JP2017001009A - フィルム製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】洗浄処理に用いられた液体が水切りされたフィルムを製造する。【解決手段】本発明のフィルム製造方法は、洗浄槽(16)の中の洗浄水(W)に耐熱セパレータ(S)を通して洗浄処理を行う洗浄工程と、洗浄水(W)から搬出された後の耐熱セパレータ(S)に対してテフロンチューブ(t)を摺動させ、耐熱セパレータ(S)から洗浄水(W)を除去する第1除去工程とを含む。【選択図】図7

Description

本発明は、長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池の内部において、正極および負極は、フィルム状かつ多孔質のセパレータによって分離される。このセパレータなどのフィルムの製造方法は、一旦製膜したフィルムから不要な物質を後に除去するための洗浄処理を含む。
シートあるいはフィルムを洗浄する技術としては、セパレータに限定しなければ、例えば特許文献1、2に開示された技術が知られている。特許文献1は、熱融着性多層化シートを順に粗洗浄・本洗浄する2槽の洗浄槽を開示している。特許文献2は、光学用プラスチックフィルムを順に浸漬洗浄・スプレー洗浄する複数段の洗浄部を開示している。
特開2001−170933号公報(2001年6月26日公開) 特開2007−105662号公報(2007年4月26日公開)
特許文献1において、洗浄液中から搬出された熱融着性多層化シートは、水切りされずに加熱手段へ搬送されている。一方、特許文献2において、洗浄液中から搬出された光学用プラスチックフィルムは、ニップロールおよびエアナイフによる水切り部を通過して乾燥部へ搬送されている。
ここで、ニップロールは、フィルムに圧力をかけてフィルムから液体を除去するものであるため、機械的強度が低いフィルムの水切りに利用しづらいことがある。特に、ニップロールは、単なる無孔フィルムに比べて機械的強度が低い多孔質のセパレータおよびその中間製品のフィルムの水切りには不向きである。
また、エアナイフは、フィルムに空気を吹き付けてフィルムから液体を除去するものであるため、空気供給機構を必要とする。そして、製造工程の空間的な制約等により、支持機構・空気供給機構のような比較的複雑な機構を利用できないことがある。
本発明の目的は、長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法において、洗浄処理に用いられた液体が水切りされたフィルムを製造することにある。
上述の課題を解決するために、本発明のフィルム製造方法は、長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法であって、液槽の中の液体に上記フィルムを通して上記洗浄処理を行う洗浄工程と、上記液体から搬出された後の上記フィルムに対して非吸水性の第1部材を摺動させ、上記フィルムから上記液体を除去する第1除去工程とを含む。
上記製造方法によれば、第1部材は、フィルムに対して摺動することにより、フィルムに付着した液体をフィルムから除去できる。
ここで、第1部材が吸水性であれば、液体が第1部材に吸収されつづける。このため、吸収された液体の除去機構が必要となる。例えば、スポンジローラーを第1部材として用いるとともに、除去機構として吸引ポンプを用いることになる。
しかし、スポンジローラーは耐久性に欠ける。また、吸引ポンプはエネルギーを消費しつづける。このように、吸水性の第1部材は、継続的なフィルムの水切りに不向きである。
一方、上記製造方法によれば、このような機構は不要である。よって、継続的にフィルムから液体を除去できる。このため、洗浄処理に用いられた液体が十分に水切りされたフィルムを製造できる。
なお「フィルムに対して…摺動する」とは、第1部材のフィルムに接触する部分と、フィルムの第1部材に接触する部分とが、異なる速度で移動することを意味する。例えば、第1部材が移動しておらず、フィルムが移動している構成は、第1部材がフィルムに対して摺動する構成に含まれる。
本発明のフィルム製造方法では、上記フィルムは、第1層と、上記第1層よりも薄い第2層とを備え、上記第1除去工程において、上記フィルムの上記第1層側に、上記第1部材を配置しており、上記フィルムの上記第2層側には、上記フィルムに対して摺動する部材を配置していないことが好ましい。
上記製造方法によれば、第2層を傷つけずにフィルムから液体を除去できる。第2層は、例えばフィルムの耐熱層などの機能層とすることができる。
本発明のフィルム製造方法では、上記第1部材は、上記フィルムに対して摺動するシート状部材を備えることが好ましい。
上記製造方法によれば、例えばシート状部材の内部に他の部材を配置することにより、シート状部材の形状を規定できる。これにより、フィルムから液体を除去するときにフィルムに加わる力を変化させることができる。ゆえに、この力をフィルムの種類に応じて調整できる。
本発明のフィルム製造方法では、上記第1部材は、ガイドローラーの軸が上記フィルムに平行な上記ガイドローラーと、上記ガイドローラーの表面にそって上記フィルム側に固定される棒状部材とを備え、上記棒状部材は、上記シート状部材を介して上記フィルムに押し当てられることが好ましい。
上記製造方法によれば、棒状部材は、軸がフィルムに平行なガイドローラーの表面にそってフィルム側に固定されるため、フィルムに対して平行に固定される。シート状部材の棒状部材が配置されている側には、フィルムに対して平行な形状の突起が形成される。この突起がフィルムに対して摺動することにより、フィルムから均一に液体が除去される。
本発明のフィルム製造方法では、上記棒状部材を交換することにより、上記第1部材の上記フィルムに対して摺動する部分の形状を変更することが好ましい。
上記製造方法によれば、棒状部材を交換することによりシート状部材の形状を規定できる。これにより、フィルムから液体を除去するときにフィルムに加わる力をフィルムの種類に応じて調整できる。
本発明のフィルム製造方法では、上記シート状部材は、合成樹脂を主成分としていることが好ましい。
上記製造方法によれば、例えば合成樹脂を主成分とするフィルムを傷つけないように、フィルムに対してシート状部材を摺動させることができる。
本発明のフィルム製造方法は、上記液体から搬出された後の上記フィルムを搬送する搬送ローラーから上記液体を除去する第2除去工程をさらに含むことが好ましい。
液体中から搬出された後のフィルムには、液体が付着している。よって、このフィルムを搬送する搬送ローラーにも、フィルムから離れた液体が付着する。搬送ローラーに付着した液体は、搬送ローラーの表面に保持される。このため、搬送ローラーから離れた液体が、フィルムに再付着することがある。
上記製造方法によれば、搬送ローラーから液体を除去できる。これにより、フィルムに液体が再付着することを抑制できる。
本発明のフィルム製造方法は、
上記洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、上記液体から搬出された後の上記フィルムに駆動ローラーを押し当てる駆動工程をさらに含み、
上記駆動ローラーの上記フィルムに対する抱き角度は、180°以上であることが好ましい。
上記製造方法によれば、駆動ローラーのフィルムに対する抱き角度を180°以上とすることにより、方向転換されるフィルムが駆動ローラーを挟む。このため、フィルムと駆動ローラーとの間の摩擦力を増加させることができ、駆動ローラー上におけるフィルムの滑りを防止することができる。そして、駆動ローラーとフィルムとが緊密に接触し、これらの間から液体が除去される。以上により、フィルムに搬送力を与えつつフィルムから液体を除去できる。
本発明のフィルム製造方法は、長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法であって、液槽の中の液体に上記フィルムを通して上記洗浄処理を行う洗浄工程と、上記液体から搬出された後の上記フィルムを搬送する搬送ローラーから上記液体を除去する第2除去工程とを含む。
上記製造方法によれば、フィルムに液体が再付着することを抑制できる。このため、洗浄処理に用いられた液体が十分に水切りされたフィルムを製造できる。
本発明のフィルム製造方法では、上記第2除去工程において、上記搬送ローラーに付着した上記液体を第2部材に伝わらせることによって、上記搬送ローラーから上記液体を除去することが好ましい。
上記製造方法によれば、例えば搬送ローラーと第2部材との間に隙間を設けたまま、搬送ローラーに付着した液体を第2部材に伝わらせることができる。ゆえに、フィルムから液体を除去するとともに、搬送ローラーの表面に傷がついたり、第2部材が摩耗したりすることを防止できる。
本発明のフィルム製造方法では、上記搬送ローラーおよび上記搬送ローラーから上記液体を除去する第2部材のうちの少なくとも一方は、合成樹脂を主成分としていることが好ましい。
上記製造方法によれば、搬送ローラーおよび第2部材のうちの少なくとも一方の主成分が合成樹脂であるため、この部材が摩耗して発生した異物の主成分も合成樹脂となる。そして、合成樹脂からなる異物は、例えば金属異物よりもフィルムに対する悪影響が小さくなる。
本発明のフィルム製造方法は、
上記洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、上記液体から搬出された後の上記フィルムに駆動ローラーを押し当てる駆動工程をさらに含み、
上記駆動ローラーの上記フィルムに対する抱き角度は、180°以上であることが好ましい。
上記製造方法によれば、フィルムに搬送力を与えつつフィルムから液体を除去できる。
長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法であって、
液槽の中の液体に上記フィルムを通して上記洗浄処理を行う洗浄工程と、
上記洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、上記液体から搬出された後の上記フィルムに駆動ローラーを押し当てる駆動工程と、
を含み、
上記駆動ローラーの上記フィルムに対する抱き角度は、180°以上である。
上記製造方法によれば、フィルムに搬送力を与えつつフィルムから液体を除去できる。このため、洗浄処理に用いられた液体が十分に水切りされたフィルムを製造できる。
上記フィルムは、第1層と、上記第1層よりも薄い第2層とを備え、上記駆動工程において、上記フィルムの上記第1層側に、上記駆動ローラーを配置しており、上記フィルムの上記第2層側には、上記フィルムに搬送力を加える駆動ローラーを配置していないことが好ましい。
上記製造方法によれば、第2層を傷つけずにフィルムから液体を除去できる。第2層は、例えばフィルムの耐熱層などの機能層とすることができる。
本発明のフィルム製造方法では、上記フィルムから除去された液体は、上記液槽に戻されることが好ましい。
上記製造方法によれば、フィルムから除去した液体を液槽にて再利用できる。
特に、フィルム製造方法が、上述の第1除去工程、第2除去工程、および駆動工程の少なくとも二つを含むときに、異なる工程において除去された液体を、同一の液槽にて再利用できる。このため、異なる工程ごとに除去された液体を、別々に回収する必要がなくなる。よって、洗浄処理に用いる洗浄装置を簡略化できる。
(フィルム製造方法の技術的範囲)
上述のフィルム製造方法は、偏光フィルムの製造方法を含む。具体的には、上述のフィルム製造方法における「フィルム」は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムまたはポリビニルアルコール系樹脂フィルムから作製する偏光フィルムであってもよい。
また、上述のフィルム製造方法における「洗浄工程」は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに処理液を接触させて処理する処理工程であってもよい。
また、上述のフィルム製造方法における「液体」は、この処理工程において、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム接触させる処理液であってもよい。
また、上述のフィルム製造方法における「第1部材」は、この処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触させる液切部材であってもよい。
また、上述のフィルム製造方法における「第1除去工程」は、この処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに液切部材を接触させて、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に付着している処理液を除去する処理液除去工程であってもよい。
本発明のフィルム製造方法は、長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法において、洗浄処理に用いられた液体が十分に水切りされたフィルムを製造できるという効果を奏する。
リチウムイオン二次電池の断面構成を示す模式図である。 図1に示されるリチウムイオン二次電池の詳細構成を示す模式図である。 図1に示されるリチウムイオン二次電池の他の構成を示す模式図である。 実施形態1の洗浄方法で用いられる洗浄装置の構成を示す断面図である。 実施形態2の洗浄方法で用いられるガイドロールの周辺構成を示す断面図である。 実施形態3の洗浄方法で用いられるローラーの周辺構成を示す断面図である。 図4に示される洗浄装置において、駆動ローラーの位置と、補助ローラーの位置とを変更した例を示す断面図である。 参考例に係る偏光フィルムの製造方法およびそれに用いる偏光フィルム製造装置の一例を模式的に示す断面図である。 図8に示す液切部材を模式的に示す斜視図である。 面取り後のガラス板の長さ方向と直交する断面図である。 面取り後のガラス板の長さ方向と直交する断面図である。 図8に示す液切部材とフィルムとのなす角度を示す断面図である。 他の形状の液切部材とフィルムとのなす角度を示す断面図である。
〔基本構成〕
リチウムイオン二次電池、セパレータ、耐熱セパレータ、耐熱セパレータの製造方法について順に説明する。
(リチウムイオン二次電池)
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、それゆえ、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器、自動車、航空機等の移動体に用いる電池として、また、電力の安定供給に資する定置用電池として広く使用されている。
図1は、リチウムイオン二次電池1の断面構成を示す模式図である。
図1に示されるように、リチウムイオン二次電池1は、カソード11と、セパレータ12と、アノード13とを備える。リチウムイオン二次電池1の外部において、カソード11とアノード13との間に、外部機器2が接続される。そして、リチウムイオン二次電池1の充電時には方向Aへ、放電時には方向Bへ、電子が移動する。
(セパレータ)
セパレータ12は、リチウムイオン二次電池1の正極であるカソード11と、その負極であるアノード13との間に、これらに挟持されるように配置される。セパレータ12は、カソード11とアノード13との間を分離しつつ、これらの間におけるリチウムイオンの移動を可能にする多孔質フィルムである。セパレータ12は、その材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを含む。
図2は、図1に示されるリチウムイオン二次電池1の詳細構成を示す模式図であって、(a)は通常の構成を示し、(b)はリチウムイオン二次電池1が昇温したときの様子を示し、(c)はリチウムイオン二次電池1が急激に昇温したときの様子を示す。
図2の(a)に示されるように、セパレータ12には、多数の孔Pが設けられている。通常、リチウムイオン二次電池1のリチウムイオン3は、孔Pを介し往来できる。
ここで、例えば、リチウムイオン二次電池1の過充電、または、外部機器の短絡に起因する大電流等により、リチウムイオン二次電池1は、昇温することがある。この場合、図2の(b)に示されるように、セパレータ12が融解または柔軟化し、孔Pが閉塞する。そして、セパレータ12は収縮する。これにより、リチウムイオン3の移動が停止するため、上述の昇温も停止する。
しかし、リチウムイオン二次電池1が急激に昇温する場合、セパレータ12は、急激に収縮する。この場合、図2の(c)に示されるように、セパレータ12は、破壊されることがある。そして、リチウムイオン3が、破壊されたセパレータ12から漏れ出すため、リチウムイオン3の移動は停止しない。ゆえに、昇温は継続する。
(耐熱セパレータ)
図3は、図1に示されるリチウムイオン二次電池1の他の構成を示す模式図であって、(a)は通常の構成を示し、(b)はリチウムイオン二次電池1が急激に昇温したときの様子を示す。
図3の(a)に示されるように、セパレータ12は、多孔質フィルム5と、耐熱層4とを備える耐熱セパレータであってもよい。耐熱層4は、多孔質フィルム5のカソード11側の片面に積層されている。なお、耐熱層4は、多孔質フィルム5のアノード13側の片面に積層されてもよいし、多孔質フィルム5の両面に積層されてもよい。そして、耐熱層4にも、孔Pと同様の孔が設けられている。通常、リチウムイオン3は、孔Pと耐熱層4の孔とを介し往来する。耐熱層4は、その材料として、例えば全芳香族ポリアミド(アラミド樹脂)を含む。
図3の(b)に示されるように、リチウムイオン二次電池1が急激に昇温し、多孔質フィルム5が融解または柔軟化しても、耐熱層4が多孔質フィルム5を補助しているため、多孔質フィルム5の形状は維持される。ゆえに、多孔質フィルム5が融解または柔軟化し、孔Pが閉塞するにとどまる。これにより、リチウムイオン3の移動が停止するため、上述の過放電または過充電も停止する。このように、セパレータ12の破壊が抑制される。
(セパレータ・耐熱セパレータの製造工程)
リチウムイオン二次電池1のセパレータおよび耐熱セパレータの製造は特に限定されるものではなく、公知の方法を利用して行うことができる。以下では、多孔質フィルム5がその材料として主にポリエチレンを含む場合を仮定して説明する。しかし、多孔質フィルム5が他の材料を含む場合でも、同様の製造工程により、セパレータ12(耐熱セパレータ)を製造できる。
例えば、熱可塑性樹脂に無機充填剤または可塑剤を加えてフィルム成形した後、該無機充填剤および該可塑剤を適当な溶媒で洗浄除去する方法が挙げられる。例えば、多孔質フィルム5が、超高分子量ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂から形成されてなるポリオレフィンセパレータである場合には、以下に示すような方法により製造することができる。
この方法は、(1)超高分子量ポリエチレンと、無機充填剤(例えば、炭酸カルシウム、シリカ)、または可塑剤(例えば、低分子量ポリオレフィン、流動パラフィン)とを混練してポリエチレン樹脂組成物を得る混練工程、(2)ポリエチレン樹脂組成物を用いてフィルムを成形する圧延工程、(3)工程(2)で得られたフィルム中から無機充填剤または可塑剤を除去する除去工程、および、(4)工程(3)で得られたフィルムを延伸して多孔質フィルム5を得る延伸工程を含む。なお、上記工程(4)を、上記工程(2)と(3)との間で行なうこともできる。
除去工程によって、フィルム中に多数の微細孔が設けられる。延伸工程によって延伸されたフィルムの微細孔は、上述の孔Pとなる。これにより、所定の厚さと透気度とを有するポリエチレン微多孔膜である多孔質フィルム5(耐熱層を有しないセパレータ12)が得られる。
なお、混練工程において、超高分子量ポリエチレン100重量部と、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリオレフィン5〜200重量部と、無機充填剤100〜400重量部とを混練してもよい。
その後、塗工工程において、多孔質フィルム5の表面に耐熱層4を形成する。例えば、多孔質フィルム5に、アラミド/NMP(N−メチル−ピロリドン)溶液(塗工液)を塗布(塗布工程)し、それを凝固(凝固工程)させることによりアラミド耐熱層である耐熱層4を形成する。耐熱層4は、多孔質フィルム5の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。
また、塗工工程において、多孔質フィルム5の表面に、ポリフッ化ビニリデン/ジメチルアセトアミド溶液(塗工液)を塗布(塗布工程)し、それを凝固(凝固工程)させることにより多孔質フィルム5の表面に接着層を形成することもできる。接着層は、多孔質フィルム5の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。
本明細書では、電極との接着性またはポリオレフィンの融点以上の耐熱性などの機能を有する層を機能層という。
塗工液を多孔質フィルム5に塗工する方法は、均一にウェットコーティングできる方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。例えば、キャピラリーコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法などを採用することができる。耐熱層4の厚さは塗工ウェット膜の厚み、塗工液中の固形分濃度によって制御することができる。
なお、塗工する際に多孔質フィルム5を固定あるいは搬送する支持体としては、樹脂製のフィルム、金属製のベルト、ドラム等を用いることができる。
以上のように、多孔質フィルム5に耐熱層4が積層されたセパレータ12(耐熱セパレータ)を製造できる。製造されたセパレータは、円筒形状のコアに巻き取られる。なお、以上の製造方法で製造される対象は、耐熱セパレータに限定されない。この製造方法は、塗工工程を含まなくてもよい。この場合、製造される対象は、耐熱層を有しないセパレータである。
〔実施形態1〕
本発明の第一実施形態について、図4に基づき説明する。
以下の実施形態では、長尺かつ多孔質の電池用セパレータである耐熱セパレータの洗浄方法を説明している。耐熱セパレータの耐熱層は、多孔質フィルムにアラミド/NMP(N−メチル−ピロリドン)溶液(塗工液)を塗布して形成される。このとき、溶媒であるNMP(除去対象物質)は、多孔質フィルムの孔にも含浸する。
孔にNMPが残留した耐熱セパレータの透気度は、孔にNMPが残留していない耐熱セパレータの透気度よりも低くなる。透気度が低いほど、耐熱セパレータを利用するリチウムイオン二次電池のリチウムイオンの移動が阻害されるため、リチウムイオン二次電池の出力は低下する。このため、耐熱セパレータの孔にNMPが残留しないように洗浄できることが好ましい。
≪耐熱セパレータを洗浄するための構成≫
(洗浄槽)
図4は、本実施形態の洗浄方法で用いられる洗浄装置6の構成を示す断面図である。
図4に示されるように、洗浄装置6は、洗浄槽15〜19(液槽)を備える。洗浄槽15〜19は、それぞれ、洗浄水W(洗浄液、液体)で満たされている。
また、洗浄装置6は、耐熱セパレータSを搬送する回転可能な複数のローラーをさらに備える。これらのローラーのうち、ローラーa〜mは、洗浄槽15で洗浄される耐熱セパレータSを搬送するローラーである。
洗浄工程の上流工程(例えば、塗工工程)から搬送されてきた耐熱セパレータSは、ローラーa〜mを経て洗浄槽15に満たされた洗浄水Wの中(以下「水中」)を通過する。ローラーa〜m(搬送ローラー)は、洗浄槽15での耐熱セパレータSの搬送経路を規定している。洗浄槽16〜19でも、洗浄槽15と同様に耐熱セパレータSが洗浄される。
(駆動ローラー)
洗浄装置6は、洗浄槽間において耐熱セパレータSに駆動力を加える駆動ローラーRと、補助ローラーp・qとをさらに備える。補助ローラーp・qは、耐熱セパレータSが駆動ローラーRに接触する角度(いわゆる「抱き角度」)を規定している。この駆動ローラーRと、補助ローラーp・qとを洗浄水W中に配してもよいが、防水処置を施す必要がなくなるため、図4に示されるように洗浄槽間に配することが好ましい。
以上のように、洗浄槽15(第一の洗浄槽)のローラーaの位置と、ローラーmに相当する洗浄槽19(第二の洗浄槽)のローラーの位置との間で、耐熱セパレータSに搬送のための駆動力を加えている。ここで、「洗浄槽15のローラーaの位置」は、耐熱セパレータSを洗浄槽15へ搬入する位置である。「ローラーmに相当する洗浄槽19のローラーの位置」は、耐熱セパレータSを洗浄槽19から搬出する位置である。
そして、上述の駆動力は、ローラーlに相当する洗浄槽16(第一の洗浄槽)のローラーの洗浄槽17側の位置と、ローラーbに相当する洗浄槽17(第二の洗浄槽)のローラの洗浄槽16側の位置との間で、耐熱セパレータSに加えられることが好ましい。ここで、「ローラーlに相当する洗浄槽16のローラーの洗浄槽17側の位置」は、耐熱セパレータSを洗浄槽16の洗浄水W中から搬出する位置である。「ローラーbに相当する洗浄槽17のローラの洗浄槽16側の位置」は、耐熱セパレータSを洗浄槽17の洗浄水W中へ搬入する位置である。
≪耐熱セパレータを洗浄するための動作≫
本実施形態の洗浄方法は、耐熱セパレータSをその長手方向に搬送する工程と、搬送中の耐熱セパレータSを、洗浄槽15〜19内に満たされた洗浄水Wの中を順次通過させることにより洗浄を行う工程とを含む。このように、耐熱セパレータSは、上流の洗浄槽(第一の洗浄槽)から下流の洗浄槽(第二の洗浄槽)へと順次搬送される。ここでは、特に説明のない限り、「上流」および「下流」は、セパレータの搬送方向における上流および下流を意味する。
洗浄槽15〜19での洗浄が完了した後には、耐熱セパレータSは、洗浄工程の下流工程(例えば乾燥工程)へ搬送される。
≪本実施形態の効果≫
(拡散による洗浄)
耐熱セパレータSを、洗浄水Wの中を通過させることにより、耐熱セパレータSの孔から水中へNMPが拡散する。ここで、NMPの拡散量は、洗浄水WのNMP濃度が低いほど大きくなる。
耐熱セパレータSは、洗浄槽15〜19において順に洗浄されるため、下流の洗浄槽では、上流の洗浄槽よりも洗浄水WのNMP濃度が低い。つまり、段階的にNMPの拡散が進むため、孔につまったNMPを確実に除去できる。
(洗浄水を流す方向)
図4に示されるように、セパレータ搬送方向における下流の洗浄槽19から上流の洗浄槽15にかけて、洗浄水Wを方向Dへ流してもよい。このために、例えば、洗浄槽15〜19の間の障壁をセパレータ搬送方向における下流から上流へ向かうほど低くしてもよい。このとき、本実施形態の洗浄方法は、下流の洗浄槽へ洗浄水Wを供給するとともに、上流の洗浄槽へは下流の洗浄槽内の洗浄水Wを供給することにより、各洗浄槽内の洗浄液を更新する工程をさらに含むことになる。上流の洗浄槽15からは一部の洗浄水Wが排出される。これによれば、洗浄水Wを有効利用しつつ、セパレータ搬送方向における下流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度を、上流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度よりも、より低くすることができる。
(効率的な洗浄)
段階的にNMPの拡散を進めることにより、1槽の洗浄槽のみによる洗浄に比べて効率よくNMPを除去できる。このため、洗浄中の耐熱セパレータSの搬送距離を短くできる。ゆえに、無孔フィルムに比べて機械的強度が低い耐熱セパレータSを、折れや破れを抑制しつつ洗浄できる。
≪その他の構成≫
(洗浄水の循環)
耐熱セパレータSは、幅広であるほど生産性が高くなる。ゆえに、耐熱セパレータSの幅(図4中紙面垂直方向の幅)は、洗浄槽15〜19の幅近くまで大きくなることが多い。また、洗浄槽15〜19の幅は、耐熱セパレータSの幅に合わせて設計される。
耐熱セパレータSの幅が広がり、耐熱セパレータSの端部と洗浄槽15〜19との間隙が狭くなると、洗浄槽15〜19に満たされた洗浄水Wは、耐熱セパレータSの一面側(洗浄槽の中心側)と他面側(洗浄槽の両端(図4中左右端)側)とに分割された状態になる。
洗浄槽15〜19による洗浄では、洗浄槽間でのオーバーフローにより、洗浄水Wが供給・排出されることが多い。このとき、耐熱セパレータSの一面側に分割された洗浄水Wは供給・排出されるものの、耐熱セパレータSの他面側に分割された洗浄水Wは滞留することがある。
そこで、本実施形態の洗浄方法は、洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、耐熱セパレータSの一面側と他面側との間での洗浄水Wの入れ替わりを促進すべく洗浄水Wを循環させる工程を含んでいてもよい。このとき、洗浄装置6は、洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、洗浄水Wの供給・排出口を有する循環装置をさらに備えていてもよい。
これにより、1つの洗浄槽内の洗浄水WのNMP濃度をより均一化することができ、NMPの効率的除去を促進することができる。
(洗浄水)
洗浄水Wは、水に限定されず、耐熱セパレータSからNMPを除去できる洗浄液であればよい。
また、洗浄水Wは、界面活性剤などの洗浄剤、酸(例えは、塩酸)または塩基を含んでいてもよい。そして、洗浄水Wの温度は、120℃以下であることが好ましい。この温度では、耐熱セパレータSが熱収縮する虞が少なくなる。また、洗浄水Wの温度は、20℃以上100℃以下であることがより好ましい。
(ポリオレフィンセパレータの製造方法)
以上の耐熱セパレータSの洗浄方法は、耐熱層を有しないセパレータ(ポリオレフィンセパレータ)の洗浄方法に適用することができる。
上記セパレータは、超高分子量ポリエチレンなどの高分子量ポリオレフィンと、無機充填剤または可塑剤とを混練することで得られるポリオレフィン樹脂組成物をフィルム状に成形し、延伸することで形成される。そして、無機充填剤または可塑剤(除去対象物質)が洗い流されることで、セパレータの孔が形成される。
洗い流されずに、孔に上記除去対象物質が残留したセパレータの透気度は、孔に上記除去対象物質が残留していないセパレータの透気度よりも低くなる。透気度が低いほど、セパレータを利用するリチウムイオン二次電池のリチウムイオンの移動が阻害されるため、リチウムイオン二次電池の出力は低下する。このため、セパレータの孔に上記除去対象物質が残留しないように洗浄できることが好ましい。
無機充填剤を含むセパレータを洗浄するための洗浄液は、セパレータから無機充填剤を除去できる洗浄液であればよい。好ましくは酸または塩基を含む水溶液である。
可塑剤を含むセパレータを洗浄するための洗浄液は、セパレータから可塑剤を除去できる洗浄液であればよい。好ましくはジクロロメタンなどの有機溶剤である。
以上をまとめると、フィルム状に成形されたポリオレフィン樹脂組成物(フィルム)の洗浄方法は、セパレータの中間製品である長尺のフィルムをその長手方向に搬送する工程と、搬送中のこのフィルムを、上述の洗浄槽15〜19内に満たされた洗浄液中を順次通過させることにより洗浄を行う工程とを含む。
このように、図4において、耐熱セパレータSを、セパレータの中間製品であるフィルムとしてもよい。また、洗浄水Wを、酸または塩基を含む水溶液としてもよい。
そして、ポリオレフィンセパレータの製造方法は、長尺かつ多孔質のセパレータの中間製品である、ポリオレフィンを主成分とする長尺のフィルムを成形する成形工程と、この成形工程の後に実行される、上述のフィルム洗浄方法が含む各工程とを含む。
(積層セパレータの製造方法)
積層セパレータである耐熱セパレータSの洗浄方法を利用した耐熱セパレータSの製造方法も本発明に含まれる。ここで、耐熱セパレータSは、図3に示される多孔質フィルム5(基材、第1層)と、多孔質フィルム5に積層された耐熱層4(機能層、第2層)とを含む積層セパレータである。なお、耐熱層4は、基材層よりも薄い。そして、この製造方法は、長尺かつ多孔質の耐熱セパレータSを成形する成形工程と、上記成形工程の後に実行される、上述のセパレータ洗浄方法の各工程とを含む。
「成形工程」は、耐熱層4を積層するために、耐熱層4を構成するアラミド樹脂(物質)を含むNMP(液状物質)を多孔質フィルム5に塗布する塗布工程と、この塗布工程の後にアラミド樹脂を凝固させる凝固工程とを含む。
「各工程」とは、耐熱セパレータSをその長手方向に搬送する工程と、搬送中の耐熱セパレータSを、洗浄槽15〜19内に満たされた洗浄水W中を順次通過させることにより洗浄を行う工程を意味する。
以上により、NMPが少なく、かつ、折れや破れが抑制された、積層セパレータを製造できる。なお、耐熱層は、上述の接着層であってもよい。
〔実施形態2〕
本発明の第二実施形態について、図5に基づき説明する。説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。後述する実施形態においても同様である。
≪耐熱セパレータを洗浄するための他の構成≫
図5は、本実施形態の洗浄方法で用いられるガイドローラーGの周辺構成を示す断面図である。
図5に示されるように、洗浄装置6は、ガイドローラーGと、テフロンバーsと、テフロンチューブtとをさらに備える。なお「テフロン」は登録商標である。
ガイドローラーGは、耐熱セパレータSの搬送経路に対して固定されており、回転せず、洗浄槽15のローラーlとmとの間に配されている。また、ガイドローラーGの軸は、図5の奥行方向へ延びている。この軸は、耐熱セパレータSに平行である。
テフロンバーs(棒状部材)は、ガイドローラーGの軸方向へ延びており、ガイドローラーGの表面に設けられている。そして、テフロンバーsは、ガイドローラーGの表面にそって耐熱セパレータS側にテフロンチューブtによって固定されている。
テフロンチューブt(シート状部材)は、ガイドローラーGとテフロンバーsとを包むように拘束して、これらの外周を覆っている。テフロンチューブtは、合成樹脂(例えばフッ素樹脂)を主成分としている。
なお、ガイドローラーGは、洗浄槽16〜19に配されてもよい。また、洗浄装置6は、ガイドローラーGと、テフロンバーsと、テフロンチューブtとの組を複数備えてもよい。
≪耐熱セパレータを洗浄するための動作≫
本実施形態の洗浄方法は、実施形態1の洗浄方法が含む各工程に加え、上流の洗浄槽と下流の洗浄槽との間において耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去する工程を含む。
上流の洗浄槽と下流の洗浄槽との間において、耐熱セパレータSが水中から引き上げられるときに、洗浄水Wの一部は、耐熱セパレータSの表面に沿い下流の洗浄槽へ持ち込まれる。そこで、耐熱セパレータSから、下流の洗浄槽へ持ち込まれる洗浄水Wを掻き落とす。
固定されたガイドローラーGの表面に設けられたテフロンバーsは、テフロンチューブtの表面に突起(第1部材)を形成する。この突起は、耐熱セパレータSを軽くこするように耐熱セパレータSへ押し当てられ、耐熱セパレータSに対して摺動し、耐熱セパレータSから洗浄水Wを掻き落とす。
≪本実施形態の効果≫
上流の洗浄槽から下流の洗浄槽へ持ち込まれる洗浄水Wが減る。このため、下流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度を、上流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度よりも、確実に低くすることができる。ゆえに、耐熱セパレータSの孔につまったNMPを確実に除去できる。
(その他)
テフロンチューブtは、洗浄水Wを吸い取らない、つまり非吸水性の部材である。ここで、耐熱セパレータSに摺動させる部材が吸水性であれば、洗浄水Wがこの部材に吸収されつづける。このため、吸収された洗浄水Wの除去機構が必要となる。例えば、スポンジローラーをこの部材として用いるとともに、除去機構として吸引ポンプを用いることになる。
しかし、スポンジローラーは耐久性に欠ける。また、吸引ポンプはエネルギーを消費しつづける。このように、吸水性の部材は、継続的な耐熱セパレータSの水切りに不向きである。
一方、本実施形態のフィルム製造方法によれば、このような機構は不要である。よって、継続的に耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去できる。このため、洗浄処理に用いられた洗浄水Wが十分に水切りされた耐熱セパレータSを製造できる。
耐熱セパレータSと、耐熱セパレータSに押し当てる部材(上述の例ではテフロンチューブtの表面の突起)とは、相対的に速度差を持っていればよい。ガイドローラーGが回転する場合においても、その回転方向によらず、耐熱セパレータSと、耐熱セパレータSに押し当てる部材とが同じ速度でなければよい。
ガイドローラーGとテフロンバーsとテフロンチューブtとを備える水切り部材(第1部材)において、テフロンバーsを異なる形状のバーに交換することにより、この水切り部材の耐熱セパレータSに対して摺動する部分の形状を、変更することができる。これにより、耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去するときに耐熱セパレータSに加わる力を変化させることができる。
なお、後述するように、板状の液切部材を耐熱セパレータSに対して摺動させることにより、耐熱セパレータS上の液体を除去してもよい。
耐熱セパレータSが、ポリエチレンの多孔質フィルムの片面にアラミドの耐熱層を塗工したものであるときには、多孔質フィルムの耐熱層が塗工されていない面に、テフロンチューブtの表面に形成された突起を押し当てることが好ましい。つまり、耐熱セパレータSの耐熱層とは反対側に、突起を配置しており、耐熱セパレータSの耐熱層側には、突起を配置していないことが好ましい。これにより、耐熱層を傷つけずに耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去できる。ゆえに、耐熱層の剥離を抑制できる。
換言するならば、耐熱セパレータSが、第1層と、この第1層よりも薄い(または、第1層よりも摩耗しやすい・第1層よりも脆い・第1層よりも後に形成された)第2層とを備えたフィルムであるときには、耐熱セパレータSの第1層側に、テフロンチューブtなどを配置しており、耐熱セパレータSの第2層側には、耐熱セパレータSに対して摺動する部材を配置していないことが好ましい。
〔実施形態3〕
本発明の第三実施形態について、図6に基づき説明する。
≪耐熱セパレータを洗浄するための他の構成≫
図6は、本実施形態の洗浄方法で用いられるローラーm(搬送ローラー)の周辺構成を示す断面図である。図6に示されるように、洗浄装置6は、掻き落としバーBL(第2部材)をさらに備える。
掻き落としバーBLは、ローラーmに沿い搬送される洗浄水Wを掻き落とすブレードである。
ローラーmと掻き落としバーBLとの間には、若干の隙間が設けられている。これにより、ローラーmに付着した洗浄水Wを掻き落としバーBLに伝わらせることによって、ローラーmの表面に傷がついたり、掻き落としバーBLが摩耗したりすることを防止できる。
≪耐熱セパレータを洗浄するための動作≫
本実施形態の洗浄方法は、実施形態1の洗浄方法が含む各工程に加え、上流の洗浄槽と下流の洗浄槽との間において耐熱セパレータSを搬送するローラーmから洗浄水Wを除去する工程を含む。
耐熱セパレータSが搬送されるときに、洗浄水Wの一部は、耐熱セパレータSの表面に沿い下流の洗浄槽へ持ち込まれる。この下流の洗浄槽へ持ち込まれる洗浄水の一部は、ローラーmに沿い搬送される。そこで、ローラーmに沿い搬送される洗浄水Wを、ローラーmから掻き落とす。
≪本実施形態の効果≫
上流の洗浄槽から下流の洗浄槽へ持ち込まれる洗浄水Wが減る。このため、下流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度を、上流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度よりも、確実に低くすることができる。ゆえに、耐熱セパレータSの孔につまったNMPを確実に除去できる。
(その他)
ローラーmと掻き落としバーBLとの間に設けられた隙間の大きさは、1mm程度である。ただし、ローラーmの表面により多くの洗浄水Wが堆積してるときには、この隙間の大きさが1mmより大きくても、上述の効果を得ることができる。そして、この隙間の大きさは、洗浄水Wの粘度およびローラーmの回転速度などに依存する。
ローラーmと掻き落としバーBLとの間に隙間がないときには、ローラーmおよび掻き落としバーBLのうちの少なくとも一方は、合成樹脂を主成分としていることが好ましい。なお、ローラーmおよび掻き落としバーBLは、ともに合成樹脂を主成分としていることがより好ましい。
掻き落としバーBLのローラーmに対する角度は、上述の例では90°であるが、これに限定されない。例えば、この角度は、鋭角であってもよい。
〔変形例1〕
洗浄装置6は、ガイドローラーG、テフロンバーs、およびテフロンチューブt(図5)と、掻き落としバーBL(図6)とをすべて備えてもよい。
そして、本変形例の洗浄方法は、実施形態1の洗浄方法が含む各工程に加え、上流の洗浄槽と下流の洗浄槽との間において耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去する工程と、上流の洗浄槽と下流の洗浄槽との間において耐熱セパレータSを搬送するローラーmから洗浄水Wを除去する工程とを含む。
これにより、上流の洗浄槽から下流の洗浄槽へ持ち込まれる洗浄水Wがさらに減る。このため、下流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度を、上流の洗浄槽の洗浄水WのNMP濃度よりも、より確実に低くすることができる。ゆえに、耐熱セパレータSの孔につまったNMPをより確実に除去できる。
〔変形例2〕
洗浄装置6が備える洗浄槽は、一つであってもよい。そして、本発明は、以下の態様を含む。
本発明の態様1のセパレータ洗浄方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータを洗浄するためのセパレータ洗浄方法において、
上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程と、
搬送中の上記電池用セパレータを、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を通過させることにより洗浄を行う工程と、
上記電池用セパレータを上記洗浄槽へ搬入する位置と上記洗浄槽から搬出する位置との間において上記電池用セパレータから洗浄液を除去する工程とを含む。
態様1は、例えば、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、図5に示されるように、耐熱セパレータS(電池用セパレータ)から、ガイドローラーGとテフロンバーsとテフロンチューブtとにより、洗浄水Wを除去するものである。態様1によれば、洗浄工程から他の工程へ持ち込まれる洗浄液を減らすことができる。
本発明の態様2のセパレータ洗浄方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータを洗浄するためのセパレータ洗浄方法において、
上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程と、
搬送中の上記電池用セパレータを、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を通過させることにより洗浄を行う工程と、
上記電池用セパレータを上記洗浄槽へ搬入する位置と上記洗浄槽から搬出する位置との間において上記電池用セパレータを搬送する搬送ローラーから洗浄液を除去する工程とを含む。
態様2は、例えば、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、図6に示されるように、耐熱セパレータS(電池用セパレータ)を搬送するローラーm(搬送ローラー)から、掻き落としバーBLにより洗浄水Wを除去するものである。態様2によれば、洗浄工程から他の工程へ持ち込まれる洗浄液を減らすことができる。
本発明の態様3のセパレータ洗浄方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータを洗浄するためのセパレータ洗浄方法において、
上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程と、
搬送中の上記電池用セパレータを、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を通過させることにより洗浄を行う工程と、
上記洗浄槽において、上記電池用セパレータの一面側と他面側との間での洗浄液の入れ替わりを促進すべく洗浄液を循環させる工程とを含む。
態様3は、例えば、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、耐熱セパレータS(電池用セパレータ)の一面側と他面側との間での洗浄水W(洗浄液)の入れ替わりを促進すべく洗浄水Wを循環させるものである。態様3によれば、洗浄槽内の洗浄液の除去対象物質の濃度をより均一化することができ、除去対象物質の効率的除去を促進することができる。
本発明の態様4のセパレータ洗浄方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータを洗浄するためのセパレータ洗浄方法において、
上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程と、
搬送中の上記電池用セパレータを、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を通過させることにより洗浄を行う工程とを含み、
上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程において、上記電池用セパレータを上記洗浄槽へ搬入する位置と上記洗浄槽から搬出する位置との間で、上記電池用セパレータに搬送のための駆動力を加える。
態様4は、例えば、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、耐熱セパレータS(電池用セパレータ)を洗浄槽へ搬入する位置と洗浄槽から搬出する位置との間で、駆動ローラーRにより耐熱セパレータSに搬送のための駆動力を加えるものである。態様4によれば、洗浄工程の後工程のみから電池用セパレータを引っ張ってこれを搬送する場合と比較して、電池用セパレータに加わる力が分散される。その結果、電池用セパレータの切断等の不具合の発生を抑制することができる。
なお、電池用セパレータに駆動力を与えるための機構を洗浄液中に配するときには、電池用セパレータを洗浄槽へ搬入する位置は、電池用セパレータを洗浄槽の洗浄水中へ搬入する位置であってもよいとともに、電池用セパレータを洗浄槽から搬出する位置は、電池用セパレータを洗浄槽の洗浄水中から搬出する位置であってもよい。
本発明の態様5のセパレータ製造方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータを成形する成形工程と、
上記成形工程の後に実行される、上述の態様1から4のいずれか一態様におけるセパレータ洗浄方法の各工程とを含む。
態様5は、例えば、図3に示される多孔質フィルム5と、多孔質フィルム5に積層された耐熱層4とを含む耐熱セパレータS(電池用セパレータ)を成形した後に、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、耐熱セパレータSを洗浄するものである。態様5によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを製造できる。
本発明の態様6のセパレータ製造方法は、上述の態様5において、
上記電池用セパレータが基材と当該基材に積層された機能層とを含む積層セパレータであって、
上記成形工程は、
上記機能層を積層するために、当該機能層を構成する物質を含む液状物質を上記基材に塗布する塗布工程と、
上記塗布工程の後に上記物質を凝固させる凝固工程と、
を含んでいてもよい。
態様6は、例えば、図3に示される多孔質フィルム5(基材)に耐熱層4(機能層)を積層するために、耐熱層4を構成するアラミド樹脂(物質)を含むNMP(液状物質)を多孔質フィルム5に塗布し、アラミド樹脂を凝固させ、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、耐熱セパレータSを洗浄するものである。態様6によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い積層セパレータを製造できる。
本発明の態様7のセパレータ洗浄方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータを得るためのフィルム洗浄方法において、
上記電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムをその長手方向に搬送する工程と、
搬送中の上記フィルムを、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を通過させることにより洗浄を行う工程とを含み、
上記フィルムは、ポリオレフィンを主成分とする。
態様7は、例えば、ポリオレフィンと無機充填剤または可塑剤とを混練することで得られるポリオレフィン樹脂組成物をフィルム状に成形し、延伸することで形成される耐熱セパレータS(電池用セパレータ)の中間製品を、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて洗浄し、無機充填剤または可塑剤を洗い流すものである。態様7によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高いポリオレフィンセパレータを得ることができる。
本発明の態様8のセパレータ洗浄方法は、
長尺かつ多孔質の電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムを成形する成形工程と、
上記成形工程の後に実行される、
上記電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムをその長手方向に搬送する工程と、
搬送中の上記フィルムを、洗浄槽内に満たされた洗浄液中を通過させることにより洗浄を行う工程と、
を含む。
態様8は、例えば、ポリオレフィンと無機充填剤または可塑剤とを混練することで得られるポリオレフィン樹脂組成物をフィルム状に成形し、延伸することで耐熱セパレータS(電池用セパレータ)の中間製品を得た後に、図4に示される洗浄槽15〜19のうちの少なくとも一つにおいて、この中間製品を洗浄するものである。態様8によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを製造できる。
〔変形例3〕
図7は、図4に示される洗浄装置6において、駆動ローラーRの位置と、補助ローラーp・qの位置とを変更した例を示す断面図であって、(a)は駆動ローラーRが補助ローラーp・qよりも下側に配置された構成を示し、(b)は駆動ローラーRが補助ローラーqよりも下側かつ補助ローラーpよりも上側に配置された構成を示し、(c)は複数の除去工程を組み合わせた構成を示す。矢印Vは、鉛直下方を表す。
図7の(a)において、中心Pcは、駆動ローラーRの回転軸を通る点を示す。点Paは、補助ローラーpから搬送されてきた耐熱セパレータSが、駆動ローラーRに接触し始める位置を示す。点Pbは、補助ローラーqへ搬送されていく耐熱セパレータSが、駆動ローラーRから離れ始める位置を示す。
駆動ローラーRは、耐熱セパレータSに搬送力を与えるように、耐熱セパレータSに押し当てられている。そして、駆動ローラーRの断面において、駆動ローラーRの耐熱セパレータSに接触している表面部位からなる円弧ARが、中心Pcを通る駆動ローラーRの回転軸を中心として広がっている角度である抱き角度θは、180°以上となっている。
図4に示されるように、耐熱セパレータSは、洗浄槽16の洗浄水Wから引き上げられた後に、補助ローラーpまで搬送されてくる。このとき、耐熱セパレータSの表面には、洗浄水Wが付着している。耐熱セパレータSの補助ローラーp側の表面に付着した洗浄水Wの一部は、補助ローラーpに接触することによって除去される。一方、耐熱セパレータSの補助ローラーpとは反対側の表面に付着した洗浄水Wは、そのまま駆動ローラーRへ搬送される。
耐熱セパレータSの駆動ローラーR側の面に付着した洗浄水Wの一部は、駆動ローラーRとの接触によって除去される。具体的には、駆動ローラーRに付着した洗浄水Wの一部は、駆動ローラーRの回転軸方向である図7の(a)における奥行方向へ押し出される。そして、耐熱セパレータSの端部まで移動した洗浄水Wは、鉛直下方へ落下する。また、駆動ローラーRに付着した洗浄水Wの他の一部は、耐熱セパレータSに染み込み通過して鉛直下方へ落下する。
このとき、抱き角度θが増えるほど、駆動ローラーRと耐熱セパレータSとの接触面積も増える。よって、駆動ローラーRと、耐熱セパレータSの表面に付着した洗浄水Wとの接触面積も増えるため、抱き角度θが増えるほど、耐熱セパレータSの表面から除去される洗浄水Wが増える。
駆動ローラーRの耐熱セパレータSに対する抱き角度θは、好ましくは120°以上であり、より好ましくは150°以上であり、さらに好ましくは180°以上である。
駆動ローラーRの耐熱セパレータSに対する抱き角度θを120°以上とすることにより、耐熱セパレータSと駆動ローラーRとの間の摩擦力を増加させることができ、駆動ローラーR上における耐熱セパレータSの滑りを防止することができる。そして、駆動ローラーRと耐熱セパレータSとが緊密に接触し、これらの間から洗浄水Wが除去される。
特に、前記抱き角度θが180°以上であれば、方向転換される耐熱セパレータSが駆動ローラーRを挟むため、耐熱セパレータSと駆動ローラーRとの間の摩擦力をより増加させることができる。以上のように、耐熱セパレータSに搬送力を与えつつ耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去できる。
耐熱セパレータSが、ポリエチレンの多孔質フィルムの片面にアラミドの耐熱層を塗工したものであるときには、耐熱セパレータSの耐熱層とは反対側に、駆動ローラーRを配置しており、耐熱セパレータSの耐熱層側には、駆動ローラーRを配置していないことが好ましい。これにより、耐熱層を傷つけずに耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去できる。
図7の(b)に示されるように、駆動ローラーRを、補助ローラーqよりも下側かつ補助ローラーpよりも上側に配置してもよい。このときにも、耐熱セパレータSに搬送力を与えつつ耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去できる。このように、駆動ローラーRと、補助ローラーp・qとを配置する方向は、図7の(a)に示される方向に限定されず、また図7の(b)に示される方向にも限定されない。
(除去工程の組合せ)
図7の(c)に示されるように、図5に示される第1除去工程と、図6に示される第2除去工程と、図7の(a)に示される駆動工程とのうちの少なくとも二つの除去工程を組み合わせてもよい。
第1除去工程とは、洗浄水Wから搬出された後の耐熱セパレータSに対して、ガイドローラーGとテフロンバーsとテフロンチューブtとを備える水切り部材(第1部材)を摺動させ、耐熱セパレータSから洗浄水Wを除去する工程である。
第2除去工程とは、洗浄水Wから搬出された後の耐熱セパレータSを、洗浄槽16の中の洗浄水Wに耐熱セパレータSを通して洗浄処理を行う洗浄工程にて搬送するローラーm(搬送ローラー)から洗浄水Wを除去する工程である。
駆動工程とは、洗浄槽16の中の洗浄水Wに耐熱セパレータSを通して洗浄処理を行う洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、洗浄水Wから搬出された後の耐熱セパレータSに駆動ローラーRを押し当てる工程である。この駆動工程おいて、駆動ローラーRの耐熱セパレータSに対する抱き角度θは、180°以上である。
(除去工程を実施する位置)
図4に示されるように、洗浄槽16にて洗浄処理された耐熱セパレータSは、洗浄槽17へ搬送される。このとき、第1除去工程、第2除去工程、および駆動工程は、耐熱セパレータSが洗浄槽16の洗浄水W中から搬出される位置から、耐熱セパレータSが洗浄槽17の洗浄水W中へ搬入される位置までの搬送経路において実施される。
また、第1除去工程、第2除去工程、および駆動工程は、洗浄槽15、17〜19において実施されてもよい。特に、第1除去工程、第2除去工程、および駆動工程は、洗浄槽19において実施されるときには、耐熱セパレータSが洗浄槽19の洗浄水W中から搬出される位置から、耐熱セパレータSが洗浄処理の下流の処理(例えば乾燥処理)へ搬送される位置までの搬送経路において実施される。つまり、これらの工程は、耐熱セパレータSを加工する(耐熱セパレータSに変更を加える)別の処理の前において実施される。
〔実施形態4〕
(課題)
多孔質のセパレータ及びその中間製品のフィルムは、単なる無孔フィルムに比べて機械的強度が低い。このため、これらの洗浄中に折れや破れを生じることが多い。洗浄が不十分であれば、多孔質のセパレータの透気度は低下する。このような多孔質のセパレータやその中間製品のフィルムの洗浄に複数の洗浄槽を利用することは、上述の特許文献1、2では検討されていない。
本実施形態の目的は、セパレータの上記特性に鑑み、セパレータ及びその中間製品のフィルムに適した洗浄方法、及びこの洗浄方法を用いたセパレータの製造方法を提供することにある。
(手段)
本発明のセパレータ洗浄方法は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータを洗浄するためのセパレータ洗浄方法において、上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程と、搬送中の上記電池用セパレータを、第一および第二の洗浄槽内に満たされた洗浄液中を順次通過させることにより洗浄を行う工程とを含む。
セパレータを、複数段の洗浄液中を順次通過させることにより、各段においてセパレータから洗浄液の中へ除去対象物質が拡散する。この除去対象物質の拡散量は、洗浄液中の除去対象物質の濃度が低いほど大きくなる。
上記方法によれば、第二の洗浄槽の洗浄液の除去対象物質の濃度を、第一の洗浄槽の洗浄液の除去対象物質の濃度よりも低くすることができる。このため、段階的な除去対象物質の拡散を進めることができる。
その結果、1槽の洗浄槽のみによる洗浄に比べて効率よくセパレータから除去対象物質を除去できる。このため、洗浄中のセパレータの搬送距離を短くできる。ゆえに、無孔フィルムに比べて機械的強度が低い多孔質のセパレータを、折れや破れの発生を抑制しつつ洗浄できる。よって、充分な洗浄が可能となるため、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを得ることができる。
また、本発明のセパレータ洗浄方法は、上記第二の洗浄槽へ洗浄液を供給するとともに、上記第一の洗浄槽へは上記第二の洗浄槽内の洗浄液を供給することにより、上記第一および第二の洗浄槽内の洗浄液を更新する工程をさらに含んでいてもよい。
上記方法によれば、洗浄液を有効利用しつつ、第二の洗浄槽の洗浄液の除去対象物質の濃度を、第一の洗浄槽の洗浄液の除去対象物質の濃度よりも、より低くすることができる。
また、本発明のセパレータ洗浄方法では、上記電池用セパレータから上記第二の洗浄槽に満たされた洗浄液へ拡散した除去対象物質の濃度は、上記電池用セパレータから上記第一の洗浄槽に満たされた洗浄液に拡散した除去対象物質の濃度よりも小さいことが好ましい。
特許文献1〜2の洗浄方法では、洗浄液の除去対象物質の濃度が考慮されておらず、段階的に除去対象物質の拡散を進めることができるとは限らない。
上記方法によれば、確実に段階的な除去対象物質の拡散を進めることができる。
また、本発明のセパレータ洗浄方法は、上記第一の洗浄槽と上記第二の洗浄槽との間において上記電池用セパレータから洗浄液を除去する工程をさらに含んでいてもよい。
また、本発明のセパレータ洗浄方法は、上記第一の洗浄槽と上記第二の洗浄槽との間において上記電池用セパレータを搬送する搬送ローラーから洗浄液を除去する工程をさらに含んでいてもよい。
上記方法によれば、第一の洗浄槽から第二の洗浄槽へ持ち込まれる洗浄液が減る。このため、第二の洗浄槽の洗浄液の除去対象物質の濃度を、第一の洗浄槽の洗浄液の除去対象物質の濃度よりも、より低くすることができる。ゆえに、電池用セパレータから除去対象物質をより効率的に除去できる。
また、本発明のセパレータ洗浄方法は、上記第一および第二の洗浄槽のうちの少なくとも一つにおいて、上記電池用セパレータの一面側と他面側との間での洗浄液の入れ替わりを促進すべく洗浄液を循環させる工程をさらに含んでいてもよい。
第一および第二の洗浄槽内では、通過する電池用セパレータが障壁となってその一面側と他面側との間で洗浄液が入れ替わりにくくなる。そうすると、洗浄液中の除去対象物質の濃度が電池用セパレータの一面側または他面側においてその反対側よりも高くなる結果、除去対象物質の効率的除去を阻害するおそれがある。
上記方法によれば、電池用セパレータの一面側と他面側との間での洗浄液の入れ替わりを促進すべく洗浄液を循環させることにより、洗浄液中の除去対象物質の濃度をより均一化することができ、除去対象物質の効率的除去を促進することができる。
また、本発明のセパレータ洗浄方法では、上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程において、上記電池用セパレータを上記第一の洗浄槽へ搬入する位置と上記第二の洗浄槽から搬出する位置との間で、上記電池用セパレータに搬送のための駆動力を加えてもよい。
上記方法によれば、第二の洗浄槽の後段のみから電池用セパレータを引っ張ってこれを搬送する場合と比較して、電池用セパレータに加わる力が分散される。その結果、電池用セパレータの切断等の不具合の発生を抑制することができる。
また、本発明のセパレータ洗浄方法では、上記駆動力は、上記電池用セパレータを上記第一の洗浄槽の洗浄液中から搬出する位置と上記第二の洗浄槽の洗浄液中へ搬入する位置との間で、上記電池用セパレータに加えられてもよい。
上記方法によれば、電池用セパレータに駆動力を加える機構を第一の洗浄槽と第二の洗浄槽との間に配せるため、この機構に防水処置を施す必要がなくなる。
また、本発明のセパレータ製造方法は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータを成形する成形工程と、上記成形工程の後に実行される、上述のセパレータ洗浄方法の各工程とを含む。
上記方法によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを製造できる。
また、本発明のセパレータ製造方法では、上記電池用セパレータが基材と当該基材に積層された機能層とを含む積層セパレータであって、上記成形工程は、上記機能層を積層するために、当該機能層を構成する物質を含む液状物質を上記基材に塗布する塗布工程と、上記塗布工程の後に上記物質を凝固させる凝固工程とを含んでいてもよい。
上記方法によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い積層セパレータを製造できる。
また、本発明のフィルム洗浄方法は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータを得るためのフィルム洗浄方法において、上記電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムをその長手方向に搬送する工程と、搬送中の上記フィルムを、第一および第二の洗浄槽内に満たされた洗浄液中を順次通過させることにより洗浄を行う工程とを含む。
上記方法によれば、1槽の洗浄槽のみによる洗浄に比べて効率よくフィルムから除去対象物質を洗い流せる。このため、洗浄中のフィルムの搬送距離を短くできる。ゆえに、無孔フィルムに比べて機械的強度が低い、多孔質のフィルムである電池用セパレータの中間製品であるフィルムを、折れや破れの発生を抑制しつつ洗浄できる。よって、充分な洗浄が可能となる。そして、フィルムの除去対象物質が洗い流された部分には、孔が形成される。したがって、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを得ることができる。
また、本発明のフィルム洗浄方法では、上記フィルムは、ポリオレフィンを主成分としてもよい。
上記方法によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高いポリオレフィンセパレータを得ることができる。
また、本発明の他のセパレータ製造方法は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムを成形する成形工程と、上記成形工程の後に実行される、上述のフィルム洗浄方法が含む各工程とを含む。
上記方法によれば、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを製造できる。
(効果)
本実施形態は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータを洗浄するためのセパレータ洗浄方法において、上記電池用セパレータをその長手方向に搬送する工程と、搬送中の上記電池用セパレータを、第一および第二の洗浄槽内に満たされた洗浄液中を順次通過させることにより洗浄を行う工程とを含むことで、無孔フィルムに比べて機械的強度が低い多孔質のセパレータを、折れや破れの発生を抑制しつつ洗浄でき、充分な洗浄が可能となるため、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを得ることができるという効果を奏する。
また、本実施形態は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータを成形する成形工程と、上記成形工程の後に実行される、上述のセパレータ洗浄方法の各工程とを含むことで、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを製造できるという効果を奏する。
また、本実施形態は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータを得るためのフィルム洗浄方法において、上記電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムをその長手方向に搬送する工程と、搬送中の上記フィルムを、第一および第二の洗浄槽内に満たされた洗浄液中を順次通過させることにより洗浄を行う工程とを含むことで、無孔フィルムに比べて機械的強度が低い、多孔質のフィルムである電池用セパレータの中間製品であるフィルムを、折れや破れの発生を抑制しつつ洗浄でき、充分な洗浄が可能となるため、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを得ることができるという効果を奏する。
また、本実施形態は、長尺かつ多孔質の電池用セパレータの中間製品である長尺のフィルムを成形する成形工程と、上記成形工程の後に実行される、上述のフィルム洗浄方法が含む各工程とを含むことで、折れや破れが抑制された、透気度が従来よりも高い電池用セパレータを製造できるという効果を奏する。
〔実施形態5〕
[技術分野]
本実施形態は、偏光板の構成部材として用いることのできる偏光フィルムの製造方法に関する。
[背景技術]
偏光フィルムには、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムにヨウ素や二色性染料のような二色性色素を吸着配向させたものが従来用いられている。偏光フィルムは通常、その片面または両面に接着剤を用いて保護フィルムを貼合して偏光板とされ、液晶テレビ、パーソナルコンピュータ用モニターおよび携帯電話等の液晶表示装置に代表される画像表示装置に用いられている。
一般に偏光フィルムは、連続的に搬送される長尺のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、膨潤処理、染色処理、延伸処理、架橋処理および洗浄処理が施され、最後に乾燥することにより製造される。特開2014−109740号公報(特許文献1)には、洗浄処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、エアーを吹き付けて水切りを行うことにより、偏光フィルムの表面に結晶異物等に起因する欠陥が発生するのを抑制できることが記載されている。
[先行技術文献]
[参考文献]
[参考文献1]特開2014−109740号公報
[実施形態の概要]
[実施形態が解決しようとする課題]
偏光フィルムおよび偏光板は、従来に比べて一層薄肉化することが求められている。参考文献1においては、エアー吹き付け時のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの張力、エアー風量、エアー吹き出し口先端からフィルム表面までの距離を調整することにより、薄膜のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを破断させることなく水切りできることが記載されている(参考文献1の表1参照)。
エアー吹き付けにより水切りを行う方法は上述のように煩雑である。本実施形態は、簡便な方法で効率よく水切りすることができる、偏光フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本実施形態は、以下に示す偏光フィルムの製造方法を提供する。
〔1〕 ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから偏光フィルムを作製する偏光フィルムの製造方法であって、
上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに処理液を接触させて処理する処理工程と、 上記処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに液切部材を接触させて、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に付着している上記処理液を除去する処理液除去工程と、をこの順に備え、
上記液切部材は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する面の表面粗さRaが0.5μm以下である、偏光フィルムの製造方法。
〔2〕 上記液切部材は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する面の水接触角が60°以下である、〔1〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
〔3〕 上記液切部材は板状であり、
上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材とのなす角度が、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向上流側において鋭角となるように上記液切部材を接触させている、〔1〕または〔2〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
〔4〕 上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材とのなす角度が、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向上流側において45°以下となるように上記液切部材を接触させている、〔3〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
〔5〕 上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材との間に、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材と接触する位置を境として上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向上流側に形成される上流側空間は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向下流側に形成される下流側空間よりも狭い、〔1〕〜〔4〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
〔6〕 上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂層の両面に上記液切部材を接触させて、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの両面に付着している上記処理液を除去する、〔1〕〜〔5〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
〔7〕 上記処理工程は、上記処理液として膨潤液を用いる膨潤処理工程、上記処理液として染色液を用いる染色処理工程、上記処理液として架橋液を用いる架橋処理工程、または上記処理液として洗浄液を用いる洗浄処理工程である、〔1〕〜〔6〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
〔8〕 ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる乾燥工程をさらに備え、
上記処理液除去工程は、上記乾燥工程の直前の上記処理工程が終了した後に、上記乾燥工程の前に行われる、〔1〕〜〔7〕に記載の偏光フィルムの製造方法。
[実施形態の効果]
本実施形態の方法によれば、簡便な方法で効率よく水切りをすることができ、欠陥の発生が抑制された偏光フィルムを製造することができる。
[図面の簡単な説明]
[図8]本実施形態に係る偏光フィルムの製造方法およびそれに用いる偏光フィルム製造装置の一例を模式的に示す断面図である。
[図9]図8に示す液切部材を模式的に示す斜視図である。
[図10]面取り後のガラス板の長さ方向と直交する断面図である。
[図11]面取り後のガラス板の長さ方向と直交する断面図である。
[図12]図8に示す液切部材とフィルムとのなす角度を示す断面図である。
[図13]他の形状の液切部材とフィルムとのなす角度を示す断面図である。
[実施形態を実施するための形態]
<偏光フィルムの製造方法>
本実施形態において偏光フィルムは、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素(ヨウ素や二色性染料)が吸着配向しているものである。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを構成するポリビニルアルコール系樹脂は通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。そのケン化度は、通常約85モル%以上、好ましくは約90モル%以上、より好ましくは約99モル%以上である。ポリ酢酸ビニル系樹脂は、例えば、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体等であることができる。共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類等を挙げることができる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常約1000〜10000、好ましくは約1500〜5000程度である。
これらのポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等も使用し得る。
本実施形態では、偏光フィルム製造の開始材料として、厚みが65μm以下(例えば60μm以下)、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下、さらに好ましくは30μm以下の未延伸のポリビニルアルコール系樹脂フィルム(原反フィルム)を用いる。
これにより市場要求が益々高まっている薄膜の偏光フィルムを得ることができる。原反フィルムの幅は特に制限されず、例えば400〜6000mm程度であることができる。原反フィルムは、例えば長尺の未延伸ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのロール(原反ロール)として用意される。
偏光フィルムは、上記の長尺の原反フィルムを原反ロールから巻出しつつ、偏光フィルム製造装置のフィルム搬送経路に沿って連続的に搬送させて、処理槽に収容された処理液(以下、「処理浴」ともいう)に浸漬させた後に引き出す所定の処理工程を実施した後に乾燥工程を実施することにより長尺の偏光フィルムとして連続製造することができる。なお、処理工程は、フィルムに処理液を接触させて処理する方法であればフィルムを処理浴に浸漬させる方法に限定されることはなく、噴霧、流下、滴下等により処理液をフィルム表面に付着させてフィルムを処理する方法であってもよい。
上記処理液としては、膨潤液、染色液、架橋液、洗浄液等が例示される。そして、上記処理工程としては、原反フィルムに膨潤液を接触させて膨潤処理を行う膨潤処理工程と、膨潤処理後のフィルムに染色液を接触させて染色処理を行う染色処理工程と、染色処理後のフィルムに架橋液を接触させて架橋処理を行う架橋処理工程と、架橋処理後のフィルムに洗浄液を接触させて洗浄処理を行う洗浄処理工程とが例示される。また、これら一連の処理工程の間(すなわち、いずれか1以上の処理工程の前後および/またはいずれか1以上の処理工程中)に、湿式または乾式にて一軸延伸処理を施す。必要に応じて他の処理工程を付加してもよい。
本実施形態においては、上記処理工程の内、一つの処理工程が終了した後に、次の処理工程にフィルムを搬送する搬送経路において、またはフィルムに処理液を接触させて処理する全ての処理工程が終了した後に、乾燥工程にフィルムを搬送する搬送経路において処理液除去工程を行う。処理液除去工程は、処理液による処理が終了したフィルムに液切部材を接触させて、フィルムの表面に付着している直前の処理工程で用いられた処理液を除去する工程である。乾燥工程においてフィルムの表面に処理液が残っている場合に結晶異物等の欠陥が発生しやすいため、フィルムに処理液を接触させて処理する全ての処理工程が終了した後であって、乾燥工程にフィルムが導入される前の搬送経路において、処理液除去工程を行うことが偏光フィルムに発生する欠陥を抑制できる観点から好ましい。処理液除去工程は、1回に限定されることはなく複数回行ってもよい。処理液を用いる全ての処理工程後に処理液除去工程を行うようにしてもよい。
本実施形態の処理液除去工程においては、液切部材として、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する表面の表面粗さRaが0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下の液切部材を用いる。液切部材の、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する表面の表面粗さRaが0.5μmを超える場合は、フィルム表面に付着している処理液を十分に除去することができない場合がある。表面粗さRaが0.5μmを超える場合は、液切部材の表面の凹凸にフィルムに付着した処理液が入り込み、液切性が低下することが理由であると考えられる。また、表面粗さが0.5μm以下の液切部材を用いることにより、接触によりフィルムの表面に傷が生じることを抑制することができる。ここで、液切部材の接触する表面とはポリビニルアルコール系樹脂フィルムと液切部材とが接触する位置を境としてポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向下流側において、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム表面と最も距離が近い液切部材の表面である。液切部材としては、フィルムの幅方向の長さ以上の長さを有するものを用いることが好ましく、液切部材がフィルムに接触している状態において、フィルムの幅方向全体が液切部材に接触していることが好ましい。液切部材の詳細については後述する。
処理液除去工程が行われる搬送経路にニップロールが配置される場合には、液切部材は、ニップロールより上流側に配置されることが好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に付着した処理液は、ニップロールを通過することにより広げられたり、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの内部に移行したりすることがあるため、ニップロールを通過する前に処理液除去工程が行われることにより、効果的に処理液を除去することができ、付着した処理液に起因する欠陥の発生をより抑制することができる。
以下、図8を参照しながら、本実施形態に係る偏光フィルムの製造方法の一例を詳細に説明する。図8は、本実施形態に係る偏光フィルムの製造方法およびそれに用いる偏光フィルム製造装置の一例を模式的に示す断面図である。図8に示される偏光フィルム製造装置は、ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反(未延伸)フィルム10を、原反ロール111より連続的に巻出しながらフィルム搬送経路に沿って搬送させることにより、フィルム搬送経路上に設けられる膨潤浴(膨潤槽内に収容された膨潤液)113、染色浴(染色槽内に収容された染色液)115、架橋浴(架橋槽内に収容された架橋液)117、および洗浄浴(洗浄槽内に収容された洗浄液)119(液槽)を順次通過させ、最後に乾燥炉21を通過させるように構成されている。得られた偏光フィルム23(フィルム)は、例えば、そのまま次の偏光板作製工程(偏光フィルム23の片面または両面に保護フィルムを貼合する工程)に搬送することができる。図8における矢印は、フィルムの搬送方向を示している。
なお図8は、膨潤浴113、染色浴115、架橋浴117および洗浄浴119をそれぞれ1槽ずつ設けた例を示しているが、必要に応じて、いずれか1以上の処理浴を2槽以上設けてもよい。図8の説明において、「処理槽」は、膨潤槽、染色槽、架橋槽および洗浄槽を含む総称であり、「処理液」は、膨潤液、染色液、架橋液および洗浄液を含む総称であり、「処理浴」は、膨潤浴、染色浴、架橋浴および洗浄浴を含む総称である。
偏光フィルム製造装置のフィルム搬送経路は、上記処理浴の他、搬送されるフィルムを支持する、あるいはさらにフィルム搬送方向を変更することができるガイドロール30〜41,60,61や、搬送されるフィルムを押圧・挟持し、その回転による駆動力をフィルムに与えることができる、あるいはさらにフィルム搬送方向を変更することができるニップロール50〜55を適宜の位置に配置することによって構築することができる。ガイドロールやニップロールは、各処理浴の前後や処理浴中に配置することができ、これにより処理浴へのフィルムの導入・浸漬および処理浴からの引き出しを行うことができる〔図8参照〕。例えば、各処理浴中に1以上のガイドロールを設け、これらのガイドロールに沿ってフィルムを搬送させることにより、各処理浴にフィルムを浸漬させることができる。
図8に示される偏光フィルム製造装置は、各処理浴の前後にニップロールが配置されており(ニップロール50〜54)、これにより、いずれか1以上の処理浴中で、その前後に配置されるニップロール間に周速差をつけて縦一軸延伸を行うロール間延伸を実施することが可能になっている。
図8に示される偏光フィルム製造装置においては、洗浄浴119の下流の搬送経路上に一対の液切部材71,72(第1部材)がフィルムに接触するように配置されており、洗浄処理工程後であって乾燥工程前に処理液除去工程が行われる。以下、各工程について説明する。
(膨潤処理工程)
膨潤処理工程は、原反フィルム10表面の異物除去、原反フィルム10中の可塑剤除去、易染色性の付与、原反フィルム10の可塑化等の目的で行われる。処理条件は、当該目的が達成できる範囲で、かつ原反フィルム10の極端な溶解や失透等の不具合を生じない範囲で決定される。
図8を参照して、膨潤処理工程は、原反フィルム10を原反ロール111より連続的に巻出しながら、フィルム搬送経路に沿って搬送させ、原反フィルム10を膨潤浴113に所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。図8の例において、原反フィルム10を巻き出してから膨潤浴113に浸漬させるまでの間、原反フィルム10は、ガイドロール60,61およびニップロール50によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送される。膨潤処理においては、ガイドロール30〜32によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送される。
膨潤浴113の膨潤液としては、純水のほか、ホウ酸(特開平10−153709号公報)、塩化物(特開平06−281816号公報)、無機酸、無機塩、水溶性有機溶媒、アルコール類等を約0.01〜10重量%の範囲で添加した水溶液を使用することも可能である。
膨潤浴113の温度は、例えば10〜50℃程度、好ましくは10〜40℃程度、より好ましくは15〜30℃程度である。原反フィルム10の浸漬時間は、好ましくは10〜300秒程度、より好ましくは20〜200秒程度である。また、原反フィルム10が予め気体中で延伸したポリビニルアルコール系樹脂フィルムである場合、膨潤浴113の温度は、例えば20〜70℃程度、好ましくは30〜60℃程度である。原反フィルム10の浸漬時間は、好ましくは30〜300秒程度、より好ましくは60〜240秒程度である。
膨潤処理では、原反フィルム10が幅方向に膨潤してフィルムにシワが入るといった問題が生じやすい。このシワを取りつつフィルムを搬送するための1つの手段として、ガイドロール30,31および/または32にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることが挙げられる。シワの発生を抑制するためのもう1つの手段は延伸処理を施すことである。例えば、ニップロール50とニップロール51との周速差を利用して膨潤浴113中で一軸延伸処理を施すことができる。
膨潤処理では、フィルムの搬送方向にもフィルムが膨潤拡大するので、フィルムに積極的な延伸を行わない場合は、搬送方向のフィルムのたるみを無くすために、例えば、膨潤浴113の前後に配置するニップロール50,51の速度をコントロールする等の手段を講ずることが好ましい。また、膨潤浴113中のフィルム搬送を安定化させる目的で、膨潤浴113中での水流を水中シャワーで制御したり、EPC装置(Edge Position Control装置:フィルムの端部を検出し、フィルムの蛇行を防止する装置)等を併用したりすることも有用である。
図8に示される例において、膨潤浴113から引き出されたフィルムは、ガイドロール32、ニップロール51を順に通過して染色浴115へ導入される。
(染色処理工程)
染色処理工程は、膨潤処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着、配向させる等の目的で行われる。処理条件は、当該目的が達成できる範囲で、かつフィルムの極端な溶解や失透等の不具合が生じない範囲で決定される。図8を参照して、染色処理工程は、ガイドロール33〜35およびニップロール51によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送させ、膨潤処理後のフィルムを染色浴115(染色槽に収容された処理液)に所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。二色性色素の染色性を高めるために、染色処理工程に供されるフィルムは、少なくともある程度の一軸延伸処理を施したフィルムであることが好ましく、または染色処理前の一軸延伸処理の代わりに、あるいは染色処理前の一軸延伸処理に加えて、染色処理時に一軸延伸処理を行うことが好ましい。
二色性色素としてヨウ素を用いる場合、染色浴115の染色液には、例えば、濃度が重量比でヨウ素/ヨウ化カリウム/水=約0.003〜0.3/約0.1〜10/100である水溶液を用いることができる。ヨウ化カリウムに代えて、ヨウ化亜鉛等の他のヨウ化物を用いてもよく、ヨウ化カリウムと他のヨウ化物を併用してもよい。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば、ホウ酸、塩化亜鉛、塩化コバルト等を共存させてもよい。ホウ酸を添加する場合は、ヨウ素を含む点で後述する架橋処理と区別され、水溶液が水100重量部に対し、ヨウ素を約0.003重量部以上含んでいるものであれば、染色浴115とみなすことができる。フィルムを浸漬するときの染色浴115の温度は、通常10〜45℃程度、好ましくは10〜40℃であり、より好ましくは20〜35℃であり、フィルムの浸漬時間は、通常30〜600秒程度、好ましくは60〜300秒である。
二色性色素として水溶性二色性染料を用いる場合、染色浴115の染色液には、例えば、濃度が重量比で二色性染料/水=約0.001〜0.1/100である水溶液を用いることができる。この染色浴115には、染色助剤等を共存させてもよく、例えば、硫酸ナトリウム等の無機塩や界面活性剤などを含有していてもよい。二色性染料は1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上の二色性染料を併用してもよい。フィルムを浸漬するときの染色浴115の温度は、例えば20〜80℃程度、好ましくは30〜70℃であり、フィルムの浸漬時間は、通常30〜600秒程度、好ましくは60〜300秒程度である。
上述のように染色処理工程では、染色浴115でフィルムの一軸延伸を行うことができる。フィルムの一軸延伸は、染色浴115の前後に配置したニップロール51とニップロール52との間に周速差をつけるなどの方法によって行うことができる。
染色処理においても、膨潤処理と同様にフィルムのシワを除きつつポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送するために、ガイドロール33,34および/または35にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることができる。シワの発生を抑制するためのもう1つの手段は、膨潤処理と同様、延伸処理を施すことである。
図8に示される例において、染色浴115から引き出されたフィルムは、ガイドロール35、ニップロール52を順に通過して架橋浴117へ導入される。
(架橋処理工程)
架橋処理工程は、架橋による耐水化や色相調整(フィルムが青味がかるのを防止する等)などの目的で行う処理である。図8を参照して、架橋処理は、ガイドロール36〜38およびニップロール52によって構築されたフィルム搬送経路に沿って搬送させ、架橋浴117(架橋槽に収容された架橋液)に染色処理後のフィルムを所定時間浸漬し、次いで引き出すことによって実施することができる。
架橋浴117の架橋液としては、水100重量部に対してホウ酸を例えば約1〜10重量部含有する水溶液であることができる。架橋液は、染色処理で使用した二色性色素がヨウ素の場合、ホウ酸に加えてヨウ化物を含有することが好ましく、その量は、水100重量部に対して、例えば1〜30重量部とすることができる。ヨウ化物としては、ヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛等が挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば、塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウム等を共存させてもよい。
架橋処理においては、その目的によって、ホウ酸およびヨウ化物の濃度、ならびに架橋浴117の温度を適宜変更することができる。例えば、架橋処理の目的が架橋による耐水化であり、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対し、膨潤処理、染色処理および架橋処理をこの順に施す場合、架橋浴の架橋剤含有液は、濃度が重量比でホウ酸/ヨウ化物/水=3〜10/1〜20/100の水溶液であることができる。必要に応じ、ホウ酸に代えてグリオキザールまたはグルタルアルデヒド等の他の架橋剤を用いてもよく、ホウ酸と他の架橋剤を併用してもよい。フィルムを浸漬するときの架橋浴の温度は、通常50〜70℃程度、好ましくは53〜65℃であり、フィルムの浸漬時間は、通常10〜600秒程度、好ましくは20〜300秒、より好ましくは20〜200秒である。また、膨潤処理前に予め延伸したポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対して染色処理および架橋処理をこの順に施す場合、架橋浴117の温度は、通常50〜85℃程度、好ましくは55〜80℃である。
色相調整を目的とする架橋処理においては、例えば、二色性色素としてヨウ素を用いた場合、濃度が重量比でホウ酸/ヨウ化物/水=1〜5/3〜30/100の架橋剤含有液を使用することができる。フィルムを浸漬するときの架橋浴の温度は、通常10〜45℃程度であり、フィルムの浸漬時間は、通常1〜300秒程度、好ましくは2〜100秒である。
架橋処理は複数回行ってもよく、通常2〜5回行われる。この場合、使用する各架橋浴の組成および温度は、上記の範囲内であれば同じであってもよく、異なっていてもよい。架橋による耐水化のための架橋処理および色相調整のための架橋処理は、それぞれ複数の工程で行ってもよい。
ニップロール52とニップロール53との周速差を利用して架橋浴117中で一軸延伸処理を施すこともできる。
架橋処理においても、膨潤処理と同様にフィルムのシワを除きつつポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送するために、ガイドロール36,37および/または38にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることができる。シワの発生を抑制するためのもう1つの手段は、膨潤処理と同様、延伸処理を施すことである。
図8に示される例において、架橋浴117から引き出されたフィルムは、ガイドロール38、ニップロール53を順に通過して洗浄浴119へ導入される。
(洗浄処理工程)
図8に示される例においては、架橋処理工程後の洗浄処理工程を含む。洗浄処理は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに付着した余分なホウ酸やヨウ素等の薬剤を除去する目的で行われる。洗浄処理工程は、例えば、架橋処理したポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄浴119に浸漬することによって行われる。なお、洗浄処理工程は、洗浄浴119にフィルムを浸漬させる工程に代えて、フィルムに対して洗浄液をシャワーとして噴霧することにより、若しくは洗浄浴119への浸漬と洗浄液の噴霧とを併用することによって行うこともできる。
図8には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを洗浄浴119に浸漬して洗浄処理を行う場合の例を示している。洗浄処理における洗浄浴119の温度は、通常2〜40℃程度であり、フィルムの浸漬時間は、通常2〜120秒程度である。
なお、洗浄処理においても、シワを除きつつポリビニルアルコール系樹脂フィルムを搬送する目的で、ガイドロール39,40および/または41にエキスパンダーロール、スパイラルロール、クラウンロールのような拡幅機能を有するロールを用いたり、クロスガイダー、ベンドバー、テンタークリップのような他の拡幅装置を用いたりすることができる。
また、フィルム洗浄処理において、シワの発生を抑制するために延伸処理を施してもよい。
(延伸処理工程)
上述のように原反フィルム10は、上記一連の処理工程の間(すなわち、いずれか1以上の処理工程の前後および/またはいずれか1以上の処理工程中)に、湿式または乾式にて一軸延伸処理される。一軸延伸処理の具体的方法は、例えば、フィルム搬送経路を構成する2つのニップロール(例えば、処理浴の前後に配置される2つのニップロール)間に周速差をつけて縦一軸延伸を行うロール間延伸、特許第2731813号公報に記載されるような熱ロール延伸、テンター延伸等であることができ、好ましくはロール間延伸である。一軸延伸処理工程は、原反フィルム10から偏光フィルム23を得るまでの間に複数回にわたって実施することができる。上述のように延伸処理は、フィルムのシワの発生の抑制にも有利である。
原反フィルム10を基準とする、偏光フィルム23の最終的な累積延伸倍率は通常、4.5〜7倍程度であり、好ましくは5〜6.5倍である。延伸処理工程はいずれの処理工程で行ってもよく、2以上の処理工程で延伸処理を行う場合においても延伸処理はいずれの処理工程で行ってもよい。
(処理液除去工程)
図8に示される例においては、洗浄処理工程の後に洗浄液を除去する処理液除去工程が行われる。図8には、フィルムの表裏に配置された一対の液切部材71,72を用いて処理液除去工程を行う場合の例を示している。処理液除去工程においては、液切部材71,72を搬送されるフィルムの表面にそれぞれ接触するように配置することにより、液切部材71,72によりここを通過するフィルムの表面に付着した洗浄液がフィルムの表面から除去される。一対の液切部材71,72は、図8に示すように搬送方向に少しずれるように配置して、二つの液切部材71,72が同位置でフィルムに接触しないように配置することが好ましい。このように配置することにより、液切部材71,72の接触によりフィルムにかかる負担を抑制することができる。
処理液除去工程は、液切部材71,72によりフィルムの表面から洗浄液を除去し、除去された洗浄液が洗浄浴119内に回収されるように行なわれることが好ましい。例えば、図8に示す例においては、液切部材71,72を洗浄浴119の開放部の上方に配置することにより、除去された洗浄液を洗浄浴119内に回収することができる。なお、洗浄処理工程以外の他の処理工程後に液切部材が設けられる場合においても、同様に、処理液が直前の処理槽内に回収されるように構成されていることが好ましい。処理液が処理槽内に回収されることにより、処理槽内の処理液の減少を抑制することができる。
図9は、図8に示す液切部材71を模式的に示す斜視図である。液切部材71は、フィルム10の幅方向の長さ以上の長さを有する板状の形状である。液切部材71は、長さ方向がフィルムの幅方向と略一致してフィルムに接触するように配置されることが好ましく、このように配置することによりフィルムの幅方向全体が液切部材71に接触することになる。液切部材71は、長さ方向の側面71aがフィルムに接触するように配置される。
側面71aの表面粗さRaは0.5μm以下であり、0.3μm以下であることがより好ましい。表面粗さRaが0.5μmを超える場合は、フィルム表面に付着している処理液を十分に除去することができない場合がある。液切部材71の側面71aの表面粗さRaは、例えば、側面71aの研磨の程度により調整することができる。側面71aは、角面取りや丸面取り等の面取り処理が施された後に研磨仕上げされていることが好ましい。研磨方法としては、砥石研磨、鏡面切削、ラッピング研磨、バフ研磨、火炎研磨等の公知の方法を用いることができる。通常研磨処理により到達できる表面粗さRaは、0.001μmである。
また、液切部材71は、フィルムに接触する側面71aの水接触角が60°以下であることが好ましく、45°以下であることがより好ましい。水接触角が60°を超える場合には、液切部材とフィルムとの間の空間に保持される処理液の量が低下するために、液切性が低下してしまう場合がある。液切部材71の水接触角は、例えば、液切部材71に用いる材質により調整することができる。水接触角が60°以下の液切部材を調整することができる材料としては、ガラス、セラミックス、金属(ステンレス、アルミニウム、鉄等)、樹脂等が挙げられる。なお、水接触角を上記した所望の値とするために、これらの材料に親水化処理を施してもよい。良好な研磨性と耐腐食性を有することから、ガラス、親水化処理したセラミックスが好ましく用いられ、親水性の持続性が良好であることからガラスが好ましく用いられる。ガラスとしては通常使用されるものであればよく、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、ホウケイ酸ガラス等が挙げられる。また強度向上のため複数のガラス板を積層させたものでもよい。一般的にガラスの水接触角は、3〜45°の範囲である。
なお、液切部材における上記した水接触角は、液切部材におけるフィルムと接触する面のみに限定されるため、耐腐食性のある材料で形成された液切部材のフィルムと接触する面の表面に、所望の水接触角を有する材料の薄膜を形成してもよい。液切部材71の厚みは、特に限定されないが、例えば、1〜20mmである。
液切部材71は、例えばガラス板を用いて、長さ方向の側面71aを面取りして作製することができる。また、側面71aと対向する側面71bも合わせて面取りしてもよい。
図10,11は、面取り後のガラス板の長さ方向と直交する断面図を表す。面取りの方法は限定されることなく、例えば図10に示すように、長さ方向と直交する断面における頂点が鈍角となるように角面取りの面取り処理を施して作製することができる。角面取りの際の面取り寸法r1は、例えば、0.5〜2mmである。また、例えば図11に示すように、長さ方向と直交する断面における頂点がラウンド形状となるように丸面取りの面取り処理を施して作製することができる。丸面取りの曲率半径r2は、例えば、0.5〜2mmである。
図8に示す装置において、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム10と液切部材71とのなす角度は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム10の搬送方向上流側において鋭角であることが好ましく、45°以下であることがより好ましく、30°以下がさらに好ましい。図12に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム10と液切部材71とのなす角度を示す。ポリビニルアルコール系樹脂フィルム10の搬送方向上流側においてなす角度を角度θ1で示し、搬送方向下流側においてなす角度を角度θ2で示す。すなわち、角度θ1が、鋭角であることが好ましく、45°以下であることがより好ましく、30°以下がさらに好ましい。
このように、角度θ1が鋭角であることにより、すなわち角度θ1<角度θ2であることにより、液切性をより向上させることができる。これは、フィルム10と液切部材71との間に形成される空間が、フィルムと液切部材が接触する位置を境として、フィルムの搬送方向上流側に形成される上流側空間が、フィルムの搬送方向下流側に形成される下流側空間よりも狭くなるので、液切部材71がフィルム表面を相対的に移動する際に、処理液が液切部材71の下流側空間に移動するよりも毛管力により上流側空間に留まりやすくなるためであると考えられる。図9〜図12においては、液切部材71について説明したが、フィルムのもう一方の表面側に配置される液切部材72についても、液切部材71についての上記説明の通りである。なお、処理液除去工程においては、図8に示すように二つの液切部材71,72を対向させて配置する方法に限定されることはなく、フィルムの一方の表面のみに液切部材が配置されていてもよく、またフィルムの一方の表面に配置される液切部材が複数であってもよい。例えば、フィルムの搬送経路が鉛直方向に対して傾いている場合であって、フィルムの上面のみに処理液が付着しやすい装置においては、フィルムの上面にのみ液切部材が配置されている構成であってもよい。液切性を向上させる観点からは、フィルムの両面に液切部材が配置されている構成が好ましい。
図8〜図12においては、板状の液切部材71を示したが、処理液除去工程に用いられる液切部材は、接触によりフィルムの表面に付着した処理液を除去できるものであれば板状に限定されることはなく、例えば、三角柱状、四角柱状等の角柱状の液切部材であっても、円柱状の液切部材であってもよい。板状以外の形状の液切部材であっても、フィルムに接触する面の所望の表面粗さ、所望の水接触角、材料については、板状の液切部材71についての上記説明の通りである。図13は、三角柱状の液切部材73(第1部材)を用いた場合の、フィルム10と液切部材73の関係を示す断面図である。液切部材73は、接触位置を境として搬送方向上流側に形成される空間が、搬送方向下流側に形成される空間よりも狭くなるようにフィルム10に接触させることが、液切性を向上させることができる点から好ましい。すなわち、液切部材73の表面とフィルム10とのなす角度が、上流側における角度θ1が下流側における角度θ2よりも小さいことが好ましい。
上記した処理液部材と同様の部材を、膨潤浴113の下流側上方、染色浴115の下流側上方、または架橋浴117の下流側上方にも配置することができ、処理液除去工程として、膨潤処理工程後にフィルム表面に付着した膨潤液を除去する工程、染色処理工程後にフィルム表面に付着した染色液を除去する工程、架橋処理工程後にフィルム表面に付着した架橋液を除去する工程を行うこともできる。
(乾燥処理工程)
洗浄処理工程の後、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる処理を行うことが好ましい。フィルムの乾燥は特に制限されないが、図8に示される例のように乾燥炉21を用いて行うことができる。乾燥温度は、例えば30〜100℃程度であり、乾燥時間は、例えば30〜600秒程度である。以上のようにして得られる偏光フィルム23の厚みは、例えば約5〜30μm程度である。
(ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに対するその他の処理工程)
上記した処理以外の処理を付加することもできる。追加されうる処理の例は、架橋処理工程の後に行われる、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液への浸漬処理(補色処理)、ホウ酸を含まず塩化亜鉛等を含有する水溶液への浸漬処理(亜鉛処理)を含む。
<偏光板>
以上のようにして製造される偏光フィルムの少なくとも片面に、接着剤を介して保護フィルムを貼合することにより偏光板を得ることができる。保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースのようなアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂からなるフィルム;ポリカーボネート系樹脂フィルム、シクロオレフィン系樹脂フィルム;アクリル系樹脂フィルム;ポリプロピレン系樹脂の鎖状オレフィン系樹脂からなるフィルムが挙げられる。
偏光フィルムと保護フィルムとの接着性を向上させるために、偏光フィルムおよび/または保護フィルムの貼合面に、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、紫外線照射、プライマー塗布処理、ケン化処理などの表面処理を施してもよい。偏光フィルムと保護フィルムとの貼合に用いる接着剤としては、紫外線硬化性接着剤のような活性エネルギー線硬化性接着剤や、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液、またはこれに架橋剤が配合された水溶液、ウレタン系エマルジョン接着剤のような水系接着剤を挙げることができる。紫外線硬化型接着剤は、アクリル系化合物と光ラジカル重合開始剤の混合物や、エポキシ化合物と光カチオン重合開始剤の混合物等であることができる。また、カチオン重合性のエポキシ化合物とラジカル重合性のアクリル系化合物とを併用し、開始剤として光カチオン重合開始剤と光ラジカル重合開始剤を併用することもできる。
[実施例]
以下、図9に示す液切部材と同様の板状の各種液切部材を用いて液切性の評価を行った。なお、本実施形態はこれらの例によって限定されるものではない。以下の例において、液切部材のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する面の表面粗さおよび水接触角は、次の方法によって測定した。
〈表面粗さの測定〉
JIS B 0601に準拠した方法により、表面粗さ測定機(ハンディサーフE−35A、(株)東京精密製)を用いて、液切部材のフィルムに接触する面の表面粗さRaを測定した。Raを測定する際の測定条件(カットオフ長,評価長さ)は、JIS B0633により求められる表面粗さRaにより適宜設定した。すなわち、表面粗さRaが0.006μm超過0.02μm以下の場合には、カットオフ長0.08mm、評価長さ0.4mmであり、表面粗さRaが0.02μm超過0.1μm以下の場合には、カットオフ長0.25mm、評価長さ1.25mmであり、表面粗さRaが0.1μm超過2μm以下の場合には、カットオフ長0.8mmであり、評価長さ4mmであり、表面粗さRaが2μm超過10μm以下の場合には、カットオフ長2.5mm、評価長さ12.5mmである。
〈水接触角の測定〉
画像処理式接触角計(FACE CA−X、協和界面科学(株)製)を用いて、液切部材の表面に1マイクロリットルの純水を滴下し、水接触角を測定した。
〈液切性評価試験1〉
材質およびフィルムに接触する面の研磨度が異なる、実施例1〜8および比較例1〜3の板状の液切部材を準備し以下の評価を行った。各液切部材の材質は表1に示す通りであり、各液切部材のフィルムと接触する面の表面粗さと水接触角を上記方法により測定した測定値を表1に示す。
張力35N/mで水平に保持した偏光フィルム(幅30mm、厚さ22μm)の表面に40マイクロリットルの純水を滴下した。次いで、純水が滴下された偏光フィルム表面上を表1に示す角度(偏光フィルムの相対移動方向に対して上流側において偏光フィルムと液切部材がなす角度)で接触させた液切部材を6m/分の速度で移動させて液切を行った。液切後の偏光フィルム表面の状態を目視で観察し、液切性を評価した。液切性は「1」から「3」の3段階で次の基準により評価した。表1に評価結果を示す。なお、本評価試験では、偏光フィルムに対して液切部材を移動させて評価を行ったが、液切部材を固定した状態で偏光フィルムを移動させても(図8に示す装置における関係を実施しても)、同様の評価結果になるとみなすことができる。
1:液切後に偏光フィルム上に水が観察されない、
2:液切後に偏光フィルム上に水の薄膜が観察される、
3:液切後に偏光フィルム上に水滴が観察される。
Figure 2017001009
〈液切性評価試験2〉
実施例9,10として、液切性評価試験1の実施例2で準備した液切部材と同様の液切部材を準備し、次の評価を行った。図8に示されるような連続的に偏光フィルムが製造される工程において、洗浄浴から取り出されて搬送されるフィルムに液切部材を表2に示す角度(偏光フィルムの搬送方向に対して上流側において偏光フィルムと液切部材がなす角度)で接触させて液切を行った。なお、フィルムの搬送速度は10m/分とした。液切後のフィルム表面の状態を目視で観察し、液切性を評価した。液切性は「1」から「3」の3段階で次の基準により評価した。表2に評価結果を示す。
1:液切後に偏光フィルム上に水が観察されない、
2:液切後に偏光フィルム上に水の薄膜が観察される、
3:液切後に偏光フィルム上に水滴が観察される。
Figure 2017001009
実施例でも示されるように、本実施形態はポリビニルアルコール系樹脂から製造される偏光フィルムの製造に好適に用いることが出来る。なお、本実施形態に係る液切部材は、偏光フィルムの製造方法におけるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの処理液除去工程と同様に、高分子樹脂フィルムを処理液に接触させて処理する工程を含む機能性樹脂フィルムの製造、例えば、リチウム二次電池用のセパレータフィルムの製造の処理液除去工程にも好適に用いることが出来る。
[符号の説明]
10 ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルム、111 原反ロール、113 膨潤浴、115 染色浴、117 架橋浴、119 洗浄浴、21 乾燥炉、23 偏光フィルム、30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,60,61 ガイドロール、50,51,52,53,54,55 ニップロール、71,72,73 液切部材。
[実施形態5のまとめ]
本発明の偏光フィルムの製造方法は、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから偏光フィルム(フィルム)を作製する偏光フィルムの製造方法であって、
上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに処理液(液体)を接触させて処理する処理工程と、上記処理工程後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムに液切部材(第1部材)を接触させて、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に付着している上記処理液を除去する処理液除去工程と、をこの順に備え、
上記液切部材は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する面の表面粗さRaが0.5μm以下である。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
上記液切部材は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに接触する面の水接触角が60°以下であることが好ましい。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
上記液切部材は板状であり、
上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材とのなす角度が、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向上流側において鋭角となるように上記液切部材を接触させていることが好ましい。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材とのなす角度が、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向上流側において45°以下となるように上記液切部材を接触させていることが好ましい。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材との間に、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムと上記液切部材と接触する位置を境として上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向上流側に形成される上流側空間は、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの搬送方向下流側に形成される下流側空間よりも狭いことが好ましい。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
上記処理液除去工程において、上記ポリビニルアルコール系樹脂層の両面に上記液切部材を接触させて、上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの両面に付着している上記処理液を除去することが好ましい。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
上記処理工程は、上記処理液として膨潤液を用いる膨潤処理工程、上記処理液として染色液を用いる染色処理工程、上記処理液として架橋液を用いる架橋処理工程、または上記処理液として洗浄液を用いる洗浄処理工程であることが好ましい。
また、本発明の偏光フィルムの製造方法では、
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを乾燥させる乾燥工程をさらに備え、
上記処理液除去工程は、上記乾燥工程の直前の上記処理工程が終了した後に、上記乾燥工程の前に行われることが好ましい。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、セパレータ以外のフィルムの洗浄にも利用することができる。
4 耐熱層(第2層)
5 多孔質フィルム(第1層)
6 洗浄装置
15〜19 洗浄槽(液槽)
23 偏光フィルム(フィルム)
71〜73 液切部材(第1部材)
119 洗浄浴(液槽)
BL 掻き落としバー(第2部材)
G ガイドローラー
R 駆動ローラー
S 耐熱セパレータ(電池用セパレータ、積層セパレータ、フィルム)
W 洗浄水(洗浄液、液体、処理液)
a〜m ローラー(搬送ローラー)
p・q 補助ローラー
s テフロンバー(棒状部材)
t テフロンチューブ(シート状部材、第1部材)
θ 抱き角度

Claims (15)

  1. 長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法であって、
    液槽の中の液体に上記フィルムを通して上記洗浄処理を行う洗浄工程と、
    上記液体から搬出された後の上記フィルムに対して非吸水性の第1部材を摺動させ、上記フィルムから上記液体を除去する第1除去工程と、
    を含むことを特徴とするフィルム製造方法。
  2. 上記フィルムは、
    第1層と、
    上記第1層よりも薄い第2層と、
    を備え、
    上記第1除去工程において、
    上記フィルムの上記第1層側に、上記第1部材を配置しており、
    上記フィルムの上記第2層側には、上記フィルムに対して摺動する部材を配置していないことを特徴とする請求項1に記載のフィルム製造方法。
  3. 上記第1部材は、上記フィルムに対して摺動するシート状部材を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のフィルム製造方法。
  4. 上記第1部材は、
    ガイドローラーの軸が上記フィルムに平行な上記ガイドローラーと、
    上記ガイドローラーの表面にそって上記フィルム側に固定される棒状部材と、
    を備え、
    上記棒状部材は、上記シート状部材を介して上記フィルムに押し当てられることを特徴とする請求項3に記載のフィルム製造方法。
  5. 上記棒状部材を交換することにより、上記第1部材の上記フィルムに対して摺動する部分の形状を変更することを特徴とする請求項4に記載のフィルム製造方法。
  6. 上記シート状部材は、合成樹脂を主成分としていることを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載のフィルム製造方法。
  7. 上記液体から搬出された後の上記フィルムを搬送する搬送ローラーから上記液体を除去する第2除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のフィルム製造方法。
  8. 上記洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、上記液体から搬出された後の上記フィルムに駆動ローラーを押し当てる駆動工程をさらに含み、
    上記駆動ローラーの上記フィルムに対する抱き角度は、180°以上であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のフィルム製造方法。
  9. 長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法であって、
    液槽の中の液体に上記フィルムを通して上記洗浄処理を行う洗浄工程と、
    上記液体から搬出された後の上記フィルムを搬送する搬送ローラーから上記液体を除去する第2除去工程と、
    を含むことを特徴とするフィルム製造方法。
  10. 上記第2除去工程において、上記搬送ローラーに付着した上記液体を第2部材に伝わらせることによって、上記搬送ローラーから上記液体を除去することを特徴とする請求項9に記載のフィルム製造方法。
  11. 上記搬送ローラーおよび上記搬送ローラーから上記液体を除去する第2部材のうちの少なくとも一方は、合成樹脂を主成分としていることを特徴とする請求項9または10に記載のフィルム製造方法。
  12. 上記洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、上記液体から搬出された後の上記フィルムに駆動ローラーを押し当てる駆動工程をさらに含み、
    上記駆動ローラーの上記フィルムに対する抱き角度は、180°以上であることを特徴とする請求項9から11のいずれか一項に記載のフィルム製造方法。
  13. 長尺のフィルムの洗浄処理を含むフィルム製造方法であって、
    液槽の中の液体に上記フィルムを通して上記洗浄処理を行う洗浄工程と、
    上記洗浄工程の後の乾燥処理または別の洗浄処理より前に、上記液体から搬出された後の上記フィルムに駆動ローラーを押し当てる駆動工程と、
    を含み、
    上記駆動ローラーの上記フィルムに対する抱き角度は、180°以上であることを特徴とするフィルム製造方法。
  14. 上記フィルムは、
    第1層と、
    上記第1層よりも薄い第2層と、
    を備え、
    上記駆動工程において、
    上記フィルムの上記第1層側に、上記駆動ローラーを配置しており、
    上記フィルムの上記第2層側には、上記フィルムに搬送力を加える駆動ローラーを配置していないことを特徴とする請求項13に記載のフィルム製造方法。
  15. 上記フィルムから除去された液体は、上記液槽に戻されることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のフィルム製造方法。
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