JP4234980B2 - ポリマーフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマーフィルムの製造方法に関するものであり、光学補償フィルムや液晶パネルをはじめとする電子ディスプレイ等に用いられるポリマーフィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学用途等に利用されるポリマーフィルムは、溶液製膜方法により製造されているものが多い。この方法は、ポリマーを溶媒によってドープにしたあと、このドープを流延ダイから支持体へ流延し、乾燥工程や必要に応じて冷却の工程を経ることでフィルムとして支持体より剥離し、搬送手段を用いて搬送しながら乾燥させることがその基本工程となっている。なお、主な搬送手段としては、搬送用ローラを用いて搬送方向にテンションを加えながらフィルムを搬送するローラ搬送と、フィルムの側端部を保持し、幅方向にテンションを加えながらフィルムを搬送するテンター搬送と、これら２つの搬送を組み合わせた搬送がある。
【０００３】
また前記ドープには、可塑剤や紫外線吸収剤や滑り剤等の添加剤が混合される場合が一般的となっている。支持体としてはバンドやドラムが用いられ、溶液製膜はこれが連続回転走行することによって、長尺状に製膜する方式となっている。支持体からの剥離に際しては、剥離ローラを用いることが多い。この剥離時には、フィルムに剥ぎ取り故障と呼ばれる剥離ムラや段状故障が発生する場合もあり、これを防止するために、支持体の走行速度とテンター搬送速度におけるドロー比を設定するという提案等がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところで、セルロースアセテートフィルムをはじめとするセルロースアシレートフィルムは、電子ディスプレイや写真感光材料支持体をはじめとする光学用途に最も広く使用されているポリマーフィルムのひとつである。電子ディスプレイに関しては、その急速な市場拡大と高機能化に伴い、これに用いるセルロースアシレートフィルムに対して、さらなる生産性の向上と薄膜化が要求されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２９８３１０号公報（第２−３頁、第２−３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生産性の向上を目的として製膜速度を上げると、支持体からの剥離性が不安定になり、この現象は、４０ｍ／分以上の製膜速度において特に顕著となる。図２は、フィルムの面状故障を示す平面図であって、シワ状の面状故障を示している。Ｘ軸はフィルム２の幅方向を示し、Ｙ軸はフィルム２の長尺方向を示す。支持体からの剥離性の不安定さにより、支持体と剥離ローラとの間でフィルム２がツレ変形を起こしてしまい、この変形部分が剥離ローラ上で固定化されて、短いシワ状の変形故障３を発生する等の現象がある。フィルム２の厚みが薄いと、さらにこの現象の発生頻度は高まる。また、特許文献１が提案する方法においては、実際の工程では支持体とテンターの間に設置されることが多い剥離ローラや搬送ローラの回転速度を考慮しておらず、上記のような変形故障３を防止することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、溶液製膜における支持体からのフィルムの剥離性を安定させてシワ状の変形故障を抑制し、４０ｍ／分以上の速度で製膜することができるセルロースアシレートフィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のポリマーフィルムの製造方法は、支持体から剥離したポリマーフィルムを、少なくとも２つのローラにより搬送するポリマーフィルムの製造方法において、前記ポリマーフィルムが前記支持体から剥離した直後に最初に接触する前記ローラを第一ローラとし、次に接触し前記第一ローラとは離れて配される前記ローラを第二ローラとし、前記支持体の走行速度をＶ０（単位；ｍ／分）、前記第一ローラの回転周速をＶ１（単位；ｍ／分）、前記第二ローラのそれをＶ２（単位；ｍ／分）とするとき、ポリマーと溶媒とを含むドープを、前記支持体に流延して自己支持性をもった前記ポリマーフィルムとして剥離し、前記Ｖ０とＶ１とＶ２とは、Ｖ１≧Ｖ２及びＶ２／Ｖ１≦（９．８００×１０-1）＋１．３００／Ｖ０を満たすことを特徴として構成されている。
【０００９】
前記ローラについては、少なくとも第一ローラと第二ローラをそれぞれ別の駆動手段により独立駆動とすることが好ましく、Ｖ０（単位；ｍ／分）については、これを４０．００ｍ／分以上とするときに効果は大きく、ポリマーをアシル基置換度が２．５以上のセルロースアシレートとすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施した溶液製膜設備１０を示す概略図である。ドープ１１は、支持体としてのバンド１２にダイ１３より流延され、溶媒の蒸発により自己支持性をもったところでフィルム１４として剥離される。バンド１２は、ドラム１５，１６に掛け回されており、ドラム１５，１６の回転により連続走行する。溶液製膜には、本実施形態におけるバンド方式の他に、公知の方法として支持体をドラムとするドラム方式もあるが図示は省略する。また、バンド１２におけるドープ１１の乾燥手段としては、主に高温乾燥風を用いているが、その他公知の乾燥手段を適宜利用してよい。
【００１１】
バンド１２から剥離されたフィルム１１は、第一ローラ１７及び第二ローラ１８とその他の複数のローラ１９によりテンター装置２１へと搬送される。第一ローラ１７はバンド１２の近傍に設置されており、剥離ローラとしての機能も有している。つまり、フィルム１４が、バンド１２から剥離された後最初に接触するものが第一ローラ１７である。第二ローラ１８は、剥離された後のフィルム１４が第一ローラ１７の次に接触するローラであって、これより下流に設置するローラ１９の数については、本実施形態においてはふたつであるが、これについては適宜増減することができる。また、第一ローラ１７や第二ローラ１８、ローラ１９と、フィルム１４との相対位置については、この実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
テンター装置２１においては、フィルム１４の両側端部が保持部材としてのクリップ２１ａ、またはピン（図示せず）により保持されており、これらの保持部材がレール（図示せず）にしたがって走行することによってフィルム１４は搬送される。この際、フィルム１４は、その両端部の保持によって張力をかけられ、幅を規制されたり、あるいは延伸されながら乾燥されることが多い。テンター装置２１については、必要性に応じてその設置を適宜決定するものであるが、テンター装置２１の有無に関わらず、前記第一ローラ１７と第二ローラ１８及びそれに続く複数のローラ１９は設置されている。
【００１３】
テンター装置２１を出たフィルム１４は、複数のローラ２２によりローラ乾燥設備２５に搬送される。ローラ乾燥設備２５には複数のローラ２６が設置されており、フィルム１４はこれらで搬送されながら十分な乾燥処理を施される。乾燥処理後、フィルム１４はローラ３１で巻き取り軸３２に送られて巻き取られる。
【００１４】
本発明においては、第一ローラ１７と第二ローラ１８及びローラ１９は、すべてがそれぞれの駆動装置により独立して駆動されており、インバータ制御によりそれぞれの回転周速が制御されている。バンド１２の走行速度をＶ０（単位；ｍ／分）とし、第一ローラ１７の回転周速をＶ１（単位；ｍ／分）とし、第二ローラ１８の回転周速をＶ２（単位；ｍ／分）とするとき、第一ローラ１７と第二ローラ１８の回転周速の比であるＶ２／Ｖ１の値が、バンド１２の走行速度Ｖ０の関数値Ｃ以下となるように第一ローラ１７及び第二ローラ１８の回転周速条件を設定する。ここで関数値ＣはＣ＝（９．８００×１０^-1）＋（１．３００／Ｖ０）として得られる値である。
【００１５】
第一及び第二ローラ１７，１８の外周がフィルム１４の幅方向において一定である円柱形状の場合には、回転周速Ｖ１，Ｖ２を、それぞれ、第一あるいは第二ローラ１７，１８の外周（単位；ｍ）とその回転数（ｒｐｍ）の積にて求める。また、第一あるいは第二ローラ１７，１８の外周が均一でない場合には、フィルム１４と接触する幅方向の範囲における平均外周と回転数の積にてこれを求める。ここで、テンター装置２１に至るすべてのローラ１７，１８，１９を独立駆動とすることができないときには、少なくとも第一ローラ１７と第二ローラ１８を独立駆動とすることが好ましい。
【００１６】
第一ローラ１７と第二ローラ１８が接触するフィルム１４の面は限定されないが、好ましくは、第一ローラ１７をバンドから剥離した際の非剥離面と接触させ、さらに好ましくは第二ローラ１８を同様に非剥離面と接触させる。また、第一ローラ１７あるいは第二ローラ１８の形状について、その外径をフィルム１４の幅方向で変化させることも可能であって、この場合には、フィルム１４の側端部と接触する部分の外径を他の部分のそれよりも大きくすることが好ましい。その外径の差は０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることがより好ましい。なお、本実施形態においては、第一及び第二ローラ１７，１８とテンター装置２１に至るその他のローラ１９の表面は平滑面とされている。
【００１７】
さらに、第一ローラ１７の回転周速Ｖ１を第二ローラ１８の回転周速Ｖ２と同等もしくはそれより大きくすることが好ましい。第二ローラ１８の回転周速Ｖ２が第一ローラ１７の回転周速Ｖ１よりも大きいと、第一ローラ１７と第二ローラ１８の間において、フィルム１４が走行方向における張力をかけられてしまい、ツレ及びシワ状の故障が発生したり、さらに、フィルム１４の破断につながることがある。
【００１８】
本発明は、バンド１２の走行速度Ｖ０を３５．００ｍ／分以上としたときに大きな効果がみられ、４０．００ｍ／分以上としたときに特に大きな効果がある。さらに、フィルム１４の厚みを３０μｍ以上１００μｍ以下とするときに有効である。また、Ｖ１とＶ２の比は、適宜設定されるものであるが、Ｖ１≧Ｖ２とする場合には、バンドの走行速度Ｖ０は、４０．００ｍ／分以上６５．００ｍ／分以下とすることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の製造方法におけるポリマーとしては、セルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロースアシレートが好ましく、中でもセルロースアセテートがもっとも好ましい。
【００２０】
セルロースアシレートとする場合には、そのアシル基（−ＣＯＲ；Ｒはアルキル残基を示す）置換度が２．５以上のものを用いることが好ましい。アシル基置換度が２．５より小さいセルロースアシレートとすると、耐候性や寸法安定性などの特性が不十分となり、特にこれを電子ディスプレイ用途とした場合には耐久性に劣って表示品位の低下をもたらすことがある。
【００２１】
ただし、ポリマーは上記のセルロースアシレートに限定されるものではなく、ポリマー及びその前駆体が溶媒によりドープとされるものに対し本発明は適用される。
【００２２】
本発明では、まず、製膜を実施するために、その成分を溶媒によって溶解、あるいは分散してドープ１１を調製する。その調製方法としては、常温における溶解が一般的であるが、必要に応じ、冷却溶解法や高温溶解法を適用することができる。
【００２３】
冷却溶解法では、まず、−１０〜４０℃くらいの室温近辺の温度で、溶媒中にセルロースアシレート等のポリマーや添加剤を同時にあるいは逐次的に、撹拌しながら徐々に添加する。各成分の溶液あるいは分散液をそれぞれ調製してからこれらの液を混合する場合もある。冷却は、例えば、ドライアイス・メタノール浴（−７５℃）や冷却したジエチレングリコール溶液（−３０〜−２０℃）中で実施することができる。このように冷却すると、ドープ１１の固形成分と溶媒の混合物は固化する。さらに、これを概ね０〜２００℃に加温すると、溶媒中に各成分が流動する溶液となる。昇温は、室温中に放置するだけでもよいし、温浴中で加温してもよい。
【００２４】
高温溶解法では、まず、−１０〜４０℃くらいの室温近辺の温度で、溶媒中にセルロースアシレート等のポリマーや添加剤を同時にあるいは逐次的に、撹拌しながら徐々に添加する。次に溶媒を概ね０．２ＭＰａ〜３０ａの加圧下で７０〜２４０℃に加熱する。この加熱温度は、８０〜２２０℃とすることが好ましい。次に、加熱した溶液あるいは分散液を、使用した溶媒のうち、最も低い沸点のものの沸点以下に冷却する。一般には、これを−１０〜５０℃に冷却して常圧に戻す。好ましくは、冷却水等の各種冷媒を用いて、装置冷却により冷却する。
【００２５】
さらに、ドープ１１を調製した後、これを濾過することにより、フィルム１４としたときにより好ましい性状及び光学的性能を発現するドープ１１を得ることができる。濾過処理は、濾紙や濾布、金属メッシュ、金属繊維、不織布等をフィルタとして用いることができる。また、電子ディスプレイ等のように異物の混入に対してきわめて厳しい基準が設けられる用途とされるドープ１１においては、複数の濾過装置を直列に設置して、複段濾過によりドープ１１の性状を向上させることが好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下に、実施例をもって本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。ポリマー成分をセルロースアセテートとするドープ１１を調製し、溶液製膜を実施した。バンド１２の走行速度Ｖ０（ｍ／分）と、第一ローラ１７の回転周速Ｖ１（ｍ／分）と、第二ローラ１８の回転周速Ｖ２（ｍ／分）の設定条件を変動させて、それぞれを実施例１〜５及び比較例１〜３とし、製膜を実施した。ドープ１１の配合比及び調製方法と、フィルム１４の作製条件は以下の通りである。
【００２７】
セルロースアセテート ８９．３重量％
（アシル基置換度２．８）
トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ） ７．１重量％
ビフェニルジフェニルフォスフェート ３．６重量％
よりなる固形分に対し、
ジクロロメタン ８７重量％
メチルアルコール １３重量％
からなる混合溶媒を適宜添加して攪拌し、固形分濃度が１９．５重量％のドープ１１を得た。
【００２８】
得られたドープ１１を、濾紙（＃６３，東洋濾紙（株）製）と、焼結金属フィルタ（型式；０６Ｎ、公称孔径；１０μｍ、日本精線（株）製）と、メッシュフィルタ（型式；ＲＭ、公称孔径；４５μｍ、日本ポール（株）製）を順次用いて、３段階で濾過処理した。
【００２９】
ドープ１１をバンド１２に流延し、自己支持性をもったところでフィルム１４として剥ぎ取った。剥離した後、フィルム１４を第一ローラ１７と第二ローラ１８と２本のローラ１９にてテンター装置２１へ搬送した。第一ローラ１７は、その外径が均一なものであって、第二ローラ１８と２本のローラ１９は、フィルム１４の両側端部と接触する部位の外径が他の部位のそれよりも１ｍｍ大きいものである。
【００３０】
これらのテンター装置２１及びローラ乾燥設備２５で十分乾燥させ、巻き取った。フィルム１４の厚みは７９μｍであった。巻き取ったフィルム１４に関し、これを黒色布を張った検査台上に広げて、蛍光灯下で面状を確認しながら、シワ状面状故障の数を数えた。変動させたバンド１２の走行速度Ｖ０と、第一ローラ１７の回転周速Ｖ１と第二ローラ１８のそれＶ２との比Ｖ２／Ｖ１の値とそれぞれの結果については表１に示す。表１において、検査長とは、各実験条件について面状故障の発生数を数えた単位長さを示し、評価結果については、面状故障の発生に関して、１００ｍ長以上でも全く発生しないものを○とし、１００ｍ長で１〜２カ所発生するものの、その程度が弱くて実用上問題がないものを△とし、１００ｍ長で複数発生するものを×として示した。面状故障については、図２に示すように、一箇所に複数本数が集中して発生している場合が多いため、集中箇所についてその本数に関わらず、発生箇所を各１として数えることにする。
【００３１】
【表１】

【００３２】
本実施例及び比較例の結果、実施例１，２，４，５においては面状故障の発生は見られず、また、実施例３については検査長が１００ｍの範囲で弱いシワが１箇所確認されたのみであった。比較例１〜３において確認された面状故障は、いずれも強いシワであって、その発生箇所数も多かった。したがって、これらの結果から、バンドの走行速度と、別駆動とされた第一ローラ及び第二ローラの回転周速比との関係を制御することによって面状故障を抑制することができることがわかる。さらに、第二ローラの回転周速を第一ローラのそれ以上に設定することによりその効果を向上させることができ、この方法は、特に、バンドの走行速度が４０．００ｍ／分以上で、また、ポリマーをアシル基置換度が２．５以上のセルロースアシレートとするときに効果が大きいことがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のポリマーフィルムの製造方法により、剥離した直後のローラによって搬送する際にフィルムに発生するシワ状の面状故障を防止することができ、とくに支持体の走行速度を４０ｍ／分以上とする高速の製膜において良好なフィルムを得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である溶液製膜設備を示す概略図である。
【図２】従来の製造方法によって発生するフィルムのシワ状面状故障を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 溶液製膜設備
１２ バンド
１４ フィルム
１７ 第一ローラ
１８ 第二ローラ
１９ ローラ

Claims (3)

1. 支持体から剥離したポリマーフィルムを、少なくとも２つのローラにより搬送するポリマーフィルムの製造方法において、
   前記ポリマーフィルムが前記支持体から剥離した直後に最初に接触する前記ローラを第一ローラとし、次に接触し前記第一ローラとは離れて配される前記ローラを第二ローラとし、前記支持体の走行速度をＶ０（単位；ｍ／分）、前記第一ローラの回転周速をＶ１（単位；ｍ／分）、前記第二ローラのそれをＶ２（単位；ｍ／分）とするとき、
   ポリマーと溶媒とを含むドープを、前記支持体に流延して自己支持性をもった前記ポリマーフィルムとして剥離し、
   前記Ｖ０とＶ１とＶ２とは、Ｖ１≧Ｖ２及びＶ２／Ｖ１≦（９．８００×１０^−１）＋１．３００／Ｖ０を満たすことを特徴とするポリマーフィルムの製造方法。
2. 前記Ｖ０を４０．００ｍ／分以上と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製造方法。
3. 前記ポリマーをセルロースアシレートと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製造方法。

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