JP2009184752A - ポリマーフィルムの巻取方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】耳伸び及び巻キズレを防止しつつ、フィルムを巻取る。
【解決手段】巻取装置１０は、エアを用いて、フィルムを巻芯２３に押し付けながら巻き取り、フィルムロール３６とする。巻き取られる際のフィルムの表面近傍に、エアノズル４０を設ける。エアノズル４０に、スリット４０ａを設ける。エアノズル４０は、スリット４０ａを介して、巻き取られる際のフィルムの表面にエアをあてる。スリット４０ａとフィルムとの間に、フィルムに向かうエアを遮る遮風部材５０、５１を備える。遮風部材５０，５１は、第２シフト機構５３により、フィルムの幅方向Ａの両端部に向かうエアを遮る遮風位置、及びフィルムに向かうエア風の通過を許容する許容位置の間で、移動自在となっている。第２シフト機構５３は、制御部３３の制御の下、巻取り半径Ｒ１の増加にともなって幅Ｌｐが小さくなるように、遮風部材５０、５１を移動する。
【選択図】図５
Description
本発明は、ポリマーフィルムの巻取方法及びその装置に関するものである。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用偏光板保護フィルムなどに用いられるポリマーフィルムは、一般に溶液製膜方法により製造されている。この溶液製膜方法を用いてポリマーフィルムを製膜するフィルム製造ラインでは、例えば、セルロースアセテート等のポリマーを可塑剤、ＵＶ吸収剤、滑り剤等の各種添加剤と共に溶媒に溶かしてドープにする。そして、このドープをエンドレスの無端支持体であるドラムもしくはバンドへ流延し、自己支持性をもったところで剥離する。次いで、剥離された軟膜をパスローラで搬送しながら熱風乾燥してポリマーフィルム（以下、フィルムと称する）を形成する。
フィルムは、フィルム製造ラインの下流側に設けられるフィルム巻取装置に連続的に送られ、そこで樹脂、金属、木材、厚紙等で作られた円筒状の巻芯に、用途や設備能力等に応じて数百ｍから数千ｍの長さに巻き取られる。そして、ロール状に巻き取られたフィルムロールの形態で適宜梱包されて製品形態となる。この際に、フィルム製造ラインの生産能力の向上に伴い、フィルム巻取装置においてフィルムの巻き取り速度を上げると、フィルムと一緒にエアが巻き込まれてしまうおそれがある。フィルムロールにエアが巻き込まれると、フィルムの層間が不均一な空気厚みを持ったフィルムロールが形成される。これにより、局所的な黒筋状の変形（以下、単に黒筋故障という）が発生する。
この黒筋故障を回避するため、フィルムの巻取り速度や厚み、フィルムロールの巻径等に応じて、フィルムロールに巻き取られるフィルムに巻き取り張力（テンション）を付与するとともに、フィルムロールの周面にレイオンロールなどの押圧ロールを所定の圧力で押圧させることで、フィルム巻取り時に巻き込まれたエアを強制的に除去し、エアの巻き込みに起因する品質故障の発生を防止する方法が良く知られている（例えば、特許文献１）。更に、フィルムロールの巻きズレの防止のために、フィルムの両側縁部（以下、耳部と称する）にナーリングを予め付与し、これを巻芯に巻取る方法が知られている（例えば、特許文献２）。
２００２−２２０１４３号公報
２００２−２５５４０９号公報
ところで、特許文献２のように、耳部にナーリングが付与されたフィルムを、巻芯に押し付けながら巻き取り続けていくと、ナーリングが施された耳部とナーリング施されていない製品部との間の微小な膜厚差が積み重なることによって、フィルムロールの外周面のフィルム上の幅方向両側縁部近傍に、略周方向に沿った段差が現れる。このような段差が現れたフィルムロールにフィルムを押し付けながら巻き取っていくと、この段差に起因して、フィルムロールに巻き取られたフィルムやフィルムロール側のフィルムに、局所的に応力が発生する。この応力により、フィルムロールをなすフィルムの両側縁部近傍が伸びてしまう（以下、耳伸びと称する）。一方、この耳伸びを防止するために、巻き取り張力（テンション）や押圧ロールによる圧力を小さくすることも可能であるが、この場合には、巻きズレや、エアの巻き込みに起因する品質故障が発生してしまう。
本発明は上記問題を解決するためのものであり、巻きズレや黒筋故障などと共に、耳伸びの発生を防止するポリマーフィルムの巻取方法及びその装置を提供するものである。
本発明は、幅方向の両側縁部にナーリング加工が施された長尺状のポリマーフィルムを、巻芯に押し付けながら巻き取るポリマーフィルムの巻取装置において、前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムに向けて風を送る送風部と、前記幅方向の長さがＬａの前記ポリマーフィルムのうち、前記風があたる部分の前記幅方向の長さＬｐを調節する調節部と、前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムの巻き取り量が増大するに従って、Ｌｐ／Ｌａの値が小さくなるように前記調節部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
前記制御部が、前記ポリマーフィルムを前記巻芯に巻き取り始めるときには、Ｌｐ／Ｌａの値が略１と、前記ポリマーフィルムを前記巻芯に巻き取り終わるときには、Ｌｐ／Ｌａの値が０．９以上０．９９以下となるように前記調節部を制御することが好ましい。
前記調節部は、前記送風部と前記ポリマーフィルムとの間に設けられた１対の遮風部材と、前記ポリマーフィルムの前記幅方向の両端部に向かう前記風を遮る遮風位置、及び前記ポリマーフィルムに向かう前記風の通過を許容する許容位置の間で、前記１対の遮風部材を前記ポリマーフィルムの前記幅方向に移動させる遮風部材移動機構と、を有し、前記制御部は、前記巻き取り量が増大するに従い、前記１対の遮風部材の間の距離が短くなるように前記遮風部材移動機構を制御することが好ましい。また、前記調節部は、回動軸及び前記風を所定方向に案内する案内面が設けられ、前記ポリマーフィルムの前記幅方向の両端部に向かう前記風を、前記両端部よりも前記幅方向の中央部側の前記ポリマーフィルムへ案内する案内位置、及び前記案内位置から退避した退避位置の間で、前記回動軸を中心に回動自在に設けられる１対の案内部材と、前記案内位置にある前記案内部材の前記案内面、及び前記退避位置にある前記案内部材の前記案内面がなす角の角度θを調節する角度調節機構と、を有し、前記制御部は、前記巻き取り量が増大するに従い、前記角度θが大きくなるように前記角度調節機構を制御することが好ましい。更に、前記送風部は、前記風が通過する方向に直交する断面の形状が、前記幅方向に伸びるスリット状の通気路と、前記通気路の内壁面のうち、前記幅方向と交差する方向に伸びる１対の内壁面を構成する内壁面部材と、を有し、前記調節部は、前記内壁面部材を前記幅方向に移動する内壁面部材移動機構を有し、前記制御部は、前記巻き取り量が増大するに従い、前記１対の第２の内壁面の間の距離が短くなるように前記内壁面部材移動機構を制御することが好ましい。
前記巻芯に巻取られる際の前記ポリマーフィルムの表面と前記送風部に設けられる送風口との距離が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で略一定となるように、前記送風部と前記巻芯とのうち少なくとも１つを移動する移動機構を備えることが好ましい。
また、本発明は、幅方向の両側縁部にナーリング加工が施された長尺状のポリマーフィルムを、巻芯に押し付けながら巻き取るポリマーフィルムの巻取方法において、前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムに向けて風を送り、前記幅方向の長さがＬａの前記ポリマーフィルムのうち、前記風があたる部分の前記ポリマーフィルムの幅方向の長さＬｐを、前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムの巻き取り量が増大するに従いＬｐ／Ｌａの値が小さくなるように調節することを特徴とする。
本発明によれば、耳部にナーリング加工が施され、幅がＬａの長尺状のポリマーフィルムのうち、風があたる部分の幅Ｌｐを、巻芯に巻き取られたポリマーフィルムの巻き取り量が増大するに従いＬｐ／Ｌａの値が小さくなるように調節しながら、ポリマーフィルムを巻芯に押し付けながら巻き取るため、耳伸び及び巻きズレを防止しつつ、ポリマーフィルムをロール状に巻き取ることができる。
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。
図１のように、巻取装置１０は、フィルム製造ライン１２の下流側に配される。フィルム製造ライン１２と巻取装置１０との間には、ナーリング付与ローラ１４と、耳切装置１５とが順次設けられる。フィルム製造ライン１２は、ポリマーであるＴＡＣと溶媒とを含むドープを支持体上に流延して、流延膜をつくり、この流延膜を剥ぎ取り、流延膜に含有する溶媒を蒸発して、長尺状のフィルム１６を製造する。そして、フィルム製造ライン１２で製造されたフィルム１６は、ナーリング付与ローラ１４と、耳切装置１５とを介して、巻取装置１０に送られる。
図２及び図３のように、ナーリング付与ローラ１４は、長尺状のフィルム１６の幅方向の両側縁部（以下、耳部と称する）１６ａに、エンボス加工等により、微小の凸部１８を複数設ける。この凸部１８は、ナーリング高さがＨｎとされ、例えば、円錐台形状に設けられる。ナーリング高さＨｎは、凸部１８の頂部と、フィルム１６のうち耳部１６ａを除いた製品部１６ｂの表面との膜厚方向の高さを指す。凸部１８の形状として、円錐台形状に限らず、例えば角錐台形、円丘形、波形、格子形、不定形等の集合体等、各種の形状を採用することができる。
凸部１８が設けられる耳部１６ａの幅方向Ａの長さＬｍは、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがより好ましい。凸部１８の径Ｄ１は、５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、通常１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。凸部１８のナーリング高さＨｎは１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。また、凸部１８が形成される密度は２０個／ｃｍ２以上１０００個／ｃｍ２以下であることが好ましく、通常５０個／ｃｍ２以下〜２００個／ｃｍ２以下であることがより好ましい。
図１のように、耳切装置１５は、フィルム１６の両縁の余分な部分を切断除去する。この耳切装置１５にもクラッシャが接続される。耳切装置１５により切断された両縁は、送風によりクラッシャに送られて、粉砕され、ドープ等の原料として再利用される。
図４のように、巻取装置１０は大別して、ターレットアーム２１、ターレットアーム２１を回動自在に保持する保持台２２、ターレットアーム２１の両端にセットされた巻芯２３、モータ２４、パルスジェネレータ２６、張力測定用ローラ２７、ガイドローラ２８、ダンサローラ２９、ダンサ機構３０、張力測定用センサ３１、エア吹付け機構３２、及び制御部３３から構成されている。
この巻取装置１０は、フィルム製造ライン１２で製造されたフィルム１６をターレットアーム２１に回転自在に保持された巻芯２３でロール状に連続巻取し、フィルムロール３６を形成する。そして、フィルムロール３６の巻取り半径（巻厚）Ｒ１が所定の長さに達したら、フィルム１６がフィルムカッタ（図示せず）等により所定の位置で切断される。また、切断されたフィルム１６の先端は図示しない巻き付け装置によりターレットアーム２１の先端にセットされた空の巻芯２３に巻き付けられる。この後、ターレットアーム２１が所定角度回転し、フィルム１６の先端が巻き付けられた巻芯２３は巻取り位置にセットされる。また、巻き取りが終了したフィルムロール３６は取出し位置にセットされる。取出し位置ではフィルムロール３６が取り出された後に、空の巻芯２３がセットされる。
モータ２４は、巻取り位置にセットされた巻芯２３を回転駆動する。巻芯２３が図中時計方向に回転すると、フィルム１６が巻芯２３に巻き取られ、フィルムロール３６となる。図示しないモータドライバ等は、モータ２４がフィルム１６を巻き取る巻取り速度を制御する。
パルスジェネレータ２６は、フィルム搬送路上に配置されたパスローラ３７の一つに接続されており、このパスローラ３７の回転をパルス信号に変換する。このパルス信号は制御部３３に送られる。制御部３３はパルス信号のパルス数をカウントすることで、巻芯２３に巻き取られたフィルム１６の巻取り量を算出するとともに、この算出結果に基づきフィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１などを算出する。
張力測定用ローラ２７及びガイドローラ２８は、フィルム１６の搬送方向においてパスローラ３７の上流側に配置される。各ローラ２７、２８の間にはダンサローラ２９がダンサ機構３０により図中上下方向に移動自在に保持されている。そして、張力測定用ローラ２７には、張力測定用センサ３１が接続されている。この張力測定用センサ３１は、フィルムロール３６に巻き取られるフィルム１６に付与されている巻取り張力の大きさを検出する。また、ダンサ機構３０は、ダンサローラ２９に付与する加重を調整することで、フィルム１６の巻取り時の巻取り張力の大きさを調整する。
この際に、フィルム１６に付与される巻取り張力が強いとフィルムロール３６の巻圧が強くなって黒筋故障や巻きしわが発生し、逆に巻取り張力が弱いと巻圧が弱くなって巻きズレが発生してしまう。そのため、制御部３３は、張力測定用センサ３１からの検出信号に基づき、フィルム１６に付与される巻取り張力がフィルム１６の巻取り速度と厚みとに応じた所定の範囲内に収まるようにダンサ機構３０を制御する。
さらに、制御部３３はフィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１が大きくなるに従い、ダンサ機構３０を制御してフィルム１６に付与する巻取り張力を低減させている。これにより、過剰な巻き取り張力に起因する、黒筋や巻きしわの発生を防ぎつつ、フィルム１６を巻き取ることができる。
エア吹付け機構３２は、フィルムロール３６に巻き取られる際のフィルム１６の表面にエアを吹き付ける。このエアの吹き付けにより、フィルム１６を所望の圧力で巻芯２３またはフィルムロール３６に押し付け、非接触で巻取り時に巻き込まれたエアを強制的に除去しつつ、巻き取ることができる。このため、エア吹付け機構３２は、フィルム１６がフィルムロール３６に巻き取られる巻取開始位置ＰＲ近傍に配置されている。
このエア吹付け機構３２は、エアノズル４０と、エアノズル４０にエア配管４１を介して接続されたブロア４２と、エアノズル４０を移動させる第１シフト機構４３と、エアノズル４０内に設けられ、イオンを発生するイオン発生器４５とから構成されている。なお、エア配管４１の配管途中には図示は省略するが、エアの吹付けを制御する自動弁、エアの湿度（露点）を調整する除湿器、エアの温度を調整する熱交換器などが設けられている。
エアの送風源であるブロア４２は、制御部３３の制御の下、所定圧のエアを発生する。そして、このブロア４２で発生させたエアは、エア配管４１等を介してエアノズル４０のスリット４０ａから、その長手方向にわたって均一なエア圧力（吹付け圧力）で、巻取開始位置ＰＲ近傍のフィルム１６の周面に吹き付けられる。このように、エアノズル４０のスリット４０ａから、その長手方向にわたって均一なエア圧力でエアをフィルム１６の周面に吹き付けることで、フィルムロール３６に巻き込まれたエアを非接触で除去して、フィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１をロール周方向にわたって均一にすることができる。
第１シフト機構４３は、制御部３３の制御の下、スリット４０ａとフィルム１６の表面との距離を一定に保てるように、巻取り半径Ｒ１の増大に従ってエアノズル４０を移動させる。この第１シフト機構４３としては、エアノズル４０を移動可能であれば、任意の機構を用いてよい。
イオン発生器４５は、図示は省略するが複数の針型電極を備えており、制御部３３の制御の下、この針型電極に高電圧を印加することで、電極周囲の空気（エア）をイオン化する。これにより、イオンを含むエアをフィルム１６の表面に吹き付けることができる。フィルムロール３６に巻き取られるフィルム１６は、フィルム搬送路上を搬送される際に複数のパスローラと摺接して帯電しているおそれがあるが、イオンを含むエアを吹き付けることで、フィルム１６が帯びている静電気を除電して、その帯電量を低くすることができる。その結果、静電気に起因する異物故障の発生を防止することができる。なお、このイオン発生器４５としては、イオンを発生（空気をイオン化）可能なものであれば、任意の発生器を用いてよい。なお、フィルム１６の帯電量が小さい場合には、イオン発生器４５を省略し、通常のエアをフィルム１６に吹き付けてもよい。
図５及び図６のように、エアノズル４０は、エアを送り出すスリット４０ａを有し、スリット４０ａがフィルムロール３６に巻き取られたフィルム１６と対向するように配される。スリット４０ａとフィルム１６との間には、スリット４０ａから送り出されるエアを遮る遮風部材５０、５１が、それぞれ、フィルム１６の耳部１６ａ近傍に設けられる。
遮風部材５０、５１は、スリット４０ａからフィルム１６に向けて送り出されるエアの通過を許容する許容位置（図５（Ａ）参照）と、スリット４０ａから送り出されるエアのうちフィルム１６の幅方向Ａの両端部に向かうエアを遮る遮風位置（図５（Ｂ）参照）と、の間で移動自在となるように設けられる。ここで、両端部とは、耳部１６ａ全体でもよいし、耳部１６ａのうち幅方向Ａの端部などのように、耳部１６ａの一部でもよい。更に、耳部１６ａとともに、製品部１６ｂの一部を含めても良い。また、第２シフト機構５３は、制御部３３の制御の下、許容位置と遮風位置との間で遮風部材５０、５１を移動する。制御部３３は、第２シフト機構５３を介して、Ｌｐ／Ｌａの値を所定の範囲になるように調節する。制御部３３は、巻き取り半径Ｒ１の増大量に応じて、Ｌｐ／Ｌａの減少量を調節してもよいし、巻取り開始から一定の割合でＬｐ／Ｌａを小さくしてもよい。ここで、Ｌａとは、フィルム１６の幅方向Ａの長さであり、Ｌｐとは、フィルム１６のうち、スリット４０ａから送り出されたエアがあたり、フィルム１６を有効にフィルムロール３６に抑えるつけることのできる部分の幅方向Ａの長さである。
次に、本実施形態の作用について説明する。図１のように、フィルム製造ライン１２は、溶液製膜方法によりフィルム１６を製造し、ナーリング付与ローラ１４にフィルム１６を送る。ナーリング付与ローラ１４は、フィルム１６の耳部１６ａ（図２参照）に所定のナーリングを付与する。耳切装置１５は、ナーリングが付与された耳部１６ａを残しながら、フィルム１６の両縁の余分な部分を切断除去する。両縁の余分な部分を切断除去されたフィルム１６は巻取装置１０に送られる。
図４のように、巻取装置１０内において、巻芯２３がターレットアーム２１の両端部にセットされる。図示しない巻付装置は、フィルム製造ライン１２にて製造されたフィルム１６の先端を巻芯２３に巻き付けた後、制御部３３は第１シフト機構４３を駆動してエアノズル４０を所定の位置に移動させる。制御部３３はイオン発生器４５を駆動してエアノズル４０内部のエアをイオン化するとともに、フィルム巻取り開始時の巻取り張力が所定値になるように、ダンサ機構３０を駆動する。次いで、制御部３３はモータ２４を駆動して、所定の巻取り速度でフィルム１６の巻き取りを開始する。巻取り張力は、製造条件に応じて適宜決定すればよいが、例えば、フィルム１６の巻取り速度が略１００ｍ／分、フィルム厚みが略８０μｍ、フィルム幅が１３４０ｍｍ、フィルムの巻全長が４０００ｍの場合では、フィルム巻取り開始時の巻取り張力を４１０Ｎになるように設定し、フィルム巻取り終了時の巻取り張力を３５０Ｎになるように設定することが好ましい。
そして、制御部３３は、フィルム１６の巻き取りが開始した後、パルスジェネレータ２６からのパルス信号に基づき、フィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１を算出する。そして、制御部３３は、この巻取り半径Ｒ１に基づいて、スリット４０ａとフィルムロール３６の周面との間の距離Ｄ２が所定の範囲内で略一定の値を保つように第１シフト機構４３を駆動する。この距離Ｄ２は、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることがより好ましい。
フィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１が所定の値に達し、フィルム１６の巻取りが終了したら、ブロア４２の駆動を停止させるとともに、第１シフト機構４３を駆動してエアノズル４０が所定位置まで退避させる。次いで、フィルムカッタ（図示せず）等を用いてフィルム１６を所定の位置で切断する。フィルム１６の切断が完了したら、切断されたフィルム１６の先端を図示しない巻き付け装置によりターレットアーム２１の先端にセットされた空の巻芯２３に巻き付ける。そして、ターレットアーム２１を所定の角度だけ回転して、この巻芯２３を巻取り位置にセットするとともに、巻き取りが終了したフィルムロール３６を取出し位置にセットする。取出し位置ではフィルムロール３６が取り出された後に、空の巻芯２３がセットされる。
次に、フィルム１６が巻芯２３またはフィルムロール３６に巻き取られる際の詳細について説明する。フィルム１６の巻き取りが開始する際、図５（Ａ）のように、第２シフト機構５３は、制御部３３の制御の下、遮風部材５０、５１を許容位置に配置する。これにより、長さＬａと長さＬｐは略等しくなる。更に、制御部３３は、ブロア４２を駆動して、所定圧のエアを発生させて、フィルムロール３６に巻き取られたフィルム１６の位置ＰＲ近傍の表面に、イオンを含むエアを圧力２ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下で吹き付ける。これにより、フィルム１６は、巻芯２３またはフィルムロール３６に押し付けながら巻き取られる。このエアの吹き付けはフィルム１６の巻き取り開始と同時に行うことが好ましい。イオンを含むエアの吹き付けにより、レイオンロールを用いることなくフィルムロール３６に巻き込まれるエアを非接触で除去することができる。また、同時にフィルム１６が帯びている静電気を除電することもできる。
更に、このフィルムロール３６にフィルム１６を巻き取り続けると、図７のように、フィルムロール３６の外周におけるフィルム１６には、高さＨの段差５５が現れる。この段差５５は、フィルムロール３６の外周面にあるフィルム１６上の周方向に伸び、フィルムロール３６の両端から幅方向Ａに長さＬｅだけ離れた部分に現れる。長さＬｅは、フィルム１６の膜厚、ナーリング高さＨｎ（図３参照）などに起因し、フィルム１６の巻き取りが進むにつれて、すなわち、巻取り半径Ｒ１の増大に伴い、長くなる（図７参照）。
本発明では、図５（Ｂ）のように、第２シフト機構５３が、巻取り半径Ｒ１の増大に応じて、１対の遮風部材５０，５１の間の距離が小さくなるように遮風部材５０、５１を遮風位置に移動させるため、結果として、段差５５が現れた部分の近傍の押圧力を抑えることができる。したがって、本発明により、段差５５に起因する応力の発生を抑えつつ、フィルム１６を押し付けながら巻き取ることが可能となり、この応力に起因する耳伸び故障を防ぐことができる。なお、第２シフト機構５３は、制御部３３の制御の下、Ｌｐ／Ｌａの値が、０．９以上０．９９以下となるように遮風部材５０、５１を移動することが好ましく、０．９２以上０．９７以下であることがより好ましい。
上記実施形態では、第２シフト機構５３が、Ｌｐ／Ｌａの値が所定の範囲になるように、遮風部材５０、５１を適宜移動したが、本発明はこれに限られない。例えば、耳部１６ａの幅方向の長さをＬｍとすると、Ｌｐ≦Ｌａ−２×Ｌｍを満たすように、遮風部材５０，５１を配置してもよい。これにより、スリット４０ａからフィルム１６の表面に向けて送り出されたエアのうち、耳部１６ａに向かうエアは遮風部材５０、５１により遮られる結果、耳部１６ａにはエアがあたらない。一方、製品部１６ｂに向かうエアは、遮風部材５０、５１により遮られずに、製品部１６ｂにあたる。フィルム１６のうち製品部１６ｂのみが、巻芯２３またはフィルムロール３６に押し付けながら巻き取られるため、ナーリング高さＨｎによって生じる応力の発生を抑えつつ、フィルム１６を押し付けながら巻き取ることが可能となり、この応力に起因する耳伸び故障を防ぐことができる。
上記実施形態では、スリット４０ａと、フィルムロール３６との間に遮風部材５０、５１を設けたが、本発明はこれに限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明するが、共通の部品、部材については同一の符号を付し、その詳細の説明は省略する。図８のように、エアノズル１４０は、フィルムロール３６に向かうエアが通過する通気路１４０ｂ内に、１対のフィン１４１を有する。１対のフィン１４１は、通気路１４０ｂの幅方向Ａの両端部に設けられ、エア配管４１を通過したエアを所定の方向へ案内する案内面１４１ａを有する。１対のフィン１４１は、案内面１４１ａを用いてフィルム１６の幅方向Ａの両端部に向かう風を、当該両端部よりも幅方向Ａの中央部側のフィルム１６へ案内する案内位置と、案内位置から退避した退避位置との間を、軸１４１ｂを中心に回動自在となっている。回動機構１４２は、制御部３３の制御の下、退避位置にあるフィン１４１の案内面１４１ａと、案内位置にあるフィン１４１の案内面１４１ａとがなす案内角度θ１が所定の範囲内となるように、１対のフィン１４１を回動する。そして、フィルム１６の巻取りが開始されると、回動機構１４２が、制御部３３の制御の下、フィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１の増大に応じて、この案内角度θ１を大きくなるように、１対のフィン１４１を回動するため、結果として、Ｌｐ／Ｌａの値を小さくすることができる。したがって、段差５５に起因する応力の発生を抑えることが可能となり、この応力に起因する耳伸び故障や巻ズレを防ぎつつ、フィルム１６を押し付けながら巻き取ることが可能となる。
上記実施形態では、スリット４０ａの幅方向Ａの長さが、フィルムロール３６の幅方向Ａの長さと略同一であるため、退避位置にある案内部材の案内面は、フィルムロール３６の周面に対し略垂直であったが、本発明はこれに限られない。スリット４０ａの幅方向Ａの長さが、フィルムロール３６の幅方向Ａの長さよりも長い場合等には、案内面がフィルムの幅方向Ａの中央部側に傾く位置を、案内部材の退避位置としてもよい。また、スリット４０ａの幅方向Ａの長さが、フィルムロール３６の幅方向Ａの長さよりも短い場合等には、案内面がフィルムの幅方向Ａの両端部側に傾く位置を、案内部材の退避位置としてもよい。
上記実施形態では、１対のフィン１４１を通気路１４０ｂの内部に設けたが、本発明はこれに限られず、フィン１４１を、スリット１４０ａとフィルムロール３６との間に設けても良い。また、複数のフィン１４１を並べて、これらのフィン１４１を、回動機構１４２によりそれぞれ制御しても良い。更に、このフィン１４１の幅方向Ａへのシフト移動により、Ｌｐ／Ｌａの値を調節してもよい。
上記実施形態では、エアノズル１４０の通気路１４０ｂの内部にフィン１４１を設けたが、本発明はこれに限られず、エアノズルの通気路幅を調節する部材を設け、この部材の移動により、Ｌｐ／Ｌａの値を調節しても良い。例えば、図９のように、エアノズル１６０は、その内部の幅方向Ａの両端に、１対の通気路部材１６２、１６３を備える。１対の通気路部材１６２、１６３は、通気路１６０ｂの内壁面を構成する面１６４、１６５をそれぞれ有する。そして、この１対の面１６４、１６５の間隔が、通気路１６０ｂの幅方向Ａの通気路幅となる。面１６４は、それぞれ、第１面１６４ａ、第２面１６４ｂとからなり、面１６５は、それぞれ、第１面１６５ａ、第２面１６５ｂとからなる。そして、１対の第１面１６４ａ、１６５ａの間の間隔は、エアの流れる方向Ｂに沿って、略一定であり、１対の第２面１６４ｂ、１６５ｂの間の間隔は、エアの流れる方向Ｂに沿って、徐々に広がるように設けられる。１対の通気路部材１６２、１６３は図示しない移動機構と接続し、幅方向Ａに移動自在となるように設けられる。そして、図示しない移動機構は、制御部３３の制御の下、フィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１の増大に応じて、１対の面１６４、１６５の間隔、すなわち、通気路１６０ｂの幅方向Ａの通気路幅が小さくなるように、通気路部材１６２、１６３を移動するため、Ｌｐ／Ｌａの値を小さくすることができる。
なお、第１面１６４ａと第２面１６４ｂとがなす角の角度θ２を適宜調節することによって、Ｌｐ／Ｌａの値を調節してもよい。この角度θ２により、フィルム１６にあたるエアの風速分布を、幅方向Ａにおいて、中央部から両端部に向かうに従い小さくすることができるため、段差に起因する応力の発生を抑え、耳伸び及び巻ズレを防ぎながら巻取りを行うことができる。
上記実施形態では、図４のように、フィルム１６の表面に対し、略垂直にエアを当てたが、エアがフィルム１６の表面にあたる角度は、所定の傾斜角度であってもよい。そして、この傾斜角度を所望の範囲に調節可能なスイング機構をエア吹付け機構に設けることにより、フィルム１６を巻き取り中に、この傾斜角度を所望の範囲内に調節しながら、巻き取ることが可能になる。
なお、本実施形態では、フィルムロール３６の周面にエア吹付け機構３２（エアノズル４０）が１個しか設けられていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、２個以上設けてもよい。
上記実施形態では、図６のように、エアをフィルム１６に送る送風口として、幅方向Ａに略直交する方向において、開口幅が略同一のスリット４０ａを設けたが、本発明はこれに限られず、幅方向Ａに略直交する方向において、中央部から両側端部に向かうに従い、開口幅が大きくなるような形状の送風口を、スリット４０ａの代わりに設けても良い。なお、送風口として、スリット状ではなく、別の形状の送風口を設けても良い。更に、送風口として、複数の開口部を設けてもよい。この場合には、所定の形状、寸法の開口部を所定の形成ピッチで設けることにより、送風口の開口面積を調節し、結果として、エアの風速分布が所定のものになるように調節することも可能である。
上記実施形態では、エアを吹き付ける位置を巻取開始位置ＰＲ近傍としたが、本発明はこれに限られず、巻取開始位置ＰＲよりも下流側のフィルム１６にエアを吹き付けてもよい。
なお、上記実施形態では、距離Ｄ２を所定の範囲に調節するために、第１シフト機構４３を用いて、エアノズル４０を移動させたが、本発明はこれに限られず、保持台２２を移動して、距離Ｄ２を所定の範囲に調節してもよい。
本実施形態では２軸のターレット方式の巻取装置１０を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものはなく、１軸方式または３軸以上のターレット方式のフィルム巻取装置にも適用してもよい。
フィルム製造ライン１２から製造されるフィルム１６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１６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より大きい場合にも効果がある。フィルム１６の厚みが４０μｍ以上６０μｍ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。
上記実施形態では、溶液製膜方法から製造されたＴＡＣフィルムの巻き取り方法及びその装置について説明したが、本発明はこれに限られず、ＴＡＣフィルム以外のポリマーフィルム等や、その他のポリマーフィルムの巻き取り方法及びその装置にも適用できる。また、これらのポリマーフィルムも、溶液製膜方法によって製造されたものに限られず、溶融製膜方法など公知の製造方法によって製造されたポリマーフィルムでもよい。
（原料）
本実施形態においては、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、トリアセチルセルロース（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の水素原子に対する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及びＢは、セルロースの水酸基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、またＢは炭素原子数３〜２２のアシル基の置換度である。なお、ＴＡＣの９０重量％以上が０．１ｍｍ〜４ｍｍの粒子であることが好ましい。
（Ｉ） ２．５≦Ａ＋Ｂ≦３．０
（II） ０≦Ａ≦３．０
（III） ０≦Ｂ≦２．９
また、本発明に用いられ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。
本実施形態においては、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、トリアセチルセルロース（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の水素原子に対する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及びＢは、セルロースの水酸基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、またＢは炭素原子数３〜２２のアシル基の置換度である。なお、ＴＡＣの９０重量％以上が０．１ｍｍ〜４ｍｍの粒子であることが好ましい。
（Ｉ） ２．５≦Ａ＋Ｂ≦３．０
（II） ０≦Ａ≦３．０
（III） ０≦Ｂ≦２．９
また、本発明に用いられ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。
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位及び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位及び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％のエステル化は置換度１である）を意味する。
全アシル化置換度、即ち、ＤＳ２＋ＤＳ３＋ＤＳ６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）は０．２８以上が好ましく、より好ましくは
０．３０以上、特に好ましくは０．３１〜０．３４である。ここで、ＤＳ２はグルコース単位の２位の水酸基のアシル基による置換度（以下、「２位のアシル置換度」とも言う）であり、ＤＳ３は３位の水酸基のアシル基による置換度（以下、「３位のアシル置換度」とも言う）であり、ＤＳ６は６位の水酸基のアシル基による置換度（以下、「６位のアシル置換度」とも言う）である。
０．３０以上、特に好ましくは０．３１〜０．３４である。ここで、ＤＳ２はグルコース単位の２位の水酸基のアシル基による置換度（以下、「２位のアシル置換度」とも言う）であり、ＤＳ３は３位の水酸基のアシル基による置換度（以下、「３位のアシル置換度」とも言う）であり、ＤＳ６は６位の水酸基のアシル基による置換度（以下、「６位のアシル置換度」とも言う）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種類だけでも良いし、あるいは２種類以上のアシル基が使用されていても良い。２種類以上のアシル基を用いるときは、その１つがアセチル基であることが好ましい。２位，３位及び６位の水酸基による置換度の総和をＤＳＡとし、２位，３位及び６位の水酸基のアセチル基以外のアシル基による置換度の総和をＤＳＢとすると、ＤＳＡ＋ＤＳＢの値は、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、ＤＳＢは０．３０以上であり、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が、より好ましくは２５％以上が６位水酸基の置換基であり、３０％以上がさらに好ましく、特には３３％以上が６位水酸基の置換基であることが好ましい。また更に、セルロースアシレートの６位の置換度が０．７５以上であり、さらには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挙げることができる。これらのセルロースアシレートにより溶解性の好ましい溶液（ドープ）が作製できる。特に非塩素系溶媒において、良好な溶液の作製が可能となる。さらに粘度が低く、濾過性の良い溶液の作製が可能となる。
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良い。
本発明の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良く特に限定されない。それらは、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あるいは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であり、それぞれさらに置換された基を有していても良い。これらの好ましい例としては、プロピオニル、ブタノイル、ペンタノイル、ヘキサノイル、オクタノイル、デカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ヘキサデカノイル、オクタデカノイル、ｉｓｏ−ブタノイル、ｔ−ブタノイル、シクロヘキサンカルボニル、オレオイル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、シンナモイル基などを挙げることができる。これらの中でも、プロピオニル、ブタノイル、ドデカノイル、オクタデカノイル、ｔ−ブタノイル、オレオイル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、シンナモイルなどがより好ましく、特に好ましくはプロピオニル、ブタノイルである。
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）及びエーテル（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して得られるポリマー溶液，分散液を意味している。
これら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など及びフィルムの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２重量％〜２５重量％が好ましく、５重量％〜２０重量％がより好ましい。アルコールの具体例としては、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。
ところで、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場合の溶媒組成についても検討が進み、この目的に対しては、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用いられる。これらを適宜混合して用いることがある。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，エステル及びアルコールは、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，エステル及びアルコールの官能基（すなわち、−Ｏ−，−ＣＯ−，−ＣＯＯ−及び−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。
なお、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］段落に記載されている。これらの記載も本発明にも適用できる。また、溶媒及び可塑剤，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いる。
本発明の実施例として、以下の実験１〜４を行った。以下、各実験１〜４における巻取方法、及び評価方法、その条件等について説明する。実験１〜４では、フィルム１６を巻芯２３に巻き取ってフィルムロール３６とする巻取工程を行った。そして、得られたフィルムロールの耳伸び、巻硬さについて評価した。本実験では、フィルム１６として、長さ４０００ｍ、膜厚（厚み）６０μｍ、フィルム幅Ｌａが１５００ｍｍのセルロースアセテートフィルムを用いた。また、ナーリング加工によって両側縁部に設けられた突部の高さＨｎは、５μｍ以上１０μｍ以下であった。巻き取り工程では、巻取り速度を１００ｍ／分とし、制御部３３による各部の制御の下、ブロア４２のエア圧力を、巻き始めでは略８ｋＰａ、巻き終わりでは、略７ｋＰａとなるように、徐々にエア圧力を小さくした。また、巻き始めの巻取り張力を略４１０Ｎにし、巻き終わりの巻取り張力を略３５０Ｎにした。更に、第２シフト機構５３は、制御部３３の制御の下、巻取り半径Ｒ１の増大に伴い、エアが吹き付けられる部分の幅方向Ａの長さＬｐが小さくなるように、遮風部材５０，５１を移動した。実験１〜４における巻取り開始時のＬｐ／Ｌａの値は１とし、巻取り完了後のＬｐ／Ｌａは、実験１〜４ごとに変えて行った。実験１〜４における巻取り完了後のＬｐ／Ｌａの値は表１に示す。
得られたフィルムロールについて、耳伸び、巻硬さについてそれぞれ評価した。「耳伸び」の評価では、巻き取られたフィルム１６のフィルム幅Ｌｘを計測し、フィルム幅Ｌｘ／Ｌａを算出した。そして、この幅Ｌｘ／Ｌａについて、以下基準により評価した。
○：Ｌｘ／Ｌａ＜１００．１％ｍｍ
△：１００．１％≦Ｌｘ／Ｌａ＜１００．４％
×：Ｌｘ／Ｌａ≧１００．４％
○：Ｌｘ／Ｌａ＜１００．１％ｍｍ
△：１００．１％≦Ｌｘ／Ｌａ＜１００．４％
×：Ｌｘ／Ｌａ≧１００．４％
「巻硬さ」の評価では、適正な巻硬さで巻き取られているか否かを評価するため、巻取り終了後のフィルムロール３６の巻取り半径Ｒ１が、その周方向に渡って均一になっているか否かを評価した。具体的には、図１０に示すように、巻き取りが終了したフィルムロール３６の巻芯２３から図中上方向と下方向とにそれぞれ向かう方向に延びた巻取り半径ＲＵ，ＲＬの長さをオペレータが計測する。そして、その計測結果からＲＵとＲＬとの差分である上下径差ΔＲを算出した。そして、この上下径差ΔＲについて、以下基準で評価した。
○：ΔＲ＜２ｍｍ
△：２ｍｍ≦ΔＲ＜５ｍｍ
×：ΔＲ≧５ｍｍ
○：ΔＲ＜２ｍｍ
△：２ｍｍ≦ΔＲ＜５ｍｍ
×：ΔＲ≧５ｍｍ
表１に示すように、フィルム１６を所定の吹きつけ幅でエアを吹きつけながら巻き取ることにより、耳伸びを防止することができることがわかった。また、Ｌｐ／Ｌａの値が所定の範囲になるように遮風部材５０、５１の位置を調節することにより、耳伸びを防止しつつ、フィルム１６を適正な巻硬さで巻き取ることができることがわかった。
１０ 巻取装置
１６ フィルム
１６ａ 耳部
２３ 巻芯
３２ エア吹き付け装置
３３ 制御部
３６ フィルムロール
４０ エアノズル
５０、５１ 遮風部材
５３ 第２シフト機構
５５ 段差
１４１ フィン
１６ フィルム
１６ａ 耳部
２３ 巻芯
３２ エア吹き付け装置
３３ 制御部
３６ フィルムロール
４０ エアノズル
５０、５１ 遮風部材
５３ 第２シフト機構
５５ 段差
１４１ フィン
Claims (7)
- 幅方向の両側縁部にナーリング加工が施された長尺状のポリマーフィルムを、巻芯に押し付けながら巻き取るポリマーフィルムの巻取装置において、
前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムに向けて風を送る送風部と、
前記幅方向の長さがＬａの前記ポリマーフィルムのうち、前記風があたる部分の前記幅方向の長さＬｐを調節する調節部と、
前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムの巻き取り量が増大するに従って、Ｌｐ／Ｌａの値が小さくなるように前記調節部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするポリマーフィルムの巻取装置。 - 前記制御部が、前記ポリマーフィルムを前記巻芯に巻き取り始めるときには、Ｌｐ／Ｌａの値が略１と、前記ポリマーフィルムを前記巻芯に巻き取り終わるときには、Ｌｐ／Ｌａの値が０．９以上０．９９以下となるように前記調節部を制御することを特徴とする請求項１記載のポリマーフィルムの巻取装置。
- 前記調節部は、
前記送風部と前記ポリマーフィルムとの間に設けられた１対の遮風部材と、
前記ポリマーフィルムの前記幅方向の両端部に向かう前記風を遮る遮風位置、及び前記ポリマーフィルムに向かう前記風の通過を許容する許容位置の間で、前記１対の遮風部材を前記ポリマーフィルムの前記幅方向に移動させる遮風部材移動機構と、
を有し、
前記制御部は、前記巻き取り量が増大するに従い、前記１対の遮風部材の間の距離が短くなるように前記遮風部材移動機構を制御することを特徴とする請求項１または２記載のポリマーフィルムの巻取装置。 - 前記調節部は、
回動軸及び前記風を所定方向に案内する案内面が設けられ、前記ポリマーフィルムの前記幅方向の両端部に向かう前記風を、前記両端部よりも前記幅方向の中央部側の前記ポリマーフィルムへ案内する案内位置、及び前記案内位置から退避した退避位置の間で、前記回動軸を中心に回動自在に設けられる１対の案内部材と、
前記案内位置にある前記案内部材の前記案内面、及び前記退避位置にある前記案内部材の前記案内面がなす角の角度θを調節する角度調節機構と、
を有し、
前記制御部は、前記巻き取り量が増大するに従い、前記角度θが大きくなるように前記角度調節機構を制御すること特徴とする請求項１または２記載のポリマーフィルムの巻取装置。 - 前記送風部は、
前記風が通過する方向に直交する断面の形状が、前記幅方向に伸びるスリット状の通気路と、
前記通気路の内壁面のうち、前記幅方向と交差する方向に伸びる１対の内壁面を構成する内壁面部材と、
を有し、
前記調節部は、前記内壁面部材を前記幅方向に移動する内壁面部材移動機構を有し、
前記制御部は、前記巻き取り量が増大するに従い、前記１対の第２の内壁面の間の距離が短くなるように前記内壁面部材移動機構を制御することを特徴とする請求項１または２記載のポリマーフィルムの巻取装置。 - 前記巻芯に巻取られる際の前記ポリマーフィルムの表面と前記送風部に設けられた送風口との距離が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で略一定となるように、前記送風部と前記巻芯とのうち少なくとも１つを移動する移動機構を備えることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載のポリマーフィルムの巻取装置。
- 幅方向の両側縁部にナーリング加工が施された長尺状のポリマーフィルムを、巻芯に押し付けながら巻き取るポリマーフィルムの巻取方法において、
前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムに向けて風を送り、
前記幅方向の長さがＬａの前記ポリマーフィルムのうち、前記風があたる部分の前記ポリマーフィルムの幅方向の長さＬｐを、前記巻芯に巻き取られた前記ポリマーフィルムの巻き取り量が増大するに従いＬｐ／Ｌａの値が小さくなるように調節することを特徴とするポリマーフィルムの巻取方法。
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