JP3784936B2 - セルロースエステルフイルムとその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロースエステルフィルム、セルロースエステル溶液、その調製方法およびそれを用いるセルロースエステルフイルムの製造方法に関する。更には本発明のセルロースフィルムからなるフィルムベースは感材用ベースとしての利用と光学的な保護膜に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
セルロースエステルフイルムの可塑剤として好ましく用いられているリン酸エステルの例としては、トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ）、ビフェニルジフェニルフォスフェート、トリキシリルフォスフェート等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は光学的特性に優れ、寸度安定性、難揮発性、難燃性、に優れると共に、力学強度の優れたセルロースエステルフィルム及びその製造方法を提供することである。又、製膜条件に依存しないで複屈折をコントロールし得る可塑剤を提供することである。そして、セルロースアセテートフィルムを光学材料に使用する場合、厚み方向のレターデーション値の低いフィルム物性とすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらの目的は、一般式〔１〕で表される化合物を２〜２０重量％含有することを特徴とするセルロースエステルフィルムによって達成された。
一般式〔１〕
【０００５】
【化４】
【０００６】
式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は水素、炭素数１〜６のアルキル又はアルキルオキシ基を表し、（Ｒ1 ）ａ、（Ｒ2 ）ｂ及び（Ｒ3 ）ｃの総炭素数は１０〜５４である。又、ａ、ｂ、ｃは１〜5 の整数を表す。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明においては一般式〔１〕のリン酸エステル系の可塑剤が使用され、本発明の主な構成要素である。
本発明のＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は好ましくは、炭素数１〜４のアルキル又はアルキルオキシ基を表し、より好ましくは炭素数１〜４のアルキル基であり、メチル、エチル、プロピル、ブチルである。特にイソプロピル、イソブチル、ｔ−ブチル基のような分岐したアルキル基が好ましい。ａ、ｂ、ｃは２〜４の整数である。又、Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 の総炭素数は好ましくは１２〜５４であり、１５〜５４が特に好ましい。
本発明の一般式〔１〕で表されるリン酸エステル系可塑剤の沸点は３００°Ｃ以上であり、より好ましくは３２０°Ｃ以上である。又、水への溶解性（２５°Ｃ）も１重量％以下である。
【０００８】
以下に、本発明の一般式〔１〕で表される化合物の具体例を示す。
【０００９】
【化５】
【００１０】
【化６】
【００１１】
【化７】
【００１２】
本発明の一般式〔１〕で表される可塑剤のフィルム中での含有量は、フィルムの特性を変化させないかぎり特に限定されないが、好ましくはフィルム固形分中の０．５〜３０重量％であり、より好ましくは１〜２５重量％、特に好ましくは２〜２０重量％である。またフィルムを作製するに際して有機溶剤を主体とする溶液の状態においては、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．２〜５重量％、特に好ましくは０．２〜３重量％である。
【００１３】
本発明で使用されるセルロースエステルのエステル基としては炭素数２〜４の脂肪酸基（例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基など）が好ましく、これらのエステル混合セルロースも使用される。その中でも、セルロースアセテートフィルムは特に好ましく、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も用いられている。液晶表示装置における具体的な用途としては、偏光板の保護フイルムおよびカラーフィルターが代表的であり、セルロースアセテートの平均酢化度としては５５．０〜６２．５％であることが望ましく、５７．０〜６２．５％であることがより好ましく、５８．０〜６２．５％であることが特に好ましい。
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意味する。酢化度は、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従う。
さらに、本発明で好ましく使用されるセルロースアセテートの粘度平均重合度（ＤＰ）は、１５０〜５００であることが好ましく、２００〜４００であることがより好ましく、２５０〜３６０であることが特に好ましい。
【００１４】
また、本発明に使用する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Ｍｗ／Ｍｎ（Ｍｗは重量平均分子量、Ｍｎは数平均分子量）の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なＭｗ／Ｍｎの値としては、１．０〜１．７であることが好ましく、１．３〜１．６５であることがさらに好ましく、１．４〜１．６であることが最も好ましい。
次に本発明で用いられるセルロースエステルの溶解用有機溶媒は、炭素原子数が３〜１２のエーテル類、炭素原子数が３〜１２のケトン類、炭素原子数が３〜１２のエステル類および炭素原子数が１〜６のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒であることが好ましい。
エーテル、ケトンおよびエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトンおよびエステルの官能基（すなわち、−Ｏ−、−ＣＯ−および−ＣＯＯ−）のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
【００１５】
炭素原子数が３〜１２のエーテル類の例には、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトールが含まれる。
炭素原子数が３〜１２のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが含まれる。
炭素原子数が３〜１２のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが含まれる。
二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、２−エトキシエチルアセテート、２−メトキシエタノールおよび２−ブトキシエタノールが含まれる。
炭素原子数が１〜６のハロゲン化炭化水素としては、メチレンクロリド、クロロホルムが代表的である。
なお、技術的には、メチレンクロリドのようなハロゲン化炭化水素は問題なく使用できるが、地球環境や作業環境の観点では、有機溶媒はハロゲン化炭化水素を実質的に含まないことが好ましい。「実質的に含まない」とは、有機溶媒中のハロゲン化炭化水素の割合が５重量％未満（好ましくは２重量％未満）であることを意味する。また、製造したセルロースアセテートフイルムから、メチレンクロリドのようなハロゲン化炭化水素が全く検出されないことが好ましい。
【００１６】
特に好ましい有機溶媒は、下記の少なくとも互いに異なる三種類以上の溶媒の混合溶媒であって、第１の溶媒が炭素原子数が３〜１２のケトンおよび炭素原子数が３〜１２のエステルから選ばれ、第２の溶媒が炭素原子数が１〜５の直鎖状一価アルコールから選ばれ、そして第３の溶媒が沸点が３０〜１７０℃のアルコールおよび沸点が３０〜１７０℃の炭化水素から選ばれる。
第１の溶媒のケトンおよびエステルについては、前述した通りである。
第２の溶媒は、炭素原子数が１〜５の直鎖状一価アルコールから選ばれ、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノールおよび３−ペンタノールが好ましく、エタノールが特に好ましく用いられる。
第３の溶媒は、沸点が３０〜１７０℃のアルコールおよび沸点が３０〜１７０℃の炭化水素から選ばれ、アルコールの例には、メタノール（沸点：６５℃）、エタノール（７８℃）、１−プロパノール（９７℃）、２−プロパノール（８２℃）、１−ブタノール（１１８℃）、２−ブタノール（１００℃）、ｔ−ブタノール（８２℃）、１−ペンタノール（１３８℃）、２−メチル−２−ブタノール（１０２℃）およびシクロヘキサノール（１６１℃）である。
【００１７】
セルロースエステルの溶解は常温或いは加熱溶解してもよいし、冷却溶解法により上述のような有機溶媒中にセルロースエステルを溶解して、溶液を形成することが好ましく用いられる。
以下に、冷却溶解法について記載する。冷却溶解法における溶液の調製においては、最初に、室温で有機溶媒中にセルロースエステルを攪拌しながら徐々に添加する。この段階では、セルロースエステルは、一般に有機溶媒中で膨潤するが溶解しない。なお、室温でセルロースアセテートを溶解できる溶媒であっても、冷却溶解法によると迅速に均一な溶液が得られるとの効果がある。
セルロースエステルの溶液全体に対する含有量は、１０〜３０重量％であることがさらに好ましい。さらに、混合物中には後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
【００１８】
次に、混合物を−１００〜−１０℃（好ましくは−８０〜−１０℃、さらに好ましくは−５０〜−２０℃、最も好ましくは−５０〜−３０℃）に冷却する。冷却は、−１００℃以下の低温冷凍設備や液体窒素、ドライアイス・メタノール浴（−７５℃）や冷却したジエチレングリコール溶液（−３０〜−２０℃）中で実施できる。冷却速度は冷却する容量と冷却装置によって依存するが、４℃／分以上であることが好ましく、８℃／分以上であることがさらに好ましく、１２℃／分以上であることがより好ましい。さらに、これを０〜１２０℃（好ましくは０〜５０℃）に加温すると、混合溶媒中にセルロースエステルが溶解する。昇温は、室温中に放置するだけでもよいし、温浴中で加温してもよい。
加温速度は、４℃／分以上であることが好ましく、８℃／分以上であることがさらに好ましく、１２℃／分以上であることが最も好ましい。加温指数は、速いほど好ましいが、１００００℃／秒が理論的な上限であり、１０００℃／秒が技術的な上限であり、そして１００℃／秒が実用的な上限である。ここで加温指数とは、加温を開始する時の温度と最終的な加温温度との差を、加温を開始してから最終的な加温温度に達するまでの時間で割った値である。
【００１９】
次に調製したセルロースエステル溶液から、セルロースエステルフイルムを製造する過程について記述する。溶液はソルベントキャスト法におけるドープとして利用される。ドープはドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフイルムを形成される。流延前のドープは、固形分量が１０〜３５％となるように濃度を調整することが好ましく、より好ましくは１２〜３０％、さらに好ましくは１５〜２５％となるように濃度を調整することである。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許２３３６３１０号、同２３６７６０３号、同２４９２０７８号、同２４９２９７７号、同２４９２９７８号、同２６０７７０４号、同２７３９０６９号、同２７３９０７０号、英国特許６４０７３１号、同７３６８９２号の各明細書、特公昭４５−４５５４号、同４９−５６１４号、特開昭６０−１７６８３４号、同６０−２０３４３０号、同６２−１１５０３５号の各公報に記載がある。
【００２０】
さらに本発明の可塑剤を含むドープは、特公平５−１７８４４号公報の記載により製膜することができる。
得られるフイルムの厚さは、５〜５００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがさらに好ましく、５０〜１５０μｍであることが最も好ましい。
【００２１】
セルロースエステルフイルムには、劣化防止剤（例、酸化防止剤、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、アミン）や紫外線防止剤を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平３−１９９２０１号、同５−１９７０７３号、同５−１９４７８９号、同５−２７１４７１号、同６−１０７８５４号の各公報に記載がある。劣化防止剤の添加量は、調製する溶液（ドープ）の０．０１〜１重量％であることが好ましく、０．１〜０．２重量％であることがさらに好ましい。添加量が０．０１重量％未満であると、劣化防止剤の効果がほとんど認められない。添加量が１重量％を越えると、フイルム表面への劣化防止剤のブリードアウト（滲み出し）が認められる場合がある。特に好ましい劣化防止剤の例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）を挙げることができる。紫外線防止剤については、特開平７−１１０５６号公報に記載がある。以下に本発明のフィルムベースを用いて感材を作製する際に、使用される技術について簡単に記載する。
【００２２】
本発明ではフィルムベース支持体と感材構成層を接着させるために、表面処理が好ましい。薬品処理、機械的処理、コロナ放電処理、火焔処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理、混酸処理、オゾン酸化処理、などの表面活性化処理が挙げられる。表面処理の中でも好ましいのは、紫外線照射処理、火焔処理、コロナ処理、グロー処理である。
【００２３】
本発明のセルロースエステルフィルムはハロゲン化銀感光材料、光学フィルム等に使用することができる。例えば、カラーフィルム、保護膜特に液晶表示装置に用いられる偏光子保護膜、位相差フィルム支持体等である。偏光フィルムは、ポリビニルアルコールにヨウ素、二色性染料を吸着配向させたものを偏光素子とし、保護フィルムで被服したものであるが、保護フィルムの光学的異方性即ち複屈折が小さい事が必要である。又、ＴＦＴやＦＳＴＮ型のように高コントラストの液晶表示装置では、視覚特性上でその光学的異方性は無視出来なく問題となる。本発明に従うセルロースエステルフイルムには、冷却溶解法により製造しても厚み方向のレターデーション値が低いことが特徴である。
特に、ＴＦＴ液晶用の保護膜への適応はこの上なく重要であり、本発明のセルロースエステル膜が必須となっている。
この時、必要な光学的な特性はフィルムの厚さ方向のレターデーション（Ｒｔｈ）として観察される。その測定法はエリプソメーター（偏光解析計ＡＥＰ−１００：島津製作所（株）製）を用いて、波長６３２．８nmにおける厚さ方向の複屈折にフィルム膜厚さを乗じたものであり、下記の式で求められる。
Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
ｎｘ：横方向の屈折率、ｎｙ：縦方向の屈折率、ｎｚ：厚さ方向の屈折率
小さいほど、厚さ方向の光学異方性がなく好ましい。
本発明のセルロースエステルフィルムのＲｔｈは、１００nm〜０nmが必要であり、より好ましくはＲｔｈが８０nm〜０nm、特に好ましくは６０nm〜０nmである。
【００２４】
【実施例】
実施例１
１−１）ドープ液の調整
室温において、平均酢化度５９．５％セルロースエステル（重合度＝３００）１７重量部、可塑剤（表１に記載）及び酢酸メチル／エタノール／ｎ−ブタノール混合溶媒（混合比＝８０／１５／５重量％）全量で１００重量部になる量を混合した。得られた膨潤混合物を−５０℃まで冷却した（冷却速度：８℃／分）。次にこの冷却ドープ液を攪拌しつつ、徐々に加温した（加温速度：８℃／分）。さらに、同様の冷却および加温の操作を、もう一回繰り返した。
【００２５】
【化８】
【００２６】
１−２）フィルムベースの作製
得られた溶液を、有効長６ｍのバンド流延機を用いて、乾燥膜厚が１１５μｍになるように流延した。バンド温度は０℃とした。乾燥のため、２秒風に当てた後、フィルムをバンドから剥ぎ取り、さらに１００℃で３分、１３０℃で５分、そして１６０℃で５分、フィルムの端部を固定しながら段階的に乾燥して、残りの溶剤を蒸発させた。このようにして、セルロースエステルフィルムを製造した。得られたフィルムは、さらに１２０℃で３時間乾燥した。
【００２７】
１−３）ハロゲン化銀感光材料
１−３−１）バック層の作製
１−２）で得られたフィルムベースの一方に、特開平４−７３７３６号の実施例１の（バック層組成）第一層及び第２層を付与し、カチオン系ポリマーを導電性層とするバック層を作製した。
【００２８】
１−３−２）感材層の作製
１−３−１）で得られたバック層付与したフィルムベースの反対の面に、特開平７−２８７３４５号の実施例１に記載されたカラーネガ感材層を重層塗布して、ハロゲン化銀乳剤層付きの感材を作製した。
【００２９】
１−４）評価
（１）液安定性
得られたドープを２３℃で静置保存し、以下のＡ、ＢおよびＣの三段階で評価した。
Ａ：２０日間経時しても、透明性と均一性を保持し、良好な溶解性と溶液安定性を示す。
Ｂ：攪拌終了時には、透明性と均一性を呈して良好な溶解性を示すが、一日経時すると相分離を生じ、不均一な状態となる。
Ｃ：攪拌終了直後から不均一なスラリーを形成し、透明性と均一性のある溶液状態を示さない。
【００３０】
（２）ブリードアウト
得られた製膜済みのセルロースアセテートベースを２５cc秤量びんに５ccのエーテルを入れ、フィルムで覆い、ガラス板を上にかぶせて密閉し、２、４、８分間放置した後とりはずし、２５℃、６０％ＲＨに３０分放置した後、可塑剤のブリードアウトの状態を目視で測定した。
◎：ブリードアウトは全くない
○：ブリードアウトはほとんどなし
△：ブリードアウトが目立つ
×：ブリードアウトが全面に見られる
【００３１】
（３）耐折強度の測定
感材フィルムをＭＩＴ耐揉疲労試験機（（株）東洋精機製作所製）を用いてＩＳＯ８７７６−１９８８の規格に従って折り曲げによって切断するまでの往復回数を測定した。
【００３２】
（４）感材の引裂強度の測定
感材フィルムを軽荷重引裂強度試験機（（株）東洋精機製作所製）を用いて、ＩＳＯ１９７４−１９８５の規格に従って引裂けるのに必要なエネルギーを測定した。
【００３３】
（５）感材の衝撃強度の測定
感材フィルムを８３cmのフィルムの一端を固定し、他方の端に５kgの重りをつけ、ぶら下げる。その時の重りの位置（ｈ＝０）から種々の高さｈに重りを垂直に持ち上げ、自由落下させる。ＡＳＴＭ Ｄ１７０９−８５を参考にして、重さＷを高さｈに読み替え、５０％破断高さｈ50を求める。ｈ50の持つ位置エネルギー５ｇｈ50(J) を衝撃強度とした。なお、破断時に固定点や重りの取りつけ点で破断した時は再試験した。
【００３４】
１−５）結果
サンプル１−１〜１−１５の結果を表１に示す。
本発明の実験サンプルは、液安定性、ベース面状、ブリードアウト、レターデーション、耐折強度、引裂強度及び衝撃強度などの液特性、ベース特性そして感材取り扱い性共に優れるものであった。これに対して、可塑剤を含まないコントロール試料（サンプル１−１）や比較可塑剤を有するサンプル１−２〜１−９は、これらの全ての特性を満足するものではなかった。これは、本発明のサンプルが著しく優れたものであることを示すものであり、本発明が特異的に優れていることは明白である。
【００３５】
【表１】
【００３６】
実施例２
実施例１の本発明のサンプル１−１２において、平均酢化度５９．５％のセルロースエステルを平均酢化度６２．０％（重合度＝３００）のセルロースエステルに変更する以外は全く同様にしたサンプル２−１を作製した。
得られたフィルムベースの特性を表１に示すが、引き裂き強度の点で更に優れたものであった。
【００３７】
実施例３
実施例１の本発明のサンプル１−１２において、冷却温度を−９０℃に変更する以外は全く同様にしたサンプル３−１を作製した。
得られたフィルムベースの特性を表１に示すが、各種特性を優れたものであり、かつドープの溶解時間が、サンプル１−１２に比較して約１／２であり、ドープ作製の点で優れていることを確認した。
【００３８】
実施例４
実施例１の本発明のサンプル１−１２において、平均酢化度４０％（セルロースのヒドロキシル基の置換度２．２）でかつプロピオニル置換度０．６のセルロースエステル（重合度＝３１０）を平均酢化度５９．５％のセルロースエステルに変更する以外は全く同様にしたサンプル４−１を作製した。
得られたフィルムベースの特性を表１に示すが、レターデーションの点で著しく優れ他の性能も満足するものであった。
【００３９】
実施例５
特開平７−３３３４３３号の実施例１の富士写真フイルム（株）製トリアセチルセルロースを、本発明の実施例１の試料１−１２のセルロースエステルフィルムに変更する以外は、特開平７−３３３４３３号の実施例１と全く同様にした光学補償フィルターフィルム試料５−１を作製した。得られたフィルターフィルムは左右上下に優れた視野角を有するものであった。一方、本発明の可塑剤を使用しなかった比較試料１−２を、特開平７−３３３４３３号の実施例１の富士写真フイルム（株）製トリアセチルセルロースに変更する以外は、特開平７−３３３４３３号の実施例１と全く同様にして比較用光学補償フィルターフィルム試料５−２を作製した。得られた比較用フィルターフィルム試料５−２の視野角を評価したところ、本発明のセルロースエステル試料５−１を用いた場合に比べ、左右上下共にその視野角は著しく劣るものであった。
したがって、本発明のセルロースエステルフィルムが、光学的用途として優れたものであることが判る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に従い本発明の可塑剤をを使用すると、安定性の高いセルロースエステル溶液を調製することができ、製膜条件に依存しないでフィルムの複屈折をコントロールすることが可能になった。そして、本発明に従うことにより厚み方向のレターデーション値が低いセルロースエステルフィルムも製造することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロースエステルフィルム、セルロースエステル溶液、その調製方法およびそれを用いるセルロースエステルフイルムの製造方法に関する。更には本発明のセルロースフィルムからなるフィルムベースは感材用ベースとしての利用と光学的な保護膜に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
セルロースエステルフイルムの可塑剤として好ましく用いられているリン酸エステルの例としては、トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ）、ビフェニルジフェニルフォスフェート、トリキシリルフォスフェート等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は光学的特性に優れ、寸度安定性、難揮発性、難燃性、に優れると共に、力学強度の優れたセルロースエステルフィルム及びその製造方法を提供することである。又、製膜条件に依存しないで複屈折をコントロールし得る可塑剤を提供することである。そして、セルロースアセテートフィルムを光学材料に使用する場合、厚み方向のレターデーション値の低いフィルム物性とすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらの目的は、一般式〔１〕で表される化合物を２〜２０重量％含有することを特徴とするセルロースエステルフィルムによって達成された。
一般式〔１〕
【０００５】
【化４】
式中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は水素、炭素数１〜６のアルキル又はアルキルオキシ基を表し、（Ｒ1 ）ａ、（Ｒ2 ）ｂ及び（Ｒ3 ）ｃの総炭素数は１０〜５４である。又、ａ、ｂ、ｃは１〜5 の整数を表す。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明においては一般式〔１〕のリン酸エステル系の可塑剤が使用され、本発明の主な構成要素である。
本発明のＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 は好ましくは、炭素数１〜４のアルキル又はアルキルオキシ基を表し、より好ましくは炭素数１〜４のアルキル基であり、メチル、エチル、プロピル、ブチルである。特にイソプロピル、イソブチル、ｔ−ブチル基のような分岐したアルキル基が好ましい。ａ、ｂ、ｃは２〜４の整数である。又、Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 の総炭素数は好ましくは１２〜５４であり、１５〜５４が特に好ましい。
本発明の一般式〔１〕で表されるリン酸エステル系可塑剤の沸点は３００°Ｃ以上であり、より好ましくは３２０°Ｃ以上である。又、水への溶解性（２５°Ｃ）も１重量％以下である。
【０００８】
以下に、本発明の一般式〔１〕で表される化合物の具体例を示す。
【０００９】
【化５】
【化６】
【化７】
本発明の一般式〔１〕で表される可塑剤のフィルム中での含有量は、フィルムの特性を変化させないかぎり特に限定されないが、好ましくはフィルム固形分中の０．５〜３０重量％であり、より好ましくは１〜２５重量％、特に好ましくは２〜２０重量％である。またフィルムを作製するに際して有機溶剤を主体とする溶液の状態においては、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．２〜５重量％、特に好ましくは０．２〜３重量％である。
【００１３】
本発明で使用されるセルロースエステルのエステル基としては炭素数２〜４の脂肪酸基（例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基など）が好ましく、これらのエステル混合セルロースも使用される。その中でも、セルロースアセテートフィルムは特に好ましく、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も用いられている。液晶表示装置における具体的な用途としては、偏光板の保護フイルムおよびカラーフィルターが代表的であり、セルロースアセテートの平均酢化度としては５５．０〜６２．５％であることが望ましく、５７．０〜６２．５％であることがより好ましく、５８．０〜６２．５％であることが特に好ましい。
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意味する。酢化度は、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従う。
さらに、本発明で好ましく使用されるセルロースアセテートの粘度平均重合度（ＤＰ）は、１５０〜５００であることが好ましく、２００〜４００であることがより好ましく、２５０〜３６０であることが特に好ましい。
【００１４】
また、本発明に使用する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Ｍｗ／Ｍｎ（Ｍｗは重量平均分子量、Ｍｎは数平均分子量）の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なＭｗ／Ｍｎの値としては、１．０〜１．７であることが好ましく、１．３〜１．６５であることがさらに好ましく、１．４〜１．６であることが最も好ましい。
次に本発明で用いられるセルロースエステルの溶解用有機溶媒は、炭素原子数が３〜１２のエーテル類、炭素原子数が３〜１２のケトン類、炭素原子数が３〜１２のエステル類および炭素原子数が１〜６のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒であることが好ましい。
エーテル、ケトンおよびエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトンおよびエステルの官能基（すなわち、−Ｏ−、−ＣＯ−および−ＣＯＯ−）のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
【００１５】
炭素原子数が３〜１２のエーテル類の例には、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトールが含まれる。
炭素原子数が３〜１２のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが含まれる。
炭素原子数が３〜１２のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが含まれる。
二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、２−エトキシエチルアセテート、２−メトキシエタノールおよび２−ブトキシエタノールが含まれる。
炭素原子数が１〜６のハロゲン化炭化水素としては、メチレンクロリド、クロロホルムが代表的である。
なお、技術的には、メチレンクロリドのようなハロゲン化炭化水素は問題なく使用できるが、地球環境や作業環境の観点では、有機溶媒はハロゲン化炭化水素を実質的に含まないことが好ましい。「実質的に含まない」とは、有機溶媒中のハロゲン化炭化水素の割合が５重量％未満（好ましくは２重量％未満）であることを意味する。また、製造したセルロースアセテートフイルムから、メチレンクロリドのようなハロゲン化炭化水素が全く検出されないことが好ましい。
【００１６】
特に好ましい有機溶媒は、下記の少なくとも互いに異なる三種類以上の溶媒の混合溶媒であって、第１の溶媒が炭素原子数が３〜１２のケトンおよび炭素原子数が３〜１２のエステルから選ばれ、第２の溶媒が炭素原子数が１〜５の直鎖状一価アルコールから選ばれ、そして第３の溶媒が沸点が３０〜１７０℃のアルコールおよび沸点が３０〜１７０℃の炭化水素から選ばれる。
第１の溶媒のケトンおよびエステルについては、前述した通りである。
第２の溶媒は、炭素原子数が１〜５の直鎖状一価アルコールから選ばれ、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノールおよび３−ペンタノールが好ましく、エタノールが特に好ましく用いられる。
第３の溶媒は、沸点が３０〜１７０℃のアルコールおよび沸点が３０〜１７０℃の炭化水素から選ばれ、アルコールの例には、メタノール（沸点：６５℃）、エタノール（７８℃）、１−プロパノール（９７℃）、２−プロパノール（８２℃）、１−ブタノール（１１８℃）、２−ブタノール（１００℃）、ｔ−ブタノール（８２℃）、１−ペンタノール（１３８℃）、２−メチル−２−ブタノール（１０２℃）およびシクロヘキサノール（１６１℃）である。
【００１７】
セルロースエステルの溶解は常温或いは加熱溶解してもよいし、冷却溶解法により上述のような有機溶媒中にセルロースエステルを溶解して、溶液を形成することが好ましく用いられる。
以下に、冷却溶解法について記載する。冷却溶解法における溶液の調製においては、最初に、室温で有機溶媒中にセルロースエステルを攪拌しながら徐々に添加する。この段階では、セルロースエステルは、一般に有機溶媒中で膨潤するが溶解しない。なお、室温でセルロースアセテートを溶解できる溶媒であっても、冷却溶解法によると迅速に均一な溶液が得られるとの効果がある。
セルロースエステルの溶液全体に対する含有量は、１０〜３０重量％であることがさらに好ましい。さらに、混合物中には後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
【００１８】
次に、混合物を−１００〜−１０℃（好ましくは−８０〜−１０℃、さらに好ましくは−５０〜−２０℃、最も好ましくは−５０〜−３０℃）に冷却する。冷却は、−１００℃以下の低温冷凍設備や液体窒素、ドライアイス・メタノール浴（−７５℃）や冷却したジエチレングリコール溶液（−３０〜−２０℃）中で実施できる。冷却速度は冷却する容量と冷却装置によって依存するが、４℃／分以上であることが好ましく、８℃／分以上であることがさらに好ましく、１２℃／分以上であることがより好ましい。さらに、これを０〜１２０℃（好ましくは０〜５０℃）に加温すると、混合溶媒中にセルロースエステルが溶解する。昇温は、室温中に放置するだけでもよいし、温浴中で加温してもよい。
加温速度は、４℃／分以上であることが好ましく、８℃／分以上であることがさらに好ましく、１２℃／分以上であることが最も好ましい。加温指数は、速いほど好ましいが、１００００℃／秒が理論的な上限であり、１０００℃／秒が技術的な上限であり、そして１００℃／秒が実用的な上限である。ここで加温指数とは、加温を開始する時の温度と最終的な加温温度との差を、加温を開始してから最終的な加温温度に達するまでの時間で割った値である。
【００１９】
次に調製したセルロースエステル溶液から、セルロースエステルフイルムを製造する過程について記述する。溶液はソルベントキャスト法におけるドープとして利用される。ドープはドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフイルムを形成される。流延前のドープは、固形分量が１０〜３５％となるように濃度を調整することが好ましく、より好ましくは１２〜３０％、さらに好ましくは１５〜２５％となるように濃度を調整することである。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許２３３６３１０号、同２３６７６０３号、同２４９２０７８号、同２４９２９７７号、同２４９２９７８号、同２６０７７０４号、同２７３９０６９号、同２７３９０７０号、英国特許６４０７３１号、同７３６８９２号の各明細書、特公昭４５−４５５４号、同４９−５６１４号、特開昭６０−１７６８３４号、同６０−２０３４３０号、同６２−１１５０３５号の各公報に記載がある。
【００２０】
さらに本発明の可塑剤を含むドープは、特公平５−１７８４４号公報の記載により製膜することができる。
得られるフイルムの厚さは、５〜５００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがさらに好ましく、５０〜１５０μｍであることが最も好ましい。
【００２１】
セルロースエステルフイルムには、劣化防止剤（例、酸化防止剤、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、アミン）や紫外線防止剤を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平３−１９９２０１号、同５−１９７０７３号、同５−１９４７８９号、同５−２７１４７１号、同６−１０７８５４号の各公報に記載がある。劣化防止剤の添加量は、調製する溶液（ドープ）の０．０１〜１重量％であることが好ましく、０．１〜０．２重量％であることがさらに好ましい。添加量が０．０１重量％未満であると、劣化防止剤の効果がほとんど認められない。添加量が１重量％を越えると、フイルム表面への劣化防止剤のブリードアウト（滲み出し）が認められる場合がある。特に好ましい劣化防止剤の例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）を挙げることができる。紫外線防止剤については、特開平７−１１０５６号公報に記載がある。以下に本発明のフィルムベースを用いて感材を作製する際に、使用される技術について簡単に記載する。
【００２２】
本発明ではフィルムベース支持体と感材構成層を接着させるために、表面処理が好ましい。薬品処理、機械的処理、コロナ放電処理、火焔処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理、混酸処理、オゾン酸化処理、などの表面活性化処理が挙げられる。表面処理の中でも好ましいのは、紫外線照射処理、火焔処理、コロナ処理、グロー処理である。
【００２３】
本発明のセルロースエステルフィルムはハロゲン化銀感光材料、光学フィルム等に使用することができる。例えば、カラーフィルム、保護膜特に液晶表示装置に用いられる偏光子保護膜、位相差フィルム支持体等である。偏光フィルムは、ポリビニルアルコールにヨウ素、二色性染料を吸着配向させたものを偏光素子とし、保護フィルムで被服したものであるが、保護フィルムの光学的異方性即ち複屈折が小さい事が必要である。又、ＴＦＴやＦＳＴＮ型のように高コントラストの液晶表示装置では、視覚特性上でその光学的異方性は無視出来なく問題となる。本発明に従うセルロースエステルフイルムには、冷却溶解法により製造しても厚み方向のレターデーション値が低いことが特徴である。
特に、ＴＦＴ液晶用の保護膜への適応はこの上なく重要であり、本発明のセルロースエステル膜が必須となっている。
この時、必要な光学的な特性はフィルムの厚さ方向のレターデーション（Ｒｔｈ）として観察される。その測定法はエリプソメーター（偏光解析計ＡＥＰ−１００：島津製作所（株）製）を用いて、波長６３２．８nmにおける厚さ方向の複屈折にフィルム膜厚さを乗じたものであり、下記の式で求められる。
Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
ｎｘ：横方向の屈折率、ｎｙ：縦方向の屈折率、ｎｚ：厚さ方向の屈折率
小さいほど、厚さ方向の光学異方性がなく好ましい。
本発明のセルロースエステルフィルムのＲｔｈは、１００nm〜０nmが必要であり、より好ましくはＲｔｈが８０nm〜０nm、特に好ましくは６０nm〜０nmである。
【００２４】
【実施例】
実施例１
１−１）ドープ液の調整
室温において、平均酢化度５９．５％セルロースエステル（重合度＝３００）１７重量部、可塑剤（表１に記載）及び酢酸メチル／エタノール／ｎ−ブタノール混合溶媒（混合比＝８０／１５／５重量％）全量で１００重量部になる量を混合した。得られた膨潤混合物を−５０℃まで冷却した（冷却速度：８℃／分）。次にこの冷却ドープ液を攪拌しつつ、徐々に加温した（加温速度：８℃／分）。さらに、同様の冷却および加温の操作を、もう一回繰り返した。
【００２５】
【化８】
１−２）フィルムベースの作製
得られた溶液を、有効長６ｍのバンド流延機を用いて、乾燥膜厚が１１５μｍになるように流延した。バンド温度は０℃とした。乾燥のため、２秒風に当てた後、フィルムをバンドから剥ぎ取り、さらに１００℃で３分、１３０℃で５分、そして１６０℃で５分、フィルムの端部を固定しながら段階的に乾燥して、残りの溶剤を蒸発させた。このようにして、セルロースエステルフィルムを製造した。得られたフィルムは、さらに１２０℃で３時間乾燥した。
【００２７】
１−３）ハロゲン化銀感光材料
１−３−１）バック層の作製
１−２）で得られたフィルムベースの一方に、特開平４−７３７３６号の実施例１の（バック層組成）第一層及び第２層を付与し、カチオン系ポリマーを導電性層とするバック層を作製した。
【００２８】
１−３−２）感材層の作製
１−３−１）で得られたバック層付与したフィルムベースの反対の面に、特開平７−２８７３４５号の実施例１に記載されたカラーネガ感材層を重層塗布して、ハロゲン化銀乳剤層付きの感材を作製した。
【００２９】
１−４）評価
（１）液安定性
得られたドープを２３℃で静置保存し、以下のＡ、ＢおよびＣの三段階で評価した。
Ａ：２０日間経時しても、透明性と均一性を保持し、良好な溶解性と溶液安定性を示す。
Ｂ：攪拌終了時には、透明性と均一性を呈して良好な溶解性を示すが、一日経時すると相分離を生じ、不均一な状態となる。
Ｃ：攪拌終了直後から不均一なスラリーを形成し、透明性と均一性のある溶液状態を示さない。
【００３０】
（２）ブリードアウト
得られた製膜済みのセルロースアセテートベースを２５cc秤量びんに５ccのエーテルを入れ、フィルムで覆い、ガラス板を上にかぶせて密閉し、２、４、８分間放置した後とりはずし、２５℃、６０％ＲＨに３０分放置した後、可塑剤のブリードアウトの状態を目視で測定した。
◎：ブリードアウトは全くない
○：ブリードアウトはほとんどなし
△：ブリードアウトが目立つ
×：ブリードアウトが全面に見られる
【００３１】
（３）耐折強度の測定
感材フィルムをＭＩＴ耐揉疲労試験機（（株）東洋精機製作所製）を用いてＩＳＯ８７７６−１９８８の規格に従って折り曲げによって切断するまでの往復回数を測定した。
【００３２】
（４）感材の引裂強度の測定
感材フィルムを軽荷重引裂強度試験機（（株）東洋精機製作所製）を用いて、ＩＳＯ１９７４−１９８５の規格に従って引裂けるのに必要なエネルギーを測定した。
【００３３】
（５）感材の衝撃強度の測定
感材フィルムを８３cmのフィルムの一端を固定し、他方の端に５kgの重りをつけ、ぶら下げる。その時の重りの位置（ｈ＝０）から種々の高さｈに重りを垂直に持ち上げ、自由落下させる。ＡＳＴＭ Ｄ１７０９−８５を参考にして、重さＷを高さｈに読み替え、５０％破断高さｈ50を求める。ｈ50の持つ位置エネルギー５ｇｈ50(J) を衝撃強度とした。なお、破断時に固定点や重りの取りつけ点で破断した時は再試験した。
【００３４】
１−５）結果
サンプル１−１〜１−１５の結果を表１に示す。
本発明の実験サンプルは、液安定性、ベース面状、ブリードアウト、レターデーション、耐折強度、引裂強度及び衝撃強度などの液特性、ベース特性そして感材取り扱い性共に優れるものであった。これに対して、可塑剤を含まないコントロール試料（サンプル１−１）や比較可塑剤を有するサンプル１−２〜１−９は、これらの全ての特性を満足するものではなかった。これは、本発明のサンプルが著しく優れたものであることを示すものであり、本発明が特異的に優れていることは明白である。
【００３５】
【表１】
実施例２
実施例１の本発明のサンプル１−１２において、平均酢化度５９．５％のセルロースエステルを平均酢化度６２．０％（重合度＝３００）のセルロースエステルに変更する以外は全く同様にしたサンプル２−１を作製した。
得られたフィルムベースの特性を表１に示すが、引き裂き強度の点で更に優れたものであった。
【００３７】
実施例３
実施例１の本発明のサンプル１−１２において、冷却温度を−９０℃に変更する以外は全く同様にしたサンプル３−１を作製した。
得られたフィルムベースの特性を表１に示すが、各種特性を優れたものであり、かつドープの溶解時間が、サンプル１−１２に比較して約１／２であり、ドープ作製の点で優れていることを確認した。
【００３８】
実施例４
実施例１の本発明のサンプル１−１２において、平均酢化度４０％（セルロースのヒドロキシル基の置換度２．２）でかつプロピオニル置換度０．６のセルロースエステル（重合度＝３１０）を平均酢化度５９．５％のセルロースエステルに変更する以外は全く同様にしたサンプル４−１を作製した。
得られたフィルムベースの特性を表１に示すが、レターデーションの点で著しく優れ他の性能も満足するものであった。
【００３９】
実施例５
特開平７−３３３４３３号の実施例１の富士写真フイルム（株）製トリアセチルセルロースを、本発明の実施例１の試料１−１２のセルロースエステルフィルムに変更する以外は、特開平７−３３３４３３号の実施例１と全く同様にした光学補償フィルターフィルム試料５−１を作製した。得られたフィルターフィルムは左右上下に優れた視野角を有するものであった。一方、本発明の可塑剤を使用しなかった比較試料１−２を、特開平７−３３３４３３号の実施例１の富士写真フイルム（株）製トリアセチルセルロースに変更する以外は、特開平７−３３３４３３号の実施例１と全く同様にして比較用光学補償フィルターフィルム試料５−２を作製した。得られた比較用フィルターフィルム試料５−２の視野角を評価したところ、本発明のセルロースエステル試料５−１を用いた場合に比べ、左右上下共にその視野角は著しく劣るものであった。
したがって、本発明のセルロースエステルフィルムが、光学的用途として優れたものであることが判る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に従い本発明の可塑剤をを使用すると、安定性の高いセルロースエステル溶液を調製することができ、製膜条件に依存しないでフィルムの複屈折をコントロールすることが可能になった。そして、本発明に従うことにより厚み方向のレターデーション値が低いセルロースエステルフィルムも製造することができる。
Claims (5)
- 一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とするセルロースエステルフィルム。
一般式［１］
- 一般式〔１〕において、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3が炭素数２〜４のアルキル基であり、ａ、ｂ、ｃは２〜４の整数であることを特徴とする請求項１記載のセルロースエステルフィルム。
- セルロースエステルが５８．０〜６２．５％の平均酢化度を有するセルロースアセテートであり、有機溶媒および一般式〔１〕で表される化合物との混合溶液を、−１００〜−１０℃に冷却する工程、および冷却した混合物を０〜１２０℃に加温して、有機溶媒中にセルロースアセテートを溶解してセルロースアセテート溶液を調製する工程からなることを特徴とするセルロースアセテート溶液の調製方法。
一般式［１］
- ５８．０〜６２．５％の平均酢化度を有するセルロースアセテート、有機溶媒および一般式〔１〕で表される化合物の混合溶液を、支持体上に流延する工程、乾燥工程からな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。
一般式［１］
- 請求項３のセルロースアセテート溶液の調製方法によって調製されたセルロースエステル溶液を用いて作製されるセルロースエステルフィルムの厚さ方向のＲｔｈが１００nm〜０nmであり、液晶用保護膜に使用される事を特徴とするセルロースエステルフィルム。
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