本発明を実施する溶液製膜設備について、図1及び図2を参照しながら説明する。溶液製膜設備10は、湿潤フィルム形成装置17と、第1テンタ18と、第2テンタ19と、ローラ乾燥装置22と、巻取装置24とを有する。湿潤フィルム形成装置17は、セルロースアシレート11が溶剤12に溶解したドープ13から湿潤フィルム16を形成するためのものである。第1テンタ18は、形成した湿潤フィルムの各側部を保持手段(図示無し)により保持して搬送しながら一定の溶剤残留率になるまで乾燥をすすめるためのものである。第2テンタ19は、湿潤フィルム16の側部を保持手段(図示無し)により保持して幅方向での張力を適宜加えながらさらに乾燥をすすめるためのものである。ローラ乾燥装置22は、第2テンタ19を経た湿潤フィルム16をローラ21で搬送しながら乾燥をさらにすすめてフィルム23にする。巻取装置24は、乾燥したフィルム23をロール状に巻き取るためのものである。
溶液製膜設備10は、第2テンタ19とローラ乾燥装置22との間、ローラ乾燥装置22と巻取装置24との間の各搬送路に、湿潤フィルム16とフィルム23との各側端部を切除するスリット装置(図示無し)を備えるが図示は略す。また、溶剤残留率は、流延膜ないし湿潤フィルムの質量をM1(単位;g)、これらを乾燥して得られるフィルムの質量をM2(単位;g)とするときに、{(M1−M2)/M2}×100で求める百分率であり、いわゆる乾量基準の値である。
湿潤フィルム形成装置17は、支持体としてのドラム29と、流延ダイ31と、第1給気部35とを備える。湿潤フィルム形成装置17は、さらに、吸引部39と、経路制御部41と、第2給気部135とを備えることが好ましい。ドラム29は、回転軸29bを有し、回転軸29bは円形の側面の中央に固定されている。この回転軸29bは駆動手段(図示せず)により周方向に回転し、これにより、ドラム29は、周方向に回転する。この回転により、周面29aは、ドープ13が流延される無端の流延面となる。
ドラム29の駆動手段は、コントローラ(図示せず)を有し、このコントローラは目的とする速度でドラム29が回転するように、駆動手段を制御する。
ドラム29の上方には、ドープ13を流出する流延ダイ31が備えられる。ドープ13が流出する流延ダイ31の流出口(図示無し)は、回転軸29bの長手方向に延びたスリット形状であり、この流出口がドラム29の周面29aに対向するように流延ダイ31は配される。回転しているドラム29に流延ダイ31からドープ13を連続的に流出することにより、ドープ13はドラム29上で流延される。この流延により、ドラム29の流延面である周面29aに流延膜32が形成される。ドープ13は、得られるフィルム23の厚みが25μm以上40μm以下の範囲内になるように流延ダイ31から流出される。なお、回転軸29bの長手方向とは、図1の紙面の奥行き方向である。
流延ダイ31からドラム29に至るドープ13に関して、ドラム29の回転方向における上流には、減圧チャンバ44(図7参照)が設けられるが、図1では図示を略す。この減圧チャンバ44は、流出したドープ13の上流側エリアの雰囲気を吸引して前記エリアを減圧する。減圧チャンバ44による減圧により、ドープ13の形状が安定する。
湿潤フィルム形成装置17のドラム29と、第1テンタ18との間の渡りには、ローラ48が複数備えられる。これらのローラ48による搬送が可能な程度にまで、流延膜32をドラム29上で固めてから、溶剤を含む状態でドラム29から剥がす。
ドラム29は、周面29aの温度を制御する温度コントローラ34を有する。温度コントローラ34により周面29aの温度を制御することにより、周面29aに接している流延膜32の温度を制御する。
第1給気部35は、流延膜32に乾燥した気体を供給するためのものである。第1給気部35は、ダクト36と、送風機37と、コントローラ38とを有する。ダクト36は、ダクト本体36aと複数のノズル36bとを有する。ダクト本体36aは、通過する流延膜32を覆うようにドラム29の周面29aに沿った形状とされ、ドラム29の周面29aに対向して設けられる。
各ノズル36bは、ダクト本体36aのドラム29の周面29aと対向する対向面に突出して設けられる。各ノズル36bは、回転軸29bの長手方向に一致するドラム29の幅方向、すなわち流延膜32の幅方向に長く延びた形状であり、複数のノズル36bはドラムの周方向に並ぶように形成されてある。ドラム29の周面29aに向かうノズル36bの先端には図2に示すようにスリット36dが形成されてある。このスリット36dは、ドラム29の幅方向に延びた開口である。各スリット36dは、ダクト本体36aに供給されてきた気体を流出する。
ダクト本体36aは、ノズル36bから流出した気体により流延ダイ31から出たドープ13が震える等、ドープ13に対する悪影響が出ない範囲でできるだけ流延ダイ31に近くに配することが好ましい。例えば、流延膜32が300質量%以上の溶媒残留率である状態からノズル36bからの気体に当たるように、ダクト本体36aは流延ダイ31に近づけて配される。
ノズル36bは、ドラム29の回転方向における下流側に向けて延びている。具体的には、ノズル36bを図2のように側方から見た場合に、スリット36dから流出される気体の向きと流延膜32の膜面に垂直な方向とのなす角θ1が0°より大きく45°以下の範囲内となるように、ノズル36bがドラム29の回転方向における下流側に向けて延びている。これにより、ドラム29の回転に伴って移動する流延膜32に対し、ノズル36bからの気体は追い風として供給される。なす角θ1は、0°より大きく30°以下の範囲内であることがより好ましい。なお、図2においては、流延膜32の膜面に対する垂線を、符号Lを付して描いてある。
なお、ノズル36bから流出する気体の向きは、通常はノズル36bの先端が向く方向に略一致する。このため、なす角θ1を上記範囲内にするには、ノズル36bの先端をドラム29の回転方向における下流側に向けるとともに、先端が向く方向を流延膜32の膜面に垂直な方向に対して0°より大きく45°以下の範囲内にすればよい。
送風機37は、ダクト本体36aに気体を供給する。コントローラ38は、送風機37からダクト本体36aへ送り出す気体の温度、湿度、流量を制御する。この制御によりノズル36bからの気体の温度、湿度、流量及び流速を調整する。例えば、送風機37の気体はコントローラ38により加熱され、この加熱された気体を温風として流延膜32に吹き付けることにより、流延膜32の乾燥、特に流延膜32の膜面の乾燥をすすめる。なお、送風機37の気体をコントローラ38により冷却し、この冷却された気体を冷風として流延膜32に吹き付けることによっても、流延膜32の乾燥をすすめることはできる。
スリット36dからの気体は、流延膜32の移動速度に対する速度すなわち相対速度が15m/秒以上30m/秒以下の範囲内となるように調整されることが好ましい。このような大きな速度の追い風により、流延膜32の膜面が内部よりも先に乾き、流延膜32の膜面に平滑で乾いた被膜が迅速に、確実に形成される。ノズル36bからの気体は、流延膜32に対して15m/秒以上30m/秒以下の範囲内の相対速度で供給することがより好ましく、20m/秒以上30m/秒以下の範囲内の相対速度で供給することがさらに好ましい。
ノズル36bからの気体の温度は、20℃以上70℃以下の範囲内であることが好ましい。これにより、流延膜32の膜面に平滑で乾いた被膜が、より迅速に、より確実に形成される。ノズル36bからの気体の温度は、25℃以上60℃以下の範囲内であることがより好ましく、ノズル36bからの気体の温度は、30℃以上40℃以下の範囲内であることがより好ましい。
ダクト36は、他の送風手段に代えてもよい。他の送風手段としては、例えば、開口が先端に形成され、この先端をドラム29に向けた複数の送風ノズル(図示無し)がある。この場合には、複数の送風ノズルを送風機37に接続し、送風機37から案内された気体を、各先端の開口から出すとよい。さらに他の送風手段としては、例えばドラム29の回転方向において交互に並ぶ送風ノズル(図示無し)と吸引ノズル(図示無し)とがある。吸引ノズルは気体を吸引するものであり、この場合には、送風ノズルの先端の開口を下流側に向け、吸引ノズルの先端を上流側に向ける。このような送風ノズルと吸引ノズルとのノズル対により、送風ノズルからの気体を流延膜32に沿って確実に流すことができる。
また、本実施形態では、ノズル36bがダクト本体36aの下面からドラム29へ向けて突出したダクト36を用いているが、他のダクトに代えてもよい。他のダクトとしては、ノズル(図示無し)がダクト本体(図示無し)の下面からダクト本体内部へと延びた形状であるもの、すなわちダクト本体に収容されて形成されているものでもよい。
以上のように、ダクト36に代えて他のダクトとする場合にも、流延膜32の膜面に垂直な方向とのなす角θ1が0°より大きく45°以下の範囲内で気体を流出するようにノズルを形成することが好ましい。
吸引部39は、ノズル36bから流出された気体を流延膜32の搬送路に沿って確実に流すためのものである。吸引部39は、ダクト40と吸引機42とを備える。ダクト40は、ドラム29の回転方向におけるダクト36の下流に配され、ドラム29の周面29aに対向して設けられる。ダクト40は、流延膜32の幅方向全域を覆うように周面29aの幅方向に延びている。ダクト40には流延膜32上の雰囲気を吸引するための開口40aが形成されており、ダクト40は開口40aがドラム29の回転方向における上流側に向くように配される。開口40aは周面29aの幅方向に長く延びた形状である。吸引機42は気体を吸引し、この吸引により開口40aから流延膜32上の雰囲気が吸引される。これにより、ノズル36bから流出した気体が流延膜32の搬送路に沿ってより確実に流れ、流延膜32の膜面に、乾いた被膜がより迅速、より確実に形成される。
第2給気部135は、剥取位置PP(図6参照)に向かう流延膜32に対して向かい風となるように気体を供給するためのものである。第2給気部135は、吸引部39の下流に配される。第2給気部135は、ダクト136と、送風機37と同様の構成をもつ送風機137とを有する。ダクト136は、送風機137からの気体が送り込まれるダクト本体136aと、ダクト本体136aに形成されたノズル136bとを有する。ノズル136bは、ノズル36bと同様の構成をもち、ダクト136はノズル136bの先端の開口がドラム29の回転方向における上流側を向くように配される。これにより、第2給気部135は、流延膜32に対して向かい風で乾燥した気体を送る。
第2給気部135は、第1給気部35による流延膜32の乾燥が剥取位置PPにおいて不十分である場合に稼働させる。剥取位置PPにおいて乾燥が不十分であるとは、剥ぎ取って形成した湿潤フィルム16のローラ48による搬送が不可能であったり、不安定であることを意味する。このように流延膜32の乾燥が不十分な場合には、第2給気部135を稼働し、流延膜32へ気体を供給することにより、湿潤フィルム16の搬送が可能な程度にまで流延膜32を乾燥させる。したがって、第2給気部135を稼働させない場合には、吸引部39をドラム29の回転方向における下流側に寄せて第2給気部135のできるだけ近くに配することが好ましい。
流延膜32は、乾燥がすすむに従い弾性率が上昇する。第2給気部135により流延膜32に気体を送る場合には、吸引部39のダクト40は、流延膜32の弾性率が50MPa以上となる位置よりも下流に配する。第2給気部135を稼働する場合には、吸引部39のダクト40は、通過する流延膜32の幅方向全域を覆う大きさとしてあるので、風向きを切り替える切り替え手段として作用する。これにより、ダクト40の上流では、剥取位置PPに向かう流延膜32に対して追い風、ダクト40の下流では向かい風が供給される。このように、流延膜32の弾性率が50MPa以上となったら、流延膜32に供給する気体の向きを追い風から向かい風に切り替えることが好ましい。
以上のように、ダクト40の上流では、上記所定速度の追い風により流延膜32の膜面が内部に比べて急速に乾燥し、流延膜32の膜面に乾燥した被膜が形成される。この被膜の収縮により、膜面が平滑な流延膜32になる。また、ダクト40を通過した流延膜32には乾燥した被膜があるので、ダクト40の下流では、向かい風で気体を送っても流延膜32の膜面に凹凸が生じることなく流延膜32の乾燥がすすみ、剥ぎ取った湿潤フィルム16はローラ48で安定して搬送される。
ドラム29の回転速度が遅くすると、ドラム29の周面29aにおいてドープ13が接触して流延膜32が形成され始める流延位置PCから剥取位置PPへ至るまでの流延時間が長くなる。流延時間が長いと、第1給気部35から供給される気体のみで、流延膜32は剥取位置PPに至るまでに十分乾燥する。したがって、ドラム29の回転速度が比較的遅めの場合には、第2給気部135を稼働させる必要はない。例えば、断面円形の直径が約3.5mのドラム29を用い、厚みが25μm以上40μm以下の範囲内であるフィルム23を製造する場合には、ドラム29の周面29aの速度が0.5m/s未満であれば、第2給気部135を稼働させなくてもよい。
一方、ドラム29の回転速度が比較的速めにして流延時間が短くなり、流延膜32が剥取位置PPにおいて乾燥が不十分になるような場合には、第2給気部135を稼働させる。例えば、ドラム29の断面円形の直径が約3.5mのドラム29を用い、厚みが25μm以上40μm以下の範囲内であるフィルム23を製造する場合には、ドラム29の周面29aの速度が0.5m/s以上であれば、第2給気部135を稼働させることが好ましい。
流延膜32の弾性率は、流延膜32のサンプルをつくり、このサンプルについて市販の弾性率測定機(例えば、インストロン(株)製、5582型)で求める。サンプルは、シート状につくり、その作製条件は、第1給気部35による気体の供給条件と対応づけたものとする。これにより、弾性率が50MPaになる流延膜32の搬送路上の位置を特定する。特定した位置もしくはこの位置よりも下流に、吸引部39のダクト40を配するとよい。
吸引部39に代えて、周面29aに対して起立した姿勢で配される遮風板(図示無し)を設けてもよい。遮風板は、通過する流延膜32の全幅域上において気体の流れを遮るように、周面29aの幅方向に延びているものがよい。これにより、遮風板は、風向きを切り替える切り替え手段として作用する。
ダクト36に代えて、前述のようなドラム29の回転方向において交互に並ぶ送風ノズル(図示無し)と吸引ノズル(図示無し)とを用いた場合には、この送風ノズルと吸引ノズルとのノズル対をダクト40に至るまでの搬送路上に複数並べて設けることにより、吸引部39や前述の遮風板は設けなくてもよい。
湿潤フィルム形成装置17は、流延ダイ31、ドラム29、ダクト36、経路制御部41を覆うように囲む流延室(ケーシング)45を備える。送風機37、コントローラ38、温度コントローラ34は、流延室45の外部に配されることが好ましい。流延室45は給排気ユニット88(図8参照)を備え、給排気ユニット88は内部に気体を送り込む給気部91(図8参照)と、内部の気体を外部に排出する排気部92(図8参照)とを有する。この給排気ユニット88により、流延室45の内部は、温度、湿度、溶剤ガス濃度が、それぞれ所定範囲に制御される。この制御によっても流延膜32の乾燥はある程度すすむが、十分とはいえないので、第1給気部35を用いることが好ましい。なお、溶剤ガスとは、溶剤12が蒸発して気体となったものである。
ドラム29の温度を高めに設定するほど、流延膜32の乾燥はすすむ。また、溶剤12の種類によっては、蒸発しやすく、流延膜32の乾燥がすすみやすい場合もある。しかし、蒸発する溶剤12の量には限界がある。そこで、より多くの溶剤を蒸発させる場合には、第1給気部35、第1給気部35と吸引部39、第1給気部35と第2給気部135、または第1給気部35と吸引部39と第2給気部135とにより、乾燥を促進する。
流延膜32の温度に対しては、第1給気部35と第2給気部135とによる気体の影響は皆無ではないものの、接しているドラム29の周面29aの温度の影響の方が極めて大きい。しかも、流延膜32は薄いので、形成されるとほぼ同時に流延膜32の温度はドラム29の周面29aの温度と同じ温度になり、剥取位置PP(図6参照)に至るまで、ドラム29の周面29aの温度に保たれる。すなわち、流延位置PCから剥取位置PPに至るまでの流延膜32の温度はドラム29の周面29aと同じ温度に保たれる。このため、流延膜32の温度を検出手段により検出しなくてもよく、ドラム29の周面29aの設定温度を流延膜32の温度とみなしてよい。したがって、流延膜32の温度制御手段は、支持体としてのドラム29である。ドラム29の設定温度については、別の図面を用いて後述する。
剥ぎ取りの際には、図1に示すように湿潤フィルム16を剥ぎ取り用のローラ(以下、剥取ローラと称する)33で支持し、流延膜32がドラム29から剥がれる剥取位置PP(図6参照)を、一定に保持する。
経路制御部41は、剥取ローラ33の上流に設けられ、剥取ローラ33に向かう湿潤フィルム16の経路を制御するためのものである。第2給気部135のダクト136は、経路制御部41の上流に配し、経路制御部41にできるだけ近づくようにドラム29の回転方向における下流側に寄せて配する。経路制御部41、及び、流延膜32をドラム29から剥ぎ取る方法については、別の図面を用いて後述する。
剥ぎ取りによって形成された湿潤フィルム16は、ローラ48で搬送されて第1テンタ18に案内される。第1テンタ18では、湿潤フィルム16の側端部を保持手段(図示無し)で保持し、この保持手段で搬送しながら湿潤フィルム16を乾燥する。保持手段は、複数のピン(図示無し)である。ピンを湿潤フィルム16の側端部に貫通させることにより、湿潤フィルム16が保持される。各側端部のピンは、湿潤フィルム16の幅方向に対して適宜張力を加えながら、搬送方向に移動する。張力は、製造すべきフィルム23の光学性能(例えばレタデーション)に基づき設定する。例えば、フィルム23に目的とする光学性能を発現させるために所定の拡幅率で湿潤フィルム16の幅を拡げる場合には、所定の拡幅率となるように湿潤フィルム16に幅方向での張力を付与する。
第1テンタ18の下流の第2テンタ19にも、湿潤フィルム16の各側端部を保持する保持手段が複数備えられる。この保持手段は、湿潤フィルム16の側端部を把持するクリップである。複数のクリップは、所定のタイミングで、湿潤フィルム16の幅方向に対して所定の張力を付与する。第2テンタ19において付与する張力も、製造すべきフィルム23の光学性能(例えばレタデーション)に基づき設定する。
第1,第2テンタ18,19は、いずれも搬送路を囲むチャンバ(図示無し)を有する。第1,第2テンタ18,19の各チャンバの内部には、ダクト(図示無し)がそれぞれ備えられ、これらのダクト(図示無し)には、湿潤フィルム16の搬送路に対向して給気ノズル(図示無し)と吸引ノズル(図示無し)とがそれぞれ複数形成されてある。給気ノズルからの乾燥気体の送出と吸引ノズルからの気体の吸引により、第1,第2テンタ18,19のチャンバの内部は一定の湿度及び溶剤ガス濃度に保持される。第1,第2テンタ18,19の各チャンバ内部を通過させることにより、湿潤フィルム16の乾燥をすすめる。第1テンタ18では、第2テンタ19のクリップによる把持が可能な程度にまで、湿潤フィルム16を乾燥する。これに対し、第2テンタ19では、幅方向における張力付与のタイミングを考慮して、達すべき乾燥の度合いを決定する。
第2テンタ19を経た湿潤フィルム16はスリット装置(図示無し)で、保持手段による保持跡がある各側端部を、切断刃で連続的に切断して除去される。一方の側端部と他方の側端部との間の中央部はローラ乾燥装置22へ送る。
湿潤フィルム16は、ローラ乾燥装置22へ送られると、搬送方向に並んで配された複数のローラ21の周面で支持される。これらのローラ21の中には、周方向に回転する駆動ローラがあり、この駆動ローラの回転により搬送される。
ローラ乾燥装置22は、乾燥した気体を流出するダクト(図示無し)を備え、乾燥気体が送り込まれる空間を外部と仕切るチャンバ(図示無し)を有する。複数のローラ21はこのチャンバ内に収容されてある。ローラ乾燥装置22のチャンバには気体の導入口(図示無し)と排気口(図示無し)とが形成され、ダクトからの乾燥気体の供給と排気口からの排気により、ローラ乾燥装置22のチャンバ内部は一定の湿度及び溶剤ガス濃度に保持される。このローラ乾燥装置22のチャンバ内部を通過させることにより、湿潤フィルム16は乾燥してフィルム23になる。
ローラ乾燥装置22で乾燥したフィルム23はスリット装置(図示無し)で、各側端部を切断刃で連続的に切断して除去される。一方の側端部と他方の側端部との間の中央部は巻取装置24へ送り、ロール状に巻き取る。
図1には、支持体としてドラム29を用いた場合を示してある。しかし、支持体は、複数のローラ(図示せず)の周面に巻き掛けた環状のベルト(図示せず、バンドとも言う)であっても構わない。ベルトを支持体とする場合には、ベルトが巻き掛けられた複数のローラのうち少なくともひとつを、周方向に回転する駆動ローラとする。この駆動ローラの回転により、ベルトは長手方向に搬送され、連続的に周回する。
ベルトを支持体とする場合には、ベルトが巻き掛けられたローラを、周面の温度が調整可能なものとし、このローラによりベルトの温度を制御するとよい。このように、本発明は、支持体をドラム29に限定するものではない。なお、ベルトを用いる場合については、別の図面を用いて後述する。
ドラム29の周面29aにおいてドープ13が接触して流延膜32が形成され始める流延位置PCから剥取位置PPへ至るまでの流延時間は、ドラム29の回転速度に依存する。例えば、ドラム29の回転速度が大きい場合ほど、流延時間は短くなる。また、ドラム29は、作製することができる大きさに限界があることから、ベルトに比べて流延位置から剥取位置までの流延膜搬送距離が極端に短い。そこで、ドラム29を支持体として用いる場合には、流延面である周面29aの温度を低めに設定して、流延膜32を積極的に冷却することにより、ゲル化をすることが好ましい。ただし、流延膜32を冷却するにしてもその温度が低いほどよいわけではなく、その温度の下限値及び設定方法については後述する。これに対してベルトを支持体として用いる場合には、流延位置PCから剥取位置PPまでの流延膜搬送距離が、ベルトの長さに依存する。そこで、例えば、10m未満の短いベルトを支持体として用いる場合には、ドラム29を使用する場合のようにベルトを低めの温度に設定して、流延膜を積極的に冷却することにより、ゲル化をするとよい。ただし、前述の通り、流延膜32を冷却するにしてもその温度が低いほどよいわけではなく、その温度の下限値及び設定方法については後述する。
一方、例えば10m以上の長いベルトを支持体として用いる場合には、ベルトを高めの温度に設定して、流延膜の乾燥をすすめてゲル化するとよい。乾燥をすすめるためにベルトの温度を高めに設定する場合には、流延膜の乾燥速度(単位時間あたりに流延膜から蒸発する溶剤の量)をより大きくすることに主眼を置くことから流延膜を積極的、意図的には冷却しない。しかし、セルロースアシレートフィルムを製造する場合には、ドープ13の成分等により、流延ダイ31から流出する時点のドープ13に比べて流延膜は温度が低くなる。この意味では、乾燥によりゲル化する場合であっても、結果的に流延膜は、流延ダイ31からの流出時のドープ13に比べて、温度が低いことになる。
ドラム29の周面29aの温度の設定方法について、図3〜図5を用いて以下説明する。加工適性とフィルムの配向度とは互いに関連性がある。まず、加工適性とフィルムの配向度との関係を求める。なお、ここでの配向度は、フィルム面に沿う方向における配向の度合いである。この関係は、例えば図3のようなグラフとして表してもよい。図3においては、縦軸は加工適性であり、下方へ向かうほど加工適性が良い。横軸は配向度であり、右に向かうほど配向度は高い。
図3において、破線で示す曲線(A)と実線で示す曲線(B)とは、互いに異なる処方のドープ13から、互いに同じ製造条件で、それぞれ得られたフィルムに関するグラフである。曲線(A)と曲線(B)とは、配向度と加工適性との関係が互いに異なる。このように、配向度と加工適性との関係は、ドープ13の処方に依存する。曲線(A)、(B)のいずれにおいても、加工適性が悪い場合ほど、配向度が高い。したがって、加工適性を上げるためには、配向度がより低くなるようにフィルムを製造するとよい。
なお、冷却によりゲル化する場合は、乾燥によりゲル化する場合に比べて溶剤残留率が極めて高い状態でドラム29から流延膜32を剥ぎ取る。このため、ドラム29から流延膜32を剥ぎ取る際に、剥ぎ取り方向に一致する湿潤フィルム16の搬送方向に湿潤フィルム16がより大きく伸びる傾向がある。そこで、この伸びが原因のひとつとなって、乾燥によりゲル化して得られるフィルム23よりも冷却によりゲル化して得られるフィルム23の方が高い配向度を示す傾向が多い。しかし、加工適性と配向度との関係は、両者ともに共通しており、配向度が高くなるほど加工適性は悪くなる。また、加工適性と配向度との関係は、冷却と乾燥とのいずれでゲル化するかに関わらず、ドープ13の処方と相関関係がある。このため、加工適性と配向との関係は、ドープ13の処方毎に求めれば足りる。
ここで、目的とする加工適性のレベルをMTとし、この目的レベルMTに対応する配向度を求める。求めた配向度は、加工適性の目的レベルMTに対応する配向度なので、以降これを目的配向度PTと称する。加工適性の目的レベルMTを達成するためには、目的配向度PT以下の配向度をもつようにフィルム23を製造する。このように、目的とする加工適性のレベルから、製造すべきフィルム23の配向度の目的値を設定する。曲線(A)における目的配向度をPTa、曲線(B)における目的配向度をPTbとする。
また、ドラム29の温度と得られるフィルムの配向度との関係を求める。この関係は、例えば図4のようなグラフとして表してもよい。図4においては、縦軸は配向度であり、下方へ向かうほど配向度が低い。横軸は支持体の温度であり、右に向かうほど温度が高い。図4には、図3の曲線(A)のフィルムを製造するドープ13を用いる場合について示してある。しかし、図3の曲線(B)のフィルムを製造するドープ13を用いる場合も同様の傾向が得られる。すなわち、ドラム29の温度と得られるフィルムの配向度との関係は、用いるドープ13の処方に関わらず、同様の傾向となる。
図4に示すように、ドラム29の温度が高いほど、得られるフィルムの配向度は低い。したがって、配向度をより低くするためには、ドラム29の温度をより高くして流延膜32の温度をより高い温度に保持し、フィルム23を製造するとよい。また、ある一定の処方のドープ13から得られるフィルムについて、図3に示すように加工適性と配向度とは1対1対応になっており、図4に示すように配向度とドラム29の温度とは1対1対応になっている。よって、ある一定の処方のドープ13から得られるフィルムについて、加工適性とドラム29の温度とは1体1対応であることになる。
ここで、目的配向度PTに対応するドラム29の周面29aの温度を求める。このドラム29の周面29aの温度をT1とする。ドラム29の周面29aの温度が高いほど、得られるフィルムの配向度は低いので、目的配向度PT以下の配向度を発現させるという観点ではドラム29の周面29aの温度はT1以上であればよい。したがって、T1はドラム29の周面29aの設定すべき温度の下限値ということになる。そこで、以上のようにして求めたドラム29の周面29aの温度T1を最低設定温度と称する。なお、ドラム29の周面29aの設定温度の上限値(以降、最高設定温度と称する)には、図4において符号T2を付し、この最高設定温度については後述する。
このように、ドラム29の周面29aの設定温度の下限値は、配向度を介して加工適性の目的レベルから設定される。また、前述のように、流延膜32の温度とドラム29の周面29aの温度とは等しいとみなすことができる。そこで、加工適性が目的レベルMTを満足するようなフィルム23を製造するには、流延膜32の温度が剥ぎ取り時点まで(剥取位置PPに至るまで)T1よりも低くならないように保つために、ドラム29の周面29aの温度を最低設定温度T1以上にする。これにより、加工適性が目的レベルMTを満足するようなフィルムが製造される。
一方、ある一定の処方のドープ13についてのゲル化点TGは、以下の方法で求めることができる。この方法は、貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’からゲル化点を求めるものであり、ゲル化点を求める方法として既に広く用いられる。図5において左の実線で示す縦軸は貯蔵弾性率G’であり、右の破線で示す縦軸は損失弾性率G’’である。いずれの縦軸も、上方に向かうほど高い値であることを示す。横軸はドープの温度であり、右へ向かうほど温度が高い。貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’の求め方は、特に限定されず、公知の求め方でよい。なお、本実施形態では、Physica社製の粘弾性測定装置(型式:MCR−300)により貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’を求めている。
図5において実線で示す曲線(1)は貯蔵弾性率G’とドープ13の温度との関係を示すグラフであり、破線で示す曲線(2)は損失弾性率G’’とドープ13の温度との関係を示すグラフである。貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’は、ともに、ドープ13の温度が高くなるほど低くなる。このように、ドープ13の貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’は、それぞれ温度に対する依存性、すなわち温度依存性がある。しかし、貯蔵弾性率G’と損失弾性率G’’とはドープ13の温度に対する依存性が互いに異なり、ドープ13のようなポリマー溶液においては、両者をグラフ化すると交点が存在する。この交点を示す温度が、ドープ13のゲル化点TGである。以上のように、貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G’’をグラフ化した場合の交点からドープ13のゲル化点TGを求める。
図3及び図4等に示す各関係により、先に求めた最低設定温度T1と、ゲル化点TG(単位;℃)との関係を求めると、最低設定温度T1(単位;℃)は、{(ゲル化点TG)−3}℃と一致(T1=(TG−3)℃)する。このように、最低設定温度T1と、ある一定の処方のドープについてのゲル化点TGとは一致するので、ゲル化点TGを求められるのであれば、配向度を介して加工適性からドラム29の周面29aの設定温度の下限値を求めなくてもよい。すなわち、ドラム29の周面29aの設定温度は、加工適性の改善の観点においては、{(ゲル化点TG)−3}以上とすればよい。
なお、最低設定温度T1がゲル化点TGよりも3℃低い温度に一致するという関係は、厚みが25μm及び25μmよりも厚い例えば40μmや60μmのフィルム23に対して、現在において求められる加工適性の目的レベルMPの目的レベルに基づく。今後、求められる加工適性のレベルが現在のレベルよりも高くなる可能性は強い。その場合には、求められる加工適性のレベルに対応する支持体の温度を、配向度を介して同様に求めるとよい。求められる加工適性のレベルが上がると、配向度を介して同様に求める支持体の最低設定温度T1は、ゲル化点TGとの差(=TG−T1)が3℃よりも小さくなる。そのため、ドラム29の周面29aの設定温度は、{(ゲル化点TG)−3}℃よりもさらに高い温度となる。また、現在求められるフィルムの中で最も薄いものの厚みは25μmであるが、今後、求められるフィルムの厚みはより薄くなる可能性がある。フィルムの厚みが薄くなるほど、セルロースアシレート分子の微細な結晶化は進みやすい傾向があり、この傾向に伴い、加工適性はより低くなる可能性がある。そのため、25μmよりも薄いフィルム23を製造して加工適性が低くなる場合には、ドラム29の周面29aの設定温度は、{(ゲル化点TG)−3}℃よりもさらに高い温度とすればよい。
上記の最低設定温度T1の設定方法と、加工適性の向上の観点からドラム29の周面29aの温度を{(ゲル化点TG)−3}℃以上にすることとは、流延膜をゲル化して剥ぎ取るいずれの溶液製膜にも適用可能である。また、上記の最低設定温度T1の設定方法でドラム29の周面29aやベルトの温度を設定し、これらの温度を一定の温度以上にすることは、加工適性を確実に向上させる。さらには、これらの方法によると、製造すべきフィルム23の目的とする光学性能(例えば、レタデーション)に影響を与えないので、第1テンタ18や第2テンタ19での延伸やローラ乾燥装置22での乾燥等を、これまで設定した条件のまま変えることなく行ってよい。
ただし、冷却によりゲル化を図る場合には、ドラム29の周面29aの温度を高く設定するほど、ゲル化はすすみにくい。そこで、従来の冷却ゲル化方式では、製造の効率化を主眼において、支持体の公知の温度範囲の中でも特に低い温度に支持体の温度を設定して流延膜を冷却することが一般的である。例えば、セルロースアシレートがセルローストリアセテート(TAC)である冷却ゲル化方式においては、流延膜搬送距離が10m程度のドラム29した場合には、周面29aの温度を−10℃程度に冷却する。ところが、ドラム29の温度を低い温度にするほど配向度が大きくなり、加工適性が悪化することから、本発明では、冷却によりゲル化を図る場合のようにドラム29を積極的に冷却しても、その温度を上記の最低設定温度T1よりも低い温度にはしない。
そこで、ドラム29を積極的に冷却して冷却によるゲル化を図る場合には、剥ぎ取った湿潤フィルム16の搬送が可能な程度、すなわち自己支持性が発現する程度に流延膜32を固めるために、流延膜32の乾燥をすすめる。つまり、自己支持性を発現させるために、流延膜32に対して、冷却に加えて乾燥を行う。このように、本発明では、製造効率の観点を含めてドラム29を積極的に冷却する場合には、最低設定温度T1によって従来の冷却ゲル化方式におけるよりも冷却によるゲル化効果が低くなる分、乾燥によってゲル化効果を補う。すなわち、流延膜32の乾燥工程は、冷却のゲル化効果(ゲル化作用)を補って流延膜を固めるゲル化補填の工程である。なお、支持体としてのドラム29を、流延膜搬送距離が例えば100mのように長いベルトを支持体に代えても、ベルトを積極的に冷却する場合には、{(ゲル化点TG)−3}℃以上の温度では流延膜32が自己支持性を発現するほどにはゲル化はすすまない。このため、冷却によるゲル化効果を補うための乾燥工程を実施する。また、本実施形態では、ゲル化効果を補う乾燥は、冷却されている流延膜32に対して行う。すなわち、冷却と乾燥とを併行して実施する。
ただし、剥ぎ取り時における溶剤残留率が過度に少なすぎると、剥ぎ取りに要する湿潤フィルム16の張力を高くせざるを得なくなる。剥ぎ取りに要する湿潤フィルム16の張力が高すぎると、配向度が高くなることがある。そこで、剥ぎ取り時における溶剤残留率が100%を下回らないように、前記流延膜32の乾燥をすすめることが好ましい。
流延膜32の乾燥は、まず第1給気部35による気体の供給によりすすめる。流延膜32の乾燥のすすみ度合い、すなわち乾燥速度は、第1給気部35のダクト36のノズル36bからの気体の温度、流量、流速を制御することにより調整する。さらに、前述の通り、第1給気部35に加えて吸引部39や第2給気部135を用いることにより、さらに乾燥速度は大きくなる。
次に、最高設定温度T2(図4参照)について説明する。この最高設定温度T2は、製造効率を重視する場合に意義がある。最高設定温度T2は{(ドープのゲル化点TG)+3}にする。これにより、確実に、従来の冷却ゲル化方式と同レベルの製造速度でフィルム23が製造される。すなわち、周面29aの温度を{(ドープのゲル化点TG)−3}℃以上{(ドープのゲル化点TG)+3}以下の範囲にすることで、流延膜32の温度を剥ぎ取り時まで{(ドープのゲル化点TG)−3}℃以上{(ドープのゲル化点TG)+3}以下の範囲に保つ。これにより、加工適性を向上したフィルムが、従来の冷却ゲル化方式の製造速度と同程度の速度で製造される。例えば、流延膜搬送距離が10m、製造するフィルムの厚みが40μmの場合に、ドラム29の周面29aの温度を{(ドープのゲル化点TG)+3}以下にする場合は概ね80m/分の速度でフィルム23が製造される。ドラム29に代えてベルトを用いる場合でも同様である。なお、最高設定温度を{(ゲル化点TG)+3}℃にすると、流延膜搬送距離が長くなるほど、より速い速度でフィルム23が製造される。また、第2給気部135を用いることにより、製造効率はさらに向上する。
なお、上記の最高設定温度T2は、前述のように、ドープ13の処方ならびに目的とする製造速度に応じて、より高い温度に変えてもよい。
以上のように、本発明は、流延膜32をゲル化して固める溶液製膜であれば適用可能である。また、本発明は、本実施形態のように支持体としてドラム29を使用する場合にも適用可能である。ドラムは、フィルムをより広幅に製造する場合に、より広幅のベルトを製造するよりも簡易に幅が大きいものを製造することができる。したがって、フィルム23に対する広幅化の要請にも応えうる。
なお、本発明は、処方が互いに異なるドープ13を共流延して厚みが25μm以上40μm以下の範囲内のフィルム23を製造する場合にも適用可能である。この場合には、ドラム29に接するように流延されるドープについてゲル化点TGを求め、このゲル化点TGを基準に最低設定温度T1や最高設定温度T2を求める。
上記の方法は、面内レタデーションReや厚み方向レタデーションRthが低いセルロースアシレートフィルムを製造する場合に、特に効果がある。ReやRthが低いセルロースアシレートフィルムの場合には、フィルム面の平滑性の影響が特に顕著に出るからである。ReやRthが低いとは、Reが概ね5nm以下であり、Rthが概ね50nm以下であることを意味する。このようにReやRthが低いセルロースアシレートフィルムは、例えば液晶ディスプレイにおいては1対の偏光板のうち光源側とは反対の視認側に配される偏光板に使用され、この偏光板における1対の保護フィルムのうち光源側とは反対の視認側に配される保護膜として使用される。
本実施形態のように連続的な溶液製膜により得られる長尺のフィルム23について、nxをフィルム23の長手方向の屈折率、nyをフィルム23の幅方向の屈折率、nzをフィルム23の厚み方向の屈折率、dをフィルム23の厚みとしたときに、ReとRthとはそれぞれ以下の式で求める。本明細書においてRe、Rthの値は、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)で求めている。
Re=(ny−nx)×d
Rth=((ny+nx)/2−nz)×d
なお、加工適性をより確実に向上させたり、より大きく向上させるには、流延膜32を以下の方法でドラム29から剥ぎ取ることが好ましい。
剥ぎ取りの工程について、図6及び図7を参照しながら具体的に説明する。図6,図7においては、矢線Z1は湿潤フィルム16の搬送方向、矢線Z2は湿潤フィルム16の幅方向を示す。なお、周面29aの幅方向は、湿潤フィルム16の幅方向Z2に一致する。図6及び図7は、概略図であり、湿潤フィルム16の厚みに対して剥取ローラ33を小さく描いてある。
以降の説明においては、湿潤フィルム16のドラム29から剥がれた一方のフィルム面側の空間を第1空間51、他方のフィルム面側の空間を第2空間52と称する。図7は、第1空間51側から湿潤フィルム16及び経路制御部41を見た図である。剥取ローラ33は、長手方向が、ドラム29の周面の幅方向に一致するように配される。剥取ローラ33は、湿潤フィルム16の搬送路に関し、ドラム29とは反対側に備えられる。つまり、ドラム29は第1空間51に備わるので剥取ローラ33は第2空間52に備えられることになる。
剥取ローラ33は、駆動手段70とこの駆動手段70を制御するコントローラ71とを備える。この駆動手段70により剥取ローラ33は所定の回転速度で周方向に回転する。コントローラ71は、設定した剥取ローラ33の回転の速度の信号が入力されると、剥取ローラ33がその設定速度で回転するように駆動手段70を制御する。
剥取ローラ33は、案内されてきた湿潤フィルム16を周面で支持し、回転することにより湿潤フィルム16を搬送する。湿潤フィルム16が剥取ローラ33に巻き掛かるように、ドラム29と剥取ローラ33とを配置しておくとともに剥取ローラ33の下流の搬送路を定めておく。このように、剥取ローラ33に湿潤フィルム16を巻き掛けて、湿潤フィルム16を剥取ローラ33で搬送させることにより、流延膜32をドラム29から剥ぎ取る。
なお、剥取ローラ33は、必ずしも駆動ローラでなくてもよく、搬送されている湿潤フィルム16に周面が接することにより従動するいわゆる従動ローラであってもよい。この場合には、他の搬送手段を剥取ローラ33の下流に設ける。そして、湿潤フィルム16を剥取ローラ33で支持し、設けた搬送手段で湿潤フィルム16を搬送させることにより、流延膜32をドラム29から剥ぎ取る。
経路制御部41は、ドラム29と剥取ローラ33との間の第2空間52に備えてあり、湿潤フィルム16が所期の経路で搬送されるように制御する。経路制御部41は、減圧すべき空間を外部空間と仕切るチャンバ55と、チャンバ55の内部の雰囲気を吸引するポンプ56と、ポンプ56の吸引力を制御するコントローラ57とを備える。コントローラ57は、チャンバ55の内部における設定した圧力の値に対応する信号が入力されると、その設定圧力になるようにポンプ56の吸引力を調整する。
チャンバ55は、減圧すべき第2空間52を、湿潤フィルム16の搬送方向Z1における上流側の外部空間と仕切る第1部材61と、下流側の外部空間と仕切る第2部材62と、幅方向Z2の各側部側の外部空間と仕切る第3部材63及び第4部材64、下方の外部空間と仕切る第5部材65とを備える。第1〜第5部材61〜65は板状であり、これらのうち第1〜第4部材61〜64は起立した姿勢で配されてある。また、チャンバ55には、第1部材〜第4部材61〜64に囲まれるようにして、湿潤フィルム16に対向する第1の開口68が形成され、チャンバ55の外部の気体がこの第1開口68から内部へ吸引される。
第1部材61は、ドラム29に対向するように配され、ドラム29の周面29aに沿う曲面を有する。第1部材61は、流延膜32の厚みを考慮して、ドラム29との距離が100μm以上2500μm以下の範囲となるように配される。搬送方向Z1における第1部材61の上流端61Uは、ドラム29の下流端29Dよりも上流に位置する。
第2部材62は、剥取ローラ33に対向するように配され、剥取ローラ33の周面に沿う曲面を有する。第2部材62は、剥取ローラ33との距離が100μm以上2500μm以下の範囲となるように配される。搬送方向Z1における第2部材62の下流端62Dは、剥取ローラ33の上流端33Uよりも下流に位置する。第2部材62には、チャンバ55の内部の気体が流出する第2の開口69が形成されている。第2の開口69はポンプ56に接続する。
図6における上方から湿潤フィルム16を見たときに、第3部材63と第4部材64とは、図7に示すように、その各内面が湿潤フィルム16の側縁16eよりも外側になるように配される。これにより、経路が安定するまでの間の湿潤フィルム16は、第3部材63と第4部材64とにぶつからない。第3部材63と第4部材64との湿潤フィルム16と対向する対向面は、側方から見たときに、本実施形態では図6に示すように、湿潤フィルム16の所期の経路に重ならないように曲面とされてあるが、必ずしも曲面でなくてもよい。
チャンバ55の内部は、気体が吸引されることにより減圧状態となる。チャンバ55の内部が減圧されると、ドラム29と剥取ローラ33との間の第2空間52も減圧されて、第1空間51よりも低い圧力となる。これにより、剥取ローラ33に向かう湿潤フィルム16はチャンバ55側に引き寄せられて、直線経路(図6中の破線で示す符号A)から曲線経路(図6中において実線で示す)に経路を変え、図6のように側方から見たときに、搬送路は第2空間52側に凸の形状とされる。このように、経路制御部41は、ドラム29と剥取ローラ33との間の第2空間52の気体を吸引する吸引ユニットであり、この吸引によりドラム29と剥取ローラ33との間の第2空間52を減圧して、湿潤フィルム16の搬送路を第2空間52側に凸形状にする。
湿潤フィルム16の搬送路を第2空間52側に凸形状にすることにより、剥ぎ取りのために湿潤フィルム16に付与する力のうち湿潤フィルム16の長手方向にかかる力を従来よりも大幅に小さくして、付与する力のうち、より多くの力が剥ぎ取りのために用いられるようになる。このため、湿潤フィルム16のポリマーであるセルロースアシレートの、フィルム面に沿う方向における配向が抑制され、結果として加工適性がより確実に向上したり、より大きく向上する。
従来の方法では、剥ぎ取りの力が過度に大きすぎると湿潤フィルム16が剥ぎ取り時に切断することがある。製造速度を速くする場合ほど、剥ぎ取り時の溶剤残留率が高いので、流延膜32とドラム29との密着力がより大きい。したがって、製膜速度を速くする場合ほど剥ぎ取りの力がより大きくなるので切断もしやすい。これに対し、本発明の上記の方法によると、一定の製造速度のもとで剥ぎ取りのために付与する力をより少なくすることができるので、結果として、製造速度をより大きくすることができるという効果もある。しかも、上記の方法によると、剥ぎ取り直後という非常に溶剤残留率が高い湿潤フィルム16に、気体の吹付も実施しないので、湿潤フィルム16のフィルム面の平滑性が維持されるとともに、異物による汚染も回避することができる。
以上のように剥取ローラ33に向かう湿潤フィルム16の搬送の経路を制御することにより、剥取位置PPにおけるドラム29の周面29aの接線と湿潤フィルム16とのなす角θ2を大きくすることができ、このため、剥ぎ取りのために要する力を低く抑えやすくなる。
剥取位置PPにおけるドラム29の周面29aの接線と湿潤フィルム16とのなす角θ2は、30°以上80°以下の範囲にすることがより好ましい。
剥取位置PPにおけるドラム29の周面29aの接線と湿潤フィルム16とのなす角θ2を大きくすると、剥取ローラ33に対する巻き掛け中心角θ3は、直線経路Aの場合の巻き掛け中心角よりも大きくなる。巻き掛け中心角θ3が大きく保持されやすいと、ドラム29と剥取ローラ33との間の搬送路の形状も、凸形状のまま、より保持しやすくなる。
なお、巻き掛け中心角θ3は、湿潤フィルム16が剥取ローラ33に巻き掛かった巻き掛け領域72と剥取ローラ33の断面円形の中心とからなる扇形における中心角である。
剥取位置PPにおけるドラム29の周面29aの接線と湿潤フィルム16とのなす角θ2と、巻き掛け中心角θ3とを、より大きくする観点からは、本実施形態のように、剥取ローラ33を従動ローラではなく駆動ローラとすることがより好ましい。第2空間52側に凸とした搬送の経路の形状を保持する、もしくはより大きな凸とする場合には、駆動ローラの回転速度を低下させるとよい。このように、剥取位置PPにおけるドラム29の周面29aの接線と湿潤フィルム16とのなす角θ2と、巻き掛け中心角θ3とは、剥取ローラ33に向かう湿潤フィルム16の搬送の経路をチャンバ55による吸引のみでより大きくする方法の他に、剥取ローラ33を駆動ローラにしてこの駆動ローラの回転速度を制御することによってもより大きくすることができる。
本実施形態では、第2空間52を第1空間51よりも低い圧力となるように、第2空間52を減圧したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第2空間52の減圧に代えて、あるいは加えて、第1空間51を加圧してもよい。ただし、この加圧は、動圧での加圧ではなく、静圧での加圧である。
静圧としての加圧は、ドラム29の下流側の一部と剥取ローラ33の上流側の一部とを含むように、第1空間51と湿潤フィルム16の直線経路Aをチャンバ(図示せず)で囲み、このチャンバ内に気体を一定時間送り込む送り込み操作と、送り込み操作を一定時間停止する停止操作とを繰り返すことで行うことができる。この方法によると、気体の吹付という動圧の発生を大幅に抑止することができるとともに、湿潤フィルム16に対して第1空間51側から圧力を付与することができる。また、ドラム29と剥取路ローラ33との間を数mm程度という極めて小さな隙間にする場合でも、この方法によると確実に第1空間51と第2空間52とに圧力差をつけることができる。さらに、幅方向Z2に延びたスリット状の開口から気体を吸引するよりも、フィルム面の平滑性をより確実に保持することができる。
ドラム29と剥取ローラ33までの第1空間51と第2空間52とに圧力差を設けるための方法として、さらに別の方法もある。例えば、チャンバ55や、第1空間51と湿潤フィルム16の直線経路Aを囲む上記チャンバ(図示せず)を用いずに、湿潤フィルム形成装置17(図1参照)を構成するチャンバ(図示無し)の中に、内部空間を仕切る仕切り部材を設けて、該圧力差をつける方法がある。仕切り部材によって形成された各空間の圧力をそれぞれ制御することにより、湿潤フィルム16の搬送路よりも上方の第1空間51と、下方の第2空間52とに、圧力差をつけることができる。なお、湿潤フィルム形成装置17を構成するチャンバ(図示無し)は、ドラム29や流延ダイ31、ダクト36、剥取ローラ33を覆うようにして外部空間と仕切るように形成するとよい。ドラム29と剥取ローラ33との距離が5000μm以上の場合には、チャンバ55を用いて該圧力差をつけることがより好ましく、5000μm未満の場合には、チャンバ55や第1空間51と湿潤フィルム16の直線経路Aを囲む上記チャンバ(図示せず)とを用いずに、湿潤フィルム形成装置17を構成するチャンバ(図示無し)を仕切り部材で仕切って該圧力差をつける方法でもよい。
第1空間51と第2空間52との圧力の差は、剥取位置PPから剥取ローラ33における巻き掛け領域を通過するまでの湿潤フィルム16の溶剤残留率に基づいて決定することが好ましい。溶剤残留率が大きいほど圧力差を大きくして搬送路をより大きく凸にすることが好ましい。溶剤残留率が大きいほど、ドラム29と流延膜32との密着力が強いとともに、湿潤フィルム16が破断しやすいからである。
剥取位置PPは、幅方向Z2における中央に向かうほど、ドラム29の回転方向における下流側に形成される。このため、剥ぎ取りに際して湿潤フィルム16の長手方向に付与される力は、幅方向Z2における中央に向かうほど大きくなり、面配向が大きくなる。そこで、剥取位置PPでは、中央に向かうに従い、第2空間52の圧力が低くなるようにすることがより好ましい。これにより、面配向が幅方向Z2において一定であるフィルム23を製造することができる。剥取位置PPにおいて中央に向かうに従い第2空間52の圧力が低くなるようにするためには、例えば、チャンバ55の内部に、独立したチャンバ(図示無し)をさらに設け、このチャンバとチャンバ55との各内部圧力を独立して制御するという方法がある。
上記の方法で得られるフィルム23は、厚みの均一性について実用レベルを十分満足する。しかし、今後、用途等によっては、厚みの均一性についてさらに向上したものが求められる可能性がある。フィルム23の厚み均一性を、より向上させるためには、以下の方法を行うとよい。なお、以下の方法は、経路制御部41を配さない場合であっても行うことができるし、また、流延膜の温度を(TG−3)℃以上に保持することを実施しない溶液製膜や、テンタをひとつしか用いない溶液製膜、流延支持体としてドラム29に代えてベルトを用いる溶液製膜など、他の公知の溶液製膜にも適用することができる。
図8に示すように、流延ダイ31、ドラム29、ダクト36、経路制御部41は、流延室45に収容される。ドラム29の回転方向における流延ダイ31の上流側には、前述の減圧チャンバ44が配されており、この減圧チャンバ44も流延室45に収容されている。
流延室45は、流延ダイ31とダクト36との間に第1シール部材81を備え、剥取ローラ33と減圧チャンバ44との間に第2シール部材82を備える。第1シール部材81と第2シール部材82とは、流延室45の内壁に、ドラム29に向かって起立した姿勢で設けられている。この第1シール部材81及び第2シール部材82により、流延室45内部は、流延ダイ31及び減圧チャンバ44を含む第1エリア83と、ダクト36や剥取ローラ33を含む第2エリア84とに仕切られる。ただし、通過する流延膜32と第1シール部材81とが接触しないように、第1シール部材81の先端とドラム29との間には流延膜32の厚みを考慮したわずかな隙間が設けられる。また、ドラム29と第2シール部材82とが接触しないように、第2シール部材82の先端とドラム29との間にはわずかな隙間が設けられる。
本実施形態では、流延室45を第1エリア83と第2エリア84との2つのエリアに仕切っている。ただし、流延膜32の冷却や乾燥等の速度調整等の目的に応じて、第2エリア84に第1シール部材81や第2シール部材82と同様のシール部材(図示せず)をさらに設けて、第2エリア84をさらに多くのエリアに仕切ってもよい。
第1シール部材81は、仕切板81aとラビリンスシール81bとを有し、第2シール部材82は、仕切板82aとラビリンスシール82bとを有する。仕切板81aと仕切板82aとは、それぞれ流延室45の内壁に取り付けられ、ドラム29に向かって起立した姿勢で延びている。ラビリンスシール81bは、仕切板81aのドラム29側先端に取り付けられ、ラビリンスシール82bは、仕切板82aのドラム29側先端に取り付けられる。
流延室45には、第1エリア83に接続する粘度制御装置87と、第2エリア84に接続する給排気ユニット88とが備えられる。
給排気ユニット88は、給気部91と、排気部92と、制御部93とを有する。給気部91は、第2エリア84に気体を供給する。排気部92は、第2エリア84の気体を外部に排出する。制御部93は、給気部91と排気部92とを制御する。例えば制御部93は、給気部91による給気のオン・オフと給気流量と送り出す気体の温度や湿度や溶剤ガス濃度とを制御し、排気部92による気体吸引のオン・オフと排気流量とを制御する。この給排気ユニット88により、第2エリア84の温度、湿度、溶剤ガス濃度が、それぞれ所定範囲に制御される。
粘度制御装置87は、粘度算出ユニット95と温度制御ユニット96とを有する。粘度算出ユニット95は、流量計97と、検出部98と、粘度算出部99とを含む。
流量計97は、流延ダイ31の上流の配管に設けられ、ドープ13の流量を計測して出力する。検出部98は流量計97と流延ダイ31との間の配管に設けられる。検出部98の位置は、流量計97の上流側でもよい。流延ダイ31からドラム29に向かうドープ13の圧力損失を検出する。具体的には、検出部98は、流延ダイ31に案内されるドープ13の圧力を検出し、この検出値と流延ダイ31から流出したドープ13の圧力とから圧力損失を算出して出力する。なお、流延ダイ31から流出したドープ13の圧力は測定する必要は無く、大気圧値を流延ダイ31から流出したドープ13の圧力値とみなしてよい。
粘度算出部99は、入力側が流量計97と検出部98とに接続し、出力側が温度制御ユニット96の温度算出部101に接続する。粘度算出部99は、ドープ13の流量と流延ダイ31における圧力損失とドープ13を流出する流延ダイ31の流路形状パラメータとが入力されると、これらの入力信号に基づき、ドープ13の粘度を算出して、出力する。粘度は、周知の以下の式(1)により算出される。このように、粘度算出ユニット95は、流延ダイ31から流出したドープ13につき、圧力損失から粘度を求める。
以下の式(1)において、Qはドープ13の流量(単位;mm3/s)であり、ΔPは流延ダイ31における圧力損失であり、hとLとWとはドープ13を流出する流延ダイ31の流路形状パラメータである。hは、流延ダイ31のスリット形状の流出口における隙間の間隔(単位;mm)であり、流出口が矩形である場合には短辺の長さがこれにあたる。ηは粘度(単位;Pa・s)である。Lは平板長(単位;mm)である。流延ダイ31におけるドープ13の流路は、周知の通りドラム29の回転方向における上流側のブロック(図示無し)と下流側のブロック(図示無し)と、これらのブロックの各側部に配される側板とに囲まれて形成される。流出口から流延ダイ31内でのドープ13の流れ方向上流側への一定範囲は、流路の幅(ドラムの幅方向における長さ)が一定となっている。この一定幅となっている流路のドープ13の流れ方向における長さがLにあたる。Wは、流延ダイ31のスリット形状の流出口における隙間の長さ(単位;mm)であり、流出口が矩形である場合には長辺の長さがこれにあたる。
ΔP=12ηLQ/Wh3・・・(1)
流延ダイ31から流出するドープ13の粘度は、他の公知の方法でも求めることができる。他の公知の方法で粘度を求める場合には、用いる他の方法による粘度と、上記の方法による粘度とは一定の相関関係があるので、用いる他の方法の粘度と上記の方法による粘度とを対応づけるとよい。しかし、ドープ13を流延する溶液製膜においては、流延ダイ31においてドープに対して高いせん断がかかるために、粘度をより精緻に制御する観点では上記の方法で粘度を求める方が好ましい。
温度制御ユニット96は、温度算出部101と、制御部102と、給気部103とを備える。温度制御ユニット96は、排気部104を備えてもよい。給気部103は、温度と流量とが入力されると、入力された温度の気体、例えば空気を、入力された流量で流出する。排気部104は、流量が入力されると、入力された流量で気体を吸引して外部へ排出する。
制御部102は、給気部103と流延ダイ31とに接続する。制御部102は、目的とするドープ13の温度(以下、ドープ目的温度と称する)が入力されると、給気部103から流出すべき気体の温度と流量とを算出し、給気部103に対して出力して給気部103を制御する。流延ダイ31には、内部に形成されたドープ13の流路の温度を調整するための温度調整機(図示無し)が備えられており、制御部102は、ドープ目的温度が入力されると、流延ダイ31の設定温度を算出し、流延ダイ31の温度調整機に対して流延ダイ31の設定温度を出力して温度調整機を制御する。
排気部104がある場合には、制御部102はこの排気部104にも接続する。制御部102は、ドープ目的温度が入力されると、排気部104により吸引すべき気体の流量を算出し、排気部104に対して出力して排気部104を制御する。
温度算出部101は、入力側が粘度算出ユニット95の粘度算出部99に接続し、出力側が制御部102に接続する。温度算出部101には、ドープ13の処方毎の粘度と温度との関係を入力してある。温度算出部101は、ドープ13の粘度が入力されると、この粘度が7Pa・s以上9Pa・s以下の範囲であるか否かを判定する。粘度が7Pa・s以上9Pa・s以下の範囲である場合には、制御部102に対してドープ目的温度を出力しないが、粘度が7Pa・s未満または9Pa・sより大きい場合には、制御部102に対してドープ目的温度を出力する。温度算出部101におけるドープ目的温度の出力の詳細については、別の図面を用いて後述する。
上記構成の粘度制御装置87は、以下のようにドラム29に流延されるドープ13の温度を制御する。まず、粘度算出ユニット95の流量計97は、流延ダイ31に向かうドープ13の流量を計測して粘度算出部99へ出力する。検出部98は、流延ダイ31からドラム29に向かうドープ13の圧力損失を検出して粘度算出部99へ出力する。粘度算出部99は、流延ダイ31に案内されるドープ13の流量と流延ダイ31における圧力損失とドープ13を流出する流延ダイ31の流路形状パラメータとが入力されると、これらの入力信号から、流延ダイ31からドラム29に向かうドープ13の粘度を算出する。粘度算出部99は、算出信号を温度制御ユニット96の温度算出部101へ出力する。
温度算出部101には、ドープ13の粘度と温度との関係が予め入力されている。温度算出部101は、この関係に基づき、所定の粘度範囲に対応するドープ13の温度範囲を特定する。温度算出部101は、粘度算出部99の算出信号が入力されると、この算出信号に対応するドープ13の粘度が、所定の粘度範囲であるか否かを判定する。粘度が所定の粘度範囲の上限より大きいと判定した場合には、先に特定してあるドープの温度範囲から抽出した温度をドープ目的温度として制御部102へ出力する。粘度が所定の温度範囲であると判定した場合には、温度算出部101は制御部102への出力は行わない。
制御部102は、ドープ目的温度が入力されると、給気部103から流出すべき気体の温度と流量とを算出し、給気部103へ出力する。給気部103は、入力された温度に気体の温度を調整し、温度調整した気体を入力された流量で第1エリア83に供給する。この供給により、第1エリア83の温度が調整される。流延ダイ31から出たドープ13の温度は、雰囲気の温度の影響を受ける。例えば、ドープ13は流延ダイ31から出ると、雰囲気温度と略同等になる場合があり、この場合には、第1エリア83の温度をドープ目的温度にしておくとよい。第1エリア83の温度をドープ目的温度にする場合には、制御部102は、給気部103から流出すべき気体の温度を、例えばドープ目的温度と同じ温度に算出する。
また、制御部102は、ドープ目的温度が入力されると、流延ダイ31の設定温度を算出し、流延ダイ31の温度調整機へ出力する。温度調整機は、入力された設定温度となるように流延ダイ31の温度を調整する。流延ダイ31の温度が調整されることにより、内部の流路を通過する間にドープ13の温度が調整される。制御部は、流延ダイ31の設定温度を、例えば、ドープ目的温度と同じ温度に算出する。
本実施形態では、第1エリア83と流延ダイ31との両方の温度調整をすることにより、ドープの温度をドープ目的温度となるように精緻に調整する。しかし、第1エリア83と流延ダイ31とのいずれか一方の温度調整でドープ13の温度がドープ目的温度となるように調整される場合には、いずれか一方の温度調整でよい。
なお、流延ダイ31から流出したドープ13に、温度調整された気体を吹き付けることでもドープ13の温度を調整することはできる。しかし、この方法では、気体の吹き付けによる動圧により、流延ダイ31から流出したドープ13の形状が乱れてしまい、流延膜32は膜面が平滑にならない場合が多く、好ましくない。これに対し、給気部103から第1エリア83への気体供給により第1エリア83の雰囲気全体を温度調整する本実施形態によると、流延膜32に対して加わる圧力は動圧ではなく静圧であるので、流延ダイ31から流出したドープ13の形状が乱れないので好ましい。
排気部104がある場合には、制御部102は、ドープ目的温度が入力されると、排気部104で吸引すべき気体の流量を算出し、排気部104へ出力する。排気部104は、入力された流量で第1エリア83の雰囲気を吸引する。この吸引により、第1エリア83の温度がより迅速に調整される。
ドラム29に流延されるドープ13は、以上のようにしてドープ目的温度に温度が調整されており、これにより粘度が所定の範囲に制御されている。所定の粘度範囲とは、7Pa・s以上9Pa・s以下の粘度範囲である。粘度が7Pa・s以上であると、7Pa・s未満に比べてフィルムの厚みの均一性が非常に優れる。また、粘度が9Pa・sよりも大きいと、フィルム23のフィルム面が鮫肌(シャークスキン)状になることが多いが、粘度を9Pa・s以下にすることにより、シャークスキンが確実に防止される。
温度算出部101によるドープ目的温度の算出方法について図9を参照しながら説明する。図9においては、縦軸はドープ13の温度であり、上方ほど温度が高いことを意味する。横軸はドープ13の粘度(単位;Pa・s)である。
破線で示す曲線(A)と実線で示す曲線(B)とは、互いに異なる処方のドープ13について、それぞれ得られた温度と粘度との関係を示すグラフである。このような温度と粘度との関係は、予め温度算出部101に入力してある。曲線(A)と曲線(B)とは、温度と粘度との関係が互いに異なる。このように、温度と粘度との関係は、ドープ13の処方に依存する。そこで、ドープ13の処方毎に、温度と粘度との関係を求め、求めた関係がそれぞれ温度算出部101にそれぞれ入力される。
温度算出部101は、ドープ13の粘度が7Pa・s以上9Pa・s以下という所定の温度範囲に対応するドープ13の温度を特定する。例えば、図9の曲線(A)については、粘度が7Pa・sであるドープ13の温度を特定して、これをTA7(℃)とし、粘度が9Pa・sであるドープ13の温度を特定して、これをTA9(℃)とする。図9に示すように、ドープ13の粘度は、温度が低いほど高いので、ドープ13の粘度が7Pa・s以上9Pa・s以下という所定の温度範囲に対応するドープ13の温度範囲は、TA9(℃)以上TA7(℃)以下の範囲と特定される。このように、所定の粘度範囲の下限と上限とにそれぞれ対応する温度が特定されると、所定の粘度範囲に対応する温度範囲が特定される。図9においては、曲線(A)のドープ13について、特定された温度範囲に符号TARを付す。
温度算出部101は、特定した温度範囲TARから一の温度を抽出し、抽出した温度をドープ目的温度として出力する。抽出する温度は、特に限定されず、任意でよい。ただし、粘度が9Pa・sに近いほどフィルム23の厚みがより均一になる傾向があるので、この傾向を考慮すると、9Pa・sに対応する温度TA9(℃)を抽出するように温度算出部101の出力を制御しておくとよい。なお、ドープ13における溶剤12の質量割合が非常に高い場合等には、粘度が9Pa・sになる温度が低すぎて製造速度等に限界が出る場合がある。このような場合には、製造速度等を優先して、粘度が9Pa・sよりも低くなる温度を抽出するように温度算出部101の出力を制御しておくとよい。
曲線(B)のドープ13の場合についても上記の曲線(A)のドープ13の場合と同様に、ドープ目的温度が出力される。すなわち、次のとおりである。まず、粘度が7Pa・sであるドープ13の温度を特定して、これをTB7(℃)とし、粘度が9Pa・sであるドープ13の温度を特定して、これをTB9(℃)とする。これにより、ドープ13の粘度が7Pa・s以上9Pa・s以下という所定の温度範囲に対応するドープ13の温度範囲は、TB9(℃)以上TB7(℃)以下の範囲と特定される。図9においては、曲線(B)のドープ13について、特定された温度範囲に符号TBRを付す。温度算出部101は、特定した温度範囲TBRから一の温度を抽出し、抽出した温度をドープ目的温度として出力する。
フィルム23の厚みをより均一にするためには、流延膜32の厚みをより均一にする。従来では、流延膜の厚みをより均一にするために、ドープの粘度をより低くし、これにより流延膜の露呈した一方の膜面の高さが一定にする(レベリング)方法が用いられている。さらに、従来は、ドープの粘度をより低くするために、湿潤フィルムを乾燥する乾燥工程で過度な負荷がかからない範囲で、ドープにおける溶剤の質量割合をより多くする(固形分の質量割合を低くする)ことが多かった。また、流延するドープの温度は、従来は、ドープに含まれる溶剤が急激に蒸発しない程度の比較的高めの温度に設定されてきた。例えば、溶媒の一成分としてジクロロメタンを用いるセルロースアシレートのドープの場合には、35℃程度の温度にしたドープを流延していた。これに対して、本発明では、ドープ13の粘度を従来よりも高い7Pa・s以上9Pa・s以下の範囲にする。そして、粘度の制御を、ドープ13における溶剤12(図1参照)の質量割合を変えることなく、ドープ13の温度を調整することにより行う。このため、ドープ13の温度調整は粘度制御のために行うものであり、ドープ13の温度は、従来よりも非常に低く設定してある。
以上の方法によると、ドープ13の処方を変えなくてもフィルム23の厚みの均一性がより向上する。例えば、流延膜の露出した膜面を平滑にすることを目的にして、ドープにおける溶媒の質量割合をより高めるという従来の方法を、上記の方法では用いる必要が無い。このため、ドープ13の処方の変更に伴う後工程の条件を変更する必要がないとともに、製造速度を下げる懸念も無い。後工程の条件とは、例えば、ダクト36における送風条件、第1テンタ18での送風条件や延伸条件である。また、ドープ13の温度は、ドープの処方に関わらず上記の方法で簡易に調整することができるので、粘度が簡易に制御される。さらに上記の方法では、粘度を従来よりも高めの上記の所定範囲に設定するために、ドープの温度は従来よりも低めに調整することになる。このため、溶剤12の急激な蒸発に伴うドープ13や流延膜32の発泡を懸念する必要がない。
前述のように、支持体として、ドラム29(図1参照)に代えてベルトを用いることができる。ベルトを用いる場合の一例を、図10を参照しながら説明する。なお、図10においては、図1,図2,図8と同じ装置や部材等については同じ符号を付し、説明を略す。流延室45には、支持体としてのベルト105と、回転ローラ106,107と、ダクト111と、ダクト40と、温調装置113とが収容されている。流延室45は、内部の温度を調節する温調設備110を有する。
回転ローラ107は、周方向に回転する駆動ローラである。ベルト105は、回転ローラ106,107の周面に巻き掛けられ、回転ローラ107の回転により長手方向へ搬送され、連続的に周回する。
回転ローラ106,107の内部には、伝熱媒体が流れる流路が形成されており、この流路に温度調整した伝熱媒体を送ることにより回転ローラ106,107の周面106a,107aの各温度が制御される。ベルト105は、回転ローラ106,107の周面に接触し、この接触により温度制御される。
周回するベルト105の外側を向いた表面105aにはドープ13が流延されて流延膜32が形成される。ベルト105の裏面(ベルト面105aとは反対側のベルト面)105bに対向、温調装置113が設けられる。この温調装置113には、発熱と冷却との温度調節機構が備えられている。回転ローラ106と回転ローラ107との一方から他方へ向かうバンド105は、この温調装置113の近傍を通過することにより温度が調節される。このようにバンド105は、回転ローラ106,107と温調装置113とにより温度調整されて、この温度調整により流延膜32の温度が制御される。
ダクト111は、ダクト36に代えて用いられており、送風機37(図1参照)に接続する。ダクト111は、ダクト本体111aとノズル36bとを備える。ダクト本体11aは、流延ダイ31と対向する回転ローラ107から回転ローラ106へ向かうベルト105の搬送路に対向して配される。ダクト111のベルト105と対向する対向面は、ベルト105の搬送路と略平行に形成されており、この対向面にノズル111bが形成されている。
ダクト40は、回転ローラ106上に配されている。開口40aがベルト105の搬送方向における上流側を向くように、ダクト40は配される。
この流延室45は、第1テンタ18を介することなく、第2テンタ19に接続してよい。すなわち、支持体としてベルト105を用いる場合には、第1テンタ18は溶液製膜設備(図示無し)に設けなくてもよい。
以下に、本発明としての実施例と、本発明に対する比較例とを記載する。
図1に示す溶液製膜設備10を用いて、以下の処方のドープ13から厚みが40μmのフィルム23を製造した。ただし、本実施例においては、溶液製膜設備10に配した粘度算出ユニット95と、温度制御ユニット96の温度算出部101と、第2給気部135は使用しなかった。流延室45には、吸引部39は設置せず、吸引部39に代えて用いられる前述の遮風板も設置しなかった。制御部102に、ドープ目的温度として35℃を入力し、流延ダイ31から流出するドープ13の温度をドープ目的温度と同じになるように調整した。したがって、流延したドープ13(流延ダイ31から流出する時点のドープ13)の温度は35℃である。ドープ13のゲル化点TGは6℃であった。
<ドープ13の処方>
固形成分 ・・・ドープ13における質量割合が20質量%
溶剤 ・・・ジクロロメタンとアルコールとの混合物であり、体積比はジクロロメタン:アルコール=80:20
上記の固形成分とは、ポリマー11としてのTACと、可塑剤と、マット剤と、紫外線(UV)吸収剤とである。固形成分の組成は、具体的には以下の通りであり、TTPとBDPとは可塑剤、シリカ粒子分散液のシリカ粒子はマット剤である。
・TAC(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・トリフェニルホスフェート(TTP) 7.8質量部
・ビフェニルジフェニルホスフェート(BDP) 3.9質量部
・紫外線吸収剤UV−1(化学式(S1)に示す) 1.6質量部
・紫外線吸収剤UV−2(化学式(S2)に示す) 0.4質量部
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製) 0.1質量部
直径が3.5mのドラム29を使用し、周面29aの移動速度が1.3m/sとなるようにドラム29を回転させた。ノズル36bから流出する乾燥した気体の温度は40℃とした。第1給気部35から気体が供給され始める流延膜32の溶剤残留率は320質量%とした。
ドラム29の周面29aの温度と、ノズル36bからの気体の流速と、流延膜32の膜面に垂直な方向とノズル36bから流出する気体の向きとのなす角θ1とが異なる実験1〜実験12を実施した。ドラム29の周面29aの温度は表1の「ドラム周面温度」欄に、ノズル36bからの気体の流速は表1の「流速」欄に、流延膜32の膜面に垂直な方向とノズル36bから流出する気体の向きとのなす角θ1は表1の「θ1」欄に、それぞれ示す。その他の条件は実施例1と同じである。なお、本実施例1を含む以下の実施例及び比較例における各表の「流速」は、流延膜の移動速度に対する相対速度である。
各実験で得られたフィルム23に関し、加工適性とフィルム面の平滑性とを、以下の方法及び基準で評価した。結果については、表1に示す。
(ア)加工適性の評価
得られたフィルム23を偏光膜の両面に接着剤を介して重ねて接着し、偏光板を作製した。偏光板を刃物で10cm×10cmの矩形に打ち抜き、評価用サンプルとした。この評価用サンプルのエッジすなわち切断面から、フィルム23の内部へとクラックが発生しているか否か、及び、確認されたクラックの程度を評価し、これを加工適性の評価とした。評価は、以下の基準に基づいて行った。クラックは、フィルム23の切断面から内部に向かう割れである場合もあるし、偏光膜とフィルム23との間での剥がれである場合もある。以下の基準で、A〜Cは加工適性が合格であるレベル、Dは加工適性が不合格であるレベルである。
A:クラックが認められない、または、クラックが発生してはいるが発生したクラックの範囲が長辺の長さの25%未満におさまっている。
B:クラックが発生している範囲が長辺の長さの25%以上50%未満の範囲におさまっている。
C:クラックが発生している範囲が長辺の長さの50%以上75%未満の範囲に収まっている。
D:クラックが発生している範囲が、長辺の長さの75%以上である。
(イ)フィルム面の平滑性
得られたフィルム23につき、フィルム面の平滑性を評価した。評価方法は、以下の通りである。まず、得られたフィルム23から、略6cm四方のサンプルフィルムを切り出した。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。用いた装置は、FX−03 FRINGEANALYZER(FUJINON(株)社製)である。屈折率差はサンプルフィルムの全域にわたり測定し、測定値の平均値を厚み差に換算した。フィルムサンプルの厚みに対する厚み差を求めてフィルム面の平滑性の評価とした。なお、フィルムサンプルの厚みは、フィルムサンプルの6箇所の厚みを計測し、これら計測値の平均値である。6箇所における厚みは、マイクロメータを用いてそれぞれ計測した。そして、フィルム面の平滑性は、以下の基準に基づいて評価した。以下の基準で、A〜Cはフィルム面の平滑性が合格であるレベル、Dはフィルム面の平滑性が不合格であるレベルである。
A:厚み差がフィルムの厚みTHに対して1.2%未満である場合
B:厚み差がフィルムの厚みTHに対して1.2%以上1.5%未満である場合
C:厚み差がフィルムの厚みTHに対して1.5%以上1.8%未満である場合
D:厚み差がフィルムの厚みTHに対して1.8%以上である場合
[比較例1]
ドラム29の周面29aの温度と、第1給気部35からの気体が供給され始める流延膜32の溶剤残留率と、ノズル36bからの気体の流速と、なす角θ1とを表1に示すように異なる比較実験1〜比較実験6を実施した。その他の条件は実施例1と同じである。
各比較実験で得られたフィルムに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。加工適性とフィルム面の平滑性との結果については表1に示す。
実施例1のドープ13におけるポリマーをセルロースジアセテート(DAC)に代えた。ドープ13のゲル化点TGは−25℃であった。このドープ13から厚みが40μmのフィルム23を製造した。ドラム29の周面29aの温度と、ノズル36bからの気体の流速と、流延膜32の膜面に垂直な方向とノズル36bから流出する気体の向きとのなす角θ1とが異なる実験1〜実験12を実施した。各実験におけるドラム29の周面29aの温度と、ノズル36bからの気体の流速と、なす角θ1とは表2に示す。その他の条件は実施例1と同じである。
各実験で得られたフィルム23に関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。加工適性とフィルム面の平滑性との結果については表3に示す。
[比較例2]
ドラム29の周面29aの温度と、第1給気部35からの気体が供給され始める流延膜32の溶剤残留率と、ノズル36bからの気体の流速と、なす角θ1とを表2に示すように異なる比較実験1〜比較実験6を実施した。その他の条件は実施例2と同じである。
各比較実験で得られたフィルムに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。加工適性とフィルム面の平滑性との結果については表2に示す。
実施例1のドープ13におけるポリマーをセルロースアセテートプロピオネート(CAP)に代えた。ドープ13のゲル化点TGは−10℃であった。このドープ13から厚みが40μmのフィルム23を製造した。ドラム29の周面29aの温度と、ノズル36bからの気体の流速と、流延膜32の膜面に垂直な方向とノズル36bから流出する気体の向きとのなす角θ1とが異なる実験1〜実験12を実施した。各実験におけるドラム29の周面29aの温度は表3に示す。その他の条件は実施例1と同じである。
各実験で得られたフィルム23に関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。加工適性とフィルム面の平滑性との結果については表3に示す。
[比較例3]
ドラム29の周面29aの温度と、第1給気部35からの気体が供給され始める流延膜32の溶剤残留率と、ノズル36bからの気体の流速と、なす角θ1とを表2に示すように異なる比較実験1〜比較実験6を実施した。各比較実験におけるドラム29の周面29aの温度は表3に示す。その他の条件は実施例3と同じである。
各比較実験で得られたフィルムに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。加工適性とフィルム面の平滑性との結果については表3に示す。
支持体を、ドラム29に代えて図10に示すベルト105を用いた。ベルト105は、幅が2.1mで長さが70mのステンレス製のエンドレスベルトである。図10に示す流延室45を図1に示す第2テンタ19に接続した溶液製膜設備(図示無し)により、以下の処方のドープ13から厚みが40μmのフィルム23を製造した。この溶液製膜設備には第1テンタ18は設けていない。また、本実施例においては、溶液製膜設備120に配した粘度算出ユニット95と、温度制御ユニット96の温度算出部101と、第2給気部135とは使用しなかった(図に明記せず)。流延室45には、ダクト40を設け、吸引機42は流延室45の外部へ配した。なお、吸引部39に代えて用いられる前述の遮風板は設置しなかった。制御部102に、ドープ目的温度として35℃を入力し、流延ダイ31から流出するドープ13の温度をドープ目的温度と同じになるように調整した。したがって、流延したドープ13(流延ダイ31から流出する時点のドープ13)の温度は35℃である。ドープ13のゲル化点TGは6℃であった。
<ドープ13の処方>
固形成分 ・・・ドープ13における質量割合が20質量%
溶剤 ・・・ジクロロメタンとアルコールとの混合物であり、体積比はジクロロメタン:アルコール=80:20
なお、上記の固形成分とは、ポリマー11としてのTACと、可塑剤と、マット剤と、UV吸収剤とである。
流延バンド105は、回転ローラ107の駆動により回転させた。周面107aの移動速度が0.7m/sとなるように回転ローラ107を回転させた。回転ローラ106,107は、流延バンド105の温度調整を行うことができるように、内部に伝熱媒体を送液できるものとした。流延ダイ31と対向する回転ローラ107には伝熱媒体を流し、他方の回転ローラ106には流延膜32の乾燥のために伝熱媒体を流した。流延室45の内部温度は、温調設備110を用いて40℃に保った。流延バンド105の裏面105b側に設けられている温調装置113には発熱及び冷却の機能が備えられている。そして、この機能により温調装置113を所定の温度に調整させながら流延バンド105上の剥ぎ取り時点までの流延膜32の温度を略一定になるよう調整した。
流延バンド105上にドープ13を流延して流延膜32を形成した。ノズル111bから流出する乾燥した気体の温度は40℃とした。ダクト111から気体が供給され始める流延膜32の溶剤残留率は330質量%とした。
回転ローラ107の周面107aの温度と、ノズル111bからの気体の流速と、流延膜32の膜面に垂直な方向とノズル111bから流出する気体の向きとのなす角θ1とが異なる実験1〜実験5を実施した。回転ローラ106の周面106a、回転ローラ107の周面107a、流延バンド105の外周側である表面105aの各温度は、表1の「回転ローラ周面106aの温度」、「回転ローラ周面107aの温度」、「ドラム周面温度」の各欄に、ノズル111bからの気体の流速は表1の「流速」欄に、流延膜32の膜面に垂直な方向とノズル111bから流出する気体の向きとのなす角θ1は表1の「θ1」欄に、それぞれ示す。その他の条件は実施例1と同じである。
実施例1のドープ13の固形成分に代えて、以下の組成の固形成分にした。得られたドープ13から実施例1の実験3と同様の方法及び条件によりフィルム23を製造した。これを実験1とする。
・TAC(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・トリフェニルホスフェート 7.8質量部
・ビフェニルジフェニルホスフェート 3.9質量部
・光学性能発現剤TA−1(化学式(S3)に示す) 0.5質量部
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製) 0.1質量部
実施例1のドープ13の固形成分に代えて、以下の組成の固形成分にした。得られたドープ13から実施例1の実験3と同様の方法及び条件によりフィルム23を製造した。これを実験2とする。
・TAC(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・糖エステル化合物1(化学式(S4)に示す) 6.0質量部
・糖エステル化合物2(化学式(S5)に示す) 2.0質量部
・紫外線吸収剤UV−1 1.0質量部
・紫外線吸収剤UV−3(化学式(S6)に示す) 1.0質量部
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製) 0.1質量部
実施例1のドープ13の固形成分に代えて、以下の組成の固形成分にした。得られたドープ13から実施例1の実験3と同様の方法及び条件によりフィルム23を製造した。これを実験3とする。
・TAC(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・重縮合エステル(表5に示す) 9.0質量部
・糖エステル化合物2 1.0質量部
・紫外線吸収剤UV−1 1.0質量部
・紫外線吸収剤UV−3 1.0質量部
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製 0.1質量部
各実験で得られたフィルム23に関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。いずれの実験も、加工適性とフィルム面の平滑性とはAであり、実施例1の実験3と同様に良好であった。
3層共流延により、フィルム23を製造した。厚み方向の中央の層をコア層、コア層を挟む層を表層と称する。コア層用のドープ13をドープ13D−1、表層用のドープ13をドープ13D−2,ドープ13D−3とする。なお、これらのドープ13D−1〜13D−3を合わせてドープ13Dとし、本実施例で製造したフィルム23をフィルム23Dとする。
<TAC溶液A−1の調整>
下記の組成物をミキシングタンク(図示無し)に投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、TAC溶液A−1を調製した。
TAC溶液A−1の組成は以下の通りである。
・TAC(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・トリフェニルホスフェート 7.8質量部
・ビフェニルジフェニルホスフェート 3.9質量部
・メチレンクロライド 375質量部
・メタノール 82質量部
・ブタノール 5質量部
<マット剤分散液B−1の調製>
下記の組成物を分散機(図示無し)に投入し、攪拌して各成分を溶解し、マット剤分散液B−1を調製した。
マット剤分散液B−1の組成は以下の通りである。
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製) 10.0質量部
・メチレンクロライド 62.5質量部
・メタノール 14.1質量部
・ブタノール 0.8質量部
・TAC溶液A−1 10.3質量部
<紫外線吸収剤溶液C−1の調製>
下記の組成物を別のミキシングタンク(図示無し)に投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、紫外線吸収剤溶液C−1を調製した。
紫外線吸収剤溶液C−1の組成は以下の通りである。
・紫外線吸収剤UV−1 10.0質量部
・紫外線吸収剤UV−2 10.0質量部
・メチレンクロライド 54.3質量部
・メタノール 12質量部
・ブタノール 0.7質量部
・TAC溶液A−1 12.9質量部
<コア層用のドープ13D−1の調製>
TAC溶液A−1に、TAC100質量部当たり、紫外線吸収剤UV−1が1.6質量部及び紫外線吸収剤UV−2が0.4質量部となるように紫外線吸収剤溶液C−1を加え、ドープ13D−1を調製した。
<表層用のドープ13D−2の調製>
TAC溶液A−1に、TAC100質量部当たり、紫外線吸収剤UV−1が1.6質量部及び紫外線吸収剤UV−2が0.4質量部となるように紫外線吸収剤溶液C−1を加え、さらにマット剤分散液B−1を、シリカ粒子がTAC100質量部当たり、0.026質量部となるようにドープ13D−2を調製した。
<表層用のドープ13D−3の調製>
TAC溶液A−1に、TAC100質量部当たり、紫外線吸収剤UV−1が1.6質量部及び紫外線吸収剤UV−2が0.4質量部となるように紫外線吸収剤溶液C−1を加え、さらにマット剤分散液B−1を、シリカ粒子がTAC100質量部当たり、0.078質量部となるようにドープ13D−3を調製した。
得られたドープ13−Dを実施例1の実験3と同様の方法及び条件により3層構成で共流延した。ドラム29上に接する第1層は、表層ドープ13D−3を乾燥膜厚が6μの表層となるように、第2層はコア層用ドープ13D−1を乾燥膜厚29μmのコア層となるように、第3層は表層用ドープ13D−2を膜厚5μmの表層になるようにフィルム23Dを作製した。
得られたフィルム23Dに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。フィルム23Dの加工適性とフィルム面の平滑性は、ともにAであり、実施例1の実験3のフィルム23と同様に良好であった。
3層共流延により、フィルム23を製造した。コア層用のドープ13をドープ13E−1、表層用のドープ13をドープ13E−2,ドープ13E−3とする。なお、これらのドープ13E−1〜13E−3を合わせてドープ13Eとし、本実施例で製造したフィルム23をフィルム23Eとする。なお、本実施例においては、実施例6に記載しているTAC溶液A−1、マット剤分散液B−1、紫外線吸収剤溶液C−1を用いた。
<コア層用のドープ13E−1の調製>
TAC溶液A−1に、TAC100質量部当たり、紫外線吸収剤UV−1が1.6質量部及び紫外線吸収剤UV−2が0.4質量部となるように紫外線吸収剤溶液C−1を加え、ドープ13E−1を調製した。
<表層用のドープ13E−2の調製>
TAC溶液A−1に、TAC100質量部当たり、紫外線吸収剤UV−1が1.6質量部及び紫外線吸収剤UV−2が0.4質量部となるように紫外線吸収剤溶液C−1を加え、さらにマット剤分散液B−1を、シリカ粒子がTAC100質量部当たり0.03質量部に、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、ドープ13E−2を調製した。
<表層用のドープ13E―3の調製>
TAC溶液A−1に、TAC100質量部当たり、紫外線吸収剤UV−1が1.6質量部及び紫外線吸収剤UV−2が0.4質量部となるように紫外線吸収剤溶液C−1を加え、さらにマット剤分散液B−1を、シリカ粒子がTAC100質量部当たり0.08質量部に、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、ドープを調製した。
得られたドープ13Eを実施例1の実験3と同様の方法及び条件により3層構成で共流延した。ドラム29に接する第1層は、表層ドープ13E−3を乾燥膜厚が6μの表層となるように、第2層はコア層用ドープ13E−1を乾燥膜厚29μmのコア層となるように、第3層は表層用ドープ13E−2を膜厚5μmの表層になるようにフィルム23Eを作製した。
得られたフィルム23Eに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。フィルム23Eの加工適性とフィルム面の平滑性は、ともにAであり、実施例1の実験3のフィルム23と同様に良好であった。
3層共流延により、フィルム23を製造した。コア層用のドープ13をドープ13F−1、表層用のドープ13をドープ13F−2,ドープ13F−3とする。実施例7から以下の変更を行いドープ13F−1〜3を調製した。なお、これらのドープ13F−1〜13F−3を合わせてドープ13Fとし、本実施例で製造したフィルム23をフィルム23Fとする。
<コア層用のドープ13F−1の調製>
TAC100質量部当たり、糖エステル化合物1が6質量部、糖エステル化合物2が2質量部、紫外線吸収剤UV−1が2.4質量部となるようにドープ13F−1を調製した。
<表層用のドープ13F−2の調製>
TAC100質量部当たり、糖エステル化合物1が3質量部、糖エステル化合物2が1質量部、紫外線吸収剤UV−1が2.4質量部、シリカ粒子が0.03質量部となるようにし、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、ドープ13F−2を調製した。
<表層用のドープ13F―3の調製>
TAC100質量部当たり、糖エステル化合物1が3質量部、糖エステル化合物2が2質量部、紫外線吸収剤UV−1が2.4質量部、シリカ粒子が0.08質量部になるようにし、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、ドープ13F―3を調製した。
得られたドープ13−Fを実施例1の実験3により3層構成で共流延した。ドラム29に接する第1層は、表層ドープ13F−3を乾燥膜厚が6μの表層となるように、第2層はコア層用ドープ13F−1を乾燥膜厚29μmのコア層となるように、第3層は表層用ドープ13F−2を膜厚5μmの表層になるようにフィルム23Fを作製した。
得られたフィルム23Fに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。フィルム23Fの加工適性とフィルム面の平滑性は、ともにAであり、実施例1の実験3のフィルム23と同様に良好であった。
3層共流延により、フィルム23を製造した。コア層用のドープ13をドープ13G−1、表層用のドープ13をドープ13G−2,ドープ13G−3とする。実施例7から以下の変更を行いドープ13G−1〜3を調製した。なお、これらのドープ13G−1〜13G−3を合わせてドープ13Gとし、本実施例で製造したフィルム23をフィルム23Gとする。
<コア層用のドープ13G−1の調製>
TAC100質量部当たり、重縮合エステル1が9質量部、紫外線吸収剤UV−3が2.1質量部となるようにドープ13G−1を調製した。
<表層用のドープ13G−2の調製>
TAC100質量部当たり、重縮合エステル1が4量部、紫外線吸収剤UV−3が2.1質量部、シリカ粒子が0.08質量部となるようにし、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、ドープ13G−2を調製した。
<表層用のドープ13G―3の調製>
TAC100質量部当たり、糖エステル化合物1が6質量部、紫外線吸収剤UV−3が2.1質量部、シリカ粒子が0.03質量部になるようにし、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、ドープ13G―3を調製した。
得られたドープ13Gを実施例1の実験3と同様の方法及び条件により3層構成で共流延した。ドラム29に接する第1層は、表層ドープ13G−3を乾燥膜厚が6μの表層となるように、第2層はコア層用ドープ13G−1を乾燥膜厚29μmのコア層となるように、第3層は表層用ドープ13G−2を膜厚5μmの表層になるようにフィルム23Gを作製した。
得られたフィルム23Gに関し、それぞれ加工適性とフィルム面の平滑性とを、実施例1と同じ方法及び基準で評価した。フィルム23Gの加工適性とフィルム面の平滑性はともにAであり、実施例1の実験3のフィルム23と同様に良好であった(ともにA評価)。