JP3827268B2 - 溶液製膜方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真感光材料や光学用途に適したフィルムを製造するために適した溶液製膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜の透明プラスチックフィルム（樹脂フィルム）は近年、液晶ディスプレイの偏光板の保護膜、位相差板等の光学補償フィルム、プラスチック基板、写真用支持体、あるいは動画用セルや光学フィルタ、さらにはＯＨＰフィルムなどの光学材料として需要が増大している。
【０００３】
特に最近、液晶ディスプレイは、その品質が向上したこと、および軽量で携帯性に優れていることから、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ、携帯用端末、テレビジョン、さらにはデジタルスチルカメラやムービーカメラなどに広く使用されているが、この液晶ディスプレイには画像表示のために偏光板が必須となっている。そして、液晶ディスプレイの品質の向上に合わせて、偏光板の品質向上が要求され、それと共に偏光板の保護膜である透明樹脂フィルムも、より高品質であることが要望されている。
【０００４】
偏光板の保護膜などの光学用途フィルムについては、解像力やコントラストの表示品位から高透明性、低光学異方性、平面性、易表面処理性、高耐久性（寸度安定性、耐湿熱性、耐水性）、フィルム内および表面に異物がないこと、表面に傷がなく、かつ傷が付きにくいこと（耐傷性）、適度のフィルム剛性を有すること（取扱い性）、そして適度の透水性など種々の特性を備えていることが必要であるとされている。
【０００５】
これらの特性を有する樹脂フィルムとしては、セルロースエステル、ノルボルネン樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などからなるフィルムがあるが、生産性や材料価格等の点からセルロースエステルが主に使用されている。特にセルローストリアセテートのフィルムは、極めて高い透明性を有しかつ、光学異方性が小さく、レターデーションが低いことから光学用途に特に有利に用いられている。
【０００６】
これらの樹脂フィルムを製膜する方法としては、溶液製膜法、溶融製膜法および圧延法など各種の製膜技術が利用可能であるが、良好な平面性および低光学異方性を得るためには、溶液製膜法が特に適している。溶液製膜法は、原料フレークを溶剤に溶解し、これに必要に応じて可塑剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤、滑り剤、剥離促進剤等の各種の添加剤を加えた溶液（ドープと称する）とし、このドープを水平式のエンドレスの金属ベルトまたは回転するドラムなどの支持体の上に、ドープ供給手段（ダイと称する）により流延した後、支持体上である程度まで乾燥し、これにより剛性が付与された自己支持性フィルムを支持体から剥離し、次いで各種の搬送手段により乾燥部を通過させて溶剤を除去することからなる方法である。
【０００７】
樹脂フィルムを光学的用途に用いる場合には、前述の諸特性が優れていることは当然必要であるが、さらにフィルム全体の厚みの均一性が高いことが必要となる。すなわち、フィルム全体の厚みに「むら」がある場合には、そのむらの部分で光学的特性に「むら」が発生するため、光学的フィルムとしては問題となることが多い。
【０００８】
すなわち、製膜したプラスチックフィルムの表面には、上記光学用途に適するようにハードコート処理、アンチグレア処理、反射防止処理、耐汚染処理などが施される。たとえば、反射防止機能を付与するためにアンチグレア層用の塗布液を塗布する際に、プラスチックフィルムに厚みムラがあると、それに起因して塗布ムラが発生して、フィルムの機能性を阻害したり、外観価値を低下させがちである。
【０００９】
一方、プラスチックフィルムの生産性を高めるために、上記溶液製膜法では支持体上にドープをダイにより流延する際に、流延ダイの後方から流延部分を減圧チャンバを用いて減圧吸引する方法が利用されている。すなわち、樹脂溶液を流延ダイの先端から膜状に押出し、その流延ダイの先端の下方の僅かに離れた位置を通って移動する仮支持体上に流延させるに際して、膜状に押出された樹脂溶液の仮支持体に接触する側の表面を、減圧吸引用のブロワに吸引ダクトを介して接続している減圧チャンバにより減圧吸引する操作を含む溶液製膜方法である。
【００１０】
一方、本出願人の技術を公開した公開技報９４−２４９８号には、溶液流延法による流延の際に用いるダイ先端部のリップ口を拡大することによって、平面性の良好なセルローストリアセテートフィルムを製造する方法が開示されており、流延ダイから仮支持体に吐出されるドープの流量としては単位断面積当り２〜２８リットル／分／ｃｍ² の範囲が好ましいことが記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、特に前述の減圧チャンバを利用するセルロースの低級脂肪酸エステルの溶液製膜法における流延時において、製膜されたフィルムに厚みムラが発生しやすいことに気付き、その厚みムラの発生の原因について研究を重ねた。そして、その研究の結果、上記のドープ流量の範囲内であっても減圧チャンバを用いる溶液製膜法では、フィルムの特に長手方向に厚みムラが発生しやすいことがわかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、更に研究を続けた結果、流延ダイからのドープの吐出速度および減圧チャンバーによる減圧の度合をある特定の範囲に設定することにより、流延方向の厚みムラの発生を的確に防止できることを見い出した。
【００１３】
本発明は、セルロースの低級脂肪酸エステルからなる樹脂溶液を流延ダイの先端から膜状に吐出させ、その流延ダイの先端の下方の僅かに離れた位置を通って移動する仮支持体上に流延させ、厚みが２０〜５００μｍの範囲にあるフィルムを製造するに際して、膜状に押出された樹脂溶液の仮支持体に接触する側の表面を、減圧チャンバにより減圧吸引する操作を含む溶液製膜方法において、吐出速度が７．０〜３８．０ｍ／分の範囲にあり、かつ該減圧チャンバの減圧度が−１〜−５０ｍｍＡｑの範囲にあることを特徴とする、厚み精度の向上した膜を製造するための溶液製膜方法にある。
【００１４】
以下に、本発明の溶液製膜方法の好ましい態様を挙げる。
（１）吐出速度が７．０〜２５．０ｍ／分の範囲にある溶液製膜方法。
（２）減圧チャンバ内の減圧度が−３〜−３０ｍｍＡｑの範囲にある溶液製膜方法。
（３）仮支持体表面からダイ先端部までの距離（ダイ高さ）が０．５〜５０ｍｍの範囲にある溶液製膜方法。
（４）樹脂溶液がセルローストリアセテート溶液である溶液製膜方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のフィルムの製造のための溶液製膜方法について詳細に説明する。
本発明の製造方法に用いる原料樹脂は、セルロースの低級脂肪酸エステル（例、セルローストリアセテート）である。セルロースの低級脂肪酸エステルは、写真感光材料や光学用途フィルムの原料として好ましい。特に好ましくはセルローストリアセテートである。
【００１６】
まず、これらの原料樹脂を適当な有機溶媒に溶解して、樹脂の溶液（ドープ）を調製する。有機溶媒の例としては、ハロゲン化炭化水素類（メチレンクロライド等）、アルコール類（メタノール、エタノール、ブタノール等）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン等）、エステル類（蟻酸メチル、酢酸メチル等）、エーテル類（ジオキサン、ジエチルエーテル等）、炭化水素（ベンゼン、ヘキサン等）を挙げることができる。樹脂の溶液には、トリフェニルフォスフェート、ビフェニルジフェニルフォスフェート等のリン酸エステル系可塑剤、ジエチルフタレート等のフタル酸エステル系可塑剤、およびポリエステルポリウレタンエラストマー等の公知の各種の可塑剤を添加してもよい。さらに必要に応じて、紫外線吸収剤、劣化防止剤、滑り剤、剥離促進剤など公知の各種の添加剤を添加してもよい。
【００１７】
樹脂溶液の調製は、周知の方法により原料樹脂等を溶媒に撹拌混合して溶解する方法を利用してもよく、あるいは冷却溶解法により、原料樹脂等を溶媒で膨潤させた後この膨潤混合物を−１０℃以下に冷却し、次いで０℃以上に加温して溶解する方法を利用してもよい。
【００１８】
次に、この樹脂溶液（ドープ）を、図１に示すような樹脂溶液流延装置を用いて流延する。図１に示す製造装置において、樹脂溶液（ドープ）を流延ダイ１から図の矢印方向に一定速度で移動している仮支持体２の表面上に吐出させて流延する。同時に、流延ダイ１の後方（流延ダイから吐出された樹脂溶液膜の仮支持体に接する表面の近傍）に配置された減圧チャンバ３により吐出樹脂溶液膜を減圧吸引して、仮支持体２にドープ４を密着流延させる。
【００１９】
この際に、ドープの吐出速度および減圧チャンバの減圧度はそれぞれ、７．０〜３８．０ｍ／分の範囲および−１〜−５０ｍｍＡｑ（水中）の範囲にすることが望ましい。ここで、ドープの吐出速度とは流延ダイのリップ先端部における幅方向の平均吐出速度をいう。吐出速度と減圧チャンバの減圧度とをこれらの範囲内で組み合わせてドープの吐出流延を行なうことにより、フィルムの厚みムラの発生を効果的に防いでフィルムの外観価値や機能性を保持することができる。特に好ましくは、吐出速度は７．０〜２５．０ｍ／分の範囲であり、減圧度は−３〜−３０ｍｍＡｑの範囲である。
【００２０】
また、仮支持体２から流延ダイ１のリップ先端部までの距離を表すダイ高さｈは、通常は０．５〜５０ｍｍの範囲にあり、好ましくは１〜１０ｍｍの範囲である。
【００２１】
なお、本発明において樹脂組成物の溶液の流延に用いることができる装置は、図１に示した装置に限定されるものでなく、通常の溶液製膜法に使用する減圧チャンバを備えた装置であればどのような装置であっても本発明を実施することができる。例えば、本発明において流延ダイ１は、単層用のダイでもよいし、あるいは多層用の共流延ダイでもよい。また、仮支持体２は、表面が鏡面処理された連続の金属性バンドであってもよいし、あるいは冷却ドラム等の回転ドラムであってもよい。
【００２２】
次いで、仮支持体上において、ある程度乾燥して剛性が付与された流延膜を仮支持体から剥ぎ取った後、適当な搬送手段により乾燥部を通過させて溶媒を更に除去する。このようにして、厚みむらが顕著に減少した製膜したフィルムを得ることができる。
【００２３】
本発明においてフィルムの厚みは、フィルムの原料や用途などによっても異なるが、一般には２０〜５００μｍの範囲にあり、好ましくは４０〜２００μｍの範囲である。
【００２４】
【実施例】
［実施例１〜３］
下記の組成となるように各成分を撹拌混合して、樹脂溶液（ドープ）を調製した。
セルローストリアセテート １００重量部
トリフェニルフォスフェート １０重量部
ビフェニルジフェニルフォスフェート ５重量部
メチレンクロライド ４００重量部
メタノール ７０重量部
ブタノール ３重量部
【００２５】
調製したドープを、吐出速度８ｍ／分で、減圧チャンバーの減圧度を−３、−１５、−３０ｍｍＡｑと変更させて、図１に示したような溶液流延装置（ダイ高さ（ｈ）：５ｍｍ）を用いて仮支持体上に流延した後、それぞれの樹脂流延膜を支持体から剥ぎ取り乾燥して、樹脂フィルム（厚み：８０μｍ）を製造した。
【００２６】
［実施例４〜９］
実施例１において、吐出速度を１０ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ表１に示すように−１、−３、−１０、−１５、−３０、−５０ｍｍＡｑと変更したこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルムを製造した。
【００２７】
［比較例１、２］
実施例１において、吐出速度を１０ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ−０．５ｍｍＡｑおよび−１００ｍｍＡｑに変更したこと以外は実施例１と同様にして、比較のためのフィルムを製造した。
【００２８】
［実施例１０〜１２］
実施例１において、吐出速度を１５ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ表１に示すように−３、−１５、−３０ｍｍＡｑと変更したこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルムを製造した。
【００２９】
［フィルムの評価］
得られた各フィルムについて、表面の微小の凹凸を光干渉計を用いて測定し、厚みムラの発生状況を下記のＡＡ〜ＣＣで評価した。
ＡＡ：厚みムラは全く発生しなかった。
ＢＢ：厚みムラは弱く発生したが、実用上問題がなかった。
ＣＣ：厚みムラが強く発生し、実用に適さなかった。
得られた結果をまとめて第１表に示す。
【００３０】
【表１】
第１表
────────────────────────────────────
吐出速度 減圧度 厚みムラ
（ｍ／分） （ｍｍＡｑ）
────────────────────────────────────
実施例１ ８ −３ ＡＡ
実施例２ ８ −１５ ＡＡ
実施例３ ８ −３０ ＡＡ
────────────────────────────────────
実施例４ １０ −１ ＢＢ
実施例５ １０ −３ ＡＡ
実施例６ １０ −１０ ＡＡ
実施例７ １０ −１５ ＡＡ
実施例８ １０ −３０ ＡＡ
実施例９ １０ −５０ ＢＢ
────────────────────────────────────
比較例１ １０ −０．５ ＣＣ
比較例２ １０ −１００ ＣＣ
────────────────────────────────────
実施例１０ １５ −３ ＡＡ
実施例１１ １５ −１５ ＡＡ
実施例１２ １５ −３０ ＡＡ
────────────────────────────────────
【００３１】
［実施例１３〜１５］
実施例１において、吐出速度を２０ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ表１に示すように−５、−２０、−４０ｍｍＡｑと変更したこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルムを製造した。
【００３２】
［実施例１６〜１８］
実施例１において、吐出速度を２５ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ表１に示すように−５、−２０、−４０ｍｍＡｑと変更したこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルムを製造した。
【００３３】
［実施例１９〜２１］
実施例１において、吐出速度を３０ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ表１に示すように−１、−２５、−５０ｍｍＡｑと変更したこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルムを製造した。
【００３４】
［実施例２２〜２４］
実施例１において、吐出速度を３５ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ表１に示すように−１、−２５、−５０ｍｍＡｑと変更したこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルムを製造した。
【００３５】
［比較例３］
実施例１において、吐出速度を４０ｍ／分、および減圧チャンバーの減圧度をそれぞれ−５０ｍｍＡｑに変更したこと以外は実施例１と同様にして、比較のためのフィルムを製造した。
【００３６】
［フィルムの評価］
得られた各フィルムについて、表面の微小の凹凸を光干渉計を用いて測定し、厚みムラの発生状況を下記のＡＡ〜ＣＣで評価した。
ＡＡ：厚みムラは全く発生しなかった。
ＢＢ：厚みムラは弱く発生したが、実用上問題がなかった。
ＣＣ：厚みムラが強く発生し、実用に適さなかった。
得られた結果をまとめて第２表に示す。
【００３７】
【表２】
第２表
────────────────────────────────────
吐出速度 減圧度 厚みムラ
（ｍ／分） （ｍｍＡｑ）
────────────────────────────────────
実施例１３ ２０ −５ ＡＡ
実施例１４ ２０ −２０ ＡＡ
実施例１５ ２０ −４０ ＡＡ
────────────────────────────────────
実施例１６ ２５ −５ ＡＡ
実施例１７ ２５ −２５ ＡＡ
実施例１８ ２５ −４０ ＡＡ
────────────────────────────────────
実施例１９ ３０ −１ ＢＢ
実施例２０ ３０ −２５ ＢＢ
実施例２１ ３０ −５０ ＢＢ
────────────────────────────────────
実施例２２ ３５ −１ ＢＢ
実施例２３ ３５ −２５ ＢＢ
実施例２４ ３５ −５０ ＢＢ
────────────────────────────────────
比較例３ ４０ −５０ ＣＣ
────────────────────────────────────
【００３８】
第１表および第２表に示した結果から明らかなように、本発明の方法に従う吐出速度および減圧チャンバーの減圧度でドープを流延して製造したフィルム（実施例１〜２４）はいずれも、本発明の範囲外の減圧度で製造したフィルム（比較例１、２）および、本発明の範囲外の速い吐出速度で製造したフィルム（比較例３）に較べて、厚みムラが明らかに減少していた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧チャンバを用いる樹脂溶液の溶液流延法による樹脂フィルムの製造（溶液製膜法による製造）に際して、ドープの吐出速度および減圧チャンバの減圧度をそれぞれ７．０〜３８．０ｍ／分および−１〜−５０ｍｍＡｑの範囲で組み合わせて設定することにより、流延時の厚みムラの発生が顕著に低減した特に光学用途に適した樹脂フィルムを製造することができ、樹脂フィルムの外観価値および機能性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に用いることができる装置の流延部の例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１ 流延ダイ
２ 仮支持体
３ 減圧チャンバ
４ 流延ドープ
ｈ ダイ高さ

Claims (5)

1. セルロースの低級脂肪酸エステルからなる樹脂溶液を流延ダイの先端から膜状に吐出させ、その流延ダイの先端の下方の僅かに離れた位置を通って移動する仮支持体上に流延させ、厚みが２０〜５００μｍの範囲にあるフィルムを製造するに際して、膜状に押出された樹脂溶液の仮支持体に接触する側の表面を、減圧チャンバにより減圧吸引する操作を含む溶液製膜方法において、吐出速度が７．０〜３８．０ｍ／分の範囲にあり、かつ該減圧チャンバの減圧度が−１〜−５０ｍｍＡｑの範囲にあることを特徴とする、厚み精度の向上した膜を製造するための溶液製膜方法。
2. 吐出速度が７．０〜２５．０ｍ／分の範囲にある請求項１に記載の溶液製膜方法。
3. 減圧チャンバの減圧度が−３〜−３０ｍｍＡｑの範囲にある請求項１もしくは２に記載の溶液製膜方法。
4. 仮支持体表面から流延ダイ先端部までの距離が０．５〜５０ｍｍの範囲にある請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の溶液製膜方法。
5. 樹脂溶液がセルローストリアセテート溶液である請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の溶液製膜方法。

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