JP2003200444A

JP2003200444A - 多層膜の製造方法及び装置

Info

Publication number: JP2003200444A
Application number: JP2002002552A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Yamazaki; 英数山崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-15
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: JP3946526B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ドープをマニホールドに送液する際の衝撃を
抑制する。【解決手段】流延ダイ１２によりドープ３１を流延
し、流延膜１３を形成する。流延ダイ１２にはコートハ
ンガー形のマニホールド３３が設けられている。マニホ
ールド３３には、ドープ３１が送液される傾斜面３３ａ
が形成されている。傾斜面３３ａは、流延ダイ１０の中
心線３６を基準に５〜２０ｍｍの範囲Ｗで、ドープ入り
口に向かって凸な曲率半径Ｒが５００ｍｍ以上のなだら
かな面３７に形成されている。このなだらかな面３７に
よって、ドープ３１が流路３２からマニホールド３３に
送液される際の衝撃が抑制される。多層流延膜１３の膜
厚が均一になり、光学特性に優れたフイルムが得られ
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、多層膜の製造方法
及び装置に関し、その製造方法及び装置から製造された
フイルムは、偏光板保護フイルム、光学補償フイルムな
どの光学用途に適する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜の透明プラスチックフイルムは近
年、液晶ディスプレイの偏光板の保護膜、位相差板等の
光学補償フイルム、プラスチック基板、写真用支持体、
あるいは動画用セルや光学フィルタ、さらにはＯＨＰフ
イルムなどの光学材料として需要が増大している。

【０００３】特に最近、液晶ディスプレイは、その品質
が向上したこと、および軽量で携帯性に優れていること
から、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ、携
帯用端末、テレビジョン、さらにはデジタルスチルカメ
ラやムービーカメラなどに広く使用されているが、この
液晶ディスプレイには画像表示のために偏光板が必須と
なっている。そして、液晶ディスプレイの品質の向上に
合わせて、偏光板の品質向上が要求され、それと共に偏
光板の保護膜である透明プラスチックフイルムも、より
高品質であることが要望されている。

【０００４】偏光板の保護膜などの光学用途フイルムに
ついては、解像力やコントラストの表示品位から高透明
性、低光学異方性、平面性、易表面処理性、高耐久性
（寸度安定性、耐湿熱性、耐水性）、フイルム内および
表面に異物がないこと、表面に傷がなく、かつ傷が付き
にくいこと（耐傷性）、適度のフイルム剛性を有するこ
と（取扱い性）、そして適度の透水性など種々の特性を
備えていることが必要であるとされている。

【０００５】これらの特性を有するフイルムの原料は、
セルロースエステル、ノルボルネン樹脂、アクリル樹
脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などが
挙げられるが、生産性や材料価格等の点からセルロース
エステルが主に使用されている。特にセルローストリア
セテートのフイルムは、極めて高い透明性を有しかつ、
光学異方性が小さく、かつレターデーションが低いこと
から光学用途に特に有利に用いられている。

【０００６】これらのフイルムを製膜する方法として
は、溶液製膜法、溶融製膜法および圧延法など各種の製
膜技術が利用可能であるが、良好な平面性および低光学
異方性を得るためには、溶液製膜法が特に適している。
溶液製膜法は、原料フレークを溶剤に溶解し、これに必
要に応じて可塑剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤、滑り
剤、剥離促進剤等の各種の添加剤を加えた高分子溶液
（以下、ドープと称する）とし、このドープを水平式の
エンドレスの金属ベルトまたは回転するドラムなどの支
持体の上に、ドープ供給手段（以下、流延ダイと称す
る）により流延した後、支持体上である程度まで乾燥
し、これにより剛性が付与された自己支持性フイルムを
支持体から剥離し、次いで各種の搬送手段により乾燥部
を通過させて溶剤を除去することからなる方法である。

【０００７】フイルムを光学的用途に用いる場合には、
前述の諸特性が優れていることは当然必要であるが、さ
らにフイルム全体の厚みの均一性が高いことが必要とな
る。すなわち、フイルム全体の厚みに「むら」がある場
合には、そのむらの部分で光学的特性に「むら」が発生
するため、光学的フイルムとしては問題となることが多
い。

【０００８】このため、フイルムの広幅化に伴ない、流
延膜の幅方向の流量を均一化し、製膜されるフイルムの
膜厚分布の「むら」を減少させるため、マニホールドを
ドープの入り口方向に対して凸にしたコートハンガー形
が、現在多く用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たコートハンガー形のマニホールドによっても、フイル
ムの生産性向上と共に、ダイ内のドープの流量がアップ
し、ダイ中央に位置する入り口流路から流入したドープ
が、マニホールドからダイ吐出口に向かう流れ方向にお
いて、流路を狭める傾斜面にぶつかる衝撃が無視できな
くなり、その部分のみ膜厚みが薄くなる現象が生じてい
た。そこで、その部分はリップクリアランスで調整して
いたが、フイルムの生産性向上により、その方法でも調
整が困難になりつつある。

【００１０】本発明は、流延膜の膜厚の分布差を減少さ
せる多層膜の製造方法及び装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の多層膜の製造方
法は、マニホールドを有するダイを用いて液を流延し、
２層以上の多層膜を製造する方法において、前記ダイの
吐出口に向かう前記液の流れ方向に、前記液の流路が狭
まる傾斜面を前記マニホールドに備え、この傾斜面を、
前記ダイの液の拡幅方向の中心を基準に５〜２０ｍｍの
範囲で、前記ダイの液の入り口方向に凸な曲率半径が５
００ｍｍ以上のなだらかな面としているまた、前記ダイ
の液の入り口部から前記ダイの液の吐出口までの圧力損
失が、４〜１２ｋｇ／ｃｍ²の範囲であることが好まし
い。

【００１２】本発明には、前記多層膜は、膜厚が３０〜
２００μｍの偏光板保護フイルム、または光学補償フイ
ルムも含まれる。

【００１３】本発明の多層膜の製造装置は、マニホール
ドを有するダイを用いて液を流延し、２層以上の多層膜
を製造する装置において、前記ダイの吐出口に向かう前
記液の流れ方向に、前記液の流路を狭める傾斜面を前記
マニホールドに備え、この傾斜面を、前記ダイの液の拡
幅方向の中心を基準に５〜２０ｍｍの範囲で、前記ダイ
の液の入り口方向に凸な曲率半径が５００ｍｍ以上のな
だらかな面から構成されている。

【００１４】

【発明の実施の形態】［高分子化合物］本発明に用いら
れるフイルムの原料となる高分子化合物の例としては、
セルロースの低級脂肪酸エステル（例えば、セルロース
トリアセテートなど）、ポリオレフィン類（例えば、ノ
ルボルネン系ポリマーなど）、ポリアミド類（例えば、
芳香族ポリアミドなど）、ポリスルホン類、ポリエーテ
ル類（例えば、ポリエーテルスルホン類やポリエーテル
ケトン類を含む）、ポリスチレン類、ポリカーボネート
類、ポリアクリル酸類、ポリアクリルアミド類、ポリメ
タクリル酸類（例えば、ポリメチルメタクリレートな
ど）、ポリメタクリルアミド類、ポリビニルアルコール
類、ポリウレア類、ポリエステル類、ポリウレタン類、
ポリイミド類、ポリビニルアセテート類、ポリビニルア
セタール類（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニ
ルブチラールなど）、およびタンパク質（例えば、ゼラ
チンなど）を挙げることができるが、これらに限定され
る訳ではない。これらのうちで、光学用途フイルムの原
料として好ましいのはセルロースの低級脂肪酸エステル
であり、特に好ましいのはセルローストリアセテートで
ある。

【００１５】［溶媒］フイルムを製造するためのドープ
は、前述した高分子化合物を適当な溶媒に溶解すること
により調製することができる。溶媒は、無機および有機
溶媒のいずれをも用いることができるが、有機溶媒を用
いることが好ましい。有機溶媒の例としては、ハロゲン
化炭化水素類（例えば、ジクロロメタンなど）、アルコ
ール類（例えば、メタノール、エタノール、ブタノール
など）、エステル類（例えば、蟻酸メチル、酢酸メチル
など）、エーテル類（例えば、ジオキサン、ジオキソラ
ン、ジエチルエーテルなど）、ケトン類（例えば、アセ
トン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなど）を
挙げることができるが、これらに限定される訳ではな
い。

【００１６】［ドープの調製］ドープの調製には、公知
のいずれの方法も利用できる。例えば、高分子化合物を
溶媒に混合溶解する方法を利用してもよいし、あるいは
冷却溶解法を利用して、高分子化合物を溶媒で膨潤させ
た後、この膨潤混合物を−１０℃以下に冷却し、次いで
０℃以上に加温して溶解する方法を利用してもよい。溶
液の粘度は通常は、３〜３００Ｐａ・ｓ（３５℃での測
定値）の範囲にある。多層膜の製造においては、中間層
のドープの粘度が、表面および裏面層のドープの粘度よ
り高く形成することが好ましい。また、ドープには、ト
リフェニルホスフェート、ビフェニルジフェニルホスフ
ェート、ジエチルフタレート、ポリエステルポリウレタ
ンエラストマー等の公知の各種の可塑剤、あるいは必要
に応じてさらに、紫外線吸収剤、劣化防止剤、滑り剤、
剥離促進剤など公知の各種の添加剤を、ドープ調製にお
けるいずれかの段階で添加してもよい。

【００１７】［多層膜の製造方法］図１は、本発明に係
る多層膜製造装置を用いてフイルムを製造する概略斜視
図である。図１に示した流延ダイ１０には、フィードブ
ロック型樹脂溶液合流装置（以下、フィードブロックと
称する）１１が上流側に取り付けられている。その流延
ダイ１０のダイリップの下側を連続的に移動しながら、
流延ダイ１０の先端のダイリップから吐出される多層流
延膜１３を支持する流延ベルト１４とから構成されてい
る。なお、流延ベルトは、多層フイルムの製造工程で多
層流延膜の支持体として機能するものであれば、冷却ド
ラムなどの回転ドラムその他公知のいずれをも用いるこ
とができる。

【００１８】前述した表面層、中間層、裏面層形成用の
ドープ１５、１６、１７を、それぞれのミキシングタン
ク内に仕込み、撹拌翼で撹拌して、均一なドープに調製
する。その際に、それぞれのドープに添加剤を混合する
ことも可能である。それぞれのドープは、それぞれのポ
ンプにより一定の流量で、それぞれのろ過装置に送られ
て不純物が除去された後に、フィードブロック１１に送
られる。フィードブロック１１に送液された表面層用ド
ープ１５、中間層用ドープ１６、裏面層用ドープ１７
は、フィードブロック１１内で合流して平行流の合流ド
ープとなり、流延ダイ１０に導入され、その合流ドープ
は、流延ベルト１４の幅方向に拡げられたうえで、ダイ
リップから流延ベルト１４の表面に吐出され、多層流延
膜１３を形成する。流延ベルト１４は、ローラ１８，１
９に掛け渡され、図示しない駆動装置により駆動回転し
ている。流延ベルト１４上で、徐々に多層流延膜１３の
溶媒が揮発して、自己支持性を有するフイルム２０にな
る。フイルム２０は、剥ぎ取りローラ２１により流延ベ
ルト１４から剥ぎ取られ、乾燥装置に送られ、乾燥した
後に巻き取り機により巻き取られる。なお、多層流延膜
１３を乾燥する手段としては公知のいずれのものを用い
ることができる。

【００１９】図２には、図１のII−II線の断面図を示
す。また、図３には、図２の III−III 線の断面図を示
す。フィードブロック１１の流路３０を通った合流ドー
プ３１は、流延ダイ１０に送られて流路３２を通りマニ
ホールド３３で拡幅され、スリット３４を通り吐出口３
５から、多層流延膜１３として流延される。なお、マニ
ホールド３３の両側にはマニホールド栓（図示しない）
が取り付けられ、合流ドープ３１が流延ダイ１０の側面
から流出することを抑制している。

【００２０】図２に示すように、流延ダイ１０に設けた
マニホールド３３は、吐出口３５に向かう前記合流ドー
プ３１の流れ方向に、前記合流ドープの流路を狭める傾
斜面３３ａを備えている。そして、流延ダイ１０の幅方
向の中央３６を基準に左右に振り分けで５〜２０ｍｍの
範囲で（図２におけるＷ）、この傾斜面３３ａの一部を
合流ドープ入り口方向に凸な、なだらかな湾曲面３７と
している。この湾曲面３７は、図４に示すように、その
曲率半径Ｒが５００ｍｍ以上であり、周囲の傾斜面３３
ａに対して円滑に接続されており、段差がないようにさ
れている。湾曲面３７の曲率半径Ｒは、５００ｍｍ以上
であることが好ましい。また、マニホールド３３の拡幅
幅Ｗｄは、特に限定されないが１０００〜４０００ｍｍ
であることが、湾曲面３７が、合流ドープ１０との衝撃
を抑制するために好ましい。

【００２１】また、図５に示すように、湾曲面３７は、
流延ダイ１０の合流ドープ１０の入り口側から見て、ほ
ぼ三角形状に形成されているが、湾曲面３７の形状は、
これに限定されることなく、その平面形状は適宜変更し
てよい。

【００２２】図２及び図３に示したよう流路３２の入り
口から吐出口３５までにおいて、合流ドープ３１の圧力
損失を４〜１２ｋｇ／ｃｍ²の範囲にすることが、流延
ダイ１０から多層流延膜１３の膜厚を均一にするために
好ましい。圧力損失が４ｋｇ／ｃｍ²未満であると、流
路３２内を通った合流ドープ３１が充分にマニホールド
３３内で拡幅されずに流延されてしまうため、均一な多
層流延膜１３が得られない。また、圧力損失が１２ｋｇ
／ｃｍ²を超えると、マニホールド３３内で合流ドープ
３１に不均一な流れが生じ、多層流延膜１３の各層の厚
みに分布差が生じやすくなる。

【００２３】本発明の多層膜の製造方法によって製造さ
れるフイルム２０の厚さは、フイルムの原料や用途など
によっても異なるが、３０〜２００μｍであることが好
ましい。得られたフイルムは、偏光板保護膜である偏光
板保護フイルムとして用いることができる。この偏光板
保護フイルムをポリビニルアルコールなどから形成され
た偏光膜の両面に貼付することで偏光板を形成すること
ができる。さらに、このフイルム上に光学補償シートを
貼付した光学補償フイルム、防眩層をフイルム上に積層
させた反射防止膜などの光機能性膜として用いることも
できる。これら製品からは、液晶表示装置の一部を構成
することもできる。

【００２４】なお、本実施形態では、流延ダイにフィー
ドブロックを取り付けた多層流延法によりフイルムを製
膜したが、本発明は、フィードブロックを用いない単層
流延における流延ダイにも適用可能である。

【００２５】

【実施例】以下に実施例１ないし４及び比較例１ないし
３を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００２６】前述した本発明に係る多層膜の製造装置を
用いてフイルムを製造し、その膜厚分布を測定した。膜
厚分布は、乾燥後のフイルムを赤外線膜厚計で測定し、
その厚みの１００ｍｍ範囲の分布幅を求め、分布幅が
０．５μｍ未満であれば平面性が極めて良好（◎）、
０．５〜１．０μｍ未満であれば若干平面性に問題があ
るがほぼ良好（○）、１．０〜２．０μｍであれば若干
膜厚分布に幅が生じたが製品によっては使用可能
（△）、２．０μｍより大きいものはフイルムの膜厚の
分布幅が大きすぎ製品に使用不可能（×）の４段階評価
で行なった。結果については、後に表１にまとめて示
す。

【００２７】［中間層用ドープの調製］原料にはセルロ
ーストリアセテート（酢化度６０．９％）１００重量部
を用い、混合溶媒（メチレンクロライド３００重量部と
メタノール６５重量部）に仕込み、さらに添加剤とし
て、可塑剤であるトリフェニルホスフェート７．８重量
部とビフェニルジフェニルホスフェート３．９重量部お
よび紫外線吸収剤１．０重量部を加え溶解して、中間層
用ドープを調製した。このドープの物性は３４℃での粘
度が５０Ｐａ・ｓであり、固形分重量が２３．６％であ
った。

【００２８】［表面層及び裏面層用ドープの調製］原料
にはセルローストリアセテート（木材パルプ製、酢化度
６０．９％）８７重量部を用い、混合溶媒（メチレンク
ロライド３００重量部とメタノール６５重量部）に仕込
み、さらに添加剤として可塑剤であるトリフェニルホス
フェート６．８重量部とビフェニルジフェニルホスフェ
ート３．４重量部および紫外線吸収剤１．０重量部を加
え溶解して、中間層用ドープを調製した。このドープの
物性は３４℃での粘度が３６Ｐａ・ｓであり、固形分重
量が２１．１％であった。

【００２９】［実施例１］前述した中間層用ドープ、表
面層用ドープ、裏面層用ドープを用いて、図１に示す多
層の溶液製膜を行った。流延ダイ１０のマニホールド３
３には、図２に示したＷｄ、Ｒについて、それぞれ２０
００ｍｍ、５００ｍｍのものを用いた。また、表面層用
ドープ１５、中間層用ドープ１６、裏面層用ドープ１７
は、乾燥後のフイルム膜厚が表面層及び裏面層が３μ
ｍ、中間層が５４μｍとなるように送液し、製膜速度を
７０ｍ／ｍｉｎでフイルムを製造した。各ドープ１５、
１６、１７を送液した際に、図２及び図３に示した流延
ダイ１０の流路３２の入り口から吐出口３５までの圧力
損失は８ｋｇ／ｃｍ²であった。また、得られたフイル
ムの膜厚分布を測定したところ、分布の幅は、０．４μ
ｍであり、平面性が極めて良好なフイルム（◎）が得ら
れた。

【００３０】実施例２ないし４の各実験条件（Ｒ寸法、
製膜速度、圧力損失、マニホールド幅Ｗｄ、）及び膜厚
分布の評価結果については、表１にまとめて示す。ま
た、比較例１ないし３の各実験条件（Ｒ寸法、製膜速
度、圧力損失、マニホールド幅Ｗｄ、）及び膜厚分布の
評価結果についても、表１にまとめて示す。なお、表１
に示した実験条件以外は、実施例１と同じ方法により各
実験を行なった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の多層膜の製造方
法によれば、マニホールドを有するダイを用いて液を流
延し、２層以上の多層膜を製造する方法において、前記
ダイの吐出口に向かう前記液の流れ方向に、前記液の流
路が狭まる傾斜面を前記マニホールドに備え、この傾斜
面を、前記ダイの液の拡幅方向の中心を基準に５〜２０
ｍｍの範囲で、前記ダイの液の入り口方向に凸な曲率半
径が５００ｍｍ以上のなだらかな面としたから、前記液
が前記マニホールドに送液された際の衝撃が抑制され、
平面性に優れたフイルムを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多層膜の製造装置を用いてフイル
ムを製造する方法を説明するための概略図である。

【図２】図１のII−II線の断面図である。

【図３】図２の III−III 線の断面図である。

【図４】図３のIV−IV線の断面図である。

【図５】本発明に係る多層膜の製造装置を構成する湾曲
部を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１０流延ダイ１３多層流延膜２０フイルム３１合流ドープ３３マニホールド３３ａ傾斜面３４スリット３５吐出口３６中心線３７湾曲面Ｗ湾曲面の幅Ｒ湾曲面の曲率半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BB18 BB33 BC09 BC22 4D075 AC02 AC92 AC93 AC95 CA47 DA03 DA04 DB31 DB33 DB34 DB36 DB38 DB43 DB44 DB48 DB52 DB53 DC24 EA07 4F041 AA12 AB02 BA01 BA12 CA02 4F205 AG03 GA07 GB02 GB26 GC07 GF01 GF24 GN07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マニホールドを有するダイを用いて液を
流延し、２層以上の多層膜を製造する方法において、前記ダイの吐出口に向かう前記液の流れ方向に、前記液
の流路が狭まる傾斜面を前記マニホールドに備え、この傾斜面を、前記ダイの液の拡幅方向の中心を基準に
５〜２０ｍｍの範囲で、前記ダイの液の入り口方向に凸な曲率半径が５００ｍｍ
以上のなだらかな面とすることを特徴とする多層膜の製
造方法。
【請求項２】前記ダイの液の入り口部から前記ダイの
液の吐出口までの圧力損失が、４〜１２ｋｇ／ｃｍ²の
範囲であることを特徴とする請求項１記載の多層膜の製
造方法。
【請求項３】前記多層膜は、膜厚が３０〜２００μｍ
の偏光板保護フイルム、または光学補償フイルムである
ことを特徴とする請求項１または２記載の多層膜の製造
方法。
【請求項４】マニホールドを有するダイを用いて液を
流延し、２層以上の多層膜を製造する装置において、前記ダイの吐出口に向かう前記液の流れ方向に、前記液
の流路を狭める傾斜面を前記マニホールドに備え、この傾斜面を、前記ダイの液の拡幅方向の中心を基準に
５〜２０ｍｍの範囲で、前記ダイの液の入り口方向に凸
な曲率半径が５００ｍｍ以上のなだらかな面としたこと
を特徴とする多層膜の製造装置。