基-取代的苯基嘧啶類,苯基二噁烷類,二苯乙炔類(tolans)和鏈烯基環己基苄腈類。
棒狀液晶分子還包括金屬配合物。也可以將在其重複單元中包括棒狀液晶分子的液晶聚合物用作棒狀液晶分子。換言之,棒狀液晶分子可以結合到(液晶)聚合物上。
棒狀液晶分子描述於Kikan Kagaku Sosetsu(Survey of Chemistry,Quarterly),Vol.22,Chemistry of Liquid Crystal(1994),由The ChemicalSociety of Japan編輯,第4,7和11章和Handbook of Liquid Crystal Devices,由142th Committee of Japan Society for the Promotion of Science編輯,第3章。
棒狀液晶分子的雙折射指數優選為在0.001至0.7範圍內。為了使取向狀態固定,優選棒狀液晶分子具有可聚合基團。至於這樣的可聚合基團,優選可自由基聚合的不飽和基團或可陽離子聚合的基團。這些可聚合基團的具體實例包括在日本專利申請公開2002-62427第

欄中所述的可聚合基團和可聚合液晶化合物。
[碟形液晶分子] 碟形液晶分子包括在C.Destrade等,Mol.Cryst.Vol.71,111(1981)的研究報告中所述的苯衍生物;在C.Destrade等,Mol.Cryst.Vol.122,141(1985)和Physics lett,A,Vol.78,82(1990)的研究報告中所述的truxene衍生物;在B.Kohne等,Angew.Chem.Vol.96,70(1984)的研究報告中所述的環己烷衍生物;和在J.M.Lehn等,J.Chem.Commun.,1794(1985)的研究報告中和在J.Zhang等,L.Am.Chem.Soc.Vol.116,2655(1994)的研究報告中所述的氮雜冠或苯基乙炔大環類。
碟形液晶分子還包括具有這樣結構的液晶化合物,在該結構中,直鏈烷基,烷氧基和取代的苯甲醯氧基被徑向地取代,成為在分子中心的母核的側鏈。優選地,所述的化合物是這樣的,即它們的分子或分子群具有旋轉對稱性,並且它們可以提供具有固定取向的光學各向異性層。由碟形液晶分子形成的光學各向異性層的最後狀態中,在光學各向異性層中含有的化合物不必須是碟形液晶分子。最後狀態的光學各向異性層還含有這樣的化合物,它們最初是具有在熱或光的條件下具有活性的基團的低分子量碟形液晶分子,但是由熱或光進行聚合或交聯,從而變成更高分子量的分子並且失去它們的液晶性。優選的碟形液晶分子的實例描述於日本專利申請公開8-50206。並且,碟形液晶分子聚合的詳細內容描述於日本專利申請公開8-27284。
為了通過聚合固定碟形液晶分子,必須將作為取代基的可聚合基團結合至碟形液晶分子的碟核中。優選使用這樣的化合物,在該化合物中,它們的碟核和可聚合基團通過連接基團而相互結合。採用這些化合物,取向狀態在聚合反應過程中得以保持。這些化合物的實例包括在日本專利申請公開2000-155216第

欄中所述的那些化合物。
在雜取向中,碟形液晶分子的長軸(碟平面)和偏振膜的平面之間的角度在光學各向異性層的深度上,隨著離偏振膜平面距離的增大而增大或減小。優選地,角度隨著距離的增大而減小。角度的可能變化包括連續增大,連續減小,間歇增大,間歇減小,同時包括連續增大和連續減小的變化,和包括增大和減小的間歇變化。間歇變化包括傾角不變化的在厚度上的中間的區域。即使變化包括角度不變化的區域,也是無關緊要的,只要角度整體上增大或減小即可。優選地,角度連續地變化。
通常,在偏振膜側的碟形液晶分子的長軸的平均方向可以通過以下方法調節選擇碟形液晶分子的類型或取向膜用的材料,或選擇摩擦處理的方法。另一方面,通常,在表面側(在空氣側)的碟形液晶分子的長軸(碟平面)的方向可以通過以下方法調節選擇碟形液晶分子的類型或與碟形液晶分子一起使用的添加劑的類型。與碟形液晶分子一起使用的添加劑的實例包括增塑劑,表面活性劑,可聚合單體和聚合物。在長軸方向上,取向的變化程度也可以如上述情況一樣,通過選擇液晶分子的類型和添加劑的類型來調節。
[光學各向異性層的其它組成] 與上述液晶分子一起使用增塑劑,表面活性劑,可聚合單體等使得可以改善塗布膜的均勻性,膜的強度和液晶分子的取向。優選地,這些添加劑與液晶分子是相容性,並且它們可以改變液晶分子的傾角,或不抑制液晶分子的取向。
可應用的可聚合單體的實例包括可自由基聚合或可陽離子聚合的化合物。優選的是可自由基聚合多官能單體,它們可以與上述含可聚合基團的液晶化合物共聚。具體實例是在於日本專利申請公開2002-296423第

欄描述的那些。上述化合物的加入量通常在碟形液晶分子的1至50質量%範圍內,並且優選在5至30質量%範圍內。
表面活性劑的實例包括傳統已知的化合物;但是,特別優選氟化合物。氟化合物的具體實例包括在日本專利申請公開2001-330725第

欄中所述的化合物。
優選地,與碟形液晶分子一起使用的聚合物可以改變碟形液晶分子的傾角。
可應用的聚合物的實例包括纖維素酯。優選的纖維素酯的實例包括在日本專利申請公開2000-155216第
欄中所述的那些。為了不抑制液晶分子的取向,上述聚合物的加入量優選在液晶分子的0.1至10質量%範圍內,並且更在0.1至8質量%範圍內。
碟形液晶分子的碟形向列液晶相-固相轉變溫度優選為70至300℃,並且更優選70至170℃。
[光學各向異性層的形成] 用含有液晶分子,必要時含有聚合引發劑或稍後描述的任何其它成分的塗布液塗布取向膜的表面,可以形成光學各向異性層。
作為用於製備塗布液的溶劑,優選使用有機溶劑。可應用的有機溶劑的實例包括醯胺(例如N,N-二甲基甲醯胺);亞碸(例如二甲亞碸);雜環化合物(例如吡啶);烴(例如苯,環己烷);烷基滷(例如氯仿,二氯甲烷,四氯乙烷);酯(例如乙酸甲酯,乙酸丁酯);酮(例如丙酮,甲基乙基酮);和醚(例如四氫呋喃,1,2-二甲氧基乙烷)。優選使用烷基滷和酮。可以組合使用兩種以上的有機溶劑。
可以由已知方法(例如線棒塗布,擠塗,直接照相凹板塗布,反式照相凹板塗布或模塗法)塗覆這樣的塗布液。
光學各向異性層的厚度優選為0.1至20μm,更優選0.5至15μm,並且最優選1至10μm。
[液晶分子取向狀態的固定] 可以保持並且固定取向液晶分子的取向狀態。優選地,通過聚合進行固定。聚合類型包括使用熱聚合引發劑的熱聚合和使用光聚合引發劑的光聚合。對於固定,優選使用光聚合。
光聚合引發劑的實例包括α-羰基化合物(描述於美國專利2367661和2367670);偶姻醚(描述於美國專利2448828);α-烴取代的芳族偶姻化合物(美國專利2722512);多核醌化合物(描述於美國專利3046127和2951758);三芳基咪唑二聚體和對氨基苯基酮的組合(描述於美國專利3549367);吖啶和吩嗪化合物(描述於日本專利申請公開60-105667和美國專利4239850);和噁二唑化合物(描述於美國專利4212970)。
光聚合引發劑的使用量優選為在塗布液固含量的0.01至20質量%範圍內,並且更優選在0.5至5質量%範圍內。
優選使用紫外光進行液晶分子聚合的光輻照。
輻照能優選在20mJ/cm2至50J/cm2,更優選20至5000mJ/cm2,並且再更優選100至800mJ/cm2範圍內。為了促進光聚合,可以在加熱下進行光輻照。
可以在光學各向異性層的表面上安置保護層。
也優選將光學補償膜與偏振層組合。具體地,通過用上述光學各向異性層用塗布液塗布偏振膜的表面,在偏振膜上形成光學各向異性層。結果,可以在偏振膜和光學各向異性層之間不使用聚合物膜的情況下,製備薄偏振器,其中由偏振膜的尺寸變化產生的應力(扭變×橫截面積×彈性模量)小。將本發明的偏振器安裝在大尺寸的液晶顯示器中可以顯示高質量的圖像,而不產生諸如漏光之類的問題。
優選地,在偏振層和光學補償層的傾角保持為在構成LCD的液晶元件的兩側上層壓的兩片偏振器的透射軸和液晶元件的縱向或橫向之間的角度的同時,進行拉伸。通常,傾角為45°。但是,近年來,已經開發出了透射-、反射-和半透射-液晶顯示器,其中傾角不總是45°,因此,優選任意地調節拉伸方向至每種LCD的設計。
[液晶顯示器] 將描述將上述光學補償膜用於其中的液晶模式。
(TN-模式液晶顯示器) TN-模式液晶顯示器被最普通地用作彩色TFT液晶顯示器,並且被描述於大量的文件中。在黑色狀態下,TN-模式液晶元件中的取向狀態是這樣的,即在元件的中間棒狀液晶分子站立,同時在元件的襯底附近棒狀液晶分子平躺。
(OCB-模式液晶顯示器) OCB-模式液晶元件是彎曲取向模式液晶元件,其中在液晶元件上部中的棒狀液晶分子與在液晶元件下部中的棒狀液晶分子是在基本上相反的方向上(對稱地)取向的。使用彎曲取向模式液晶元件的液晶顯示器公開於美國專利4583825和5410422。彎曲取向模式液晶元件具有自補償功能,因為在液晶元件上部中的棒狀液晶分子和在下部中的棒狀液晶分子是對稱取向的。因此,此液晶模式也稱作OCB(光學補償彎曲)液晶模式。
如在TN-模式元件中一樣,在黑色狀態下,在OCB-模式液晶元件中的取向狀態也是這樣的,即,在元件的中間棒狀液晶分子站立,同時在元件的襯底附近棒狀液晶分子平躺。
(VA-模式液晶顯示器) VA-模式液晶元件的特徵在於,在元件中,在沒有施加電壓時,棒狀液晶分子是基本上垂直取向的。VA-模式液晶元件包括(1)狹義上的VA-模式液晶元件,其中在沒有施加電壓時,棒狀液晶分子是基本上垂直取向的,而在施加電壓時,它們是基本上水平取向的(日本專利申請公開2-176625);(2)MVA-模式液晶元件,其是通過將液晶的多結構域轉換引入VA-模式液晶元件以得到更寬視角而得到的,(SID 97,Digest of Tech.Papers(Proceedings)28(1997)845),(3)n-ASM-模式液晶元件,其中在沒有施加電壓時,棒狀液晶分子進行基本上垂直的取向,而在施加電壓時,它們進行扭轉的多結構域取向(Proceedings 58至59(1998),Symposium,Japanese Liquid Crystal Society);和(4)SURVAIVAL-模式液晶元件(報導於LCD international 98)。
(IPS-模式液晶顯示器) IPS-模式液晶元件的特徵在於,在元件中,在沒有施加電壓時,棒狀液晶分子基本上在平面內水平取向,並且通過根據電壓的施加與否改變晶體的取向方向進行轉換。可應用的IPS-模式液晶元件的具體實例包括在日本專利申請公開2004-365941,2004-12731,2004-215620,2002-221726,2002-55341和2003-195333中所述的那些。
(液晶顯示器的其它模式) 在ECB-模式,STN(超扭轉向列)-模式,FLC(鐵電液晶)-模式,AFLC(反鐵電液晶)-模式和ASM(軸對稱排列微型元件)-模式元件中,由上述邏輯也可以實現光學補償。這些元件在透射-、反射-和半透射-液晶顯示器中的任何一種中都是有效的。還有利地將這些用作GH(客-主)-模式反射液晶顯示器用的光學補償片。
使用迄今描述的纖維素衍生物膜的實際應用的實例描述於Journal ofTechnical Disclosure(Laid-Open No.2001-1745,2001年3月15日,由JapanInstitute of Invention and Innovation發行),45-59。
[安置抗反射層(抗反射膜)] 通常,抗反射膜由以下的層構成低折射指數層,其還起著防玷汙層的作用;和安置在透明襯底上的折射指數比低折射指數層的折射指數高的至少一層(即,高折射指數層和/或中等折射指數層)。
將多層薄膜形成為具有不同折射指數的無機化合物(例如金屬氧化物)的透明薄膜的層壓材料的方法包括化學氣相沉積(CVD);物理氣相沉積(PVD);和通過溶膠-凝膠法從金屬化合物如金屬醇鹽形成金屬氧化物粒子的膠體的膜,並且將所形成的膜進行後處理的方法(紫外光輻照日本專利申請公開9-157855,等離子體處理日本專利申請公開2002-327310)。
另一方面,作為高生產性的抗反射膜,提出了各種抗反射膜,它們是通過以層壓的方式塗布基質和分散在其中的無機粒子的薄膜而形成的。
還安置抗反射膜,包括提供有防眩性能的抗反射層,它是通過使用如上所述的塗布形成的抗反射膜,並且將細小不規則提供給膜的最外表面而形成的。
可以將本發明的醯化纖維素膜應用於由任何一種上述方法形成的抗反射膜,但特別優選的是由塗布形成的抗反射膜(塗布型抗反射膜)。
[塗布型抗反射膜的層構造] 設計抗反射膜,該抗反射膜在其襯底上至少具有以下順序的層的層構造中等折射指數層,高折射指數層和低折射指數層(最外層),以具有滿足下列關係的折射指數 高折射指數層的折射指數>中等折射指數層的折射指數>透明襯底的折射指數>低折射指數層的折射指數,並且可以在透明襯底和中等折射指數層之間安置硬塗層。
抗反射膜也可以由以下構成中等折射指數硬塗層,高折射指數層和低折射指數層。
這些抗反射膜的實例包括在日本專利申請公開8-122504,8-110401,10-300902,2002-243906和2000-111706中所述的那些。可以將其它功能賦予每一層。提出了例如抗反射膜,其包括防玷汙低折射指數層或抗靜電高折射指數層(例如日本專利申請公開10-206603和2002-243906)。
抗反射膜的霧度優選為5%以下和更優選3%以下。在根據JIS K5400的鉛筆硬度試驗中,膜的強度優選為H以上,更優選2H以上,並且最優選3H以上。
[高折射指數層和中等折射指數層] 具有高折射指數的抗反射膜的層由可固化膜組成,所述的可固化膜至少含有平均粒子尺寸為100nm以下的高折射指數無機化合物超細粒;和基質粘合劑。
高折射指數無機化合物的細粒包括例如,折射指數為1.65以上且優選1.9以上的無機化合物細粒。這些無機化合物的具體實例包括Ti,Zn,Sb,Sn,Zr,Ce,Ta,La或In的氧化物;和含有這些金屬原子的複合氧化物。
形成這些超細粒的方法包括例如,用表面處理劑處理粒子表面(所述的表面處理劑如矽烷偶聯劑,日本專利申請公開11-295503,11-153703,2000-9908,陰離子化合物或有機金屬偶聯劑,日本專利申請公開2001-310432等);使粒子具有核-殼結構,其中核由高折射指數粒子製成(日本專利申請公開2001-166104等);和一起使用特定的分散劑(日本專利申請公開11-153703,美國專利6210858B1,日本專利申請公開2002-2776069等)。
用於形成基質的材料包括例如,常規已知的熱塑性樹脂和可固化樹脂膜。
此外,作為這樣的材料,優選選自以下組合物中的至少一種組合物包括具有至少兩個可自由基聚合和/或可陽離子聚合的基團的多官能化合物的組合物;含有水解基團的有機金屬化合物;作為上述有機金屬化合物的部分縮合產物的組合物。這些材料的實例包括在日本專利申請公開2000-47004,2001-315242,2001-31871和2001-296401中所述的化合物。
還優選使用膠體金屬氧化物製備的可固化膜,所述的膠體金屬氧化物是由金屬醇鹽和金屬醇鹽組合物的水解縮合物得到的。實例描述於日本專利申請公開2001-293818中。
高折射指數層的折射指數通常為1.70至2.20。高折射指數的厚度優選為5nm至10μm,並且更優選10nm至1μm。
將中等折射指數層的折射指數調節至在低折射指數層的折射指數和高折射指數層的折射指數之間的值。中等折射指數層的折射指數優選為1.50至1.70。
[低折射指數層] 以層壓方式相繼地在高折射指數層上形成低折射指數層。低折射指數層的折射指數為1.20至1.55,並且優選1.30至1.50。
優選地,將低折射指數層形成為具有耐擦傷性和防玷汙性的最外層。作為顯著提高耐擦傷性的手段,有效的是安置具有滑動性質的層表面,並且使用常規已知的薄膜形成手段,包括引入矽氧烷或氟。
含氟化合物的折射指數優選為1.35至1.50,並且更優選1.36至1.47。含氟化合物優選為包括可交聯或可聚合官能團的化合物,所述的官能團含有35至80質量%量的氟原子。
這些化合物的實例包括在日本專利申請公開9-222503第

欄,日本專利申請公開11-38202第

欄,日本專利申請公開2001-40284第

欄,日本專利申請公開2000-284102等中所述的化合物。
矽氧烷化合物優選是這樣的,即它具有聚矽氧烷結構,它包括在其聚合物鏈中的可固化或可聚合的官能團,並且它具有在膜中的交聯結構。這種矽氧烷化合物的實例包括活性矽氧烷(例如SILAPLANE,由ChissoCorporation製造);和在其每端具有矽醇基的聚矽氧烷(在日本專利申請公開11-258403中所述的聚矽氧烷)。
用於製備這些含氟聚合物和/或含有可交聯或可聚合基團的矽氧烷聚合物的交聯或聚合反應優選通過輻照光來進行,或通過在與塗覆用於形成最外層的塗布組合物同時或之後加熱來進行,所述的塗布組合物含有聚合引發劑、敏化劑等。
也優選溶膠-凝膠固化膜,它是通過由在催化劑存在下,在有機金屬化合物如矽烷偶聯劑劑和含有特定含氟烴基的矽烷偶聯劑之間進行的縮合反應,固化上述塗布組合物而得到的。
這樣的膜的實例包括以下化合物的膜含全氟烷基的矽烷化合物或其部分水解或縮合的化合物(在日本專利申請公開58-142958,58-147483,58-147484,9-157582和11-106704中所述的化合物);和甲矽烷基化合物,其含有作為含氟長鏈基團的「全氟烷基醚」基團(在日本專利申請公開2000-117902,2001-48590和2002-53804中所述的化合物)。
低折射指數層可以含有不同於上述物質的添加劑,如填料(例如低折射指數無機化合物,其初級粒子的平均粒子尺寸為1至150nm,如二氧化矽(矽石)和含氟粒子(氟化鎂,氟化鈣,氟化鋇);在日本專利申請公開11-3820第

)欄中所述的有機細粒,以及矽烷偶聯劑,滑動劑和表面活性劑。
在低折射指數層位於最外層之下時,可以由氣相法(真空蒸發,濺射,離子鍍,等離子體CVD等)形成低折射指數層。鑑於降低製造成本,優選塗布法。
低折射指數層的厚度優選為30至200nm,更優選50至150nm,並且最優選60至120nm。
[硬塗層] 將硬塗層安置在拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜兩者的表面上,以賦予抗反射膜物理強度。特別優選將硬塗層安置在拉伸的醯化纖維素膜和上述高折射指數層之間,以及在未拉伸的醯化纖維素膜和上述高折射指數層之間。還優選在不安置抗反射層的情況下通過塗布將硬塗層直接安置在拉伸和未拉伸的醯化纖維素膜上。
優選地,通過由光和/或熱可固化的化合物交聯反應或聚合形成硬塗層。優選的可固化官能團是可光聚合官能團,並且具有水解官能團的有機金屬化合物優選為有機烷氧基甲矽烷基化合物。
這些化合物的具體實例包括與在高折射指數層的描述中所舉例說明的化合物相同的化合物。
構成硬塗層的組合物的具體實例包括在日本專利申請公開2002-144913,2000-9908和WO 0/46617中所述的那些。
高折射指數層也可以用作硬塗層。在此情況下,優選使用在高折射指數層的描述中所述的技術形成硬塗層,使得細粒以分散狀態被包含在硬塗層中。
如果加入平均粒子尺寸為0.2至10μm的粒子,以提供具有防眩功能的層,則硬塗層也可以用作防眩層(稍後描述)。
根據使用它的應用,可以適宜地設計硬塗層的厚度。硬塗層的厚度優選為0.2至10μm,並且更優選0.5至7μm。
在根據JIS K5400的鉛筆硬度試驗中,硬塗層的強度優選為H以上,更優選2H以上,並且再更優選3H以上。更優選在根據JIS K5400進行的Taber摩損試驗中,之前和之後具有更小摩擦損失的硬塗層。
[前向散射層] 安置前向散射層,以使它在應用於液晶顯示器時,在觀看的角度向上-、向下-、向右-或向左傾斜時,提供改善視角的效果。如果將具有不同折射指數的細粒分散其中,上述硬塗層可以用作前向散射層。
這些層的實例包括在日本專利申請公開11-38208中所述的那些,其中規定了前向散射的係數;在日本專利申請公開2000-199809中所述的那些,其中使透明樹脂和細粒的相對摺射指數落在規定的範圍;和在日本專利申請公開2002-107512中所述的那些,其中規定霧度值為40%以上。
[其它層] 除了上述層之外,還可以安置底漆層,抗靜電層,底塗層或保護層。
[塗布方法] 可以由以下方法中的任何一種形成抗反射膜的層浸塗,氣刀塗布,幕塗,輥塗,繞線棒塗布,照相凹板塗布,微型照相凹板塗布和擠塗(美國專利2681294)。
[防眩功能] 抗反射膜可以具有散射外部光的防眩功能。防眩功能可以通過在抗反射膜的表面上形成不規則來得到。在抗反射膜具有防眩功能時,抗反射膜的霧度優選為3至30%,更優選5至20%,並且最優選7至20%。
作為在抗反射膜的表面上形成不規則的方法,可以採用任何方法,只要它可以保持膜的表面幾何形狀即可。這些方法包括例如,在低折射指數層中使用細粒,以在膜的表面上形成不規則的方法(例如日本專利申請公開2000-271878);將少量(0.1至50質量%)具有相對大尺寸(粒子尺寸為0.05至2μm)的粒子加入到在低折射指數層之下的層(高折射指數層,中等折射指數層或硬塗層),以在表面上形成具有不規則的膜,並且在保持幾何形狀的同時,在不規則表面上形成低折射指數層的方法(例如日本專利申請公開2000-281410,2000-95893,2001-100004,2001-281407);將不規則物理地轉移至已經提供的最外層(防玷汙層)表面的方法(例如在日本專利申請公開63-278839,11-183710,2000-275401中所述的壓花)。
[應用] 本發明的未拉伸和拉伸的醯化纖維素膜可以用作光學膜,特別是偏振器保護膜,液晶顯示器用的光學補償片(也稱作延遲膜),反射型液晶顯示器的光學補償片和滷化銀照相光敏材料用的襯底。
下面,將描述本發明中使用的測量方法。
(1)彈性模量 通過在23℃,70%rh的氣氛下,在以10%/min的應力速率拉伸0.5%中,測量應力,得到彈性模量。測量是在MD和TD方向上進行的,並且將測量的平均值用作彈性模量。
(2)醯化纖維素的取代度 由在Carbohydr.Res.273(1995)83-91(Tedzuka等)中所述的方法,使用13C-NMR,得到醯化纖維素的醯基取代度,和在6-位的醯基取代度。
(3)殘留溶劑 製備樣品,其中將300mg的樣品膜溶解於30ml的乙酸甲酯中(樣品A)和其中將300mg的樣品膜溶解於30ml的二氯甲烷中(樣品B)。
由氣相色譜(GC),在下面的條件下,對這些樣品進行測量。
柱子DB-WAX(0.25mmφ×30m,膜厚度0.25μm) 柱溫50℃ 載氣氮 分析時間15分鐘 樣品注射量1μml 在下面的方法中,測定溶劑的使用量。
對於樣品A,從除了溶劑(乙酸甲酯)之外的峰中,使用校正曲線得到含量,並且由Sa表示含量之和。
對於樣品B,從由於溶劑的峰而隱藏在樣品A中的峰中,使用校正曲線得到含量,並且由Sb表示含量之和。
將Sa和Sb之和用作殘留溶劑的量。
(4)220℃加熱的重量損失 在氮氣氣氛中,使用由MAC Science製造的TG-DTA 2000S,將樣品從室溫以10℃/min的加熱速率加熱至400℃,並且將10mg樣品在220℃的重量變化用作220℃加熱的重量損失。
(5)熔體粘度 使用配備有角板(corn plate)的粘彈性計(例如模式緊湊流變計PhysicaMCR301,由Anton Paar製造)在下列條件下測量熔體粘度。
將樹脂完全乾燥,以使其水含量為0.1%以下,並且在500μm的間隙、220℃的溫度和1(/sec)的剪切速率下測量熔體粘度。
(6)Re和Rth 橫跨膜的寬度,以固定的間隔,在10個點收集樣品。將樣品在25℃,60%rh下進行溼氣調節4小時。然後,用自動雙摺儀(KOBRA-21ADH/PR由Ouji Science Instrument製造),在25℃,60%rh下,同時使光從相對於垂直於使用面內的慢軸作為面內旋轉軸的膜的方向,以10℃的增大值傾斜+50°至-50°的方向進入膜中,測量590nm波長的延遲。並且,使用測量值,計算延遲(Re)和厚度上的延遲(Rth)。
下面,將由實施例和比較例進一步詳細地描述本發明的特徵。應當理解可以在使用的材料、量、比例和處理,處理程序等方面進行各種變化,而不離開本發明的精神。因此,還應當理解,本發明的範圍不限於下列實施例。
[實施例] (1)醯化纖維素膜的製備 使用單螺杆擠出機(由GM Engineering Ltd.製造,機筒內徑D90mm),以240℃的擠出溫度和5m/min的線速度,將醯化纖維素樹脂(CAP-482-20,數均分子量70000)形成為厚度為100μm的膜。其它條件如下所述。
實施例1 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.35,進料部中的螺槽直徑設置為15mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用鋁鑄封式加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。進料部中的輸送效率ηF由在PRINCIPLES OF POLYMERPROCESSINGTadmor Gogos和由Natti S.Rao著,Yasushi Oyanagi譯的Design Formulas for Plastics Engineers中所述的方法確定。
實施例2 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.53,進料部中的螺槽直徑設置為12mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用鋁鑄封式加熱器而使水循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
實施例3 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.67,進料部中的螺槽直徑設置為9mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用熱介質加熱器而使水循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
實施例4 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.55,進料部中的螺槽直徑設置為12mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將Maddock型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用帶式加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
實施例5 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.50,進料部中的螺槽直徑設置為12mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為205℃。通過使用熱介質加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
實施例6 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.48,進料部中的螺槽直徑設置為13mm,將單獨具有螺紋(螺杆葉片)的全螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用鋁鑄封式加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
實施例7 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.52,進料部中的螺槽直徑設置為12mm,將全螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且也將全螺紋螺杆安置在計量部中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用鋁鑄封式加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
實施例8 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.49,進料部中的螺槽直徑設置為13mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將全螺紋螺杆安置在計量部中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用熱介質加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
比較例1 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.78,進料部中的螺槽直徑設置為6mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用熱介質加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
比較例2 在擠出機中,將進料部中的輸送效率ηF設置為0.18,進料部中的螺槽直徑設置為23mm,將雙螺紋螺杆安置在壓縮部中,並且將

型的擋板型混合部安置在計量部的螺杆中。將進料部中的溫度設置為180℃。通過使用鋁鑄封式加熱器而使油循環,調節進料部中的螺杆的溫度。
(2)由熔化形成方法形成的膜(未拉伸)的評價 測量由此得到的熱塑性樹脂膜的厚度和厚度不均勻性。由YAMABUNELECTRONICS CO.,LTD.製造的連續厚度測量系統,在3m上以0.5mm的間隔,測量膜中心處的厚度。還由上述測量系統測量條紋的深度。在厚度不均勻性和條紋深度的總評價中,將不均勻性為1.0μm以下並且條紋深度為0.2μm以下的膜定義為「優異」,將不均勻性為大於1.0μm至10μm並且條紋深度為大於0.2μm至1.0μm的膜定義為「良好」,將不均勻性為大於1.0μm至10μm並且條紋深度為大於1.0μm至1.5μm的膜定義為「一般」,將不均勻性為大於10μm並且條紋深度為大於1.5μm至2.0μm的膜定義為「差」,並且將不均勻性為大於10μm並且條紋深度為大於2.0μm的膜定義為「很差」。
如從圖5A和5B的表1所見,在其中擠出機的進料部中的輸送效率ηF為0.2至0.7的實施例1至8中,膜的總評價為「優異」至「一般」,而在其中輸送效率ηF不在該範圍之內的比較例1和2中,膜的總評價為「差」至「很差」。
更具體而言,比較例1和比較例2表明在擠出機的進料部中,將機筒內徑除以螺槽直徑而得到的值為10以下時,總評價更好。實施例1至5和實施例6之間的比較表明在壓縮部中的螺杆是雙螺紋螺杆時,總評價更好。此外,其中進料部中的螺杆的溫度為200℃以下的實施例1至4與其中進料部中的螺杆的溫度高於200℃的實施例5相比,具有更好的總評價。在其中在計量部中安置擋板型混合部的實施例1至6和其中沒有安置擋板型混合部的實施例7和8之間的比較表明在計量部中安置擋板型混合部時,所製備的膜具有更淺的條紋。
(3)偏振器的製備 在圖5A和5B的表1中所示的實施例1(可能是最佳方式)的膜形成條件下,使用如圖6A和6B的表2中所示的不同膜材料(取代度、聚合度和增塑劑不同)形成的未拉伸膜,製備下面的片式偏振器。
(3-1)醯化纖維素膜的皂化 由下面所述的浸漬-皂化處理,皂化每種未位伸的醯化纖維素膜。對於由下面的塗布-皂化處理皂化的未位伸的醯化纖維素膜,得到幾乎相同的結果。
(i)塗布-皂化處理 向80質量份的異丙醇中,加入20質量份的水,並且將KOH溶解於上述混合物中,使得溶液的當量濃度為2.5。將溶液的溫度調節至60℃並且用作皂化溶液。
於60℃,將皂化溶液以10g/m2的量塗覆到醯化纖維素膜上,以使醯化纖維素膜進行皂化1分鐘。然後將皂化的醯化纖維素膜用50℃噴淋的溫水以10 L/m2·min的噴淋速度進行噴淋洗滌1分鐘。
(ii)浸漬-皂化處理 作為皂化溶液,使用2.5 N NaOH水溶液。將此溶液的溫度調節至60℃,並且將每種醯化纖維素膜浸漬於該溶液中2分鐘。然後,將該膜浸漬於0.1 N硫酸水溶液中30秒鐘,並且通過水洗滌浴。
(3-2)偏振層的製備 根據在日本專利申請公開2001-141926中所述的實施例1,在兩對夾輥之間產生圓周速度差進行縱向拉伸,來製備20μm厚的偏振層。
(3-3)層疊 將由此得到的偏振層,上述皂化的未拉伸和拉伸的醯化纖維素膜和皂化的Fujitack(未位伸的三乙酸酯膜),採用3%PVA水溶液(PVA-117H,由Kuraray Co.,Ltd.製造)作為粘附劑,在偏振膜拉伸的方向和醯化纖維素膜形成流(縱向)上以下列組合層壓。
偏振器A未位伸的醯化纖維素膜/偏振層/Fujitack 偏振器B未位伸的醯化纖維素膜/偏振層/未位伸的醯化纖維素膜 (3-4)偏振器的色調變化 將由此得到片式偏振器的色調變化的大小根據10級進行定級(數字越大表示色調變化越大)。通過實施本發明而製備的片式偏振器都得到高的級別。
(3-5)溼度捲曲的評價 由上述方法評價由此得到片式偏振器。通過實施本發明而形成的醯化纖維素膜顯示出良好的特性(低溼度捲曲)。
還製備片式偏振器,其中進行層壓,使得偏振軸和醯化纖維素膜的縱向以直角相交和以45°角相交。對於它們,進行相同的評價。結果與將偏振膜和醯化纖維素膜相互平行地層壓的片式偏振器相同。
(4)光學補償膜和液晶顯示器的製備 在使用VA-模式LC元件的22英寸LCD裝置(由Sharp Corporation製造)中,剝離掉在觀看者側安置的偏振器。代替該偏振器,將上述延遲偏振器A或B通過粘附劑層壓在上述LCD裝置中的觀看者側上,使得醯化纖維素膜在LC元件側。通過如下方法製備液晶顯示器布置偏振器,使得在觀看者側的偏振器的透射軸和在背光側的偏振器的透射軸以直角相交。
同樣,在此情況下,本發明的醯化纖維素膜顯示出低溼度捲曲,因而,它容易層壓,由此在層壓時它更不容易離開位置。
此外,在使用本發明的醯化纖維素膜,代替在日本專利申請公開11-316378中所述的實施例1的表面塗布有液晶層的乙酸纖維素膜時,可以得到顯示出低溼度捲曲的良好光學補償膜。
在使用本發明的醯化纖維素膜,代替在日本專利申請公開7-333433中所述的實施例1的表面塗布有液晶層的乙酸纖維素膜時,可以得到顯示出低溼度捲曲的良好光學補償膜。
此外,在將本發明的偏振器和延遲偏振器用於日本專利申請公開10-48420的實施例1中所述的液晶顯示器中,用於含有碟形液晶分子的光學各向異性層,用於其表面塗布有聚乙烯醇的取向膜,用於日本專利申請公開2000-154261的圖2至9中所述的20-英寸VA-模式液晶顯示器中,用於日本專利申請公開2000-154261的圖10至15中所述的20-英寸OCB-模式液晶顯示器中,和用於日本專利申請公開2004-12731的圖11中所述的IPS-模式液晶顯示器中時,得到顯示出低溼度捲曲的良好液晶顯示器。
(5)低反射膜的製備 根據在由Japan Institute of Invention and Innovation發行的Journal ofTechnical Disclosure(Laid-Open No.2001-1745)中所述的實施例47,製備低反射膜。由上述方法測量所製備的膜的溼度捲曲。通過實施本發明形成的醯化纖維素膜在形成為低反射膜時產生良好的結果,正如它形成為片式偏振器的情況一樣。
將本發明的低反射膜層壓在下列液晶顯示器的最外表面在日本專利申請公開10-48420的實施例1描述的液晶顯示器、日本專利申請公開2000-154261的圖2至9中所述的20-英寸VA-模式液晶顯示器、日本專利申請公開2000-154261的圖10至15中所述的20-英寸OCB-模式液晶顯示器、日本專利申請公開2004-12731的圖11中所述的IPS-模式液晶顯示器,並且評價得到的液晶顯示器。得到的液晶顯示器全部良好。
權利要求
1.一種製備熱塑性樹脂膜的方法,該方法包括以下步驟在單螺杆擠出機中熔化熱塑性樹脂,將所述熔融樹脂通過所述的擠出機排出並且進料到模頭中,將所述熔融樹脂從所述的模頭中以片材的形式擠出,和將所述熔融樹脂通過冷卻而固化,其中
所述擠出機具有進料部,壓縮部和計量部,並且所述熱塑性樹脂在所述進料部中的輸送效率ηF為0.2至0.7。
2.根據權利要求1所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
在將機筒內徑定義為(D),將在所述進料部中擠出機的壁和擠出機螺杆的直徑最小的擠出機螺杆之間的距離定義為螺槽直徑(a1)時,D/a1為10以下。
3.根據權利要求1或2所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
所述的壓縮部包括雙螺紋擠出機螺杆。
4.根據權利要求1至3中任何一項所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
在所述計量部中的所述擠出機螺杆包括擋板型混合部。
5.根據權利要求4所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
所述擋板型混合部是
型。
6.根據權利要求1至5中任何一項所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
所述擠出機螺杆在所述進料部中的溫度為160至200℃。
7.根據權利要求1至6中任何一項所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
在所述的進料部中,所述擠出機螺杆的溫度變化在±1℃內。
8.根據權利要求7所述的製備熱塑性樹脂膜的方法,其中
通過使用鋁鑄封式加熱器或熱介質加熱器而使水或油循環,調節所述擠出機螺杆的溫度。
9.一種熱塑性樹脂膜,其特徵在於,是由根據權利要求1至8中任何一項所述的方法製備的。
10.根據權利要求9所述的熱塑性樹脂膜,其中
所述熱塑性樹脂膜是纖維素樹脂。
11.一種功能膜,其包含根據權利要求9或10所述的熱塑性樹脂膜。
全文摘要
本發明提供具有均勻光學性質並且可以用於高質量功能膜的熱塑性樹脂膜及其製備方法,以抑制在膜的加工方向上的不均勻厚度和膜中的條紋。用於製備醯化纖維素膜(12)的方法包括以下步驟在單螺杆擠出機(22)中熔化熱塑性樹脂,將熔融樹脂通過擠出機(22)排出並且進料到模頭(24)中,將熔融樹脂從模頭(24)中以片材的形式擠出,和將熔融樹脂通過冷卻而固化,其中所述擠出機具有進料部(A),壓縮部(B)和計量部(C),並且熱塑性樹脂在進料部(A)中的輸送效率ηF為0.2至0.7。
文檔編號B29K1/00GK101405126SQ20078000952
公開日2009年4月8日 申請日期2007年3月14日 優先權日2006年3月20日
發明者上田忠 申請人:富士膠片株式會社

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專利名稱:用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法背景技術:1-本發明所屬領域本發明涉及一種用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置,其中的管狀容器被放在循環於配送鏈上的文檔匣或託架裝置中。本發明特別適用於,然而並非僅僅專用於,對引入自動分析系統的血液樣本試管之類的自動識別。本發明還涉及專為實現讀