JP2009179031A - 流延装置、溶液製膜設備及び溶液製膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】剥げ残りを防止しつつ積層フィルムを製造する。
【解決手段】フィードブロックは、第1ドープが通過する第1流路と、第1ドープよりも低い粘度の第2ドープが通過する第2流路と、各流路と吐出口とを連通するスロットと、スロットに設けられた合流部とを備える。合流部では、各ドープから各ドープが層を成す積層ドープが生成される。円柱状のピン96cは、合流部における第2流路の出口を塞ぐ。ピン96cは、積層方向と直交する拡幅方向と軸とが沿うように配される。ピン96cの側面には、合流部と副流路とを連通する切欠部100が、周方向に伸びるように設けられる。切欠部100は、方向Xの幅W1がスロットの拡幅方向の流路幅よりも狭くなるように、方向Xの両端部における径方向の深さは、方向Xの中央部よりも浅くなるように設けられる。
【選択図】図6
【解決手段】フィードブロックは、第1ドープが通過する第1流路と、第1ドープよりも低い粘度の第2ドープが通過する第2流路と、各流路と吐出口とを連通するスロットと、スロットに設けられた合流部とを備える。合流部では、各ドープから各ドープが層を成す積層ドープが生成される。円柱状のピン96cは、合流部における第2流路の出口を塞ぐ。ピン96cは、積層方向と直交する拡幅方向と軸とが沿うように配される。ピン96cの側面には、合流部と副流路とを連通する切欠部100が、周方向に伸びるように設けられる。切欠部100は、方向Xの幅W1がスロットの拡幅方向の流路幅よりも狭くなるように、方向Xの両端部における径方向の深さは、方向Xの中央部よりも浅くなるように設けられる。
【選択図】図6
Description
本発明は、流延装置、溶液製膜設備及び溶液製膜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、強靭性を有し、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(LCD)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の光学機能性フィルムに用いられている。
フィルムの主な製造方法としては、溶融押出方法と溶液製膜方法とがある。溶融押出方法とは、ポリマーをそのまま加熱溶解させた後、押出機で押し出してフィルムを製造する方法であり、生産性が高く、設備コストも比較的低額であるなどの特徴を有する。しかし、フィルムの膜厚を高い精度で調整することが難しく、また、フィルム上に細かいスジ(ダイライン)ができるために、光学機能性フィルムへ使用することができるような高品質のフィルムを製造することが困難である。一方、溶液製膜方法は、ポリマーと溶媒とを含む液を、流延ダイを用いて支持体上に流延し、支持体上に形成した流延膜が自己支持性を有するものとなった後、これを支持体から剥がして湿潤フィルムとし、さらに、この湿潤フィルムを乾燥させてフィルムとする方法である。溶融押出方法に比べて、光学等方性や膜厚の厚み均一性に優れるとともに、含有異物の少ないフィルムを得ることができるため、光学機能性フィルムは、主に溶液製膜方法で製造されている。
膜厚方向に層構造を有するフィルムを製造する場合には、流延ダイの上流側にフィードブロックに設けてなる流延装置を用いる。フィードブロックには、相対的に高い粘度の樹脂溶液(以下、高粘度ドープと称する)及び相対的に低い粘度の樹脂溶液(以下、低粘度ドープと称する)が供給される。そして、供給された各ドープは、高粘度ドープ流路及び低粘度ドープ流路を介して、フィードブロック内の合流部へ送られる。合流部では、各ドープが層をなす積層ドープが生成する。そして、この積層ドープは、流延ダイに送られる。流延ダイの拡幅スロット部では、積層方向への圧縮により、積層ドープを積層方向と直交する拡幅方向に拡幅する。拡幅された積層ドープは、流延ダイの吐出口から支持体上に吐出され、各ドープが膜厚方向に層を成す流延膜となる。その後、上述した溶液製膜方法と同様にすることで、膜厚方向に層構造を有するフィルムを得ることができる。
この積層流延膜や積層フィルムは、低粘度ドープからなる表層と高粘度ドープからなる基層とが、膜厚方向に層をなす構造を有する。これらの積層流延膜や積層フィルムの構造として、例えば、低粘度ドープからなる層及び高粘度ドープからなる層により構成されるものや、2つの低粘度ドープからなる層及びその間に位置する高粘度ドープからなる層により構成されるもの等が知られている。そして、高粘度ドープとして、フィルムに求められる物性を有する組成のものを、そして、低粘度ドープとして、製造中に発生する面状の悪化、剥ぎ取り性の低下などを改善する組成のもの、または、製造後のフィルムのハンドリング性を向上させる組成のものを用いることにより、所望の光学的特性を有し、膜厚が均一で、面状に優れた積層フィルムを製造することができる。
従来では、合流部における高粘度ドープ流路及び低粘度ドープ流路の出口が、拡幅方向において等しい幅に設けられていた。このようなフィードブロックから得られる積層ドープにより積層流延膜をつくると、拡幅スロット部において、拡幅方向の中央部にあった低粘度ドープの一部が拡幅方向の両端部に流れ込み、結果として、高粘度ドープを覆う、いわゆる、回り込み現象が発生してしまう。
回り込み現象が生じた積層流延膜の幅方向両端部(以下、耳部と称する)では、表層の厚さが、中央部に比べ厚くなる。この低粘度ドープは、高粘度ドープに比べて、溶媒の濃度が高くポリマーの濃度が低いため、耳部では、拡幅方向の中央部に比べて自己支持性が発現しにくく、積層流延膜を支持体から剥ぎ取る際、耳部が支持体に残留してしまう(以下、剥げ残りと称する)。この剥げ残りが一旦発生すると、これをきっかけに剥げ残りが堆積してしまい、結果として、耳部からフィルムが裂けてしまう。また、回り込み現象が生じた積層流延膜の耳部では、中央部に比べ多量の溶媒が含まれる。したがって、積層流延膜全体を乾燥する際には、耳部において発泡するおそれが極めて高い。そして、耳部から発泡が発生すると、発泡箇所からフィルムが裂けてしまう。
特許文献1に記載された流延装置には、フィードブロックの合流部に、所定の幅の切欠溝を有するディストリビューションピンを設けられている。この切欠溝を介して、低粘度ドープを合流部に流すことで、積層ドープにおける低粘度ドープの拡幅方向の幅が高粘度ドープの幅に比べ狭くなり、結果として、回り込み現象を抑えることができる。
特開2002−221620号公報
しかし、特許文献1に記載されたディストリビューションピンを用いても、回り込み現象の発生を抑えられない場合があった。発明者らは、鋭意検討の結果、幅方向の両端部における切欠き溝の深さを調節することにより、回り込み現象の発生を防止することを見出した。
本発明では、支持体上での剥げ残りを防ぐとともに、表層の厚みが均一の積層流延膜をつくることができる流延装置、この流延装置を用いて積層流延膜から、表層の厚みが均一の積層フィルムを製造する溶液製膜設備及び溶液製膜方法を提供することを目的とする。
本発明は、フィードブロックにポリマーと溶媒とを含む第1ドープ及び前記第1ドープよりも低い粘度の第2ドープを送り、前記フィードブロックの合流部に設けたディストリビューションピンの切欠部により前記第2ドープの流量を調節して、前記第1ドープ及び前記第2ドープが第1方向に層を成す平行流を形成し、前記フィードブロックを出た前記平行流を流延ダイに送って、前記平行流を前記第1方向と直交する第2方向に拡幅して吐出口から支持体上に流延し、前記第1ドープ及び前記第2ドープが膜厚方向に層をなす積層流延膜を形成する流延装置において、前記切欠部の前記第2方向の両端部に設けられ、前記切欠部を流れる前記第2ドープの両端部流量を中央部流量よりも少なくする流量減少部を有することを特徴とする。
前記流量減少部は、前記切欠部の底面と両側面との間に設けた突条であり、前記切欠部の幅をW1、前記突条の幅をW2としたときに、W1/W2が13以上30以下であり、前記切欠部における前記突条部分の深さをD2、前記突条を除く他の部分の深さをD1としたときに、D1/(D1−D2)が1.5以上5以下であることが好ましい。また、前記合流部の前記第2方向での開口長さをW3とし、前記吐出口の前記第2方向での前記開口長さをW4としたときに、W4/W3が10以上30以下であることが好ましい。
また、本発明の溶液製膜設備は、上記記載の流延装置と、エンドレスに走行し、前記流延膜の支持面の走行速度を30m/分以上にする前記支持体と、前記支持体から剥ぎ取った前記流延膜を乾燥して、フィルムとする乾燥装置と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の溶液製膜方法は、上記記載の流延装置を用いて、エンドレスに走行し、前記流延膜の支持面の走行速度を30m/分以上にする記支持体上に吐出し、前記支持体上に長尺状の前記流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に剥ぎ取り、剥ぎ取られた前記流延膜を乾燥して、フィルムとすることを特徴とする。
前記フィルムの幅が2500mm以上4000mm以下であることが好ましい。また、前記ポリマーがセルロースアシレートを含むことが好ましい。
本発明によれば、切欠部の第2方向の両端部に設けられ、切欠部を流れる第2ドープの両端部流量を中央部流量よりも少なくする流量減少部を有するため、回り込み現象の発生を抑え、支持体上での剥げ残りを防ぐとともに、表層の厚みが均一の積層フィルムを製造することができる。
以下に、本発明の実施態様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態様に限定されるものではない。
(溶液製膜方法)
図1に、本実施形態で用いるフィルム製造ライン10の概略図を示す。フィルム製造ライン10は、流延室12とピンテンタ13とクリップテンタ14と乾燥室15と冷却室16と巻取室17とを有する。
図1に、本実施形態で用いるフィルム製造ライン10の概略図を示す。フィルム製造ライン10は、流延室12とピンテンタ13とクリップテンタ14と乾燥室15と冷却室16と巻取室17とを有する。
ストックタンク20は、後述する流路を介して流延室12と接続する。ストックタンク20には、モータ20aで回転する攪拌翼20bとジャケット20cとが備えられており、その内部には、溶媒とフィルム22の原料となるポリマーとを含むドープ24が貯留されている。ストックタンク20は、常時、その外周面に設けられているジャケット20cにより、ドープ24の温度が略一定となるように調整されるとともに、攪拌翼20bの回転により、ポリマーなどの凝集を抑制しながら、ドープ24を均一の状態に保持する。
ストックタンク20と後述するフィードブロックとの間には、中間層用ドープ流路30aと裏面層用ドープ流路30bと表面層用ドープ流路30cとが接続されている。ドープ24は、それぞれの流路30a〜30cに設けられているポンプ31a〜31cにより、送液される。ポンプ31a〜31cは、図示しない制御部に接続する。この制御部により、ポンプ31a〜31cは、所定の流量で各ドープを送り出す。ポンプ31a〜31cとしては、ギアポンプを用いることが好ましい。
中間層用ドープ流路30aには、配管を介してストックタンク33aが接続する。ストックタンク33aには、中間層用添加液34aが貯留する。流路30aとストックタンク33aとを接続する配管には、ポンプ35aが設けられる。ストックタンク33a中の中間層用添加液34aは、ポンプ35aにより中間層用ドープ流路30aに送液され、中間層用ドープ流路30a中のドープ24に添加される。その後、ドープ24と中間層用添加液34aとは、中間層用ドープ流路30aに設けられる静止型混合器(スタティックミキサ)38aにより攪拌混合されて均一となる。以下、このドープを中間層用ドープ39aと称する。中間層用添加液34aには、例えば紫外線吸収剤,レターデーション制御剤や可塑剤などの添加剤が予め含まれた溶液(または分散液)が入れられている。
裏面層用ドープ流路30b及び表面層用ドープ流路30cも、中間層用ドープ流路30aと同様に構成されており、対応する液、各装置には、枝番b、cを付し、その詳細の説明を省略する。裏面層用添加液34bや表面層用添加液34cには、支持体である流延バンドからの剥離を容易とする剥離促進剤(例えば、クエン酸エステルなど)、フィルムをロール状に巻き取った際にフィルム間での密着を抑制するマット剤(例えば、二酸化ケイ素など)や劣化防止剤などの添加剤が予め含有されている。なお、裏面層用添加液34bや表面層用添加液34cには、可塑剤,紫外線吸収剤やレターデーション制御剤などの光学特性制御剤などの添加剤が含まれていても良い。以下、裏面層用ドープ流路30bで攪拌混合されたドープを裏面層用ドープ39bと称し、表面層用ドープ流路30cで攪拌混合されたドープを表面層用ドープ流路30cと称する。
これらのドープ39a〜39cを用いて、後述する方法を行うことにより、厚さ方向に層構造をもつフィルムを製造することができる。中間層用ドープ39aとしては、製造するフィルムの強度や光学的機能に適したドープを用い、裏面層用ドープ39b及び表面層用ドープ39cとしては、光学機能性フィルムの平面性や滑り性を良くするためのドープを用いる。また、上記に加え、裏面層用ドープ39b及び表面層用ドープ39cとして、中間層用ドープ39aよりも粘性が低いものを用いることが好ましい。これにより、後述する流延膜や湿潤フィルムの表面におけるスジやムラ等の欠陥の発生や、厚さムラの発生等を防ぐことができる。
(ドープ濃度)
なお、中間層用ドープ39aに含まれるポリマー濃度は、15重量%以上30重量%以下であることが好ましく、20重量%以上25重量%以下であることがより好ましい。裏面層用ドープ39b及び表面層用ドープ39cに含まれるポリマー濃度は、10重量%以上25重量%以下であることが好ましく、15重量%以上25重量%以下であることがより好ましく、19重量%以上22重量%以下であることが特に好ましい。
なお、中間層用ドープ39aに含まれるポリマー濃度は、15重量%以上30重量%以下であることが好ましく、20重量%以上25重量%以下であることがより好ましい。裏面層用ドープ39b及び表面層用ドープ39cに含まれるポリマー濃度は、10重量%以上25重量%以下であることが好ましく、15重量%以上25重量%以下であることがより好ましく、19重量%以上22重量%以下であることが特に好ましい。
流延室12には、3種類のドープ39a〜39cから、後述する積層ドープをつくるフィードブロック51と、積層ドープを流出する流延ダイ52と、支持体であり、積層ドープから流延膜53を形成するキャスティングドラム(以下、流延ドラムと称する)54と、流延ドラム54から流延膜53を剥ぎ取る剥取ローラ55と、温調装置56、57と凝縮器(コンデンサ)58と回収装置59とが備えられている。また、制御部60は、流延ドラム54、温調装置56、57、回収装置59等と接続する。
また、凝縮器58は、流延室12内に気化する溶媒を凝縮液化する。制御部60の制御の下、回収装置59は、凝縮器58により凝縮液化した溶媒を回収し、流延室12内の雰囲気のガス露点TRを、所定の範囲に保つ。ガス露点とは、流延室12内の雰囲気に気化する溶媒の凝縮液化が開始する温度である。回収された溶媒は再生装置で再生された後に、ドープ調製用溶媒として再利用される。制御部60の制御の下、温調装置57は、流延室12内の雰囲気の温度を所定の範囲に保つ。
(流延ドラム)
流延ドラム54は、制御部60の制御の下、図示を省略した駆動装置により軸54aを中心に、方向Z1へ回転する。流延ドラム54の回転により、周面54bは方向Z1へ所定の速度ZVで走行する。温調装置56は、制御部60の制御の下、所望の温度に調節された伝熱媒体を、流延ドラム54内に設けられる流路中を循環させる。この伝熱媒体の循環により、流延ドラム54の周面54bの温度を所望の温度TSに保つことができる。
流延ドラム54は、制御部60の制御の下、図示を省略した駆動装置により軸54aを中心に、方向Z1へ回転する。流延ドラム54の回転により、周面54bは方向Z1へ所定の速度ZVで走行する。温調装置56は、制御部60の制御の下、所望の温度に調節された伝熱媒体を、流延ドラム54内に設けられる流路中を循環させる。この伝熱媒体の循環により、流延ドラム54の周面54bの温度を所望の温度TSに保つことができる。
流延ドラム54の幅は特に限定されるものではないが、ドープの流延幅の1.1倍〜2.0倍の範囲のものを用いることが好ましい。周面54bの表面粗さは0.01m以下となるように研磨したものを用いることが好ましい。周面54bの表面欠陥は最小限に抑制する必要がある。具体的には、30μm以上のピンホールが無く、10μm以上30μm未満のピンホールは1個/m2以下であり、10μm未満のピンホールは2個/m2以下であることが好ましい。流延ドラム54の回転に伴う周面54bの径方向の位置変動は200μm以下であることが好ましい。流延ドラム54の速度変動を3%以下とし、流延ドラム54が一回転する際に生じる幅方向の蛇行は3mm以下とすることが好ましい。
流延ドラム54の材質は、ステンレス製であることが好ましく、十分な耐腐食性と強度とを有するようにSUS316製であることがより好ましい。流延ドラム54の周面54bに施されるクロムメッキ処理はビッカース硬さHv700以上、膜厚2μm以上、いわゆる硬質クロムメッキであることが好ましい。
フィードブロック51は、流路30a〜30cから送られる各ドープ39a〜39cを合流させて、積層ドープ61(図2参照)をつくり、所定の流量の積層ドープ61を流延ダイ52へ送る。そして、流延ダイ52は、回転する流延ドラム54の周面54bに向けて、積層ドープ61を吐出する。その後、流延ドラム54の周面54b上の積層ドープ61から流延膜53が形成される。そして、流延ドラム54が約3/4回転する間に、冷却ゲル化によって自己支持性を流延膜53が持つに至り、流延膜53は剥取ローラ55によって流延ドラム54から剥ぎ取られる。
また、減圧チャンバ63を、流延ダイ52に対し、方向Z1の上流側に配置してもよい。減圧チャンバ63は、流延ビードの背面(後に、流延ドラム54の周面54bに接する面)側を所望の圧力まで減圧する。図示しない制御部の制御の下、減圧チャンバ63は、流延ビードの背面側を−10Pa以上−2000Pa以下の範囲で減圧することができる。流延ビードの背面側の減圧により、流延ドラム54の回転により発生する同伴風の影響を少なくし、流延ダイ52と流延ドラム54との間に安定した流延ビードを形成し、膜厚ムラの少ない流延膜53を形成することができる。
流延室12の下流には、渡り部65、ピンテンタ13、クリップテンタ14が順に設置されている。渡り部65は、剥取ローラ55によって剥ぎ取られた湿潤フィルム68を、ローラ66により、ピンテンタ13に導入する。ピンテンタ13は、湿潤フィルム68の両側縁部を貫通して保持する多数のピンプレートを有し、このピンプレートが軌道上を走行する。ピンプレートにより走行する湿潤フィルム68に対し乾燥風が送られ、湿潤フィルム68は乾燥し、フィルム22となる。
クリップテンタ14は、フィルム22の両側縁部を把持する多数のクリップを有し、このクリップが延伸軌道上を走行する。クリップにより走行するフィルム22に対し乾燥風が送られ、フィルム22には、フィルム幅方向への延伸処理とともに乾燥処理が施される。なお、クリップテンタ14は省略しても良い。
ピンテンタ13及びクリップテンタ14の下流にはそれぞれ耳切装置70a、70bが設けられている。耳切装置70a、70bはフィルム22の両側縁部を裁断する。この裁断した両側縁部は、送風によりクラッシャ71a、71bに送られて、粉砕され、ドープ等の原料として再利用される。
乾燥室15には、多数のローラ75が設けられており、これらにフィルム22が巻き掛けられて搬送される。乾燥室15内の雰囲気の温度や湿度などは、図示しない空調機により調節されており、乾燥室15の通過によりフィルム22の乾燥処理が行われる。乾燥室15には吸着回収装置76が接続されており、フィルム22から蒸発した溶媒が吸着回収される。
乾燥室15の出口側には冷却室16が設けられており、この冷却室16でフィルム22が室温となるまで冷却される。冷却室16の下流には強制除電装置(除電バー)80が設けられており、フィルム22が除電される。さらに、強制除電装置80の下流側には、ナーリング付与ローラ81が設けられており、フィルム22の両側縁部にナーリングが付与される。巻取室17には、プレスローラ83を有する巻取機84が設置されており、フィルム22が巻き芯にロール状に巻き取られる。
次に、フィードブロック51及び流延ダイ52の詳細について説明する。図2のように、以下の説明において、フィードブロック51の幅方向をX方向とし、このX方向と直交する方向をY方向とし、高さ方向をZ方向とする。
(フィードブロック)
図3に示すように、フィードブロック51内には、主流路93と、この主流路93に対し合流部95を介し合流する副流路94b、94cとが形成されている。主流路93はフィードブロック51の中央部の高さ方向Zに貫通するように形成されており、フィードブロック51の上面に第1流入口91aが、下面に流出口92が開口している。
図3に示すように、フィードブロック51内には、主流路93と、この主流路93に対し合流部95を介し合流する副流路94b、94cとが形成されている。主流路93はフィードブロック51の中央部の高さ方向Zに貫通するように形成されており、フィードブロック51の上面に第1流入口91aが、下面に流出口92が開口している。
図4に示すように、この主流路93は、内部において、主流路93に直交する断面形状がX軸方向に長い矩形状に形成されている。なお、図4は、合流部95における主流路93の断面形状を表している。
図3に示すように、副流路94b、94cは、方向Yの両側からフィードブロック51の内部に向けて形成されている。副流路94b、94cは合流部95で主流路93と合流する。主流路93のドープ流れに対して、副流路94b、94c内のドープ流れが円滑に合流するように、主流路93に対して、副流路94b、94cは鋭角に交差している。
上記合流部95において、主流路93と副流路94b、94cとの間には、仕切り板としてのベーン97b,97cが取付軸98b、98cを介して揺動自在に取り付けられている。合流部95において、副流路94b、94cの出口には、ディストリビューションピン96b、96cがX方向に配置されている。なお、ベーン97b,97cは省略しても良い。
ディストリビューションピン96cとディストリビューションピン96bとは、フィードブロック51に設けたときに、主流路93に対し対称となるように、配置される。以下、ディストリビューションピン96cについての詳細を説明するが、ディストリビューションピン96bも、ディストリビューションピン96cと同様の構造を有する。
図3及び図5に示すように、ディストリビューションピン96cの周面には、周方向に切欠部100が形成される。切欠部100は、副流路94cと合流部95とを連通する。
図6及び図7に示すように、切欠部100は、溝部101と突条102とからなる。溝部101は、方向Xにおける幅W1が主流路93の方向Xの流路幅W3(図4参照)よりも小さくなるように、そして、径方向における深さD1が方向Xにおいて略一定に、形成される。溝部101の底面101aと方向Xの両端面101bとの間には、突条102が形成されている。突条102は、径方向における深さがD2、すなわち、底面101aからの高さが(D1−D2)であり、方向Xにおける幅がW2となっている。また、切欠部100は、図5及び図6のように、幅W1が周方向で、ドープの流れる方向の下流に向かうに従い、次第に大きくなるように、そして、幅W2、深さD1,高さ(D1−D2)は、周方向に略一定となるように形成される。
(流延ダイ)
図8及び図9に示すように、流延ダイ52は、リップ板110、111と、側板112、113とを備える。そして、リップ板110、111と側板112、113とによって、流延ダイ52には、スロット116が形成される。スロット116は、フィードブロック51の流出口92と接続する流入口114と、積層ドープ61を流出する吐出口115とを連通する。
図8及び図9に示すように、流延ダイ52は、リップ板110、111と、側板112、113とを備える。そして、リップ板110、111と側板112、113とによって、流延ダイ52には、スロット116が形成される。スロット116は、フィードブロック51の流出口92と接続する流入口114と、積層ドープ61を流出する吐出口115とを連通する。
リップ板110は、板本体部110aとリップ部110bとを有する。リップ部110bは、板本体部110aの吐出口115側の先端部に設けられる。同様にして、リップ板111は、板本体部111aとリップ部111bとを有する。
スロット116は、流入口114から吐出口115に向かって順に形成される、第1スロット部116aと拡幅スロット部116bと第2スロット部116cとから構成されている。吐出口115は、方向Xに長い矩形状とされ、その流路幅はW4である。
拡幅スロット部116bは、積層ドープ61の流れ方向に直交する断面(XY面)において、方向Xにおける幅が第1スロット部116aよりも広くなり、方向Yにおける隙間が下流に向かうに従い次第に狭くなるように形成されている。
吐出口115近傍のスロット116内には、必要に応じてインナーディッケル板118、119が設けられている。インナーディッケル板118、119を、方向Xに対し、スロット116の両側端部に設けることが好ましい。インナーディッケル板118、119を用いる場合には、リップ板110、111及びインナーディッケル板118、119によって囲まれる部分をスロットとしてもよい。そして、吐出口115近傍における、拡開面118a、119aとの距離を流路幅W4としてもよい。
フィードブロック51及び流延ダイ52を構成するリップ板110、111とインナーディッケル板118、119の材質は析出硬化型のステンレス鋼を用いることが好ましい。その熱膨張率が2×10−5 (℃−1 )以下の素材を用いることが好ましい。また、電解質水溶液での強制腐食試験でSUS316と略同等の耐腐食性を有するものを用いることもできる。さらに、その素材はジクロロメタン、メタノール、水の混合液に3ヵ月浸漬しても気液界面にピッティング(孔開き)が生じない耐腐食性を有するものを用いる。さらに、鋳造後1ヶ月以上経過し、その後研削加工したものを用いて流延ダイ52を構成することが好ましい。これにより流延ダイ52のスロット116内を流れる積層ドープ61の面状が一定に保たれる。
スロット116並びに、主流路93及び副流路94b、94c(図3参照)の内壁面の仕上げ精度は表面粗さで3μm以下、真直度はいずれの方向にも1μm/m以下のものを用いることが好ましい。方向Yにおけるスロット116の流路幅の平均値が、自動調整により0.5mm〜3.5mmの範囲で調整可能なものを用いる。また、スロット116内でのドープ39a〜39cの剪断速度は1(1/秒)〜5000(1/秒)となるように調整されているものを用いることが好ましい。
流延ダイ52の各構成部材、特に、吐出口115近傍のリップ部110b、111bや、スロット116の内壁面の表面に、所定の表面加工を施しても良い。この表面加工の一例として、セラミックスコーティング、ハードクロムメッキ、窒化処理方法などが挙げられる。セラミックスコーティングを行う場合には、研削可能であり、気孔率が低く脆くなく耐腐食性が良く、かつ流延ダイ52と密着性が良く、ドープと密着性がないものが好ましい。具体的には、タングステン・カーバイド(WC),Al2 O3 ,TiN,Cr2 O3 などが挙げられるが、特に好ましくはWCを用いることである。WCコーティングは、溶射法や蒸着法等で行うことができる。
製膜中は、所定の温度に保持されるように温度調節機(例えば、ヒータ,ジャケットなど)を取り付けることが好ましい。また、流延ダイ52にはコートハンガー型のものを用いることが好ましい。さらに、リップ部110b、111bに、厚み調整ボルト(ヒートボルト)を所定の間隔で設けてヒートボルトによる自動厚み調整機構を取り付けることがより好ましい。ヒートボルトは予め設定されるプログラムによりポンプ(高精度ギアポンプが好ましい)31a〜31c(図1参照)の送液量に応じてプロファイルが設定されることが好ましい。また、フィルム製造ライン10(図1参照)中に図示しない厚み計(例えば、赤外線厚み計)のプロファイルに基づく調整プログラムによってフィードバック制御を行っても良い。流延エッジ部を除いて任意の2点の厚み差は1μm以内に調整し、幅方向厚みの最小値で最も大きな差が3μm以下となるように調整することが好ましい。また、厚み精度は±1.5μm以下に調整されているものを用いることが好ましい。
次に、図1を用いて、フィルム製造ライン10によりフィルム22を製造する方法の一例を説明する。ストックタンク20では、ジャケット20cの内部に伝熱媒体を流すことによりドープ24の温度を25℃以上35℃以下の範囲で略一定となるように調整するとともに、攪拌翼20bの回転により常に均一化している。
ストックタンク20に貯留するドープ24と所定の中間層用添加液34aとから中間層用ドープ39aが調製される。調製された中間層用ドープ39aは、流路30aを介して、フィードブロック51へ送られる。同様にして、ドープ24と所定の添加液34bとから裏面層用ドープ39bが、ドープ24と所定の添加液34cとから表面層用ドープ39cが、それぞれ調製される。調製された裏面層用ドープ39bは、流路30bを介して、調製された表面層用ドープ39cは、流路30cを介して、フィードブロック51へ送られる。各ドープ39a〜39は、フィードブロック51にて積層ドープ61となり、流延ダイ52へ送られる。フィードブロック51、流延ダイ52における積層ドープ61の詳細については後述する。
温調装置56は、流延ドラム54の周面54bの温度TSが、−20℃以上0℃以下の範囲で略一定になるように調節する。流延ドラム54は、軸54aを中心に回転する。これにより、周面54bは、速度ZVで方向Z1へ走行する。速度ZVは、30m/分以上200m/分以下であることが好ましく、40m/分以上150m/分以下であることがより好ましい。流延ダイ52は、積層ドープ61を流延ドラム54へ流延し、流延膜53を形成する。流延膜53は、周面54b上で冷却され、ゲル化により、自己支持性が発現する。その後、剥取ローラ55は、自己支持性が発現した流延膜53を、流延ドラム54から湿潤フィルム68として剥ぎ取り、渡り部65を介して、ピンテンタ13へ案内する。
図10のように、流延膜53には、表面層用ドープ39cからなる表面層53cと、中間層用ドープ39aからなる中間層53aと、裏面層用ドープ39bからなる裏面層53bとが、膜厚方向に層をなすように形成される。裏面層53bは、流延膜53の裏面(流延ドラム54の周面54bに接する面)側に形成される層である。表面層53cは、流延膜53の表面(裏面と反対側の面)側に形成される層である。中間層53aは、流延膜53を構成する層のうち表面層53cと裏面層53bとの間に形成される層である。また、中間層53aは、前述したフィルムの基層となり、表面層53c及び裏面層53bは、前述したフィルムの表層となる。これらの各層の厚さの割合は、積層ドープ61やフィルム22におけるものと略同一である。
ここで、流延膜53の中間層の厚みをDa、流延膜53の表面層53cの厚みをDc、及び裏面層53bの厚みをDbとするとき、Dc/Daが0.01以上0.5以下であることが好ましく、0.04以上0.3以下であることがより好ましい。Dc/Daが0.01未満である場合には、流延ダイ52のスロット116を通過する際、積層ドープ61に発生するせん断応力が増大する。そして、せん断応力の増大により、積層ドープ61では、表面層用ドープ39cと中間層用ドープ39aとの界面が不安定になり、結果として、厚みムラとして発現するため好ましくない。一方、Dc/Daが0.5を超える場合には、表面層の厚さ分布を制御することが困難になるため好ましくない。同様の理由から、Db/Daが0.01以上0.5以下であることが好ましく、0.04以上0.3以下であることがより好ましい。
ピンテンタ13では、多数のピンを湿潤フィルム68の両側端部に差し込んで固定した後、この湿潤フィルム68を搬送する間に乾燥を促進させてフィルム22とする。そして、まだ溶媒を含んでいる状態のフィルム22をクリップテンタ14に送り込む。このとき、クリップテンタ14に送られる直前でのフィルム22の残留溶媒量は、50〜150重量%であることが好ましい。なお、本発明では、フィルム中に残留する溶媒量を乾量基準で示したものを残留溶媒量とする。また、その測定方法は、対象のフィルムからサンプルを採取し、このサンプルの重量をx、サンプルを乾燥した後の重量をyとするとき、{(x−y)/y}×100で算出する。
クリップテンタ14では、チェーンの動きによりエンドレスで走行する多数のクリップによりフィルム22の両側端部を挟持した後、このフィルム22を搬送する間に、乾燥を促進させる。このとき、対面するクリップ間距離(フィルム幅)を拡げてフィルム22の幅方向に張力を付与することでフィルム22を延伸する。このように、フィルム22の幅方向への延伸処理により、フィルム22中の分子が配向し、所望のレターデーション値をフィルム22に付与することができる。
ピンテンタ13及びクリップテンタ14を出たフィルム22は、耳切装置70a、70bによって両側端部が裁断される。両側端部が切断されたフィルム22は、乾燥室15と冷却室16とを経由し、巻取室17内の巻取機84によって巻き取られる。また、耳切装置70a、70bによって切断された両側端部はクラッシャ71a、71bにより粉砕されて、ドープ調製用チップとなり再利用される。
巻取機84で巻き取られるフィルム22は、長手方向(流延方向)に少なくとも100m以上とすることが好ましい。また、フィルム22の幅が600mm以上であることが好ましく、1400mm以上2500mm以下であることがより好ましい。また、本発明は、2500mmより幅広の場合にも効果がある。さらに、フィルム22の厚みが20μm以上または80μm以下の薄いフィルムを製造する際にも本発明は適用される。
図3のように、図示しない駆動部は、ディストリビューションピン96b、96cを、軸を中心に、周方向へ回動し、ベーン97b、97cをその軸98b、98cを中心に回動する。これにより、合流部95における副流路94b、94cの出口の形状、寸法を調節し、積層ドープ61における各層の厚さの割合を調節することができる。フィードブロック51では、ドープ39aが主流路93を介して合流部95へ流入する。ドープ39b、39cは副流路94b、94cに流入し、ディストリビューションピン96b、96cに設けられた切欠部100を介して合流部95へ流入する。
本発明では、図7に示すように、切欠部100が、溝部101の底面101a上、方向Xの両端部に突条102を有する。したがって、図11(A)のように、積層ドープ61のうちドープ39b、39cが占める部分(以下、表層部分と称する)の方向Xにおける幅W11は、積層ドープ61のうちドープ39aが占める部分の方向Xの幅W13に比べて狭い。更に、表層部分のうち、方向Xの両端部の方向Yの厚さD12は、方向Xの中央部の方向Yの厚さD11に比べて薄くなる。
このような積層ドープ61は、流延ダイ52に送られ、拡幅スロット部116bにて、方向Yへの圧縮等により、方向Xに拡幅され、吐出口115から周面54bに吐出される。この拡幅時に、方向Xの中央部にあったドープ39b、39cの一部が、ドープ39aに比べ、方向Xの両端部へ流れ込みやすくなるが、本発明では、合流部95において、図11(A)のような断面構造の積層ドープ61を形成するため、結果として、吐出口115から吐出される際の積層ドープ61の断面構造は、表層部分の方向Yの厚さが方向Xにおいて略均一になる(図11(B)参照)。
したがって、本発明の流延装置によれば、幅方向において、粘度の低いドープ39b、39cからなる表層の厚みが均一の流延膜53をつくり、表層の厚みが均一のフィルム22を製造することができる。
本発明が解決する回り込み現象は、粘性の異なる層からなる積層体を、積層方向から圧縮し、積層方向と直交する方向に拡幅するときに、低粘性のドープの一部が拡幅方向に流れ込むことにより起こる。つまり、積層ドープ61をなす各ドープの粘性差が大きくなると、回りこみ現象が起こりやすくなる。
粘性差が増大する要因としては、主として、流延ダイ52のスロット106中におけるドープの流速があげられる。ドープは粘弾性であるため、スリットにおけるドープの滞留時間が長くなる、すなわち、ドープがスリットを通過する際の速度が遅くなると、ドープのせん断粘度が増大する。ドープの速度が低速になるときにポリマーのせん断粘度が増大する傾向は、ドープに含まれるポリマーの濃度やポリマーの種類等によって異なるが、一般的に、ドープに含まれるポリマーの濃度が高い、或いはポリマーの分子量が大きいときに顕著になる。したがって、粘度の異なるドープからなる積層ドープがスロット106を流れる場合には、この速度の低速化に起因して、ドープ間の粘性差が大きくなってしまう。一方、溶液製膜方法において、フィルムの表面のスジ、凹凸、段ムラなどの欠陥の発生を抑制するためには、スロットを通過する際のドープの速度を遅くすることが知られているが、上記欠陥の発生を抑えつつ、積層フィルムを製造する場合には、上述の通り、回りこみ現象が起きやすくなってしまう。本発明は、上記欠陥の発生を抑えつつ、積層フィルムを製造する場合にも適用可能である。特に、粘度の低いドープの粘度をμL、粘度の高いドープの粘度をμHとすると、μL/μHの値が、0より大きく0.5以下であるとき、スロットを流れる積層ドープ61の速度が30m/分以上であるときに、本発明の効果がより顕著に発揮される。
また、幅の広い積層フィルムを作る場合には、ドープ間の粘性差の増大の有無に関わらず、流延膜において、表層の膜厚が厚くなる部分が多くなり、その結果、剥げ残りや発泡が起こりやすくなる。また、剥げ残りや発泡が起こらない場合であっても、この表層の膜厚が厚くなる部分が、従来の耳切装置70a、70bにて切断されていた耳部に比べて、大きくなると、最終的には、表層の膜厚が厚くなる部分を必要以上に切断除去しなければならず、結果として、生産効率が下がってしまう。したがって、本発明は、欠陥の発生を抑えつつ、幅の広い(例えば、2500mm以上4000mm以下)積層フィルムを効率よく製造する場合にも有効である。
図7に示すように、切欠部100は、W1/W2の値が13以上30以下であり、D1/(D1−D2)の値が1.5以上5以下となるように設けられることが好ましい。W1/W2の値が13より小さい、またはD1/(D1−D2)の値が1.5より小さい場合には、フィルム22の耳部におけるドープ39b、39cの厚みが、中央部に比べ薄くなってしまう。一方、W1/W2の値が30より大きい、または、D1/(D1−D2)の値が5より大きい場合には、フィルム22の耳部におけるドープ39b、39cの厚みが、中央部に比べ厚くなってしまう。
また、ディストリビューションピン96bの径方向における切欠部100の溝深さD1は、0mmより大きく5mm以下であることが好ましく、より好ましくは0mmより大きく4mm以下であることが好ましい。深さD1が5mmを超えると、表層の膜厚分布を略均一にすることが困難となるため好ましくない。
なお、図11(A)に示す積層ドープ61の断面図において、W11の寸法の調節は、W1の調節により行うことができる。同様に、これらW12〜W13、D11、D12の調節は、それぞれ、W2〜W3、D1、D2の調節により、それぞれ、独立して行うことができる。
図4及び図9のように、W4/W3の値が10以上30以下であることが好ましい。W4/W3の値が10未満である場合には、フィードブロック51や流延ダイ52における積層ドープ61の滞留時間が増大し、流延ダイ52のみならず、フィードブロック51におけるドープ39b、39cの回り込み現象の発生が顕著となるため好ましくない。一方、W4/W3の値が30を超える場合には、ドープ39b、39cの方向Xへの拡幅が困難となり、方向Xにおける流延膜53の厚みが均一とならないため好ましくない。
上記実施形態では、底面101aからの高さが(D1−D2)であり、方向Xにおける幅がW2となるような突条102を底面101aに設けたが、本発明はこれに限られない。例えば、図11及び図12のように、底面101aからの高さが、方向Xの両端部から中央部に向かう従って次第に小さくなるように突条102を設けても良い。また、突条102の高さが、方向Xの両端部から中央部に向かう従って次第に小さくなる場合、特に、図12のように、突条102の高さが方向Xの両端部から中央部に向かう従って「D1」から「0」まで次第に小さくなる場合等には、突条102の方向Xの中央部における高さをD2とし、高さD2の部分から高さD1の部分までの幅をW2としてもよい。なお、W2を高さD2の部分から高さ0の部分までの幅としてもよい。更に、方向Xの両端部から中央部に向かう従って、突条102の高さが低くなる割合は、一定でもよいし、変動させても良い。したがって、本発明における切欠部100としては、U溝、V溝や角溝などでもよい。
上記実施形態では、切欠部100の幅W1が流れ方向で下流に向かうに従い次第に大きくなるように、そして、幅W2、深さD1,D2を流れ方向に関係なく略一定となるように形成したが、本発明はこれに限られず、幅W1に代えて、または、幅W1とともに、幅W2及び深さD1、D2のうち少なくとも1つを、流れ方向で下流に向かうに従い次第に大きくなるように、切欠部100を形成しても良い。
積層フィルムを製造するために複数のドープを流延する方法としては、前述の同時積層共流延でも良いし、逐次流延でも良いし、双方を組み合わせても良い。同時積層共流延を行う際には、本実施形態のように流延ダイ52にフィードブロック51を取り付けても良いし、流延ダイ52及びフィードブロック51が一体となった流延装置やマルチマニホールド型流延ダイ(図示しない)を用いても良い。複層構造のフィルムは、共流延により多層からなるフィルムは、空気面側の層(エアー面層)の厚さ及び/又は支持体側の層の厚さがそれぞれ全体のフィルム厚さ中で0.5%〜30%であることが好ましい。さらに、同時積層共流延を行う場合に、ダイスリットから支持体にドープを流延する際に、高粘度ドープを低粘度ドープで包み込まれることが好ましい。また、同時積層共流延を行う場合に、ダイスリットから支持体にドープを流延する際に内部のドープは、そのドープよりもアルコールの組成比が大きなドープで包み込まれることが好ましい。
上記実施形態では、冷却により流延膜53に自己支持性を発現させたが、本発明はこれに限られず、流延膜53に含まれる溶媒の蒸発により流延膜53に自己支持性を発現させてもよい。
上記実施形態では、支持体として流延ドラム54を用いたが、本発明はこれに限られず、ローラに掛け渡され、ローラの回転により、エンドレスに走行する流延バンドを用いてもよい。
上記実施形態では、走行する支持体に積層ドープ61を流延したが、本発明はこれに限られず、静止する支持体に積層ドープ61を流延してもよい。
(ポリマー)
以下、本発明においてドープ24を調製する際に使用する原料について説明する。
以下、本発明においてドープ24を調製する際に使用する原料について説明する。
本実施形態では、ポリマーとしてセルロースアシレートを用いており、セルロースアシレートとしては、セルローストリアセテート(TAC)が特に好ましい。そして、セルロースアシレートの中でも、セルロースの水酸基へのアシル基の置換度が下記式(I)〜(III)の全てを満足するものがより好ましい。なお、以下の式(I)〜(III)において、AおよびBは、セルロースの水酸基中の水素原子に対するアシル基の置換度を表わし、Aはアセチル基の置換度、Bは炭素原子数が3〜22のアシル基の置換度である。なお、TACの90重量%以上が0.1〜4mmの粒子であることが好ましい。ただし、本発明に用いることができるポリマーは、セルロースアシレートに限定されるものではない。
(I) 2.5≦A+B≦3.0
(II) 0≦A≦3.0
(III) 0≦B≦2.9
(I) 2.5≦A+B≦3.0
(II) 0≦A≦3.0
(III) 0≦B≦2.9
セルロースを構成するβ−1,4結合しているグルコース単位は、2位,3位および6位に遊離の水酸基を有している。セルロースアシレートは、これらの水酸基の一部または全部を炭素数2以上のアシル基によりエステル化した重合体(ポリマー)である。アシル置換度は、2位,3位および6位それぞれについて、セルロースの水酸基がエステル化している割合(100%のエステル化の場合を置換度1とする)を意味する。
全アシル化置換度、すなわち、DS2+DS3+DS6の値は、2.00〜3.00が好ましく、より好ましくは2.22〜2.90であり、特に好ましくは2.40〜2.88である。また、DS6/(DS2+DS3+DS6)の値は、0.28以上が好ましく、より好ましくは0.30以上であり、特に好ましくは0.31〜0.34である。ここで、DS2は、グルコース単位における2位の水酸基の水素がアシル基によって置換されている割合(以下、2位のアシル置換度と称する)であり、DS3は、グルコース単位における3位の水酸基の水素がアシル基によって置換されている割合(以下、3位のアシル置換度と称する)であり、DS6は、グルコース単位において、6位の水酸基の水素がアシル基によって置換されている割合(以下、6位のアシル置換度と称する)である。
本発明のセルロースアシレートに用いられるアシル基は1種類だけでもよいし、あるいは2種類以上のアシル基が使用されていてもよい。2種類以上のアシル基を用いるときには、その1つがアセチル基であることが好ましい。2位,3位および6位の水酸基がアセチル基により置換されている度合いの総和をDSAとし、2位,3位および6位の水酸基がアセチル基以外のアシル基によって置換されている度合いの総和をDSBとすると、DSA+DSBの値は、2.22〜2.90であることが好ましく、特に好ましくは2.40〜2.88である。
また、DSBは0.30以上であることが好ましく、特に好ましくは0.7以上である。さらにDSBは、その20%以上が6位水酸基の置換基であることが好ましく、より好ましくは25%以上であり、30%以上がさらに好ましく、特には33%以上であることが好ましい。さらに、セルロースアシレートの6位におけるDSA+DSBの値が0.75以上であり、さらに好ましくは、0.80以上であり、特には0.85以上であるセルロースアシレートも好ましく、これらのセルロースアシレートを用いることで、より溶解性に優れた溶液(ドープ)を作製することができる。特に、非塩素系有機溶媒を使用すると、優れた溶解性を示し、低粘度で濾過性に優れるドープを作製することができる。
セルロースアシレートの原料であるセルロースは、リンター,パルプのどちらから得られたものでもよい。
本発明におけるセルロースアシレートの炭素数2以上のアシル基としては、脂肪族基でもアリール基でもよく、特に限定はされない。例えば、セルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステル、芳香族カルボニルエステル、芳香族アルキルカルボニルエステルなどが挙げられ、それぞれ、さらに置換された基を有していてもよい。これらの好ましい例としては、プロピオニル基、ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、iso−ブタノイル基、t−ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などが挙げられる。これらの中でも、プロピオニル基、ブタノイル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、t−ブタノイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などがより好ましく、特に好ましくは、プロピオニル基、ブタノイル基である。
(溶媒)
ドープを調製する溶媒としては、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン,トルエンなど)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン,クロロベンゼンなど)、アルコール(例えば、メタノール,エタノール,n−プロパノール,n−ブタノール,ジエチレングリコールなど)、ケトン(例えば、アセトン,メチルエチルケトンなど)、エステル(例えば、酢酸メチル,酢酸エチル,酢酸プロピルなど)およびエーテル(例えば、テトラヒドロフラン,メチルセロソルブなど)などが挙げられる。なお、本発明においてドープとは、ポリマーを溶媒に溶解または分散させることで得られるポリマー溶液または分散液を意味している。
ドープを調製する溶媒としては、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン,トルエンなど)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン,クロロベンゼンなど)、アルコール(例えば、メタノール,エタノール,n−プロパノール,n−ブタノール,ジエチレングリコールなど)、ケトン(例えば、アセトン,メチルエチルケトンなど)、エステル(例えば、酢酸メチル,酢酸エチル,酢酸プロピルなど)およびエーテル(例えば、テトラヒドロフラン,メチルセロソルブなど)などが挙げられる。なお、本発明においてドープとは、ポリマーを溶媒に溶解または分散させることで得られるポリマー溶液または分散液を意味している。
上記のハロゲン化炭化水素の中でも、炭素原子数1〜7のハロゲン化炭化水素が好ましく用いられ、ジクロロメタンが最も好ましく用いられる。TACの溶解性、流延膜の支持体からの剥ぎ取り性、フィルムの機械的強度および光学特性などの物性の観点から、ジクロロメタンの他に炭素原子数1〜5のアルコールを1種ないし数種類混合することが好ましい。アルコールの含有量は、溶媒全体に対して2〜25重量%が好ましく、より好ましくは、5〜20重量%である。アルコールとしては、メタノール,エタノール,n−プロパノール,イソプロパノール,n−ブタノールなどが挙げられるが、メタノール,エタノール,n−ブタノール、あるいはこれらの混合物が好ましく用いられる。
最近、環境に対する影響を最小限に抑えることを目的に、ジクロロメタンを使用しない溶媒組成も検討されている。この場合には、炭素原子数が4〜12のエーテル、炭素原子数が3〜12のケトン、炭素原子数が3〜12のエステル、炭素数1〜12のアルコールが好ましく、これらを適宜混合して用いる場合もある。例えば、酢酸メチル,アセトン,エタノール,n−ブタノールの混合溶媒が挙げられる。これらのエーテル、ケトン,エステルおよびアルコールは、環状構造を有するものであってもよい。また、エーテル、ケトン,エステルおよびアルコールの官能基(すなわち、−O−,−CO−,−COO−および−OH)のいずれかを2つ以上有する化合物も溶媒として用いることができる。
セルロースアシレートの詳細については、特開2005−104148号の[0140]段落から[0195]段落に記載されており、これらの記載も本発明に適用することができる。また、溶媒および可塑剤,劣化防止剤,紫外線吸収剤(UV剤),光学異方性コントロール剤,レターデーション制御剤,染料,マット剤,剥離剤,剥離促進剤などの添加剤についても、同じく特開2005−104148号の[0196]段落から[0516]段落に詳細に記載されており、これらの記載も本発明に適用することができる。
本発明の実施例を説明する。以下の各実施例において、実施例1〜4は本発明の実施様態の例であり、比較例1は、実施例1〜4に対する比較実験である。また、各実施例の説明は実施例1で詳細に行い、実施例2〜4及び比較例1については、実施例1と同じ条件の箇所の説明は省略する。
本発明の実施例1について説明する。フィルム製造に使用したポリマー溶液(ドープ)の調製に際しての配合を下記に示す。
[ドープの調製]
ドープ24の調製に用いた化合物の処方を下記に示す。
セルローストリアセテート(置換度2.8) 89.3重量%
可塑剤A(トリフェニルフォスフェート) 7.1重量%
可塑剤B(ビフェニルジフェニルフォスフェート) 3.6重量%
の組成比からなる固形分(溶質)を
ジクロロメタン 80重量%
メタノール 13.5重量%
n−ブタノール 6.5重量%
からなる混合溶媒に適宜添加し、攪拌溶解してドープ24を調製した。なお、ドープ24のTAC濃度は略23重量%になるように調整した。ドープ24を濾紙(東洋濾紙(株)製,#63LB)にて濾過後さらに焼結金属フィルタ(日本精線(株)製06N,公称孔径10μm)で濾過し、さらにメッシュフイルタで濾過した後にストックタンク20に入れた。
ドープ24の調製に用いた化合物の処方を下記に示す。
セルローストリアセテート(置換度2.8) 89.3重量%
可塑剤A(トリフェニルフォスフェート) 7.1重量%
可塑剤B(ビフェニルジフェニルフォスフェート) 3.6重量%
の組成比からなる固形分(溶質)を
ジクロロメタン 80重量%
メタノール 13.5重量%
n−ブタノール 6.5重量%
からなる混合溶媒に適宜添加し、攪拌溶解してドープ24を調製した。なお、ドープ24のTAC濃度は略23重量%になるように調整した。ドープ24を濾紙(東洋濾紙(株)製,#63LB)にて濾過後さらに焼結金属フィルタ(日本精線(株)製06N,公称孔径10μm)で濾過し、さらにメッシュフイルタで濾過した後にストックタンク20に入れた。
[セルローストリアセテート]
なお、ここで使用したセルローストリアセテートは、残存酢酸量が0.1重量%以下であり、Ca含有率が58ppm、Mg含有率が42ppm、Fe含有率が0.5ppmであり、遊離酢酸40ppm、さらに硫酸イオンを15ppm含むものであった。また6位水酸基の水素に対するアセチル基の置換度は0.91であった。また、全アセチル基中の32.5%が6位の水酸基の水素が置換されたアセチル基であった。また、このTACをアセトンで抽出したアセトン抽出分は8重量%であり、その重量平均分子量/数平均分子量比は2.5であった。また、得られたTACのイエローインデックスは1.7であり、ヘイズは0.08、透明度は93.5%であった。このTACは、綿から採取したセルロースを原料として合成されたものである。
なお、ここで使用したセルローストリアセテートは、残存酢酸量が0.1重量%以下であり、Ca含有率が58ppm、Mg含有率が42ppm、Fe含有率が0.5ppmであり、遊離酢酸40ppm、さらに硫酸イオンを15ppm含むものであった。また6位水酸基の水素に対するアセチル基の置換度は0.91であった。また、全アセチル基中の32.5%が6位の水酸基の水素が置換されたアセチル基であった。また、このTACをアセトンで抽出したアセトン抽出分は8重量%であり、その重量平均分子量/数平均分子量比は2.5であった。また、得られたTACのイエローインデックスは1.7であり、ヘイズは0.08、透明度は93.5%であった。このTACは、綿から採取したセルロースを原料として合成されたものである。
図1に示すフィルム製造ライン10を用いてフィルム22を製造した。図7に示すように、ディストリビューションピン96b、97cの側面上に、W1/W2の値が13、D1/(D1−D2)の値が1.5の切欠部100を設けた。図4及び図9に示すように、流延装置として、このディストリビューションピン96b、97cを備えたフィードブロック51と、W4/W3の値が30となるような流延ダイ52とを用いた。
図1に示すように、積層ドープ61の温度を略34℃で略一定となるように調整するために、流延ダイ52にジャケット(図示しない)を設けてジャケット内に供給する伝熱媒体の温度を調節した。制御部60の制御の下、軸54aの駆動により、周面54bの走行方向Z1における速度ZVを、略30m/分とした。制御部60の制御の下、温調装置36は、流延ドラム54の周面54bの温度TSを、−10℃で略一定になるように調節した。流延ドラム54上での乾燥雰囲気における酸素濃度は5vol%に保持した。なお、この酸素濃度を5vol%に保持するために空気を窒素ガスで置換した。減圧チャンバ63は、流延ビードの背面側を減圧し、流延ビードの長さが20mm〜50mmとなるように流延ビードの前面側と背面側との圧力差を調節した。
ポンプ31a〜31cは、ストックタンク20内のドープ24を、流路30a〜30bを介して、各ドープ39a〜39cとして、フィードブロック51へ送った。フィードブロック51は、各ドープ39a〜39cから積層ドープ61をつくり、積層ドープ61を、流延ダイ52へ送った。流延ダイ52は、フィルム22の厚みが100μmとなるように、積層ドープ61を周面54b上に流延し、Dc/Daの値が18であり、Db/Daの値が18の流延膜53(図10参照)を周面54bに形成した。
冷却により、流延膜53が自己支持性を有するものとなった後、剥取ローラ55を用いて、流延ドラム54から流延膜53を湿潤フィルム68として剥ぎ取った。剥取不良を抑制するために流延ドラム54の速度に対して剥取速度(剥取ローラドロー)は100.1%〜110%の範囲で適切に調整した。
剥取ローラ55は、湿潤フィルム68に渡り部65に案内した。渡り部65では、温度が略60℃の乾燥空気を湿潤フィルム68にあてて、湿潤フィルム68を乾燥させた。渡り部65に設けられるローラ66は、湿潤フィルム68をピンテンタ13に案内した。
ピンテンタ13では、湿潤フィルム68に乾燥空気をあてて、湿潤フィルム68を乾燥した。この乾燥により湿潤フィルム68からフィルム22を得た。その後、ピンテンタ13は、フィルム22をクリップテンタ14に送った。クリップテンタ14では、フィルム22に乾燥空気をあてて、フィルム22を乾燥しながら、幅方向に延伸処理を施した。
ピンテンタ13、クリップテンタ14から送られたフィルム22の両側縁部を、耳切装置70a、70bにて、切断した。NT型カッターを用いて、幅が略50mmの両側縁部をカットし、カットされた側縁部はカッターブロワ(図示しない)によりクラッシャ71a、71bに風送して平均80mm2 程度のチップに粉砕した。このチップは、再度ドープ調製用原料としてTACフレークと共にドープ製造の際の原料として利用した。
耳切装置71bを経たフィルム22を、乾燥室15に送った。耳切装置71bから送り出されたフィルム22の残留溶媒量が乾量基準で略10重量%であった。乾燥室15では、フィルム22に温度が略140℃の乾燥空気をあてて、フィルム22を乾燥した。フィルム22の幅は3000mmであった。
そして、フィルム22を巻取室17に搬送した。巻取室17は、室内温度28℃,湿度70%に保持した。巻取室17の内部には、フィルム22の帯電圧が−1.5kV〜+1.5kVとなるようにイオン風除電装置(図示しない)も設置した。最後に、プレスローラ83で所望のテンションを付与しつつ、フィルム22を巻取室17内の巻取機84で巻き取った。
W1/W2の値が30、D1/(D1−D2)の値が5の切欠部100を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、フィルム22を製造した。
W1/W2の値が10、D1/(D1−D2)の値が1の切欠部100を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、フィルム22を製造した。
W1/W2の値が35、D1/(D1−D2)の値が6の切欠部100を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、フィルム22を製造した。
(比較例1)
突条102を有さない切欠部100が設けられたディストリビューションピンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、フィルム22を製造した。
突条102を有さない切欠部100が設けられたディストリビューションピンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、フィルム22を製造した。
(評価)
表1に、各実施例、比較例の各条件、及び以下の評価項目についての評価結果を示す。各項目の評価結果は、それぞれ、以下の基準に基づいて得られたものである。
表1に、各実施例、比較例の各条件、及び以下の評価項目についての評価結果を示す。各項目の評価結果は、それぞれ、以下の基準に基づいて得られたものである。
(剥げ残りの有無の評価)
流延膜53の流延ドラム54上での剥げ残りの評価に関しては、剥げ残りが発生しない場合には(◎)、剥げ残りが発生したものの、フィルムとして使用可能である場合には(○)、剥げ残りの発生により、フィルムが裂けてしまった場合には(×)とした。
流延膜53の流延ドラム54上での剥げ残りの評価に関しては、剥げ残りが発生しない場合には(◎)、剥げ残りが発生したものの、フィルムとして使用可能である場合には(○)、剥げ残りの発生により、フィルムが裂けてしまった場合には(×)とした。
(発泡の有無の評価)
発泡の有無については、流延膜53または湿潤フィルム68において、発泡が発生していない場合には(◎)、発泡が発生したものの、フィルムとして使用可能である場合には(○)、発泡が発生し、発泡箇所からフィルムが裂けてしまった場合には(×)とした。
発泡の有無については、流延膜53または湿潤フィルム68において、発泡が発生していない場合には(◎)、発泡が発生したものの、フィルムとして使用可能である場合には(○)、発泡が発生し、発泡箇所からフィルムが裂けてしまった場合には(×)とした。
表1より、本発明のディストリビューションピンを備える流延装置を用いることにより、回り込み現象を防ぎつつ、積層フィルムを製造することができることがわかった。
10 フィルム製造ライン
12 流延室
13 ピンテンタ
14 クリップテンタ
15 乾燥室
16 冷却室
17 巻取室
22 フィルム
24 ドープ
39a 中間層用ドープ
39b 裏面層用ドープ
39c 表面層用ドープ
51 フィードブロック
52 流延ダイ
53 流延膜
53a 中間層
53b 裏面層
53c 表面層
54 流延ドラム
61 積層ドープ
95 合流部
100 切欠部
101 溝部
101a 底部
102 突条
116 スロット
116b 拡幅スロット部
12 流延室
13 ピンテンタ
14 クリップテンタ
15 乾燥室
16 冷却室
17 巻取室
22 フィルム
24 ドープ
39a 中間層用ドープ
39b 裏面層用ドープ
39c 表面層用ドープ
51 フィードブロック
52 流延ダイ
53 流延膜
53a 中間層
53b 裏面層
53c 表面層
54 流延ドラム
61 積層ドープ
95 合流部
100 切欠部
101 溝部
101a 底部
102 突条
116 スロット
116b 拡幅スロット部
Claims (7)
- フィードブロックにポリマーと溶媒とを含む第1ドープ及び前記第1ドープよりも低い粘度の第2ドープを送り、前記フィードブロックの合流部に設けたディストリビューションピンの切欠部により前記第2ドープの流量を調節して、前記第1ドープ及び前記第2ドープが第1方向に層を成す平行流を形成し、前記フィードブロックを出た前記平行流を流延ダイに送って、前記平行流を前記第1方向と直交する第2方向に拡幅して吐出口から支持体上に流延し、前記第1ドープ及び前記第2ドープが膜厚方向に層をなす積層流延膜を形成する流延装置において、
前記切欠部の前記第2方向の両端部に設けられ、前記切欠部を流れる前記第2ドープの両端部流量を中央部流量よりも少なくする流量減少部を有することを特徴とする流延装置。 - 前記流量減少部は、前記切欠部の底面と両側面との間に設けた突条であり、前記切欠部の幅をW1、前記突条の幅をW2としたときに、W1/W2が13以上30以下であり、
前記切欠部における前記突条部分の深さをD2、前記突条を除く他の部分の深さをD1としたときに、D1/(D1−D2)が1.5以上5以下であることを特徴とする請求項1記載の流延装置。 - 前記合流部の前記第2方向での開口長さをW3とし、前記吐出口の前記第2方向での前記開口長さをW4としたときに、W4/W3が10以上30以下であることを特徴とする請求項1または2記載の流延装置。
- 請求項1ないし3のうちいずれか1項記載の流延装置と、
エンドレスに走行し、前記流延膜の支持面の走行速度を30m/分以上にする前記支持体と、
前記支持体から剥ぎ取った前記流延膜を乾燥して、フィルムとする乾燥装置と、
を備えることを特徴とする溶液製膜設備。 - 請求項1ないし3のうちいずれか1項記載の流延装置を用いて、エンドレスに走行し、前記流延膜の支持面の走行速度を30m/分以上にする記支持体上に吐出し、
前記支持体上に長尺状の前記流延膜を形成し、
前記流延膜が自己支持性を有した後に剥ぎ取り、
剥ぎ取られた前記流延膜を乾燥して、フィルムとすることを特徴とする溶液製膜方法。 - 前記フィルムの幅が2500mm以上4000mm以下であることを特徴とする請求項5記載の溶液製膜方法。
- 前記ポリマーがセルロースアシレートを含むことを特徴とする請求項5または6記載の溶液製膜方法。
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