JP2008296478A - 延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法及び装置並びに光学フィルム用ベースフィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】縦延伸工程においてフィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱式の加熱ヒーターで加熱しながら縦延伸する場合であっても、フィルムにカールが発生しない。
【解決手段】製膜されたポリエステルフィルム１８の表裏面のうちの一方面を、近赤外線ヒーター３０からの輻射熱で加熱しながら縦延伸する際に、近赤外線ヒーター３０の輻射熱は、ポリエステルフィルム１８の一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが一方面から他方面へ透過可能な透過率の波長帯で構成されている。
【選択図】 図４
【解決手段】製膜されたポリエステルフィルム１８の表裏面のうちの一方面を、近赤外線ヒーター３０からの輻射熱で加熱しながら縦延伸する際に、近赤外線ヒーター３０の輻射熱は、ポリエステルフィルム１８の一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが一方面から他方面へ透過可能な透過率の波長帯で構成されている。
【選択図】 図４
Description
本発明は、延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法及び装置並びに光学フィルム用ベースフィルムに係り、特に、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等に用いる各種光学用部材や、光学分野の製品の製造工程において使用される保護フィルムや離型フィルム等に好適に用いられる延伸熱可塑性樹脂フィルムであって、カール値が小さく平面性が良好で光学特性に優れた延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法及び装置並びに光学フィルム用ベースフィルムに関するものである。
従来、ポリエステルフィルム、特にポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートの延伸フィルムは、優れた機械的性質、耐熱性、耐薬品性を有しており、磁気テープ、強磁性薄膜テープ、写真フィルム、包装用フィルム、電子部材用フィルム、電気絶縁フィルム、金属ラミネート用フィルム、ガラスディスプレイフィルム等のガラス表面に貼るフィルム、各種部材の保護用フィルム等の素材（ベースフィルム）として広く用いられている。
ポリエステルフィルムは、近年、特に各種光学用のベースフィルムとして多く使用され、ＬＣＤの部材のプリズムシート、光拡散シート、反射板、タッチパネル等のベースフィルム、反射防止用ベースフィルム、ディスプレイの防爆用ベースフィルム、ＰＤＰフィルター用フィルム等の各種用途に用いられている。これらの光学製品において、明るく鮮明な画像を得るために、光学用フィルムとして用いられるベースフィルムは、その使用形態から透明性が良好で、かつ画像に影響を与える異物やキズ等の欠陥がないことが必要となる。これに加え、特に偏光を使用した場合でもポリマーの配向ムラや厚みムラを原因とする偏光ムラがないことが必要である。
そして、この種の光学フィルム用ベースフィルムを製造するにあたっては、ダイから吐出された溶融熱可塑性樹脂を冷却ドラム上にキャストして急冷固化してフィルムを得、得られたフィルムを周速の異なる加熱延伸ロールと冷却延伸ロールにより縦延伸し、その後、所定の温度に維持されたテンター内において横延伸して製造することが従来から行なわれてきた（特許文献１参照）。
特開２０００−２６３６４２号公報
しかしながら、上記した縦延伸の工程において、フィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱式の加熱ヒーターで加熱しながら縦延伸すると、表裏面の温度差に起因してフィルムがカールしてしまうという問題がある。フィルムの縦延伸時にカールが発生して平面性が悪化すると、光学特性に優れる光学フィルム用ベースフィルムが得られない。
この対策として、フィルム表裏面の両側に加熱手段を配置すればよいことは分かっているが、加熱延伸ロールや冷却延伸ロールが配設される設置部分の設置スペースの関係上、フィルム表裏面の一方面にしか加熱ヒーターを配置できないことが多い。
従って、フィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱式の加熱ヒーターで加熱しながら縦延伸する場合であっても、フィルムにカールが発生しないための対策が要望されていた。特に、光学フィルム用ベースフィルムとしては、厚みが８００μｍ以上４０００μｍ以下程度の比較的厚いポリエステルフィルムが使用されていることが多く、表裏面温度差が大きくなり易く、一層カールし易いという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、縦延伸工程においてフィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱式の加熱ヒーターで加熱しながら縦延伸する場合であっても、フィルムにカールが発生しないので、平面性が良好で光学特性に優れた延伸熱可塑性樹脂フィルムを製造することのできる延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法及び装置並びにその製造方法で製造された光学フィルム用ベースフィルムを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、帯状の熱可塑性樹脂フィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱で加熱しながら縦延伸する縦延伸工程を備えた延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法において、前記輻射熱は、前記熱可塑性樹脂フィルムの一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが前記一方面から他方面へ透過可能な透過率の波長帯で構成されていることを特徴とする延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、熱可塑性樹脂フィルムの縦延伸工程において、熱可塑性樹脂フィルムの一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが前記一方面から他方面へ透過可能な透過率の波長帯で構成されるようにしたので、フィルム表裏面の温度差を小さくすることができる。これにより、縦延伸時にカールが発生することがなく平面性が良好で光学特性に優れた延伸熱可塑性樹脂フィルムを製造することができる。この場合、熱エネルギーの透過率が２０％未満で小さすぎると、フィルム表裏面の温度差が大きくなってフィルムにカールが発生する。一方、熱エネルギーの透過率が５０％を超えて大きすぎると、縦延伸中にフィルム温度が所望の縦延伸温度まで十分に上がらないため、縦延伸倍率を適切に確保できない。
このように本発明は、縦延伸する際のフィルム加熱に関する熱エネルギーの熱効率性を重視していた従来の発想を転換して、熱エネルギーのフィルム透過性に着眼することにより課題を解決したものである。
請求項２は請求項１において、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さに応じて前記透過率になるように前記波長帯をシフトすることを特徴とする。
これは、輻射熱の波長帯が一定の場合、熱可塑性樹脂フィルムの厚さが厚くなれば輻射熱の透過率が小さくなり、厚さが薄くなれば輻射熱の透過率は大きくなる。従って、熱可塑性樹脂フィルムの厚さに応じて２０％以上５０％以下の透過率になるように波長帯をシフトすることが好ましい。
請求項３は請求項１又は２において、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、前記縦延伸する前において８００μｍ以上４０００μｍ以下であることを特徴とする。
これは、光学フィルム用ベースフィルムとしては、縦延伸前において８００μｍ以上４０００μｍ以下の厚手のものが一般的に使用されており、本発明が特に有効である。
請求項４は請求項１〜３のいずれか１において、前記熱可塑性樹脂フィルムは、ポリエステルフィルムであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、縦延伸時にカールが発生することがなく平面性が良好で光学的性質に優れたポリエステルフィルムを提供することができる。
請求項５は請求項１〜４のいずれか１項において、前記熱可塑性樹脂フィルムは、前記輻射熱により加熱することにより、一方面と他方面の温度差が２０℃以下となるようにすることを特徴とする。
請求項５は、請求項１〜４の何れかの発明によって、熱可塑性樹脂フィルムの一方面と他方面の温度差を２０℃以下になるようにすることで、縦延伸時のカール発生を一層確実に抑制することができる。
請求項６は請求項１〜５のいずれか１において、前記輻射熱は、最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の近赤外線であることを特徴とする。
これは、輻射熱を発生する光線の中でも近赤外線は、エネルギーの透過性に優れたものであり、特に最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の近赤外線が好ましい。これにより、縦延伸時のカール発生を一層確実に抑制することができる。
請求項７は請求項１〜６のいずれか１において、前記縦延伸工程の終了時点における前記延伸熱可塑性樹脂フィルム表裏面のＸ線回折のピーク高さは、前記フィルム表裏面のうちピーク高さの小さい面のピーク高さを１００としたときにピーク高さの大きな面のピーク高さが２００％以下の関係にあり、且つ前記終了時点での前記フィルム表裏面のフィルム搬送方向における屈折率の差が０．０４以下であることを特徴とする。
これは、フィルムを加熱した際のフィルム表裏面の温度の違いは、フィルム表裏面のＸ線回折のピーク高さの違いや、フィルム表裏面の最大屈折率差として現れるので、このピーク高さや最大屈折率差を規定することによっても、カールの発生を一層確実に抑制できる。
請求項８は請求項１〜７のいずれか１において、前記縦延伸工程の後に横延伸工程を行うことを特徴とする。
延伸熱可塑性樹脂フィルムは、通常、縦延伸工程の後に横延伸工程を行って製品とすることが一般的であり、製品でのカール値が小さいことが重要だからである。
請求項９は請求項８において、前記延伸熱可塑性樹脂フィルムは、横延伸後のカール値が２０ｍｍ以下であることを特徴とする。
製品時点でのカール値が２０ｍｍ以下となることにより、平面性が良好で光学的性質に優れる延伸熱可塑性樹脂フィルムを提供することができるからである。
請求項１０に記載の発明は前記目的を達成するために、請求項１〜９のいずれか１項に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法により製造されたことを特徴とする光学フィルム用ベースフィルムを提供する。
請求項１０に記載の発明によれば、平面性が良好で光学的性質に優れる光学フィルム用ベースフィルムを得ることができる。
請求項１１に記載の発明は前記目的を達成するために、帯状の熱可塑性樹脂フィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱式の加熱手段で加熱しながら縦延伸する縦延伸工程を備えた熱可塑性樹脂フィルムの製造装置において、前記加熱手段は、前記熱可塑性樹脂フィルムの一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが前記一方面から他方面へ透過する透過率を有する波長帯の輻射熱であることを特徴とする延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置を提供する。
請求項１１は、本発明を装置として構成したものであり、縦延伸時に加熱手段として、熱可塑性樹脂フィルムの一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーがフィルムの一方面から他方面へ透過する透過率を有する波長帯の輻射熱を使用することで、縦延伸時にフィルムがカールするのを防止できる。
請求項１２は請求項１１において、前記加熱手段は、最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の近赤外線であると共に、前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さに応じて前記透過率になるように波長帯を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
これは、輻射熱を発生する光線の中でも近赤外線は、エネルギーの透過性に優れたものであり、特に最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の近赤外線が好ましい。これにより、縦延伸時のカール発生を一層確実に抑制することができる。
本発明の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法及び装置によれば、比較的厚さの厚い熱可塑性樹脂フィルムであっても、カールを発生させないように縦延伸することができる。
従って、本願発明により製造される光学フィルム用ベースフィルムは、平面性が良好で光学特性に優れている。
以下添付図面に従って本発明の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法及び装置並びに光学フィルム用ベースフィルムの好ましい実施の形態を説明する。
尚、熱可塑性樹脂の種類は特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等にも本発明は適用できるが、本実施の形態では光学フィルム用ベースフィルムとして特に好ましいポリエステルの例で以下に説明する。
本発明の実施の形態において使用されるポリエステルは、ジオールとジカルボン酸とから重縮合により得られるポリマーであり、ジカルボン酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸などで代表されるものであり、また、ジオールとしてはエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノールなどで代表されるものである。具体的には例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレン−Ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレートなどがあげられる。もちろん、これらのポリエステルは、ホモポリマーであっても、成分が異なるモノマーとの共重合体あるいはブレンド物であっても良い。共重合成分としては、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などのカルボン酸成分などがあげられる。
ポリエステルフィルムはポリエステルとその他のポリマーとのブレンド樹脂よりなるものであってもよいが、その場合でもポリエステルの含有率が５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上であることが好ましい。
また、使用するポリマー中には、重合段階で、リン酸、亜リン酸、及びそれらのエステルならびに無機粒子（シリカ、カオリン、炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、アルミナなど）が含まれていても良いし、重合後ポリマーに無機粒子等がブレンドされていても良い。また、他の添加剤、例えば、安定剤、着色剤、難燃化剤等を含有する事もできる。
図１は、本発明の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置の一例を示す全体構成図であり、熱可塑性樹脂としてポリエステル樹脂の例である。
図１に示すように、延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置１０は、ダイ１２からシート状（薄膜状）に押し出された溶融ポリエステル樹脂１４を、冷却ドラム１６で冷却固化させてポリエステルフィルム１８を製膜する製膜工程部１５と、製膜されたポリエステルフィルム１８をフィルムの流れ方向（走行方法）に縦延伸する縦延伸工程部２０と、縦延伸されたポリエステルフィルム１８を幅方向に横延伸する横延伸工程部２４と、こうして二軸延伸（縦延伸及び横延伸）されたポリエステルフィルム１８を巻き取る巻取工程部２８より構成される。また、縦延伸工程部２０では、延伸ロール等が配設される設置部分の設置スペースの関係上、フィルム表裏面の一方面にしか加熱ヒーターを配置できないことが多く、縦延伸工程部２０での加熱についての詳細は後記する。
まず、製膜工程部１５について説明する。上記ポリエステル樹脂を十分乾燥後、例えば、ポリエステル樹脂の融点＋１０℃以上５０℃以下の温度範囲に制御された押出機（図示せず）、フィルター（図示せず）及びダイ１２を通じてシート状に溶融押出しし、回転する冷却ドラム１６（キャストドラムともいう）上にキャストして急冷固化したフィルムを得る。この急冷固化したポリエステルフィルム１８は実質的に非晶状態である。
図２は、ダイ１２と冷却ドラム１６との好ましい位置関係を示した図である。図２に示すように、冷却ドラム１６の回転軸Ｏと、回転軸Ｏの直上の冷却ドラム周面の点Ａと結ぶ線を角度０としたときに、−２０度の角度の位置Ｂ〜＋９０度の角度の位置Ｃの範囲内にダイ１２を配置することが好ましく、−１０度の角度〜＋４５度の角度の範囲内であることがより好ましい。ダイ１２を配置する位置が−２０度を超えてマイナス側になると、フィルム面に横段状ムラや縦スジが発生し易くなる。尚、ダイ１２の配置位置は、必然的に９０度を超えて大きくなることはない。
また、ダイ１２先端から冷却ドラム１６周面までの距離であるエアギャップＳは２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下が好ましく、４０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下がより好ましい。エアギャップＳが２０ｍｍ未満では、フィルム面に横段状ムラや縦スジが発生し易くなる。逆に、エアギャップＳが３００ｍｍを超えると、膜揺れを起こし厚みムラとなる。
更に製膜工程部１５での、横段ムラ、縦スジ、厚みムラ等の欠陥を抑制のためには、冷却ドラム１６との関係が上記のような位置関係に設置されたダイ１２からシート状に吐出された溶融樹脂は、冷却ドラム１６近傍に配置された図示しないワイヤーピニング装置などの静電印加装置によって７ｋＶ以上１５ｋＶ以下の高電圧が印加されることが好ましい。この印加により、ダイ１２から吐出された溶融ポリエステル樹脂１４と冷却ドラム１６の密着性を上げ、急冷固化した未延伸のポリエステルフィルムを得ることができる。
このようにして得られた未延伸のポリエステルフィルム１８は、縦延伸工程部２０に送られて縦延伸される。
縦延伸工程部２０は、図３に示すように、主として、一対のロール２２Ａ、２２Ｂから成る低速ニップロール２２と、低速ニップロール２２よりも高速で回転する一対のロール２６Ａ、２６Ｂから成る高速ニップロール２６と、ポリエステルフィルム１８の表裏面のうちの表面を加熱する輻射式の加熱手段である近赤外線ヒーター３０と、から構成される。図３では、ポリエステルフィルム１８の裏面側にも加熱手段を配置できるスペースがあるが、実際の現場では、上記したように他の機器や装置のレイアウト上、フィルム裏面側に加熱手段を配置できないことが多い。
近赤外線ヒーター３０は、低速ニップロール２２と高速ニップロール２６との間であって、ポリエステルフィルム１８の走行方向に沿って配置される。図３では、近赤外線ランプ３０Ａをポリエステルフィルム１８の走行方向に沿って３連並べた場合で示しているが、近赤外線ランプ３０Ａの数は適宜変更できる。近赤外線ランプ３０Ａの長さ（フィルム幅方向の長さ）は、ポリエステルフィルム１８の幅よりも大きい方が好ましい。また、近赤外線ランプ３０Ａの背面には、反射ミラー３０Ｂが設けられ、近赤外線ランプ３０Ａから発射された輻射熱がポリエステルフィルム１８に向けて平行光として発射される。これにより、縦延伸されるポリエステルフィルム１８が所望の縦延伸温度まで加熱される。この場合、ポリエステルフィルム１８の走行速度は５ｍ／分以上２００ｍ／分以下がよく、１０ｍ／分以上１５０ｍ／分以下であることがより好ましい。
そして、本発明では、図４に示すように、近赤外線ランプ３０Ａからポリエステルフィルム１８の表面に輻射される熱エネルギー全体Ａのうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーＢがポリエステルフィルム１８の表面から裏面へ透過可能な透過率の波長帯で構成されている。この場合、フィルム表面から外側に輻射されてしまった輻射熱は上記の熱エネルギー全体Ａには含まれない。透過率が２０％以上５０％以下になっているか否かは、次のようにして測定できる。即ち、ＣＡＰＴＥＣ社製の輻射センサーを用いて、フィルムを通す前と通した後での熱流束値（Ｗ／ｍ２）を測定し、その比を求めることで透過率を知ることができる。
この透過率を有する近赤外線の波長帯としては、最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の範囲であることが好ましい。しかし、波長帯が一定である場合には、ポリエステルフィルム１８の厚みが変わると透過率も変わる。従って、最大エネルギー波長を０．８μｍ以上２．５μｍ以下に限定するものではなく、ポリエステルフィルム１８の厚みに応じて最大エネルギー波長の領域をシフト（移動）させることが好ましい。通常、光学フィルム用ベースフィルムの製造において、ポリエステルフィルム１８の厚みは、縦延伸する前において、８００μｍ以上４０００μｍ以下の範囲であり、その厚みに応じて最大エネルギー波長の領域をシフト制御するとよい。
シフトするための制御手段としては特に図示しないが、ポリエステルフィルム１８の厚みと最大エネルギー波長の透過率との関係を予め求めておいて（関係はオフラインで求める）、そのデータを記憶しておく記憶手段と、縦延伸前のポリエステルフィルム１８の厚みを測定する測定手段と（測定はオンライン又はオフラインで行うことができる）、記憶手段のデータと測定結果とに基づいて前記透過率になるための近赤外線ヒーター３０の最大エネルギー波長を可変する可変手段と、により構成することができる。
このように、ポリエステルフィルム１８を透過する加熱手段（近赤外線ヒーター３０）を用いて縦延伸されるポリエステルフィルム１８を加熱することで、フィルム表裏面の温度差を小さくすることができる。これにより、縦延伸時のポリエステルフィルム１８のカールを効果的に抑制することができる。この場合、後記する横延伸後のポリエステルフィルム１８のカール値としては２０ｍｍ以下であることが好ましい。
カールの測定方法は、横延伸後のポリエステルフィルム１８について、幅２０ｍｍ、長さ３３３ｍｍの短冊状にサンプルを切り出し、サンプルを立てて中央を固定し、カールして中央部の接線より離れている両端部分の長さを測定する。そして、両端部分の測定値の平均値をカール値としてｍｍ単位で表した。
本発明においては、縦延伸工程部２０におけるポリエステルフィルム１８の表裏面の温度差は２０℃度以下であることが好ましい。フィルム表裏面の温度差を測定する温度計としては、例えば放射温度計を好適に使用できる。
更には、ポリエステルフィルム１８の表裏面の温度差の影響は、フィルム表裏面の間のＸ線回折のピーク差や、フィルム表裏面のフィルム搬送方向における最大屈折差として現れる。従って、このピーク高さや最大屈折率差を規定することによっても、カールの発生を一層確実に抑制できる。具体的には、縦延伸工程の終了時点において、フィルム表裏面のＸ線回折のピーク高さは、ピーク高さの小さい面のピーク高さを１００としたときにピーク高さの大きな面のピーク高さが２００％以下の関係にあり、且つ前記終了時点でのフィルム表裏面のフィルム搬送方向における屈折率の差が０．０４以下であることが好ましい。
従って、透過率が２０％以上５０％以下になる近赤外線ヒーター３０によって縦延伸されるポリエステルフィルム１８を加熱したら、ポリエステルフィルム１８の表裏面に付与される熱量の違いを、表裏面の温度差、Ｘ線回折のピーク高さの差、及び最大屈折率差の３項目の少なくとも１項目でモニターリングすることが好ましい。
上記の如く縦延伸工程部２０で縦延伸されたポリエステルフィルム１８は横延伸工程部２４において横延伸される。
横延伸部でフィルムは延伸前に加熱される。横延伸でのフィルムの温度はガラス転移温度〜ガラス転移温度＋１００℃の範囲が良く、更に好ましくは、ガラス転移温度＋１０℃〜ガラス転移温度＋６０℃の範囲である。加熱方法としては、熱風や赤外線を用いたヒーターが使用できる。横延伸倍率は縦延伸同様、フィルムに要求される特性によって選ばれるが、本発明の場合、２〜５倍が良い。
横延伸されたフィルムは熱固定される。熱固定温度としては、フィルムの融点−５０℃〜融点−５℃が良い。さらに好ましくは融点−４０℃〜融点−１５℃の範囲である。熱固定に要する時間はフィルムに要求される性能によって異なるが、３秒〜３０秒の範囲が良い。熱固定されたフィルムは幅方向に０％以上１０％以下程度、通常０．５％以上８％以下程度熱緩和され、冷却された後、横延伸工程から搬出される。本発明のポリエステルフィルム厚さは横延伸終了後、３０μｍ以上４００μｍ以下の範囲であり、好ましくは５０μｍ以上３００μｍ以下である。
以上の製膜工程部１５、縦延伸工程部２０、横延伸工程部２４を経て製造された延伸ポリエステルフィルム１８は、光学フィルム用ベースフィルムとして、厚みムラ及びカールが殆どなく、平面性に優れたフィルムを提供することができる。
次に、図１に示した本発明の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置を用いて、縦延伸工程部のフィルム加熱に本発明の条件を満足する実施例と満足しない比較例とで、フィルムのカールの程度がどのように相違するかを試験した。
試験は、実施例及び比較例ともにポリエステルフィルムを使用した。そして、縦延伸工程部において１〜５μｍの範囲で波長を可変できる赤外線ヒータ（ＩＲヒータ）を用いてフィルムの表面（一方面）から加熱しながら縦延伸を行った。
引き続き、縦延伸したフィルムを横延伸工程部で横延伸し、横延伸した後のフィルムについてカールを測定した。カールの測定は前述に記載の方法で行った。光学用途におけるフィルムのカール値の許容限界は２０ｍｍであり、２０ｍｍ以下のものを合格とした。
また、実施例及び比較例ともに縦延伸工程部での延伸倍率を３倍とし、横延伸工程部での延伸倍率を４倍とした。
実施例１〜４及び比較例１〜２の試験条件及びフィルムのカール値は、図５の表１に示す通りである。
実施例１は、２５００μｍの厚みのフィルムを波長１．３μｍの近赤外線による輻射熱で加熱することで、熱エネルギー全体のうち４０％の熱エネルギーがフィルムの表面から裏面に透過するようにした。尚、本発明を満足する熱エネルギー透過率は２０〜５０％の範囲である。
実施例２は、３２００μｍの厚みのフィルムを波長２．２μｍの近赤外線による輻射熱で加熱することで、熱エネルギー全体のうち２３％の熱エネルギーがフィルムの表面から裏面に透過するようにした。
実施例３は、２５００μｍの厚みのフィルムを波長０．９μｍの近赤外線による輻射熱で加熱することで、熱エネルギー全体のうち４８％の熱エネルギーがフィルムの表面から裏面に透過するようにした。
実施例４は、７００μｍの厚みのフィルムを波長２．６μｍの近赤外線の領域を僅かに超えた輻射熱で加熱することで、熱エネルギー全体のうち２５％の熱エネルギーがフィルムの表面から裏面に透過するようにした。
比較例１は、２５００μｍの厚みのフィルムを波長２．８μｍの近赤外線の領域を超えた輻射熱で加熱することで、熱エネルギー全体のうち１５％の熱エネルギーがフィルムの表面から裏面に透過するようにした。
比較例２は、２５００μｍの厚みのフィルムを波長４．７μｍの近赤外線の領域を大きく超えた輻射熱で加熱することで、熱エネルギー全体のうち０％の熱エネルギーがフィルムの表面から裏面に透過するようにした。即ち、熱エネルギーがフィルムを透過しなかった。
その結果、表１から分かるように、実施例１〜４はフィルム表裏面の温度差を７．６〜１８．３℃の範囲に小さくでき、これに伴ってフィルムのカール値も２．５〜１７ｍｍの範囲で、いずれも合格ラインである２０ｍｍ以下を満足することができた。特に、実施例１及び３の熱エネルギー透過率が４０％と４８％の場合には、フィルム表裏面の温度差がそれぞれ９．２℃、７．６℃であり、カール値もそれぞれ５．６ｍｍ、２．５ｍｍで極めて良好な結果であった。実施例４は、フィルム表裏面の温度差が１５．３℃と実施例１及び３よりも高いにも係わらずカール値が６．４ｍｍと小さいのは、フィルム膜厚が７００ｍｍと実施例１及び３よりも薄いために、元々カールしにくいためと考察される。
これに対して、比較例１及び２は、熱エネルギー透過率がそれぞれ１５％、０％で２０％未満であるため、カール値が２４ｍｍ、３０ｍｍと大きくなり、合格ラインであるカール値２０ｍｍ以下を満足できなかった。
また、表１には示さなかったが、熱エネルギー透過率が５０％を超えると、縦延伸中にフィルム温度を縦延伸温度まで上げることができず、延伸倍率が３倍になるように縦延伸することができなかった。
また、実施例１〜４、及び比較例１〜２について、Ｘ線ピークの「高さ比」と屈折率の「フィルム表裏差」を見てみると、フィルム表裏面の「温度差」と、「高さ比」や「フィルム表裏差」とは比例関係にあることが分かる。即ち、フィルム厚みが略同じであれば、フィルム表裏面の「温度差」が小さいと、Ｘ線ピークの「高さ比」や屈折率の「フィルム表裏差」も小さくなる。従って、フィルム表裏面の温度差の他に、Ｘ線ピークの「高さ比」や屈折率の「フィルム表裏差」を規定することによっても、カールの発生を一層確実に抑制できることが分かる。具体的には、フィルム表裏面のＸ線回折のピーク高さは、フィルム表裏面のうちピーク高さの小さい面のピーク高さを１００としたときにピーク高さの大きな面のピーク高さが２００％以下の関係にあることが好ましい。また、屈折率の「フィルム表裏差」は０．０４以下であることが好ましい。
１０…延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置、１２…ダイ、１４…溶融ポリエステル樹脂、１６…冷却ドラム、１８…ポリエステルフィルム、２０…縦延伸工程部、２２…低速ニップローラ、２４…横延伸工程部、２６…高速ニップローラ、２８…巻取工程部、３０…近赤外線ヒーター、３０Ａ…近赤外線ランプ、３０Ｂ…反射鏡、
Claims (12)
- 帯状の熱可塑性樹脂フィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱で加熱しながら縦延伸する縦延伸工程を備えた延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法において、
前記輻射熱は、前記熱可塑性樹脂フィルムの一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが前記一方面から他方面へ透過可能な透過率の波長帯で構成されていることを特徴とする延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さに応じて前記透過率になるように前記波長帯をシフトすることを特徴とする請求項１の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、前記縦延伸する前において８００μｍ以上４０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムは、ポリエステルフィルムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムは、前記輻射熱の加熱により、前記一方面と他方面の温度差が２０℃以下となるようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記輻射熱は、最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の近赤外線であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記縦延伸工程の終了時点における前記延伸熱可塑性樹脂フィルム表裏面のＸ線回折のピーク高さは、前記フィルム表裏面のうちピーク高さの小さい面のピーク高さを１００としたときにピーク高さの大きな面のピーク高さが２００％以下の関係にあり、且つ前記終了時点での前記フィルム表裏面のフィルム搬送方向における屈折率の差が０．０４以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記縦延伸工程の後に横延伸工程を行うことを特徴とする請求項１〜７の何れか１の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 前記延伸熱可塑性樹脂フィルムは、前記横延伸後のカール値が２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造方法により製造されたことを特徴とする光学フィルム用ベースフィルム。
- 帯状の熱可塑性樹脂フィルムの表裏面のうちの一方面を、輻射熱式の加熱手段で加熱しながら縦延伸する縦延伸工程を備えた熱可塑性樹脂フィルムの製造装置において、
前記加熱手段は、前記熱可塑性樹脂フィルムの一方面に輻射される熱エネルギー全体のうち２０％以上５０％以下の熱エネルギーが前記一方面から他方面へ透過する透過率を有する波長帯の輻射熱であることを特徴とする延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置。 - 前記加熱手段は、最大エネルギー波長が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の近赤外線であるとともに、
前記熱可塑性樹脂フィルムの厚さに応じて前記透過率になるように波長帯を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１１の延伸熱可塑性樹脂フィルムの製造装置。
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