JP4989424B2 - 積層フイルムの製造方法及びその製造設備 - Google Patents
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Description
セルロースアシレートは、セルロースの水酸基への置換度が下記式(I)〜(III)の全てを満足するセルロースアシレートを用いることが好ましい。以下、下記式を満たすセルロースアシレートをTACと称する。
(I) 2.5≦A+B≦3.0
(II) 0≦A≦3.0
(III) 0≦B≦2.9
但し、式中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はセルロースの水酸基の水素原子に対するアセチル基の置換度、またBはセルロースの水酸基の水素原子に対する炭素原子数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の粒子を用いることが好ましい。なお、本発明に用いられるポリマーはTACに限定されるものではない。ポリマーは溶媒に溶解でき、ドープとして使用できる、いかなる公知のものであってもよい。
図1にドープ製造ライン10を示す。ドープ製造ライン10には、溶媒を貯留するための溶媒タンク11と、溶媒とTACなどとを混合するための溶解タンク13と、TACを供給するためのホッパ14、添加剤液を貯留するための添加剤タンク15とが備えられている。さらに、後述する膨潤液を加熱するための加熱装置26と、調製されたドープの温度を調整する温調機27と、濾過装置28とを備えている。さらに、調製されたドープを濃縮するフラッシュ装置31,濾過装置35なども備えられている。また、溶媒を回収するための回収装置32と、回収された溶媒を再生するための再生装置33とが備えられている。そして、ドープ製造ライン10には、ストックタンク30を介してフイルム製膜ライン40が接続されている。
図2にフイルム製膜ライン40を示す。ストックタンク30には、モータ41で回転する攪拌翼42が取り付けられている。攪拌翼42を回転させることで原料ドープ36を攪拌して常に濃度等を均一にしている。ストックタンク30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43と裏面用ドープ流路44と表面層用ドープ流路45とが接続されている。原料ドープ36は、それぞれの流路43,44,45に設けられているポンプ46,47,48により送液される。ポンプ46,47,48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46,47,48は、所定の流量で各ドープを送り出す。
ポンプ46〜48は、中間層用ドープ54,裏面層用ドープ59,表面層用ドープ64を所定の流量でフィードブロック70に送液する。このポンプ46〜48としては、ギアポンプを用いることが好ましい。このギアポンプとしては、公知のギアポンプであればいずれでもよい。
本実施形態では、基層を形成するドープ(以下、基層形成用ドープと称する)として中間層用ドープ54を用い、表層を形成するドープ(以下、表層形成用ドープと称する)として、裏面層用ドープ59,表面層用ドープ64を用いる。基層形成用ドープとしては、製造する光学機能性フイルムの強度や光学的機能に適するドープを用い、表層形成用ドープとしては、光学機能性フイ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、表層形成用ドープとして、基層形成用ドープ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、後述する乾燥工程などにおいて、後述する積層流延膜や湿潤フイルムの表面におけるスジやムラの生成や、厚さムラなどを防ぐことができる。
フィードブロック70の内部には、図5及び図6のように、3本の流路131、132、133が設けられている。フィードブロック70の上面及び側面には、流路131、132、133の入口となる入口131a、132a、133aが形成され、下面には、流路131の出口となる出口131bが形成されている。入口131a、132a、133aは、それぞれ、流路43〜45と接続している。流路131は、入口131aから出口131bまで、フィードブロック70を貫通するように鉛直下向きに延びるように形成される。中間層用ドープ54が流れる方向に直交する断面における流路131の断面積は、入口131aから出口131bまで、略同一となる。流路131の途中には合流部135が設けられる。流路132は、入口132aから合流部135まで延びるように形成される。流路133は、入口133aから合流部135まで延びるように形成される。各ドープ59、64が流れる方向に直交する断面における流路132、133の断面積は、入口132a、133aから合流部135に向かうに従い次第に小さくなる。合流部135の近傍の流路132上にはディストリビューションピン138が設けられ、合流部135の近傍の流路133上には、ディストリビューションピン139が設けられる。
ディストリビューションピン138とディストリビューションピン139は、同一部材であるため、これらの共通部分についてはディストリビューションピン138を例に挙げて説明し、ディストリビューションピン139については、ディストリビューションピン138と異なる部分のみを説明し、共通部分の説明は省略する。
図5及び図9のように、流延ダイ71の内部には、流路151が設けられる。流延ダイ71の上面には、フィードブロック70の出口131bと接続する入口151aが形成される。下面にはダイリップ152が設けられる。ダイリップ152には、出口151bが形成されている。流路151は、入口151aから出口151bまで、流延ダイ71を貫通するように鉛直下向きに延びるように形成される。この流路151は、流路151の途中から、出口151bに向かうにしたがって次第に幅が広くなっている。また、流路151の途中の領域で、その厚さが薄くなるように傾斜面151cが形成されている。ダイリップ152近傍には、図示しない流速計が設けられる。この流速計により、出口151bにおける積層ドープ80の流出速度X1を計測する。
(カール度・厚み)
巻き取られたセルロースアシレートフイルムの性能及びそれらの測定法は、特開2005−104148号の[0112]段落から[0139]段落に記載されている。これらも本発明にも適用できる。
前記セルロースアシレートフイルムの少なくとも一方の面が表面処理されていることが好ましい。前記表面処理が真空グロー放電処理、大気圧プラズマ放電処理、紫外線照射処理、コロナ放電処理、火炎処理、酸処理またはアルカリ処理の少なくとも一種であることが好ましい。
(帯電防止・硬化層・反射防止・易接着・防眩)
前記セルロースアシレートフイルムの少なくとも一方の面が下塗りされていても良い。
前記セルロースアシレートフイルムは、特に偏光板保護フイルムとして有用である。セルロースアシレートフイルムを偏光子に貼り合わせた偏光板を、液晶層に通常は2枚貼って液晶表示装置を作製する。ただし、液晶層と偏光板との配置は限定されるものではなく、公知の各種配置とすることができる。特開2005−104148号には、液晶表示装置として、TN型,STN型,VA型,OCB型,反射型、その他の例が詳しく記載されている。この方法は、本発明にも適用できる。また、同出願には光学的異方性層を付与した、セルロースアシレートフイルムや、反射防止、防眩機能を付与したセルロースアシレートフイルムについての記載もある。更には適度な光学性能を付与し二軸性セルロースアシレートフイルムとして光学補償フイルムとしての用途も記載されている。これは、偏光板保護フイルムと兼用して使用することもできる。これらの記載は、本発明にも適用できる。特開2005−104148号の[1088]段落から[1265]段落に詳細が記載されている。
[組成]
セルローストリアセテート(置換度2.84、粘度平均重合度306、含水率0.2重量%、ジクロロメタン溶液中6重量%の粘度 315mPa・s、平均粒子径1.5mmであって標準偏差0.5mmである粉体) 100重量部
ジクロロメタン(第1溶媒) 320重量部
メタノール(第2溶媒) 83重量部
1−ブタノール(第3溶媒) 3重量部
可塑剤A(トリフェニルフォスフェート) 7.6重量部
可塑剤B(ジフェニルフォスフェート) 3.8重量部
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含有量が58ppm、Mg含有量が42ppm、Fe含有量が0.5ppmであり、遊離酢酸40ppm、さらに硫酸イオンが15ppm含むものであった。また6位アセチル基の置換度は0.91であり全アセチル中の32.5%であった。また、アセトン抽出分は8重量%、重量平均分子量/数平均分子量比は2.5であった。また、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%であり、Tg(ガラス転移温度;DSCにより測定)は160℃、結晶化発熱量は6.4J/gであった。このセルローストリアセテートは、綿から採取したセルロースを原料としてセルローストリアセテートを合成した。
図1に示すドープ製造ライン10を用いた。第1、第2攪拌翼19,21を有する4000Lのステンレス製溶解タンク13に、前記複数の溶媒を混合して混合溶媒として攪拌・分散しつつ、セルローストリアセテート粉体(フレーク)をホッパ14から徐々に添加し、全体が2000kgとなるように調製した。なお、溶媒は、すべてその含水率が0.5重量%以下のものを使用した。溶解タンク13内を攪拌剪断速度が最初は5m/秒(剪断応力5×104kgf/m/秒2)の周速で攪拌するディゾルバータイプの第2攪拌翼21および、中心軸に第1攪拌翼19を有して周速1m/秒(剪断応力1×104kgf/m/秒2)で攪拌する条件下で30分間分散した。分散の開始温度は25℃であり、最終到達温度は48℃となった。分散終了後、高速攪拌は停止し、第1攪拌翼19の周速を0.5m/秒としてさらに100分間攪拌し、セルローストリアセテートフレークを膨潤させて膨潤液22を得た。膨潤終了までは窒素ガスでタンク内を0.12MPaになるように加圧した。この際のタンク内の酸素濃度は2vol%未満であり防爆上で問題のない状態を保った。またドープ中の水分量は0.3重量%であった。
膨潤液22を溶解タンク13からポンプ25で加熱装置26に送液した。加熱装置26で50℃まで加熱し、更に2MPaの加圧下で90℃まで加熱し、完全溶解させた。加熱時間は15分であった。温調機27で36℃まで温度を下げ、公称孔径8μmの濾材を有する濾過装置28を通過させて固形分濃度が19重量%のドープ(以下、濃縮前ドープと称する)を得た。この際、濾過1次圧は1.5MPa、2次圧は1.2MPaとした。なお、高温にさらされるフィルタ、ハウジング及び配管はハステロイ(登録商標)合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有するものを使用した。
濃縮前ドープを80℃で常圧に調整されているフラッシュ装置31内でフラッシュさせて、蒸発した溶媒を凝縮器で液化して回収装置32で回収分離した。フラッシュ後のドープの固形分濃度は、21.8重量%となった。なお、回収された溶媒は、再生装置33で再利用のために調整された。フラッシュ装置31のフラッシュタンクには中心軸にアンカー翼を有しており、周速0.5m/秒で攪拌して脱泡を行った。フラッシュタンク内のドープの温度は25℃であり、タンク内の平均滞留時間は50分であった。このドープを採取して25℃で測定した剪断粘度は剪断速度10(秒−1)で450Pa・sであった。
図2に示すフイルム製膜ライン40を用いてフイルム製膜を行った。ストックタンク30内の原料ドープ36を1次増圧用のギアポンプ46,47,48で高精度ギアポンプの1次側圧力が0.8MPaになるようにインバーターモーターによりフィードバック制御を行い送液した。高精度ギアポンプ46〜48は容積効率99.2%、吐出量の変動率0.5%以下の性能であった。また、吐出圧力は1.5MPaであった。
M−トリル−N’’−p−メトキシフェニル−1、3、5−トリアジン−2、4、6−トリアミン)と混合溶媒37と原料ドープ36とを混合させた中間層用添加液51をストックタンク50に入れた。中間層用添加液51をポンプ52により中間層用ドープ流路43中の原料ドープ36に送液した。そして、静止型混合器53を介して混合させて、中間層用ドープ54とした。
各実施例にて得られた積層フイルムについて、厚みムラ測定を行った。この厚みムラ測定の手順は、次のとおりである。第1に、各実施例で製造された積層フイルムから、略6cm四方のサンプルフィルムを切り出した。第2に、サンプルフィルムの屈折率差を厚み差に換算できる装置を用いてサンプルフィルムの屈折率差を測定した。この装置として、FX−03 FRINGE ANALYZER(FUJINON(株)社製)を用いた。第3に、サンプルフィルムの全域にわたりこの屈折率差を測定し、この平均値を各実施例における厚みムラとした。このようにして得られた厚みムラが、積層フイルムの厚みに対して1.8%未満である場合には、この判定結果を○とし、積層フイルムの厚みに対して1.8%以上である場合には、この判定結果を×とした。なお、積層フイルムの厚みは、マイクロメータを用いて、積層フイルムの6箇所の厚みを計測し、この平均値を積層フイルムの厚みとした。
43〜45 流路
46〜48 ポンプ
54 中間層用ドープ
59 裏面層用ドープ
64 表面層用ドープ
70 フィードブロック
71 流延ダイ
72 流延バンド
80 積層ドープ
81 積層流延膜
81a 表面層
81b 中間層
81c 裏面層
101 フイルム
131〜133 流路
135 合流部
138、139 ディストリビューションピン
138 切欠き溝
140 駆動部
U1、U2、V1、V2、W1、W2 流速
Claims (10)
- フィードブロック内で第1ドープと第2ドープとを合流させて積層ドープを生成し、前記積層ドープを走行する支持体上に流出し、前記支持体上の前記積層ドープから積層流延膜を形成し、この積層流延膜を前記支持体から剥ぎ取り、乾燥する積層フイルムの製造方法において、
前記第1ドープを前記フィードブロックに形成された第1入口から前記フィードブロック内に供給し、
前記第2ドープを前記フィードブロックに形成された第2入口から前記フィードブロック内に供給し、
前記第1入口と前記第2入口と接続する合流部にて、前記第1入口と前記合流部とを連通する第1流路を通過した前記第1ドープと、前記第2入口と前記合流部を連通し、前記第2ドープが流れる方向と直交する断面の面積が前記第2入口から前記合流部に向かうに従い小さくなるように形成された第2流路を通過した前記第2ドープとを合流させて、前記積層ドープを生成し、
前記第2入口における前記第2ドープの流速をVi2とし、前記合流部における前記第2ドープの流速をVo2とするときに、Vo2/Vi2の値が3以上10以下の範囲内で略一定となるように前記第2ドープを前記第2入口から前記合流部へ送ることを特徴とする積層フイルムの製造方法。 - 前記第2ドープの粘度が前記第1ドープの粘度よりも低く、
前記合流部における前記第1ドープの流速をVo1とするときに、Vo2/Vo1の値が0.1以上1以下の範囲内で略一定となるように、前記第1ドープと前記第2ドープとを前記合流部へ送ることを特徴とする請求項1記載の積層フイルムの製造方法。 - 前記第1ドープが流れる方向と直交する断面の面積が前記第1入口から前記合流部に向かって略同一になるように形成された前記第1流路を介して、前記第1ドープを前記合流部に送ることを特徴とする請求項1または2記載の積層フイルムの製造方法。
- 前記第2ドープを前記第2入口に供給する第2ドープ供給手段を用いて、前記第2入口における前記第2ドープの流速Vi2を調節し、
前記合流部近傍の前記第2流路に設けられた調節手段を用いて、前記合流部における前記第2ドープの流速Vo2を調節することを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項記載の積層フイルムの製造方法。 - 前記第1ドープを前記第1入口に供給する第1ドープ供給手段を用いて、前記合流部における前記第1ドープの流速Vo1を調節し、
前記合流部近傍の前記第2流路に設けられた調節手段を用いて、前記合流部における前記第2ドープの流速Vo2を調節することを特徴とする請求項2ないし4のうちいずれか1項記載の積層フイルムの製造方法。 - フィードブロック内で第1ドープと第2ドープとを合流させて積層ドープを生成し、前記積層ドープを流出する流出装置と、走行し、前記流出装置から流出する前記積層ドープからフイルム状の積層流延膜を形成する支持体と、前記積層流延膜を前記支持体から剥ぎ取って、乾燥し、積層フイルムとする乾燥手段とを有する積層フイルムの製造設備において、
前記フィードブロックが、第1ドープが供給される第1入口と、第2ドープが供給される第2入口と、前記第1入口と前記第2入口と接続し、前記第2ドープと前記第1ドープとを合流させて前記積層ドープを生成する合流部と、前記第2入口と前記合流部とを連通し、前記第2ドープが流れる方向と直交する断面の面積が前記第2入口から前記合流部に向かうに従い小さくなるように形成された前記第2流路と、前記合流部近傍の前記第2流路に設けられ、前記合流部における前記第2ドープの流速Vo2を調節する調節手段と、を備え、
前記第1ドープを前記第1入口に供給する第1ドープ供給手段と、
前記第2ドープを流速Vi2で前記第2入口に供給する第2ドープ供給手段と、
Vo2/Vi2の値が3以上10以下の範囲内で略一定となるように前記第2ドープ供給手段と前記調節手段とを独立して制御する制御手段と、
を有することを特徴とする積層フイルムの製造設備。 - 前記合流部における前記第1ドープの流速をVo1とするときに、
前記制御手段が、Vo2/Vo1の値が0.1以上1以下の範囲内で略一定となるように、前記第1ドープ供給手段と前記第2ドープ供給手段と前記調節手段とのうち少なくとも1つを独立して制御することを特徴とする請求項6記載の積層フイルムの製造設備。 - 前記第1入口と前記合流部とを連通し、前記第1ドープが流れる方向と直交する断面の面積が前記第1入口から前記合流部に向かって略同一になるように形成された第1流路を備えることを特徴とする請求項6または7記載の積層フイルムの製造設備。
- 前記調節手段が、前記合流部近傍の前記第2流路の前記断面の面積を調節するディストリビューションピンであることを特徴とする請求項6ないし8のうちいずれか1項記載の積層フイルムの製造設備。
- 前記流延装置は、前記フィードブロックと、前記フィードブロックにて生成した前記積層ドープを、前記支持体に流出する流延ダイと、を備えることを特徴とする請求項6ないし9のうちいずれか1項記載の積層フイルムの製造設備。
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