CN104070667A - 拉伸薄膜的制造方法及薄膜拉伸设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不在薄膜上引发擦伤或波纹板状的褶皱而向传送方向拉伸的拉伸薄膜的制造方法及薄膜的拉伸设备。通过低速辊组(41)和高速辊组(42)的辊圆周速度差向传送方向拉伸薄膜(15)。在预热室(20)中利用加热风(36)喷吹拉伸前的薄膜(15)，以对薄膜(15)进行预热。与以往的通过预热辊向薄膜导热的直接加热相比，由于通过加热风(36)来对薄膜(15)进行加热，因此不产生由热膨胀引起的波纹板状的褶皱。由于不产生褶皱，因此擦伤的产生得到抑制。

Description

拉伸薄膜的制造方法及薄膜拉伸设备

技术领域

本发明涉及一种通过一对辊的圆周速度差向传送方向拉伸薄膜的拉伸薄膜的制造方法及薄膜拉伸设备。

背景技术

通常，热塑性树脂薄膜的制造被大致分为溶液制膜法和熔融制膜法。溶液制膜法中，使溶剂中溶解有热塑性树脂的浓液(dope)从模具流延到支撑体例如冷却滚筒或干燥带上，之后进行剥离以作为热塑性树脂。并且，熔融制膜法利用挤出机熔融热塑性树脂之后，从模具向支撑体例如冷却滚筒上挤出，之后进行剥离以作为热塑性树脂。

通过这些方法制膜的热塑性树脂薄膜例如纤维素酰化物薄膜，例如日本专利公表平6-501040号公报、日本专利公开2001-42130号公报所记载，通常沿纵向(传送方向)、横向(宽度方向)拉伸，由此显现出面内延迟(Re)、厚度方向的延迟(Rth)。由此，当用作液晶显示装置的相位差薄膜时，能够扩大视角。

纵向拉伸热塑性树脂薄膜时，利用多根预热辊对热塑性树脂薄膜进行预热之后，通过一对拉伸辊的圆周速度差进行纵向拉伸加工。此时，热塑性树脂薄膜接触到多根预热辊，从而存在薄膜表面产生擦伤或产生褶皱的问题。因此，在日本专利公开2008-213332号公报的拉伸薄膜的制造方法中，根据热塑性树脂薄膜接触各辊前后的温度变化，使多根预热辊和拉伸辊的圆周速度随着朝向下游而逐渐加速，而向各预热辊之间赋予适当的张力来抑制擦伤和褶皱的产生。具体而言，热塑性树脂薄膜接触预热辊前后的温差ΔT乘以一定系数来求出下游侧的预热辊相对于上游侧的预热辊增加的速度量。并且，将热塑性树脂薄膜接触各预热辊的时间设在0.5秒以上10以下的范围。

然而，最近越来越要求液晶显示装置的轻质化、薄型化及高品质，对于所使用的热塑性树脂薄膜也要求薄至例如25μm～100μm左右的高品质的薄膜。当通过纵向拉伸来制造这种薄型热塑性树脂薄膜时，采用如日本专利公开2008-213332号公报的通过预热辊进行预热的方法时存在局限性，会在薄膜表面产生擦伤或产生褶皱，因此要求对其进行改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够与热塑性树脂薄膜的薄型化对应，且不在热塑性树脂薄膜上引发擦伤或褶皱的拉伸薄膜的制造方法及薄膜拉伸设备。

本发明的拉伸薄膜的制造方法具备拉伸步骤(步骤A)及预热步骤(步骤B)，向传送方向拉伸由玻璃化转变温度为Tg的热塑性树脂构成的带状薄膜来制造拉伸薄膜。步骤A中，通过在传送方向上分开配置的低速辊和以高于低速辊的圆周速度旋转的高速辊来向传送方向拉伸薄膜。低速辊与薄膜接触而将薄膜加热至Tg℃以上(Tg+20)℃以下范围内的拉伸温度Te。步骤B中，在步骤A之前向预热室内部供给加热风来将薄膜预热至(Te-40)℃以上(Tg-5)℃以下的范围内。

优选通过高速辊将经由低速辊的薄膜冷却至(Tg-100)℃以上(Tg-5)℃以下的范围内。

预热室内的薄膜的张力优选在20N／m以上200N／m以下的范围内。

优选预热室在传送方向上被划分为多个预热区域，预热温度从被划分为多个预热区域的上游侧朝下游侧上升，相邻的下游侧预热区域与上游侧预热区域的温差为50℃以下。

优选步骤B中的薄膜挂绕于改变传送方向的多个传送方向变更部件上。

优选传送方向变更部件为自由辊或转向杆。

优选传送方向变更部件在传送方向上被划分为多个组，温度从每一组的上游侧逐渐向下游侧上升。

优选相邻的下游侧的组和上游侧的组的传送方向变更部件的温差为50℃以下。

本发明的薄膜拉伸设备具备纵向拉伸部、低速辊、高速辊及预热部，并通过向传送方向拉伸由玻璃化转变温度为Tg的热塑性树脂构成的带状薄膜来制造拉伸薄膜。纵向拉伸部向传送方向拉伸薄膜。低速辊存在于纵向拉伸部，且通过与薄膜接触来将薄膜加热至Tg℃以上(Tg+20)℃以下的拉伸温度Te。高速辊以高于低速辊的圆周速度旋转，从而向传送方向拉伸薄膜。高速辊在传送方向上与低速辊分开配置于纵向拉伸部。预热部向预热室内部供给加热风来将薄膜预热至(Te-40)℃以上(Tg-5)℃以下。预热部配置于纵向拉伸部的上游。

不同于如同以往通过与预热辊接触来加热热塑性树脂薄膜的方法，根据本发明，不产生擦伤或因预热辊上的薄膜膨胀引起的波纹板状的褶皱，且能够与热塑性树脂薄膜的薄壁化对应。

附图说明

图1是表示本发明的薄膜拉伸设备的一例的概要侧视图。

图2是表示将预热室划分为多个的其他实施方式的薄膜拉伸设备的一例的概要侧视图。

图3是表示对预热室内的自由辊进行调温的其他实施方式的预热室的概要侧视图。

图4是表示利用转向杆的其他实施方式的预热室的概要侧视图。

图5是表示拉伸温度Te与预热温度Tp的适当范围的曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的薄膜拉伸设备10具备预热部11及纵向拉伸部12。薄膜拉伸设备10的入口侧连接有前期工序装置13，出口侧连接有后期工序装置14。作为前期工序装置13，有未图示的制膜设备、薄膜送出装置等。作为制膜设备使用众所周知的溶液制膜设备、熔融制膜设备等。不同于直接从制膜设备送出薄膜15时，薄膜送出装置从制膜之后卷取成卷状的辊薄膜牵引薄膜15来供给薄膜15。作为后期工序装置14，有在进行纵向拉伸之后进行横向拉伸时使用的夹子拉幅机和薄膜卷取装置等。继纵向拉伸之后紧接着进行横向拉伸时，省略夹子拉幅机，薄膜15被薄膜卷取装置卷取成卷状。

拉伸的薄膜15只要是热塑性树脂薄膜即可，例如优选适宜用于相位差薄膜等的光学薄膜的纤维素酰化物或降冰片烯树脂、丙烯酸、聚碳酸酯制薄膜15。

前期工序装置13与薄膜拉伸设备10之间设置有张力调节部16。张力调节部16通过位移机构19使自由辊17a与自由辊17b之间的张力辊18进行升降，以将预热部11内的薄膜15的张力恒定维持。预热部11内的薄膜张力优选在20N／m以上200N／m以下的范围内。若为20N／m以上，则不会产生自由辊25的旋转不良，薄膜15上的擦伤得到抑制。并且，若为200N／m以下，则预热部11内不会产生纵向拉伸，且在纵向拉伸部12上进行适当的纵向拉伸。另外，上述薄膜张力(单位：N／m)为每1m宽的张力(单位：N)。

预热部11具备预热室20。预热室20内沿上下方向分开配置有多个自由辊(传送方向变更部件)25。薄膜15交替卷绕在这些自由辊25上，由此薄膜15在各自由辊25之间沿上向方向传送，预热室20内的薄膜路径(通路)设定得较长。

预热室20的薄膜通路长度还取决于预热温度Tp和薄膜15的传送速度，但例如优选在5m以上50m以下的范围。自由辊25，例如直径为80mm，且因薄膜15的挂绕，使得薄膜15与自由辊25之间的接触面积变小。自由辊25的直径优选在40mm以上150mm以下的范围。若为40mm以上，则不会在自由辊25上产生挠曲，且由挠曲引起的旋转不均和瑕疵得到抑制。并且，若为150mm以下，则与自由辊25之间的接触时间处于适当的范围内，除褶皱得到抑制之外，由自由辊25的旋转不良引起的薄膜的擦伤也会得到抑制。自由辊25的外周面优选被镀上硬铬。通过实施镀硬铬，与薄膜15的粘附性得到提高，且薄膜15变得不易打滑。

预热部11内，例如在上侧配置有供气喷嘴31、下侧配置有排气喷嘴32。供气喷嘴31及排气喷嘴32上经由导管33连接有送风机34及温度调节器35。温度调节器35将作为加热介质的例如空气加热至所希望的温度。送风机34经由导管33将温度被温度调节器35调节的空气送到供气喷嘴31。从供气喷嘴31送出加热空气，并通过该加热风36将预热部11内的薄膜15预热至一定温度。加热风36在预热室20内从薄膜15的侧方开始迂回进入，并对薄膜15的整个上表面及下表面进行预热。

需要将通过加热风36预热的预热温度Tp设为低于能够拉伸的温度(拉伸温度)Te的温度。为此，将薄膜15的玻璃化转变温度设为Tg时，向预热部11内部供给加热风36来将薄膜15预热至(Te-40)℃以上(Tg-5)℃以下范围内的一定温度。拉伸温度Te在Tg℃以上(Tg+20)℃以下的范围内。并且，从供气喷嘴31吹出的加热风的速度优选在2m／sec以上15m／sec以下的范围内。若为2m／sec以上，则能够均匀地保持预热室20的温度，且不产生拉伸不均。并且，若为15m／sce以下，则不会产生由薄膜15的摆动引起的擦伤。

经预热部11被预热至一定温度的薄膜15被送往纵向拉伸部12。纵向拉伸部12具备低速辊组41、高速辊组42及冷却辊43。低速辊组41具有低速辊41a和夹持辊41b。高速辊组42具有高速辊42a和夹持辊42b。从调温介质循环部分别向低速辊41a、高速辊42a及冷却辊43供给调温介质例如油和加压蒸汽。通过该调温介质的循环供给，低速辊41a、高速辊42a及冷却辊43被设定成所希望的表面温度。例如低速辊41a的温度在Tg℃以上(Tg+20)℃以下的范围内，高速辊42a的温度在(Tg-100)℃以上(Tg-5)℃以下的范围内，冷却辊43的温度在20℃以上(Tg-100)℃以下的范围内。薄膜15与这些低速辊41a、高速辊42a及冷却辊43接触，由此薄膜15被加热或冷却至与低速辊41a、高速辊42a及冷却辊43的表面温度相同的温度。

虽然省略了图示，但低速辊41a、高速辊42a及冷却辊43上分别连接有马达，并能够以所希望的转速旋转。并且，通过低速辊41a与高速辊42a之间的圆周速度差，薄膜15向传送方向拉长而被纵向拉伸。低速辊41a和高速辊42a的“低速”、“高速”分别是指速度相对较低、相对较高。即，高速辊42a的圆周速度高于低速辊41a的圆周速度。低速辊41a和高速辊42a的圆周速度差根据纵向拉伸倍率得到适当变更，且优选将低速辊41a的圆周速度设定为例如20m／min以上80m／min以下的范围内。通过设成20m／min以上从而不降低制造效率。并且，通过设成80m／min以下能够确保薄膜15与低速辊41a的接触时间，且可靠地进行加热。

进行纵向拉伸时，纵向拉伸倍率优选在大于1.0且小于等于1.5的范围。当纵向拉伸倍率在大于1.0且小于等于1.5以下的范围时，能够抑制厚度不均，并能够抑制所显现出的延迟的变动。

预热部11中，通过将薄膜15预热至(Te-40)℃以上，从而不会使利用纵向拉伸部12的低速辊41a对薄膜15进行加热时的温度上升量变得过大，且低速辊41a上的波纹板状褶皱的产生得到抑制。并且，在预热部11将薄膜15预热至(Tg-5)℃以下，能够不在预热部11内拉伸薄膜15，而在纵向拉伸部12中均匀地拉伸。

在纵向拉伸部12中被纵向拉伸的薄膜15被后期工序装置14的例如薄膜卷取机卷取成薄膜卷。

本实施方式中，向预热室20送入加热风36，并通过加热风36进行加热，因此不同于以往的通过预热辊来导热而进行的加热，不会使薄膜15在预热辊上因热膨胀而成为波纹板状，且褶皱和擦伤的产生得到抑制。尤其，薄膜15被拉伸前的厚度在25μm以上100μm以下的范围内，优选在25μm以上60μm以下的范围内的薄膜的褶皱和擦伤产生得到抑制。

另外，若以相同温度对一个预热室20进行预热，则自由辊25的温度也能够变成接近预热室50的室温的温度。因此，进入到预热室50的薄膜15与升高至预热室50的出口温度的入口侧的自由辊25接触，因此可能出现因薄膜15热膨胀而成为向薄膜宽度方向重复凹凸的波纹板状的褶皱的现象。为防止该现象，必须抑制由自由辊25的导热进行的加热，尽可能缩小自由辊25的直径，并缩小其包角。因此当薄膜传送速度为40m／min时，将自由辊25的直径设在40mm以上150mm以下的范围内，以便即使通过加热风36加热的自由辊25接触薄膜15也不会因热膨胀而引起变形。实际上，有时自由辊25的温度因通过与连续送来的薄膜15(温度低于预热室20的温度)接触而变得低于预热室20内的温度，因此不会产生因薄膜接触自由辊25而引起的热变形。

上述实施方式中，在1个预热室20对薄膜15进行加热，但如图2所示，也可以由具有通过隔板49将预热室50向薄膜传送方向划分为多个的预热区域50a～50c的预热部51进行加热。另外，图2中，对与上述实施方式相同的构成部件上标注相同符号。该第2实施方式中，在各预热区域50a～50c设置供气喷嘴31、排气喷嘴32、导管33、送风机34及温度调节器35，并将各预热区域50a～50c内的温度设定成在薄膜传送方向上逐渐升高。相邻的预热区域50a～50c之间的温差例如在20℃以上50℃以下的范围内。该温差为20℃以上时，能够将划分个数减少至适当范围内来提高设备效率。并且，为50℃以下时，不会在相邻的预热区域50a～50c之间产生由空气的交换引起的温度不均，且不会有拉伸不均。

各预热区域50a～50c的划分个数根据预热温度Tp进行增减。例如，若以相同温度对1个预热室50进行预热，则进入到预热室50的薄膜15会与升高至预热室50的出口温度的入口侧的自由辊25接触，因此可能出现因薄膜15热膨胀而成为向薄膜宽度方向重复凹凸的波纹板状的褶皱的现象。为防止该现象，将各预热区域50a～50c的预热温度Tp设定得较小，小至即使通过加热风36加热的自由辊25与薄膜15接触也不产生因热膨胀而变形的程度。并且，阶段性地进行预热，直至能够通过多个预热区域50a～50c进行纵向拉伸的温度。

并且，可以采用图3的预热部63来代替将预热室50划分成多个。预热部63在一个预热室60中，通过调温机构62a～62c向各自由辊61供给调温介质，以调节每一组的自由辊61的表面温度。此时，从入口侧依次调高每一组的自由辊61的表面温度。将各自由辊61的表面温度设定为，不会因接触薄膜15而产生由热膨胀引起的波纹板状的褶皱的温度。另外，除对每一组进行调温之外，可以对每个自由辊61进行调温。此外，如图2所示，对被划分的预热室50内的自由辊25同样可以进行调温。相邻的下游侧的组和上游侧的组的自由辊61的温差为50℃以下，最上游的组的自由辊61的温度相对于预热室50的外部室温在+20℃以上50℃以下的范围内。

上述各实施方式中，利用自由辊25、61将预热室20、50、60内的薄膜通路长度设长。然而，如图4所示，也可以采用利用转向杆70的预热部71来代替自由辊25、61。此时，在转向杆70上连接送风机72及温度调节器73来向转向杆70供给悬浮空气。可以将悬浮空气设定为与预热室74的预热温度Tp相同，或设定成低于预热温度Tp。另外，图3及图4中，预热室60、74具备图1所示的送风机34及温度调节器35，但省略了图示。并且，与图2的实施方式相同，可以通过将预热室60、74划分为多个来形成预热区域，并在这些各预热室60、74的预热区域设置送风机34及温度调节器35，对每个预热区域设定预热温度Tp，并将预热温度Tp设成从入口侧逐渐向出口侧升高。并且，与图3的实施方式的自由辊61相同，可以对各转向杆70或每一组进行来自各转向杆70的悬浮空气的温度的变更，以设成从预热室74的入口逐渐向出口升高。

上述实施方式中，作为纵向拉伸部12使用低速辊组41及高速辊组42，但不限于夹持式，也可以将槽纹加工辊等高保持力辊用作低速辊及高速辊。并且，作为纵向拉伸部12采用利用上游侧低速辊组41和下游侧高速辊组42进行的1级纵向拉伸，但也可以采用多级纵向拉伸。

[实施例]

[表1]

作为薄膜15使用厚度为55μm、宽度为600mm、Tg为145℃的纤维素酰化物薄膜，并进行了预热、纵向拉伸及冷却。纵向拉伸部12中，进行了利用上游侧低速辊组41和下游侧高速辊组42进行的1级纵向拉伸。作为前期工序装置13使用薄膜送出机，从薄膜卷牵引薄膜15来向预热部11送出。作为后期工序装置14使用薄膜卷取机，卷取薄膜15来作为薄膜卷。预热部11中，在预热室20内配设直径为60mm的自由辊25，在这些自由辊上挂绕薄膜15，并将预热室20内的薄膜通路长度设为20m。并且，供给加热风36以进行预热，直至达到所希望的薄膜温度。将纵向拉伸倍率设为1.3倍、拉伸长度Le(参考图1)设为300mm、冷却温度设为100℃、并将薄膜传送速度设为40m／min，如上述表1所示，改变预热温度Tp及拉伸温度Te来进行实验1～实验17。另外，实验1～实验16中进行利用加热室供给加热风的预热，实验17中，通过与预热辊接触而进行预热。

针对所获拉伸薄膜进行了擦伤、褶皱及拉伸不均等评价。通过显微镜观察擦伤，通过目视观察褶皱，由此进行评价。当没有擦伤及褶皱时作为优“A”，当擦伤及褶皱为能够允许的等级时作为良“B”，当擦伤及褶皱不在允许范围内时作为不合格“C”。关于拉伸不均，当5m长的样片的长边方向的最大厚度与最小厚度之差为3μm以下时作为优“A”，当超过3μm小于等于5μm时作为能够允许的等级的良“B”，当超过5μm时作为不合格“C”。据实验结果可知，在通过加热风进行预热的实验1～实验16中，关于预热温度Tp，小于(拉伸温度Te-40)℃及超过(Tg-5)℃时，评价出擦伤、褶皱及拉伸不均均为不合格“C”。由此可知，预热温度Tp适宜在(Te-40)℃以上(Tg-5)℃以下的范围内。并且，可知拉伸温度Te小于Tg及超过(Tg+20)℃时，评价出擦伤、褶皱及拉伸不均均为不合格“C”。由此可知，拉伸温度Te适宜在Tg℃以上(Tg+20)℃以下的范围内。并且，通过使薄膜接触预热辊来进行预热的实验17中虽未出现拉伸不均，但擦伤及褶皱都评价为不良“C”。

图5是将上述合理范围绘制成曲线图的图，用阴影表示的区域为本申请发明的合理条件范围。纵轴为预热温度Tp(单位为℃)，以与Tg之差表示。例如“-10”是指(Tg-10)℃，“5”是指(Tg+5)℃。另外，与Tg之差为0(零)时记为“Tg”。横轴为拉伸温度Te(单位为℃)，以与Tg之差表示。例如“-5”是指(Tg-5)℃，“15”是指(Tg+15)℃。另外，与Tg之差为0(零)时记为“Tg”。如此，可知为进行均匀的拉伸，需要使拉伸温度Te处于Tg℃以上(Tg+20)℃以下的范围内，且需要将预热温度Tp设为(Tg-5)℃以下。并且可知，为了避免褶皱和擦伤的产生，预热温度Tp需要为(Te-40)℃以上。

Claims (10)

1.一种拉伸薄膜的制造方法，其通过向传送方向拉伸由玻璃化转变温度为Tg的热塑性树脂构成的带状薄膜来制造拉伸薄膜，该拉伸薄膜的制造方法具备如下步骤：

(A)通过在所述传送方向上分开配置的低速辊和以高于所述低速辊的圆周速度旋转的高速辊向所述传送方向拉伸所述薄膜的步骤，所述低速辊与所述薄膜接触以将所述薄膜加热至Tg℃以上(Tg+20)℃以下范围内的拉伸温度Te；及

(B)在所述步骤A之前，向预热室内部供给加热风以将所述薄膜预热至(Te-40)℃以上(Tg-5)℃以下范围内的步骤。

2.根据权利要求1所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，通过所述高速辊将经由所述低速辊的薄膜冷却至(Tg-100)℃以上(Tg-5)℃以下的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，所述预热室内的所述薄膜的张力在20N／m以上200N／m以下的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，所述预热室在所述传送方向上被划分为多个预热区域，预热温度从被划分为所述多个预热区域的上游侧向下游侧上升，相邻的下游侧预热区域与上游侧预热区域的温差为50℃以下。

5.根据权利要求1或2所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，所述步骤B中的所述薄膜挂绕于改变所述传送方向的多个传送方向变更部件上。

6.根据权利要求5所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，所述传送方向变更部件为自由辊。

7.根据权利要求5所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，所述传送方向变更部件为转向杆。

8.根据权利要求5所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，所述传送方向变更部件在所述传送方向上被划分为多个组，温度从每一组的上游侧逐渐向下游侧上升。

9.根据权利要求8所述的拉伸薄膜的制造方法，其中，相邻的下游侧的所述组和上游侧的所述组的所述传送方向变更部件的温差为50℃以下。

10.一种薄膜拉伸设备，其通过向传送方向拉伸由玻璃化转变温度为Tg的热塑性树脂构成的带状薄膜来制造拉伸薄膜，该拉伸薄膜设备具备：

纵向拉伸部，向所述传送方向拉伸所述薄膜；

低速辊，存在于所述纵向拉伸部且通过与所述薄膜接触来将所述薄膜加热至Tg℃以上(Tg+20)℃以下的拉伸温度Te；

高速辊，以高于所述低速辊的圆周速度旋转，从而向所述传送方向拉伸所述薄膜，所述高速辊在所述传送方向上与所述低速辊分开配置于所述纵向拉伸部；及

预热部，向预热室内部供给加热风来将所述薄膜预热至(Te-40)℃以上(Tg-5)℃以下，所述预热部配置于所述纵向拉伸部的上游。