JP2003181857A - 溶液製膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置構造を大幅に変えることなく、ドープの流
延部に発生する耳部のバタツキを抑制でき、安定した高
速流延を可能とする溶液製膜方法を提供する。 【解決手段】本発明を適用した溶液製膜装置１０は主と
して、ドープを押し出す流延ダイ１２と、高速で走行す
る流延バンド１４と、ドープの流延部２６に吸引力を付
与する減圧チャンバ１６と、流延部２６の耳部２６Ａに
液を滴下する滴下装置１８とを備えている。滴下装置１
８で滴下する液は、ドープの溶質に対して良溶媒、或い
は良溶媒に貧溶媒を混合した混合液であり、混合液の場
合には、貧溶媒が滴下液全体の２０重量％未満となるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶液製膜方法に係
り、特に高速で走行する支持体上に高分子材料の溶液を
流延して製膜することにより、セルローストリアセテー
トフィルム（ＴＡＣ）などのキャストフィルムを製造す
る溶液製膜方法、及びその溶剤製膜方法で製膜したフィ
ルムを用いて製造した偏光板、並びに、その偏光板を用
いて製造した液晶表示板に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶液キャスト法は、高分子材料を溶剤に
溶解した溶液（以下、「ドープ」と称す）を、ダイより
押し出して金属支持体上に流延し、乾燥した膜を金属支
持体から剥離してフィルムを得る方法である。この方法
で得られるフィルムは、溶融押出法で得られるフィルム
に比べて、光学等方性、厚み均一性に優れ、また、異物
も少ないため、偏光膜保護フィルム、位相差フィルム、
透明導電性フィルムなど、オプト・エレクトロニクス用
途に利用されている。

【０００３】近年では生産性を高めるために、支持体の
走行高速をさらに上昇させて高速流延することが望まれ
ている。支持体を高速で走行させる場合、ダイから押し
出されたドープの流延部が不安定になるため、減圧チャ
ンバを支持体の走行方向に対してダイの上流側に設ける
ことが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、減圧チ
ャンバを設けると、エアが減圧チャンバに流れ込んで流
入風が生じ、この流入風の影響を受けて流延部の耳部に
バタツキが発生するという問題があった。バタツキが発
生すると、テンターが噛み込み不良を生じたり、耳部の
バタツキに起因する膜全幅にわたる流延方向の厚みムラ
が発生し、膜の破断等を生じて工程不良を起こしたり、
品質上の問題を起こすおそれがあった。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、装置構造を大幅に変えることなく、ドープの流
延部に耳部のバタツキが発生することを抑制でき、安定
した高速流延を可能とする溶液製膜方法を提供すること
を目的とする。さらに、この溶液製膜方法で製膜したフ
ィルムを用いて製造する偏光板、並びに、この偏光板を
用いて製造した液晶表示パネルを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は
前記目的を達成するために、走行する支持体上に高分子
材料の溶液を流延して製膜する溶液製膜方法において、
前記溶液の流延部を前記支持体の走行方向の上流側に吸
引する吸引操作を行うとともに、前記溶液の溶質に対す
る良溶媒を前記流延部の耳部に滴下し、前記吸引操作に
伴う前記耳部のバタツキを抑制することを特徴としてい
る。

【０００７】請求項２に記載の発明は前記目的を達成す
るために、走行する支持体上に高分子材料の溶液を流延
して製膜する溶液製膜方法において、前記溶液の流延部
を前記支持体の走行方向の上流側に吸引する吸引操作を
行うとともに、前記溶液の溶質に対する良溶媒に貧溶媒
を全溶液の２０重量％未満の割合で混合した液を前記流
延部の耳部に滴下し、前記吸引操作に伴う前記耳部のバ
タツキを抑制することを特徴としている。

【０００８】本願発明の発明者は、吸引操作に伴って発
生する耳部のバタツキが、吸引操作だけに影響されるの
ではなく、流延部の耳部に滴下する液の組成にも影響さ
れることを見いだした。すなわち、従来は、吸引操作に
関する装置構造を変えて耳部のバタツキを抑制するとい
う発想しかなかったが、本願発明の発明者は、適切な組
成の液を耳部に滴下すれば、吸引操作に関する装置構造
を変えなくても、耳部のバタツキを抑制できるとの知見
を得た。本発明は、このような知見に基づいて成された
ものであり、請求項１に記載の発明は、溶剤に対する良
溶媒を流延部の耳部に滴下することによって、耳部のバ
タツキを抑制するものである。また、請求項２に記載の
発明は、耳部に滴下する液の組成として、良溶媒に混合
する貧溶媒を２０重量％以下とすることによって、耳部
のバタツキを抑制するものである。請求項１及び２に記
載の発明を用いれば、耳部のバタツキが発生しやすい高
速流延や、薄膜の製膜を行うことができる。例えば、請
求項４に示す如く、４０ｍ／分以上の高速流延が可能に
なるとともに、請求項５に示す如く、２０〜６５μｍの
極薄の製膜を行うことができる。

【０００９】また、本発明によれば、従来使用していた
カワバリ防止用の滴下手段を利用することができるの
で、装置構造を大きく変える必要がなく、低コストで耳
部のバタツキを抑制できる。

【００１０】また、本願発明の発明者は、バタツキの周
波数が５〜２００Ｈｚの範囲外、またはバタツキの振幅
が１．３ｍｍ以下であれば、バタツキが発生していて
も、製膜したフィルムは製品として問題がないことを見
いだした。すなわち、バタツキの周波数が５Ｈｚ以下の
場合は周期が大きくて厚みムラが目立たず、品質上問題
ないレベルとなる。また、周波数が２００Ｈｚを超える
と、レベリング（平滑化）によって塗布スジが消える。
同様に、バタツキの振幅が１．３ｍｍ以下であれば塗布
スジが薄くなり、品質上問題ないレベルとなる。したが
って、請求項３に記載したように、耳部のバタツキを適
切な状態に抑制することによって、フィルムの生産効率
を向上させることができる。

【００１１】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のうちの１に記載の溶液製膜方法を用いて偏光板を
製造した。偏光板などの光学用途フィルムは、高透明
性、低光学異方性、平面性、易表面処理性、高耐久性な
どの特性を必要とする。請求項１〜５の溶液製膜方法
は、高速流延を行いながらも、光学用途フィルムに適し
た膜を製造することができる。また、このようにして製
造した偏光板は、請求項７に示す如く、液晶表示板を製
造するのに適している。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る溶液製膜方法の好ましい実施の形態について詳説す
る。

【００１３】図１は、本発明を適用した溶液製膜装置の
概略構造を示す側面図である。

【００１４】同図に示すように溶液製膜装置１０は主と
して、流延ダイ１２と、流延バンド（支持体に相当）１
４と、減圧チャンバ１６と、滴下装置１８とから構成さ
れている。流延バンド１４は、無端状に形成され、流延
ドラム２０と駆動用ドラム（不図示）との間に巻き掛け
られている。この流延ドラム２０は、駆動用ドラムを回
転させることによって、駆動ドラムと流延ドラム２０の
回りを周回するように走行する。流延バンド１４の走行
速度は、製膜するフィルムの厚みなどに応じて設定さ
れ、例えば、６０μｍ厚み以下の薄いフィルムを製膜す
る場合には、４０ｍ／分以上に設定され、約８０μｍ厚
みのフィルムを製膜する場合には、５０ｍ／分以上に設
定される。流延バンド１４の周囲は、カバー３８によっ
て覆われている。

【００１５】流延ダイ１２は、流延ドラム２０の位置に
おいて流延バンド１４に対向して配置されている。流延
ダイ１２の先端からは、セルローストリアセテートなど
の高分子材料を含むドープが膜状に押し出される。押し
出されたドープは、走行する流延バンド１４の表面に仮
着し、流延される。流延バンド１４上のドープは、流延
バンド１４が一周分走行する間に溶剤が蒸発して乾燥
し、所定の自己支持性が得られる。そして、流延した膜
を、例えば流延ダイ１２の下方位置で流延バンド１４か
ら剥離することによって、帯状のフィルムが得られる。
なお、流延バンド１４の走行方向に対して流延ダイ１２
の前後には、ラビリンスシール３６、３６が配設されて
おり、流延部２６の前後で溶剤ガス濃度が一定に保たれ
るようになっている。

【００１６】一方、減圧チャンバ１６は、流延バンド１
４の走行方向に対して流延ダイ１２の上流側に設けられ
ており、吸引ダクト２２を介してブロア２４に接続され
ている。このブロア２４を駆動することによって減圧チ
ャンバ１６の内部が負圧になり、流延ダイ１２と流延バ
ンド１４との隙間のドープの流延部２６のうちで流延バ
ンド１４に仮着される側の表面に吸引力が付与される。
これにより、流延バンド１４を高速で走行させても、ド
ープの流延部２６の安定化が図られる。なお、減圧チャ
ンバ１６とブロア２４との間の吸引ダクト２２には、減
圧チャンバ１６の１０〜１００倍の容量を有するバッフ
ァタンク２８が設けられ、減圧チャンバ１６へ振動が伝
達することが防止される。

【００１７】滴下装置１８は、タンク３０、ポンプ３
２、送液管３４から構成され、ポンプ３２を駆動するこ
とによって、タンク３０に貯留された液が送液管３４に
送液されて送液管３４の先端から滴下される。送液管３
４の先端は、図２に示すように、滴下した液が流延部２
６の耳部２６Ａに吸収されるような位置に配置される。

【００１８】また、送液管３４の先端から滴下する液と
しては、ドープの溶質に対する良溶媒、または良溶媒に
貧溶媒を混合した混合液が用いられる。ドープがセルロ
ーストリアセテート溶液の場合、良溶媒としてはジクロ
ロメタンが好ましく、貧溶媒としては、メタノール、エ
タノール、ブタノール、イソブタノール、イソプロパノ
ール、またはアセトン、酢酸メチル、トルエン等が好ま
しい。また、貧溶媒を良溶媒に混合する場合、混合する
全貧溶媒合計の割合を滴下液の全溶液に対して２０重量
％未満、好ましくは１３重量％以下とするとよい。な
お、良溶媒及び貧溶媒は、上述した実施の形態に限定す
るものではない。

【００１９】上記の如く組成の規定をした液を流延部２
６の耳部２６Ａに滴下すると、耳部２６Ａが減圧チャン
バ１６への流入風の影響を受けにくくなる。すなわち、
貧溶媒の割合が多い液を耳部２６Ａに滴下すると、ゲル
化が生じて耳部２６Ａがバタツキやすくなるが、貧溶媒
の割合が少ない液を耳部２６Ａに滴下すると、耳部２６
Ａがフレキシブルになって揺れにくくなり、耳部２６の
バタツキを生じにくくなる。したがって、大きなバタツ
キが発生しやすい４０ｍ／分以上の高速流延を行った際
や、２０〜６５μｍ（特に３５〜６５μｍ）の薄膜フィ
ルムを製造した際にも、バタツキの発生を抑制すること
ができ、塗布ムラのない良好なフィルムを製造すること
ができる。

【００２０】耳部２６Ａのバタツキは、具体的には周波
数を５〜２００Ｈｚの範囲外、振幅を１．３ｍｍ以下に
抑制するとよい。バタツキの周波数が５Ｈｚ以下の場合
は周期が大きくて厚みムラが目立たず、周波数が２００
Ｈｚを超えると、レベリング（平滑化）によって塗布ス
ジが消える。同様に、バタツキの振幅が１．３ｍｍ以下
であれば塗布スジが薄くなり、品質上問題のないレベル
となる。したがって、耳部２６Ａのバタツキを周波数５
〜２００Ｈｚの範囲外、振幅１．３ｍｍ以下に抑制する
ことによって、製品として問題のないフィルムを製造す
ることができる。

【００２１】このように、本実施の形態の溶液製膜装置
１０によれば、良溶媒、又は良溶媒に貧溶媒を２０重量
％未満（好ましくは１３重量％以下）で混合した液を流
延部２６の耳部２６Ａに滴下したので、バタツキが発生
しやすい高速流延や薄い製膜が可能となる。すなわち、
２０〜６５μｍ（特に３５〜６５μｍ）の薄膜フィルム
を製造することができるとともに、その薄膜フィルムを
４０ｍ／分以上の高速流延で製造することができる。ま
た、従来厚みの８０μｍのフィルムを製造する場合に
は、５０ｍ／分以上での安定した高速流延が可能であ
る。

【００２２】次に、上述した溶液製膜装置１０で製膜し
たフィルムの用途について説明する。

【００２３】溶液製膜装置１０で製膜したフィルムは、
光学フィルム、特に偏光板保護フィルム用として有用で
ある。偏光板保護フィルムは、偏光板を作製するのに用
いられるが、偏光板の作製方法は特に限定されず、一般
的な方法で作製することができる。例えば、得られたセ
ルロースアシレートフィルムをアルカリ処理し、ポリビ
ニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬延伸して作
成した偏光子の両面に、完全ケン化ポリビニルアルコー
ル水溶液を用いて貼り合わせることにより作製される。
なお、アルカリ処理の代わりに易接着加工を施してもよ
い。

【００２４】このように作製された偏光板を、液晶を含
む基板の両側に配置して組み立てることによって液晶表
示板を製造することができる。その際、本発明を適用し
た偏光板保護フィルムをどの部位に配置しても、優れた
表示性を得ることができる。

【００２５】さらに、本発明によって製造したセルロー
スアシレートフィルムは、様々な用途で用いることがで
き、液晶表示板の光学補償シートとして用いると、特に
効果がある。その場合、液晶表示板の液晶セルは様々な
モードを使用することができる。例えば、ＴＮ、ＩＰ
Ｓ、ＦＬＣ、ＡＦＬＣ、ＯＣＢ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＨＡＮ
などの様々な表示モードにおいて、液晶表示板の光学補
償シートの支持体として、セルロースアシレートフィル
ムを使用することができる。

【００２６】

【実施例】セルローストリアセテート１００重量部、ト
リフェニルフォスフェート７重量部、ビフェニルジフェ
ニルフォスフェート５重量部、の組成からなる固形成分
を、メチレンクロライド９２重量部、メタノール８重量
部よりなる溶媒に溶解して、ドープとした。その際、固
形分濃度は、１７．５重量％に調整した。ドープは静置
脱泡した後、送液ポンプによってフィルターを経由し、
流延ダイ１２に送った。そして、流延ダイ１２からドー
プを膜状に押し出し、５５ｍ／分の流延速度で流延を行
った。その際、減圧チャンバ１６の圧力を−２０mmaqと
して流延部（ビード）２６の吸引操作を行うとともに、
流延部２６の耳部２６Ａに横方向から流量０．３cc/ 分
で液を滴下した。そして、滴下する液の組成を変えなが
ら、耳部２６Ａのバタツキと製造適正を調べた。耳のバ
タツキは、高速ビデオカメラを用いて撮影し、その映像
を見ながら測定した。また、製造適正としては、流延耳
端部への溶剤滴下に起因すると思われる液滴故障や剥げ
残りを目視にて観察した。表１の製造適正には、○…良
好、△…製品として問題なし、×…不良箇所あり、とし
て記載した。なお、表１の実施例１〜３、比較例１〜３
では、減圧チャンバの減圧度を−１５ｍｍａｑに設定し
て、従来厚みの８０μｍのフィルムを製造した。また、
実施例４では、減圧度を−３０ｍｍａｑに設定して、従
来より薄い４０μｍのフィルムを製造し、実施例５で
は、減圧度を−５ｍｍａｑに設定して、従来厚みの８０
μｍのフィルムを製造した。

【００２７】

【表１】 表１の比較例２、３に示すように、良溶媒(CH₂Cl₂)が８
０重量％未満の場合、すなわち、貧溶媒(CH₃OH) が２０
重量％を超える場合には、１．３ｍｍより大きい振幅
で、且つ、５〜２００Ｈｚの周波数の大きなバタツキが
発生し、製膜したフィルムに厚みムラなどの不良箇所が
見られた。

【００２８】また、比較例１に示すように、良溶媒を８
０重量％まで増加させると（すなわち、貧溶媒を２０重
量％まで低下させると）、測定可能なバタツキが発生す
るようになった。なお、この時のバタツキは、振幅１．
２ｍｍ、周波数１５０Ｈｚであり、製膜したフィルムは
製品として問題のないレベルであった。

【００２９】これに対し、実施例１〜３に示すように、
良溶媒が８７重量％以上の場合、すなわち、貧溶媒が１
３重量％以下の場合、製膜したフィルムは良好であっ
た。このとき、耳部２６Ａのバタツキは、振幅が１ｍｍ
以下であり、周波数は測定できなかった。

【００３０】また、実施例４は、減圧度が大きく、膜厚
が薄いという耳部のバタツキが発生しやすい条件で行っ
たが、良溶媒のみを滴下することによってバタツキの振
幅を１．２ｍｍ、周波数を２１０Ｈｚに抑制することが
でき、良好な塗布面状を得ることができた。

【００３１】また、実施例５では、貧溶媒を１３重量％
混合した液を滴下したことによって、バタツキの周波数
を４．５ｍｍ以下に抑制することができ、塗布スジの目
立たない良好な塗布面状を得ることができた。

【００３２】以上の結果から、貧溶媒が全体の２０重量
％未満、好ましくは１３重量％以下の溶液を耳部２６Ａ
に滴下すると、耳部２６Ａのバタツキを抑制することが
できることが分かる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る溶液製
膜方法によれば、溶液の流延部の耳部に液を滴下するこ
とによって、吸引操作に伴う耳部のバタツキを抑制した
ので、高速流延を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した溶液製膜装置の概略構成を示
す側面図

【図２】流延部を示す平面図

【符号の説明】

１０…溶液製膜装置、１２…流延ダイ、１４…流延バン
ド、１６…減圧チャンバ、１８…滴下装置、２０…流延
ドラム、２２…吸引ダクト、２４…ブロア、２６…流延
部、２６Ａ…耳部、２８…バッファタンク、３０…タン
ク、３２…ポンプ、３４…送液管、３６…ラビリンスシ
ール、３８…カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BB33 BB43 BB51 BC01 BC09 2H091 FA08 FB02 LA12 4F205 AA01 AG01 AH73 AR08 GA07 GB02 GC02 GC07 GE22 GF24 GF29 GN08 GN24

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する支持体上に高分子材料の溶液を流
   延して製膜する溶液製膜方法において、 前記溶液の流延部を前記支持体の走行方向の上流側に吸
   引する吸引操作を行うとともに、前記溶液の溶質に対す
   る良溶媒を前記流延部の耳部に滴下し、前記吸引操作に
   伴う前記耳部のバタツキを抑制することを特徴とする溶
   液製膜方法。
2. 【請求項２】走行する支持体上に高分子材料の溶液を流
   延して製膜する溶液製膜方法において、 前記溶液の流延部を前記支持体の走行方向の上流側に吸
   引する吸引操作を行うとともに、前記溶液の溶質に対す
   る良溶媒に貧溶媒を全溶液の２０重量％未満の割合で混
   合した液を前記流延部の耳部に滴下し、前記吸引操作に
   伴う前記耳部のバタツキを抑制することを特徴とする溶
   液製膜方法。
3. 【請求項３】前記バタツキの周波数が５〜２００Ｈｚの
   範囲外になるように、または前記バタツキの振幅が１．
   ３ｍｍ以下になるように抑制することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の溶液製膜方法。
4. 【請求項４】前記流延の速度は４０ｍ／分以上であるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１に記載
   の溶液製膜方法。
5. 【請求項５】前記製膜の膜厚は２０〜６５μｍであるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１に記載
   の溶液製膜方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のうちのいずれか１に記載の
   溶液製膜方法で製膜して製造したことを特徴とする偏光
   板。
7. 【請求項７】請求項６に記載の偏光板を用いて製造した
   ことを特徴とする液晶表示板。