TWI399279B - 纖維素樹脂薄膜之製法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種製造纖維素樹脂薄膜之方法,而且更特別是一種製造較佳地作為光學薄膜產品用基膜之纖維素樹脂之方法。
纖維素樹脂薄膜,如醯化纖維素薄膜,係藉由以擠壓器熔化及擠壓纖維素樹脂至模中,自排出口以片形式排出熔化熱塑性樹脂,繼而冷卻固化而得。其稱為「熔化薄膜形成法」。然後將薄膜按縱向方向(機械方向(MD))及橫向方向(TD)至少之一抽拉而得具有所需面內遲滯(Re)及厚度方向遲滯(Rth)之薄膜。此薄膜作為液晶顯示裝置之光學補償膜(亦稱為「相對比膜」)以放大視角(例如國際專利申請案之日本國家公告第6-501040號)。
然而在習知熔化薄膜形成法中,自模排出之片形式熔化纖維素樹脂在排出到達流延圓筒(包括接觸輥系統之情形)前即開始冷卻及固化。模之排出口與片形式纖維素樹脂在流延圓筒上流延之位置間之間隙稱為「氣隙」。然而在氣隙中,片形式纖維素樹脂之冷卻及固化有時不均勻地進行且發生外部環境改變(例如片形式纖維素樹脂暴露於風)。這些現象造成藉流延圓筒或冷卻圓筒(其排列在流延圓筒下游)進一步將片形式纖維素樹脂冷卻及固化而得之薄膜的表面平坦程度退化,而且亦增加薄膜厚度分布。
本發明之目的為將沿薄膜長度方向之薄膜厚度分布控制在預定範圍內。
依照完成上述目的之本發明第一態樣提供一種製造纖維素樹脂薄膜之方法,其包括:將熔化纖維素樹脂自模之出口(排出口)以片形式排出;及將片形式纖維素樹脂在圓筒上流延,其中自模排出之片形式纖維素樹脂的溫度T1(℃)與在圓筒上流延之片形式纖維素樹脂的溫度T2(℃)間之差△T,即△T(=T1-T2)℃,在20℃以下。依照此第一態樣,其可控制片形式纖維素樹脂之冷卻及固化,因而可得到薄膜厚度分布小且表面平坦性優良之薄膜。
依照本發明之第二態樣,較佳為片形式纖維素樹脂係藉紅外線加熱器加熱。依照本發明之第三態樣,較佳為將氣隙設為200毫米以下,其為排出口與片形式纖維素樹脂在圓筒上流延之位置間之長度。
依照本發明之第四態樣,較佳為提供蓋以覆蓋氣隙之至少一部份。依照本發明之第四態樣,片形式纖維素樹脂實質上不受外部環境變化影響,因而可抑制表面平坦程度之退化。
依照本發明之第五態樣,較佳為圓筒之算術平均表面粗度(Ra)在0.3微米以下。依照本發明之第六態樣,較佳為使用接觸輥系統作為圓筒。依照第六態樣,片形式纖維素樹脂之表面平坦性改良且薄膜厚度分布降低。結果所得纖維素樹脂薄膜具有優良之表面平坦性及小薄膜厚度分布。依照本發明之第七態樣,較佳為纖維素樹脂薄膜係用於光學用途。
依照本發明,薄膜在薄膜縱向方向之薄膜厚度分布可控制在預定範圍內。
以下解釋依照本發明製造纖維素樹脂薄膜之方法的較佳具體實施例。在本發明之較佳具體實施例中解釋製造醯化纖維素之方法;然而本發明不限於這些具體實施例,而且可應用於由醯化纖維素以外之纖維素樹脂製造薄膜之方法。
第1圖顯示醯化纖維素薄膜之生產線10的略示結構。生產線10係由擠壓器11、齒輪泵12、管線13、模14、加熱器15、16、流延圓筒17、冷卻圓筒18、19、氣隙蓋20、用於測量氣隙之起點與終點溫度的溫度計21、22、冷卻區23、及捲繞機24等組成。
齒輪泵12較佳為作為將薄膜材料30供應至生產線10之單元(泵)。齒輪泵12為有利的。其乃因為即使擠壓壓力增加,齒輪泵12之指定擠壓量不改變。因此由於剪切熱產生造成之擠壓樹脂溫度增加小。此外即使齒輪之轉數增加,剪切熱產生仍低而抑制擠壓樹脂之溫度增加。簡言之,其可以固定指定擠壓量對生產線10穩定地供應主要含醯化纖維素之薄膜材料30。此外其成功地抑制退化,如熱敏感性醯化纖維素(例如代表性醯化纖維素-丙酸醯化纖維素(CAP)-之熱解溫度為約250℃)之熱降解。
主要含醯化纖維素之薄膜材料30係自加料漏斗(未示)供應至擠壓器11,而且在擠壓器11中熔化成流體(以下稱為「熔化醯化纖維素」)。來自擠壓器11之熔化醯化纖維素的擠壓溫度較佳為190℃至240℃(均含),更佳為195℃至235℃(均含),而且特佳為200℃至230℃(均含)。在擠壓溫度低於190℃時,醯化纖維素結晶之熔化有時不足,結果在所得醯化纖維素薄膜中易殘留細結晶。此醯化纖維素無法充分地抽拉且無法充分地控制醯化纖維素分子之定向次序。在此情形無法得到所需遲滯值(Re,Rth)。其有時發生薄膜破裂。相反地,在擠壓溫度超過240℃時,其可能發生醯化纖維素分子之退化,如熱解。得自已熱退化之醯化纖維素薄膜的最終薄膜易具有不欲之黃化指數值(YI值)。
熔化醯化纖維素係藉齒輪泵12經管線13進料至模14。管線13可較佳為裝有溫度控制單元(未示)以將管線13保持在預定溫度。
熔化醯化纖維素薄膜係自模14以片形式(以下稱為「醯化纖維素片31」)排出及在流延圓筒17與彈性圓筒28間流延。在本發明中,模排出口14a與流延醯化纖維素片31之流延圓筒17的流延位置17a間之長度稱為「氣隙H」(參見第2圖)。此外依照本發明,更佳為流延係藉接觸輥系統實行,其中排列彈性圓筒28以面對流延圓筒17而將醯化纖維素片31夾在其間,如第1圖所示。應注意,彈性圓筒28可裝有溫度控制單元(未示)。此外可使用彈性輥代替彈性圓筒28。
提供溫度計21、22為了測量醯化纖維素片在模排出口14a與流延位置17a處之溫度。溫度計之實例可包括但不限於非接觸型溫度計,如陶瓷加熱器、紅外線加熱器與鹵素加熱器。
冷卻圓筒18、19係排列在流延圓筒17之下游。第1圖顯示排列兩個冷卻圓筒18、19;然而本發明之冷卻圓筒數量不限於兩個。圓筒17至19之溫度較佳為藉連接圓筒17至19之冷卻單元25獨立地控制。圓筒17至19之溫度並未特別地限制;然而圓筒17之溫度較佳為45℃至160℃(均含),更佳為60℃至140℃(均含),而且最佳為75℃至130℃(均含)。冷卻圓筒18、19之溫度較佳為60℃至150℃(均含),更佳為75℃至140℃(均含),而且最佳為90℃至130℃(均含)。醯化纖維素片31係在圓筒17至19之表面上冷卻。以下將冷卻之醯化纖維素片31稱為醯化纖維素薄膜32。
將醯化纖維素薄膜32傳送至冷卻區23,其中將醯化纖維素薄膜32進一步冷卻同時在輥26上拉伸及轉移。冷卻區23較佳為裝有溫度控制單元27。冷卻區23之溫度較佳為20℃至70℃(均含)。冷卻區23分成多個管區,而且溫度可按管區分別地控制。
將在冷卻區23中控制在例如25℃至40℃(均含)之所需溫度的醯化纖維素薄膜32藉輥24捲成捆。在本發明中,醯化纖維素薄膜32之薄膜形成速度並未特別地限制;然而其較佳為3公尺/分鐘至200公尺/分鐘(均含),更佳為10公尺/分鐘至150公尺/分鐘(均含),而且最佳為20公尺/分鐘至100公尺/分鐘(均含)。此外較佳為應用依照本發明製造醯化纖維素薄膜之方法以形成平均薄膜厚度為60微米至120微米(均含),更佳為70微米至110微米(均含),而且最佳為80微米至100微米(均含)之薄膜。
第2圖顯示薄膜生產線10之重點部份的放大圖。在本發明中,氣隙起點T1(℃)與終點T2(℃)間之溫度差,即T1-T2(℃),較佳為在20℃以下,更佳為在10℃以下,而且最佳為在5℃以下。為了完成之,紅外線加熱器15、16可較佳地排列在醯化纖維素片31之任一側。更佳為將紅外線加熱器15、16各提供在醯化纖維素片31之兩側,如第2圖所示。
氣隙之長度H(毫米)越短越佳。其乃因為醯化纖維素片31實質上不受環境因素影響。在本發明中,氣隙之長度H並未特別地限制;然而其較佳為200毫米以下,更佳為100毫米以下,而且最佳為50毫米以下。長度H之下限值並未特別地限制;然而為了防止膜14與流延圓筒17/彈性圓筒28間之接觸,其較佳為30毫米以上。
此外本發明較佳為對氣隙空間提供氣隙蓋20。氣隙蓋20可覆蓋氣隙之大部份空間,如第1、2圖所示,或氣隙之一部份。氣隙蓋20防止外部環境影響醯化纖維素片31,例如防止醯化纖維素片31非固意地暴露於風。結果可防止表面平坦性退化。醯化纖維素片31可過度冷卻。氣隙蓋20用材料並未特別地限制。然而由於醯化纖維素片31之溫度高(例如約240℃),其可能因片31之熱而自氣隙蓋20產生揮發性成分且產生負面影響。因此氣隙蓋20用材料較佳為使用耐熱性優良之SUS及聚碳酸酯等。應注意,在本發明中將氣隙之起初溫度T1(℃)與終點溫度T2(℃)間之差控制在20℃以下之裝置不限於加熱器15、16及蓋20。例如控制此差可藉由降低氣隙大小及增加熔化醯化纖維素之排出量而實行。
在本發明中,圓筒表面較佳為具有在0.3微米以下,更佳為0.2微米以下,而且最佳為0.1微米以下之算術平均表面粗度(Ra)。下限值並未特別地限制;然而就成本而言,其較佳為0.05微米以上。最佳為所有流延圓筒17及冷卻圓筒18、19均具有滿足上述範圍之算術平均表面粗度;然而如果算術平均表面粗度滿足上述範圍之圓筒僅為其上流延醯化纖維素片31之流延圓筒17,則本發明有效。
第3圖顯示彈性圓筒28之切面圖。彈性圓筒28具有充填流體51之金屬殼50(亦稱為外殼)及排列於流體51中之樹脂陀螺52。彈性圓筒28與樹脂陀螺52因流延圓筒17轉動而轉動,其接觸彈性圓筒28而將醯化纖維素片31夾在其間。就冷卻醯化纖維素片31而言,此結構較佳。應注意,流體51之實例可包括但不限於水。樹脂陀螺52用材料之實例可包括但不限於腈橡膠。
如第4圖所示,彈性圓筒可作為流延圓筒。此圓筒在以下稱為流延彈性圓筒60。其可提供流延位置調整圓筒61以面對流延彈性圓筒60而將醯化纖維素片31夾在其間。流延位置調整圓筒61具有由金屬(如SUS、鎳或鉻)形成且充填流體63(例如水)之殼62,及具有由樹脂形成之陀螺64排列於其中。流延彈性圓筒60與陀螺64因經醯化纖維素片31彼此接觸之流延位置調整圓筒61的轉動動作而轉動。
由以上明確可知,其可改良醯化纖維素薄膜32之表面平坦程度。結果所得醯化纖維素薄膜32可較佳地作為光學用途薄膜,如偏光片保護膜、光學補償膜與抗反射膜用基膜。
捲起之醯化纖維素薄膜可如後所述而抽拉。在抽拉醯化纖維素薄膜時,醯化纖維素薄膜之分子定向地排序而表現面內遲滯(Re)及厚度方向遲滯(Rth)。遲滯Rth及Re可藉以下方程式得到。
Re(奈米)=|n(MD)-n(TD)|×T(奈米)Rth(奈米)=|{(n(MD)+n(TD))/2}-n(TH)|×T(奈米)其中n(MD)、n(TD)與n(TH)表示各在縱向方向、寬度方向與厚度方向之折射率,及T(奈米)表示薄膜之厚度。
醯化纖維素薄膜係在縱向抽拉單元按縱向方向抽拉。在縱向抽拉單元中,其將醯化纖維素薄膜預熱且將如此加熱之醯化纖維素薄膜經兩個軋輥捲起。由於接近出口之軋輥以較接近入口之軋輥高之速度轉動,其按縱向方向抽拉醯化纖維素薄膜。
將經縱向地抽拉之醯化纖維素薄膜進料至橫向抽拉單元,其中按寬度方向抽拉。在橫向抽拉單元中較佳為使用例如拉幅機。醯化纖維素薄膜係在以夾子夾持醯化纖維素薄膜之兩邊(按寬度方向)時藉拉幅機按寬度方向抽拉。橫向抽拉進一步增加遲滯Rth。
藉縱向及橫向抽拉,其可得到其中表現遲滯Re及Rth之經抽拉醯化纖維素薄膜。經抽拉醯化纖維素薄膜較佳為具有0奈米至500奈米(均含),更佳為10奈米至400奈米(均含),進一步較佳為15奈米至300奈米(均含)之Re,及具有30奈米至500奈米(均含),更佳為50奈米至400奈米(均含),進一步較佳為70奈米至350奈米(均含)之Rth。其中更佳為Re及Rth滿足關係ReRth,而且進一步較佳為滿足關係Re×2Rth之經抽拉醯化纖維素薄膜。為了得到高Rth及低Re,醯化纖維素薄膜較佳為先縱向地抽拉然後橫向地(按寬度方向)抽拉。縱向方向與橫向方向間之定向差變成遲滯(Re)之差。然而遲滯(即面內遲滯(Re))之差可藉由不僅按縱向方向,亦按垂直方向(即橫向方向)抽拉,因而降低縱向定向與橫向定向之差而減小。另一方面,抽拉不僅按縱向方向,亦按橫向方向實行,面積放大且厚度減小。隨厚度減小,厚度方向之定向增加而增加Rth。
此外寬度方向與縱向方向之Re及Rth的位置變動較佳為5%以下,更佳為4%以下,而且進一步較佳為3%以下。此外定向角較佳為90°±5°或0°±5°以下,更佳為90°±3°或0°±3°以下,而且進一步較佳為90°±1°或0°±1°以下。在如本發明實行抽拉單元時,其可降低翹曲。翹曲變形係如下得到。首先得到抽拉單元前在醯化纖維素薄膜表面上沿寬度方向繪製之直線中心與抽拉單元後曲線(凹面)中心間之距離差。將此差除以寬度而得到翹曲變形。較佳為翹曲變形為10%以下,較佳為5%以下,而且更佳為3%以下。
現在依照以下步驟解釋合成本發明之醯化纖維素的方法及合成醯化纖維素薄膜之方法。
較佳為對用於製造依照本發明醯化纖維素薄膜之聚合物材料加入多價醇為主塑性劑。此塑性劑不僅有效地降低彈性模數,亦降低上下表面之結晶量差。多價醇為主塑性劑之含量相對醯化纖維素較佳為2質量%至20質量%。多價醇為主塑性劑之含量較佳為2質量%至20質量%,更佳為3質量%至18質量%,而且進一步較佳為4質量%至15質量%。在多價醇為主塑性劑之含量小於2質量%時,上述效果無法充分地得到。另一方面,在多價醇為主塑性劑之含量超過20質量%時,塑性劑在薄膜表面上沉澱(稱為「滲出」)。
用於本發明之多價醇為主塑性劑較佳為與纖維素脂肪酸酯具有良好相容性且顯著地呈現熱塑性。此多價醇為主塑性劑之實例包括甘油為主酯化合物,如甘油酯與二甘油酯,聚伸烷二醇,如聚乙二醇與聚丙二醇,及其羥基經醯基加入之聚伸烷二醇化合物。
甘油酯之指定實例包括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、與甘油油酸酯丙酸酯。然而其不為限制性且可單獨或以其組合使用。
其中較佳為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、與甘油二乙酸酯油酸酯。
二甘油酯之指定實例包括二甘油之混合酸酯,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、二甘油二乙酸二丙酯、二甘油二乙酸二丁酯、二甘油二乙酸二戊酯、二甘油二乙酸二己酯、二甘油二乙酸二庚酯、二甘油二乙酸二辛酯、二甘油二乙酸二壬酯、二甘油二乙酸二癸酯、二甘油二乙酸二月桂酸酯、二甘油二乙酸二肉豆蔻酸酯、二甘油二乙酸二棕櫚酸酯、二甘油二乙酸二硬脂酸酯、二甘油二乙酸二油酸酯、二甘油乙酸三丙酯、二甘油乙酸三丁酯、二甘油乙酸三戊酯、二甘油乙酸三己酯、二甘油乙酸三庚酯、二甘油乙酸三辛酯、二甘油乙酸三壬酯、二甘油乙酸三癸酯、二甘油乙酸三月桂酸酯、二甘油乙酸三肉豆蔻酸酯、二甘油乙酸三棕櫚酸酯、二甘油乙酸三硬脂酸酯、二甘油乙酸三油酸酯、二甘油月桂酸酯、二甘油硬脂酸酯、二甘油癸酸酯、二甘油肉豆蔻酸酯、與二甘油油酸酯。然而其不為限制性且可單獨或以其組合使用。
其中較佳為二甘油四乙酸酯、二甘油四丙酸酯、二甘油四丁酸酯、二甘油四辛酸酯、與二甘油四月桂酸酯。聚烷二醇之指定實例包括重量平均分子量為200至1,000之聚乙二醇與聚丙二醇。然而其不為限制性且可單獨或以其組合使用。
其中醯基結合聚烷二醇之羥基的化合物之指定實例包括聚氧伸乙基乙酸酯、聚氧伸乙基丙酸酯、聚氧伸乙基丁酸酯、聚氧伸乙基戊酸酯、聚氧伸乙基己酸酯、聚氧伸乙基庚酸酯、聚氧伸乙基辛酸酯、聚氧伸乙基壬酸酯、聚氧伸乙基癸酸酯、聚氧伸乙基月桂酸酯、聚氧伸乙基肉豆蔻酸酯、聚氧伸乙基棕櫚酸酯、聚氧伸乙基硬脂酸酯、聚氧伸乙基油酸酯、聚氧伸乙基亞麻油酸酯、聚氧伸丙基乙酸酯、聚氧伸丙基丙酸酯、聚氧伸丙基丁酸酯、聚氧伸丙基戊酸酯、聚氧伸丙基己酸酯、聚氧伸丙基庚酸酯、聚氧伸丙基辛酸酯、聚氧伸丙基壬酸酯、聚氧伸丙基癸酸酯、聚氧伸丙基月桂酸酯、聚氧伸丙基肉豆蔻酸酯、聚氧伸丙基棕櫚酸酯、聚氧伸丙基硬脂酸酯、聚氧伸丙基油酸酯、與聚氧伸丙基亞麻油酸酯。然而其不為限制性且可單獨或以其組合使用。
此外為了充分地呈現這些多價醇之效果,其較佳為在上述條件下由熔化材料形成醯化纖維素薄膜。更特別地,醯化纖維素薄膜係藉由混合醯化纖維素與多羥基醇以形成小粒,在擠壓器中熔化小粒且自T形模擠壓而形成。較佳為擠壓器之出口溫度(T2)高於入口溫度(T1)。進一步較佳為模之溫度(T3)高於擠壓器之出口溫度(T2)。簡言之,其較佳為在熔化小粒時,生產線之溫度增加。其乃因為如果自入口進料之原料的溫度急劇地提高,則多羥基醇首先液化變成液體,結果醯化纖維素在液化多羥基醇中浮動。對此狀態之原料無法自螺絲充分地施加剪切力。結果製造不熔化產物。在如所述原料未完全混合時,其無法產生上述塑性劑之效果,而且無法得到在擠壓熔化薄膜後抑制熔化薄膜之上表面與下表面間之差的效果。此外不熔化產物在薄膜形成後變成外來物質,如魚眼。此外來物質在使用偏光片觀看下不亮,而且因將光自所得薄膜背面投射而在螢幕上目視地觀看到。魚眼造成模出口之尾痕且增加模線數量。
T1較佳為150℃至200℃,更佳為160℃至195℃,而且進一步較佳為165℃至190℃。T2較佳為190℃至240℃,更佳為200℃至230℃,而且進一步較佳為200℃至225℃。擠壓器之入口與出口溫度T1、T2為240℃以下為重要的。如果溫度T1、T2超過240℃,則所得薄膜之彈性模數易增加。其乃考量因為在高溫發生熔化,醯化纖維素分解而造成交聯及增加彈性模數。模溫T3較佳為200℃至235℃,更佳為205℃至230℃,而且進一步較佳為205℃至225℃(均含)。
本發明較佳為使用亞磷酸為主化合物與亞磷酸酯為主化合物之一或兩者作為安定劑。因安定劑之存在,其可抑制隨時間經過之退化且可改良模線。其乃因為這些化合物安定劑作為調平劑以抵消因模之凹凸部份形成之模線。安定劑之含量較佳為0.005質量%至0.5質量%,更佳為0.01質量%至0.4質量%,而且進一步較佳為0.02質量%至0.3質量%。
(i)亞磷酸為主安定劑亞磷酸為主著色抑制劑並未特別地限制;然而其較佳為由化學式(通式)(1)至(3)表示之亞磷酸為主著色抑制劑。
在通式(2)表示之亞磷酸為主著色抑制劑中,X表示選自脂族鏈、具有芳核作為側鏈之脂族鏈、鏈中具有芳核之脂族鏈、及具有氧原子(二或更多個氧原子不緊鄰而存在)之鏈之基。此外k與q各為1以上之整數,及p為3以上之整數。
亞磷酸為主著色抑制劑之整數k與q較佳為1至10之整數。其乃因為在整數k與q各為1以上時,加熱期間之揮發性降低,而在整數k與q各為10以下時,亞磷酸為主著色抑制劑與乙酸丙酸纖維素之相容性改良。此外p值較佳為3至10。其乃因為在p為3以上時,加熱期間之揮發性降低,而在p為10以下時,亞磷酸為主著色抑制劑與乙酸丙酸纖維素之相容性改良。
至於由以下化學式(通式)(4)表示之亞磷酸為主著色抑制劑,其較佳為例如由下式(5)至(8)表示之化合物。
至於由以下通式(9)表示之亞磷酸為主著色抑制劑,其較佳為例如由下式(10)至(12)表示之化合物。
(ii)亞磷酸安定劑亞磷酸安定劑之實例包括環形新戊四基貳(十八碳基)亞磷酸酯、環形新戊四基貳(2,,-二第三丁基苯基)亞磷酸酯、環形新戊四基貳(2,6-二第三丁基-4-甲基苯基)亞磷酸酯、2,2-亞甲基貳(4,6-二第三丁基苯基)辛基亞磷酸酯、與參(2,4-二第三丁基苯基)亞磷酸酯。
(iii)其他安定劑弱有機酸、硫醚化合物或環氧化合物可摻合作為安定劑。弱有機酸並未特別地限制,只要其pKa值為1以上,不妨礙本發明之功能,而且防止變色及物理性質退化。此安定劑之實例包括酒石酸、檸檬酸、羥丁二酸、反丁烯二酸、草酸、琥珀酸、與順丁烯二酸。其可單獨地或以二或更多型式之混合物使用。
硫醚化合物之實例包括二月桂基硫二丙酸酯、二-十三碳基硫二丙酸酯、二肉豆蔻基硫二丙酸酯、二硬脂基硫二丙酸酯、與棕櫚基硬脂基硫二丙酸酯。其可單獨地或以二或更多型式之混合物使用。
環氧化合物之實例包括衍生自表氯醇與聯酚A之化合物、表氯醇與甘油之衍生物、及環形化合物,如二氧化乙烯基環己烷與3,4-環氧基-6-甲基環己基甲基-3,4-環氧基-6-甲基環己烷羧酸酯。此外可使用環氧化大豆油、環氧化蓖麻油與長鏈α-烯烴氧化物。其可單獨地或以二或更多型式之混合物使用。
(醯化纖維素樹脂)(組成物/取代程度)用於本發明之醯化纖維素(樹脂)較佳為滿足由方程式(1)至(3)表示之所有要求。
在方程式(1)至(3)中,A表示乙酸基之取代程度,B為丙酸基、丁酸基、戊醯基、與己醯基之取代程度和。
較佳為,
更佳為,
進一步較佳為,
如上所述,醯化纖維素係藉由將丙酸基、丁酸基、戊醯基、與己醯基引入纖維素中而製造。在得到以上範圍時,熔化溫度降低及可抑制自熔化材料形成薄膜附帶之熱解,而且其較佳。另一方面,熔化溫度及熱解溫度彼此接近,及難以抑制此範圍外之熱解且其較不佳。
這些醯化纖維素化合物可單獨地或以二或更多型式之混合物使用。醯化纖維素以外之聚合物成分可適當地混合。其次詳細解釋一種製造用於本發明之醯化纖維素的方法。本發明醯化纖維素用原料、棉及合成方法更特別地敘述於Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第7至12頁。
(原料及前處理)纖維素材料較佳為衍生自闊葉樹、針葉樹及棉毛。至於纖維素材料,其較佳為含92質量%至99.9質量%(均含)之高量α-纖維素的高純度材料。在纖維素材料為薄膜及團塊之形式時,其較佳為事先使其碎裂。纖維素較佳為破裂成絨毛狀態。
(活化)在醯化前較佳為使纖維素材料接觸活化劑(活化處理)。至於活化劑,其可使用羧酸或水。纖維素材料可藉選自噴灑、逐滴加入及浸泡之方法加入活化劑。
作為活化劑之羧酸的較佳實例包括具有2至7個碳原子之羧酸,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(三甲基乙酸)、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、環戊羧酸、庚酸、環己羧酸、與苯甲酸;更佳實例為乙酸、丙酸與丁酸。其中特佳為乙酸。
如果需要,則在活化中可進一步加入相對纖維素較佳為約0.1質量%至10質量%之量的醯化觸媒,如硫酸。此外可加入二或更多型活化劑或可加入具有2至7個碳原子之羧酸酐。
在活化中較佳為進一步加入之醯化觸媒(如硫酸)之量相對纖維素為0.1質量%至10質量%。此外可加入二或更多型活化劑或可加入具有2至7個碳原子之羧酸酐。
活化劑之加入量相對纖維素較佳為不少於5質量%,更佳為不少於10質量%,而且特佳為不少於30質量%。活化劑加入量之上限並未特別地限制,只要不降低生產力;然而加入量相對纖維素之質量較佳為100倍以下,更佳為20倍以下,而且特佳為10倍以下。
活化處理之時間較佳為20分鐘以上。活化處理之上限並未特別地限制,只要不影響生產力;然而較佳為72小時以下,更佳為24小時以下,而且特佳為12小時以下。活化溫度為0℃至90℃(均含),進一步較佳為15℃至80℃(均含),而且特佳為20℃至60℃(均含)。
(醯化)用於本發明之醯化纖維素可藉一種對纖維素加入或循序供應兩型羧酸酐而反應之方法;一種使用兩型羧酸(例如乙酸/丙酸酐混合物)之混合物之酐而與纖維素反應之方法;一種在反應系統中由作為原料之一種羧酸與另一種羧酸之酸酐(乙酸與丙酸酐)合成酸酐混合物(例如乙酸/丙酸酐混合物),然後將混合物與纖維素反應之方法;及一種一旦合成取代程度小於3之醯化纖維素則以酸酐與酸鹵將其餘羥基醯化之方法製備。至於在第6位置處具有高取代程度之醯化纖維素之合成,其敘述於日本專利申請案公開第11-5851、2002-212338與2002-338601號等。
(酸酐)至於羧酸之酐,其較佳地提及具有2至7個碳原子之羧酸酐,如乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、己酸酐、與苯甲酸酐。更佳為乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、與己酸酐;而且特佳為可提及乙酸酐、丙酸酐與丁酸酐。
其通常將乙酸酐以過量加入纖維素。更特別地,將乙酸酐以相對纖維素之羥基為1.1至50當量,更佳為1.2至30當量,而且特佳為1.5至10當量之量加入。
(觸媒)至於用於依照本發明醯化纖維素之製造的醯化觸媒,其較佳為使用布忍斯特酸或路易士酸。布忍斯特酸或路易士酸之定義可在物化字典”Rikagaku Jiten”,第5版(2000)中發現。更佳為使用硫酸或過氯酸作為觸媒,而且特佳為硫酸。觸媒之較佳量相對纖維素為0.1質量%至30質量%,更佳為1質量%至15質量%,而且特佳為3質量%至12質量%。
(溶劑)在醯化反應中可加入溶劑以調整黏度、反應速率、攪拌性質、與醯基取代比率。至於溶劑,其較佳地提及羧酸,更佳為具有2至7個碳原子之羧酸,如乙酸、丙酸、丁酸、己酸、與苯甲酸,而且特佳地可提及乙酸、丙酸與丁酸。這些溶劑可以混合物之形式使用。
(醯化條件)在醯化反應中混合酸酐與觸媒,如果需要及溶劑,然後混合纖維素。或者其可循序加入,因而個別地及分別地混合纖維素。通常其較佳為酸酐與觸媒之混合物,或製備酸酐、觸媒與溶劑之混合物作為醯化劑,然後將醯化劑與纖維素反應。醯化劑較佳為事先冷卻以抑制在反應容器內由於醯化反應期間之熱產生造成之溫度增加。
醯化劑可一次或分批加入纖維素。或者纖維素可一次或分批加入醯化劑。醯化反應達到之最高溫度較佳為50℃以下。其乃因為在反應溫度為50℃以下時,其不進行解聚,結果幾乎不得到聚合程度不當之醯化纖維素。醯化反應達到之上限溫度較佳為45℃以下,更佳為40℃以下,而且特佳為35℃以下。反應之最低溫度較佳為-50℃以上,更佳為-30℃以上,而且特佳為-20℃以上。醯化時間較佳為0.5小時至24小時(均含),更佳為1至12小時(均含),而且特佳為1.5至10小時(均含)。
(反應終止劑)在製造用於本發明之醯化纖維素的方法中,反應終止劑可較佳為在醯化反應後加入。任何反應終止劑均可加入,只要其分解酸酐。此反應終止劑之較佳實例包括水、醇(如乙醇、甲醇、丙醇、異丙醇)及含其之組成物。較佳為加入羧酸(如乙酸、丙酸或丁酸)與水之混合物。至於羧酸,其特佳為乙酸。羧酸與水可以任何比例使用;然而水之含量較佳為在5質量%至80質量%,進一步較佳為10質量%至60質量%,而且特佳為15質量%至50質量%之範圍內。
(中和劑)在醯化反應終止反應中或之後,為了水解過量地存在於反應系統中之無水羧酸,中和一部份或全部羧酸與酯化觸媒,及控制殘餘硫酸基與殘餘金屬之量,其可加入中和劑或其溶液。
至於中和劑之較佳實例包括銨、有機四級銨、鹼金屬、第II族金屬、第III-XII族金屬與第XIII-XV族元素之碳酸鹽、碳酸氫鹽、有機酸鹽(如乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽、苯甲酸鹽、酞酸鹽、酞酸氫鹽、檸檬酸鹽、與酒石酸鹽)、氫氧化物與氧化物。中和劑之進一步較佳實例包括鹼金屬或第II族金屬之碳酸鹽、碳酸氫鹽、有機酸鹽、氫氧化物與氧化物。其特佳實例包括鈉、鉀、鎂、與鈣之碳酸鹽、碳酸氫鹽、乙酸鹽、與氫氧化物。中和劑用溶劑之較佳實例包括水、有機酸(如乙酸、丙酸與丁酸)、及這些溶劑之混合物。
(部份水解)如此得到之醯化纖維素具有接近3之總取代比率。為了得到具有所需取代程度之醯化纖維素,醯化纖維素通常在20℃至90℃於少量觸媒(通常為如殘餘硫酸之醯化觸媒)與水存在下維持數分鐘至數日以部份地水解酯鍵,因而將醯化纖維素經醯基取代之程度降至所需程度。其稱為「催熟」。在得到所需醯化纖維素之時間點,較佳為將存在於反應系統中之殘餘觸媒以上述中和劑或其溶液完全中和而終止部份水解。或者較佳為將如碳酸鎂、乙酸鎂之中和劑(其在反應溶液中產生溶解度低之鹽)加入反應溶液,而在溶液中有效地去除觸媒(如硫酸酯)或鍵結纖維素。
(過濾)反應混合物較佳為經過濾以去除或減少醯化纖維素中之未反應產物、較不溶鹽與其他外來物質。過濾係在醯化完成至再沉澱之任何步驟實行。在過濾前,反應混合物較佳為以適當溶劑稀釋而控制過濾壓力及處理。其經過濾得到醯化纖維素溶液。
(再沉澱)將如此得到之醯化纖維素混合水或不良溶劑,如羧酸、乙酸或丙酸之水溶液,或將不良溶劑混合醯化纖維素溶液以再沉澱醯化纖維素。將再沉澱之纖維素清洗及施加安定處理而得到所需醯化纖維素。醯化纖維素溶液之再沉澱操作係連續地實行或分成數次(每次為預定量)。
(清洗)如此製造之醯化纖維素較佳為經清洗。其可使用任何清洗溶劑,只要其較不溶解醯化纖維素且可去除雜質;然而通常使用水或溫水。清洗之進行可藉任何方法監測;然而較佳為藉氫離子濃度分析、離子層析、導電度分析、ICP(高頻感應電偶電漿)發射光譜分析、元素分析、或原子吸收分析監測。
(安定化)為了進一步改良安定性或降低羧酸之味道,以溫水清洗後之醯化纖維素較佳為亦以弱鹼(如鈉、鉀、鈣、鎂、或鋁之碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物、或氧化物)之水溶液處理。
(乾燥步驟)在本發明中,為了將醯化纖維素之水含量控制在較佳量,其較佳為乾燥醯化纖維素。乾燥步驟較佳為在0℃至200℃,進一步較佳為40℃至180℃,而且特佳為50℃至160℃之溫度實行。本發明之醯化纖維素較佳為具有不超過2質量%以下,進一步較佳為不超過1質量%,而且特佳為不超過0.7質量%之水含量。
(組態)本發明之醯化纖維素可取各種形狀,如粒狀、粉狀、纖維狀、及大塊形式。作為製造薄膜之原料,其較佳為粒狀或粉狀形狀。因此乾燥後之醯化纖維素可經粉碎或篩選以改良顆粒均勻性及其處理。在醯化纖維素為顆粒形狀時,不少於90質量%之顆粒較佳為具有0.5毫米至5毫米之粒度。此外不少於50質量%之所使用顆粒較佳為具有1毫米至4毫米之粒度。其較佳為醯化纖維素顆粒之形狀儘可能為圓形。用於本發明之醯化纖維素顆粒較佳為具有0.5克/立方公分至1.3克/立方公分,進一步較佳為0.7克/立方公分至1.2克/立方公分,而且特佳為0.8克/立方公分至1.15克/立方公分之視密度。一種測量視密度之方法定義於JIS(日本工業標準)K-7365。本發明之醯化纖維素顆粒較佳為具有10°至70°,進一步較佳為15°至60°,而且特佳為20°至50°之靜止角。
(聚合程度)較佳地用於本發明之醯化纖維素的聚合程度平均為100至700,較佳為120至600,而且進一步較佳為130至450。平均聚合程度係藉例如Uda等人提議之限制黏度法(Kazuo Uda、Hideo Saito之the official journal of the Society of Fiber Science and Technology,Japan,第18卷,第1期,第105至120頁,1962)及凝膠穿透層析(GPC)測量。這些方法更特別地敘述於日本專利申請案公開第9-95538號。
[醯化纖維素之合成實例]以下敘述用於本發明之醯化纖維素的合成實例;然而本發明不受其限制。
視所需之醯基取代程度而定,醯化劑係單獨或組合選自乙酸、乙酸酐、丙酸、丙酸酐、丁酸、與丁酸酐。然後將纖維素、醯化劑與作為觸媒之硫酸混合。使混合物接受將反應溫度維持在40℃以下而實行之醯化反應。在消耗作為原料之纖維素(醯化結束)後,將反應溶液進一步在40℃以下加熱以將醯化纖維素之聚合程度控制至所需程度。加入乙酸水溶液以水解殘餘酸酐,然後將反應溶液加熱至60℃以下以實行醯化纖維素之部份水解而將其總取代程度控制至所需程度。殘餘硫酸係藉由加入過量乙酸鎂而中和。以乙酸水溶液實行再沉澱且以水重複地清洗而得醯化纖維素。
醯化劑之組成物、醯化反應之溫度及時間、部份水解之溫度及時間視所需取代程度及聚合程度而不同,因而合成取代程度及聚合程度不同之醯化纖維素。
(i)消光劑較佳為加入細粒作為消光劑。至於用於本發明之細粒,其可提及二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳酸鈣、滑石、黏土、煅燒高嶺土、煅燒矽酸鈣、水合矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂、與磷酸鈣。就低濁度而言,其較佳為含矽細粒。特佳為使用二氧化矽。較佳為二氧化矽細粒具有20奈米以下之平均一級粒度及70克/公升以上之視比重。平均一級粒度更佳為小至5奈米至16奈米,因為可降低霧值。視比重較佳為90克/公升至200克/公升,而且更佳為100克/公升至200克/公升。視比重越大越佳。其乃因為可製備高濃度分散液而改良霧值及凝集。
這些細粒一般形成平均粒度為0.1微米至3.0微米之二級顆粒。這些二級顆粒係以一級顆粒之凝集體的形式存在於薄膜表面上而促成產生0.1微米至3.0微米之凹凸部份。平均二級粒度較佳為0.2微米至1.5微米(均含),進一步較佳為0.4微米至1.2微米(均含),而且最佳為0.6微米至1.1微米(均含)。一級及二級顆粒之粒度係由在掃描電子顯微鏡下觀察而測量之顆粒外圍的直徑表示。改變顯微鏡之視野測量200個顆粒之直徑而得其平均粒度。
至於二氧化矽細粒,其可使用市售產品,如Aerosil R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(其均由Japan Aerosil Industry Co.,Ltd.製造)。至於氧化鋯細粒,其可使用市售產品R976與R811(其均由Japan Aerosil Industry Co.,Ltd.製造)。其中特佳為Aerosil 200V、Aerosil R972V,其為具有20奈米以下之平均一級粒度及70克/公升以上之視比重的二氧化矽細粒,因為其有效地降低摩擦係數同時維持所得光學薄膜之低濁度。
(ii)其他添加劑除了上述添加劑,其可加入各種添加劑,如UV保護劑(例如羥基二苯基酮化合物、苯并***化合物、柳酸酯化合物、與氰基丙烯酸酯化合物)、紅外線吸收劑、光學調節劑、界面活性劑、與除味劑(胺等)。其細節敘述於Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第17至22頁,而且可較佳地使用此報告所述之材料。
至於紅外線吸收劑,其可使用日本專利申請案公開第2001-194522號所述者。至於UV保護劑,其可使用日本專利申請案公開第2001-151901號所述者。其各較佳為含相對醯化纖維素為0.001質量%至5質量%之量。
至於光學調節劑,其可提及遲滯調節劑。至於遲滯調節劑,其可使用日本專利申請案公開第2001-166144、2003-344655、2003-248117、與2003-66230號所述者。面內遲滯(Re)及厚度方向遲滯(Rth)可藉遲滯調節劑控制。遲滯調節劑之加入量較佳為不超過10質量%,更佳為不超過8質量%,而且進一步較佳為不超過6質量%。
醯化纖維素混合物(含醯化纖維素、塑性劑、安定劑、與其他添加劑)較佳為滿足以下物理性質。
(i)加熱損失比例加熱損失比例指在氮氣大氣下將樣品自室溫以10℃/分鐘之溫度增加速率加熱時,樣品重量在220℃之損失比例。在如上所述製備醯化纖維素混合物之組成物時,加熱損失比例可較佳地控制在不超過5重量%,更佳為不超過3重量%,而且進一步較佳為不超過1重量%之範圍內。藉此可抑制如薄膜形成期間產生氣泡之損壞。
(ii)熔化黏度醯化纖維素混合物在220℃較佳為具有每秒100 Pa.s至1000 Pa.s,更佳為200 Pa.s至800 Pa.s,而且進一步較佳為300 Pa.s至700 Pa.s之熔化黏度。在將醯化纖維素混合物之熔化黏度設定成高達如上所述時,其可防止在模之出口處發生之熔化拉伸延伸(抽拉),成功地防止由於抽拉之定向排序造成之光學各向異性(遲滯)增加。黏度可藉任何方法控制;然而藉由改變醯化纖維素之聚合程度及額外試劑(如塑性劑)之量而控制。
(6)粒化醯化纖維素混合物較佳為在熔化前粒化以形成調配物。醯化纖維素混合物較佳為在粒化前乾燥。然而乾燥操作及擠壓操作可藉彎曲型擠壓器同時進行。在分別地實行乾燥步驟時,混合物在90℃加熱爐中乾燥8小時以上。然而乾燥步驟不限於此方法。粒化係如下實行。將醯化纖維素混合物在雙螺絲捏合擠壓器中於150℃至250℃(均含)熔化,然後擠壓成條形式。條在水中固化後切割。或者粒化可藉水下切割法實行,其中在擠壓來自噴嘴之熔化物後將條在水中切割。
只要充分地實行熔化及捏合,其可使用任何已知擠壓器,如單螺絲擠壓器、非交錯及反轉雙螺絲擠壓器、交錯及反轉雙螺絲擠壓器、與交錯及同轉雙螺絲擠壓器。
粒之大小可較佳為橫切面面積在1平方毫米至300平方毫米(均含),及長度在1毫米至30毫米(均含),而且更佳為橫切面面積在2毫米至100平方毫米(均含),及長度在1.5毫米至10毫米(均含)之範圍內。在粒化時,上述添加劑可自原料入口及提供於擠壓器中間之通氣口傳送。
擠壓器之轉數較佳為10 rpm至1000 rpm(均含),更佳為200 rpm至700 rpm(均含),而且進一步較佳為30 rpm至500 rpm(均含)。在轉數低於此範圍時較不佳,因為混合物在擠壓器中之停留時間變長而造成熱退化,結果分子量降低且偏黃色降解。另一方面,在轉數過高時較不佳,因為易發生分子因剪切而分解,結果分子量降低且交聯凝膠增加。
熔化物在粒化擠壓器中之停留時間較佳為10秒至30分鐘(均含),更佳為15秒至10分鐘(均含),而且進一步較佳為30秒至3分鐘(均含)。停留時間越短越佳,只要混合物充分地熔化。其乃因為可抑制樹脂退化及顏色變黃。
(i)乾燥步驟較佳為形成上述小粒。小粒之水含量較佳為在熔化薄膜形成前降低。在本發明中為了控制水醯化纖維素之水含量,其較佳為乾燥醯化纖維素。乾燥醯化纖維素經常使用除濕乾燥器,但是並未特別地限制,只要得到所需水含量。較佳為醯化纖維素藉單獨或組合如加熱、鼓風、降壓、及攪拌之裝置而有效地乾燥。進一步較佳為建構絕熱乾燥進料漏斗。乾燥溫度較佳為0℃至200℃,進一步較佳為40℃至180℃,而且特佳為60℃至150℃。乾燥溫度太低則較不佳,因為不僅乾燥需要長時間,亦無法得到所需之水含量。乾燥溫度太高亦較不佳,因為樹脂變黏而造成阻塞。乾燥空氣量較佳為20立方米/小時至400立方米/小時,進一步較佳為50立方米/小時至300立方米/小時,而且特佳為100立方米/小時至250立方米/小時。乾燥空氣量太低則較不佳,因為乾燥速率低。另一方面,在乾燥空氣量超過特定程度時,即使乾燥空氣量增加仍無法預期乾燥速率之戲劇性改良。因此就經濟觀點而言,增加乾燥空氣量不利。空氣之露點較佳為0℃至-60℃,進一步較佳為-10℃至-50℃,而且特佳為-20℃至-40℃。至於乾燥時間,其較佳為需要至少15分鐘,而且進一步較佳為1小時以上,而且特佳為2小時以上。另一方面,在將小粒乾燥超過50小時時,其無法預期降低水含量之效果且可能發生樹脂之熱退化。因而本發明之醯化纖維素的水含量較佳為不超過1.0質量%,進一步較佳為不超過0.1質量%,而且特佳為不超過0.01質量%。
(ii)熔化擠壓醯化纖維素係經擠壓器(與用於上述粒化之擠壓器不同)之供應口供應至汽缸中。醯化纖維素(樹脂)較佳為藉上述方法乾燥以降低其水含量。為了防止熔化樹脂經殘餘氧氧化,其較佳為在惰氣(如氮)中或在真空中將擠壓器排氣通風而實行乾燥步驟。擠壓器之螺絲壓縮比例係設成2.5至4.5,及L/D比例係設成20至70。L/D比例指汽缸之長度對內徑之比例。此外擠壓溫度係設成190至240℃。在擠壓器之內溫超過240℃時,其較佳為在擠壓器與模之間提供冷卻器。
在L/D太小而低於20時,混合物無法充分地熔化或捏合,結果細結晶趨於殘留在所得醯化纖維素薄膜中。反之在L/D太大而超過70時,醯化纖維素樹脂在擠壓器中之停留時間太長,結果易造成樹脂退化。此外在停留時間太長時,分子趨於破裂,結果分子量降低而減弱所得醯化纖維素薄膜之機械強度。因而為了抑制所得醯化纖維素薄膜免於變黃,及形成足以防止抽拉之薄膜破裂的強硬薄膜,L/D比例較佳為在20至70,更佳為22至65,而且特佳為24至50之範圍內。
擠壓溫度較佳為設成上述溫度範圍。如此得到之醯化纖維素薄膜具有特徵值2.0%以下之霧值及10以下之黃色指數(YI值)。
在此使用之霧值為得知擠壓溫度是否太低之指數,換言之,得知殘留在所得醯化纖維素薄膜中之結晶量程度的指數。在霧值超過2.0%時,所得醯化纖維素薄膜之機械強度降低且趨於發生因抽拉之薄膜破裂。另一方面,黃色指數(YI值)係作為得知擠壓溫度是否太高之指數。在黃色指數(YI值)為10以下時,關於變黃不產生問題。
至於擠壓器,其通常使用設備成本相當便宜之單螺絲擠壓器,其包括Full flight、Madoc及Dulmage型。在使用熱安定性相當低之醯化纖維素時,Full flight型較佳。另一方面,其可使用雙螺絲擠壓器,雖然其設備成本高,但是因為可在自通氣口(其藉由改變螺絲段而提供於擠壓器中間)蒸發不必要揮發性成分時實行擠壓而有利。雙螺絲擠壓器大致分成同轉型及反轉型。兩種型式均可使用;然而同轉型較佳,因為幾乎不發生樹脂停留且自清性能高。雙螺絲擠壓器之設備成本高,但是捏合性能及樹脂供應性能優良。由於樹脂可在低溫擠壓,雙螺絲擠壓器適合使用醯化纖維素形成薄膜。尚未乾燥之醯化纖維素小粒及粉末可藉由適當地配置通氣口而直接使用。此外在薄膜形成期間自薄膜切除之邊緣可不必乾燥而直接再使用。
應注意,螺絲之直徑視每單位時間所需之擠壓量而不同,其較佳為10毫米至300毫米(均含),更佳為20毫米至250毫米(均含),而且進一步較佳為30毫米至150毫米(均含)。
(iii)過濾為了自醯化纖維素去除外來物質及防止外來物質損壞齒輪泵,其較佳為藉由在擠壓器出口提供過濾器而實行所謂之破裂板型過濾。此外為了有效地去除外來物質,其較佳為將其中裝有葉型碟過濾器之過濾裝置提供在齒輪泵下游。過濾器可提供單一位置(單階段過濾)或多個位置(多階段過濾)。過濾器之過濾準確度越高越佳。然而就承受過濾器之壓力及過濾器阻塞而增加之壓力而言,過濾準確度較佳為3微米至15微米,而且進一步較佳為3微米至10微米。特別是在最終過濾階段使用葉型碟過濾器時,由品質觀點較佳為使用具有高過濾準確度之過濾材料。就適當地維持承受壓力及過濾器之使用壽命而言,過濾準確度可藉由改變過濾器數量而控制。由於過濾器係在高溫/高壓條件下使用,其較佳為使用由不銹鋼材料形成之過濾器。不銹鋼材料中,其特佳為使用不銹鋼及鋼作為此材料。考量腐蝕,其希望使用不銹鋼。過濾器可為線材料之編織品,或者可使用藉由燒結長金屬纖維或金屬粉末形成之燒結過濾器。就過濾準確度及過濾器使用壽命而言,燒結過濾器較佳。
(iv)齒輪泵為了改良薄膜之厚度準確度,降低注射量之變異數為重要的。為了達成之,在擠壓器與模之間提供齒輪泵以按固定速率供應醯化纖維素為有效的。齒輪泵包括一對相互銜接之齒輪:驅動齒輪與被驅動齒輪,而且包覆在泵中。在驅動驅動齒輪時,銜接驅動齒輪之被驅動齒輪轉動而經形成於外殼(齒輪箱)上之吸取口將熔化樹脂吸取至泵腔中,然後將熔化樹脂自形成於外殼上之排出口以固定速率排出。即使樹脂係自擠壓器尖端部份以不同壓力擠壓,此差因使用齒輪泵而吸收。結果在薄膜形成裝置下游降低樹脂壓力變異數,因而改良厚度方向之尺寸安定性。
亦可使用另一種方法藉齒輪泵以更固定之速率供應樹脂。在此方法中,齒輪泵上游之樹脂壓力藉由改變螺絲轉數而控制成固定。或者使用準確齒輪泵(其使用不少於三個齒輪)之方法為有效的,因為可克服齒輪之變異數。
在使用齒輪泵時有其他優點。由於降低螺絲尖端部份之壓力而形成薄膜,其預期降低能量消耗,防止溫度降低且改良醯化纖維素之運輸效率,降低樹脂在擠壓器中之停留時間及擠壓器之L/D比例。在使用過濾器去除外來物質時,如果不使用齒輪泵,則自螺絲供應之樹脂量可能隨過濾壓力增加而改變。然而此現象可因組合使用齒輪泵而克服。
經擠壓器之供應口供應且自模排出之樹脂的停留時間較佳為2分鐘至60分鐘(均含),更佳為3分鐘至40分鐘(均含),而且進一步較佳為4分鐘至30分鐘(均含)。
在經齒輪泵之軸承循環之聚合物不順利地流動時,驅動部份及軸承部份中聚合物之密封性能退化,造成如測量多變及樹脂擠壓壓力之波動大的問題。為了克服這些問題,齒輪泵必須考量醯化纖維素之熔化黏度而設計(特別是注意餘隙)。在某些情形,殘留在齒輪泵中之醯化纖維素造成退化。因此齒輪泵之結構必須設計成使得樹脂殘留儘可能少。連接擠壓器與齒輪泵或齒輪泵與模之管線及轉換器亦必須設計成使得樹脂殘留儘可能少。此外為了安定熔化黏度對溫度之依附性高的醯化纖維素樹脂之擠壓壓力,其較佳為儘可能降低溫度波動。通常為了將管線加溫經常使用帶式加熱器(設備成本不昂貴),更佳為使用鋁鑄加熱器(溫度變化小)。此外為了安定擠壓器之排出壓力,其較佳為在擠壓器之桶附近提供3至20個加熱器以熔化樹脂。
(v)模將醯化纖維素藉具有上述結構之擠壓器熔化,而且如果需要,則經過濾器與齒輪泵將熔化樹脂(醯化纖維素)連續地進料至模。其可使用任何型式之模,只要熔化樹脂在模中之停留時間短。模之實例包括T形模、魚尾模及塗架模。此外為了增加樹脂之溫度均勻性,其可將靜態混合器提供於T形模上游。T形模出口之餘隙(唇餘隙)較佳為通常大至薄膜厚度之1.0至5.0倍,更佳為1.2至3倍,而且進一步較佳為1.3至2倍。在唇餘隙小於薄膜厚度之1.0倍時,其難以形成良好之平坦薄膜。相反地,超過薄膜厚度之5.0倍的唇餘隙較不佳,因為薄膜之方向準確度降低。模為決定所得薄膜之厚度準確性的極重要單元。因此較佳為使用可嚴格地控制所得薄膜之厚度準確性之模。通常薄膜之厚度可藉模控制在40毫米至50毫米之節距。模較佳為將薄膜之厚度控制在35毫米以下,而且進一步較佳為25毫米以下之節距。由於醯化纖維素之熔化黏度對溫度及剪切速率具有高依附性,設計寬度方向之溫度及流速差儘量小之模為重要的。此外已知裝有自動厚度調節器之模,其安置於模之下游且測量所形成薄膜之薄膜厚度,計算厚度偏差且將計算結果反饋至厚度調節器,因而控制薄膜厚度。使用此模在長期連續製造中降低薄膜厚度差為有效的。
其通常使用設備成本便宜之單層形成裝置形成薄膜。在某些情形,多層形成裝置可在形成功能層作為外層之情形用於形成由型式不同之兩層形成之薄膜。功能層通常較佳為在表面上形成薄層;然而層之厚度比例並未特別地限制。
(vi)流延自模以片形式擠壓之醯化纖維素在冷卻圓筒上固化而得薄膜。此時冷卻圓筒與以片形式擠壓之醯化纖維素間之黏附性較佳為藉如施加靜電法、空氣刀法、空氣室法、真空噴嘴法、或接觸輥法之方法改良。此改良黏附性之方法可應用於經擠壓片之全部或一部份表面。特別地,稱為「邊緣插銷」之方法經常用於僅將片之兩邊黏附在冷卻圓筒上。然而黏附邊緣之方法不限於此。
更佳為使用多個冷卻圓筒將片逐漸冷卻。特別是通常及經常使用3個冷卻圓筒,但是不限於此。冷卻圓筒之直徑較佳為100毫米至1000毫米(均含),而且更佳為150毫米至1000毫米(均含)。冷卻圓筒間之間隔較佳為1毫米至50毫米(均含),而且更佳為1毫米至30毫米(均含)。
冷卻圓筒之溫度較佳為60℃至160℃(均含),更佳為70℃至150℃(均含),而且進一步較佳為80℃至140℃(均含)。將醯化纖維素片自冷卻圓筒去除且藉夾輥捲起。捲起速率較佳為10米/分鐘至100米/分鐘(均含),更佳為15米/分鐘至80米/分鐘(均含),而且進一步較佳為20米/分鐘至70米/分鐘(均含)。
所形成薄膜之寬度較佳為0.7米至5米(均含),更佳為1米至4米(均含),而且進一步較佳為1.3米至3米(均含)。如此得到之薄膜(未抽拉薄膜)的厚度較佳為30微米至400微米(均含),更佳為40微米至300微米(均含),而且進一步較佳為50微米至200微米(均含)。
在使用接觸輥法時,接觸輥之表面可由橡膠、塑膠(如Teflon(註冊商標))或金屬形成。此外可使用所謂之撓性輥。由於撓性輥係由薄金屬輥製成,其在薄膜接觸撓性輥時壓制輥之表面及將接觸面積加大。接觸輥之溫度較佳為60℃至160℃(均含),更佳為70℃至150℃(均含),而且進一步較佳為80℃至140℃(均含)。
(vii)捲起如此得到之片較佳為修整兩邊及捲起。如果需要則將修整之邊緣部份壓碎、粒化及解聚/再聚合,而且再循環作為相同型式或不型式之薄膜的原料。至於修整切割器,其可使用選自轉動切割器、片切割器及刀片等任何型式之切割器。此切割器可由選自碳鋼與不銹鋼等任何型式之材料形成。通常較佳為使用超硬刀片及陶瓷刀片,因為切割器可長期使用而不產生粉狀切屑。
在捲起前,就防止損壞而言,層合薄膜較佳為附著兩個表面至少之一。捲起之較佳張力為1公斤/米寬至50公斤/米寬(均含),更佳為2公斤/米寬至40公斤/米寬(均含),而且進一步較佳為3公斤/米寬至20公斤/米寬(均含)。張力小於1公斤/米寬則難以將薄膜均勻地捲起。反之,施加超過50公斤/米寬之張力較不佳。其乃因為薄膜緊緊地捲起。結果捆外觀不良。此外由於蠕動現象造成之薄膜的凸起部份擴大,而且造成波動,或擴大之薄膜造成殘餘雙折射。捲起步驟期間之張力較佳為藉提供於生產線中間之張力控制器偵測,而且控制以對捲起之薄膜施加固定張力。在薄膜形成生產線中,如果有溫度不同之處,則因熱膨脹而使薄膜長度不同,即始是些微。在此情形,其控制夾輥間抽拉速度比例而在生產線中間不對薄膜施加超過預定值之過度張力。
由於捲起步驟期間之張力可藉張力控制器控制,其可施加固定張力而捲起薄膜。張力較佳為隨輥直徑增加而減小。以此方式,其可施加適當張力而較佳地捲起薄膜。通常隨輥直徑增加,張力逐漸減小。然而其有時較佳為張力隨輥直徑增加而增加。
(viii)未抽拉醯化纖維素薄膜之物理性質如此得到之未抽拉醯化纖維素薄膜較佳為具有0奈米至20奈米之遲滯(Re)及0奈米至80奈米之遲滯(Rth),更佳為0奈米至15奈米之Re及0奈米至70奈米之Rth,而且進一步較佳為0奈米至10奈米之Re及0奈米至60奈米之Rth。Re及Rth各表示面內遲滯及沿厚度之遲滯。Re係藉分析儀KOBRA 21ADH(Oji Scientific Instrument)以薄膜之正交線方向的入射光測量。Rth係基於在三個方相測量之遲滯值計算。其一為Re,其他為以入射角相對薄膜正交線為+40°與-40°之入射光測量之遲滯值(在此情形以面內遲相作為傾斜軸(轉動軸))。假設將薄膜形成方向(長度方向)與薄膜Re之遲相軸間形成之角度以θ表示,則θ較佳為接近0°、+90°或-90°。所有光之穿透率較佳為90%以上,更佳為91%以上,而且進一步較佳為98%以上。霧值較佳為1%以下,更佳為0.8%以下,而且進一步較佳為0.6%以下。
長度方向與寬度方向之厚度差各較佳為在0%至4%(均含),更佳為0%至3%(均含),而且進一步較佳為0%至2%(均含)之範圍內。拉伸彈性模數較佳為1.5仟牛頓/平方毫米至3.5仟牛頓/平方毫米(均含),更佳為1.7仟牛頓/平方毫米至2.8仟牛頓/平方毫米(均含),而且進一步較佳為1.8仟牛頓/平方毫米至2.6仟牛頓/平方毫米(均含)。破裂(延展性)較佳為3%至100%(均含),更佳為5%至80%(均含),而且進一步較佳為8%至50%(均含)。
薄膜之Tg(其指醯化纖維素與添加劑之混合物的Tg)較佳為95℃至145℃(均含),更佳為100℃至140℃(均含),而且進一步較佳為105℃至135℃(均含)。薄膜在80℃每日之長度與寬度方向的熱尺寸變化均較佳為0%至±1%(均含),更佳為0%至±0.5%(均含),而且進一步較佳為0%至±0.3%(均含)。薄膜在40℃於90%之相對濕度的水滲透力較佳為300克/平方米/日至1000克/平方米/日(均含),更佳為400克/平方米/日至900克/平方米/日(均含),而且進一步較佳為500克/平方米/日至800克/平方米/日(均含)。薄膜在25℃於80%之相對濕度的平衡水含量較佳為1質量%至4質量%(均含),更佳為1.2質量%至3質量%(均含),而且進一步較佳為1.5質量%至2.5質量%(均含)。
藉上述方法形成之薄膜可經抽拉以控制Re及Rth。抽拉可較佳為在Tg(℃)至(Tg+50)℃(均含),更佳為(Tg+3)℃至(Tg+30)℃(均含),而且進一步較佳為(Tg+5)℃至(Tg+20)℃(均含)實行。抽拉可在至少一個方向以較佳為1%至300%(均含),更佳為2%至250%(均含),而且進一步較佳為3%至200%(均含)之比率實行。抽拉在長度與寬度方向相等地實行;然而較佳為不相等地實行。換言之,一個方向之抽拉比率較佳為大於另一個方向。長度方向或寬度方向之抽拉比率可較大;然而較小之抽拉比率較佳為1%至30%(均含),更佳為2%至25%(均含),而且進一步較佳為3%至20%(均含)。較大抽拉比率較佳為30%至300%(均含),更佳為35%至200%(均含),而且進一步較佳為40%至150%(均含)。抽拉可在單一階段或多階段實行。抽拉比率係依照以下方程式得到:抽拉比率(%)=100×{(抽拉後長度)-(抽拉前長度)}/(抽拉前長度)
抽拉可在縱向方向使用不少於兩對夾輥,將較接近出口側之輥的轉速(週邊速度)設為較大而實行(縱向抽拉)。或者抽拉可在縱向方向之垂直方向以夾子夾持薄膜兩邊而實行(橫向抽拉)。此外抽拉可在兩個方向同時實行(雙軸拉伸),如日本專利申請案公開第2000-37772、2001-113591與2002-103445號所述。
Re與Rth之比例可藉由控制長度-寬度比例(在縱向拉伸之情形為將夾輥間長度除以薄膜寬度而得)而自由地控制。更特別地,Ret/Re比例因長度-寬度比例減小而增加。或者Re與Rth之比例可藉由組合縱向拉伸與橫向拉伸而控制。更特別地,Re可藉由降低縱向拉伸速率與橫向拉伸速率間之差而減小。反之,Re可藉由增加此差而增加。如此抽拉之醯化纖維素薄膜的Re及Rth較佳為滿足以下方程式:
200奈米Re0奈米500奈米Rth30奈米
更佳為
150奈米Re10奈米400奈米Rth50奈米
而且進一步較佳為
100奈米Re20奈米350奈米Rth80奈米
薄膜形成方向(長度方向)與薄膜Re之遲相軸間形成之角度較佳為接近0°、+90°或-90°。更特定地解釋,在縱向拉伸中,此角度較佳為接近0°。此角度較佳0°±3°,更佳為0°±2°,而且進一步較佳為0°±1°。在橫向拉伸之情形,此角度較佳90°±3°或-90°±3°,更佳為90°±2°或-90°±2°,而且進一步較佳為90°±1°或-90°±1°。
抽拉後之醯化纖維素薄膜的厚度為15微米至200微米(均含),更佳為30微米至170微米(均含),而且進一步較佳為40微米至140微米(均含)。縱向方向與寬度方向之厚度差各較佳為0%至3%(均含),更佳為0%至2%(均含),而且進一步較佳為0%至1%(均含)。
抽拉後之醯化纖維素薄膜的物理性質較佳為在以下範圍內。
拉伸彈性模數較佳為1.5仟牛頓/平方毫米以上至小於3.0仟牛頓/平方毫米,更佳為1.7仟牛頓/平方毫米至2.8仟牛頓/平方毫米(均含),而且進一步較佳為1.8仟牛頓/平方毫米至2.6仟牛頓/平方毫米(均含)。破裂(延展性)較佳為3%至100%(均含),更佳為5%至80%(均含),而且進一步較佳為8%至50%(均含)。薄膜之Tg(其指醯化纖維素與添加劑之混合物的Tg)較佳為95℃至145℃(均含),更佳為100℃至140℃(均含),而且進一步較佳為105℃至135℃(均含)。薄膜在80℃每日之長度與寬度方向的熱尺寸變化均較佳為0%至±1%(均含),更佳為0%至±0.5%(均含),而且進一步較佳為0%至±0.3%(均含)。薄膜在40℃於90%之相對濕度的水滲透力較佳為300克/平方米/日至1000克/平方米/日(均含),更佳為400克/平方米/日至900克/平方米/日(均含),而且進一步較佳為500克/平方米/日至800克/平方米/日(均含)。薄膜在25℃於80%之相對濕度的平衡水含量較佳為1質量%至4質量%(均含),更佳為1.2質量%至3質量%(均含),而且進一步較佳為1.5質量%至2.5質量%(均含)。厚度為30微米至200微米(均含),更佳為40微米至180微米(均含),而且進一步較佳為50微米至150微米(均含)。霧值較佳為0%至3%(均含),更佳為0%至2%(均含),而且進一步較佳為0%至1%(均含)。
所有光之穿透率較佳為90%以上,更佳為91%以上,而且進一步較佳為98%以上。
未抽拉及經抽拉醯化纖維素薄膜可藉由對其施加表面處理而改良對功能層(如底塗層與支撐層)之黏附性。表面處理之實例包括輝光放電處理、紫外線照射處理、電暈處理、火燄處理、酸處理、與鹼處理。輝光放電處理可使用在0.1 Pa至3000 Pa(=10- 3
至20托耳)之低壓氣體產生之低溫電漿或在大氣壓力下之電漿。在所述條件下藉電漿激發之氣體,即電漿激發氣體,包括氬、氦、氖、氪、氙、氮、二氧化碳、Freon(如四氟甲烷)、及其混合物。這些氣體敘述於Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第30至32頁。近來引起注意之在大氣壓力下實行之電漿處理中,在10 kev至1000 kev下使用20 Kgy至500 Kgy之照射能量,而且更佳為在30 kev至500 kev下使用20 Kgy至300 Kgy之照射能量。上述表面處理中,鹼皂化特佳且有效地用於處理醯化纖維素薄膜之表面。更特別地,其可使用日本專利申請案公開第2003-3266、2003-229299、2004-322928、與2005-76088號所述之鹼皂化處理。
在鹼皂化中,薄膜可浸泡於皂化溶液中或塗覆皂化溶液。在浸泡法中,其將薄膜浸泡於置於加熱至20至80℃之容器中的NaOH或KOH之水溶液(pH 10至14)經0.1至10分鐘,中和,以水清洗及乾燥。
塗覆方法之實例包括浸塗法、簾塗法、擠壓塗覆法、棒塗法、及E型塗覆法。為了將皂化溶液塗覆在透明基板上且將表面狀態維持在良好條件而在透明基板表面不形成凹凸部份,用於鹼皂化處理之溶劑較佳為具有良好之濕潤力。更特定言之,其較佳為醇系溶劑且特佳為異丙醇。或者可使用界面活性劑水溶液作為溶劑。鹼皂化塗覆溶液之鹼較佳為溶於上述溶劑,而且進一步較佳為KOH與NaOH。皂化塗覆溶液之pH較佳為10以上,而且進一步較佳為12以上。鹼皂化反應較佳為在室溫實行經1秒至5分鐘(均含),進一步較佳為5秒至5分鐘(均含),而且特佳為20秒至3分鐘(均含)。在鹼皂化反應後,塗有皂化溶液之表面較佳為以水清洗或以酸然後以水清洗。皂化塗覆處理及自定向膜去除塗層(後述)可連續地實行以減少製造步驟之數量。這些皂化方法更特別地敘述於日本專利申請案公開第2002-82226號及WO02/46809號專利。
其可提供底塗層以將醯化纖維素薄膜黏附至功能層。底塗層可在實行表面處理後或不實行表面處理而塗覆。底塗層敘述於Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第32頁。
這些表面處理及底塗層可在薄膜形成單元之最終階段整合或本身分別地實行。或者其可在功能層賦與步驟(後述)實行。
較佳為將功能層,其特別地敘述於Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第32-45頁,組合依照本發明之經抽拉及未抽拉醯化纖維素薄膜。此報告所述之功能層中,其較佳為使用偏光層(偏光片)、光學補償層(光學補償膜)、抗反射賦與層(抗反射膜)、與硬塗層。
(i)偏光層(偏光片)偏光層用材料
目前市場上之偏光層通常藉由將經抽拉聚合物浸泡於含碘或二色染料之浴中,以將用於偏光層之黏合劑浸以碘或二色染料而形成。或者可使用藉由塗覆例如Optiva Inc.製造之偏光膜而形成之偏光膜。偏光膜中之碘與二色染料在黏合劑中定向地排列以表現偏光。二色染料之實例包括偶氮染料、二苯乙烯染料、二氫吡唑酮染料、三苯基甲烷染料、喹啉染料、噁井染料、噻井染料、與蒽醌染料。二色染料較佳為水溶性,而且較佳為具有親水性取代基,如硫基、胺基、羥基。更特定言之,其可使用Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第58頁所述之化合物。
至於偏光膜之黏合劑,其可使用可自我交聯聚合物或可藉交聯劑交聯之聚合物。這些黏合劑可組合使用。黏合劑之實例包括甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯共聚物、聚烯烴、聚乙烯醇、經修改聚乙烯醇、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、與聚碳酸酯,其敘述於例如日本專利申請案公開第8-338913號(說明書之[0022]段)。亦可使用矽烷偶合劑作為聚合物。至於聚合物,其可較佳地使用水溶性聚合物,如聚(N-羥甲基丙烯醯胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇(PVA)、與經修改聚乙烯醇;更佳為明膠、聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇;而且最佳為聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇。特佳為組合使用兩型聚合程度不同之聚乙烯醇或經修改聚乙烯醇。聚乙烯醇之皂化程度較佳為70%至100%,而且更佳為80%至100%。聚乙烯醇之聚合程度較佳為100至5000。經修改聚乙烯醇敘述於日本專利申請案公開第8-338913、9-152509與9-316127號。不少於兩型聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇可組合使用。
偏光膜之黏合劑的厚度之下限較佳為10微米。就液晶顯示裝置之漏光而言,黏合劑越薄則越佳。因此黏合劑厚度之下限較佳為等於或較目前市面上之偏光片(約30微米)薄,更佳為25微米以下,而且進一步較佳為20微米以下。
偏光膜之黏合劑可交聯。具有可交聯官能基之聚合物或單體可加入黏合劑,或可將可自我交聯官能基加入黏合劑聚合物。交聯可由光、熱或pH變化傳導。以此方式可形成具有交聯結構之黏合劑。至於交聯劑,其敘述於美國再頒發專利第23297號之說明書。或者可使用硼化合物(如硼酸與硼烷)作為交聯劑。交聯劑對黏合劑之加入量相對黏合劑較佳為0.1質量%至20質量%。如果加入此範圍內之交聯劑,則偏光元件之定向及偏光膜之濕熱抗性可令人滿意。
交聯反應結束後,未反應交聯劑較佳為殘留不超過1.0質量%,而且更佳為不超過0.5質量%。如果滿足此條件,則可改良偏光膜之耐候性。
[偏光膜之抽拉]偏光膜較佳為在抽拉(抽拉法)或摩擦(摩擦法)後以碘或二色染料染色。
在抽拉法中,偏光膜之抽拉比例較佳為2.5至30.0倍,而且更佳為3.0至10.0倍。薄膜可在空氣中(乾抽拉)或浸泡於水中(濕抽拉)而抽拉。薄膜之抽拉比例在乾抽拉較佳為2.5至5.0倍及在濕抽拉較佳為3.0至10.0倍。抽拉係平行機械方向(平行抽拉)或對角地(對角抽拉)實行。抽拉可在單一步驟或多個步驟實行。以多個步驟實行抽拉為有利的,因為即使抽拉比例高,薄膜仍均勻地抽拉。更佳為抽拉係藉使薄膜傾斜10°至80°之角度而對角地實行。
(I)平行抽拉在抽拉前使PVA薄膜膨脹。膨脹程度為1.2倍至2.0倍(膨脹前對膨脹後之質量比例)。然後將PVA薄膜(連續地)經導輥等進料至含水性媒體或二色染料之浴中,其中將PVA薄膜在15℃至50℃,較佳為17℃至40℃之溫度拉伸。將薄膜以兩對夾輥夾持且藉轉動夾輥抽拉,使得排列在下游之夾輥對轉動較排列在上游者快。抽拉比率指經抽拉薄膜對起初未抽拉薄膜之長度比例(以下使用相同之定義)。就上述功能效果而言,較佳抽拉比率為1.2倍至3.5倍,而且更佳為1.5倍至3.0倍。然後將經抽拉薄膜在50℃至90℃乾燥而得偏光膜。
(II)對角抽拉對角抽拉法敘述於日本專利申請案公開第2002-86554號。此方法使用拉幅機按對角方向延伸而將薄膜對角地抽拉。由於薄膜係在空氣中拉伸,薄膜必須事先浸水以使其易抽拉。薄膜之水含量較佳為5%至100%(均含)。抽拉較佳為在40℃至90℃之溫度及在50%至100%(均含)之相對濕度實行。
如此得到之偏光膜的吸收軸實質上較佳為10°至80°,更佳為30°至60°,而且進一步較佳為45°(40°至50°)。
[黏附]在皂化後將經抽拉或未抽拉醯化纖維素薄膜黏附至偏光層(膜)而形成偏光片。薄膜之黏附方向並未特別地限制;然而兩片薄膜較佳為黏附使得醯化纖維素薄膜之流動流延軸(方向)與偏光層(膜)之抽拉方向以0°、45°或90°之角度交叉。
在此使用之黏著劑並未特別地限制;然而包括PVA樹脂(包括經乙醯乙醯基、磺酸基、羧基、與氧伸烷基修改之PVA)及硼化合物之水溶液。其中較佳為PVA樹脂。黏著劑層之厚度在乾燥後較佳為0.01微米至10微米,而且特佳為0.05微米至5微米。
黏附層之結構的實例包括:i)A/P/A ii)A/P/B iii)A/P/T iv)B/P/B v)B/P/T
應注意,A表示依照本發明之未抽拉薄膜;B表示依照本發明之經抽拉薄膜;T表示三乙酸纖維素薄膜(Fujitack:商標名);P表示偏光層。在i)及ii)之結構中,A與B可為組成物相同或不同之乙酸纖維素薄膜。在iv)之情形,B與B可為組成物及抽拉比率相同或不同之乙酸纖維素薄膜。此外在將黏附層整合至液晶顯示裝置中時,黏附層側可用於液晶表面側。在ii)及v)之情形,B較佳為排列在液晶表面側。
在將偏光片整合至液晶顯示裝置中時,含液晶之基板通常排列於兩片偏光片之間。然而依照本發明之偏光片i)至v)及一般偏光片(T/P/T)可自由地組合。然而在液晶顯示裝置之最外顯示表面上,其可較佳地提供如透明硬塗層、眩光濾光層及抗反射層(後述)之薄膜。
如此得到之偏光片的透光率越高越佳。偏光程度越高越佳。波長550奈米之光通過偏光片之透光率較佳為在30%至50%,更佳為35%至50%,而且最佳為40%至50%之範圍內。波長550奈米之光通過偏光片之偏光程度較佳為在90%至100%,更佳為95%至100%,而且最佳為99%至100%之範圍內。
在將如此得到之偏光片堆疊在λ/4板上時,其可得到環形偏光。在此情形,其係堆疊使得λ/4板之遲相軸與偏光片之吸收軸形成45°角。此時λ/4板並未特別地限制;然而λ/4板較佳為具有波長依附性遲滯(遲滯隨光波長減小而減小)。此外較佳為使用吸收軸相對縱向方向傾斜20°至70°之偏光膜(偏光片)及由光學各向異性層(其由液晶化合物組成)形成之λ/4板。
保護膜可黏附於偏光片之一個表面,及將分別薄膜黏附於另一個表面。保護膜及分別薄膜係為了在運送及檢查時保護偏光片而使用。
(ii)光學補償層之提供(光學補償膜之形成)光學各向異性層係用於補償在液晶顯示裝置中顯示黑色之液晶胞中液晶化合物。光學各向異性層係藉由在經抽拉或未抽拉醯化纖維素薄膜上形成定向膜,及進一步對其增加光學各向異性層而提供。
[定向膜]在處理醯化纖維素薄膜之表面後,將定向膜提供於經抽拉或未抽拉醯化纖維素薄膜上。定向膜扮演調節液晶分子之定向方向的角色。然而如果液晶分子係定向地排列然後將定向方向固定,則不需要扮演所述角色之定向膜作為重要結構元件。簡言之,依照本發明之偏光片可藉由僅將光學各向異性層(其形成於定向狀態固定之定向膜上)轉移至偏光片上而形成。
定向膜可藉由摩擦有機化合物(較佳為聚合物)、歪斜地沉積無機化合物、形成具有微槽之層、或藉Langmuir Brojet法(LB膜)累積有機化合物(如ω-二十三碳酸、氯化二-十八碳基甲基銨、硬脂酸甲酯)而形成。或者已知定向膜因施加電場或磁場或光照射而呈現定向。
定向膜較佳為藉由摩擦聚合物而形成。用於定向膜之聚合物主要具有可誘發液晶分子之定向排列的分子結構。
在本發明中,具有可誘發液晶分子之定向排列的分子結構之聚合物較佳為進一步具有具可交聯基(例如雙鍵)之側鏈鍵結主鏈,或將可誘發液晶分子之定向排列的交聯基引入側鏈。
用於定向膜之聚合物可為可自我交聯聚合物或可藉交聯劑交聯之聚合物。這些聚合物可以各種組合使用。這些聚合物之實例包括甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯共聚物、聚烯烴、聚乙烯醇、經修改聚乙烯醇、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、與聚碳酸酯,其敘述於例如日本專利申請案公開第8-338913號(說明書之[0022]段)。亦可使用矽烷偶合劑作為聚合物。其較佳為使用水溶性聚合物,如聚(N-羥甲基丙烯醯胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇、與經修改聚乙烯醇。更佳為明膠、聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇,而且最佳為聚乙烯醇與經修改聚乙烯醇。特佳為可組合使用兩型聚合程度不同之聚乙烯醇或經修改聚乙烯醇。聚乙烯醇之皂化程度較佳為70%至100%,而且更佳為80%至100%。聚乙烯醇之聚合程度較佳為100至5000。
誘發液晶分子之定向排列的側鏈通常具有疏水性基作為官能基。實際使用之官能基的型式視液晶分子之型式及所需定向排列狀態而定。更特定地解釋,經修改聚乙烯醇用修改基可藉共聚合反應(共聚合修改)、鏈轉移反應(鏈轉移修改)或嵌段聚合反應(嵌段聚合修改)引入。修改基之實例包括親水性基,如羧酸基、磺酸基、膦酸基、胺基、銨基、醯胺基、與硫醇基;具有10至100個碳原子之烴基;具有氟原子取代基之烴基;硫醚基;可聚合基,如不飽和可聚合基、環氧基、吖啶基;及烷氧基矽烷基,如三烷氧基、二烷氧基與單烷氧基。這些經修改聚乙烯醇之指定實例敘述於例如日本專利申請案公開第2000-155216號(說明書之[0022]至[0145]段);及日本專利申請案公開第2002-62426號(說明書之[0018]至[0022]段)。
在具有可聚合官能基之側鏈鍵結至排列膜之聚合物的主鏈時,或在將可誘發液晶分子之定向排列的可交聯官能基引入側鏈時,排列膜之聚合物與光學各向異性層所含多官能基單體可共聚合。結果不僅在多官能基聚合物與多官能基聚合物之間,亦在定向膜聚合物與定向膜聚合物之間及在多官能基單體與定向膜聚合物之間形成堅固之共價鍵。因而將可交聯官能基引入定向膜聚合物明顯地改良光學補償膜之強度。
類似多官能基單體,定向膜聚合物之可交聯官能基較佳為含可聚合基。可聚合基之實例敘述於例如日本專利申請案公開第2000-155216號(說明書之[0080]至[0100]段)。定向膜聚合物可藉交聯劑代替使用上述可交聯官能基而交聯。
交聯劑之實例包括醛、N-羥甲基化合物、二噁烷衍生物、因活化羧基而作用之化合物、活化乙烯基化合物、活化鹵素化合物、異噁唑、與二醛澱粉。不少於兩型交聯劑可一起使用。交聯劑之指定實例敘述於例如日本專利申請案公開第2002-62426號(說明書之[0023]至[0024]段)。其中較佳為高反應性醛,特別是戊二醛。
交聯劑之加入量較佳為0.1質量%至20質量%,而且更佳為0.5質量%至15質量%。在定向膜中保持未反應之交聯劑之量較佳為不超過1.0質量%,而且更佳為不超過0.5質量%。藉由以此方式限制交聯劑之加入量,定向膜獲得充分耐久性而不產生網孔,即使其長期用於液晶顯示裝置,而且可在高溫及高濕度大氣下安置長時間。
定向膜基本上藉由將塗覆溶液(其含作為定向膜形成材料之聚合物及交聯劑)塗佈在透明基板上,加熱乾燥(交聯),及摩擦所得聚合物而形成。交聯反應可在將塗覆溶液塗佈至透明基板後之任何時間實行。在使用水溶性聚合物作為定向膜形成材料時,其較佳為使用具有消泡功能之有機溶劑(例如甲醇)與水之混合物作為塗覆溶液。水對有機溶劑(甲醇)之比例按質量比例計較佳為0:100至99:1,而且更佳為0:100至91:9。使用溶劑混合物抑制氣泡產生,明顯地減少定向膜及光學補償層(膜)之表面缺陷。
至於定向膜之塗覆方法,其可較佳地提及旋塗法、浸塗法、簾塗法、擠壓塗覆法、棒塗法、與輥塗法。其中特佳為棒塗法。定向膜乾燥後之厚度較佳為0.1微米至10微米。乾燥加熱可在20℃至110℃實行。為了得到充分交聯,乾燥加熱較佳為在60℃至100℃,而且特佳為80℃至100℃之溫度實行。乾燥加熱可實行1分鐘至36小時,而且較佳為1分鐘至30分鐘。塗覆溶液之pH較佳為依所使用交聯劑設成最適值。在使用戊二醛時,塗覆溶液之pH較佳為4.5至5.5,特佳為約5。
定向膜係提供於上述經抽拉或未抽拉醯化纖維素薄膜上或底塗層上。定向膜係藉由交聯聚合物層,繼而摩擦聚合物層表面而得。
至於摩擦處理,其可使用廣泛地用於液晶顯示裝置(LCD)用定向排列步驟之摩擦方法。更特定地解釋,將欲定向排列之薄膜的表面以紙、量規、毛氈、橡膠、耐綸纖維、或聚酯纖維按預定方向摩擦,以使薄膜定向地排列。通常薄膜可藉由以布(其中均勻地植入長度與厚度相同之纖維)摩擦薄膜表面數次而定向地排列。
在按工業規模實行摩擦時,轉動摩擦輥接觸轉移之具有偏光層附著的薄膜。摩擦輥較佳為具有粗度、圓柱形、及30微米以下之撓度。薄膜較佳為以0.1°至90°之角度(摩擦角)接觸摩擦輥。然而如日本專利申請案公開第8-160430號所述,穩定之摩擦處理可藉由將薄膜捲繞摩擦輥(360°以上)而實行。薄膜之轉移速度較佳為1米/分鐘至100米/分鐘。其較佳為摩擦角適當地在0°至60°之範圍內。在將薄膜用於液晶顯示裝置時,摩擦角較佳為40°至50°,而且特佳為45°。
如此得到之定向膜的厚度較佳為在0.1微米至10微米之範圍內。
其次將光學各向異性層之液晶分子定向地排列在定向膜上。然後如果需要,則使定向膜聚合物與光學各向異性層所含多官能基單體反應,或藉交聯劑交聯。
用於光學各向異性層之液晶分子的實例包括棒形液晶分子及碟形液晶分子。棒形液晶分子及碟形液晶分子可為高聚合物液晶或低分子液晶,而且亦包括由於其中發生交聯而不再呈現液晶特點之低分子液晶。
[棒形液晶分子]至於棒形液晶分子,其可較佳地使用偶氮次甲烷、偶氮氧基、氰基聯苯、氰基苯基酯、苯甲酸酯、環己羧酸苯酯、氰基苯基環己烷、經氰基取代苯基嘧啶、經烷氧基取代苯基嘧啶、苯基二噁烷、二苯乙炔、與烯基環己基苯甲腈。
應注意,棒形液晶分子包括金屬錯合物。在重複單元中含棒形液晶分子之液晶聚合物可作為棒形液晶分子。換言之,棒形液晶分子可鍵結至(液晶)聚合物。
至於棒形液晶分子,其敘述於Quarterly Review of Chemistry,第22卷,Chemistry of liquid crystal,1994,Chemical Society of Japan編著(第4、7與11章);及liquid crystal display device handbook,Japan Society for the Promotion of Science,第142屆委員會編著(第3章)。
棒形液晶分子之雙折射率較佳為在0.001至0.7之範圍內。
棒形液晶分子較佳為具有可聚合基以固定定向狀態。至於可聚合基,其較佳為輻射可聚合不飽合基或陽離子可聚合基。可聚合基之實例包括日本專利申請案公開第2002-62427號(說明書之[0064]至[0086]段)所述之可聚合基及可聚合液晶化合物。
[碟形液晶分子]碟形液晶分子之實例包括C.Destrade等人報告之研究Mol.Cryst.,第71卷,第111頁(1981)所述之苯衍生物;C.Destrade等人報告之研究Mol.Cryst.,第122卷,第141頁(1985),Physics lett.A,第78卷,第82頁(1990)所述之torxene衍生物;B.Kohne等人報告之研究Angew.Chem,第96卷,第70頁(1984)所述之環己烷衍生物;M.Lehn等人報告之研究J.Chem.Commun.,第1794頁(1985)及J.Zhang等人報告之研究J.Am.Chem.Soc.,第116卷,第2655頁(1994)所述之氮冠為主與苯基乙炔為主巨環。
碟形液晶分子包括具有其中直鏈烷基、烷氧基、與經取代苯甲醯基氧基輻射地取代作為分子中心(母核)之側鏈的結構之液晶化合物。碟形液晶分子較佳為具有轉動對稱結構及按特定方向定向地排列之趨勢的分子或分子凝集體。形成光學各向異性層之碟形液晶分子未必始終保持碟形液晶分子之性質。更特定地解釋,由於其具有熱或光之反應性基,低分子量碟形液晶分子因熱或光引發聚合反應或交聯反應而轉化成聚合物,因此失去液晶性質。因此光學各向異性層含不再具有液晶性之此低分子量碟形液晶分子。碟形液晶分子之較佳實例敘述於日本專利申請案公開第8-50206號。此外碟形液晶分子之聚合敘述於日本專利申請案公開第8-27284號。
為了藉聚合固定碟形液晶分子,其應結合可聚合基作為碟形液晶分子之碟形核的取代基。較佳為其中碟形核與可聚合基經鍵聯基結合之化合物,其可使液晶分子保持定向狀態,即使發生聚合反應。碟形液晶分子化合物之實例敘述於日本專利申請案公開第2000-155216號(說明書[0151]至[0168]段)。
在混成定向中,碟形液晶分子之縱軸(碟面)與偏光膜表面間形成之角度隨光學各向異性層之深度方向距偏光膜之距離增加而增減。此角度較佳為隨此距離增加而減小。此角度可連續地增加,連續地減小,斷續地增加,斷續地減小,改變(包括連續地增加及連續地減小),或斷續地改變(包括增減)。名詞「斷續地改變」指傾斜角在厚度方向中間之特定區域不改變之情形。傾斜角可整體上增減,即使有傾斜角不改變之區域。此外較佳為傾斜角連續地改變。
碟形液晶分子之縱軸在偏光膜側之平均方向可藉由選擇碟形液晶分子或定向膜用材料或選擇摩擦方法而控制。另一方面,碟形液晶分子之縱軸在表面側(暴露於空氣)之平均方向可藉由選擇碟形液晶分子或與碟形液晶分子一起使用之添加劑的型式而控制。與碟形液晶分子一起使用之添加劑的實例包括塑性劑、界面活性劑、可聚合單體、與聚合物。定向方向沿縱軸之變化程度可藉由以上述相同方式選擇液晶分子與添加劑而控制。
[光學各向異性層及其他組成物]塗膜之均勻性及強度及液晶分子之定向可使用與碟形液晶分子一起使用之添加劑改良,如塑性劑、界面活性劑、可聚合單體。這些添加劑較佳為與液晶分子具有相容性,而且改變液晶分子之傾斜角或不抑制分子之定向。
至於可聚合單體,其可提及目由基可聚合化合物或陽離子可聚合化合物。較佳化合物為一種多官能基自由基可聚合單體,其可與上述含可聚合基之液晶化合物共聚合。可聚合單體之指定實例敘述於日本專利申請案公開第2002-296423號(說明書[0018]至[0020]段)。可聚合化合物之加入量相對碟形液晶分子通常在1質量%至50質量%之範圍內,而且較佳為5質量%至30質量%之範圍內。
至於界面活性劑,其可提及此技藝己知之化合物,特別是氟化合物。界面活性劑之指定實例敘述於日本專利申請案公開第2001-330725號(說明書[0028]至[0056]段)。
與碟形液晶分子一起使用之聚合物較佳為改變碟形液晶分子之傾斜角。
至於聚合物之實例,其可提及纖維素酯。纖維素酯之較佳實例敘述於日本專利申請案公開第2000-155216號(說明書[0178]段)。其加入聚合物而不抑制液晶分子之定向排列。聚合物之加入量相對液晶分子較佳為在0.1質量%至10質量%之範圍內,而且更佳為0.1質量%至8質量%之範圍內。
碟形液晶分子之碟形向列液晶相至固相的轉移溫度較佳為70℃至300℃,而且進一步較佳為70℃至170℃。
[光學各向異性層之形成]光學各向異性層係藉由將塗覆溶液(其含液晶分子與聚合引發劑(後述)及所需之任意成分)塗佈至定向膜上而形成。
至於用於塗覆溶液之溶劑,其較佳為使用有機溶劑。有機溶劑之實例包括醯胺,如N,N-二甲基甲醯胺;亞碸,如二甲基亞碸;雜環化合物,如吡啶;烴,如苯;己烷;烷基鹵,如氯仿、二氯甲烷與四氯乙烷;酯,如乙酸甲酯與乙酸丁酯;酮,如丙酮與甲乙酮;及醚,如四氫呋喃與1,2-二甲氧基乙烷。其中較佳為烷基鹵及酮。二或更多型有機溶劑可組合使用。
塗覆溶液可藉已知方法塗佈,如線棒塗覆、擠壓塗覆、直接凹版塗覆、反相凹版塗覆、及染料塗覆法。
光學各向異性層之厚度較佳為0.1微米至20微米,更佳為0.5微米至15微米,而且最佳為1微米至10微米。
[固定液晶分子之定向狀態]定向地排列之液晶分子的定向狀態可維持及固定。固定可藉聚合反應實行。聚合反應之實例包括使用熱聚合引發劑之熱聚合反應、及使用光聚合引發劑之光聚合反應。其中較佳為光聚合反應。
光聚合反應引發劑之實例包括α-羰基化合物(敘述於美國專利第2367661與2367670號之說明書);醯偶姻醚(敘述於美國專利第2448828號之說明書);α-烴取代芳族醯偶姻化合物(敘述於美國專利第2722512號之說明書);多核醌化合物(敘述於美國專利第3046127與2951758號之說明書);三烯丙基咪唑基二聚物與對胺基苯基酮(敘述於美國專利第3549367號之說明書);吖啶與啡井化合物(敘述於日本專利申請案公開第60-105667號、美國專利第4239850號之說明書);及噁二唑化合物(敘述於美國專利第4212970號之說明書)。
光聚合引發劑之使用量相對塗覆溶液之固體物質較佳為在0.01質量%至20質量%之範圍內,而且更佳為0.5質量%至5質量%之範圍內。
至於用於聚合液晶分子之光照射,其較佳為使用紫外線。照射能量較佳為在20毫焦耳/平方公分至50焦耳/平方公分之範圍內,更佳為20毫焦耳/平方公分至5000毫焦耳/平方公分之範圍內,而且進一步較佳為100毫焦耳/平方公分至800毫焦耳/平方公分之範圍內。為了加速光聚合反應,光可在加熱時照射。保護層可提供於光學各向異性層上。
較佳為光學補償膜與偏光層可組合使用。更特定地解釋,其將光學補償膜用塗覆溶液塗佈至偏光層表面上以形成光學各向異性層。結果由於在偏光膜與光學各向異性層之間未使用聚合物薄膜,其可得到厚度減小之偏光片。在此偏光片中,因偏光膜之尺寸變化產生之應力(應變×橫切面×彈性模數)小。在將依照本發明之偏光片附於大型液晶顯示裝置時,其可得到高解析度影像而不造成漏光問題。
抽拉係實行使得偏光層與光學補償層間之傾斜角變成與兩片偏光片(其黏附於組成LCD之液晶胞兩側)之穿透軸與液晶胞之縱向方向或橫向方向間之角度一致。傾斜角通常為45°。然而在近來發展之穿透型、反射型及半穿透型LCD裝置,傾斜角並非始終為45°。抽拉方向較佳為依照LCD之設計而彈性地調整。
[液晶顯示裝置]以下解釋使用光學補償膜之各液晶模式。
(TN模式液晶顯示裝置)TN模式液晶顯示裝置最常用於彩色TFT液晶顯示裝置且敘述於許多文獻。在TN模式顯示黑色之液晶胞的定向狀態中,棒形液晶分子在胞中間直立,而棒形液晶分子在接近基板之胞中倒下。
(OCB模式液晶顯示裝置)其為彎曲定向模式之液晶胞,其中排列在液晶胞上部之棒形液晶分子係以對排列在下部者為相反方向(對稱)而定向地排列。此使用彎曲定向模式之液晶胞揭示於美國專利第4583825與5410422號之說明書。由於排列在液晶胞上部之棒形液晶分子對下部對稱地定向排列,彎曲定向模式液晶胞具有自我光學補償功能。因此,此液晶模式亦稱為OCB(光學補償彎曲)模式。
在OCB模式及TN模式中,顯示黑色之液晶胞具有其中棒形液晶分子在胞中央直立,而在接近基板處倒下之定向排列狀態。
(VA模式液晶顯示裝置)VA模式液晶顯示裝置特徵為棒形液晶分子在未施加電壓時係實質上垂直地定向排列。VA模式液晶胞之實例包括(1)狹義VA(垂直排列)模式液晶胞,其中棒形液晶分子在未施加電壓時係實質上垂直地定向排列,及在施加電壓時係實質上水平地定向定向(敘述於日本專利申請案公開第2-176625號);(2)視角放大之MVA(多域垂直排列)模式液晶胞(敘述於SID97,Digest of tech.Papers(摘要)28(1997),第845頁);(3)n-ASM(軸向對稱排列微胞)模式液晶胞,其中棒形液晶分子在未施加電壓時係實質上垂直地定向排列,及在施加電壓時按扭轉向列多域模式定向地排列(Japanese liquid crystal symposium(摘要),第58-59頁(1998))。
(4)SURVAIVAL模式液晶胞(公布於LCD International 98)。
(IPS模式液晶顯示裝置)IPS模式液晶顯示裝置特徵為棒形液晶分子在面內實質上水平地定向排列。液晶分子之定向因施加電壓之開關而改變及切換。IPS模式液晶顯示裝置之指定實例敘述於日本專利申請案公開第2004-365941、2004-12731、2004-215620、2002-221726、2002-55341、與2003-195333號。
[其他液晶顯示裝置]以如上之相同方式,在ECB(電子碼簿)模式、STN(超扭轉向列)模式、FLC(鐵電性液晶)模式、AFLC(反鐵電性液晶)模式、及ASM(軸向對稱排列微胞)模式時可實行光學補償。此外依照本發明之醯化纖維素樹脂薄膜在各穿透型、反射型及半穿透型液晶顯示裝置亦有效。依照本發明之醯化纖維素樹脂薄膜有效地作為GH(主從)型之反射型液晶顯示裝置用光學補償片。
上述這些纖維素樹脂薄膜特別地敘述於Technical Report No.2001-1745,由Japan Institution of Invention and Innovation於2001年3月15日出版,第45至59頁。
抗反射層(抗反射膜)之提供
抗反射層係藉由在透明基板上形成作為抗污層之低反射層、及至少一層反射率高於低反射層之層(即高反射層與中反射層)而形成。
抗反射膜為反射率不同之透明薄膜的多層膜。各薄膜係藉由以化學蒸氣沉積(CVD)法或物理蒸氣沉積(PVD)法沉積無機化合物(金屬氧化物等)而形成。在多層薄膜上,藉金屬化合物(如金屬烷氧化物)用溶膠-凝膠法形成膠體金屬氧化物顆粒之塗膜,繼而對其施加後處理(UV射線照射:日本專利申請案公開第9-157855號;及電漿處理:日本專利申請案公開第2002-327310號)。
另一方面,至於具有高生產力之抗反射膜,其提議藉由堆疊具有無機顆粒分散於基質中之薄膜而形成之各種型式抗反射膜。
其可提及藉塗覆而形成且具有抗眩性質之抗反射膜,其在最上抗反射層具有細微凹凸性質。
依照本發明之醯化纖維素薄膜可應用於任何型式之抗反射膜,而且特佳為藉塗覆應用於抗反射膜。
[塗覆型抗反射膜之層結構]抗反射膜之結構係由中折射層、高折射層與低折射層(最外層)堆疊在基板上而組成,及設計成使得這些層之折射率滿足以下關係:高折射率層之折射率>中折射率層之折射率>保護膜之折射率>透明基板之折射率>低折射率層之折射率。此外可在透明基板與中折射層之間提供硬塗層。此外抗反射膜可由中折射硬塗層、高折射層與低折射層形成。
抗反射膜之實例敘述於日本專利申請案公開第8-122504、8-110401、10-300902、2002-243906、與2000-111706號。此外亦可對各層賦與其他功能。例如可提及具有抗污性質之低折射層與具有抗靜電性質之高折射層(例如日本專利申請案公開第10-206603與2002-243906號)。
抗反射膜之霧值較佳為5%以下,而且更佳為3%以下。依照JIS K5400基於鉛筆硬度測試,抗反射膜之強度較佳為”1H”以上,更佳為”2H”以上,而且最佳為”3H”以上。
[高折射層及中折射層]抗反射膜之高折射層係由至少含平均粒度為100奈米以下且為高折射率之超細無機顆粒之硬化膜與基質黏合劑形成。
高折射率之超細無機顆粒係由折射率為1.65以上,而且較佳為1.9以上之無機化合物形成。無機化合物之實例包括Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、與In之氧化物,及含這些金屬原子之氧化物複合物。
為了得到此超細顆粒,其可設計以下之方法:將顆粒表面以表面處理劑處理,如矽烷偶合劑(日本專利申請案公開第11-295503、11-153703與2000-9908號)、陰離子化合物或有機金屬偶合劑(日本專利申請案公開第2001-310432號);藉由安置高折射率顆粒作為中心以具有核殼結構而形成顆粒(例如日本專利申請案公開第2001-166104號);及組合使用之指定分散劑(例如日本專利申請案公開第11-153703與2002-2776069號及美國專利第6210858B1號)。
至於形成基質之材料,其可提及此技藝已知之熱塑性樹脂與熱固性樹脂。
此外(至於形成基質之材料),其較佳為使用至少一型選自含具有兩個可聚合基(自由基可聚合基及/或陽離子可聚合基)之多官能基化合物的組成物、含具有可水解基之有機金屬化合物的組成物、及含有機金屬化合物之部份縮合產物的組成物之組成物(參見例如日本專利申請案公開第2000-47004、2001-315242、2001-31871、與2001-296401號)。
此外較佳為使用由膠體金屬氧化物(其得自金屬烷氧化物之水解縮合物)與金屬烷氧化物組成物形成之硬化膜(其敘述於例如日本專利申請案公開第2001-293818號)。
高折射層之折射率通常為1.70至2.20。高折射層之厚度為5奈米至10微米,而且更佳為10奈米至1微米。
中折射層之折射率係調整成在低折射層之折射率與高折射層之折射率間之值。中折射層之折射率較佳為1.50至1.70。
[低折射層]低折射層係層合在高折射層上而形成。低折射層之折射率為1.20至1.55,而且較佳為1.30至1.50。
低折射層較佳為形成具抗刮性質及抗污性質之最外層。為了大為改良抗刮性質,將低折射層表面形成光滑為有效的。為了賦與光滑性,其可使用將氧與氟引入薄膜中之此技藝已知技術。
含氟化合物之折射率較佳為1.35至1.50,而且更佳為1.36至1.47。至於含氟化合物,其為一種含35質量%至80質量%之範圍內的氟原子且較佳為含可交聯或可聚合官能基之化合物。
含氟化合物之實例敘述於日本專利申請案公開第9-222503(說明書[0018]至[0026]段)、11-38202(說明書[0019]至[0030]段)、2001-40284(說明書[0027]至[0028]段)、及2000-284102號。
聚矽氧為具有聚矽氧烷結構之化合物。聚矽氧化合物中,較佳聚矽氧化合物為一種在聚合物鏈中具有可硬化官能基或可聚合官能基之聚合物,而且在薄膜中形成交聯橋基。此聚矽氧化合物之實例包括反應性聚矽氧(例如Chisso Corporation製造之Silaplane(商標名))及在兩端均具有矽醇基之聚矽氧烷(參見日本專利申請案公開第11-258403號)。
具有可交聯或可聚合基之含氟聚合物及/或矽氧烷聚合物的交聯或聚合反應較佳為藉光照射或施加熱而實行,其係隨塗佈塗覆組成物(含聚合引發劑與敏化劑)以形成最上層同時或之後實行。
至於低折射層,其較佳為溶膠-凝膠硬化膜。溶膠-凝膠硬化膜係藉由在觸媒存在下,將有機金屬化合物(如矽烷偶合劑)與含預定含氟烴基之矽烷偶合劑經縮合反應硬化而形成。
例如可提及含多氟烷基之矽烷化合物或其部份水解縮合產物(敘述於日本專利申請案公開第58-142958、58-147483、58-147484、9-157582、11-106704號)、及含聚[全氟烷基醚]基(其為含氟之長鏈基)之矽烷基化合物(敘述於日本專利申請案公開第2000-117902、2001-48590與2002-53804號)。
除了上述添加劑,低折射層可含包括填料(其可為一級顆粒具有1奈米至150奈米之平均直徑的低折射無機化合物,如二氧化矽(矽石),及含氟顆粒(氟化鎂、氟化鈣與氟化鋇),及其可為有機細粒(敘述於日本專利申請案公開第11-3820號之說明書[0020]至[0038]段);矽烷偶合劑;潤滑劑;及界面活性劑之添加劑。
在形成低折射層作為最外層時,低折射層可藉氣相法(如真空沉積法、濺射法、離子電鍍法、與電漿CVD法)形成。就成本而言,其較佳為塗覆法。
低折射層之厚度較佳為30奈米至200奈米,更佳為50奈米至150奈米,而且最佳為60奈米至120奈米。
[硬塗層]為了對抗反射膜賦與物理強度,其將硬塗層提供於經抽拉/未抽拉醯化纖維素薄膜之表面上。特佳為將硬塗層提供於經抽拉/未抽拉醯化纖維素薄膜與高折射層之間。或者硬塗層可較佳地直接塗覆在經抽拉/未抽拉醯化纖維素薄膜上代替提供抗反射層。
硬塗層較佳為藉光固性及/或熱固性化合物之交聯反應或藉聚合反應形成。至於可硬化官能基,其較佳為可光聚合官能基。至於含可水解官能基之有機金屬化合物,其較佳為有機烷氧基矽烷基化合物。
這些化合物之實例可包括關於高折射層所例示者。
硬塗層用組成物之指定實例敘述於日本專利申請案公開第2002-144913與2000-9908號及WO00/46617號專利。
高折射層可作為硬塗層。在此情形,高折射層較佳為使用關於高折射層所述方法細微地分散細粒而形成。
硬塗層亦可藉由將平均粒度為0.2微米至10微米之顆粒引入其中以賦與抗眩性質而作為抗眩層(後述)。
硬塗層之厚度可依照用途而適當地控制。硬塗層之厚度較佳為0.2微米至10微米,而且更佳為0.5微米至7微米。
依照JIS K5400基於鉛筆硬度測試,硬塗層之強度較佳為”1H”以上,更佳為”2H”以上,而且最佳為”3H”以上。亦在依照JIS K5400之Taper測試中,硬塗層之測試片較佳為產生低量之磨損粉末。
[前向散射層]在塗佈至液晶顯示裝置時提供前向散射層而改良以各種角度(上下左右)觀看之視角。前向散射層可藉由將折射率不同之細粒分散於硬塗層中而作為硬塗層。
關於前向散射層,前向散射係數係在日本專利申請案公開第11-38208號中指定。透明樹脂及細粒之相對折射率範圍指示於日本專利申請案公開第2000-199809號。霧值在日本專利申請案公開第2002-107512號中界定為40%以上。
[其他層]除了上述層,其可提供底漆層、抗靜電層、底塗層、與保護層。
[塗覆方法]抗反射膜之個別層可藉塗覆方法形成。塗覆方法之實例包括浸塗法、空氣刀塗覆法、簾塗法、輥塗法、線棒塗覆法、凹版塗覆法、微凹版塗覆法、及擠壓塗覆法(美國專利第2681294號)。
[抗眩功能]抗眩膜可具有抗眩功能,其為散射入射光之功能。抗眩功能可藉由在抗反射膜表面上形成凹凸部份而產生。在抗反射膜具有抗眩功能時,抗反射膜之霧值較佳為3%至30%,更佳為5%至20%,而且最佳為7%至20%。
至於在抗反射膜表面上形成凹凸部份之方法,其可使用任何方法,只要其可充分地維持這些凹凸部份。此在薄膜表面中形成凹凸部份之方法為:將細粒加入低折射層(例如日本專利申請案公開第2000-271878號);在低折射層底下之層(即高折射層、中折射層或硬塗層)加入少量(0.1質量%至50質量%)之相當大顆粒(粒度為0.05微米至2微米)以產生凹凸底下層,繼而形成低折射層而保持凹凸部份(例如日本專利申請案公開第2000-281410、2000-95893、2001-100004、與2001-281407號);在形成最上層(抗污層)後將凹凸部份物理地轉移至最上層表面上(例如日本專利申請案公開第63-278839、11-183710與2000-275401號所述之壓花)。
[用法]依照本發明之未抽拉/經抽拉醯化纖維素薄膜可作為光學薄膜,特別是偏光片保護膜、光學補償膜、液晶顯示裝置用光學補償片(相差膜)、反射性液晶顯示裝置之光學補償片、及鹵化銀感光材料用基板。
(1-1)抽拉未抽拉醯化纖維素薄膜係在薄膜之玻璃轉移溫度(Tg)+10℃以300%/分鐘之抽拉比例抽拉。經抽拉薄膜之實例包括(1)以300%之縱向抽拉比例及0%之橫向抽拉比例抽拉未抽拉薄膜之Re為200奈米及Rth為100奈米的薄膜;(2)以50%之縱向抽拉比例及10%之橫向抽拉比例抽拉未抽拉薄膜之Re為60奈米及Rth為220奈米的薄膜;(3)以50%之縱向抽拉比例及50%之橫向抽拉比例抽拉未抽拉薄膜之Re為0奈米及Rth為450奈米的薄膜;(4)以50%之縱向抽拉比例及10%之橫向抽拉比例抽拉未抽拉薄膜之Re為60奈米及Rth為220奈米的薄膜;(5)以0%之縱向抽拉比例及150%之橫向抽拉比例抽拉未抽拉薄膜之Re為150奈米及Rth為150奈米的薄膜。
(1-2)醯化纖維素薄膜之皂化經抽拉/未抽拉醯化纖維素薄膜係藉浸泡皂化。即使薄膜藉塗覆皂化,其可得到相同之結果。
(i)藉浸泡皂化使用1.5N之NaOH水溶液作為皂化溶液。將醯化纖維素薄膜浸在控制於60℃之溶液中經2分鐘。然後將其浸在0.1N之硫酸水溶液經30秒且轉移至水浴。
(ii)藉塗覆皂化將20質量份之水加入80質量份之異丙醇。對此混合物溶解KOH至1.5N之濃度。使用溫度控制在60℃之所得混合物作為皂化溶液。將此皂化溶液以10克/平方米之比例塗佈至醯化纖維素薄膜上而將薄膜皂化1分鐘。然後將50℃溫水以10公升/平方米/分鐘之速率噴灑至薄膜上以清洗之。
(1-3)偏光層之製備依照日本專利申請案公開第2001-141926號之實例1,藉由轉動兩對轉速(週邊速度)不同之夾輥而按縱向方向抽拉薄膜,以製備厚20微米之偏光層。
(1-4)黏附使用PVA之3%水溶液(Kraray Co.,Ltd.製造之PVA-117H)作為黏著劑,黏附如此製備之偏光層與以上皂化之未抽拉/經抽拉醯化纖維素薄膜,使得醯化纖維素薄膜之偏光軸與縱向方向形成45℃之角度。將如此製備之偏光片整合至如日本專利申請案公開第2000-154261號之第2至9圖所示之20吋VA型液晶顯示裝置中。以最易觀察投射平行流之32°角對角地觀察顯示可得到良好之性能。
(i)未抽拉薄膜使用依照本發明之未抽拉醯化纖維素薄膜作為依照日本專利申請案公開第11-316378號之實例1的第一透明基板,可得到良好之光學補償膜。
(ii)經抽拉醯化纖維素薄膜使用依照本發明之經抽拉醯化纖維素薄膜代替依照日本專利申請案公開第11-316378號之實例1的塗有液晶層之乙酸纖維素薄膜,可得到良好之光學補償膜。使用依照本發明之經抽拉醯化纖維素薄膜代替依照日本專利申請案公開第7-333433號之實例1的塗有液晶層之乙酸纖維素薄膜,可得到良好之光學補償膜,即光學補償濾光膜(光學補償膜B)。
依照Japan Institution of Invention之Technical Report No.2001-1745的實例47,使用依照本發明之經抽拉/未抽拉醯化纖維素薄膜,可得到具有良好光學性質之低反射膜。
將依照本發明之偏光片用於依照日本專利申請案公開第10-48420號之實例1的液晶顯示裝置;用於依照日本專利申請案公開第9-26572號之實例1的含碟形液晶分子之光學各向異性層;用於塗有聚乙烯醇之定向膜;用於依照日本專利申請案公開第2000-154261號之第2至9圖的20吋VA型液晶顯示裝置;及用於依照日本專利申請案公開第2000-154261號之第10至15圖的20吋OCB型液晶顯示裝置。此外將依照本發明之低反射膜黏附至這些液晶顯示裝置之最外表面層上而得到良好之目視觀看。
本發明藉實例:以下依照本發明之實驗1至4及作為比較性實驗之實驗5至7,而更特定地解釋。實例之細節解釋於實驗1。實驗2至7中與實驗1不同之條件歸納於表1。以下實例所示之材料、量、比例、處理、及步驟可在本發明之重點內適當地改變。因而實例不視為限制本發明之範圍。
(1)醯化纖維素(乙酸丙酸纖維素)之合成將80質量份之纖維素(闊葉紙漿)與33質量份之乙酸置於裝有冷卻設備及回流設備之反應容器中,而且在60℃攪拌4小時。然後將反應容器冷卻至2℃。
分別地製備33質量份作為醯化劑之乙酸酐、518質量份之丙酸、537質量份丙酸酐、與3.2質量份之硫酸。將混合物冷卻至-20℃,同時加入含以上所製備醯化纖維素之反應容器。30分鐘後將反應容器之外部溫度逐漸地增加,以在加入醯化劑後1.5小時內將反應容器之內部溫度設在30℃。將容器之內部溫度維持在30℃而持續攪拌反應混合物。在反應混合物之黏度達到0.8牛頓.秒米- 2
(=8P=800cp)時,將反應容器冷卻直到內部溫度變成12℃。
然後將容器之內部溫度保持在25℃以下而將266克之乙酸(其含50質量%之水且冷卻至5℃)加入反應容器。反應容器之內部溫度增至60℃且將反應混合物攪拌1.5小時。繼而將含乙酸鎂4水合物(對應2倍莫耳之乙酸)溶於2倍乙酸(其含50質量%之水)之溶液加入反應容器,而且將混合物攪拌1小時。
增加其水含量而將乙酸水溶液加入所得混合物。再對反應混合物加入水以使乙酸丙酸纖維素沉澱。將所得之乙酸丙酸纖維素沉澱以溫水清洗,加入0.001質量%之氫氧化鈣水溶液(20℃)且攪拌0.5小時。自反應混合物去除液體(水)之後,將所得產物在70℃真空乾燥。
藉1H-NMR及GPC測量所得之乙酸丙酸纖維素。結果其具有0.32之乙醯化程度,2.55之丙醯化程度,48,000之數量平均分子量(Mn),與150,000之重量平均分子量,及130℃之玻璃轉移溫度(Tg)。
(2)CAP之粒化CAP小粒係藉由將以下添加劑加入CAP而製備。
將混合物在100℃乾燥3小時至0.1%(質量比)以下之水含量。
將上述化合物置於裝有排氣器之雙螺絲擠壓器(捏合器)中,以300 rpm之螺絲轉數捏合40秒,及自模以200公斤/小時之速率排出至60℃水中以在其中固化。固化產物切成直徑2毫米及長3毫米之圓柱形小粒(CAP小粒)30。CAP小粒30之玻璃轉移溫度(Tg)為130℃。
(3)熔化薄膜形成將CAP小粒30以100℃脫水空氣(露點為-40℃)乾燥5小時至0.01重量%以下之水含量。將經乾燥CAP小粒置於80℃加料漏斗中且供應至擠壓器11,其具有單螺絲擠壓器(GM Engineering Ltd.;螺絲直徑Φ50毫米)。藉由使油(油溫:小粒之Tg-5℃(約125℃))循環至距擠壓器11之入口為100毫米之距離的螺絲部份中而將螺絲冷卻。控制CAP小粒30以在擠壓器桶中停留5分鐘。控制桶之最高溫及最低溫以各對應桶之出口及入口溫度。以下將在擠壓器11內熔化之CAP小粒30稱為「熔化CAP」。將熔化CAP自擠壓器11擠壓且藉齒輪泵12測量成調節量部份及朝向模進料。控制擠壓器11之轉數使得熔化CAP在齒輪泵12上游之壓力始終設為10 MPa之值。將自齒輪泵12進料之熔化CAP藉葉片式過濾器(過濾準確度為5微米)過濾且通過靜態混合器,自240℃塗架模14之縫(0.8毫米)以片形式擠壓(以下稱為「片形式CAP 31」),及依照接觸輥系統(方式)在流延圓筒17與彈性圓筒28間流延。應注意,將塗架模14之溫度調整成240℃。
將兩個紅外線加熱器(OHC-15,Nihon Seath製造)提供於模排出口14a與流延圓筒17及彈性圓筒28間之空間(氣隙)之間,使得各紅外線加熱器15、16與片形式CAP 31間之距離為50毫米。將紅外線加熱器15、16之加熱溫度控制在300℃。將氣隙H設為40毫米。在此情形將紅外線加熱器15、16之長度設為30毫米。將氣隙空間以GM Engineering製造之氣隙蓋20完全覆蓋。
將片形式CAP 31在溫度為Tg-10℃(約120℃)之流延圓筒17(算術平均表面粗度Ra=0.1微米)上固化。應注意,片形式CAP 31在流延口17a處之溫度為237℃,及溫度差△T為3℃。藉由以距流延圓筒之流延位置17a為10公分之距離設定電線而對熔化物(片形式CAP 31)兩端(各10公分)施加10 kV之靜電壓。在將片形式CAP 31自流延圓筒17及彈性圓筒28移除後,將其進一步在溫度控制在100℃之冷卻圓筒18、19上冷卻。然後將經拉伸薄膜32(以下稱為「未抽拉CAP薄膜」)在控制在80℃之冷卻區23中轉移3分鐘,同時經輥26拉伸。恰在捲起前將所得未抽拉CAP薄膜32修整兩邊(各對應薄膜全寬之5%)。然後對兩邊提供輥紋(寬10毫米,高50微米)且藉輥24以5米/分鐘之速率將薄膜捲起成為捆(長3000米)。末抽拉CAP薄膜32之寬度為1.5米及平均厚度為100微米。
(3)未抽拉CAP薄膜之評估(i)薄膜厚度分布之測定未抽拉CAP薄膜32之厚度變動(厚度分布)係藉連續厚度測量系統TOF-V1(Yamabun Electronics Co.,Ltd.製造)測定。沿長度方向按0.5毫米之節距測量薄膜中央部份經3米之厚度。結果薄膜厚度分布為1微米。
(ii)薄膜之整體評估基於以下四個標準整體地評估未抽拉CAP薄膜32。E:光學特性及機械強度極優良之薄膜,G:光學特性及機械強度優良之薄膜,M:光學特性及機械強度有小問題,但是可視產品型式而使用之薄膜P:光學特性及機械強度有問題且無法作為產品使用之薄膜在實驗1中得到之未抽拉CAP薄膜32的表面平坦程度極優良且評為”E”。
[實驗2至4]在實驗2中將氣隙之長度H設為180毫米。在此情形,片形式CAP 31在流延圓筒17之流延位置17a及彈性圓筒28處之溫度為225℃,而且溫度差△T為15℃。薄膜厚度分布為5微米。將此薄膜整體評估為”G”。在實驗3中,起初溫度T1為230℃及將氣隙之長度H設為100毫米。其不使用蓋子。終點溫度T2為215℃。溫度差△T為15℃。薄膜厚度分布為6微米。此薄膜之整體評估為”G”。在實驗4中,起初溫度T1為235℃及將氣隙之長度H設為30毫米。其不使用紅外線加熱器。終點溫度T2為218℃。溫度差△T為17℃。薄膜厚度分布為8微米。此薄膜之整體評估為”M”。
[實驗5至7]在實驗5中,其為比較性實驗,將氣隙之長度H設為250毫米。片形式CAP在流延位置處之溫度為215℃且溫度差△T為25℃。所得薄膜之薄膜厚度分布為10微米。此薄膜之整體評估為”P”。在實驗6中不使用蓋子。片形式CAP在流延位置處之溫度為218℃且溫度差△T為22℃。所得薄膜之薄膜厚度分布為11微米。此薄膜之整體評估為”P”。在實驗7中不使用紅外線加熱器。片形式CAP在流延位置處之溫度為216℃且溫度差△T為24℃。所得薄膜之薄膜厚度分布為12微米。此薄膜之整體評估為”P”。
10...薄膜生產線
11...擠壓器
12...齒輪泵
13...管線
14...模
14a...模排出口
15、16...加熱器
17...流延圓筒
17a...流延口
18、19...冷卻圓筒
20...氣隙蓋
21、22...溫度計
23...冷卻區
24...捲繞機
25...冷卻單元
26...輥
27...溫度控制單元
28...彈性圓筒
30...薄膜材料
31...醯化纖維素片
32...醯化纖維素薄膜
50...金屬殼
51...充填流體
52...樹脂陀螺
60...流延彈性圓筒
61...流延位置調整圓筒
62...殼
63...充填流體
64...陀螺
第1圖為用於依照本發明製造纖維素樹脂薄膜之生產線的略示圖;第2圖為第1圖所示生產線之重點部份的放大圖;第3圖為第1圖所示生產線之重點部份的放大圖;及第4圖為用於依照本發明製造纖維素樹脂薄膜之生產線的重點部份之略示圖。
10...薄膜生產線
11...擠壓器
12...齒輪泵
13...管線
14...模
14a...模排出口
15、16...加熱器
17...流延圓筒
17a...流延口
18、19...冷卻圓筒
20...氣隙蓋
21、22...溫度計
23...冷卻區
24...捲繞機
25...冷卻單元
26...輥
27...溫度控制單元
30...薄膜材料
31...醯化纖維素片
32...醯化纖維素薄膜
Claims (7)
- 一種製造纖維素樹脂薄膜之方法,其包括:將熔化纖維素樹脂自模排出口以片形式排出;及將片形式纖維素樹脂在圓筒上流延,其中自模排出之片形式纖維素樹脂的溫度T1(℃)與在圓筒上流延之片形式纖維素樹脂的溫度T2(℃)間之差△T,即△T(=T1-T2)℃,在20℃以下。
- 如申請專利範圍第1項之製造纖維素樹脂薄膜之方法,其中片形式纖維素樹脂係藉紅外線加熱器加熱。
- 如申請專利範圍第1項之製造纖維素樹脂薄膜之方法,其中將氣隙設為200毫米以下,氣隙為排出口與片形式纖維素樹脂在圓筒上流延之位置間之長度。
- 如申請專利範圍第3項之製造纖維素樹脂薄膜之方法,其中提供蓋子以覆蓋氣隙之至少一部份。
- 如申請專利範圍第1項之製造纖維素樹脂薄膜之方法,其中圓筒之算術平均表面粗度(Ra)在0.3微米以下。
- 如申請專利範圍第1項之製造纖維素樹脂薄膜之方法,其中使用接觸輥系統作為圓筒。
- 如申請專利範圍第1至6項任一項之製造纖維素樹脂薄膜之方法,其中纖維素樹脂薄膜係用於光學用途。
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