JP5971253B2 - フィルムの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、溶融樹脂をタッチロールとキャストロールとの間で狭圧してフィルムを製造するフィルムの製造方法に関する。
近年、幅広く普及している液晶表示装置等では、熱可塑性を有する樹脂(熱可塑性樹脂)を用いたフィルムが利用されている。そして、熱可塑性樹脂を用いたフィルムの製膜方法としては、例えば、溶融流延製膜法等といった生産性の高い製膜方法が知られている。
溶融流延成膜法によるフィルムの製造のうち代表的な製膜方法の一つとして、熱可塑性樹脂を含む溶融樹脂を流延ダイからキャストロールの表面にフィルム状に押し出し、押し出されたフィルム状の溶融樹脂をキャストロールとタッチロールとによって挟圧することによってフィルムを得る方法が挙げられる。この際、フィルムにかかる圧力が樹脂の配向状態に影響を与えるため、十分に均一な圧力で挟圧を行うことが重要になる。
そこで、溶融樹脂を2本のロールで挟圧してフィルムを作製する方法において、残留歪みをなくし、幅手に均一に挟圧できるタッチロールの改良が行われてきた(例えば、特許文献1〜3)。
特開平11−235747号公報 特開平2002−36332号公報 特許第3422798号公報
しかしながら、上記特許文献1〜3の技術では、高速で製膜する際にはそれらタッチロールの改良だけでは対応しきれなかった。すなわち、キャストロールからの剥離される時に溶融樹脂に横段が生じる剥離横段の問題、狭圧する時に溶融樹脂に横段が生じるキャスト横段の問題、タッチロールに溶融樹脂が部分的に接触しないタッチ抜けの問題、狭圧が均一でないために端や中央などの幅手方向でムラが生じる押圧ムラといった問題が生じてしまい、タッチロールのみの改良では片手落ちだった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、タッチロールとキャストロールとによる狭圧の均一性を安定化させ、高速製膜時のタッチロールからの剥離安定性を向上させるとともに、フィルムの平面性を高い精度で得ることが可能なフィルムの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、第1の態様に係るフィルムの製造方法は、流延ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールとの間の挟圧位置で狭圧する工程を含み、前記キャストロール側より前記溶融樹脂を送り出してフィルムを得る、フィルムの製造方法において、前記タッチロールにおける表面粗さをRyTRとし、前記キャストロールにおける表面粗さをRyCRとした場合に、RyTR≦0.2S、Ry CR ≦0.2S、且つ、1.5≦RyTR/RyCR≦4.0の関係を満たし、前記タッチロールの前記挟圧位置における弾性度をETRとし、前記キャストロールの前記挟圧位置における弾性度をECRとした場合に、10≦ETR/ECR≦10の関係を満たすことを特徴とする。
また、第2の態様に係るフィルムの製造方法は、第1の態様に係るフィルムの製造方法であって、前記タッチロールにおける表面の温度をTTRとし、前記キャストロールにおける表面の温度をTCRとした場合に、1℃≦(TCR−TTR)≦100℃の関係を満たすことを特徴とする。
第1または第2の態様に係るフィルムの製造方法によれば、1.5≦RyTR/RyCRの関係を満たすことにより、タッチロールからの剥離安定性を向上させることが可能となる。また、10≦ETR/ECRの関係を満たすことにより、タッチロールとキャストロールとによる狭圧の均一性を安定化させることができる。さらに、RyTR≦0.2S、RyTR/RyCR≦4.0、および、ETR/ECR≦10の関係を満たすことにより、フィルムの平面性を高い精度で得ることが可能となる。その結果、高品質のフィルムを製造することができる。
第2の態様に係るフィルムの製造方法によれば、(TCR−TTR)≦100℃の関係を満たすことにより、タッチロールとキャストロールとによる狭圧の均一性をより安定化させることが可能となる。また、1℃≦(TCR−TTR)の関係を満たすことにより、高速製膜時においてもタッチロールからの剥離安定性をより向上させることができる。その結果、より高品質なフィルムが製造することができる。
図1は本発明の実施形態に係るフィルム製造装置を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面は模式的に示されたものであり、構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。
<1.フィルム製造装置の概要>
溶融流延製膜法を用いたフィルムの製造では、熱可塑性樹脂溶融液が、フィルムを製造するための原料として使用される。具体的には、熱可塑性樹脂溶融液は、熱可塑性樹脂の溶融物に必要な添加剤が混合されてなる粘性流体である。なお、熱可塑性種々の溶融物の原料としては、樹脂ペレットや紛体状の樹脂化合物が用いられる。
<1−1.基本構成>
図1は、実施形態に係るフィルム製造装置100の模式図である。フィルム製造装置100では、溶融流延製膜法を用いたフィルムの製造が行われる。
図1に示すフィルム製造装置100は、キャストロール(第1冷却ロール)102、タッチロール104、第2冷却ロール106、第3冷却ロール108、剥離ロール110、縦延伸予熱ロール18、縦延伸機112a、横延伸機112b、巻き取り機114、流延ダイ116、押出機118、および制御部160を備えている。
押出機118では、押出し機150において200〜300℃で樹脂が溶融され、その樹脂の溶融物がリーフディスクタイプのフィルタ152でろ過され、スタチックミキサー154において管壁および管中央におけるその樹脂におけるその樹脂の成分を均一化している。これにより、熱可塑性樹脂溶融液が生成され、該熱可塑性樹脂溶融液が、押出機118から流延ダイ116へ送られる。なお、本実施形態に係る必要な添加剤は、押出し機150に入れる前の樹脂に予め混合されている。
流延ダイ116は、キャストロール102の外周面(以下、CR外周面126と称する)に近接し且つ対向する。
フィルム製造装置100によりフィルムFOPが製造される際には、キャストロール102が回転し、CR外周面126が流延ダイ116の近傍を走行する。このとき、熱可塑性樹脂が溶融された液(熱可塑性樹脂溶融液)が押出機118から流延ダイ116へ供給されることで、流延ダイ116からCR外周面126へ熱可塑性樹脂溶融液が流延されてタッチロール104のロール外面(以下、TR外周面124と称する)とCR外周面126とにより狭圧されることにより熱可塑性樹脂溶融液の流延膜F(溶融樹脂)が形成される。CR外周面126のうち、狭圧位置PからCR外周面126の走行方向へ沿って剥離位置Pに至る迄の第1区間RABにおいて、熱可塑性樹脂溶融液の流延膜Fが形成される。なお、狭圧位置Pは、TR外周面124のうち、流延ダイ116によって流延された熱可塑性樹脂溶融液がキャストロール102とタッチロール104とで狭圧される位置であり、剥離位置Pは、流延膜FがCR外周面126から剥離される位置である。
流延膜Fは、CR外周面126で冷却および固化し、CR外周面126から剥離される。CR外周面126から剥離された流延膜Fは、第2冷却ロール106および第3冷却ロール108に渡しかけられてジグザグに蛇行する走行経路を走行し、縦延伸予熱ロール18を経て縦延伸機112aに導かれ、そこで縦方向(長手方向)に延伸される。続いて流延膜Fを横延伸機112bに導き、そこで横方向(幅方向)に延伸され、巻き取り機114で巻き取られる。これにより、フィルムFOPのロールが製造される。
<1−2.動作の制御>
フィルム製造装置100では、制御部160は、記憶部およびCPU等のハードウェア構成を含み、例えば、記憶部内のプログラムをCPU等において実行することにより、各種機能を実現する。具体的には、制御部160によって、押出機118と、キャストロール102とを含む各構成の動作タイミングを制御する。これにより、押出機118から流延ダイ116への熱可塑性樹脂溶融液の供給、キャストロール102(CR外周面126)およびタッチロール104(TR外周面124)の回転を含む各動作のタイミングが適宜制御される。
<2.フィルムの製造方法>
図1で示されたフィルム製造装置100がベースとされて、タッチロール104のTR外周面124およびキャストロール102のCR外周面126における、粗度(表面粗さ)、弾性度および温度が適宜変更されたフィルム製造装置を用いて、フィルムFOPが溶融流延製膜法によって製造される。
ここで、粗度の調整手段として、TR外周面124およびCR外周面126の各表面の最終研磨における研磨剤を、目標粗度に合わせて変更することで粗度の調整を行える。また、弾性度の調整手段としては、TR外周面124およびCR外周面126の各表面の材質や表面加工方法による調整、あるいは、TR外周面124およびCR外周面126が薄肉金属外筒ロールから構成されていれば、外筒の肉厚で調整を行うことができる。さらに、TR外周面124およびCR外周面126の温度の調節手段としては、ヒータ等を含む温度調節装置等によって調整される。
<2−1.実施例および比較例の製造条件>
狭圧位置Pを通過後に流延膜FがTR外周面124から剥離する現象では、CR外周面126と流延膜Fとの密着力が、TR外周面124と流延膜Fとの密着力を上回れば剥離が安定する。すなわち、TR外周面124と流延膜Fとの密着力(あるいは、CR外周面126と流延膜Fとの密着力)そのものではなく、CR外周面126,流延膜F間の密着力と、TR外周面124,流延膜F間の密着力との差(比)が重要な意味を持つ。したがって、密着力に関しては、従来のタッチロール104単体の性能のみならず、対向するキャストロール102との性能のバランスこそが重要であり、2本のロールをトータルで考えた設計が必要となる。
そこで、本実施形態に係る製造条件として、下記4つのカテゴリに分類された。すなわち、
(条件1)を、狭圧位置PにおけるTR外周面124の粗度(RyTR)、CR外周面126の粗度(RyCR)、および、CR粗度RyCRに対するTR粗度RyTRの比(RyTR/RyCR)を用いた条件とし;
(条件2)を、狭圧位置PにおけるCR外周面126の弾性度(ECR)を1と表現したときのTR外周面124の弾性度(ETR)の比(ETR/ECR)を用いた条件とし;
(条件3)を、狭圧位置PにおけるTR外周面124の温度(TTR)とCR外周面126の温度(TCR)との温度差(TCR−TTR)を用いた条件とし;
(条件4)を、製膜速度を用いた条件とする。
<2−1−1.ケーススタディ(実験)Aにおける実施例および比較例>
下記のケーススタディAにおいて製造されたフィルムFOPを、実施例1A〜4Aおよび比較例1A〜6Aと称する。ケーススタディAでは、下表1で示されるように、(条件1)および(条件2)が変更された。
また、下表2で示されるように、下表1における実施例1A〜4Aおよび比較例1A〜6Aのいずれの場合においても、(条件3) および(条件4)は一定で実施された。具体的には、(条件3)においては、TR外周面124の温度(TTR)が70℃、CR外周面126の温度(TCR)が120℃、温度差(TCR−TTR)が50℃で一定であり、且つ、(条件4)における製膜速度が10m/分の一定で実施された。
Figure 0005971253
Figure 0005971253
表1の具体的な条件として、条件1の粗度について、実施例1A〜4Aおよび比較例3A,5A,6Aの各製造では、1.5≦RyTR/RyCR≦4.0の規定範囲内でRyTR、RyCRの値が変更された。また、比較例1A,2A,4Aの各製造では、1.5≦RyTR/RyCR≦4.0の規定範囲外に変更され、比較例1Aでは0.5、比較例2Aでは1、比較例4Aでは5とされた。また、比較例3Aの製造では、RyCRを0.25とし、残余の比較例および実施例1A〜4Aでは、RyCR≦0.2Sとして実施された。さらに、比較例3A,4Aの製造では、RyTRを0.50とし、残余の比較例および実施例1A〜4Aでは、RyTR≦0.2Sとして実施された。
条件2の弾性度について、実施例1A〜4Aおよび比較例1A〜4Aの各製造では、10≦ETR/ECR≦10の規定範囲内でETR、ECRの値が変更された。また、比較例5A,6Aの各製造では、10≦ETR/ECR≦10の規定範囲外に変更され、比較例5Aでは10、比較例2Aでは10とされた。
<2−1−2.ケーススタディ(実験)Bにおける実施例および比較例>
下記のケーススタディBにおいて製造されたフィルムFOPを、実施例1B〜6Bおよび比較例1B〜6Bと称する。ケーススタディBでは、下表3で示されるように、(条件4)、および、(条件3)が変更された。
また、下表4で示されるように、下表3における実施例1B〜6Bおよび比較例1B〜6Bのいずれの場合においても、(条件1) および(条件2)は一定で実施された。具体的には、(条件1)においては、RyTRを0.10、RyCRを0.15、RyTR/RyCRを1.5の一定とし、(条件2)においては、ETR/ECRを10の一定とした。
Figure 0005971253
Figure 0005971253
表3の具体的な条件として、条件3の温度について、実施例1B〜6Bの各製造では、1℃≦(TCR−TTR)≦100℃の規定範囲内でTTR、TCRの値が変更された。また、比較例1B〜6Bの各製造では、1℃≦(TCR−TTR)≦100℃の規定範囲外に変更され、比較例1B,4Bでは−120℃、比較例2B,5Bでは0℃、比較例3B,6Bでは20℃とされた。
条件4の製膜速度について、実施例1B〜3Bおよび比較例1B〜3Bの各製造では20m/分(高速成膜)とし、実施例4B〜6Bおよび比較例4B〜6Bの各製造では10m/分とされた。
<2−2.本実施形態によるフィルムの性能検証>
実施例1A〜4Aと比較例1A〜6Aとについて得られた製造結果が下表5に示され、実施例1B〜6Bと比較例1B〜6Bとについて得られた製造結果が下表6に示されている。
ここでは、下表5および下表6で示されるように、品質評価項目、および、評価レベル記載として、(評価1)TR外周面124からの流延膜Fの剥離安定性、(評価2)フィルムFOPの平面性、および、(評価3) キャストロール102とタッチロール104とによる狭圧均一性により評価された。
具体的には、(評価1)TR外周面124からの流延膜Fの剥離安定性に関して、フィルムFOPに対し45度の角度から点光源の光線を照射し、無地のスクリーンに投影した像を観察し、短手方向に横段状のムラが確認できなければ○(良判定)とし、確認できるが問題にならない弱いレベルならば△(許容範囲判定)とし、ムラが確認され製品として使用できないレベルであれば×(不良判定)とし、3段階で評価した。
(評価2)フィルムFOPの平面性に関して、フィルムFOPに対し45度の角度から点光源の光線を照射し、無地のスクリーンに投影した像を観察し、長手方向にスジが確認できなければ○とし、確認できるが問題にならない弱いレベルなら△とし、スジがあり製品として使用できないレベルであれば×とし、3段階で評価した。
(評価3) キャストロール102とタッチロール104とによる狭圧の均一性に関しては、フィルムFOPに対し正面から点光源の光線を照射し、無地のスクリーンに投影した像を観察し、長手方向3mにわたってタッチ抜け(局所的な未挟圧部分)の発生がなければ○とし、2個以下であれば△とし、3個以上であれば×とし、3段階で評価した。
<2−2−1.ケーススタディAに対する製造結果>
Figure 0005971253
表5で示されるように、(評価1)TR外周面124からの流延膜Fの剥離安定性においては、実施例1A〜4Aおよび比較例3A〜6Aの何れについても、○であるのに対し、比較例1A,2Aに関しては、×という結果が得られた。このことから、タッチロール104(TR外周面124)からの流延膜Fの剥離安定性を良好にするためには、1.5≦RyTR/RyCRの関係を満たすことが必要であると確認された。
(評価2) フィルムFOPの平面性においては、実施例1A〜4Aおよび比較例1A,2A,5Aの何れについても、○であるのに対し、比較例3A,4A,6Aに関しては、×という結果が得られた。このことから、フィルムFOPの平面性を高い精度で得るためには、RyTR≦0.2S、RyCR≦0.2S、RyTR/RyCR≦4.0、および、ETR/ECR≦10の関係を満たすことが必要であると確認された。
(評価3) キャストロール102とタッチロール104とによる狭圧の均一性においては、実施例1A〜4Aおよび比較例1A〜4A,6Aの何れについても、○であるのに対し、比較例5Aに関しては、×という結果が得られた。このことから、キャストロール102とタッチロール104とによる狭圧の均一性を安定化させるためには、10≦ETR/ECRの関係を満たすことが必要であると確認された。
以上の評価1〜3により、RyTR≦0.2S、RyCR≦0.2S、1.5≦RyTR/RyCR≦4.0、および、10≦ETR/ECR≦10の関係を満たす場合、高品質のフィルムを製造することが可能と推察される。
<2−2−2.ケーススタディBに対する製造結果>
Figure 0005971253
表6で示されるように、(評価1)TR外周面124からの流延膜Fの剥離安定性においては、実施例1B〜6Bおよび比較例1B、4B〜6Bの何れについても、○であるのに対し、比較例2B,3Bに関しては、△という結果が得られた。このことから、タッチロール104(TR外周面124)からの流延膜Fの剥離安定性をより良好にするためには、20m/分程度の高速製膜時においては、とりわけ、1℃≦(TCR−TTR)の関係を満たすことが必要であると確認された。
(評価2) フィルムFOPの平面性においては、実施例1B〜6Bおよび比較例4B〜6Bの何れについても、○であるのに対し、比較例1B〜3Bに関しては、△という結果が得られた。このことから、フィルムFOPの平面性をより高い精度で得るためには、20m/分程度の高速製膜時においては、とりわけ、1℃≦(TCR−TTR)≦100℃の関係を満たすことが必要であると確認された。
(評価3) キャストロール102とタッチロール104とによる狭圧の均一性においては、実施例1B〜6Bおよび比較例2B〜6Bの何れについても、○であるのに対し、比較例1Bに関しては、△という結果が得られた。このことから、キャストロール102とタッチロール104とによる狭圧の均一性をより安定化させるためには、20m/分程度の高速製膜時においては、とりわけ、(TCR−TTR)≦100℃の関係を満たすことが必要であると確認された。
以上の評価1〜3により、20m/分程度の高速製膜時においては、RyTR≦0.2S、RyCR≦0.2S、1.5≦RyTR/RyCR≦4.0、および、10≦ETR/ECR≦10の関係を満たした上で、さらに、1℃≦(TCR−TTR)≦100℃の関係を満たす場合に、より高品質のフィルムを製造することが可能と推察される。
100 フィルム製造装置
104 タッチロール
124 TR外周面
102 キャストロール
126 CR外周面
160 制御部
118 押出機
OP フィルム
流延膜
狭圧位置
剥離位置
AB 第1区間

Claims (2)

  1. 流延ダイから押し出された溶融樹脂をタッチロールとキャストロールとの間の挟圧位置で狭圧する工程を含み、前記キャストロール側より前記溶融樹脂を送り出してフィルムを得る、フィルムの製造方法において、
    前記タッチロールにおける表面粗さをRyTRとし、前記キャストロールにおける表面粗さをRyCRとした場合に、RyTR≦0.2S、RyCR≦0.2S、且つ、1.5≦RyTR/RyCR≦4.0の関係を満たし、
    前記タッチロールの前記挟圧位置における弾性度をETRとし、前記キャストロールの前記挟圧位置における弾性度をECRとした場合に、10≦ETR/ECR≦10の関係を満たすことを特徴とする、
    フィルムの製造方法。
  2. 請求項1に記載のフィルムの製造方法であって、
    前記タッチロールにおける表面の温度をTTRとし、前記キャストロールにおける表面の温度をTCRとした場合、1℃≦(TCR−TTR)≦100℃の関係を満たすことを特徴とする、
    フィルムの製造方法。
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