JP5317525B2 - 溶液製膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリマー溶液の流延及び乾燥によりポリマーフィルムを製造する溶液製膜方法に関する。

溶液製膜方法では、ポリマーを溶剤に溶解してつくったポリマー溶液（以降、ドープと称する）を、流延支持体に連続的に流延して流延膜を形成する。この流延膜は溶媒が蒸発しきらないうちに流延支持体から剥がされ、剥がされた流延膜はポリマーフィルムとして搬送されながら徐々に乾燥される。

流延支持体の下流には、ポリマーフィルムを周面で支持する複数のローラが配され、これらのローラの配置によりポリマーフィルムの搬送路が決定される。このようなローラの多くは、ポリマーフィルムに接触する周面が平滑にされたいわゆるフラットローラである。

しかし、近年では、製造速度をアップさせるために、搬送速度をアップして乾燥速度を急ぐようになってきており、ポリマーフィルムにはしわや擦り傷等が発生しやすくなってきており、フラットローラで支持されたポリマーフィルムには、特にその傾向が強い。そこで、特許文献１では、溶媒含有率が２０重量％以下で温度が８０℃以上とされ、搬送されているフィルムを、１．０μｍ〜２．５μｍという若干の表面粗度をもつローラで支持することにより、しわや擦り傷を防止している。そして、この方法においては、上記溶媒含有率をもち上記温度にされたポリマーフィルムを複数の駆動ローラで搬送し、駆動ローラ間のドロー比を１．００〜１．０５、乾燥工程の視点の駆動ローラにおける搬送張力を１０ｋｇｆ／ｍ（＝１０×９．８Ｎ／ｍ）以上、支持用のローラとの総接触時間を１０秒以上、としている。

一方、しわや折れ、擦り傷を防止するために、特許文献２は、８５μｍ以下のポリマーフィルムを搬送しながら乾燥するにあたり、弾性率が０．１ｋｇｆ／ｍｍ^２（＝０．１×９．８Ｎ／ｍｍ^２）以上に保たれるようにポリマーフィルムを乾燥することを提案している。また、特許文献３は、搬送路に配された複数のローラの全本数のうち７０〜１００％のローラにおけるポリマーフィルムの接触部分に、ポリマーフィルムの幅方向及び搬送方向に対して規制力の強い部位と弱い部位とを設け、両者の面積比率を１／２〜１／５０とすることにより、擦り傷やしわ等を防止している。
特開２０００−１７６９５０号公報 特開２００１−１１３５４６号公報 特開２００３−１９７２６号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、厚みが１００μｍを超えるような厚いフィルムを製造する場合には一定の効果はあるものの、近年市場から要求されるような１００μｍ未満の薄いフィルムを製造する場合には効果が小さい。また、長尺のフィルムを巻き取るに十分な程度に乾燥するように１００℃以上の温度にして搬送する場合に、駆動ローラ間のドロー比や搬送張力を制御するのみでは、８０μｍ以下の薄いフィルムを、しわを発生させることなく安定して搬送することができない。

また、特許文献２のように、弾性率を所定値以上に保つように乾燥することは、限られた長さの搬送路で乾燥を終えることと、ポリマーフィルムの光学特性の変化等とを考慮して条件を探さねばならず、さらにそのような条件はドープの配合毎に決めなければならない。そして、特許文献３は、厚みが８０μｍ以下という薄いフィルムを製造する場合には、しわの発生やフィルムの搬送における蛇行の防止効果がない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、擦り傷やしわがないポリマーフィルムを製造すること、特に、乾燥工程における搬送路のローラとの接触に起因する擦り傷やしわの発生を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ポリマー溶液を支持体に流延して流延膜を形成し、流延膜を支持体から溶媒を含んだ状態のポリマーフィルムとして剥ぎ取り、このポリマーフィルムを搬送しながら乾燥する溶液製膜方法において、乾燥がすすむにつれて弾性率が高くなり１．０ＧＰａに達した前記ポリマーフィルムをさらに乾燥するための搬送路に設けられ、周方向に沿った山部と谷部とを軸方向に交互に有し、前記谷部及び前記山部のピッチが０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下、谷部の底点から山部の頂点までの高さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、軸方向に平行な平坦面が前記山部の頂点部分に形成されたローラの周面で、前記ポリマーフィルムを支持することを特徴として構成されている。

前記ローラの谷部および前記山部の曲率半径が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、平坦面の軸方向における幅が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

前記ローラに接触するポリマーフィルムは、９０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。溶媒含有率が５％から２％に下がるように乾燥される間のポリマーフィルムを前記ローラで支持することが好ましい。

本発明の製膜方法によれば、乾燥工程に配されたローラに起因する擦り傷やしわがない平滑なポリマーフィルムを製造することができる。

以下に本発明の実施態様を説明するが、以下の態様は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
［原料］
ドープの原料としては、溶液製膜でフィルムを製造することができる公知のポリマー及び溶剤を用いることができる。ポリマーの中でも、セルロースアシレート、環状ポリオレフィンを好ましく用いることができる。これらのいずれのポリマーであっても、製造設備の構成と製造方法の流れとは基本的に同じであるので、以下、セルロースアシレートフィルムをポリマー成分として用いる場合を例に挙げて説明する。

セルロースアシレートの中でも、セルロースの水酸基をカルボン酸でエステル化している割合、つまりアシル基の置換度（以下、アシル基置換度と称する）が下記式（Ｉ）〜（III）の全ての条件を満足するものがより好ましい。なお、（Ｉ）〜（III）において、Ａ及びＢはともにアシル基置換度であり、Ａにおけるアシル基はアセチル基であり、Ｂにおけるアシル基は炭素原子数が３〜２２のものである。これらの中でも、アシル基がアセチル基であるセルローストリアセテートが特に好ましい。
２．５≦Ａ＋Ｂ≦３．０・・・（Ｉ）
０≦Ａ≦３．０・・・（II）
０≦Ｂ≦２．９・・・（III）

セルロースを構成しβ−１，４結合しているグルコース単位は、２位、３位および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がエステル化されて、水酸基の水素が炭素数２以上のアシル基に置換された重合体（ポリマー）である。なお、グルコース単位中のひとつの水酸基のエステル化が１００％されていると置換度は１であるので、セルロースアシレートの場合には、２位、３位および６位の水酸基がそれぞれ１００％エステル化されていると置換度は３となる。

ここで、グルコース単位の２位のアシル基置換度をＤＳ２、３位のアシル基置換度をＤＳ３、６位のアシル基置換度をＤＳ６とする。ＤＳ２＋ＤＳ３＋ＤＳ６で求められる全アシル基置換度は２．００〜３．００であることが好ましく、２．２２〜２．９０であることがより好ましく、２．４０〜２．８８であることがさらに好ましい。また、ＤＳ６／（ＤＳ２＋ＤＳ３＋ＤＳ６）は０．２８以上であることが好ましく、０．３０以上であることがより好ましく、０．３１〜０．３４であることがさらに好ましい。

アシル基は１種類だけでもよいし、あるいは２種類以上であってもよい。アシル基が２種類以上であるときには、そのひとつがアセチル基であることが好ましい。２位、３位及び６位の水酸基の水素のアセチル基による置換度の総和をＤＳＡとし、２位、３位及び６位における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２．２２〜２．９０であることが好ましく、２．４０〜２．８８であることが特に好ましい。ＤＳＢは０．３０以上であることが好ましく、０．７０以上であることが特に好ましい。そして、ＤＳＢはその２０％以上が６位水酸基の置換基であることが好ましいが、より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上、特に好ましくは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、セルロースアシレートの６位のＤＳＡ＋ＤＳＢの値が０．７５以上であることが好ましく、０．８０以上であることがより好ましく、０．８５以上であることが特に好ましい。以上のようなセルロースアシレートを用いることにより、溶解性が好ましいドープや、粘度が低く、ろ過性がよいドープを製造することができる。特に非塩素系有機溶剤を用いる場合には、上記のようなセルロースアシレートが好ましい。

炭素数が２以上であるアシル基としては、脂肪族基でもアリール基でもよく、特に限定されない。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があり、これらは、それぞれさらに置換された基を有していてもよい。プロピオニル基、ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、ｉｓｏ−ブタノイル基、ｔ−ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などを挙げることが出来る。これらの中でも、プロピオニル基、ブタノイル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、ｔ−ブタノイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などがより好ましく、プロピオニル基、ブタノイル基が特に好ましい。

なお、セルロースアシレートの詳細については、特開２００５−１０４１４８号公報の［０１４０］段落から［０１９５］段落に記載されており、これらの記載は本発明にも適用することができる。

ドープを製造するための溶剤としては、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，クロロホルム，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）などが例示される。なお、ここで、ドープとはポリマーを溶剤に溶解して得られるポリマー溶液である。

溶剤としては、上記化合物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、ジクロロメタンが最も好ましい。そして、セルロースアシレートの溶解性、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、フィルムの光学特性等の特性の観点から、炭素原子数１〜５のアルコールを一種ないし数種類を、ジクロロメタンに混合して用いることが好ましい。このとき、アルコールの含有量は、溶剤全体に対し２重量％〜２５重量％であることが好ましく、５重量％〜２０重量％であることがより好ましい。アルコールの好ましい具体例としては、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−ブタノール等が挙げられるが、中でも、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。

環境に対する影響を最小限に抑えることを目的にした場合には、ジクロロメタンを用いずにドープを製造してもよい。この場合の溶剤としては、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のエステルが好ましく、これらを適宜混合して用いることがある。これらのエーテル、ケトン及びエステルは、環状構造を有するものであってもよい。また、エーテル、ケトン及びエステルの官能基（すなわち、−Ｏ−，−ＣＯ−及び−ＣＯＯ−）のいずれかを二つ以上有する化合物も、溶剤として用いることができる。また、溶剤は、例えばアルコール性水酸基のような他の官能基を化学構造中に有するものであってもよい。

ドープには、目的に応じて可塑剤、紫外線吸収剤（ＵＶ剤）、劣化防止剤、滑り剤、剥離促進剤等の公知である各種添加剤を添加させても良い。例えば、可塑剤としては、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や、ジエチルフタレート等のフタル酸エステル系可塑剤、及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可塑剤を用いることができる。

なお、溶剤及び可塑剤，劣化防止剤，紫外線吸収剤，光学異方性コントロール剤，染料，マット剤，剥離剤等の添加剤についても、同じく同じく特開２００５−１０４１４８号公報の［０１９６］段落から［０５１６］段落に詳細に記載されており、これらの記載も本発明に適用することができる。

以上の原料を用いて、セルロースアシレート濃度が５重量％〜４０重量％であるドープを製造する。セルロースアシレート濃度は１５重量％以上３０重量％以下の範囲とすることがより好ましく、１７重量％以上２５重量％以下の範囲とすることがさらに好ましい。また、添加剤の濃度は、固形分全体に対して１重量％以上２０重量％以下の範囲とすることが好ましい。

なお、ドープの製造に関して、原料の溶解方法、ろ過方法、脱泡、添加方法については、特開２００５−１０４１４８号公報の［０５１７］段落から［０６１６］段落に詳しく記載されており、これらの記載の内容も本発明に適用することができる。

［溶液製膜によるフィルムの製造方法］
図１は溶液製膜設備１０を示す概略図である。ただし、本発明は、この溶液製膜設備１０に限定されるものではない。溶液製膜設備１０には、セルロースアシレートが溶剤に溶けているドープ１１を流延して溶剤を含んだセルロースアシレートフィルム（以降、単にフィルムと称する）１２とする流延室１３と、フィルム１２を搬送しながら乾燥する第１乾燥室１６と、第１乾燥室１６を出たフィルム１２の両側端部を保持してフィルム１２を搬送しながら乾燥するテンタ１７と、フィルム１２の両側端部を切り離す耳切装置１８と、フィルム１２を搬送しながら乾燥して溶剤がほとんど含まれない状態にまでする第２乾燥室２１と、フィルム１２を冷却するための冷却室２２と、フィルム１２の帯電量を減らすための除電装置２３と、側端部にエンボス加工を施すナーリング付与ローラ対２６と、フィルム１２を巻き取る巻き取り部２７とが備えられる。

流延室１３には、ドープ１１を流出するコートハンガータイプの流延ダイ３１と、流延支持体としてのバンド３２とを備える。ドープ１１の温度が所定温度に保持されるように、流延ダイ３１の温度を制御する温度コントローラ（図示なし）が流延ダイ３１に取り付けられてある。

流延ダイ３１の幅は特に限定されず、本実施形態では、最終製品となるフィルム１２の幅の１．１倍〜２．０倍程度である。さらに、流延ダイ３１には、流出するときのビードの厚みを調整するために、流延ダイ３１のスリットの隙間を調整する厚み調整ボルト（ヒートボルト）が幅方向に所定の間隔で複数備えられる。流延ダイ３１のスリットの隙間の大きさとドープの流出量との調節により、乾燥した後のフィルム１２の厚みが２０〜８０μｍとなるようにする。

バンド３２は、周方向に回転するバックアップローラ３３に巻き掛けられており、バックアップローラ３３の回転により連続走行する。バックアップローラ３３には、駆動手段（図示せず）が設けられ、この駆動手段により回転する。バンド３２の幅は特に限定されず、本実施形態ではドープ１１の流延幅の１．１倍〜２．０倍の範囲とされる。

バックアップローラ３３は、伝熱媒体が通る流路（図示せず）が内部に形成されている。そして、バックアップローラ３３には、伝熱媒体循環装置（図示せず）が接続し、この伝熱媒体循環装置は、伝熱媒体の温度を制御し、前記流路に伝熱媒体を循環供給する。これによりバックアップローラ３３の周面温度が制御され、バックアップローラ３３に接するバンド３２の温度を所定値となるようにする。なお、バンド３２の温度は、溶剤の種類、固形成分の種類、ドープ１１の濃度等に応じて適宜設定する。

流延ダイ３１からバンド３２にかけては流延ビードが形成され、バンド３２の上には流延膜３８が形成される。流延ビードの上流側には減圧チャンバ３６が備えられる。減圧チャンバ３６は、流延ビードの上流側の空気を吸引することにより、流延ビートの上流のエリアを減圧して、流延ビードの様態を安定させる。ビードに関して上流側のエリアの圧力は、下流側のエリアよりも２０００Ｐａ〜１０Ｐａ低くすることが好ましい。

流延室１３には、その内部温度を所定の値に保つための温調装置３７と、ドープ１１及び流延膜３８から蒸発した溶剤を凝縮して回収するための凝縮器（図示せず）とが設けられる。そして、凝縮液化した溶剤を回収するための回収装置（図示せず）が流延室１３の外部には設けられてある。回収装置により回収された溶剤は、再生してドープ製造用の溶剤として再利用する。

また、流延室１３の内部には、不活性ガスを送り出すガス送出部（図示せず）と、流延室１３の内部の空気を外部に排出するための排気ダクト（図示無し）とが備えられる。不活性ガスにより内部空気を置換することにより、流延室１３の内部における溶媒ガス濃度を２０％以下にすることが好ましい。

そして、流延室１３には、流延膜３８をバンド３２から剥ぎ取るためにフィルム１２を支持する剥ぎ取りローラ４４が備えられる。流延膜３８は、自己支持性をもつようになるまで乾燥されてから、バンド３２から剥ぎ取られる。自己支持性をもつとは、第１乾燥室１６における支持及び搬送が可能な程度に乾燥した状態を意味する。

上記溶媒含有率は、乾量基準の値であり、具体的には、サンプリングしたサンプルの重量をｘ、サンプルを完全に乾燥した後の重量をｙとするとき１００×｛（ｘ−ｙ）／ｙ｝算出される値である。

なお、バンド３２とバックアップローラ３３とに代えて、周方向に回転するドラムを流延支持体として用いることもできる。この場合には、流延膜３８を冷却することによりゲル化して自己支持性をもたせる。ドラム上で流延膜を冷却する場合は、バンド３２の上で流延膜３８を乾燥する場合よりも、流延膜３８の剥ぎ取りのタイミングを早めることができる。また、ドラムを使用する場合には、流延膜を冷却するとともに乾燥をもすることにより、剥ぎ取りのタイミングをさらに早め、生産効率をさらに向上させることができる。ドラムを流延支持体として用いる場合には、剥ぎ取りのタイミングは、流延膜の溶媒含有率が１００〜３００％の範囲であるときが好ましい。

第１乾燥室１６には、乾燥空気を吹き出す送風ダクト４５と、フィルム１２を支持するための複数のローラ４６とが備えられる。これらのローラ４６は、すべて、周面が平滑なフラットローラである。複数のローラ４６のうち少なくとも１本は、モータにより回転する駆動ローラであり、他のローラ４６は、駆動源に接続されておらずフィルム１２との接触により回転することができるいわゆるフリーローラである。この第１乾燥室１６では、フィルム１２は、テンタ１７における後述の把持が可能な程度にまで乾燥される。把持が可能な程度とは、通常はフィルム１２の溶媒含有率が３０％以下である。流延室１３と第１乾燥室１６とは図１に示すように搬送方向に連続して設けられ、剥ぎ取られた後のフィルム１２はすぐに第１乾燥室１６に導入されて乾燥されることが好ましい。フィルム１２の剥ぎ取り時の弾性率は、０．１ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下の範囲であり、以降の工程において乾燥が徐々にすすむにつれて、弾性率は徐々に上がっていくことになる。ただし、弾性率は、温度によって多少の上下はある。

第１乾燥室１６では、溶媒含有率が１０〜３０％の範囲となるまで、フィルム１２を乾燥することがより好ましい。したがって、フィルム１２は、溶媒含有率が多くても３０％に下がるまで、第１乾燥室１６で乾燥されることが好ましい。

送風ダクト４５からは、フィルム１２に直接吹き付けるように空気が出されてもよいし、フィルム１２に直接吹き付けるのではなく、フィルム１２の周辺の溶剤ガス濃度が飽和しないように第１乾燥室１６の内部を循環させるように空気が出されてもよい。

フィルム１２の温度は、主に、送風ダクト４５からの空気により調節する。第１乾燥室１６におけるフィルム１２の好ましい温度範囲は１０℃以上１００℃未満である。１０℃よりも低いと乾燥効率が悪く、１０℃以上の場合と比べて第１乾燥室１６の搬送路の長さを長くする必要が生じる。また、１００℃以上とすると、溶媒の急速な蒸発によりフィルム１２が変形してしまうことがある。第１乾燥室１６を出るときのフィルム１２の弾性率は０．１ＧＰａ以上２．０ＧＰａ以下の範囲であるが、フィルム１２の温度により若干上下はある。

第１乾燥室１６で搬送されるフィルム１２には、ドローテンションが付与されていることが好ましい。これにより、フィルム１２のたるみを防止することができる。ドローテンションとは、フィルム１２の搬送方向における張力である。ローラ４６のうちの駆動ローラの回転速度を調整すること、あるいは、ローラ４６のうちのフリーローラを変位すること、等によりドローテンションを制御することができる。そして、フィルム１２のドローテンションは、５０Ｎ／ｍ〜２５０Ｎ／ｍの範囲となるようにすることが好ましい。なお、上記のドローテンションの値は、フィルム１２の幅方向１ｍあたりに付与される力を意味する。したがって、フィルム１２の幅がｎ（０＜ｎ、単位；ｍ）である場合には、上記張力の範囲は、ｎ×１０（Ｎ）〜ｎ×３００（Ｎ）となる。

テンタ１７に送られたフィルム１２は、その両端部が保持手段（図示せず）により保持され、保持手段の移動により搬送される。そして、この搬送の間に乾燥される。保持手段としては、フィルム１２の側部を把持するクリップや、側部を突き刺して保持する複数のピン等がある。流延支持体としてバンド３２を用い、溶剤の一部を蒸発させた後に流延膜３８を剥ぎ取る場合には、テンタ１７での保持手段はクリップが好ましく、一方、流延支持体としてドラムを用いて溶剤をほとんど蒸発させずに冷却した流延膜を剥ぎ取る場合には、テンタ１７での保持手段はピンが好ましい。なお、テンタ１７では、フィルム１２は、１２０℃以上１８０℃以下の温度とされることにより乾燥を進められる。

フィルム１２は、テンタ１７で乾燥された後、その両側端部が耳切装置１８により切断除去される。切り離された両側端部はカッターブロワ（図示なし）によりクラッシャ５１に送られる。クラッシャ５１により、側端部は粉砕されてチップとなる。このチップはドープ製造用に再利用される。

一方、両側端部を切断除去されたフィルム１２は、第２乾燥室２１に送られて、搬送されながらさらに乾燥され、第２乾燥室２１を出るときには溶媒含有率が０．０１％以上２％の範囲とされる。第２乾燥室２１を出るときの溶媒含有率は０．０１％よりも小さくてもよいが、０．０１％よりも低くすることは難しく、また、巻取装置５２での巻取にも支障がない程度という意味で上記のように０．０１を下限値とする。なお、第２乾燥室２１に入るときのフィルム１２の溶媒含有率は５％以上１０％以下の範囲とすることが好ましい。

第２乾燥室２１の搬送路には、フィルム１２を支持するローラとして２種類のローラ４７，４８が用いられる。ローラ４７は第１乾燥室１６に配されるローラ４６と同様のフラットローラである。ローラ４８は、別の図面を用いて後述するような細かな凹凸、すなわち山部と谷部とを周面にもつ。ローラ４８は、フィルム１２が徐々に乾燥して弾性率が高くなり、１．０ＧＰａに達した位置から下流の搬送路に備えられる。図１においては、フィルム１２の弾性率が１．０ＧＰａに達した位置に符号Ｐ１を付し、以降の説明ではこの位置Ｐ１を第１位置と称する。ローラ４７は、第１位置Ｐ１よりも上流の搬送路に配されるが、第２乾燥室２１の入口で弾性率が既に１．０ＧＰａ以上になっている場合には、この第１位置Ｐ１は第２乾燥室２１よりも上流側となる。

ローラ４８は、フィルム１２の弾性率が第１位置Ｐ１の下流の搬送路に配される。これは、フィルム１２の弾性率が、第１位置Ｐ１の下流では１．０ＧＰａより低くなるときがなく、また、第１位置Ｐ１よりも上流では１．０ＧＰａよりも高いときがないからである。ただし、フィルム１２の弾性率は温度によっても変化する。そこで、第１位置Ｐ１よりも下流で、フィルム１２の温度が上がり弾性率が再び１．０ＧＰａよりも低くなる区間があれば、その区間では必ずしもローラ４８を用いずにローラ４７を用いてもよい。また、第２乾燥室２１を入るときに、フィルム１２の弾性率が既に１．０ＧＰａよりも高くなっていて、以降の搬送路で１．０ＧＰａを下回ることがないという場合には、ローラ４７を用いずにすべてローラ４８にするとよい。フィルム１２が柔らかくても弾性率が１．０ＧＰａ以上である場合にはローラ４８を用いると、フィルム１２を伸ばすこともなく、また、フィルム１２に擦り傷やしわをつけることもない。

ローラ４８は、弾性率が１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下であるフィルム１２を支持する場合により効果がある。さらにこのローラ４８の効果があるフィルム１２の弾性率は１．０ＧＰａ以上５．０ＧＰａ以下である。本明細書における弾性率の値は、フィルム１２の一部をサンプリングして２５℃の条件下で測定した引張り弾性率の値であり、１５ｍｍ×２５０ｍｍの測定試料を、２３℃、６５％ＲＨ、２時間調湿しテンシロン引張試験機（ＲＴＡ−１００、オリエンテック（株）製）にてＩＳＯ１１８４−１９８３に従って、初期試料長１００ｍｍ、引張速度２００±５ｍｍ／分で測定した値である。なお、引張り弾性率の値は、フィルム１２の搬送方向における測定値である。

弾性率が上記範囲であり、さらに温度が９０℃以上１５０℃以下であるフィルム１２に接触する場合に、ローラ４８による支持はより効果があり、フィルム１２のポリマー成分がセルロースアシレートであるときにさらに効果が大きい。温度が９０℃未満であると乾燥速度が低すぎて搬送路をより長くする必要が生じる等、フィルム１２の生産性が低い場合があり、１５０℃を超えるとフィルム１２が伸びてしまい、しわの発生防止効果が小さくなる場合がある。なお、本実施形態では、第２乾燥室２１の入口におけるフィルム１２の温度は９０℃〜１２０℃、第２乾燥室２１の出口における温度は１２０℃〜１４０℃であり、そして第２乾燥室２１では入口における温度よりも下がることがないように送風ダクト４９からの乾燥空気の温度が調整されている。

さらに、溶媒含有率が５重量％から２重量％に下がるように乾燥が進められる間のフィルムを支持する場合に、ローラ４８による支持はより効果があるが、溶媒含有率が上記よりも広い範囲で変化するような搬送路で用いても効果はある。例えば１０重量％から０．０１重量％に下がるような区間ではしわや擦り傷の発生を抑える点で効果がみられる。そして、溶媒含有率が２重量％以上５重量％以下の範囲であるようなフィルム１２を支持する場合であれば特に効果が大きい。溶媒含有率が５重量％よりも高い場合あるいは２重量％よりも低い場合には、その他の条件によってはローラ４７を用いる場合にくらべてしわや擦り傷は抑制されるものの、コストパフォーマンスを考慮すると、製品の目標品質に応じて決めることが好ましいともいえる。第２乾燥室２１の入口における溶媒含有率は５重量％以上１０重量％以下であり、出口における溶媒含有率は０．０１重量％以上２重量％以下の範囲とすることが好ましい。

また、このような区間にフィルム１２の搬送手段が必要な場合には、このローラ４８に駆動機構を設けてフィルム１２の搬送手段として用いてもよい。これにより、駆動式のサクションローラを用いる場合に比べて、表面がより平滑で、傷やサクションローラの孔の跡がつくことなく製品としてのフィルム１２を製造することができる。

なお、第２乾燥室２１においては、フィルム１２の搬送手段としての駆動ローラは、第２乾燥室２１の搬送路に設けられる複数のローラ４７，４８のうち、最も上流側のひとつと、最も下流側のひとつとに用いることが好ましく、これらふたつの間のローラはフリーローラとするとよい。しかし、駆動ローラとフリーローラとの配置はこれに限定されない。

第２乾燥室２１で搬送されるフィルム１２には、ドローテンションが付与されていることが好ましい。これにより、フィルム１２のたるみや変形を防止することができる。ローラ４７のうち最も上流側の１本とローラ４８のうち最も下流側の１本とを駆動ローラとしたときには、これらの各回転速度を調整することにより、各駆動ローラ４７，４８よりもそれぞれ上流側を走行するフィルム１２のドローテンションを調整することができる。そして、ドローテンションを幅１ｍあたり５０Ｎ以上２５０Ｎ以下の範囲としてローラ４８で支持することが、ローラ４８を使用することによる効果、すなわち、しわや擦り傷の防止効果をより高めるので好ましい。ドローテンションが幅１ｍあたり２５０Ｎよりも高いと、フィルム１２が搬送方向に伸びてしまうためにフィルム１２が変形したり表面の平滑性が得られなかったりする場合があり、５０Ｎ未満であるとフィルム１２がたるんで、フィルム１２が蛇行するという搬送不良が発生する場合がある。なお、ドローテンションの調整は、駆動ローラの回転速度のみならず、フリーローラの位置を変化させたり、公知のダンサローラ等を用いることによっても実施することができる。

送風ダクト４９からは、フィルム１２に直接吹き付けるように空気が出されてもよいし、フィルム１２に直接吹き付けるのではなく、フィルム１２の周辺の溶剤ガス濃度が飽和しないように第２乾燥室２１の内部を循環させるように空気が出されてもよい。

フィルム１２の温度は、主に、送風ダクト４９からの空気により調節する。第２乾燥室２１におけるフィルム１２の好ましい温度範囲は１００℃以上２００℃以下であり、より好ましくは１００℃以上１８０℃以下であり、さらに好ましくは１００℃以上１６０℃以下である。

乾燥したフィルム１２は、冷却室２２で略室温にまで冷却することが好ましい。

除電装置２３は、除電バー等のいわゆる強制除電装置であり、フィルム１２の帯電圧を所定の範囲にする。帯電圧が−３ｋＶ〜＋３ｋＶとなるようにフィルム１２を除電することが好ましい。

ナーリング付与ローラ対２６は、フィルム１２の両側端部にエンボス加工でナーリングを付与する。ナーリングされた箇所の凹凸の高さが１μｍ〜２００μｍとなるようにエンボス加工をすることが好ましい。

巻き取り部２７の内部には、フィルム１２を巻き取るための巻取装置５２と、その巻き取り時のテンションを制御するためのプレスローラ５３とが備えられている。

図２に示すように、第２乾燥室の搬送路に配されるローラ４８は、ローラ本体４８ａと、ローラ本体４８ａの両端部に嵌着された軸部４８ｂとからなる。ローラ４８がフリーローラである場合には、搬送されているフィルム１２に外周面が接すると軸部４８ａを回転中心として回転する。また、ローラ４８が駆動ローラである場合には、軸部４８ｂがモータ（図示無し）により回転することによりローラ本体４８ａが周方向に回転してフィルム１２を搬送する。なお、ローラ本体４８ａ、軸部４８ｂの材質としては、耐蝕性に優れたもの、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などが材料として用いられる。

図３に示すように、ローラ本体４８ａには、断面略半円形状の谷部及び山部が周方向に沿って形成されている。谷部及び山部は、軸方向に関して交互に配置されている。谷部及び山部は、例えば、バイトを用いた精密旋盤で精度良く加工成形される。

谷部６０の隣り合う底点６０ａ同士の距離、および山部６１の隣り合う頂点６１ａ同士の距離、すなわち、谷部６０および山部６１のピッチＰｖおよびＰｍは、０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下となっている。ピッチＰｖおよびＰｍが０．０１ｍｍ未満であると、旋盤加工が困難となり、もしできたとしても製造コストが掛かって非常に高価になってしまう。また、ピッチＰｖおよびＰｍが２ｍｍよりも大きいと、弾性率が１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ程度の柔らかいフィルム１２と接触する場合には、フィルム１２の保持力が足りず、フィルム１２がローラ上でスリップしてしまい、擦り傷がフィルム１２についたり、しわが発生することがある。

底点６０ａから頂点６１ａまでの高さＨｖ−ｍは、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下となっている。高さＨｖ−ｍが０．０１ｍｍ未満であると、フィルム１２との間の空気層を除去する効果がなくなり、その結果スリップしやすくなってしまい擦り傷やしわがフィルム１２に発生することがある。高さＨｖ−ｍが１ｍｍよりも大きいと、旋盤加工が困難となり、もしできたとしても製造コストが掛かって非常に高価になってしまう。

ローラ４８は以上のようなピッチＰｖおよびＰｍと高さＨｖ−ｍとをもつことから、１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａの弾性率をもつフィルム１２に擦り傷やしわを発生させない。そして、この効果は、ローラ４８が従来の駆動ローラに代えて搬送手段として用いた場合に特に顕著である。

谷部６０の断面を形成する円の中心Ｏｖから底点６０ａまでの距離、および山部６１の断面を形成する円の中心Ｏｍから頂点６１ａまでの距離、すなわち、谷部６０および山部６１の曲率半径ＲｖおよびＲｍは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となっている。曲率半径ＲｖおよびＲｍが０．１ｍｍ未満であると、フィルム１２との接触面積が小さくなり、ローラ上でフィルム１２がスリップすることがあり、擦り傷やしわがフィルム１２についてしまうことがある。曲率半径ＲｖおよびＲｍが０．５ｍｍよりも大きいと、高さＨｖ−ｍが低くなりスリップが発生することがある。

図４において、山部６１の頂点６１ａの部分には、軸方向に平行な平坦面７０が形成されている。平坦面７０は、谷部６０および山部６１を形成した後に、例えば、研磨機で山部６１の頂点６１ａの部分を研磨することにより加工成形される。この平坦面７０の軸方向における幅Ｗｆは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となっている。幅Ｗｆが０．０５ｍｍ未満であると、山部６１の加工精度によっては研磨することができない部分が生じる。幅Ｗｆが０．５ｍｍよりも大きいと、上記で規定されるピッチで谷部６０および山部６１を形成することができない。

以上説明したように、周方向に沿って周面に交互に形成された、断面略半円形状の谷部６０および山部６１を有し、谷部６０および山部６１のピッチＰｖ、Ｐｍが０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下、谷部６０の底点６０ａから山部６１の頂点６１ａまでの高さＨｖ−ｍが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下のローラ４８を用いてフィルム１２を支持、または接触して搬送するので、フィルム１２との間の空気層が効果的に除去される。そのために、フィルム１２の弾性率が１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下という柔らかいフィルム１２の搬送路であっても、ローラ４８がフリーローラであるときにはフィルム１２がスリップしないように接触して通過し、ローラ４８が駆動ローラであるときにはフィルム１２がスリップしないような摩擦力で接触する。したがって、いずれの場合にも、擦り傷やしわの発生を防止することができる。

山部６１の頂点６１ａの部分に平坦面７０を形成し、軸方向における幅Ｗｆを０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とするので、摩擦力をさらに高めることができ、且つ平坦面７０によるスジ状の傷が発生することがない。

なお、ピッチＰｖおよびＰｍは、より好ましくは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。また、高さＨｖ−ｍは、より好ましくは０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である。

曲率半径ＲｖおよびＲｍは、より好ましくは０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。幅Ｗｆは、より好ましくは０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。

フィルム１２の搬送速度が１０ｍ／分以上２３０ｍ／分以下である場合に、駆動ローラ４８を用いる効果が特に大きく、４０ｍ／分以上２３０ｍ／分以下である場合にさらに効果が大きく、上記範囲で高速であるほど、従来のフラットローラやサクションローラにくらべて効果はより顕著なものとなる。

また、フィルム１２の幅は、より好ましくは１８００ｍｍ以上２５００ｍｍ以下である。フィルム１２の幅が大きくなるほど、擦り傷やしわが発生しやすくなるのが通常ではあるが、ローラ４８の使用による効果は、１８００ｍｍ以上２５００ｍｍの範囲の幅のフィルム１２でも十分に発揮される。

ピッチＰｖおよびＰｍ、高さＨｖ−ｍ、曲率半径ＲｖおよびＲｍ、幅Ｗｆ、フィルム１２の幅に関する以上の好ましい各数値範囲では、特に上記の各効果が大きい。

溶融製膜では、公知の溶融押出機（図示無し）の下流側にローラ４８を備える。溶融押出機は、供給されたポリマーを加熱して溶融するための加熱部と、溶融したポリマーをフィルムの形状で外部へ押し出す押出部とを備え、加熱部には、ポリマーを混合あるいは練るための混練部材が備えられる。本発明においては、溶融押出機としては市販の溶融押出機を用いてよい。溶融押出機から押し出された直後のポリマーフィルムは、略融点という高温であるので、次工程にすぐには供することができない場合が多い。次工程とは、幅方向に張力をかけて延伸する延伸工程や、巻き取り工程等がある。そこで、搬送させながら冷却することが好ましい。冷却は、空気の吹き付けや、冷水との接触等のいわゆる強制冷却の他に、自然に温度が下がるまで搬送のみをするいわゆる自然冷却があり、本発明ではいずれでもよい。

次工程までの搬送路、あるいは次工程における搬送路で、弾性率が１．０ＧＰａ以上２．０ＧＰａ以下のフィルム１２を搬送する場合には、搬送路に設けるフリーローラ及び駆動ローラとしてローラ４８を用いることが好ましい。これにより、略融点の柔らかいポリマーフィルムに対しても、冷却されたポリマーフィルムに対しても擦り傷やしわをつけることなく、ポリマーフィルムを搬送することができるので、得られるポリマーフィルムは平滑性の高いものとなる。

以上のように、本発明によると、溶媒が含まれているといないとに関わらず、搬送路での支持あるいは搬送により擦り傷やしわ等が発生することなく、平滑なフィルムが得られる。

［実験１］〜［実験３］
ローラ４８として、直径３００ｍｍ、長手方向の長さ１０００ｍｍのステンレス製（メッキなし）のローラ本体４８ａに、軸間距離１５００ｍｍとなるように軸部４８ｂを嵌着したものを用意した。ローラ本体４８ａには、ピッチＰｖ、Ｐｍ０．５ｍｍ、高さＨｖ−ｍ０．０４ｍｍ、曲率半径Ｒｖ０．４ｍｍ、Ｒｍ０．４ｍｍとなるように谷部６０および山部６１を形成した。

以下の配合でドープ１１をつくった。
セルローストリアセテート（酢化度＝６０．７％） １００重量部
可塑剤ａ（トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ）） ８重量部
可塑剤ｂ（ビフェニルジフェニルフォスフェート（ＢＤＰ）） ４重量部
マット剤 ０．０３重量部
溶剤成分１（ジクロロメタン） ４１５重量部
溶剤成分２（メタノール） ６２重量部

図１に示す溶液製膜設備１０により、上記ドープ１１からフィルム１２をつくった。第２乾燥室２１の出口における溶媒含有率が表１記載のように異なる実験１〜実験３を実施した。第２乾燥室２１の入口における溶媒含有率はいずれも１０重量％であり、第２乾燥室２１におけるローラをすべてローラ４８とし、ローラ４７は用いなかった。ローラ４８のうち、最も上流側のひとつと最も下流側のひとつとを駆動ローラとした。そして、これらふたつの駆動ローラの間の搬送路に配される複数のローラはすべてフリーローラとした。また、第２乾燥室２１におけるドローテンションを幅１ｍあたり１００Ｎとして、ローラ４８で支持した。

表１の「出口での溶媒含有率（単位；重量％）」は第２乾燥室２１の出口におけるフィルム１２の溶媒含有率であり、「弾性率（単位；ＧＰａ）」はフィルムの幅方向における中央部での弾性率であり、フィルムの搬送方向での引張り弾性率の測定値である。「出口でのフィルム温度（単位；℃）」は第２乾燥室２１の出口におけるフィルム１２の温度である。なお、フィルム１２は、第２乾燥室２１に入ると間もなくこの温度に達するので、この値を、第２乾燥室２１の搬送路全域でのフィルム１２の温度とみなすことができる。

得られたフィルム１２に擦り傷やしわが有るか否かを目視にて評価した。擦り傷やしわが確認されなかった場合を「◎」、わずかな傷やしわが確認されたが製品としては問題がない場合を「○」、確認されて製品としては使用を控えたいレベルである場合を「△」、深い擦り傷やしわ等が頻発または連続発生した場合を「×」とした。この評価結果は、表１の「評価結果」欄に示す。

［比較実験１］
実験１のローラ４８をフラットローラに代えた。フラットローラの直径と、長手方向の長さはローラ４８と同じであり、他の条件も表１に示す以外は実験１と同じである。評価結果は表１に示す。

［比較実験２］
直径３００ｍｍ、長手方向の長さ１０００ｍｍのステンレス製（メッキなし）のローラ本体に、軸間距離１５００ｍｍとなるように軸部を嵌着したサクションローラを用意した。サクションローラは、空気を吸引する複数の孔５が周面に設けられており、空気を吸引することによりポリマーフィルムを引きつけて周面に接触させ、モータにより周方向に回転することにより搬送するものである。図５に示すように、このサクションローラ２のローラ本体には、ピッチ２ｍｍ、高さ０．５ｍｍ、幅１ｍｍの略Ｖ字状の溝３を周方向に沿って形成した。また、幅１ｍｍ、溝３との境界面の曲率半径０．２ｍｍの平坦面４を形成し、径３ｍｍのサクション穴５を複数個形成した。そして、サクション穴５の中心から、幅１ｍｍ、高さ０．５ｍｍの略Ｖ字状の横溝６を軸方向に沿って形成した。このサクションローラを２本用意し、実験１のローラ４８のうち駆動ローラとした２本に代えて用いた。

実施例１のドープ１１に代えて、以下の配合でドープ１１をつくり、実施例１の［実験１］〜［実験３］及び［比較実験１］、［比較実験２］と同じ条件で実験１〜実験３と比較実験１，比較実験２を実施した。
セルローストリアセテート（酢化度＝６０．２％） １００重量部
可塑剤ａ（トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ）） ８重量部
可塑剤ｂ（ビフェニルジフェニルフォスフェート（ＢＤＰ）） ４重量部
レタデーション上昇剤 ７重量部
マット剤 ０．０３重量部
溶剤成分１（ジクロロメタン） ４４１重量部
溶剤成分２（メタノール） ６６重量部

本発明を実施した溶液製膜設備の概略図である。 第２乾燥室の搬送路に設けるローラを示す斜視図である。 ローラの表面形状を示す断面図である。 ローラの表面形状につき図３を拡大した断面図である。 比較例としてのサクションローラの形状を示す説明図である。

符号の説明

１０ 溶液製膜設備
１１ ドープ
２１ 第２乾燥室
３２ バンド
４８ ローラ
６０ 谷部
６０ａ 底点
６１ 山部
６１ａ 頂点
７０ 平坦面

Claims (5)

1. ポリマー溶液を支持体に流延して流延膜を形成し、前記流延膜を前記支持体から溶媒を含んだ状態のポリマーフィルムとして剥ぎ取り、前記ポリマーフィルムを搬送しながら乾燥する溶液製膜方法において、
   乾燥がすすむにつれて弾性率が高くなり１．０ＧＰａに達した前記ポリマーフィルムをさらに乾燥するための搬送路に設けられ、周方向に沿った山部と谷部とを軸方向に交互に有し、前記谷部及び前記山部のピッチが０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下、前記谷部の底点から前記山部の頂点までの高さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、軸方向に平行な平坦面が前記山部の頂点部分に形成されたローラの周面で、前記ポリマーフィルムを支持することを特徴とする溶液製膜方法。
2. 前記谷部および前記山部の曲率半径が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
3. 前記平坦面の軸方向における幅が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶液製膜方法。
4. 前記ローラに接触する前記ポリマーフィルムは、９０℃以上１５０℃以下であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の溶液製膜方法。
5. 溶媒含有率が５％から２％に下がるように乾燥される間の前記ポリマーフィルムを前記ローラで支持することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の溶液製膜方法。

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