JP2008273178A - 溶液製膜設備及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】50m/秒以上の高速流延における流延ビードの安定化を図る。
【解決手段】ポリマーと溶媒とを含んだドープ12を調製する。ドープ12を流延ダイ25から流延ビード12aとして走行(回転)する流延ドラム27上に吐出して、流延膜13を形成する。流延ダイ25に対し流延ドラム27の回転方向上流側、下流側に第1及び第2仕切り板53,54を設ける。剥離ローラ29の上流側に第3仕切り板55を設ける。第2仕切り板54及び第3仕切り板55により区画される乾燥室58に、乾燥風循環装置69から乾燥風を供給する。流延ドラム27の両側端面に近接する位置に、サイドラビリンスシール部75を設ける。第1〜第3仕切り板53〜55の各ラビリンスシール部60,62,64と、サイドラビリンスシール部75とにより、高速流延を行うために乾燥風の風量を増加させた場合でも、流延室57への乾燥風の進入が抑えられる。
【選択図】図2

Description

本発明は、ポリマーフィルムを製造する溶液製膜設備及び方法に関するものである。
ポリマーフィルム(以下、フィルムと称する)は、優れた光透過性や柔軟性および軽量薄膜化が可能であるなどの特長から光学機能性フィルムとして多岐に利用されている。中でも、セルロースアシレートなどを用いたセルロースエステル系フィルムは、強靭性や低複屈折率であることから、写真感光用フィルムをはじめとして、近年市場が拡大している液晶表示装置の構成部材である偏光板の保護フィルムまたは光学補償フィルムなどに用いられている。
このようなフィルムは、通常は溶液製膜方法により製造されている(例えば特許文献1参照)。溶液製膜方法は、溶融製膜方法などの他の製造方法と比較して、光学的性質などの物性がより優れたフィルムを製造することができる。溶液製膜方法では、各種混合溶媒にポリマーを溶解した高分子溶液(以下、ドープと称する)を、流延ダイから流延ドラム上に吐出・流延して流延膜を形成する。そして、流延膜が流延ドラム上で自己支持性を有するものとなった後に、流延膜を流延ドラムから湿潤フィルムとして剥ぎ取り、乾燥させた後にフィルムとして巻き取る。
溶液製膜法を用いる製膜設備では、流延膜から蒸発する人体に有害な溶媒ガスが外部に漏れないように、流延ドラム及び流延ダイをケーシング内に収容している。ケーシング内には、流延ダイの流延ドラムの回転方向上流側に第1ラビリンスシール部が設けられ、流延ダイの流延ドラムの回転方向下流側に第2ラビリンスシール部が設けられている(例えば特許文献2参照)。これにより、ケーシング内は、流延ダイを含む流延室と、ドラム周面に形成された流延膜を搬送中に乾燥させる乾燥室とに区画される。
乾燥室内には、乾燥風を導入するための乾燥風供給ダクトなどが設けられている。乾燥風供給ダクトより乾燥室内に導入された乾燥風は、乾燥室内を通って排気口や乾燥風排気ダクトより排気される。これにより、乾燥室内の溶媒ガスの濃度は低く保たれて、流延膜の乾燥が促進される。従って、製膜速度の高速化を図る場合には、乾燥室内に導入する乾燥風量は増加される。
特開昭62−115035号公報 特開2002−103360号公報
近年、液晶ディスプレイや液晶テレビなどの急速な発展により、これらディスプレイなどに用いられる光学フィルムの需要が急増している。従って、生産性を向上するために、製膜速度を上げる要請がある。しかしながら、単に製膜速度を上げると、流延ビードが不安定になり、得られるフィルムの面状品質が低下したり、甚だしい場合には湿潤フィルムが切断し製造中断・再立ち上げにより生産性が低下したりする問題がある。
このため、流延ビードの安定化を図るべく、流延ダイのドープ吐出口のクリアランスを中央部ほど狭く形成し、流延ビードの側縁部の厚みを相対的に上げて流延していた。しかしながら、流延ビードの側縁部を厚くする場合には、厚くなった分だけ乾燥効率が低下したり、冷却によるゲル化が遅くなったりして、剥ぎ取りに見合ったゲル強度が得られず、流延ドラム上に剥げ残りが発生することもある。この場合にもフィルムの面状品質の低下や湿潤フィルムの切断につながり、改善が望まれていた。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、高速流延における流延ビードの安定化を図るようにした溶液製膜設備及び方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、ケーシング内で連続回転する流延ドラムの周面上に、ポリマーと溶媒とを含むドープを流延ダイから流延ビードとして吐出させて流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記流延ドラムから剥ぎ取りローラにより湿潤フィルムとして剥ぎ取り乾燥させてフィルムを得る溶液製膜設備において、前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向上流側で、流延ダイに略平行に設けられる第1仕切り部材、及び前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向下流側で前記流延ダイに略平行に設けられる第2仕切り部材を有し、前記流延ダイを囲むように前記ケーシングに形成される第1室と、前記剥ぎ取りローラに対し流延ドラム回転方向上流側に設けた乾燥風供給ダクト、及び前記第1室の外で前記第2仕切り部材の近くに設けた乾燥風排気ダクトとの間で乾燥風を循環させる乾燥風循環装置と、前記流延ドラムの両側端面に近接して設けられ、流延ドラムの両側端面を介し前記乾燥風の第1室への進入を阻止するサイドラビリンスシール部と、前記サイドラビリンスシール部の間隙を調節する間隙調節部とを有することを特徴とする。
前記サイドラビリンスシール部からの吹き出し風速を5m/秒以下にすることが好ましい。また、前記第2仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第2仕切り部材にラビリンスシール部を有し、前記第2仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を5m/秒以下にすることが好ましい。
前記第1仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第1仕切り部材にラビリンスシール部を有し、前記第1仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を10m/秒以下にすることが好ましい。また、前記第1室は、前記第1仕切り部材と第2仕切り部材の間で前記流延ドラムの回転方向に沿って配置されるサイド遮風部材を有していることが好ましい。
上記問題を解決するため、本発明は、ケーシング内で連続回転する流延ドラムの周面上に、ポリマーと溶媒とを含むドープを流延ダイから流延ビードとして吐出させて流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記流延ドラムから剥ぎ取りローラにより湿潤フィルムとして剥ぎ取り乾燥させてフィルムを得る溶液製膜方法において、前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向上流側で、流延ダイに略平行に設けられる第1仕切り部材、及び前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向下流側で前記流延ダイに略平行に設けられる第2仕切り部材により、前記流延ダイを囲むように前記ケーシングに第1室を形成し、前記剥ぎ取りローラに対し流延ドラム回転方向上流側に設けた乾燥風供給ダクトから乾燥風を供給し、前記第1室の外で前記第2仕切り部材の近くに設けた乾燥風排気ダクトから乾燥風を排気させて前記流延膜を乾燥させ、前記流延ドラムの両側端面に近接して設けられるサイドラビリンスシール部により、流延ドラムの両側端面を介し前記乾燥風の前記第1室への進入による吹き出し風速を5m/秒以下に抑えることを特徴とする。
前記第2仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第2仕切り部材にラビリンスシール部を有し、前記第2仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を5m/秒以下にすることが好ましい。また、前記第1仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第1仕切り部材にラビリンスシール部を有し、前記第1仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を10m/秒以下にすることが好ましい。
前記第1室は、前記第1仕切り部材、前記第2仕切り部材、及び前記第1仕切り部材と第2仕切り部材の間で前記流延ドラムの回転方向に沿って配置されるサイド遮風部材により形成されることが好ましい。
本発明は、ケーシング内で第1仕切り部材及び第2仕切り部材により流延ダイを囲むように区画された第1室を形成し、この第1室外に設けられた乾燥風供給ダクト及び乾燥風排気ダクト間で乾燥風を循環させるとともに、流延ドラムの両側面端にサイドラビリンスシール部を近接させつつ両者の間隙を調節可能にしたので、製膜速度(流延ドラムの回転速度)の増加に伴い乾燥風の導入量が増えたとしても、第1及び第2仕切り部材とサイドラビリンスシール部とにより第1室内への乾燥風の進入を抑えることができる。特に本発明では、サイドラビリンスシール部により、流延ドラムの両側端面を介した乾燥風の第1室への進入を抑えることができる。その結果、流延ビードに直接あたる乾燥風量が抑制される。さらに、流延ビード付近の溶媒ガスの露点を上げることができるので、流延ビードからの溶媒ガスの蒸発を抑えることができる。これにより、高速流延時においても流延ビードの乱れや面状品質の悪化が抑えられて流延ビードが安定するので、厚みムラや面状悪化のないフィルムを製造することができる。
また、サイドラビリンスシール部からの吹出し風速を5m/秒以下にしたので、同様に流延ドラムの両側端面を介した乾燥風の第1室への進入を抑えることができる。
また、第2仕切り部材のラビリンスシール部からの吹出し風速を5m/秒以下にしたので、同様に第1室内への乾燥風の進入を抑えることができる。
また、第1仕切り部材のラビリンスシール部からの吹出し風速を10m/秒以下にしたので、同様に第1室内への乾燥風の進入を抑えることができる。
また、サイド遮風部材を前記上流側及び下流側仕切り部材の間で流延ダイの回転方向に沿って配置するようにしたので、同様に第1室内への乾燥風の進入を抑えることができる。
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明はここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
図1に示すように、フィルム製造設備10は、配管を介して接続されたドープ製造設備11より供給されるドープ12を走行(回転)する流延ドラム上に流延して流延膜13を形成し、この流延膜13を流延ドラム27から剥ぎ取って乾燥させることによりフィルム14を形成する。このフィルム製造設備10は、大別して、流延装置16と、渡り部17と、テンター装置18と、乾燥室21と、冷却室22と、巻取室23とから構成されている。
ドープ12は、溶液製膜でフィルムとすることが可能なポリマーを溶媒に溶解または分散して得られるポリマー溶液、ポリマー分散液である。本実施形態では、ポリマーとしてセルロースアシレートが用いられ、溶媒としてメチレンクラロイドを主成分とする有機溶剤が用いられるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各種ポリマー・溶媒を用いてよい。ドープ12には、可塑剤等の各種添加剤も添加され、セルロースアシレートや可塑剤などの乾燥後固体となる成分の重量比率は、18〜35wt%である。また、溶媒には、メチレンクラロイド以外の有機溶剤としてメタノール、ブタノール等があり、全溶媒中重量比13〜25%程度混入される。
流延装置16は、ケーシング16aと、ドープ製造設備11より供給されるドープ12を吐出する流延ダイ(エクスクルージョンダイ)25と、流延ドラム(キャスティングドラム)27と、流延ドラム27から流延膜13を剥ぎ取る剥離ローラ29と、ケーシング16a内の温度を調節する温調設備31と、流延ダイ25に対し流延ドラム回転方向上流側(以下、単に上流側という)に配置された減圧チャンバ33とから構成される。なお、以下の説明では、流延ドラム回転方向下流側を単に下流側という。
流延ダイ25の先端にはドープ12を吐出するスリット状の吐出口が備えられており、この吐出口の下方には流延ドラム27が配置されている。流延ダイ25より吐出されたドープ12は、流延ドラム27のドラム周面上に流延される。流延ダイ25の材質は、電解質水溶液やメチレンクロライドやメタノールなどの混合液に対する高い耐腐食性や低い熱膨張率などを有する素材(例えばSUS316などの鋼材)から形成される。
円柱形状に形成される流延ドラム27は、図示しない駆動装置により回転軸27aを中心に回転される。これにより、流延ドラム27は、そのドラム周面が所定の走行方向に所定速度(10〜300m/分)で回転する。ドラム周面は、クロムメッキ処理が施され、十分な耐腐食性と強度を有する。なお、流延ドラム27の寸法や材質等は特に限定されるものではないが、ドープ12の流延幅に対して1.1〜2.0倍程度の幅を有するものが好ましく、さらに、耐腐食性や高強度性を有する材質が好ましい。
流延ドラム27及びその回転軸27aには、図示しない伝熱媒体循環装置にて所望の温度に保持されている伝熱媒体が通過する流路が形成されている。これにより、ドラム周面の温度が所望の温度、例えば10℃以下に保たれる。また、平面性に優れる流延膜13を形成するために、ドラム周面はできる限り研磨されていることが好ましい。
流延ダイ25からドープ12が流延ビード12a(図2参照)として吐出されると、ドラム周面上に流延膜13が形成される。この流延膜13は、流延ドラム27の回転によって走行方向に所定の走行速度で搬送される。この際に温調設備31は、流延室57の内部温度が略一定となるように調整する。なお、この温調設備31は、後に説明する乾燥風循環装置69で代用してもよく、この場合には温調設備31は省略してもよい。
減圧チャンバ33は、吸引管を介して吸引装置34に吸引されることで、流延ビード12aの背面側を負圧にする。これにより、流延ドラム27上への流延ビード12aの着地位置がふらつくことなく固定される。この減圧チャンバ33は、本実施形態では−2000Pa〜−400Paの範囲で減圧する。流延ドラム27上での乾燥・冷却により自己支持性を備えた流延膜13は、剥離ローラ29によって流延ドラム27から剥ぎ取られて、湿潤フィルム35となる。この湿潤フィルム35は、パスローラ37(図2参照)を介して渡り部17に搬送される。パスローラ37は、本実施形態では表面材質がテフロン(登録商標)で形成されている。
渡り部17には、湿潤フィルム35を支持搬送する複数の搬送ローラと、搬送中の湿潤フィルム35に乾燥風を吹き付ける送風装置39とが配置されている。テンター装置18は、湿潤フィルム35の両側端部をテンタークリップ(図示省略)で把持しつつ乾燥させる。また、テンター装置18は、その内部で湿潤フィルム35を乾燥させながら、幅方向に延伸させる。これにより、湿潤フィルム35は、乾燥が進行した状態でフィルム14として、耳切装置41に送られる。
耳切装置41は、フィルム14の側端部(耳部)を切り取る。耳部が切り取られたフィルム14は、乾燥室21に送られる。また、切り取られた耳切り屑(耳屑フィルム)は、クラッシャ42により細かく切断処理されて再生チップとなる。この再生チップは、ドープ12の原料として再利用される。
乾燥室21には、多数のパスローラ44が備えられている。これらパスローラ44は、フィルム14を掛け渡し、フィルム14の両面をまんべんなく乾燥させる。なお、乾燥中にフィルム14から溶媒ガスが発生する。この溶媒ガスは、乾燥室21の外側に設けられた吸着回収装置45により吸着回収される。乾燥されたフィルム14は、冷却室22へと案内されて、略室温まで冷却される。
冷却室22の下流側には、フィルム14に帯電した静電気を除電する強制除電装置47(除電バー)が設けられている。また、強制除電装置47の下流側には、フィルム14の両縁にエンボス加工のナーリングを付与するナーリング付与ローラ48が設けられている。
静電気の除電処理、及びナーリングの付与処理が施されたフィルム14は、巻取室23内の巻取ローラ50により巻き取られる。また、巻取室23内には、フィルム巻き取りの際にフィルム14を押さえるプレスローラ51が、巻取ローラ50の外周に設けられている。
図2〜図4に示すように、ケーシング16aの内部は、第1〜第3仕切り板(仕切り部材)53〜55及びサイド遮風板(サイド遮風部材)56により3つのエリアに区画されている。具体的には、流延ダイ25及び減圧チャンバ33を含む流延室57(第1室)と、この流延室57で形成された流延膜13を乾燥させる乾燥室58と、剥離ローラ29及び湿潤フィルム35の送出口16bを含む剥離室59とからから構成される3つのエリアである。
サイド遮風板56は、流延ダイ25を間に挟み込むように、流延ダイ25の側方から第3仕切り板55の間で流延ドラム27の回転方向に沿って配置されている。サイド遮風板56は、流延室57の側方から進入する乾燥風等の風量を抑制する。また、サイド遮風板56は、乾燥室58の両側を仕切っており、流延膜13から蒸発する溶媒ガスの乾燥室58外への漏れを抑えている。
流延室57は、流延ダイ25及び減圧チャンバ33の上流側に配置された第1仕切り板53と、流延ダイ25の下流側に配置された第2仕切り板54と、サイド遮風板56とにより流延ダイ25を囲むように形成される。第1仕切り板53は、流延ダイ25(流延ドラム27の軸芯方向)に対し平行で、その両側がケーシング16aの側板に接している。また、第1仕切り板53の先端部には、第1ラビリンスシール部60が設けられている。
第1ラビリンスシール部60(第2及び第3ラビリンスシール部62,64も同様)には、流延ダイ25に対して平行な長板状のフィンが複数形成されている。第1ラビリンスシール部60により、流延室57の上流側からの乾燥風等が流延室57内に進入することが抑制される。また、第1ラビリンスシール部60とドラム周面との間のクリアランスは調節可能である。
第2仕切り板54は、その両側がサイド遮風板56に接するように設けられている。この第2仕切り板54の先端部には、第2ラビリンスシール部62が設けられており、この第2ラビリンスシール部62により流延室57の下流側からの乾燥風等が流延室57内に進入することが抑制される。また、第2ラビリンスシール部62もドラム周面との間のクリアランスが調節可能である。
乾燥室58は、第2仕切り板54と、剥離ローラ29の上流側に配置された第3仕切り板55と、サイド遮風板56とにより形成される。第3仕切り板55は、流延ダイ25に対して平行で、その両側がケーシング16aの側板に接するように設けられている。第3仕切り板55の先端部には、ドラム周面との間のクリアランスが調節可能な第3ラビリンスシール部64が設けられており、この第3ラビリンスシール部64により乾燥風等が剥離室59内に進入することが抑制される。
また、乾燥室58内で第3仕切り板53の近くには乾燥風供給ダクト67が設けられ、第2仕切り板54の近くには乾燥風排気ダクト68が設けられている(図2参照)。これら両ダクト67,68には、乾燥風循環装置69が接続されている。
乾燥風循環装置69は、乾燥風供給ダクト67より乾燥室58内に乾燥風を導入する。乾燥室58内に導入された乾燥風は、乾燥室58内を通って乾燥風排気ダクト68から再び乾燥風循環装置69に戻る。この際に、乾燥室58内で流延膜13から蒸発した溶媒ガスも乾燥風とともに乾燥風循環装置69に送られる。乾燥風循環装置69は、乾燥風に含まれる溶媒ガスを回収する回収機能を有しており、溶媒ガス成分が除去された乾燥風は再び乾燥風供給ダクト67より乾燥室58内に導入される。
このように、乾燥風循環装置69により乾燥風を乾燥風供給ダクト67と乾燥風排気ダクト68との間で循環させることで、乾燥室58内の溶媒ガスの濃度は低く保たれ、流延膜13の乾燥が促進される。上述したように高速製膜を行う場合には、乾燥室58内に導入する乾燥風量を製膜速度(ドラム回転速度)の高速化に応じて増加させる。ドラム回転速度に応じた乾燥風量は、予め実験等を行うことで決定される。
剥離室59は、第1仕切り板53及び第3仕切り板55により形成され、流延装置16からのフィルム出口となる。第3ラビリンスシール部64により、乾燥室58内に導入された乾燥風が剥離室59内に進入することが抑制されるので、剥離室59を介して乾燥風等が流延室57内に進入することも抑制される。また、乾燥室58内で発生した溶媒ガスが乾燥風と共に剥離室59内に入り込んで、送出口16bより外部に漏れることも抑制される。なお、送出口16bにはエアカーテン(図示せず)等が必要に応じて形成されており、溶媒ガスの外部への漏れを防止している。また、流延装置16、テンター装置18、乾燥室21、冷却室22、巻取室23は建屋内に配置され、建屋外へ溶媒ガスが漏れないようにされている。
次に、図3〜図5を用いて、サイドラビリンスシール部75について説明を行う。上述したように、製膜速度の高速化に伴い乾燥室58内に導入される乾燥風量が増加すると、乾燥室58内が流延室57内よりもかなり圧力が高くなる。その結果、乾燥室58や剥離室59より、乾燥風が流延ドラム27の両側端面(以下、両ドラム側端面という)から回り込んで流延室57内に進入する。そこで、両ドラム側端面を介した乾燥風の流延室57への進入をサイドラビリンスシール部75により抑える。
サイドラビリンスシール部75は、両ドラム側端面に近接する位置に配置されており、テフロン(登録商標)材等でドラム側端面の周縁部に沿う略リング状に形成されている。サイドラビリンスシール部75は、外径は流延ドラム27の直径とほぼ同じ大きさに形成され、内径は回転軸27aの直径よりも十分に大きく形成されている。また、サイドラビリンスシール部75の流延ドラム27に対向する側(以下、単にドラム側という)の面には、同心円状に複数のラビリンス溝75a(図5参照)が形成されている。
図4及び図5において、ケーシング16aの内壁面(側板)には、サイドラビリンスシール部75の中空部に嵌合する略円筒状のシール保持部77が形成されている。このシール保持部77により、サイドラビリンスシール部75はその中心を流延ドラム27(回転軸27a)の中心に合わせた状態で流延ドラム27の軸芯方向に位置調節可能に保持される。なお、サイドラビリンスシール部75を位置調節可能に保持できれば、シール保持部77の形状・数は特に限定されない。
間隙調節機構78は、ケーシング16aの外側に複数設けられており、例えばモータ、送りネジ部、雌ネジ部、スライド軸等から構成されている。送りネジ部をモータで回転し、この送りネジ部に係合する雌ネジ部を介してスライド軸をスライド移動することで、スライド軸に固定されたサイドラビリンスシール部75をドラム軸芯方向に位置調節する。これにより、サイドラビリンスシール部75とドラム側端面との間のクリアランス(間隙)CLs(図5参照)を任意に調節することができる。このようにサイドラビリンスシール部75を両ドラム側端面に近接させることで、ラビリンス溝75aにより乾燥風の両ドラム側端面からの回り込みによる漏れ風量が抑制される。
なお、間隙調節機構78としては、上記構成のもの以外にもサイドラビリンスシール部75の位置調節が可能であれば各種機構を用いてよい。また、本実施形態では、間隙調節機構78は、ケーシング16aの外側に設けられているが、ケーシング16aの内側に設けてもよい。
クリアランスCLsを調節することで、このクリアランスCLsから流延室57側に吹き出す乾燥風等の吹き出し速度Vsを調節することができる。クリアランスCLsを大きくする程、サイドラビリンスシール部75によるシール効果が弱くなるため、吹出し風速V1が大きくなり、両ドラム側端面を介し流延室57に進入する乾燥風量が大きくなる。逆に、クリアランスCLsを小さくするほどサイドラビリンスシール部75によるシール効果が強くなるため、吹出し風速Vsが小さくなり、両ドラム側端面を介し流延室57に進入する乾燥風量が小さくなる。
クリアランスCLsは、吹出し風速V1が5m/sec以下、より好ましくは2m/sec以下となるように調節される。例えば、流延ドラム27の回転速度と、乾燥室58内に導入される乾燥風量と、クリアランスCLsと、吹出し風速V1とを対応させたデータテーブルを予め実験を行って求めておき、このデータテーブルに従って回転速度及び乾燥風量に応じたクリアランスCLsを調節すればよい(下記のクリアランスCL1〜CL3も同様)。
また、流延室57に進入する乾燥風量を抑えるため、第1〜第3ラビリンスシール部60,62,64とドラム周面とのクリアランスCL1〜CL3も調節される。以下、各クリアランスCL1〜CL3の調節機構について、図6に示すクリアランスCL2の調節機構を例に挙げて説明を行う。
第2仕切り板54の先端部には、図示しないガイド溝等を介して支持ブラケット81が位置調節可能に保持されている。支持ブラケット81の一端には、第2ラビリンスシール部62が固定され、他端には第2仕切り板54上に設けられた間隙調節機構82が接続されている。
間隙調節機構82は、基本的には上述の間隙調節機構78と同様に、例えばモータ、送りネジ部、雌ネジ部、スライド軸等から構成されており、支持ブラケット81及び第2ラビリンスシール部62を一体に移動することにより、クリアランスCL2を調節することができる。なお、モータを用いることなく、送りネジ部を手動で回してクリアランスCL2を調節してもよい。
本実施形態では、クリアランスCL2から流延室57内に吹き出す乾燥風等の吹出し風速V2が5m/sec以下、より好ましくは3m/sec以下となるようにクリアランスCL2が調節されている。
クリアランスCL1,CL3も同様の調節機構で調節される。そして、クリアランスCL1から流延室57内に吹き出す乾燥風等(同伴風を含む)の吹き出し速度V1と、クリアランスCL3から剥離室59内に吹き出す乾燥風等の吹き出し速度V3とが、それぞれ10m/sec以下、より好ましくは5m/sec以下となるように、クリアランスCL1,CL3が調節されている。
このように各クリアランスCLs,CL1〜CL3からの乾燥風等の吹き出し風速を調節することで、流延室57に進入する乾燥風量が抑えられる。これにより、流延ビード12aに直接あたる乾燥風量が抑制される。また、流延室57内、つまり、流延ビード12a付近の溶媒ガスの濃度(露点)を上げることができるので、流延ビード12aからの溶媒ガスの蒸発を抑えることができる。その結果、流延ビード12aの乱れや面状品質の悪化が抑えられ、流延ビード12aが安定する。なお、溶媒ガスの露点は、流延ビード12aから100mm〜200mm範囲内が−15℃〜0℃となるように調節される。
次に、フィルム製造設備10(図1参照)によりフィルム14を製造する方法の一例を説明する。フィルム製造設備10の運転が開始されると、流延ドラム27が所定の回転速度、例えば50m/分以上で回転される。この際に、ドラム周面温度は伝熱媒体循環装置(図示せず)により10℃以下に保たれる。また、乾燥風循環装置69(図2参照)が作動して、流延ドラム27の回転速度(製膜速度)に応じた風量の乾燥風が乾燥風供給ダクト67と乾燥風排気ダクト68との間で循環される。
次いで、ドープ製造設備11から流延ダイ25に向けてドープ12が供給されると、流延ダイ25からドープ12が流延ビード12aとして吐出されて、ドラム周面上に流延膜13が形成される。この際に、吸引装置34が作動して減圧チャンバ33により流延ビード12aの背面側が−2000Pa〜−400Paの範囲で減圧される。
流延時において、本実施形態では流延ドラム27の両ドラム側端面にサイドラビリンスシール部75を近接させるとともに、吹き出し風速Vsが5m/sec以下(好ましくは2m/sec以下)となるようにクリアランスCLsを調節することで、流延ドラム27の両ドラム側端面を介した乾燥風の流延室57への進入が抑えられる。
さらに、本実施形態では、第1〜第3仕切り板53〜55と、第1〜第3ラビリンスシール部60、62、64と、サイド遮風板56とにより、ケーシング16a内を流延室57、乾燥室58、剥離室59に区画しつつ、吹き出し風速V2が5m/sec以下(好ましくは3m/sec以下)、吹き出し風速V1,V3が10m/sec以下(好ましくは5m/sec以下)になるように各クリアランスCL1〜CL3を調節している。これにより、乾燥風の流延室57への進入が抑えられる。
以上のように、流延ドラム27の回転速度(製膜速度)の増加に応じて乾燥室58内に導入される乾燥風量が増加しても乾燥風の流延室57への進入が抑えられることで、流延ビード12aに直接あたる乾燥風量を抑制しつつ、流延ビード12aから100mm〜200mm範囲内のガス露点を上げることができる。これにより、特に流延ドラム27を例えば100m/分以上の高速回転で高速製膜を行う場合において、流延ビード12aの乱れや面状品質の悪化が抑えられ、流延ビード12aを安定させることができる。さらに、流延ビード12aに直接あたる乾燥風量を抑制することができるので、特に薄手のフィルムを製造する場合に流延ビード12aを安定させる効果が得られる。このように流延ビード12aが安定化されることで、フィルム14の厚みムラの発生や面状の悪化が抑えられる。
ドラム周面上に形成された流延膜13は乾燥室58を通過する際に冷却によりゲル化され、また乾燥も進行する。そして自己支持性を有した後に剥離ローラ29により流延ドラム27から剥ぎ取られて湿潤フィルム35が得られる。
湿潤フィルム35は、パスローラ37を介して渡り部17に搬送される。なお、剥離後の湿潤フィルム35は、流延ドラム27による搬送時の1.03〜1.20倍の速度で搬送される。湿潤フィルム35は、渡り部17及びテンター装置18で乾燥されて、フィルム14として耳切装置41に搬送される。フィルム14は、耳切装置41で耳部が切断された後、乾燥室21に搬送される。
フィルム14は、乾燥室21内で乾燥された後、冷却室22へと案内されて略室温まで冷却される。次いで、フィルム14は、強制除電装置47及びナーリング付与ローラ48により除電処理・ナーリング付与処理が施された後、巻取室23内の巻取ローラ50により巻き取られる。
なお、上記実施形態では、サイドラビリンスシール部75が略リング形状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、流延ドラム27の両ドラム側端面を介した乾燥風の流延室57への進入を抑制可能な形状であればその形状は特に限定はされない。
また、上記実施形態では、サイドラビリンスシール部75のドラム側の面にラビリンス溝75aが形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、流延ドラム27の両ドラム側端面に同心円状のラビンス溝を形成してもよい。
なお、上記実施形態では、サイドラビリンスシール部85がシール保持部77に位置調節可能に取り付けられている場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図7〜図9に示す流延装置80のように、サイドラビリンスシール部85を流延ドラム27に位置変更可能に取り付けるようにしてもよい。なお、上記実施形態で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
サイドラビリンスシール部85は、上述のサイドラビリンスシール部75と同様に、略リング形状に形成されている。流延ドラム27の両ドラム側端面には、サイドラビリンスシール部85の中空部に嵌合する略円筒状のシール保持部88が形成されており、サイドラビリンスシール部85は、ドラム軸芯方向に位置調節可能である。このサイドラビンスシール部85には、流延ドラム側とは反対側の面に複数のラビリンス溝85a(図8及び図9参照)が形成されている。
また、サイドラビリンスシール部85には、挿通穴89が形成されている(図8及び図9参照)。各挿通穴89にはそれぞれボルト90が挿通され、各ボルト90は、サイドラビリンスシール部85を間に挟んだ状態でシール保持部88の周面に形成されたボルト穴91に螺合される。なお、各挿通穴89は、流延ダイ25に平行な方向にボルト90の径よりも長く延びている。また、各挿通穴89のシール外周面側の開口部89aは、ボルト90の頭部が収納可能な大きさに形成されている。なお、本実施形態では、サイドラビリンスシール部85に挿通穴89が4つしか形成されていないが、3つ以下或いは5つ以上形成されていてもよい。
各ボルト90を緩めることで、サイドラビリンスシール部85をシール保持部88に沿って位置調節することができる。これにより、サイドラビリンスシール部85とケーシング16aとのクリアランスCLsAを調節することができる。つまり、挿通穴89、ボルト90、ボルト穴91より本発明の間隙調節部を構成している。クリアランスCLsAは、流延室57側に吹き出す乾燥風等の吹き出し風速VsAが5m/sec以下、より好ましくは2m/sec以下となるように調節される。クリアランスCLsAの調節が完了したら、各ボルト90を締めることでサイドラビリンスシール部85がシール保持部88に固定される。
このように、サイドラビリンスシール部85をシール保持部88(流延ドラム27)に位置調節可能に取り付けた場合においても、上記実施形態と同様に、流延ドラム27の両ドラム側端面を介した乾燥風の流延室57への進入が抑えられる。この場合には、サイドラビリンスシール部85にラビリンス溝85aを形成する代わりに、ケーシング16aの内壁面にラビリンス溝を形成してもよい。
また、上記実施形態では、間隙調節機構78(図5参照)を用いてサイドラビリンスシール部75を位置調節するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図10に示すように、上述の挿通穴89をサイドラビリンスシール部75に形成すると共に、シール保持部77に上述のボルト穴91を形成して、ボルト90を緩めてクリアランスを調整し、調整後にボルト90を締めて固定する。
以下、本発明について行った実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。
フィルム製造に用いるドープ12は、セルロースアシレート及び微量の可塑剤からなる溶質を、メチレンクラロイド、メタノール、及びブタノールの混合溶液からなる溶媒に溶解したものを用いた。ドープ12中の溶質比率は、22.0〜23.0wt%となるように調製した。溶媒の組成(メチレンクラロイド:メタノール:ブタノール)は、80〜95wt%:7〜20wt%:0〜3wt%に調製した。
次いで、図1に示すドープ製造設備10を用いてフィルム14の製造を行った。ドープ製造設備11から適量のドープ12を流延ダイ25に送り、流延ダイ25の吐出口からドープ12を流延ビード12aとして回転する流延ドラム27上に吐出させて、流延ドラム27の周面に流延膜13を形成した。ドープ12(流延ビード12a)の吐出量は、乾燥後のフィルム14の膜厚が80μmとなるように調整した。また、減圧チャンバ33により、流延ビード12aの背面側を−2000〜−400Paで減圧した。
流延ダイ25として、吐出口の長さが1900mm、吐出口の幅(スリット幅)が1mmのものを用いた。また、流延ダイ25の吐出口とドラム周面とのクリアランスを5mmに調整した。流延ドラム27として、幅が2280mmのものを用いた。また、流延ドラム27の回転速度は50m/分以上とし、ドラム周面温度は0℃以下にした。更に、乾燥風循環装置69を作動して、流延ドラム27の回転速度(製膜速度)に応じた風量の乾燥風を乾燥室58内に導入した。
流延膜13が自己支持性を有するものとなった後、剥離ローラ29により流延ドラム27から剥ぎ取って湿潤フィルム35を形成し、パスローラ37を介して湿潤フィルム35を渡り部17に向けて搬送した。剥離点以降のフィルム搬送速度を流延ドラム27の走行速度の1.03〜1.20倍に設定し、パスローラ37の表面温度は20℃以下に保たれるようにした。
湿潤フィルム35は、パスローラ37を介して渡り部17に搬送した。なお、剥離後の湿潤フィルム35は、流延ドラム27による搬送時の1.03〜1.20倍の速度で搬送した。湿潤フィルム35を、渡り部17及びテンター装置18で乾燥し、乾燥されたフィルム14を耳切装置41で耳切りした。次いで、フィルム14を乾燥室21内で乾燥し、冷却室22で略室温まで冷却し、さらに強制除電装置47及びナーリング付与ローラ48により除電処理・ナーリング付与処理を施した後、巻取室23内の巻取ローラ50により巻き取った。
[実施例1〜11]
下記表1に示すように、「実施例1」では上記条件で製膜を行った際に、サイドラビリンスシール部75のクリアランスCLs(図5参照)からの乾燥風等の吹出し風速Vsが5m/secとなり、第2ラビリンスシール部62のクリアランスCL2から流延ビード12a側への乾燥風等の吹出し風速V2が3m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。また、第1ラビリンスシール部60、第3ラビリンスシール部64からの乾燥風等の吹出し風速V1,V3が5m/sec以下となるように、それぞれCL1、CL3の大きさを調節した。
各吹出し風速の測定は、アネモマスター(日本カノマックス株式会社製)を用いて測定した。
「実施例2〜7」では、基本的に「実施例1」と同じ条件で製膜を行った。ただし、「実施例2」では、吹出し風速Vsが3m/sec、吹出し風速V2が1m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。「実施例3」では、吹出し風速Vsが1m/sec、吹出し風速V2が5m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。「実施例4」では、吹出し風速Vs,V2がそれぞれ1m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。
「実施例5」では、吹出し風速Vsが5m/sec、吹出し風速V2が5m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。「実施例6」では、吹出し風速Vsが2m/sec、吹出し風速V2が3m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。「実施例7」では、吹出し風速Vsが3m/sec、吹出し風速V2が4m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。
「実施例8」では、基本的には「実施例4」と同じ条件で製膜を行ったが、第1ラビリンスシール部60のクリアランスCL1からの乾燥風等の吹出し風速V1が6m/secとなるようにCL1の大きさを調節した。同様に「実施例9」では、吹出し風速V1が10m/secとなるようにCL1の大きさを調節した。
「実施例10」では、基本的には「実施例4」と同じ条件で製膜を行ったが、第3ラビリンスシール部64のクリアランスCL3からの吹出し風速V3が6m/secとなるように、CL3の大きさを調節した。同様に「実施例11」では、吹出し風速V3が10m/secとなるようにCL3の大きさを調節した。
[比較例1〜11]
下記表2に示すように、「比較例1〜6」では、基本的には「実施例1」と同じ条件で製膜を行ったが、吹出し風速Vs,V2のいずれか一方が5m/secを超えるようにした。「比較例1」では、吹出し風速Vsが7m/sec、吹出し風速V2が3m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。「比較例2」では、吹出し風速Vsが5m/sec、吹出し風速V2が7m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。
「比較例3」では、サイドラビリンスシール部75を設置しない、或いは流延ドラム27から十分に遠ざけることで吹出し風速Vsが20m/secになるようにした。また、吹出し風速V2が1m/secになるようにCL2の大きさを調節した。「比較例4」では、吹出し風速Vsが1m/secになるようにCLsの大きさを調節した。また、第2ラビリンスシール部62を設置しない、或いは流延ドラム27から十分に遠ざけることで吹出し風速V2が20m/secになるようにした。「比較例5」では、吹出し風速Vsが6m/sec、吹出し風速V2が5m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。「比較例6」では、吹出し風速Vsが5m/sec、吹出し風速V2が6m/secとなるように、それぞれCLs、CL2の大きさを調節した。
「比較例7」では、吹出し風速V1,V2は共に3m/secであるが、第1ラビリンスシール部60、第3ラビリンスシール部64のクリアランスCL1、CL3からの吹出し風速V1,V3がそれぞれ12m/sec、6m/secとなるように、クリアランスCL1、CL3の大きさを調節した。
「比較例8」では、基本的には「実施例4」と同じ条件で製膜を行ったが、吹出し風速V1が11m/secとなるように、第1ラビリンスシール部60のクリアランスCL1の大きさを調節した。同様に「比較例9」では、第1ラビリンスシール部60を設置しない、或いは流延ドラム27から十分に遠ざけることで吹出し風速V1が20m/secになるようにした。「比較例10」では、基本的には「実施例4」と同じ条件で製膜を行ったが、吹出し風速V3が11m/secとなるように、第3ラビリンスシール部64のクリアランスCL3の大きさを調節した。同様に「比較例11」では、第3ラビリンスシール部64を設置しない、或いは流延ドラム27から十分に遠ざけることで吹出し風速V3が20m/secになるようにした。
上述の実施例1〜11、及び比較例1〜11について、「ビード安定性」の評価を行った。「ビード安定性」の評価として流延ドラム27の周面に接地する直前の流延ビード12aの揺れ幅を、流延ドラム27の側面側から目視で評価した。
具体的には、流延ビード12aの揺れ幅が0.5mm未満のときは「◎」、0.5mm以上1.0mm未満のときは「○」、1.0mm以上10.0mm未満のときは「×」、10.0mm以上のときは「××」とする4段階で評価した。
Figure 2008273178
Figure 2008273178
上記表1及び表2に示すように、クリアランスCLs、CL2からの吹出し風速Vs,V2をそれぞれ5m/sec以下に抑えるとともに、クリアランスCL1,CL3からの吹出し風速をそれぞれ10m/sec以下に抑えることで、流延ビード12aが安定することが確認された。さらに、クリアランスCLs、CL1〜CL3からの吹出し風速Vs,V1,V2,V3をそれぞれ2m/sec、5m/sec、3m/sec、5m/sec以下とすることで、流延ビード12aがより安定することが確認された。
また、流延ビード12aから横方向(サイド遮風板56に向かう方向:図3参照)に150mmにずれた位置における溶媒ガスの露点をOPTICA(米国ゼネラルイースタン社製)で測定した結果、比較例1〜11のガス露点が−15℃以下になるのに対して、実施例1〜11のガス露点は−15℃〜0℃の範囲内になることが確認された。つまり、溶媒ガスの露点が上がることで、流延ビード12aからの溶媒ガスの蒸発が抑えられ、流延ビード12aが安定することが確認された。
フィルム製造設備の概略図である。 流延装置の断面図である。 流延装置の斜視図である。 図2中のIV−IV線に沿う断面図である。 サイドラビリンスシール部の拡大図である。 第2仕切り板、第2ラビリンスシール部の側面拡大図である。 サイドラビリンスシール部が流延ドラムに取り付けられた他の実施形態の流延装置の断面図である。 図7のサイドラビリンスシール部の斜視図である。 図7のサイドラビリンスシール部の拡大図である。 ボルトで位置調節可能に固定された他の実施形態のサイドラビリンスシール部の拡大図である。
符号の説明
10 フィルム製造設備
12 ドープ
13 流延膜
14 フィルム
16,80 流延装置
25 流延ダイ
27 流延ドラム
29 剥離ローラ
33 減圧チャンバ
53 第1仕切り板
54 第2仕切り板
55 第3仕切り板
56 サイド遮風板
57 流延室
58 乾燥室
59 剥離室
60 第1ラビリンスシール部
62 第2ラビリンスシール部
64 第3ラビリンスシール部
67 乾燥風供給ダクト
68 乾燥風排気ダクト
69 乾燥風循環装置
75,85 サイドラビリンスシール部
78 間隙調節機構

Claims (9)

  1. ケーシング内で連続回転する流延ドラムの周面上に、ポリマーと溶媒とを含むドープを流延ダイから流延ビードとして吐出させて流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記流延ドラムから剥ぎ取りローラにより湿潤フィルムとして剥ぎ取り乾燥させてフィルムを得る溶液製膜設備において、
    前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向上流側で、流延ダイに略平行に設けられる第1仕切り部材、及び前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向下流側で前記流延ダイに略平行に設けられる第2仕切り部材を有し、前記流延ダイを囲むように前記ケーシングに形成される第1室と、
    前記剥ぎ取りローラに対し流延ドラム回転方向上流側に設けた乾燥風供給ダクト、及び前記第1室の外で前記第2仕切り部材の近くに設けた乾燥風排気ダクトとの間で乾燥風を循環させる乾燥風循環装置と、
    前記流延ドラムの両側端面に近接して設けられ、流延ドラムの両側端面を介し前記乾燥風の第1室への進入を阻止するサイドラビリンスシール部と、
    前記サイドラビリンスシール部の間隙を調節する間隙調節部とを有することを特徴とする溶液製膜設備。
  2. 前記サイドラビリンスシール部からの吹き出し風速を5m/秒以下にすることを特徴とする請求項1記載の溶液製膜設備。
  3. 前記第2仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第2仕切り部材にラビリンスシール部を有し、
    前記第2仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を5m/秒以下にすることを特徴とする請求項2記載の溶液製膜設備。
  4. 前記第1仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第1仕切り部材にラビリンスシール部を有し、
    前記第1仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を10m/秒以下にすることを特徴とする請求項3記載の溶液製膜設備。
  5. 前記第1室は、前記第1仕切り部材と第2仕切り部材の間で前記流延ドラムの回転方向に沿って配置されるサイド遮風部材を有していることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の溶液製膜設備。
  6. ケーシング内で連続回転する流延ドラムの周面上に、ポリマーと溶媒とを含むドープを流延ダイから流延ビードとして吐出させて流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記流延ドラムから剥ぎ取りローラにより湿潤フィルムとして剥ぎ取り乾燥させてフィルムを得る溶液製膜方法において、
    前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向上流側で、流延ダイに略平行に設けられる第1仕切り部材、及び前記流延ダイに対して流延ドラム回転方向下流側で前記流延ダイに略平行に設けられる第2仕切り部材により、前記流延ダイを囲むように前記ケーシングに第1室を形成し、
    前記剥ぎ取りローラに対し流延ドラム回転方向上流側に設けた乾燥風供給ダクトから乾燥風を供給し、前記第1室の外で前記第2仕切り部材の近くに設けた乾燥風排気ダクトから乾燥風を排気させて前記流延膜を乾燥させ、
    前記流延ドラムの両側端面に近接して設けられるサイドラビリンスシール部により、流延ドラムの両側端面を介し前記乾燥風の前記第1室への進入による吹き出し風速を5m/秒以下に抑えることを特徴とする溶液製膜方法。
  7. 前記第2仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第2仕切り部材にラビリンスシール部を有し、
    前記第2仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を5m/秒以下にすることを特徴とする請求項6記載の溶液製膜方法。
  8. 前記第1仕切り部材と前記流延ドラムの周面との間で前記第1仕切り部材にラビリンスシール部を有し、
    前記第1仕切り部材のラビリンスシール部からの吹き出し風速を10m/秒以下にすることを特徴とする請求項7記載の溶液製膜方法。
  9. 前記第1室は、前記第1仕切り部材、前記第2仕切り部材、及び前記第1仕切り部材と第2仕切り部材の間で前記流延ドラムの回転方向に沿って配置されるサイド遮風部材により形成されることを特徴とする請求項6ないし8いずれか1項記載の溶液製膜方法。
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