CN101264650A - 溶液流延设备和溶液流延方法 - Google Patents
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Abstract
流延模包含各自具有接触面的唇板和内框板。所述接触面形成所述流延模的出口。在所述唇板的脊和所述内框板的脊之间的距离是至多9μm。此外,设置喷嘴使其靠近所述出口。将流延涂料从所述出口排出到载体上,以在所述出口和所述载体的外围之间形成流延流道。所述喷嘴将溶液供给到所述流延流道的侧边上。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶液流延设备和一种溶液流延方法。
背景技术
聚合物膜(以下为膜)因为光学透明度和柔韧性优异,并且重量和厚度更小,在几个领域中用作光学功能膜。在聚合物膜中,有由酰化纤维素形成的酰化纤维素膜。例如,特别是三乙酸纤维素(以下为TAC)膜由其平均乙酰化度在57.5%至62.5%的范围内的TAC形成。TAC膜因为具有强度和不易燃性(inflammability),用作膜材料如光敏材料的膜基底。此外,TAC膜在光学各向同性方面是优异的,因此在近年来其市场变得更大的液晶显示器等中用作光学功能膜,如偏振滤光器的保护膜、光学补偿膜、宽视角膜(wide view film)。
在膜生产方法中,有熔体挤出法和溶液流延法。在熔体挤出法中,将聚合物加热熔融,然后将熔融的聚合物挤出而形成膜。熔体挤出法具有其中生产率高并且装置的成本较低的优点。然而,难以调节膜厚度的精度,并且容易形成条纹(称为口模条纹)。因此,通过熔体挤出法,难以制备可以用作光学功能膜的高质量膜。在溶液流延方法中,将含有聚合物和溶剂的涂料流延到载体上以形成流延膜,并且在具有自支撑性能之后,将流延膜剥离作为从载体上剥离的湿膜。将湿膜干燥成膜,然后将膜卷绕。与熔体挤出法相比,溶液流延方法在光学性能和厚度均匀性方面更优异。此外,与在熔体挤出法中相比,在溶液流延方法中,制备的膜含有更少的杂质。因此,将所述溶液流延方法应用于膜生产方法,特别是用于制备光学功能膜的膜生产方法。
在溶液流延方法中,将涂料从流延模的模出口排出到移动载体上,同时在模出口和载体之间形成涂料流道(dope bead)。在涂料流道的两个侧边部分中,与另外的部分相比,溶剂更容易蒸发。因此,如果干燥在涂料流道的两个侧边部分中局部进行,则在流延模的模出口的两侧附近产生结皮。结皮是涂料的凝胶状材料,其是通过溶剂的蒸发等产生的。在模出口附近的结皮的产生导致形成在涂料流道中的条纹,因此在宽度方向上产生膜的厚度不均匀性。此外,如果膜生产在产生结皮的情况下连续进行,则结皮生长成为毛刺形状,这不但导致如上所述的严重的厚度缺陷,而且导致生长的结皮从模出口掉落,并且粘附到用于输送流延膜或湿膜的辊上。在这种情况下,流延膜或湿膜有时凹陷或划伤。
为了防止结皮的产生,有浸渍可溶解涂料的溶剂的方法或在排出时降低涂料保留的方法。日本专利出版物2687260和日本专利公开出版物2002-337173公开了用于防止结皮产生的浸渍方法。在浸渍方法中,将如二氯甲烷等的溶剂供给到在正好靠近流延模的模出口两侧的排出涂料的两个侧边部分上。日本专利公开出版物2002-103361公开了用于防止结皮产生的另一种方法。在这种方法中,所使用的流延模具有有两个润湿角的模出口,所述润湿角具有降低流延涂料保留的形状。在润湿表面之间的角是至少120°,并且其中两个润湿表面交叉的部分具有没有弯曲的弧形形状。
然而,即使在上述方法的应用中,在将溶液流延方法连续进行1000小时等时,在模出口的两侧中产生结皮。在这种情况下,必须将流延速度降低至使得流延膜不可能因环境的影响而断裂这样的值,之后必须除去结皮。因此,在流延工序中降低了生产率。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种溶液流延设备和一种溶液流延方法,在所述的设备和方法中,可以以高生产率制备膜。
为了达到该目的以及其它目的,在本发明的溶液流延方法中,安置用于从狭缝中流出涂料的流延装置,涂料从狭缝中流出以形成流延膜,同时涂料在出口和载体之间形成涂料流道,并且使用含有聚合物的溶剂的溶液供给涂料流道的两个侧边。所述流延装置包含一对形成狭缝的第一壁的第一狭缝构件和一对形成狭缝的第二壁的第二狭缝构件,并且第一壁在狭缝的长度方向上延伸,并且第二壁在狭缝的宽度方向上延伸。在为所述第二狭缝构件安置在所述涂料的流出方向上从所述第一狭缝构件突出的突部时,或者在为所述第一狭缝构件安置在所述流出方向上从所述第二狭缝构件突出的突部时,所述突部的突部长度是至多9μm。含有聚合物的涂料从狭缝出口流出以在移动载体上形成流延膜,并且涂料在出口和载体之间形成涂料流道。然后,使用可溶解聚合物的溶液供给涂料流道的每一个侧边。将流延膜从载体上剥离,并且将剥离的流延膜干燥成膜。
优选地,该溶液供给到每一个侧边上的供给速率在0.05mL/分钟至0.2mL/分钟的范围内。
优选地,所述溶液含有聚合物的良溶剂和不良溶剂,并且如果良溶剂和不良溶剂的重量分别为RY1和HY1,则满足下列条件:
0.4≤RY1/(RY1+HY1)≤0.6。
特别优选地,良溶剂包含二氯甲烷并且不良溶剂包含甲醇。
本发明的溶液流延设备包含:流延装置,其用于使涂料从狭缝流到载体上以形成流延膜;连续移动的载体,其用于接收由从狭缝流出的涂料形成的涂料流道;溶液供给装置,其用于使用含有可溶解聚合物的液体的溶液供给涂料流道的两个侧边;和干燥装置,其用于干燥从所述载体上剥离的流延膜使得可以获得膜。所述流延装置包含一对形成狭缝的第一壁的第一狭缝构件和一对形成狭缝的第二壁的第二狭缝构件,并且第一壁在狭缝的长度方向上延伸,并且第二壁在狭缝的宽度方向上延伸。在为所述第二狭缝构件安置在所述涂料的流出方向上从所述第一狭缝构件突出的突部时,或者在为所述第一狭缝构件安置在所述流出方向上从所述第二狭缝构件突出的突部时,所述突部的突部长度是至多9μm。
优选地,该溶液供给到每一个侧边的供给速率在0.05mL/分钟至0.2mL/分钟的范围内。
优选地,所述溶液含有聚合物的良溶剂和不良溶剂,并且如果良溶剂和不良溶剂的重量分别为RY1和HY1,则满足下列条件:
0.4≤RY1/(RY1+HY1)≤0.6。
特别优选地,良溶剂包含二氯甲烷并且不良溶剂包含甲醇。
根据本发明,将包含聚合物的涂料从流延装置的出口排出,而将在流出方向上突出的突部安置在出口的两个侧边中。此外,突部长度是至多9μm。此外,将包含聚合物的溶剂的溶液供给到涂料流道的两个侧边上。因此,防止了涂料在出口的保持,从而防止结皮的产生。而且,因为溶液的供给速率或组成比率得到调节,所以降低了结皮的产生,并且防止了剥离缺陷和溶液的散布。
附图说明
当结合附图阅读下列详细描述时,本发明的上述目的和优点将变得容易被本领域的普通技术人员理解。
图1是用于制备初级涂料的涂料生产线的示意图;
图2是从初级涂料生产膜的流程图;
图3是用于由初级涂料制备膜的膜生产线的示意图;
图4是在膜生产线中的流延模的第一实施方案的截面图;
图5是在图4中沿着线V-V的流延模的截面图;
图6是流延模的模唇的透视图;
图7是流延模的下侧的俯视图;
图8是在膜生产线中的流延模的第二实施方案的截面图;
图9是在膜生产线中的流延模的第三实施方案的截面图;
图10A是在调节唇板和内框板之间的距离CL1-CL4时的流延模的侧视图;
图10B是在调节距离CL1-CL4之后的流延模的侧视图;和
图11是流延工序的说明图。
具体实施方式
在下面,将详细说明优选实施方案。然而,本发明不限于该描述。
[原料]
(聚合物)
作为该实施方案的聚合物,可以使用用于膜生产的已知聚合物。例如,优选酰化纤维素,并且特别优选三乙酰基纤维素(TAC)。在酰化纤维素中优选酰基对纤维素的羟基上的氢原子的取代度优选满足所有下式(I)-(III)。在这些式(I)-(III)中,A是乙酰基对纤维素的羟基上的氢原子的取代度,并且B是酰基对氢原子的取代度,而每一个酰基具有其数量为3至22的碳原子。注意至少90重量%的TAC是直径为0.1mm至4mm的粒子。
(I)2.5≤A+B≤3.0
(II)0≤A≤3.0
(III)0≤B≤2.9
此外,用于本发明的聚合物不限于酰化纤维素。
构成具有β-1,4键的纤维素的葡萄糖单元在2、3和6位具有游离羟基。酰化纤维素是其中通过酯化,在部分或全部羟基上的氢原子被具有至少两个碳原子的酰基取代的聚合物。酰化度是在2、3、6位的羟基的酯化度。在每一个羟基中,如果酯化以100%进行,则酰化度为1。
在此,如果酰基取代葡萄糖单元中的2位上的氢原子,则将酰化度描述为DS2(在2位上通过酰化的取代度),并且如果酰基取代葡萄糖单元中的3位上的氢原子,则将酰化度描述为DS3(在3位上通过酰化的取代度)。此外,如果酰基取代葡萄糖单元中的6位上的氢原子,则将酰化度描述为DS6(在6位上通过酰化的取代度)。酰化度之和,DS2+DS3+DS6,优选为2.00至3.00,特别为2.22至2.90,并且尤其为2.40至2.88。此外,DS6/(DS2+DS3+DS6)优选为至少0.28,特别是至少0.30,并且尤其是0.31至0.34。
在本发明中,在酰化纤维素中的酰基的数量和种类可以只是一个或至少两个。如果有至少两种酰基,则它们中的一种优选是乙酰基。如果在2、3和6位羟基上的氢原子被乙酰基取代,则将总取代度描述为DSA,并且如果在2、3和6位羟基上的氢原子被除乙酰基以外的酰基取代,则将总取代度描述为DSB。在这种情况下,DSA+DSB的值优选为2.22至2.90,特别在为2.40至2.88。此外,DSB优选是至少0.30,并且尤其是至少0.7。根据DSB,在6位上的取代相对于在2、3和6位上的取代的百分比是至少20%。该百分比优选是至少25%,特别是至少30%,并且尤其是至少33%。此外,酰化纤维素的6位的DSA+DSB优选是至少0.75,特别是至少0.80,并且尤其是0.85。当使用这些种类的酰化纤维素时,可以制备具有优选溶解度的溶液(或者涂料),并且尤其是,可以制备对于非氯类有机溶剂具有优选溶解度的溶液。此外,当使用上述酰化纤维素时,制备的溶液具有低粘度和良好的过滤性。应指出涂料含有聚合物和用于溶解聚合物的溶剂。此外,在必要时,将添加剂加入涂料中。
可以从纸浆和棉绒中的一种获得作为酰化纤维素的原料的纤维素。
在酰化纤维素中,含至少2个碳原子的酰基可以是脂族基团或芳基。这种酰化纤维素是例如纤维素的烷基羰基酯和烯基羰基酯。此外,有芳族羰基酯、芳族烷基羰基酯等,并且这些化合物可以具有取代基。作为化合物的优选实例,有丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二碳酰基、十三碳酰基、十四碳酰基、十六碳酰基、十八碳酰基、异丁酰基、叔丁酰基、环己烷羰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、肉桂酰基等。在它们之中,特别优选丙酰基、丁酰基、十二碳酰基、十八碳酰基、叔丁酰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、肉桂酰基等,并且尤其优选的基团是丙酰基和丁酰基。
(用于涂料的溶剂)
此外,作为用于制备涂料的溶剂,有芳族烃(例如苯、甲苯等)、卤代烃(例如二氯甲烷、氯苯等)、醇(例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、二甘醇等)、酮(例如丙酮、甲基乙基酮等)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯等)、醚(例如四氢呋喃、甲基溶纤剂等)等。应指出涂料是其中将聚合物等溶解或分散于溶剂中的聚合物溶液或分散液。应指出在本发明中,涂料是通过将聚合物溶解或分散于溶剂中获得的聚合物溶液或分散液。
溶剂优选是含1至7个碳原子的卤代烃,并且尤其是二氯甲烷。于是考虑到酰化纤维素的溶解度、流延膜从载体上的剥离性、膜的机械强度、膜的光学性能等,优选将一种或几种含1至5个碳原子的醇与二氯甲烷一起混合。因此,醇相对于全部溶剂的含量优选在2重量%至25重量%的范围内,并且特别是在5重量%至20重量%的范围内。具体地,有甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等。醇的优选实例是甲醇、乙醇、正丁醇、或它们的混合物。
顺便提及,近来为了将对环境的影响降至最低,日益增多地考虑不使用二氯甲烷时的溶剂组成。为了达到这种目的,优选含4至12个碳原子的醚、含3至12个碳原子的酮、含3至12个碳原子的酯和含1至12个碳原子的醇,以及可以适当地使用它们的混合物。例如,有乙酸甲酯、丙酮、乙醇和正丁醇的混合物。这些醚、酮、酯和醇可以具有环结构。此外,可以将具有在醚、酮、酯和醇中的至少两个官能团(即,-O-、-CO-、-COO-和-OH)的化合物用于溶剂。
应指出由日本专利公开出版物2005-104148中的[0140]至[0195]进行了酰化纤维素的详细说明,并且该出版物的描述可以适用于本发明。应指出由日本专利公开出版物2005-104148中的[0196]至[0516]进行了溶剂和添加剂的添加剂材料(如增塑剂、劣化抑制剂、UV吸收剂、光学各向异性控制剂、染料、消光剂、脱模剂、延迟控制剂等)的详细描述。
[涂料生产方法]
涂料由上述原料制备。如在图1中所示,涂料生产线10由下列装置构成:用于储存溶剂的溶剂罐11;用于在其中混合TAC和溶剂的混合罐13;用于供给TAC的加料斗14;和用于储存添加剂的添加剂罐15。此外,在涂料生产线10中,有用于加热溶胀液体(下面详细描述)的加热装置18、用于控制制备的涂料的温度的温度控制器19和过滤装置20。此外,涂料生产线10配置有用于使涂料浓缩的闪蒸(flushing)装置21和过滤装置22。此外,涂料生产线10有用于回收溶剂蒸气的回收装置23和用于再循环回收的溶剂的精制装置24。在混合罐13的下游侧,有泵25,并且在闪蒸装置21的下游侧,有泵26。驱动泵25以将混合物液体44从混合罐13供给到加热装置18中,并且驱动泵26以将浓缩后的混合物液体从闪蒸装置21供给到过滤装置22中。在过滤装置20、22的下游侧,有储罐30。涂料生产线10通过储罐30连接到膜生产线32上。
在涂料生产线10中,以下列顺序制备初级涂料48。打开被设置在将溶剂罐11连接到混合罐13上的管上的阀35,使得可以将溶剂罐11中的溶剂供给到混合罐12中。
然后,将加料斗14中的TAC在测量其量的情况下供给到混合罐12中。之后,打开和关闭阀36使得可以将必需量的添加剂从添加剂罐15送到混合罐13中。将添加剂供给到混合罐中的方法不限于上面的描述。如果添加剂在室温下处于液态形式,则可以在不制备添加剂溶液的情况下将它以液态形式供给到混合罐13中。如果使用多种添加剂化合物,则可以将含有多种添加剂化合物的添加剂在添加剂罐15中集合在一起。否则,可以使用多个添加剂罐以容纳各种添加剂化合物,所述添加剂化合物通过独立的管被送到混合罐13中。
在上述说明中,将溶剂、TAC和添加剂依次送到混合罐13中。然而,输送顺序不限于此。例如,在将预定量的TAC送到混合罐13中之后,可以进行预定量的溶剂和添加剂的供给以获得TAC溶液。否则,不是必须要将添加剂预先供给到混合罐13中,并且可以在下列工序中将添加剂加入TAC和溶剂的混合物中。
混合罐13配置有覆盖在混合罐13的外表面上的夹套37、通过电动机38旋转的第一搅拌器39和通过电动机40旋转的第二搅拌器41。混合罐13储存通过将溶剂、TAC和添加剂混合而获得的混合物液体44。此外,第一搅拌器39优选具有锚状叶片,并且第二搅拌器41优选是溶解器型偏心搅拌器。
通过在夹套37中的传热介质控制在混合罐13中的内部温度。优选的内部温度在-10℃至55℃的范围内。应指出根据涂料制备的条件进行第一搅拌器39和第二搅拌器41的选择。
驱动泵25使得可以将混合罐13中的混合物液体44送到加热装置18中,所述加热装置18优选是具有夹套的管。加热装置18可以优选配置有加压装置以有效地进行溶解。当使用加热装置18时,固体化合物的溶解在加热或加热加压条件下进行,使得可以获得涂料。这种方法称为加热溶解法。混合物液体44的温度优选在0℃至97℃的范围内。为了使TAC充分溶解于溶剂中,优选不但进行加热溶解法,而且进行冷却溶解法。将加热的混合物液体44送到温度控制器19中,以将混合物液体44的温度控制为接近室温。然后,在过滤装置20中进行涂料的过滤,使得可以从涂料中除去杂质和未溶解的材料。过滤装置20的过滤材料优选具有至多100μm的平均公称直径。在过滤装置20中的过滤的流量优选至少为50升/小时。将过滤后的涂料通过阀46供给,因此作为初级涂料48储存在储罐30中。
所述涂料可以用作用于将说明的膜生产的初级涂料48。然而,在其中在混合物液体44的制备之后进行TAC的溶解的方法中,如果指定制备高浓度的涂料,则制备这种涂料的时间变得更长。因此,生产成本变得更高。因此,优选首先制备浓度比预定值更低的涂料,然后进行涂料的浓缩。在此实施方案中,将过滤后的涂料通过阀46送至闪蒸装置21中。在闪蒸装置21中,使涂料的溶剂部分地蒸发。通过冷凝器(没有显示)使在蒸发中产生的溶剂蒸气冷凝至液态,并且通过回收装置23回收。回收的溶剂通过精制装置24再循环并且重新利用。根据此方法,可以确定成本的降低,因为生产效率变得更高并且溶剂得到重新使用。
通过泵26从闪蒸装置21抽出如上所述浓缩后的涂料。此外,为了除去在涂料中产生的气泡,优选进行气泡除去处理。作为用于除去气泡的方法,有许多已知的方法,例如,超声波辐照方法等。然后,将涂料供给到过滤装置20中,在过滤装置20中,除去未溶解的材料。应指出,涂料在过滤装置20中的温度优选在0℃至200℃的范围内。
将过滤后的涂料作为初级涂料48储存在储罐30中,所述储罐30配置有通过电动机30a旋转的搅拌器30b。因此,制备的涂料优选具有在5重量%至40重量%的范围内的TAC浓度。
应指出,在日本专利公开出版物2005-104148中的[0517]至[0616]中详细公开了制备初级涂料48的方法,例如在用于形成TAC膜的溶液流延方法中的材料、原料和添加剂的溶解方法和加入方法,过滤方法,气泡除去方法等。该描述也适用于本发明。
[膜生产工序]
将说明膜生产工序。如图2中所示,膜生产工序50包括流延涂料制备工序52、流延工序54、剥离工序56和干燥工序58。在流延涂料制备工序52中,流延涂料51由在图1的涂料生产线中获得的初级涂料48制备。在流延工序54中,进行流延涂料51的流延使得可以获得流延膜53。在剥离工序56中,将流延膜53剥离作为湿膜55。在干燥工序58中,将湿膜55干燥成膜57。应指出膜生产工序50还具有其中将膜57卷绕成膜卷材的卷绕工序。
[溶液流延方法]
现在,将参考图3描述溶液流延方法的一个实施方案。但是,本发明不限于该实施方案。如图3中所示,膜生产线32包含溶液供给单元61、流延室62、传送辊63、销钉拉幅机64、切边装置65、干燥室66、冷却室67和卷绕室68。
储罐30配置有电动机30a、使用电动机30a旋转的搅拌器30b和夹套30c。储罐30储存初级涂料48,搅拌器30b旋转,并且通过将温度控制介质(没有显示)供给到夹套30c中,将储罐30的内部温度控制为恒定。因此,减少了聚合物等的聚集,使得初级涂料48在储罐30中可以是均匀的。
储罐30通过管71连接到流延室62上,所述管71上有齿轮泵73、过滤装置74和静态混合器75。在静态混合器75的上游侧,添加剂供给部分78连接到管71上,以供给添加剂化合物(预定量的UV吸收剂、消光剂和延迟剂等)或含有添加剂化合物的聚合物溶液(以下为混合物添加剂)。
齿轮泵73连接到流延控制器79上。因此,流延控制器79控制齿轮泵73的驱动,以将初级涂料48以预定的流量从储罐30供给到被安置在流延室62中的流延模81中。然后,将添加剂化合物或聚合物溶液加入通过管71供给的初级涂料48中。之后,通过静态混合器进行初级涂料48的混合,使得可以获得流延涂料51。
流延室62包含流延模81、在旋转方向Z1上旋转的流延鼓82、剥离辊83、温度控制器86、冷凝器87、回收装置88、减压室90、温度控制器240。在流延室62中,流延涂料51从流延模81流延到流延鼓82上以形成流延膜53。然后,在剥离辊83的支撑下,将流延膜53剥离作为湿膜55。通过温度控制器86控制流延室62的内部温度,并且将在流延室62中通过溶剂的蒸发产生的溶剂蒸气通过冷凝器87冷凝,之后通过回收装置88回收。此外,设置减压室90正好靠近流延模81在旋转方向Z上的上游侧,并且对在流延鼓82上方的排出的流延涂料51的涂料流道230(参见图7)周围的空气进行抽吸。
<流征鼓>
流延鼓82被设置在流延模81下面,并且具有连接到流延控制器79上的鼓轴82a。因此,流延控制器79还控制流延鼓82在旋转方向Z1上的旋转速度,使得流延鼓82的外围82b相对于流延模81的速度可以是预定值。
为了将流延鼓82的表面温度控制至预定值,优选安置传热介质循环器89。传热介质通过通道(没有显示),所述传热介质的温度通过传热介质循环器89来控制。因此,将流延鼓82的外围82b的温度T1保持至预定值。
流延鼓82的宽度不受特别限制。然而,流延鼓82的宽度优选大至流延宽度的1.1至2.0倍。优选将外围磨光使得外围82b的表面粗糙度优选是至多0.01μm。此外,优选必须将在外围82b上的表面缺陷降至最低。具体地,每1m2没有至少30μm的销钉孔,至多一个至少10μm且小于30μm的销钉孔,并且至多两个小于10μm的销钉孔。流延鼓82的旋转速度以相对于预定值的至多3%波动,并且当流延鼓82旋转一次时,在宽度方向上的曲折(meandering)是至多3mm。
流延鼓82的材料优选是不锈钢,并且尤其是SUS 316,使得流延鼓82可以具有足够的耐腐蚀性和强度。在外围82b上,优选进行铬涂覆。因此,外围82b具有足够的耐腐蚀性和强度。
(剥离辊)
将剥离辊设置在流延模81在旋转方向Z1上的下游侧,使其靠近外围82b。当将流延膜53从流延鼓82上剥离作为湿膜55时,剥离辊83支撑湿膜55。
将温度控制器86用于将流延室62的内部温度保持在预定范围内。在流延室62中,通过从排出的流延涂料51、流延膜53、湿膜55等中的溶剂蒸发,产生溶剂蒸气。溶剂蒸气通过冷凝器87冷凝,然后通过回收装置88回收。将回收的溶剂回收作为用于涂料制备的溶剂。因此,在流延室62中,将溶剂蒸气的蒸气压保持为预定值。
在流延室62的下游,设置多根传送辊63、销钉拉幅机64和切边装置65。
在将湿膜55从流延室62供给出来之后,传送辊63将湿膜55支撑并且引导到销钉拉幅机64中。应指出在传送辊63附近有空气进料器(没有显示)。因此,空气进料器将干燥空气供给出来到传送辊63上的湿膜55,以干燥湿膜55。
销钉拉幅机64包含多根销钉(没有显示)作为用于固定湿膜55的固定构件。将销钉连到循环链上,并且根据链的移动环形移动。在销钉拉幅机64中,将多根销钉插入靠近入口的两个侧边部分中。因此,将两个侧边部分通过销钉固定,并且输送。在销钉拉幅机64中,有用于将干燥空气供给到湿膜55上的鼓风机(没有显示)。因此,在销钉拉幅机64中输送湿膜55的同时,在湿膜55中的残留溶剂的含量降低。靠近销钉拉幅机64的出口,从膜57的两个侧边部分除去销钉。
将膜57供给到切边装置65中,并且将两个侧边部分切除。切边装置65与粉碎机95连接,并且通过粉碎机95粉碎两个侧边部分的小片。应指出将通过粉碎机95粉碎的小片重新用作涂料制备的小片。
应指出在销钉拉幅机64和切边装置65之间可以有用于干燥膜57的夹具拉幅机97。夹具拉幅机97是包含多个夹具作为膜57的两个侧边部分的夹紧构件的干燥装置。夹具拉幅机97在预定的条件下拉伸膜57,以提供膜57预定的光学性能。
在干燥室66中,有多根辊100和吸附装置101。将膜57输送到冷却室67中,并且冷却。在冷却室的下游侧,有强制中和装置(或中和棒)104,用于将膜57所带的静电势消除至预定值。此外,在该实施方案中,有滚花辊105,用于在强制中和装置104的下游侧给膜57提供滚花。
干燥室的内部温度不受特别限制。然而,它优选在50℃至160℃的范围内。在干燥室66中,将膜57在搭接在多根辊100上的情况下输送。通过吸附装置101吸附通过干燥室66从膜57蒸发的溶剂蒸气。将从中除去溶剂成分的空气重新用于在干燥室66中的干燥空气。应指出干燥室66优选具有用于改变干燥温度的多个隔间。此外,将预干燥装置(未显示)安置在切边装置50和干燥室66之间,以进行聚合物膜57的预干燥。因此,防止膜57的温度快速提高,因此减少了膜57的形状变化。
将膜57朝冷却室67输送,并且在其中冷却至室温附近。可以安置湿度控制室(没有显示),以调节干燥室66和冷却室67之间的湿度。优选地,在湿度控制室中,将其温度和湿度得到控制的空气用于膜57。因此,可以减少膜57的卷曲和卷绕处理中的卷绕缺陷。
之后,强制中和装置(或中和棒)104将膜57所带的静电势消除至预定的值(例如,在-3kV至+3kV的范围内)。中和后,可以由压花辊进行膜57的两侧部分的压花以提供滚花。从压花的底部至顶部的压花高度在1μm至200μm的范围内。
在卷绕室68中,有卷绕轴107和压辊108。因此,在卷绕室68中通过卷绕轴107将膜57卷绕。此时,将张力以预定值施加给压辊108。
(流延模)
如在图4中所示,流延模81具有唇板210,211和在流延模210的侧面的中心形成的循环歧管215,而该侧面通过组合唇板210,211构成。在歧管215的下侧,在唇板210,211之间形成狭缝216以延伸到模出口81a,所述模出口81a在鼓82的宽度方向上延伸。唇板210,211各自具有接触面210a,211a。此外,接触面211a具有倾斜227,使得狭缝216的间隙W1在狭缝216的下游侧可以更小。
在图5和6中,流延模81具有被设置在唇板210,211的各侧的侧板218,219,并且将填料(没有显示)设置在唇板210和各个侧板218,219之间以及唇板211和各个侧板218,219之间,以将唇板210,211稳固地连到侧板218,219上。
歧管215的形状是衣架型。歧管215具有与管71连接的涂料入口220。此外,流延模81具有内框板223,224,所述内框板223,224被设置在歧管215和狭缝216的两侧,使得内框板223,224可以稳固地接触填料。
唇板210,211和内框板223,224各自具有作为歧管215、狭缝216和模出口81a的壁的接触面210a,211a,223a,224a。应指出接触面224a延伸到与流延涂料51的流动方向相反的方向,并且上端224z(图4)位于狭缝216中。然而,本发明不限于此。上端224z可以位于歧管的上端或下端上。此外,如果唇板210,211稳固地连到侧板218,219上,此外如果歧管215和狭缝216等足够靠近,则可以不使用填料。
在供给到流延模81中之后,流延涂料51被供给到歧管215中,流经狭缝216,并且从模出口81a被供给出来。因此,接触面210a,211a接触流经狭缝216的流延涂料51。
在图4中,唇板210,211各自具有接触面210a,211a。此外,接触面211a具有倾斜227,使得狭缝216的间隙W1在狭缝216的下游侧可以更小。
在图5中,将接触面423a和424a之间的距离W2限定为流延涂料51的流动宽度。距离W1在歧管215中几乎全部是恒定的,并且在靠近模出口81a的狭缝216的下部中以预定的比率变得更大。因此,内框板223,224的接触面223a,224a具有在下端部中的倾斜面,该倾斜面在流延模81的宽度方向上倾斜到外面。因为每一个接触面223a,224a配置有倾斜面,所以排出的流延涂料的涂料流道的两个侧边部分变得更薄,因此防止了边缘缺陷。应指出倾斜表面对应于本发明的加宽表面。
将在狭缝216中流动的流延涂料51在排出方向A1上从模出口81a供给出来,以形成涂料流道230(参见图7)。
为了具体地知道排出方向A1,有两种方法。在第一种方法中,将示踪材料加入流延涂料51中,并且观察示踪材料的踪迹。在第二种方法中,光弹性装置观察流动双折射,以获得均匀剪切应力的表面。
如在图6中所示,唇板211和内框板223各自具有端面211b,223b。唇板211的接触面211a和端面211b形成脊211c,并且内框板223的接触面223a和端面223形成脊223c。理想地,将内框板211的下端设置在理想面上,这意味着在流延模81的模出口上没有下端的突部。然而,以理想方式设置唇板211和内框板223太困难。在实际的模生产中,内框板211的下端通常在模出口上形成突部。因此,在本发明中,将突部减小为至多预定值。具体地,在脊211c和脊223c之间的距离CL1是至多9μm。在出口41a一侧,唇板210和内框板224各自具有作为在流延涂料51中的最下游面的端面210b和端面224b。此外,唇板210的接触面210a和端面210b形成脊210c,并且内框板224的接触面224a和端面224b形成脊224c。以理想方式安置唇板210和内框板223的下端也太困难。在实际的模生产中,内框板223的下端在模出口上形成突部。因此,在本发明中,将突部减小为至多预定值。具体地,在脊210c和脊224c之间的距离CL2是至多9μm。此外,在脊211c和脊224c之间的距离CL3和在脊210c和脊223c之间的距离CL4也是至多9μm。
(材料)
用于制造流延模81中的唇板210,211和内框板223,224的材料优选具有耐氧化和腐蚀性,所述的氧化和腐蚀是接触流延涂料51导致的。此外,为了将距离CL1-CL4保持在预定的范围内,优选在流延工序中几乎不发生尺寸变化。因此,用于唇板210,211和内框板223,224的材料优选具有下列特性:
(1)在电解质水溶液中的强制腐蚀实验中,耐腐蚀性与SUS316的耐腐蚀性相同;
(2)即使将这种材料在二氯甲烷,甲醇和水的混合物液体中浸渍3个月,在气-液界面处也不发生点蚀(或点腐蚀);和
(3)热膨胀系数是至多2×10-5(℃-1)。
因此,用于唇板210,211和内框板223,224的材料优选是不锈钢和陶瓷。
根据唇板210,211和内框板223,224的接触面210a,211a,223a,224a,优选抛光精度以表面粗糙度计为至多1μm,在任何方向上的平直度为至多1μm/m。当接触面210a,211a,223a,224a的抛光精度满足上述条件时,防止了在流延膜上的条纹和不均匀性的形成。面210b,211b,223b,224b的平滑度优选至多为2μm。流延模81的狭缝间隙可在0.5mm至3.5mm的范围内自动调节。根据流延模81的唇端与流延涂料的接触部分的边缘,R(R是斜切半径)在整个宽度上为至多50μm。
优选地,优选在面210b,211b,223b,224b上形成硬化层。形成硬化层的方法不受限制。但是它是例如陶瓷硬涂、镀硬铬、中和处理等。如果使用陶瓷作为硬化层,则优选使用的陶瓷是可磨削而是不脆性的,具有较低的孔隙率,高的耐腐蚀性,并且与流延模81没有粘附性。具体地,有碳化钨(WC),Al2O3,TiN,Cr2O3等。特别优选的陶瓷是碳化钨。可以通过喷涂方法制备碳化钨涂层。
流延模81的宽度不受特别限制。然而,该宽度优选为膜宽度的至少1.1倍且至多2.0倍。此外,在膜生产过程中,优选将温度控制器(没有显示)连接到流延模81上,以将温度保持为预定的温度。此外,流延模81优选为衣架型模。
为了调节膜厚度,流延模81优选配置有自动厚度调节装置。例如,将厚度调节螺栓(加热螺栓)以预定的距离设置在流延模81的宽度方向上。根据加热螺栓,优选在进行膜生产的同时,在预定程序的基础上,根据泵(优选高精度齿轮泵)的进料速率设置曲线(profile)。此外,通过在厚度计(没有显示)如红外线厚度计等的曲线的基础上调节程序,可以进行热螺栓的调节值的反馈控制。优选将在流延膜中除侧边部分之外,在宽度方向上的任何两个点之间的厚度差控制到至多1μm。厚度在宽度方向上的最大值和最小值之间的差为至多3μm,并且特别是至多2μm。此外,指定的厚度目标值的精度优选在±1.5μm内。此外,优选将流延涂料51的剪切速率控制在1(1/秒)至5000(1/秒)的范围内。
(溶液供给单元)
如在图3中所示,溶液供给单元61具有其中储存溶液250的储罐251和管255,256,所述管255,256用作从储罐251连接到流延模81的下端的两条溶液通道(参见图7)。
储罐251具有电动机251a、通过电动机251a搅拌的搅拌器251b和覆盖在储罐251的表面上的夹套251c。在夹套251c中,有其中从温度控制器(没有显示)供给的温度控制介质的通道(没有显示)。此外,驱动电动机251a以搅拌搅拌器251b。因此,溶液250可以是均匀的。
在溶液供给单元61中,有被设置在管255上的泵260和过滤装置261和被设置在管256上的泵262和过滤装置263。驱动泵260以通过其中进行溶液250过滤的过滤装置261供给来自储罐251的溶液250。然后,将溶液250从过滤装置261供给到流延模81中。还驱动泵262以通过其中进行溶液250过滤的过滤装置263供给来自储罐251的溶液250。然后,将溶液250从过滤装置263供给到流延模81中。
泵260,262与溶液供给控制器270连接,因此溶液供给控制器270控制泵260,262,以分别以预定的流量供给溶液。
(用于供给溶液的喷嘴)
如在图7中所示,管256,255分别具有在其端部的喷嘴252,253。此外,喷嘴252,253分别被设置成靠近模出口81a的两侧的接近圆形的出口252a,253a。将从储罐251(参见图2)抽出的溶液250供给通过管255,256,喷嘴252,253,然后从出口252a,253a供给出来。此外,流延涂料51在狭缝216中流动,并且其宽度变得更大,原因在于每一个接触面223a,224a具有在下游端的倾斜表面。然后,将流延涂料51在排出方向A1上从模出口81a排出以形成涂料流道230。因此,将溶液250供给到涂料流道230的两侧。根据生产条件,适当地调节在出口252a,253a的每一个和涂料流道230的侧边230a之间的距离,使得从出口252a,253a排出的溶液250可以不散布在流延鼓82的外围82b(参见图3)上。因此,防止了膜的表面缺陷,该表面缺陷是由溶液250在外围82b上的散布所导致的。
(溶液)
溶液250优选为聚合物的良溶剂和不良溶剂的混合物。不良溶剂对于制备流延膜53中的聚合物的聚集体是有效的。因此,容易进行凝胶化使得流延膜53可以具有自支撑性能。然而,如果在溶液250中富含不良溶剂,则干燥在侧边230a上局部进行,因此容易发生结皮。良溶剂降低在侧边230a上的干燥的局部进行,因此防止了结皮的产生。然而,如果在溶液250中富含良溶剂,则不但有降低在侧边230a上的结皮的产生的优点,而且有延迟流延膜53的侧边部分的凝胶化的缺点。如果延迟凝胶化,则即使自支撑性能不足,有时也产生剥离,并且作为结果,流延膜的两个侧边部分部分地残留在流延鼓82上。为了减少结皮和剥离的膜的一部分的残留,在溶液250中的不良溶剂和良溶剂之间的组成比率优选满足条件:0.4≤RY1/(RY1+HY1)≤0.6,其中在溶液中,RY1是良溶剂的重量,并且HY1是不良溶剂的重量。此外,该组成比率特别优选满足条件:0.45≤RY1/(RY1+HY1)≤0.55,并且尤其是RY1/(RY1+HY1)≈0.5。因此,靠近侧边230a的厚度不增加,并且侧边230a的强度变得更大。此外,优选在溶液250中的不良溶剂的含量大于在流延涂料51中的不良溶剂的含量。因此,涂料流道稳定地形成。此外,在溶液250中的不良溶剂和良溶剂优选与在流延涂料51中包含的那些相同。
为了知道溶剂对于聚合物是良溶剂还是不良溶剂,将溶剂与聚合物混合使得聚合物相对于溶剂和聚合物的总重量的重量百分比可以是5重量%。如果一些材料不溶解于混合物中,则该溶剂是不良溶剂。如果聚合物全部溶解,则该溶剂是良溶剂。
(良溶剂)
如果聚合物是酰化纤维素,则使用的良溶剂组分优选为芳族烃(例如苯、甲苯等)、卤代烃(例如二氯甲烷、氯苯等)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯)和醚(例如四氢呋喃、甲基(methyrene)溶纤剂等)。在它们之中,优选使用具有其数量在1至7的范围内的碳原子的卤代烃,并且特别优选使用二氯甲烷。
如果聚合物是酰化纤维素,则使用的不良溶剂组分优选为醇(例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、二甘醇等)和酮(例如丙酮、甲基乙基酮等)。在它们之中,优选使用具有其数量在1至12的范围内的碳原子的卤代烃,并且特别优选使用甲醇。应指出在溶液250中包含的良溶剂和不良溶剂各自优选为多种化合物的混合物。
(减压室)
为了稳定地形成涂料流道230,减压室90(参见图3)对在旋转方向Z1的上游侧的空气进行抽吸,使得在上游侧的压力比在下游侧的压力低10Pa至2000Pa的范围。此外,减压室90配置有夹套(没有显示),因此可以将减压室90的内部温度控制至预定值。内部温度不受特别限制。然而,它优选低于使用的溶剂的沸点。
在下面,将参考图3说明制备膜57的方法的一个实例。在膜生产线32中,通过将搅拌器30b搅拌使初级涂料48均匀。在搅拌时,可以将添加剂如增塑剂等加入初级涂料48中。此外,将传热介质供给到夹套30c中,以将初级涂料48的温度保持约在25℃至35℃的范围内的预定值。
流延控制器79驱动齿轮泵73,以通过过滤装置74将初级涂料48供给到管71中。在过滤装置74中,进行初级涂料48的过滤。通过添加剂供给部分78将含有消光剂溶液、UV吸收剂溶液等的添加剂供给到管71中。然后通过静态混合器75,搅拌初级涂料48以成为流延涂料51。在通过静态混合器75搅拌时,初级涂料48的温度优选约在30℃至40℃的范围内的预定值。初级涂料48(D)、消光剂(M)和UV吸收剂(U)的混合比率不受特别限制。然而,以重量百分比计的混合比率(D∶M∶U)优选在(90重量%∶5重量%∶5重量%)至(99重量%∶0.5重量%∶0.5重量%)的范围内。然后,通过齿轮泵73的驱动,将流延涂料供给到流延室62中的流延模81上。
回收装置88将在流延室62的气氛中的溶剂蒸气的蒸气压保持至约为预定值。温度控制器86控制在流延室中的气氛的温度至约为在-10℃至57℃的范围内的预定值。
流延模81覆盖有其中供给传热介质的夹套(没有显示)。通过温度控制器240,将传热介质的温度控制至接近36℃。因此,将流延模81的温度保持至接近36℃。此外,夹套251c供给有传热介质,使得可以将储罐251中的溶液控制至接近在在20℃至30℃的范围内的预定值。
此外,流延控制器79控制具有旋转鼓轴82a的流延鼓82的旋转。因此,保持在旋转方向Z上的旋转速度,使得外围的移动速度可以在50m/分钟至200m/分钟的范围内。此外,传热介质循环器89将外围82b的温度T1保持在-10℃至10℃的范围内。
流延模81从模出口81a排出流延涂料51。因此,将流延涂料51流延到流延鼓82的外围82b上以形成流延膜53。然后,将流延膜53在外围82b上冷却,使得在流延膜53中进行凝胶化。应指出稍后将进行关于流延涂料51从模出口81a排出的详细说明。
当具有自支撑性能时,在剥离辊83的支撑下,将流延膜53从流延鼓82上剥离作为湿膜55,并且通过传送辊63输送。在传送辊63上面,鼓风机将干燥空气施用于湿膜55上,以干燥湿膜55。然后,将湿膜55送到销钉拉幅机64中。
在销钉拉幅机64中,通过在其入口的销钉固定两个侧边部分。应指出可以使用与销钉不同的固定构件。销钉移动而输送湿膜55,同时在预定的条件下进行干燥。然后,将湿膜55的固定解除,并且以膜57的形式输出到夹具拉幅机97中。在夹具拉幅机97中,通过夹具在其入口夹紧膜57的两个侧边部分。夹具移动而输送膜57,同时在预定的条件下进行膜57的干燥和拉伸。
在销钉拉幅机64和夹具拉幅机97进行干燥使得残留的溶剂的含量可以变为预定值之后,将膜57送到切边装置65中。在切边装置65中,将两个侧边部分从膜57上切除。将被切除的侧边通过切割机鼓风机(没有显示)送到粉碎机95中,并且通过粉碎机95粉碎成小片。
在切割之后,将膜57送到干燥室66中,以进一步进行干燥。因此,残留溶剂的含量优选为至多5重量%。关于残留溶剂的含量,必须对膜57的部分取样并且将样品干燥。如果在取样时的样品重量为x并且在干燥后的样品重量为y,则在式:{(x-y)/y}×100中计算以折干计的溶剂含量。将膜57在冷却室67中冷却至室温。
安置强制中和装置104,使得在输送中,膜所带的静电势可以在-3kV至+3kV的范围内。此外,通过滚花辊105在膜57的每侧的表面上进行膜滚花。然后,在卷绕室68中,将膜57在卷绕轴107周围卷绕,同时压辊108将张力朝卷绕轴107施加到膜57上。优选从卷绕开始到结束逐渐改变张力。
在本发明中,膜57的长度优选为至少100m。膜57的宽度优选为至少600mm,并且特别是在1400mm至2500mm的范围内。此外,即使宽度大于2500mm,本发明也是有效的。即使厚度在20μm至80μm的范围内,也可以使用本发明。
在下面,将详细说明流延工序54。如在图6和7中所示,将流延涂料51在排出方向A1上从流延模81的模出口81a中排出,以在流延鼓82的模出口81a和外围82b之间形成涂料流道230。
因为在模出口81a上的距离CL1-CL4在排出方向A1上为至多9μm,所以在靠近的模出口81a的流延涂料51中不发生保留。因此,在流延膜53在流延鼓82上的形成进行的同时,在流延模81上不产生结皮。
在距离CL1-CL4的值和流延涂料51中的结皮的产生之间的因果关系具体是未知的。然而,该关系的重要原因解释如下。当通过模出口81a排出粘弹性流体的流延涂料51时,发生模膨胀现象。模膨胀现象的原因被认为是通常发生在穿过管的粘弹性流中的弹性剪切形变在靠近管的出口得到恢复。因此,在流延模81中,靠近模出口81a的弹性剪切形变的恢复导致模膨胀现象而改变流延涂料51的成型。因此,发生流延涂料51的保留。因此,距离CL1-CL4的更小值,即在模出口81a上的高平滑度降低了流延涂料51的成型的变化。因此,防止了流延涂料51对模出口81a的粘附和流延涂料51的保留。
通常,在由一对唇板或一对内框板构成的流延模中,距离CL1-CL4不为零。因此,在模唇的下端,在流出方向A1上从出口41a中供给出来的流延涂料只接触一个接触面,而已经与相对侧的接触面分开。在这种情况下,部分流延涂料接触该接触面,并且该部分的弹性剪切形变在模膨胀现象的影响下得到恢复。因此,发生流延涂料的膨胀。此外,另一部分流延涂料与相对侧面接触面分开,即,不与该相对侧的接触面接触,弹性剪切形变没有恢复。因此,如果弹性剪切形变的恢复的部分产生继续片刻,则流延涂料的流动的无序整个地发生,而导致与接触面接触的流延涂料的保留。此外,根据距离CL1-CL4的扩大,流延涂料的无序变得更大。然而,在本发明中,因为距离CL1-CL4是至多9μm,所以防止了由模膨胀现象所导致的流延涂料的保留。因此,在本发明中,流经流延模41中的通道的流延涂料14的流动无序或弹性剪切形变降低。因此,防止了流延涂料对唇板210,211的粘附和保留,而粘附和保留通常导致结皮。
考虑到将溶液流延方法的生产速度提高为至少50m/分钟,其要素是提高流延工序(图2)中的流延速度的提高。在本发明中,即使提高生产速度,流延工序54也在不产生结皮的情况下稳定地进行。此外,即使流延模或流延装置的出口可以具有任何形状,也认可本发明的效果。因此,本发明也可以适用于具有矩形出口的流延模,在所述具有矩形出口的流延模中流延涂料的保留被认为经常发生。此外,本发明不但具有降低结皮的产生的效果,而且具有防止对溶液流延方法具有不利影响的几个要素的效果。这几个要素是例如口模条纹,所述口模条纹是由流延涂料的核(core)在接触表面210a,211a,223a,224a上的产生而产生的。
此外,溶液供给控制器270驱动泵260,262,以流量V1供给用于涂料流道230的侧边230a的溶液250。应指出脉动率优选为至多5%。将溶液250从喷嘴252,253排出到涂料流道230的侧边230a上。流量V1的最适合的值根据外围82b的移动速度(或流延速度)、流延的流延涂料的厚度等变化。因此,优选调节流量V1,以使其在每一种生产条件下均为最适合的值。
溶液250的流量V1优选在0.05mL/分钟至0.2mL/分钟的范围内。如果流量V1小于0.05mL/分钟,则干燥在侧边230a中局部进行,这通常导致结皮。在流量V1大于0.2mL/分钟的情况下,靠近侧边230a的涂料流道厚度变得更大,因此侧边230的强度变得更低。在这种情况下,通过减压室90的对空气进行的抽吸以及旋转的流延鼓82的携入空气导致侧边230a扁平,并且涂料流道230的成型变得不稳定。涂料流道的成型的不稳定性不是优选的,因为它导致流延膜53和膜57在其长度方向上的厚度不均匀性。此外,在到侧边230a的溶液250的流量V1大于0.2mL/分钟的情况下,过量溶液250在流延室62中喷溅,从而不是优选的。在这种情况下,如果溶液250粘附到湿膜55的流延膜53上,则可能在膜57上产生表面缺陷。
因此,在出口82a附近防止了导致结皮的粘附和保留。此外,因为将满足不良溶剂和良溶剂之间的组成的式1的溶液250以预定的流量供给到涂料流道230的侧边230a上,所以防止了溶液250的供给的有害影响(例如,溶液的喷溅和剥离的流延膜的保留)。因此,溶液流延方法在不产生结皮的情况下连续进行约1000小时。
因此,因为在膜生产中载体的清洁和结皮的除去不是必需的,所以本发明的溶液流延方法和溶液流延设备以高的生产率长时间地连续进行膜生产。
在上述实施方案中,唇板210,211和内框板223,224的面210b,211b,223b,224b是平行的,并且说明是在这种条件下进行的。然而,考虑到面的实际加工,唇板210,211和内框板223,224的面210b,211b,223b,224b不一定平行。然而,即使唇板210,211和内框板223,224的面210b,211b,223b,224b不平行,也可以使用本发明。在这种情况下,当考虑由构成出口41a的构件之一的侧面和接触面形成的第一脊和另一构件的第二脊时,第一脊和第二脊在流出方向A1上之差是至多9μm。因此,实现了本发明的效果。因此,当内框板223,224在流出方向A1上从侧板210,211突出时,另外当侧板210,211在流出方向A1上从内框板223,224突出时,在突部长度为至多9μm的条件下,实现本发明的效果。应指出如果不能在模唇上找到任何突部,则至多9μm的条件也满足。因此,还在这种情况下,实现了本发明的效果。
顺便提及,根据在唇端的侧板210,211和内框板223,224,接触面的边缘的任何一个有时在接触面的面内方向上弯曲而形成锯状(或Z字形)曲线。因此,为了防止弹性剪切形变的部分恢复的连续发生,在将曲线差定义为在锯状曲线的顶部和底部的最大值时,在本发明中优选调节接触面210a,211a,223a,224a的下游端的每一个边缘的曲线差。如果不但调节在垂直流出方向的不同脊之间的突部长度,而且调节构成涂料的通道的构件的下端部中的每一个边缘的曲线差,则这意味着本发明更有效地进行。具体地,曲线差优选为至多9μm。例如,在该实施方案中,在狭缝216的下游端,内框板223,224在流出方向上从侧板210,211突出,并且在接触面210a,211a,223a,224a的下游端的边缘不但是垂直流出方向的脊210c,211c,223c,224c,而且是在流出方向上延伸的脊223x,223y,224x,224y。脊223x是连接脊210c,223c的接触面223a的边缘,脊223y是连接脊211c,223c的接触面223a的边缘,脊224x是连接脊210c,224c的接触面224a的边缘,并且脊224y是连接脊211c,224c的接触面224a的边缘。每一个脊210c,211c,223c,224c,223x,223y,224x,224y的曲线差优选为至多9μm。
即使侧板210,211在流出方向A1上从内框板223,224突出,也以相同的方式进行的曲线差的调节。在这种情况下,在接触面210a,211a,223a,224a的下游端上的边缘不但是脊210c,211c,223c,224c,而且是在脊223c,224c的下游侧的接触面210a,211a的下游端的面边缘(没有显示)。
而且,在本发明中优选接触面210a,211a,223a,224a的下游端的边缘可以弯曲成具有弧形形状。
因为用于溶液流延方法的涂料是粘弹性流体,所以在颈缩现象的影响下,在出口和载体之间的排放的流延模的流道的两个侧边变得更厚(以下,称为边缘缺陷的缺陷)。即使在膜生产中产生流道的边缘缺陷,制备的膜的两个侧边部分也不能用作膜产品,因此膜的生产效率变得更低。此外,在膜生产过程中,具有厚侧边部分的流延膜导致与载体更低的粘附性。因此,在载体上的流延膜的自支撑性能可能不足,或者膜缠绕在辊的周围。
在涂料的粘度变得更高的情况下,并且在图11中从出口到载体的空气间隙AG变得更大的情况下,导致边缘缺陷的颈缩现象更极端地发生。为了降低(make)涂料的粘度,必需的是改变聚合物组成或者使用更低的聚合物浓度的涂料。因为对制备的膜的光学性能的限制,所以不优选改变聚合物组成。此外,因为自支撑性能的产生变得更难,所以使用更低的聚合物浓度的涂料导致更低的生产率。
因此,为了防止由流延涂料14的颈缩现象导致的缺陷,空气间隙AG优选为至多100mm,特别是至多10mm,并且尤其是至多5mm。在图5、6和11中,将空气间隙AG确定为在载体(流延鼓82等)的表面和脊210c,211c,223c,224c中的一个之间的最小距离。为了防止由流延鼓82与由硬质材料形成的内框板223,224的接触所导致的流延鼓82的缺陷,空气间隙AG优选为至少0.1mm。可以根据流延模41的位置、距离CL1-CL4的大小和在移动的流延鼓82上的向上和向下方向上的位置波动,控制空气间隙AG。
此外,为了使空气间隙AG变得更小,优选形成接触面210a,211a,223a,224a使得与脊210c,211c相比,脊223c,224c可以更靠近流延鼓82。为了只防止结皮的产生,可以形成接触面210a,211a,223a,224a使得与脊223c,224c相比,脊210c,211c可以更靠近流延鼓82。
为了使空气间隙AG变得更小,必需防止在调节空气间隙AG和将流延涂料14流延时由与内框板223,224接触所致的流延鼓82的缺陷(defeat)。以常规的方式,内框板为此由树脂如Teflon(注册商标)等制备。然而,在本发明中,内框板由硬质材料如不锈钢、陶瓷等形成,因此可以以高精度进行距离CL1-CL4的调节和空气间隙AG的调节。因此,在本发明中,在防止结皮的同时,防止了由颈缩现象导致的缺陷。
为了防止由模膨胀现象和颈缩现象所导致的缺陷,从流延模41的出口41a排出的流延涂料14的粘度优选在10Pa·s至200Pa·s的范围内。
在上述实施方案中,狭缝216的距离W2在内框板223,224的倾斜面的上游侧几乎是恒定的,并且在倾斜面之间的模出口81a的距离W2可以以预定的比率变得更大。然而,本发明不限于该描述。例如,如图8和9中所示,流延模可以具有内框板。
在图8中,内框板300,301具有接触面300a,301a。从歧管215到接触面211a的倾斜227,在接触面300a和301a之间的距离W2几乎是恒定的。接触面300a、301a的下端部分是弯曲到流延模的宽度方向的外面的弯曲面。此外,在靠近模出口81a的狭缝的下部中,距离W2的延伸比率变得更小。此外,如在图9中所示,内框板310,311具有其中分别形成倾斜面的接触面310a,311a。与在图5中相比,在该图9中,每一个倾斜面在排出方向A1上更长。因此,狭缝的宽度逐渐变得更宽。
在该实施方案中,内框板是板构件。然而,本发明不限于此。因此,如果内框板构件具有用于调节从出口排出的流延涂料的宽度的接触面,则可以使用其它类型的内框板构件,而与其形状无关。
在本发明中,将在流延鼓82上形成的流延膜53冷却,以具有自支撑性能。然而,本发明不限于此。例如,本发明可以适用于这样的溶液流延方法,其中进行干燥使得流延膜53可以具有自支撑性能。此外,使用具有旋转轴(没有显示)的流延鼓82作为载体。然而,代替它的是,可以使用连续移动的环形传动带。应指出传动带不限于此,并且可以被固定地设置。
此外,在上述实施方案中,从模出口81a排出的流延涂料51供应有到侧边230的溶液。然而,本发明不限于此。应指出可以将溶液250预先供给到在流延模81中的狭缝216的两个侧边上,并且可以将溶液250和流延涂料51整体地流延。
现在将参考图10A和10B描述距离CL1-CL4的调节方法的一个实例。应指出所述调节方法不限于下列描述。首先,获得具有预定尺寸的唇板210,211和内框板223,224。其次,如在图10A中所示,将唇板210,211和内框板223,224组合。第三,在唇板210,211和内框板223,224的组合之后立即测量距离CL1-CL4。在测量时,将力在方向A2上施加到内框板223上,使得内框板的面223d和唇板221的面221d可以相互接触。根据在图10A中没有显示的内框板224,以相同的方式进行距离CL1-CL4的测量。第四,移除内框板223,224,并且进行面223b,224b的加工使得距离CL1-CL4可以是至多9μm。因此,如在图10B中所示,调节距离CL1-CL4以具有预定值。应指出方向A2可以是排出方向A1。
如果进行上述调节方法,则优选不但进一步满足上述条件(1)-(3),而且满足下列条件:
(4)在刚刚加工之后的唇板210,211和内框板223,224的体积波动比率是至多0.05%;和
(5)内框板223,224不那么坚硬以致损害唇板210,211。
在本发明中优选唇板210,211和内框板223,224的体积波动比率满足上述条件(4)。体积波动的比率指在x,y,z笛卡尔坐标体系中的尺寸波动的比率ax,ay,az的最大值。在x轴方向上施加每单位尺寸(1mm2)的外力F(约90N)时在内框板223,224的尺寸波动为Δbx,并且在施加外力之前的内框板尺寸为bx的情况下,将尺寸波动比率ax定义为Δbx/bx。如果在y轴方向上施加外力F时内框板223,224的尺寸波动为Δbx,并且在施加外力之前的内框板尺寸为by,则将尺寸波动比率ay定义为Δby/by。在z轴方向上施加外力F时内框板223,224的尺寸波动为Δbz,并且在施加外力之前的内框板尺寸为bz的情况下,将尺寸波动比率az定义为Δbz/bz。
根据条件(5),例如,如果使用沉淀硬化不锈钢作为用于唇板210,211的材料,优选用于内框板223,224的材料具有在200Hv至1000Hv的范围内的维氏硬度。因此,优选使用不锈钢或陶瓷作为用于内框板223,224的材料。此外,用于内框板的材料优选具有磁性。在这种情况下,当进行面223b,224b的加工时,通过磁铁固定内框板224,224,因此距离CL1-CL4的加工精度变得更高。
本发明可以适用于这样的溶液流延方法,其中使用通过两根辊支撑的流延传动带代替流延鼓。
在本发明的溶液流延方法中,有用于将多种涂料流延的流延方法,例如,共流延法和顺序流延法。在共流延法中,如在该实施方案中,将供料头连接到流延模上,或者可以使用多歧管型流延模(没有显示)。在具有多层结构的膜的生产中,将多种涂料流延到载体上以形成具有第一层(最上层)和第二层(最下层)的流延膜。于是在制备的膜中,第一层的厚度和与其相对的最下层的厚度中的至少一个优选在总膜厚度的0.5%至30%的范围内。而且,当指定进行共流延法时,较高粘度的涂料由较低粘度的涂料夹在中间。具体地,优选的是,与用于形成被表面层夹在中间的层的涂料相比,用于形成表面层的涂料具有更低的粘度。此外,当指定共流延法时,优选在模狭缝(或模唇)和载体之间的涂料流道中,醇的组成在两种外涂料中比在内涂料中更高。
日本专利公开出版物2005-104148从[0617]至[0889]详细描述了流延模、减压室、载体等的结构,并且进一步描述了共流延、剥离、拉伸、在每一个工序中的干燥条件、处理方法、卷曲、在平面性矫正之后的卷绕方法、溶剂回收方法、膜回收方法。其描述可以适用于本发明。
[性能和测量方法]
(卷曲度和厚度)
日本专利公开出版物2005-104148从[0112]至[0139]描述了关于卷绕的酰化纤维素膜的性能及其测量方法。该性能和测量方法可以适用于本发明。
[表面处理]
优选在至少一个表面的表面处理之后以几种方式使用酰化纤维素膜。优选的表面处理是真空辉光放电,在大气压下的等离子体放电,UV-光辐照,电晕放电,火焰处理,酸处理和碱处理。此外,优选进行这些种类的表面处理中的一种。
[功能层]
(抗静电层、固化层、抗反射层、容易粘附层和防眩层)
酰化纤维素膜可以在至少一个表面上配置有底涂层,并且是以几种方式使用的。
优选将酰化纤维素膜用作可以安置至少一个功能层到其上的基底膜。优选的功能层是抗静电层、固化树脂层、抗反射层、容易粘附层、防眩层和光学补偿层。
用于形成功能层的条件和方法详细描述于日本专利公开出版物2005-104148的[0890]至[1087],所述条件和方法可以适用于本发明。因此,所制备的膜可以具有几种功能和性能。
这些功能层优选含有在0.1mg/m2至1000mg/m2范围内的至少一种表面活性剂。此外,功能层优选含有在0.1mg/m2至1000mg/m2范围内的至少一种增塑剂。功能层优选含有在0.1mg/m2至1000mg/m2范围内的至少一种消光剂。功能层优选含有在1mg/m2至1000mg/m2范围内的至少一种抗静电剂。
(各种应用)
所制备的酰化纤维素膜可以有效地用作偏振滤光器的保护膜。在偏振滤光器中,酰化纤维素膜粘附到偏振器上。通常,将两个偏振滤光器粘附到液晶层上,使得可以制备液晶显示器。应指出,液晶层和偏振滤光器的布置不限于此,并且几种已知的布置是可能的。日本专利公开出版物2005-104148详细公开了TN类型,STN类型,VA类型,OCB类型,反射类型和其它类型的液晶显示器。该描述也可以适用于本发明。此外,在该出版物2005-104148中描述了酰化纤维素膜,其配置有光学各向异性层,并且具有抗反射和防眩功能。此外,可以将所制备的膜用作光学补偿膜,因为是具有适当光学性质的双轴酰化纤维素膜。此外,可以将光学补偿膜用作偏振滤光器的保护膜。出版物2005-104148中的[1088]至[1265]进行了其详细描述。
在本发明的形成聚合物膜的方法中,所形成的酰化纤维素膜的光学性能是优异的。可以将TAC膜用作偏振滤光器的保护膜,光敏材料的基底膜等。此外,为了改善液晶显示器(用于电视等)的视角依赖性,还可以将所制备的膜用于光学补偿膜。特别是,所制备的膜在其兼作偏振滤光器用的保护膜时得到有效利用。因此,该膜不仅用于作为现有模式的TN-模式,而且用于IPS-模式,OCB-模式,VA-模式等。此外,可以构建偏振滤光器,以具有作为构造元件的保护膜。
此外,本发明不限于光学膜的生产,并且适用于通过溶液流延方法生产任何膜。例如,本发明适用于作为用于燃料电池的质子传导材料的固体电解质膜的生产。应指出用于本发明的聚合物不限于酰化纤维素,而可以是任何已知的聚合物。
进行本发明的实验,其说明将在下面进行。
[实施例1]
在实施例1中,进行实验1-16。实验5,8,9,13,14是本发明的比较方案,并且其它是本发明的实施方案。将详细进行实验1的说明,并且在实施例2-16的说明中将省略相同情况的说明。
[实验1]
现在进行实验1的说明。用于制备用于膜生产的涂料的组成如下:
<固体化合物>
三乙酸纤维素 89.3重量%
(取代度,2.8)
增塑剂A(磷酸三苯酯) 7.1重量%
增塑剂B(磷酸联苯二苯酯) 3.6重量%
<溶剂>
二氯甲烷(第一溶剂组分) 87重量%
甲醇(第二溶剂组分) 12重量%
正丁醇(第三溶剂组分) 1重量%
用于涂料的溶剂包含如上所述的第一溶剂组分和第二溶剂组分。将固体化合物适当地加入溶剂中,以获得涂料11。应指出在获得的涂料11中的固含量为19.3重量%。将涂料11用过滤器(#63LB,由Toyo Roshi Kaisha有限公司生产)过滤,并且用烧结金属纤维过滤器(06N,孔径10μm,由NipponSeisen股份有限公司生产)进一步过滤。而且,将涂料11用筛网过滤器过滤,然后储存在储罐30中。
<三乙酸纤维素>
根据在此实验中使用的三乙酸纤维素,残留的乙酸含量为至多0.1重量%,Ca含量为58ppm,Mg含量为42ppm,Fe含量为0.5ppm,游离乙酸为40ppm并且硫离子含量为15ppm。在6位的乙酰化度为0.91,并且在6位的乙酰基相对于全部乙酰基的百分比为32.5%。丙酮萃取物为8重量%,并且重均分子量与数均分子量的比率为2.5。此外,黄度指数为1.7,雾度为0.08,并且透明度为93.5%。这种三乙酸纤维素是由作为从棉花获得的材料的纤维素合成的,并且在下列说明中被称为棉花TAC。
<消光剂液体的制备>
制备消光剂液体以包含下列化合物,而TAC与用于涂料11的制备的TAC相同:
二氧化硅 0.67重量%
(Aerosil R972,由Nippon Aerosil股份有限公司生产)
三乙酸纤维素 2.93重量%
磷酸三苯酯 0.23重量%
磷酸联苯二苯酯 0.12重量%
二氯甲烷 88.37重量%
甲醇 7.68重量%
使用磨碎机进行上述化合物的混合物的分散,使得体积平均粒径可以是0.7μm。因此,制备消光剂的液体,然后使用Astropore过滤器(由富士胶片株式会社生产)将其过滤,并且储存在消光剂罐中。
<UV吸收剂液体的制备>
UV试剂A 5.83重量%
(2(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑)
UV试剂B 11.66重量%
(2(2’-羟基-3’,5’-二叔戊基苯基)苯并三唑)
三乙酸纤维素 1.48重量%
磷酸三苯酯 0.12重量%
磷酸联苯二苯酯 0.06重量%
二氯甲烷 74.38重量%
甲醇 6.47重量%
使用Astropore过滤器(由富士胶片株式会社生产)过滤制备的UV吸收剂的液体,并且储存在UV试剂罐中。
通过混合50重量%的二氯甲烷和50重量%正丁醇,制备溶液250作为混合溶剂A,并且将其储存在储罐251中,在所述储罐251中,将溶液250的温度在20℃至30℃的范围内保持几乎恒定。溶液供给控制器270驱动并且控制泵260,262,所述泵260,262分别将溶液250以约0.13mL/分钟通过出口260a,262a供给管260a,262a中。
使用膜生产线32制备膜22。齿轮泵73增加初级侧的压力,并且使用反相电动机(inverter motor)将初级涂料48在反馈控制的情况下供给到泵的上游侧,使得在初级侧的压力可以是0.8MPa。对于齿轮泵73的效率,容积效率是至多99.2%,排出体积的波动百分比为至多0.5%。此外,排出压力为1.5MPa。流延控制器79驱动并且控制齿轮泵73将初级涂料48供给到静态混合器75中。在过滤装置74中,进行初级涂料48的过滤。
在添加剂供给部分78中,将消光剂液体加入UV吸收剂液体中,并且搅拌混合物以获得混合物添加剂。然后,通过添加剂供给部分78将混合物添加剂供给到管71中。之后,通过静态混合器75搅拌混合物添加剂和初级涂料48的混合物。
流延模81包含唇板210,211、侧板212,213、内框板223,224,同时流延模81的这些构件由其体积波动百分比为0.002%的不锈钢形成。对于唇板210,211和内框板223,224的接触面210a,211a,223a,224a的抛光精度,表面粗糙度为至多1μm,并且在任何方向上的平直度为至多1μm。此外,对于在出口41a的边缘中的突出,距离CL1-CL4是至多2μm。在流延过程中,控制流延涂料51的流量使得流延膜53的宽度可以是1.8m,并且干燥的膜的厚度可以是60μm。在夹套的入口,将传热介质的温度控制为36℃,使得可以将流延涂料51的温度控制为36℃。
在此实验中,使用其分辨率为1μm的显微镜测量唇板210,211和内框板223,224的尺寸以及该尺寸的变化。
在膜生产过程中,将流延模81和管的温度控制为36℃。流延模81是衣架型,其中以20mm的间距设置用于调节膜厚度的加热螺栓。因此,通过加热螺栓自动控制膜厚度(或排出的流延涂料的厚度)。可以在预设程序的基础上,将加热螺栓(volt)的曲线设定为对应泵(没有显示)的流量。因此,在设置于涂料生产线32中的红外线厚度计(未显示)的曲线的基础上,通过控制程序,可以进行反馈控制。进行该控制,使得除两侧边部分(各自在所制备的膜的宽度方向上20mm)之外,(彼此相隔50mm)两个位置之间的膜厚度差可以为至多1μm,并且在宽度方向上的膜厚度的最小值之间的最大差值可以为至多3μm/m。此外,可以将平均膜厚度控制在±1.5%内。
流延模81的初级侧(即上游侧)配置有减压室90。根据流延速度控制减压室90的减压速率,使得在流延鼓82上面所排出的流延涂料的涂料流道的上游和下游侧之间的压差可以出现在1Pa至5000Pa的范围内。此时,确定涂料流道的两侧之间的压差,使得涂料流道的长度可以为20mm至50mm。此外,连接夹套(没有显示),使得减压室的内部温度可以是恒定的,并且夹套的内部供给有其温度被控制为35℃的传热介质。此外,在涂料流道的上游和下游侧有迷宫式填料(未显示)。
唇板210,211、侧板212,213和内框板223,334的材料是不锈钢,其热膨胀系数为至多2×10-5(℃-1)。在电解质溶液中的强制腐蚀实验中,耐腐蚀性与SUS316的耐腐蚀性几乎相同。此外,用于流延模81的材料具有足够的耐腐蚀性,使得即使将此材料在二氯甲烷,甲醇和水的混合物液体中浸渍3个月,在气-液界面上也可以不发生点蚀(或点腐蚀)。每一个流延模对于流延涂料51的接触表面的抛光精度以表面粗糙度计为至多1μm,在任何方向上的平直度为1μm,并且将狭缝间隙的平直度调节为1.5mm。根据流延模81的唇端的接触部分的边缘,在整个宽度中,R为至多50μm。此外,将流延模81中的剪切速率控制在1至5000/秒的范围内。此外,通过熔体挤出法在流延模81的唇端上进行WC涂覆,以安置硬化层。
使用流延鼓82作为载体。将流延鼓82的表面抛光,使得表面粗糙度可以是至多0.05μm。材料是具有足够的耐腐蚀性和强度的SUS316。在流延控制器79的控制下驱动鼓轴82a以使流延鼓82旋转。流延速度,即外围82b在旋转方向Z1上的移动速度在50m/分钟至60m/分钟的范围内。此外,进行控制,使得流延鼓82的速度的变化是预定值的至多0.5%。在检测侧端的位置的情况下,控制传动带在宽度方向上的位置,以将在移动的流延鼓82的一个循环中的曲折减小在1.5mm内。此外,在流延模81下面,在流延模81的唇端和流延鼓82之间的垂直方向上的位置变化在200μm内。将流延鼓82设置在包含空气压力控制装置(没有显示)的流延室62中。
在此实验中,流延鼓82在其中供应有传热介质,使得可以控制外围82b的温度T1。流延鼓82供应有温度在30℃至40℃的范围内的传热介质(水)。在即将流延之前的位置的流延鼓82的中间部分的表面温度为0℃,并且传动带的两侧之间的温差为至多6℃。应指出,销钉孔(直径,至多30μm)的数量为0,销钉孔(直径,10μm至30μm)的数量为至多1个/平方米,并且销钉孔(直径,小于10μm)的数量为至多2个/平方米。
应指出通过氮气置换空气,将在流延鼓82上的干燥气氛中的氧气浓度保持为5体积%。为了将氧气浓度保持为5体积%,通过氮气置换干燥气氛的内部空气。通过将冷凝器87的出口温度设定为-3℃,回收在流延室62中的溶剂蒸气。将靠近流延模81的静压波动降低为至多±1Pa。
在将流延涂料51从流延模81流延到流延鼓上的同时,在模出口81a和外围82b之间形成涂料流道230,并且通过喷嘴252,253将溶液250供给到涂料流道230的边缘侧230a上。因此,排出的流延涂料41在流延鼓82上形成流延膜53。
当流延膜53具有自支撑性能时,在剥离辊83的支撑的情况下,将流延膜53从流延鼓82上剥离作为湿膜55。为了减少剥离缺陷,将剥离速度(剥离辊83的牵拉)相对于流延鼓82的速度的百分比控制为100.1%至110%。通过冷凝器87将在蒸发中产生的溶剂蒸气在-3℃下冷凝至液态,并且通过回收装置88回收。将回收的溶剂的水含量调节为至多0.5%。此外,将从中除去溶剂成分的空气再次加热,并且重新用于干燥空气。使用传送辊63将湿膜55向销钉拉幅机64输送。在传送辊63上方,将60℃的干燥空气从鼓风机中供给到湿膜55上。
在销钉拉幅机64中,通过夹具夹紧或固定湿膜55的两个侧边部分,并且将湿膜55输送通过温度区。在销钉拉幅机64中的输送过程中,对湿膜55进行预定的干燥,使得残留溶剂的含量可以是至多5重量%。之后,将湿膜55以膜57的形式从销钉拉幅机64输出到切边装置65中。
由用于回收溶剂的冷凝器(没有显示),将在销钉拉幅机64中产生的溶剂蒸气在-3℃下冷凝和液化。之后将回收的溶剂的水含量调节为至多0.5重量%。
在从销钉拉幅机64中出来30秒内,在切边装置65中切除两个侧边部分。在此实验中,将膜57在宽度方向上为50mm的各个侧部确定为通过切边装置65的NT型切割机切除的侧边部分。通过使用来自鼓风机(未显示)的空气流将被切割的侧边部分送到粉碎机95中,并且粉碎为约80mm2的小片。将小片作为原料与TAC薄片一起重新用于涂料生产。在干燥室66中的高温下干燥之前,在其中供给100℃的空气流的预热室(未显示)中进行膜57的预热。
将膜57在干燥室66中的高温下干燥,所述干燥室66被隔开成四个隔间。从空气鼓风机(未显示)中,将从上游侧其温度为120℃、130℃、130℃和130℃的鼓风供给到隔间中。每一根辊100给膜57的输送张力为100N/m。干燥进行10分钟,使得残留溶剂的含量可以是0.3重量%。辊4的包角为80°和190°。辊100由铝或碳钢制成。在表面上进行硬铬涂覆。通过消光处理的喷砂,将辊100的表面变平或处理。辊在旋转中的摆动在50μm内。此外,将在100N/m的张力下的辊100的弯曲降低为至多0.5mm。
通过其中使用吸附剂的吸附装置101,除去在干燥空气中含有的溶剂蒸气。吸附剂是活性炭,并且使用干燥的氮气进行脱附。在水含量可以是至多0.3重量%之后,将回收的溶剂重新用作涂料制备用溶剂。干燥空气不仅包含溶剂蒸气,而且包含增塑剂、UV吸收剂和高沸点的材料的气体。因此,使用通过冷却除去的冷却装置和预吸附器除去它们。因此干燥空气得到重新利用。设定吸附和脱附条件,使得在废气中的VOC(挥发性有机化合物)可以为至多10ppm。而且,在全部溶剂蒸气中,通过冷凝方法回收的溶剂的含量为90质量%,并且通过吸附回收而回收几乎余下的溶剂蒸气。
将膜57输送到第一水分控制室(未显示)中。在干燥室66和第一水分控制室之间的间隔部分中,供给110℃的干燥空气。在第一水分控制室中,供给其温度为50℃并且露点为20℃的空气。此外,将膜57输送到第二水分控制室(未显示)中,在此减少膜57的卷曲。在第二水分控制室中,将其温度为90℃并且湿度为70%的空气施用于膜57上。
在水分控制后,将膜57在冷却室67中冷却至30℃,然后进行切边。安置中和装置(或中和棒)104,使得在输送过程中,膜所带的静电势可以在-3kV至+3kV的范围内。此外,使用滚花辊105在膜57的每一侧的表面上进行膜滚花。滚花的宽度为10mm,并且设定滚花压力,使得最大厚度可以比平均厚度平均大至多12μm。
将膜57输送到卷绕室68中,所述卷绕室68的温度和湿度分别保持为28℃和70%。此外,安置强制中和装置(未显示),使得膜所带的静电势可以在-1.5kV至+1.5kV的范围内。在流延室中,通过压辊108按压膜57,将膜57在卷绕轴107周围卷绕。
[实验2]
在流延模81中,将距离CL1-CL4调节为2μm。泵360,262将以约0.2mL/分钟的流量V1供给溶液250。此外,在将溶液250从流延模81中流延时控制流延涂料51的流量,使得流延膜53的宽度可以是1.4m,并且干燥膜57的厚度可以是80μm。其它条件与在实验1中相同。
[实验3]
在流延模81中,将距离CL1-CL4调节为2μm。泵360,262将以约0.06mL/分钟的流量V1供给溶液250。此外,在将溶液250从流延模81中流延时控制流延涂料51的流量,使得流延膜53的宽度可以是2m,并且干燥膜57的厚度可以是20μm。其它条件与在实验1中相同。
[实验4]
溶液250的流量V1是约0.3mL/分钟,并且其它条件与在实验1中相同。
[实验5]
不将溶液250供给到涂料流道230上,并且其它条件与在实验1中相同。
[实验6]
溶液250是含有70重量%二氯甲烷和30重量%正丁醇的混合溶剂B。其它条件与在实验1中相同。
[实验7]
溶液250是含有30重量%二氯甲烷和70重量%正丁醇的混合溶剂C。其它条件与在实验1中相同。
[实验8]
在流延模81中,将距离CL1-CL4调节为至少10μm,并且其它条件与在实验1中相同。
[实验9]
在流延模81中,将距离CL1-CL4调节为至少10μm,并且其它条件与在实验4中相同。
[实验10-16]
在实验10-16中的条件的变化示于表1中,并且其它条件与在实验1中相同。注意在实验14中,距离CL1-CL4为9μm,并且其它条件与在实验5中相同。在实验15中,溶液250是含有40重量%二氯甲烷和60重量%正丁醇的混合溶剂D,并且在实验16中,溶液250是含有60重量%二氯甲烷和40重量%正丁醇的混合溶剂E。
[膜评价]
在上述实验中,考虑膜平滑度和是否产生结皮进行膜的评价。以下列方式进行评价,这在实验1-16中是相同的。实验1-16的膜评价的结果示于表1中。
1.关于结皮(Sk)的产生
溶液流延方法连续进行长于1000小时,之后用肉眼观察在模出口81a附近是否产生结皮。评价如下;
A.没有辨认出结皮;
B.尽管辨认出结皮,但是在制备的膜中没有产生膜不均匀性;
N.观察到结皮,使得制备的膜具有厚度不均匀性。
2.关于溶液的喷溅(Sc)
溶液流延方法连续进行至少1000小时,之后用肉眼观察溶液250是否散布到流延鼓82或流延膜53上。评价如下;
A.没有辨认出喷溅;
N.观察到喷溅,使得制备的膜具有膜表面缺陷。
3.关于剥离的流延膜的一部分的残留(Re)
溶液流延方法连续进行至少1000小时,之后用肉眼观察溶液250是否散布到流延鼓82或流延膜53上。评价如下;
A.没有辨认出剥离的流延膜的一部分的残留;
N.观察到剥离的流延膜的一部分的残留,使得制备的膜具有膜表面缺陷。
[表1]
如从表1中清楚地知道,在使用本发明的每个实施例中,即使溶液流延方法长时间连续地进行,也降低导致厚度不均匀性的结皮的产生。这些结果不依赖于制备的膜的厚度和宽度。此外,如果距离CL1-CL4大于9μm,则在溶液流延方法的长时间连续地进行中产生结皮。表明必须将溶液的流量控制在0.05mL/分钟至0.2mL/分钟的范围内,以防止溶液的喷溅以及降低结皮的产生。此外,表明良溶剂和不良溶剂的混合比率必须满足式(1),否则在溶液250中富含不良溶剂或富含良溶剂,从而导致结皮和剥离的流延膜的一部分的残留。
[实施例2]
[实验1]
在实施例10中使用的三乙酸纤维素由从木材获得的纤维素合成,并且在纤维素中的Ca含量为5ppm。此外,使用2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑作为UV吸收剂A。其它条件与实施例1的实验1相同。
[实验2-16]
UV吸收剂A与在实施例2的实验1中相同。实施例2-16的其它条件分别与在实施例1的实验2-16中相同。
[实施例3]
在实施例3中,使用甲醇代替用于制备混合溶剂A-E的正丁醇。其它条件与在实施例1和2中相同,以在实施例3中进行实验1-16。
此外,在实施例2和3中,以与实施例1类似的方式,根据结皮的产生和膜平滑度进行评价。各个实施例2和3的实验1-16的评价结果分别与在实施例1的实验1-16中相同。
即使在连续和长期的驱动之后,本发明的溶液流延方法和溶液流延设备也可以降低结皮的产生。因此,可以在不清洁流延室62中的几种部件和装置(如流延模、流延鼓等)的情况下有效地制备膜。
各种变化和修改在本发明中是可以的,并且可以被认为是本发明之内。
Claims (8)
1.一种溶液流延方法,所述方法包括下列步骤:
安置用于从狭缝中流出涂料的流延装置,所述流延装置包含一对形成所述狭缝的第一壁的第一狭缝构件和一对形成所述狭缝的第二壁的第二狭缝构件,所述第一壁在所述狭缝的长度方向上延伸,所述第二壁在所述狭缝的宽度方向上延伸,在为所述第二狭缝构件安置在所述涂料的流出方向上从所述第一狭缝构件突出的突部时,或者在为所述第一狭缝构件安置在所述流出方向上从所述第二狭缝构件突出的突部时,所述突部的突部长度是至多9μm;
使含有聚合物的所述涂料从所述狭缝的出口流出,以在移动的载体上形成流延膜,所述涂料在所述出口和所述载体之间形成涂料流道;
使用可溶解所述聚合物的溶液供给所述涂料流道的两个侧边的每一个;
将所述流延膜从所述载体上剥离;和
将所述剥离的流延膜干燥成膜。
2.权利要求1所述的溶液流延方法,其中所述溶液供给到所述侧边的每一个上的供给速率在0.05mL/分钟至0.2mL/分钟的范围内。
3.权利要求1所述的溶液流延方法,
其中所述溶液含有所述聚合物的良溶剂和不良溶剂,并且
其中如果所述良溶剂和所述不良溶剂的重量分别为RY1和HY1,则满足下列条件:
0.4≤RY1/(RY1+HY1)≤0.6。
4.权利要求3所述的溶液流延方法,其中所述良溶剂包含二氯甲烷并且所述不良溶剂包含甲醇。
5.一种溶液流延设备,其包含:
流延装置,其用于使含有聚合物和溶剂的涂料流出到所述载体上以形成流延膜,所述流延装置包含一对形成所述狭缝的第一壁的第一狭缝构件和一对形成所述狭缝的第二壁的第二狭缝构件,所述第一壁在所述狭缝的长度方向上延伸,所述第二壁在所述狭缝的宽度方向上延伸,在为所述第二狭缝构件安置在所述涂料的流出方向上从所述第一狭缝构件突出的突部时,或者在为所述第一狭缝构件安置在所述流出方向上从所述第二狭缝构件突出的突部时,所述突部的突部长度是至多9μm;
连续移动的载体,其用于接收由从所述狭缝流出的所述涂料形成的涂料流道;
溶液供给装置,其用于使用含有可溶解所述聚合物的液体的溶液供给所述涂料流道的两个侧边;和
干燥装置,其用于干燥从所述载体上剥离的所述流延膜使得可以获得膜。
6.权利要求5所述的溶液流延设备,其中所述溶液供给到所述侧边的每一个上的供给速率在0.05mL/分钟至0.2mL/分钟的范围内。
7.权利要求5所述的溶液流延设备,
其中所述溶液含有所述聚合物的良溶剂和不良溶剂,并且
其中如果所述良溶剂和所述不良溶剂的重量分别为RY1和HY1,则满足下列条件:
0.4≤RY1/(RY1+HY1)≤0.6。
8.权利要求7所述的溶液流延设备,其中所述良溶剂包含二氯甲烷并且所述不良溶剂包含甲醇。
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