Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filmgießverfahren zum
Bilden eines Kunststoffilms, und insbesondere betrifft sie ein
Filmgießverfahren, bei dem eine durch Wind verursachte
Unregelmäßigkeit oder ein anderer Defekt auf der Oberfläche
eines Films auf einem Träger nicht erzeugt wird, um dadurch
einen Film mit ausgezeichneter Ebenheit zu bilden.
Hintergrund der Erfindung
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Üblicherweise erfolgten bei einem Verfahren zum Herstellen
eines Films aus einer makromolekularen Lösung, zum Beispiel
beim Herstellen eines Zellulosetriacetatfilms, in dem die
makromolekulare Lösung auf einen laufenden Endlosträger aus
einer Metallplatte aufgebracht und getrocknet wird, Bemühungen
der Art, daß in einem Verfahren zum Verbessern der
Produktqualität und zum Steigern der Gießgeschwindigkeit ein
schlechtes Lösungsmittel einem Lösungsmittel für die
makromolekulare Lösung zugesetzt wird, oder die Temperatur
einer Imprägniergießschicht nach dem Gießen wird innerhalb
eines bestimmten Temperaturbereichs für eine bestimmte
Zeitspanne gehalten (zum Beispiel JP-B-61-39890, JP-A-61-
148013).
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Als eine Trocknungsmaßnahme lehrt die obige JP-B-61-39890 ein
Verfahren, bei dem heißes Wasser auf der hinteren Oberfläche
eines Trägers (Band) entlang geführt wird. Dieses Verfahren ist
jedoch nicht vorzuziehen, da es hinsichtlich der Ausrüstung
kompliziert ist. Weiterhin offenbart die Veröffentlichung ein
Verfahren, in dem warmer Wind von der hinteren Rückseite eines
Trägers her bläst, so daß der Träger erwärmt wird. In diesem
Fall wird jedoch der Windstrom in der Vorrichtung erzeugt.
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Weiterhin erläutert die obige JP-A-61-148013 eine Zeichnung, in
der ein Heizgerät als Mittel zum Erwärmen eines Trägers (Band)
unmittelbar nach dem Gießen bereit gestellt wird. Dieses Mittel
ist jedoch eine Kombination einer Heizvorrichtung und
trocknendem Wind, und es erzeugt einen Strom trocknender Luft
ähnlich zu der obigen Beschreibung.
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EP-A-0133112 offenbart ein Filmgießverfahren zum Bilden eines
Kunststoffilms, worin eine makromolekulare Lösung enthaltend
makromolekulare Stoffe gelöst in einem organischen
Lösungsmittel auf einem laufenden Endlosträger ausgebreitet
werden. Bei diesem Verfahren wird der geformte Film getrocknet
durch gleichmäßiges Erwärmen der hinteren Oberfläche des
Trägers nur unter Verwendung einer Strahlungswärmequelle von
der hinteren Oberflächenseite des Trägers her. In diesem
Verfahren wird der Film auf die gleiche Weise getrockent bis
zur vollständigen Trockenheit des Films.
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In dem Verfahren, in dem eine makromolekulare Lösung auf einem
laufenden Träger derart ausgebreitet wird, daß ein
Kunststoffilm erzeugt wird, beginnt jedoch, insbesondere wenn
eine große Menge an Lösungsmittel mit einem niedrigen
Siedepunkt in einem zu verwendenden organischen Lösungsmittel
enthalten ist, das Lösungsmittel manchmal bald an dem vorderen
Ende einer Düse zu verdunsten, wenn eine makromolekulare Lösung
aus der Düse extrudiert wird, so daß sich die makromolekulare
Lösung verfestigt und an dem vorderen Ende der Düse haftet, um
dadurch einen Defekt auf dem Film hervorzurufen. Weiterhin,
selbst wenn eine geringe Menge trocknender Luft auf den Film
geblasen wird, wird eine Unregelmäßigkeit beim Trocknen auf der
Oberfläche des Films verursacht durch den trocknenden Wind,
weil die Verdunstung des Lösungsmittels beeinflußt wird durch
das Blasen des trocknenden Winds in dem Fall, in dem der Strom
des trocknenden Winds nicht gleichmäßig ist, und die
Unregelmäßigkeit beim Trocknen kann in dem Inneren des Films
als eine optische Unregelmäßigkeit verbleiben. Die
Unregelmäßigkeit in der Ebenheit des Films stellt kein Problem
dar, wenn er nur als Träger für ein lichtempfindliches Material
verwendet wird. Der Film besitzt jedoch ein Qualitätsproblem
wenn er optisch verwendet wird, zum Beispiel, wenn die
Doppelbrechung verwendet wird, zum Beispiel als
Verzögerungskompensätionsfilm für eine Flüssigkristallanzeige
(LCD).
Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in dem Lösen
der zuvor genannten Probleme und der Bereitstellung eines
Filmgießverfahrens zum Herstellen eines Kunststoffilms, in dem
jeglicher Defekt auf Grund des Anhaftens einer makromolekularen
Lösung auf ein vorderes Düsenende nicht erzeugt wird, und bei
dem keine Probleme hervorgerufen werden in dem Fall, in dem die
optische Doppelbrechung des Films verwendet wird.
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Die zuvor erwähnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird
gelöst durch ein Filmgießverfahren zum Bilden eines
Kunststoffilms worin eine makromolekulare Lösung enthaltend
Makromoleküle, gelöst in einem organischen Lösungsmittel, auf
einem laufenden Endlosträger aus einer Metallplatte so
ausgebreitet werden, daß sie zu einem Film geformt werden, und
der geformte Film wird getrocknet durch gleichmäßiges Erwärmen
der hinteren Oberfläche des Trägers unter ausschließlicher
Verwendung einer Strahlungswärmequelle von der hinteren
Oberflächenseite des Trägers her, dadurch gekennzeichnet, daß
die hintere Oberflächenseite des Trägers über eine Zeitspanne
erwärmt wird, bevor sich der Gehalt an dem Lösungsmittel in dem
Film auf nicht mehr als 35 Gewichtsprozent verringert, und
worin nach Absenken des Gehalts an diesem Lösungsmittel in dem
Film auf nicht mehr als 35 Gewichtsprozent der Träger durch
trocknenden Wind erwärmt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet Erwärmen der hinteren
Oberfläche des Trägers unter Verwendung einer
Strahlungswärmungsquelle in anderen Worten, daß die gesamte
hintere Oberfläche des Trägers eine Infraroterwärmung,
Hochfrequenzerwärmung oder ähnlichem unterzogen wird.
Insbesondere wird eine Dampferwärmungsvorrichtung, eine
dielektrische Erwärmungsvorrichtung oder ähnliches für diesen
Zweck verwendet. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren,
bei dem die hintere Oberfläche eines Films kühl gehalten wird
wegen einer Verdunstung eines Lösungsmittels in dem Fall, worin
das Trocknen nur Erwärmen der vorderen Oberflächenseite durch
Wind benutzt, unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren
deutlich, indem die Wärme für die Verdunstung des
Lösungsmittels von der Filmvorderseite von der hinteren
Oberfläche zugeführt wird, und die Temperatur der hinteren
Oberfläche des Films wird höher als die der vorderen Oberfläche
davon. Demzufolge ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft
hinsichtlich der Bewegung des Lösungsmittels zu der vorderen
Oberflächenseite hin für die gesamte Verdunstung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Film auf der vorderen
Oberfläche des Trägers so erwärmt, daß er nur durch die
Strahlungswärmequelle getrocknet wird ohne Verwendung eines
trocknenden Windes ähnlich zu dem zuvor genannten Fall,
innerhalb einer Zeitspanne bevor der Lösungsmittelgehalt in dem
Film auf nicht mehr als 35 Gewichtsprozent abgenommen hat. Dies
erfolgt, weil in der Zeitspanne, in der der Lösungsmittelgehalt
mehr als 35 Gewichtsprozent beträgt, eine
Filmoberflächenunregelmäßigkeit hervorgerufen wird durch einen
partiellen Unterschied in dem Konvektionsstrom des trocknenden
Winds auf der Filmoberfläche, was die herkömmliche Ursache für
eine von Wind hervorgerufene Unregelmäßigkeit darstellt. Das
heißt, daß Konvektionsstromtrocknen unter Verwendung von
wärmendem Wind verursacht eine lokale Unregelmäßigkeit auf der
vorderen Filmoberfläche wegen Unterschieden in der lokalen
Trocknungsgeschwindigkeit in der Filmbegrenzungsfläche auf
Grund eines Stroms an trocknendem Wind. Im Gegenteil kann gemäß
der vorliegenden Erfindung die Trocknung progressiv und
gleichmäßig durchgeführt werden über den gesamten Film, da sie
nur durchgeführt wird durch die Verdunstung auf Grund des
Temperaturanstiegs des Films selbst. Demzufolge unterscheidet
sich die erfindungsgemäße Trocknung deutlich von dem
herkömmlichen Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt
als Merkmal, daß nur natürliche Verdunstung auf der gesamten
Oberfläche erzeugt wird durch Erwärmen des Films ausschließlich
durch Strahlungswärme.
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Es ist deshalb wichtig, daß die Strahlungswärmequelle so
bereitgestellt wird, daß die Oberfläche des Films gleichmäßig
bestrahlt wird, und es ist erforderlich, daß die
Maximaltemperatur so gewählt wird, daß der Film nicht geschäumt
wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nach Erniedrigen des
restlichen Lösungsmittels in dem Film auf 35 Gewichtsprozent
der Film beschleunigt getrocknet werden unter Verwendung von
erwärmendem Wind auf die gleiche Weise wie bei dem
herkömmlichen Verfahren, weil es keine Möglichkeit mehr gibt,
das Unregelmäßigkeit beim Trocknen auftritt. Bevor der
Lösungsmittelgehalt bis auf 35 Gewichtsprozent abgenommen hat,
wird der Film jedoch nicht auf der vorderen Oberflächenseite
unter Verwendung von erwärmendem Wind getrocknet, sondern durch
Strahlung erwärmt, sowohl von der vorderen wie auch hinteren
Oberfläche, in einer Atmosphäre, in der die Konzentration des
Lösungsmittels hoch ist (da keine trocknende Luft verwendet
wird). Deshalb wird in einem solchen Verfahren die gesamte
Filmoberfläche graduell derart auf einem Band getrocknet, daß
der Lösungsmittelgehalt bis zu einem Wert von weniger als 35
Gewichtsprozent abnimmt, und nachdem der Film von dem Band
abgezogen worden ist, kann der Film vollständig getrocknet
werden unter Verwendung einer Nachtrockungseinrichtung. Als
Ergebnis kann erwartet werden, daß die
Herstellungsgeschwindigkeit weiter steigt.
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Die vorliegende Erfindung wird weiter beschrieben. Als das
makromolekulare Material kann gemäß der vorliegenden Erfindung
Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polypropylen,
Polyvinylchlorid, Styrol-Acrylnitrilcopolymer, Polyethylen,
Polyacrylat, Polyethersulfon, Polyphenylenoxid,
Diacetylcellulose, Triacetylcellulose oder ähnliches zusätzlich
zu Polycarbonat verwendet werden.
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Als das organische Lösungsmittel zum Einsatz gemäß der
vorliegenden Erfindung kann ein Lösungsmittel zur Verwendung
für das zuvor genannte makromolekulare Material ausgewählt
werden aus einer chlorierten Kohlenwasserstoffgruppe, wie
Methylenchlorid und ähnliches, einer Ketongruppe, wie Azeton,
Methylethylketon und ähnliches, und einer aromatischen Gruppe,
wie Toluol und ähnliches.
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Weiterhin kann der Endlosträger aus einer Metallplatte gemäß
der vorliegenden Erfindung als Träger in Form eines Bands oder
einer Trommel bereitgestellt werden. Es ist recht effektiv
einen Träger in der Form eines Bandes zu verwenden, das den Weg
der Filmgießvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
verlängern kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht, die eine
Filmgießvorrichtung vom Bandtyp als eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Filmgießverfahrens zeigt;
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Fig. 2 ist eine seitliche Schnittansicht, die eine Vorrichtung
als weitere Ausführungsform zeigt; und
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Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht zum Erläutern eines
Beispiels des herkömmlichen Filmgießverfahrens.
Bevorzugte Ausführungsform zum Ausüben der Erfindung
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Um die Erfindung weiterhin deutlich zu erklären, wird die
vorliegende Erfindung in Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt eine seitliche
Schnittansicht, die eine Filmgießvorrichtung des Bandtyps als
eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filmgießverfahrens
darstellt. In Fig. 1 wird eine makromolekulare Lösung, in der
Makromoleküle in einem organischen Lösungsmittel gelöst sind,
einer Düse 1 zugeführt und von der Düse 1 auf einen
endlosbandähnlichen Träger 2 aus einer Metallplatte so
aufgebracht, daß ein Film gebildet wird. Dann bewegt sich der
Film auf einem oberen Bandanteil der Gießvorrichtung mit
laufendem Träger fort.
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Im allgemeinen wird kaltes Wasser 7 durch eine vordere Trommel
4 geführt, die sich unmittelbar unterhalb der Düse 1 des
fließenden Teils befindet, so daß die Oberfläche des vorderen
Trommelteils abgekühlt wird und das Endlosband, das auf der
vorderen Trommeloberfläche läuft, abgekühlt wird, um dadurch
die Gelbildung des Films aus der makromolekularen Lösung, die
aus der Düse 1 ausströmt, zu verbessern.
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Der so gebildete Film empfängt Strahlungswärme von
Dampfwärmevorrichtungen oder dielektrischen Wärmevorrichtungen
3 von der hinteren Bandoberfläche in dem oberen Bandanteil der
Filmgießvorrichtung her, so daß die Temperatur des Bands
gesteigert wird, um dadurch den Film so zu erwärmen, daß dessen
Temperatur ansteigt. Weiterhin wird Strahlungswärme von den
Dampferwärmungsvorrichtungen oder dielektrischen
Erwärmungsvorrichtungen dem Film auch von der vorderen
Bandoberfläche her in dem oberen Bandteil zugeführt, und
gleichmäßige Trocknung der gesamten Filmoberfläche wird
beschleunigt durch die Strahlungswärme, so daß natürliche
Verdunstung erzeugt wird, weil keine trocknenden Winde
existieren. Es ist erforderlich, die Atmosphäre in dem Teil in
geeigneter Weise auszutauschen, da der Dampfdruck in dem Teil
wegen der Verdunstung des Lösungsmittels zunimmt, und der
Austausch der Atmosphäre muß durchgeführt werden, so daß keine
starken und lokalen Einflüsse auf die Trocknungsgeschwindigkeit
des Films entstehen.
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Fig. 1 zeigt den Zustand der Filmgießvorrichtung vom Bandtyp,
wenn graduelle Trocknung beschleunigt wird durch
Bestrahlungserwärmung in sämtlichen Stufen, ein Film wird
abgezogen, so daß er zu einem Film in der Endphase der
Filmgießvorrichtung geformt wird, und der Film wird ausreichend
getrocknet in einer Nachtrocknungseinrichtung (nicht gezeigt).
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In dem Fall eines Films, bei dem die Ebenheit strikt
erforderlich ist, kann, falls ein Ruhezustand für eine Weile
nach dem Gießen, wie oben beschrieben, aufrechterhalten wird,
der Verlaufeffekt gesteigert werden, so daß die Ebenheit
verbessert werden kann.
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Wenn die Trocknung auf dem Träger fortgeschritten ist, so daß
der Fluß des Films vollkommen aufhört, daß heißt, wenn der
Lösungsmittelgehalt bis auf nicht mehr als 35 Gewichtsprozent
abgenommen hat, kann trocknender Wind auf das filmähnliche
Material geblasen werden. In diesem Fall ist es jedoch
erforderlich eine Maßnahme zu ergreifen, so daß der trocknende
Wind keinen Einfluß auf den Gießdüsenauslaß ausübt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren,
wie in Fig. 2 gezeigt, zu verwenden, so daß das Trocknen so
durchgeführt wird, daß das restliche Lösungsmittel des Films
auf nicht mehr als 35 Gewichtsprozent abnimmt innerhalb eines
Bereichs von dem fließenden Teil bis zu ungefähr einem 2/3-
Anteil des Trägers, und das Trocknen wird weiter fortgesetzt,
um das Trocknen zu fördern unter Verwendung von erwärmendem
Wind als trocknendem Wind 10 in einem unteren Bandanteil, wie
in Fig. 2 gezeigt, innerhalb der Region nach dem oben erwähnten
2/3-Anteil.
(Beispiele)
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Die Effekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme
auf die Beispiele erläutert. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Bei dem Filmgießverfahren, umfassend die Schritte des
Herstellens einer Methylenchloridlösung von Polycarbonat (18
Gewichtsprozent, daß heißt 82 Gewichtsprozent Lösungsmittel)
und Ausbreiten auf einem Träger unter Verwendung einer Düse und
Trocknen der Lösung, wurden die folgenden Beispiele
durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 1
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Wind wurde dem Träger derart zugeführt, daß die Lösung unter
Verwendung des herkömmlichen Trocknungsverfahrens, wie in Fig.
3 gezeigt, getrocknet wurde. Wenn eine so hergestellte Probe
mit einem Projektor mit einer Xenonlampe untersucht wurde,
wurde gefunden, daß eine wellenartige Unregelmäßigkeit, zum
Beispiel durch das Blasen des trocknenden Winds, in
beträchtlicher Weise über die gesamte Oberfläche erzeugt worden
war, und die Probe konnte nicht verwendet werden hinsichtlich
ihrer Qualität, wenn die Doppelbrechung verwendet wurde.
Weiterhin begann sich nach dem Extrudieren der Lösung für eine
Weile ein geliertes Material aus der Lösung an dem vorderen
Ende der Düse anzuheften, und Defekte wurden in der Oberfläche
eines Films sichtbar. Der Film war jedoch so transparent, daß
er für einen recht guten Film verwendet werden konnte, wenn er
nicht für optische Zwecke, wie oben beschrieben, verwendet
wurde.
Beispiel 1
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Fein geformte indirekte Wärmevorrichtungen, wobei jede Dampf
verwendete, wurden auf beiden Seiten des Trägers als die
Strahlungswärmungsquelle, wie in Fig. 1 gezeigt,
bereitgestellt, und die Lösung wurde unter der Bedingung
ausgebreitet, daß der trocknende Wind unterbrochen war. Dann
wurde ein Film abgezogen und mit einer
Nachtrocknungseinrichtung getrocknet. Das so gebildete Produkt
besaß keine Windunregelmäßigkeiten und Defekte, und die
Oberfläche war extrem hervorragend hinsichtlich der optischen
Eigenschaften. In diesem Fall, obwohl die Temperatur eines
Bandanteils auf den Bereich von 35ºC bis zu der
Schäumungstemperatur der makromolekularen Lösung eingestellt
worden war, lag die tatsächliche Temperatur in einem Bereich
von ungefähr 45ºC bis 80ºC, wenn der tatsächliche Einfluß von
latenter Verdunstungswärme auf die Filmoberflächentemperatur
berücksichtigt wurde.
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Die in den Vergleichsbeispielen und Beispiel 1 entsprechend
erhaltenen Filme wurden gezogen unter Verwendung einer
Ziehmaschine, so daß sie Doppelbrechung aufwiesen. In dem Film
des Vergleichsbeispiels bestanden Unregelmäßigkeiten in der
Doppelbrechung, und wenn der Film zwischen zwei Polarisatoren
eingebracht wurde, bestand eine Unregelmäßigkeit der Farbe über
die gesamte Oberfläche hinweg. In dem Film des Beispiels 1
bestand im Gegenteil keine Unregelmäßigkeit und die Oberfläche
war eben, selbst wenn die gleiche Behandlung mit dem Film
erfolgte.
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In dem erfindungsgemäßen Filmgießverfahren wird die Erzeugung
von Defekten auf Grund des Anhaftens eines gelierten Materials
aus einer Lösung an das vordere Düsenende vermieden, Produkte
mit ausgezeichneter Qualität können mit einer hohen
Geschwindigkeit hergestellt werden, selbst im Falle der
Herstellung eines Films, dessen optische Doppelbrechung
verwendet wird.