JP2005081830A - 流延樹脂膜製造装置及び偏光板保護フイルム並びに偏光板 - Google Patents

Abstract

【課題】エアー溜まりによる樹脂溶液への気泡混入を防止する。
【解決手段】フィードブロック１１に接続された中間層形成用のドープ２８を送る中間層用のパイプ２６は、曲率半径Ｒが５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の曲管部３１と、この曲管部３１に接続され、水平面となす角度θが０°以上２０°以下の直管部３２とを有する。送液開始時にエアー抜きバルブ３５〜３７を開放し、ドープ２８が出てきたらエアー抜きバルブ３５〜３７をある程度閉め、エアーが完全に出なくなったらエアー抜きバルブ３５〜３７を全閉する。これにより、フィードブロック１１内にエアー溜まり３８が入る前に、これをパイプ２６から完全に抜くことができるから、ダイリップ１３から吐出される多層流延膜１４に気泡が混入することが未然に防止される。この結果、多層流延膜１４がはじけ飛んでダイリップ１３に付着し、これが原因でフイルムにスジが入るというトラブルが防止される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学用途に最適な流延樹脂膜を製造する流延樹脂膜製造装置及びこの装置を用いて製造する偏光板保護フイルム並びにこの偏光板保護用フイルムを用いた偏光板に関する。

近年、光学用途に用いられる透明プラスチックフイルム（樹脂フイルム）、特に液晶ディスプレイに用いられる偏光板の高品質な保護フイルムに対する需要が増大している。このようなプラスチックフイルムを製造するには、溶液製膜法を用いた装置が適している。

溶液製膜法は、原料フレークを溶剤にて溶解し、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溶液（ドープと称する）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からなる支持体の上に、ドープ供給手段（ダイと称する）により流延した後、支持体上である程度乾燥して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。

一方、プラスチックフイルムの工業的生産を発展させるためには、その生産性を高めることが重要であり、そのために製造工程の可能な限りの自動化が必要である。また、特に溶液製膜法によるプラスチックフイルムの製造方法の実施に際しては、環境衛生上好ましくない有機溶剤を外部に排出しないようにするためにも、流延装置自動化の必要性が高い（例えば特許文献１）。

ところが、溶液製膜法によるプラスチックフイルム（樹脂フイルム）の製造工程においては、作業開始時に最初に樹脂溶液（ドープ）を流延ダイに給液する際に、ドープ流の先頭に空気が溜まり（エアー溜まり）、気泡が形成されがちであり、そのまま流延膜形成用支持体上に吐出させて流延すると、樹脂溶液がはじけ飛んでダイリップに付着し、これが原因となって、製品にスジが入るというトラブルが発生することがある。

そこで、本出願人は、流延ダイの給液口近くに流延ダイへの流路以外に、切り換え手段によって切り換え可能な別の流路（ドープ液の抜き取り路）を設けることにより、開始直後のエアーを含むドープをこの別の流路に流してエアーを押し出した後に、流路を切り替えてエアーを含まないドープをダイへの流路に給液する装置を発明し、この出願を行った（特許文献２）。

特開平８−２４４０５３号公報 特開２０００−３１７９６１号公報

上記特許文献２記載の装置では、給液用の管内に溜まった空気（エアー溜まり）が完全には抜けきらず、製膜開始の自動化を実現することが困難であることが分かった。

本発明は、エアー溜まりによる樹脂溶液への気泡混入を防止する流延樹脂膜製造装置及び偏光板保護フイルム並びに偏光板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の流延樹脂膜製造装置は、送液路を介して樹脂溶液を連続的に流延ダイに送り込み、流延ダイのダイリップから支持体の上に樹脂溶液を押し出して流延樹脂膜を形成する流延樹脂膜製造装置において、前記送液路は、前記流延ダイに接続され、曲率半径が５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の曲管部と、この曲管部に接続され、水平面とのなす角度が０°以上２０°以下の直管部とを有することを特徴とする。また、前記曲管部又は直管部にエアー抜きバルブを設けたことを特徴とする。また、前記曲管部又は直管部に気泡センサを設けたことを特徴とする。また、前記樹脂溶液は、セルロースエステル溶液であることを特徴とする。

また、本発明の偏光板保護フイルムは、前記流延樹脂膜製造装置のいずれかにより製造されたことを特徴とする。また、本発明の偏光板は、前記偏光板保護フイルムを用いたことを特徴とする。なお、樹脂溶液の粘度が３０〜３０００Ｐ（ポアズ、３５℃での測定値）の範囲にあり、かつ樹脂溶液の送液路への給送開始時の送液路内平均流速が１〜３０ｍ／分の範囲にあることが望ましい。

本発明の流延樹脂膜製造装置は、流延ダイに曲率半径が５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の曲管部を接続し、この曲管部に水平面とのなす角度が０°以上２０°以下の直管部を接続したので、気泡が抜けやすくなってエアー溜まりが発生しにくくなるから、エアー溜まりによる樹脂溶液への気泡混入を防止できる。

また、曲管部又は直管部にエアー抜きバルブを設けたので、流延ダイに気泡が入る前にこれを抜くことができ、流延ダイ内にエアー溜まりを発生させることを防止できる。この結果、流延ダイのダイリップから支持体上に押し出される樹脂溶液に気泡が混入することを防止でき、樹脂溶液がはじけ飛んでダイリップに付着することを原因とする製品にスジが入るというトラブルの発生を未然に防止できる。

また、曲管部又は直管部に気泡センサを設けたので、管内に発生するエアー溜まりを監視してエアー抜きバルブを制御すれば、製膜開始の自動化を容易に実現できる。この結果、樹脂フイルムの生産性を飛躍的に向上できる。

また、樹脂溶液をセルロースエステル溶液としたので、スジのない高品質な光学用途フイルムを製膜することができる。また、前記流延樹脂膜製造装置を用いて製造することにより、高品質な偏光板保護フイルムや偏光板を得ることができる。

本発明において製造対象となる流延樹脂膜や樹脂フイルムの製造に用いる原料樹脂の例としては、セルロースの低級脂肪酸エステル、ポリオレフィン類（例、ノルボルネン系ポリマー）、ポリアミド類（例、芳香族ポリアミド）、ポリスルホン類、ポリエーテル類（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、ポリメチルメタクリレート）、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、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）、及びタンパク質（例、ゼラチン）を挙げることができる。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。

原料樹脂を適当な有機溶媒に溶解して二種類以上の樹脂溶液（以下ドープともいう）を調製する。有機溶媒の例としては、ハロゲン化炭化水素類（ジクロロメタン等）、アルコール類（メタノール、エタノール、ブタノール等）、エステル類（蟻酸メチル、酢酸メチル等）、エーテル類（ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル等）を挙げることができる。セルロースエステルの溶液には、トリフェニルフォスフェート、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、更に、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添加してもよい。

ドープの調製は、周知の方法により、原料樹脂等を溶媒に混合溶解してもよいし、あるいは冷却溶解法により原料樹脂等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してもよい。ドープの粘度は通常は、３０〜３０００Ｐ（ポアズ、３５℃での測定値）の範囲にあり、かつドープの送液路への給送開始時の送液路内平均流速が１〜３０ｍ／分の範囲にあることが望ましい。ドープを図１に示す流延膜製造装置１０を用いて流延する。

図１において、本発明の流延樹脂膜製造装置１０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いう）１１を備えた共流延ダイ１２と、この共流延ダイ１２のダイリップ１３の下側を連続的に移動しながら、ダイリップ１３から吐出される多層流延膜１４を支持する支持体としての流延ベルト１５とから構成されている。この流延ベルト１５は、ローラ１７，１８に掛け渡された金属製，例えばステンレス製の無端ベルトであり、ローラ１７の駆動回転によりローラ１７，１８の間でエンドレスに回転する。

流延ベルト１５上で、徐々に多層流延膜１４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１５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１４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。

フィードブロック１１は、周知のように、中央にコアの中間層となるドープを通す流路を設け、その両側に表側の表面層と裏側の裏面層とを形成するドープを通し、かつ後者の二つの溶液流が前者の溶液流の両面に合流する構造になっている。

図２に示すように、フィードブロック１１には、表面層形成用、中間層形成用、裏面層形成用の各ドープをフィードブロック１１に送る送液路としてのパイプ２５〜２７が接続されている。中間層形成用のドープ２８を送る中間層用のパイプ２６は、フィードブロック１１に接続された曲管部３１と、この曲管部３１と三方弁３３との間に接続された直管部３２とを有する。

曲管部３１は、曲率半径Ｒが５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下であり、より好ましくは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。また、曲管部３１には、３個のエアー抜きバルブ３５〜３７を設けてある。また、直管部３２は、水平面となす角度θが０°以上２０°以下にしてある。また、直管部３２の長さは約０．５〜３ｍ程度であるが、自由に設定できる。曲管部３１の曲率半径Ｒと直管部３２の角度θとをそれぞれ上記の範囲とすることにより、パイプ２６内におけるエアー溜まり３８の発生を防止できる。

なお、前記三方弁３３には、前記直管部３２の他、ドープ供給元からドープ２８を送液するパイプ４１と、流延樹脂膜製造装置１０の稼働を中断する場合などにパイプ４１から送液されたドープ２８を直管部３２に送らずにドープ供給元に戻すパイプ４２とが接続されている。また、直管部３２は、途中が柔軟性を有するフレキホースであったり、曲管部が一部にあってもよい。

このように構成された流延樹脂膜製造装置１０では、送液開始時にはエアー抜きバルブ３５〜３７を開放し、ドープ２８が出てきたらエアー抜きバルブ３５〜３７をある程度閉め、エアーが完全に出なくなったらエアー抜きバルブ３５〜３７を全閉する。これにより、フィードブロック１１内にエアー溜まり３８が入る前に、これをパイプ２６から完全に抜くことができるから、ダイリップ１３から吐出される多層流延膜１４に気泡が混入することが未然に防止される。この結果、多層流延膜１４がはじけ飛んでダイリップ１３に付着し、これが原因となって、フイルム２０にスジが入るというトラブルが防止される。

なお、曲管部３１のエアー抜きバルブ３５〜３７の各近傍に例えば赤外線の透過または反射を利用した気泡センサを設置し、エアー抜きバルブ３５〜３７の開閉を自動制御すれば、製膜開始の自動化ができる。また、直管部３２の一部にエアー抜きバルブを設けてもよい。

上記実施形態では、エアー抜きバルブを３個としたが、エアー抜きバルブと曲管部との間にドープが滞留して、故障の原因になる可能性があるため、エアー抜きバルブの数は、これ以上に多くしない方が好ましい。また、エアー抜きバルブは、ドープが滞留する部分が少ないバルブ構造であることが望ましい。

また、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。また、ドープを連続的に合流させるために用いるドープ合流手段は、フィードブロック型のものであれば種類は問わない。また、共流延ダイの内部の形状はコートハンガーダイ、Ｔダイなど任意の形状であってよい。

また、上記実施形態は、３層の溶液流を作り出す共流延ダイに適用した例であったが、本発明はこれに限定されることなく、単層の流延ダイにも適用できる。

本発明の流延樹脂膜製造装置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やフイルムベース等の写真用支持体として用いることができる。前記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。

なお、製膜開始時の想定厚みをｔとしたとき、樹脂溶液がダイから吐出する直前までは想定厚みｔを達成する以上の流量で流し、吐出するときまでに想定厚みｔを達成する流量まで減じて、吐出時に想定厚みｔを達成する流量で流すことが望ましい。この方法によれば、単層流延であっても効果を発揮するが、共流延でフィードブロックを使用する場合に特に効果を発揮する。また、想定厚みｔより吐出時の流量が少なくなることがあると、エアーがらみを抑止する効果が少なくなる。想定厚みｔより吐出時の流量が大きくなると樹脂膜を支持体から剥ぎ取るときに剥げ残りを生じ、支持体を汚してしまう。なお、支持体はエンドレスベルトであってもドラムであってもよい。

また、想定厚みｔの設定が小さすぎると樹脂溶液の最初の吐出時にすだれ状になり望ましくない。想定厚みｔの設定が大きすぎると、やはり剥げ残りを生じやすくなる。また、想定厚みｔは乾燥後厚みに換算して８０〜４００μｍの範囲であることが望ましい。このときのダイリップのクリアランスは０. ５〜３ｍｍであることが一般的である。ダイリップ先端と支持体とのクリアランスは１〜２０ｍｍであればよく、製膜開始後、このクリアランスを必要な距離に狭めると、リップ先端を汚しにくくてよい。

また、流量の制御については、図２に示す三方弁３３からフィードブロック１１までの配管容量と上記流量によって時間を計算して適切なタイミングで行う。吐出の１０〜２秒前くらいで流量ダウンするとよいが、これに限定されるものではない。

また、ドープ吐出の前は支持体を剥ぎ取りやすい適切な温度に設定したり、乾燥風を吐出部付近を乱さないレベルで供給することが望ましい。例えば、冷却ゲル化させる流延方式をとる場合は−５〜１５℃望ましくは０〜１０℃に支持体表面温度を設定すると、剥げ残りも少なくかつ支持体にフィルムが密着するので、製膜開始時の手順として好適である。また、溶液を十分乾燥させてから剥ぎ取る流延方式をとる場合は、１０〜３０℃望ましくは１５〜２５℃に支持体表面温度を設定すると好適となる。なお、このような支持体の温度範囲は、ドープとしてトリアセチルセルロースの塩化メチレン溶液を用いることを前提としたものであるから、他の溶液を用いる場合には、実験により、上記のような温度範囲を決定する。

また、乾燥風量は一般に製品を作る量の２０〜８０％、望ましくは３０〜７０％の風量まで減らすことで、吐出部付近の軟膜を乱すことがなくてよい。また、乾燥風を供給するタイミングは樹脂溶液が吐出される数時間前から供給してもよいし、吐出後に供給してもよい。また、乾燥温度は製品を作る条件より下げるのが一般的であり、例えば４０℃なら２０〜３０℃、１２０℃なら４０〜８０℃程度、１４０℃なら５０〜９０℃程度だが、これに限らなくてもよい。

以下に実施例１〜７及び比較例１〜３を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、実施例１〜７及び比較例１〜３についてのテストは、他のパイプ２５，２７についても同様であるから、中間層用のパイプ２６についてのみ行う。

流延樹脂膜製造装置１０のパイプ２６を透明樹脂で作製し、パイプ２６及び直管部３２で発生するエアー溜まり３８の様子を目視にて観察できるようにした。パイプ２６の内径は、４０〜１５０ｍｍ、より好ましくは５０〜９０ｍｍの範囲とし、本実施例及び比較例では５５ｍｍとした。また、ドープ２８の溶液密度を１３００ｋｇ／ｍ³ とし、またドープ２８の粘度を１３０Ｐａ・ｓとした。結果については、下記の表１に示す。

この表１から明らかなように、ドープ２８の流速が１．３ｍ／ｓならば、直管部３２の角度θが５°〜１５°の場合に、直管部３２でエアー溜まり３８の発生がない。また、曲管部３１の曲率半径Ｒが大きくなるにつれて、半径方向外側の垂直（立ち下がり）部でエアーが残る傾向が出てくる。また、曲率半径Ｒが５０〜２００ｍｍであれば問題なく、４００ｍｍが限度であることが分かった。

本発明は、流延樹脂膜製造装置，偏光板保護フイルム及び偏光板に適用される他に、液晶ディスプレイの製造に利用される。

本発明の流延樹脂膜製造装置の一例を概略的に示す斜視図である。 本発明に係るパイプの構成を示す説明図である。

符号の説明

１０ 流延樹脂膜製造装置
１１ フィードブロック
１２ 共流延ダイ
１４ 多層流延膜
１５ 流延ベルト
２０ フイルム
２５〜２７，４１，４２ パイプ
２８ ドープ
３１ 曲管部
３２ 直管部
３５〜３７ エアー抜きバルブ
３８ エアー溜まり

Claims (6)

1. 送液路を介して樹脂溶液を連続的に流延ダイに送り込み、流延ダイのダイリップから支持体の上に樹脂溶液を押し出して流延樹脂膜を形成する流延樹脂膜製造装置において、
   前記送液路は、前記流延ダイに接続され、曲率半径が５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の曲管部と、この曲管部に接続され、水平面とのなす角度が０°以上２０°以下の直管部とを有することを特徴とする流延樹脂膜製造装置。
2. 前記曲管部又は直管部にエアー抜きバルブを設けたことを特徴とする請求項１記載の流延樹脂膜製造装置。
3. 前記曲管部又は直管部に気泡センサを設けたことを特徴とする請求項２記載の流延樹脂膜製造装置。
4. 前記樹脂溶液は、セルロースエステル溶液であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の流延樹脂膜製造装置。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の流延樹脂膜製造装置により製造されたことを特徴とする偏光板保護フイルム。
6. 請求項５記載の偏光板保護フイルムを用いたことを特徴とする偏光板。

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