JP6586787B2 - 樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂フィルムの製造方法、及び樹脂フィルム製造用支持体に関する。
樹脂フィルムは、その化学的特性、機械的特性及び電気的特性等に鑑み、様々な分野、例えば、液晶表示装置等に用いられている。具体的には、液晶表示装置の画像表示領域には、偏光板の偏光素子を保護するための透明保護フィルム等の、種々の樹脂フィルムが光学フィルムとして配置されている。このような樹脂フィルムとしては、例えば、セルロースエステルフィルム等の透明性に優れた樹脂フィルムが広く用いられている。
セルロースエステルフィルム等の樹脂フィルムは、例えば、セルロースエステル系樹脂等の原料樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液(ドープ)を用いて製造することができる。このようなドープを用いた樹脂フィルムの製造方法としては、具体的には、溶液流延製膜法等が挙げられる。溶液流延製膜法とは、走行する支持体上にドープを流延して流延膜(ウェブ)を形成し、剥離可能な程度まで乾燥させた後、フィルムとして前記支持体から剥離し、剥離したフィルムを搬送ローラで搬送しながら、乾燥させたり、延伸させたりして、長尺状の樹脂フィルムを製造する方法である。
一方で、画像表示装置、特にテレビジョン受信装置やノートパソコンの画像表示部材として用いられる画像表示装置は、薄型軽量化、大型画面化、及び高精細化等が求められている。画像表示装置に光学フィルムとして適用される樹脂フィルムも、これらの要求に伴って、薄膜化、幅広化、及び高品質化等がますます求められるようになってきている。
また、薄い樹脂フィルムを製造するためには、流延ダイからリボン状に吐出されるドープ(流延リボン)を薄くすることが考えられる。このように流延リボンを薄くすると、得られた樹脂フィルムの性状が、この流延リボンに吹き付けられる風等の外部環境の影響を受けやすくなる。具体的には、支持体の走行に伴って、支持体の表面近傍に、流延リボンに向かって吹く風によって、流延リボンが揺れ、このことにより、製造された樹脂フィルムに厚みむらが発生することがある。また、幅の広い樹脂フィルムを製造する場合、支持体の振動の影響を受けやすく、製造された樹脂フィルムに厚みむらが発生することがある。
このことからも、画像表示装置に光学フィルムとして適用される樹脂フィルムとしては、厚みむらのより少ない、より高品質なものが求められる。また、薄い樹脂フィルムや幅の広い樹脂フィルムを製造する場合であっても、厚みむらの少ない等の、高品質な樹脂フィルムを製造できることが求められるようになってきている。
このような樹脂フィルムの製造方法としては、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載の方法が挙げられる。
特許文献1には、流延バンドを用いた溶液製膜方法において、流延ダイの後方にバックサクション装置を設け、該バックサクション装置と流延バンドとの間隔を所定の間隔にした溶液製膜方法が記載されている。
また、特許文献2には、走行するエンドレスの支持体上に、流延ダイを用いてポリマと溶媒とを含むドープを前記支持体に流延する流延工程と、前記ドープにより前記流延ダイと前記支持体との間に形成される流延ビードの背面側の空気を減圧チャンバの開口部から内部に吸引する吸引工程と、前記支持体上に流延膜を形成した後に前記支持体から前記流延膜を剥ぎ取り乾燥させて、フィルムを製造する乾燥工程とを備え、前記流延ビードの背面側と前記内部とを連通し、所定の幅の流路を設けて、前記吸引工程を行う溶液製膜方法が記載されている。
特開2002−144357号公報 特開2008−221760号公報
特許文献1によれば、流延バンドを用いてセルロースアセテートフィルムを製造する生産効率を向上させることができる旨が開示されている。
また、特許文献2によれば、厚さムラ故障や面状故障の発生を抑えながら、効率よくフィルムを製造することができる旨が開示されている。
このような樹脂フィルムの製造方法は、上記のような溶液流延製膜法において、流延ダイの、支持体の走行方向上流側に備えられた減圧室等によって、流延ダイの、支持体の走行方向上流側の雰囲気を減圧する。そうすることによって、樹脂フィルムを製造する際、流延工程において、支持体上に流延ダイからリボン状に吐出されるドープ(流延リボン)を好適に形成させ、高品質な樹脂フィルムを得ようとするものであると考えられる。具体的には、流延工程において、支持体の走行に伴って、支持体の表面近傍に、前記流延リボンに向かって吹く風、すなわち、同伴風が、前記流延リボンにあたることにより発生する問題を低減させるものであると考えられる。
一方で、上述したように、樹脂フィルムは、厚みむらのより少ない等の、より高品質なものが求められている。このため、より高品質な樹脂フィルムを製造するために、特許文献1及び特許文献2に記載された方法以外の方法も求められている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、高品質な樹脂フィルムを製造することができる樹脂フィルムの製造方法、及び樹脂フィルム製造用支持体を提供することを目的とする。
本発明者は、得られる樹脂フィルムの厚みむらをより低減させるために、樹脂フィルムを製造する際における、透明性樹脂を含有する樹脂溶液であるドープが流延される支持体の振動に着目した。特に、流延リボンが着地する地点での支持体の振動に着目した。本発明者は、この点に着目して、詳細に検討することにより、以下の本発明に想到した。
本発明の一態様に係る樹脂フィルムの製造方法は、透明性樹脂を含有する樹脂溶液を、走行する支持体上に流延ダイから流延して流延膜を形成する流延工程と、前記流延膜を前記支持体から剥離する剥離工程とを備え、前記支持体の幅が1500〜2500mmであり、前記支持体の厚みが1.4〜1.8mmであり、前記支持体の幅方向の一方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第1差、及び前記支持体の幅方向の他方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第2差が、ともに15mm以下であることを特徴とする。
このような構成によれば、高品質な樹脂フィルムを製造することができる樹脂フィルムの製造方法を提供することができる。
このことは、以下のことによると考えられる。まず、樹脂フィルムを製造する際に用いられる支持体として、上記のような支持体を用いることで、支持体の振動が好適に抑制される。具体的には、支持体上に流延リボンが着地しても、流延リボンが着地する地点での支持体の振動が好適に抑制される。このため、支持体上に形成された流延膜に、支持体の振動に伴う厚みむらが発生することを抑制することができると考えられる。よって、結果として、厚みむらの少ない、高品質な樹脂フィルムを製造することができると考えられる。
また、前記樹脂フィルムの製造方法において、前記支持体が、一対のローラに掛け渡された無端状のベルトであり、前記ベルトが、内周側から複数の支持ローラで支持され、隣り合う前記支持ローラ間の距離が100〜6000mmで配置されている領域を有することが好ましい。
このような構成によれば、より高品質な樹脂フィルムを製造することができる。このことは、支持体として用いられる無端状のベルトの内周側から、上記のように配置された支持ローラで支持することによって、支持体の振動をより抑制できることによると考えられる。このため、厚みむらのより少ない、より高品質な樹脂フィルムを製造することができると考えられる。
また、前記樹脂フィルムの製造方法において、前記複数の支持ローラのうち、少なくとも1本が、ゴムローラであることが好ましい。
このような構成によれば、より高品質な樹脂フィルムを製造することができる。また、支持体の磨耗も低減でき、高品質な樹脂フィルムをより長期間にわたって製造することができる。
また、本発明の他の一態様に係る樹脂フィルム製造用支持体は、走行させながら、その表面上に透明性樹脂を含有する樹脂溶液が流延ダイから流延されて形成された流延膜を剥離して、樹脂フィルムを製造する際に用いられる樹脂フィルム製造用支持体であって、幅が1500〜2500mmであり、厚みが1.4〜1.8mmであり、幅方向の一方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第1差、及び幅方向の他方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第2差が、ともに15mm以下であることを特徴とする。
このような構成によれば、透明性樹脂を含有する樹脂溶液を、走行する支持体上に流延ダイから流延して流延膜を形成する流延工程と、前記流延膜を前記支持体から剥離する剥離工程とを備える樹脂フィルムの製造方法、すなわち、溶液流延製膜法において、この樹脂フィルム製造用支持体を用いると、高品質な樹脂フィルムを製造することができる。
また、前記樹脂フィルム製造用支持体において、前記幅方向の一方の先端及び前記幅方向の他方の先端を研磨することによって得られたものであることが好ましい。
このような構成によれば、この樹脂フィルム製造用支持体を用いて樹脂フィルムを製造すると、より高品質な樹脂フィルムが得られる。このことは、樹脂フィルム製造用支持体の端部の平滑性等の状態の悪化を充分に抑制しつつ、上記構成を満たす樹脂フィルム製造用支持体を好適に得ることができることによると考えられる。
本発明によれば、高品質な樹脂フィルムを製造することができる樹脂フィルムの製造方法、及び樹脂フィルム製造用支持体を提供することができる。
図1は、本発明の実施形態における、樹脂フィルムの製造装置の基本的な構成の一例を示す概略図である。 図2は、図1に示す樹脂フィルムの製造装置に備えられた流延ダイの概略断面図である。 図3は、図1に示す樹脂フィルムの製造装置に備えられた無端ベルト支持体の上面図である。 図4は、図1に示す樹脂フィルムの製造装置に備えられた支持ロールの配置を示す概略図である。
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
本発明者の検討によれば、特許文献1及び特許文献2のような、流延ダイの、支持体の走行方向上流側の雰囲気を減圧する方法では、得られる樹脂フィルムの厚みむらを抑制するためには、不充分な場合があった。具体的には、特許文献1及び特許文献2に記載の方法では、同伴風による問題の発生を抑制できたとしても、得られる樹脂フィルムの厚みむらの抑制が充分でない場合があった。このため、厚みむらのより少ない樹脂フィルムを得るためには、このような方法以外の方法の検討が必要であると考えた。そこで、発明者は、得られる樹脂フィルムの厚みむらをより低減させるために、樹脂フィルムを製造する際における、透明性樹脂を含有する樹脂溶液であるドープが流延される支持体の振動に着目した。特に、流延リボンが着地する地点での支持体の振動に着目した。
一方、溶液流延製膜法に用いる支持体については、あまり検討されてこなかった。具体的には、支持体の厚みを厚くすること等はあまり検討されてこなかった。また、支持体は、無端状のベルトを用い、それを回転させることで、走行させることが多い。このことからも、円滑な回転が阻害されること等を考慮し、支持体を厚くすることは、あまり検討されてこなかった。そうであるにもかかわらず、本発明者は、樹脂フィルムの厚みむらを低減させるために、支持体を厚くし、支持体の振動を低減させることに着目した。さらに、本発明者は、支持体の厚みだけではなく、支持体の幅や支持体の幅方向の先端の状態に着目した。本発明者は、これらの点に着目して、詳細に検討することにより、以下の本発明に想到した。
本発明の実施形態に係る樹脂フィルムの製造方法は、透明性樹脂を含有する樹脂溶液(ドープ)を、走行する支持体上に流延ダイから流延して流延膜(ウェブ)を形成する流延工程と、前記流延膜を前記支持体から剥離する剥離工程とを備える、いわゆる、溶液流延製膜法による製造方法である。さらに、樹脂フィルムの製造方法としては、上記各工程に加えて、剥離したフィルムを延伸させる延伸工程や剥離したフィルムを乾燥させる乾燥工程を備えていてもよい。そして、樹脂フィルムの製造方法としては、例えば、図1に示すような溶液流延製膜法による樹脂フィルムの製造装置等によって行う方法等が挙げられる。なお、樹脂フィルムの製造装置は、図1に示すものに限定されず、他の構成のものであってもよい。また、図1は、本発明の実施形態における、樹脂フィルムの製造装置の基本的な構成の一例を示す概略図である。また、ここでのフィルムとは、支持体上に流延されたドープからなる流延膜(ウェブ)が支持体上で乾燥され、支持体から剥離しうる状態とった以後のものを言う。
また、本実施形態に係る樹脂フィルムの製造方法において用いられる前記支持体は、幅が1500〜2500mmであり、厚みが1.4〜1.8mmである。そして、前記支持体は、幅方向の一方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第1差、及び幅方向の他方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第2差が、ともに15mm以下である。上記のような溶液流延製膜法で、このような支持体(樹脂フィルム製造用支持体)を用いることで、支持体の振動が好適に抑制される。具体的には、支持体上に流延リボンが着地しても、流延リボンが着地する地点での支持体の振動が好適に抑制される。このため、支持体上に形成された流延膜に、支持体の振動に伴う厚みむらが発生することを抑制することができると考えられる。よって、結果として、厚みむらの少ない、高品質な樹脂フィルムを製造することができると考えられる。なお、本発明の他の実施形態は、このような樹脂フィルム製造用支持体である。
樹脂フィルムの製造装置は、無端ベルト支持体11、流延ダイ20、剥離ローラ13、延伸装置16、乾燥装置17、及び巻取装置19等を備える。流延ダイ20は、透明性樹脂を含有する樹脂溶液(ドープ)14をリボン状に吐出して、無端ベルト支持体11の表面上に流延する。前記無端ベルト支持体11は、一対のローラ12によって駆動可能に支持され、流延ダイ20から流延された樹脂溶液14からなる流延膜(ウェブ)を形成し、搬送しながら、前記剥離ローラ13で剥離可能な程度まで乾燥させる。そして、前記剥離ローラ13は、ある程度乾燥した流延膜を前記無端ベルト支持体11から剥離して、フィルム15を得る。剥離されたフィルム15は、延伸装置16によって、幅方向等の所定の方向に延伸される。また、延伸されたフィルム15は、乾燥装置17によって、さらに乾燥され、乾燥されたフィルムFを樹脂フィルムとして巻取装置19によって、ロール状に巻き取る。
前記流延ダイ20は、ドープ14をリボン状に吐出して、無端ベルト支持体11の表面上に流延することができれば、特に限定されない。また、前記流延ダイ20は、図2に示すように、流延ダイ本体21とドープ供給管22とを備えている。前記ドープ供給管22は、前記流延ダイ本体21の上端部に接続され、流延ダイ本体21内にドープ26(14)を供給する。前記流延ダイ本体21は、ドープを前記無端ベルト支持体11に安定して流延させるためのマニホールド部21a、ドープ26を吐出することによりドープ26を無端ベルト支持体11に流延させるための吐出口21b、及び前記マニホールド部21aと前記吐出口21bとの間に形成され、前記マニホールド部21aから前記吐出口21bに向かって、ドープ26を通過させるためのスリット部21cを備える。なお、図2は、図1に示す樹脂フィルムの製造装置に備えられた流延ダイの概略断面図である。また、前記流延ダイ20から吐出された樹脂溶液(ドープ)14は、前記流延ダイ20から吐出され、前記無端ベルト支持体11上に接地するまでを、流延リボンとも呼び、前記無端ベルト支持体11上に接地された以後を、流延膜(ウェブ)とも呼ぶ。
無端ベルト支持体11は、図1に示すように、無限に走行する無端ベルトであり、例えば、表面が鏡面の、無限に走行する金属製の無端ベルト等が好ましく用いられる。無端ベルトとしては、流延膜の剥離性の点から、例えば、ステンレス鋼等からなるベルトが好ましく用いられる。図3は、図1に示す樹脂フィルムの製造装置に備えられた無端ベルト支持体の上面図である。なお、無端ベルト支持体の幅方向の先端は、走行方向に対して平行な直線とは限らず、多少の凹凸がある。図3は、無端ベルト支持体の幅方向の先端の状態を誇張して示したものである。また、無端ベルト支持体11は、以下の寸法を満たすものである。なお、本実施形態では、支持体として、無端ベルト支持体を例に挙げて説明するが、支持体は、下記の寸法を満たせば、無端ベルト支持体に限らず、他の支持体であってもよい。
前記無端ベルト支持体11の幅Wは、上記のように、1500〜2500mmであり、1700〜2300mmであることが好ましく、1800〜2100mmであることがより好ましい。前記幅Wが小さすぎると、得られる樹脂フィルムの幅が狭くなり、幅が広い樹脂フィルムが得られない傾向がある。また、端部が反ってしまったとき等に、その端部を切断して除去すると、元々幅が広くない樹脂フィルムの端部を切断するので、その影響が大きくなる傾向がある。また、前記幅Wが大きすぎると、前記無端ベルト支持体の端部の反りが大きくなる傾向がある。これらのことから、前記幅Wが上記範囲内であれば、前記無端ベルト支持体の端部の反り等の影響を抑制しつつ、広い幅の樹脂フィルムを得ることができる。
なお、前記幅Wは、前記無端ベルト支持体の走行方向及び厚み方向に直交する方向の長さであり、幅の平均値である。具体的には、無端ベルト支持体の幅方向の先端の凹凸を考慮するならば、前記無端ベルト支持体の幅方向の長さの平均値が、前記幅Wである。また、前記幅Wの測定方法としては、以下のような方法が挙げられる。例えば、前記無端ベルト支持体を走行させながら、レーザ式寸法測定器(株式会社キーエンス製のLS−9000)を用い、この測定器から照射されるレーザを、幅方向の外側から、走行中の無端ベルト支持体の端部にあてることにより、前記無端ベルト支持体の一方の先端と他方の先端との2箇所の位置情報を、ベルト1周分1秒間隔で連続的に測定する。そうすることにより、前記測定器と前記先端との距離L9,L10を測定することができる。そして、測定器間の距離とL9,L10とから、無端ベルト支持体の一方の先端と他方の先端との間の長さを算出できる。そして、得られた値の平均値が幅Wとして算出される。
また、前記無端ベルト支持体11の厚みTは、上記のように、1.4〜1.8mmであり、1.45〜1.7mmであることが好ましく、1.5〜1.6mmであることがより好ましい。前記厚みTが薄すぎると、無端ベルト支持体の振動を抑制するという効果を充分に発揮できない傾向がある。具体的には、無端ベルト支持体の走行時に、無端ベルト支持体が波打つという現象、すなわちバックリングが発生しやすくなる傾向がある。また、前記厚みTが厚すぎると、バックリングが発生しにくいが、バックリングが発生した際の影響が大きくなる傾向がある。これらのことから、前記厚みTが上記範囲内であれば、バックリングが発生しにくく、仮に、バックリングが発生しても、その影響が小さいものである。このため、支持体の振動を効果的に抑制することができる。
なお、前記厚みTは、無端ベルト支持体の走行方向及び幅方向に直交する方向の長さであり、平均厚みのことである。この測定方法としては、例えば、株式会社ミツトヨ製の接触式膜厚計により、ベルト端部から20mmの位置を長手方向に1m間隔で、膜厚を測定し、その測定値の平均値を膜厚として算出する。
また、前記無端ベルト支持体11は、幅方向の一方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第1差、及び幅方向の他方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第2差が、ともに15mm以下である。すなわち、前記第1差と前記第2差との大きい方が、15mm以下であり、10mm以下であることが好ましく、5mm以下であることがより好ましい。前記第1差と前記第2差とは、小さいほど好ましいが、実際には、1mm程度が限界である。このことから、前記第1差と前記第2差との大きい方が、15mm以下であり、1〜10mmであることが好ましく、1〜5mmであることがより好ましい。また、前記第1差及び前記第2差は、幅方向の先端における凸部と凹部との距離であるので、前記第1差と前記第2差との大きい方を、単に、ピークトゥピーク距離(p−p距離)とも呼ぶ。
なお、図3において、前記第1差は、幅方向の一方の先端32から幅方向の中心線31までの距離の最大値L1と最小値L2との差(L1−L2)である。また、前記第2差は、幅方向の他方の先端33から幅方向の中心線31までの距離の最大値L3と最小値L4との差(L3−L4)である。これらの差が大きすぎると、無端ベルト支持体において局所的にバックリングが発生する傾向がある。このことは、以下のことによると考えられる。例えば、無端ベルト支持体とローラとの接触している場合に着目すると、無端ベルト支持体の先端が凸になっているところと凹になっているところとで、無端ベルト支持体とローラとの接触面積が急に変わることになる。この無端ベルト支持体とローラとの接触面積の急な変化が、局所的なバックリングの発生の原因になると考えられる。このため、無端ベルト支持体の端部付近等でバックリングが起こりやすくなる傾向があると考えられる。よって、前記差が上記範囲内であれば、この局所的なバックリングの発生を好適に抑制できる。
なお、前記第1差及び前記第2差は、以下のように測定することができる。例えば、前記無端ベルト支持体を走行させながら、例えば、レーザ寸法測定器(株式会社キーエンス製のLS−5000シリーズ)を用い、この測定器から照射されるレーザを、幅方向の外側から、走行中の無端ベルト支持体の端部にあてることにより、前記無端ベルト支持体の先端の位置情報を連続的に測定する。そうすることで、前記測定器から幅方向の一方の先端32までの距離の最大値L12と最小値L11と測定することができる。また、前記測定器から幅方向の他方の先端33までの距離の最大値L14と最小値L13と測定することができる。これらの前記L11〜L14から、前記第1差と前記第2差とを算出できる。具体的には、L12とL11との差分が、幅方向の一方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第1差に相当する。なお、L12−L11は、L1−L2と同値である。また、L14とL13との差分が、幅方向の他方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第2差に相当する。なお、L14−L13は、L3−L4と同値である。
また、前記無端ベルト支持体11を製造する方法は、前記無端ベルト支持体11を製造することができれば、特に限定されない。具体的には、まず、溶液流延製膜法で一般的に用いられる無端ベルト支持体の製造方法において、前記幅W及び前記厚みTが前記範囲内になるような条件で作製する。そうして得られたものの幅方向の先端を、前記第1差と前記第2差とが前記範囲内になるように研磨する。そうすることによって、前記無端ベルト支持体11が得られる。また、研磨によって得られた無端ベルト支持体は、支持体の端部の平滑性等の状態の悪化を充分に抑制しつつ、上記構成を満たすことができる。よって、このような支持体を用いて樹脂フィルムを製造すると、より高品質な樹脂フィルムが得られる。また、前記研磨の代わりに、凸部を切断したり、凹部には溶接により補強すること等も考えられる。
また、前記無端ベルト支持体11は、上述したように、一対のローラ12に掛け渡された無端状のベルトである。この無端ベルト支持体11は、図4に示すように、内周側から複数の支持ローラ41で支持されている領域を有していることが好ましい。そして、この複数の支持ローラ41で支持されている領域において、隣り合う支持ローラ41の間の距離(中心間距離)L5〜L8が100〜6000mmであることが好ましく、200〜5000mmであることがより好ましく、300〜4000mmであることがさらに好ましい。このような複数の支持ローラ41で支持されている領域を有することで、無端ベルト支持体11の振動を好適に抑制できる。また、このような複数の支持ローラ41で支持されている領域は、無端ベルト支持体11の一部の領域であってもよいし、無端ベルト支持体11の全域であってもよい。無端ベルト支持体11の一部の領域で有る場合、複数の支持ローラ41で支持されている領域は、例えば、流延リボンが着地する地点の近傍等の、無端ベルト支持体11の振動が起こりやすいところであることが好ましい。なお、図4は、図1に示す樹脂フィルムの製造装置に備えられた支持ロールの配置を示す概略図である。
また、複数の支持ローラ41で支持されている領域における、前記中心間距離が、短すぎると、支持ローラが密に配置されすぎ、無端ベルト支持体の走行を阻害するおそれがある。また、前記中心間距離が、長すぎると、支持ローラによる無端ベルト支持体の振動の抑制効果が不充分になる傾向がある。これらのことから、中心間距離が上記範囲内である領域を有することで、無端ベルト支持体の走行の阻害を抑制しつつ、無端ベルト支持体の振動を充分に抑制できる。
また、前記中心間距離L5〜L8は、それぞれが、上記範囲内であることが好ましく、さらに、前記中心間距離が、流延リボンの着地点に近いほど、短いことが好ましい。すなわち、前記支持ローラ41a、41b間の距離であるL5が最も短いことが好ましい。そして、前記支持ローラ41b、41c間の距離であるL6が、L5より長く、前記支持ローラ41c、41d間の距離であるL7はL6より長く、前記支持ローラ41d、41e間の距離であるL8はL7より長いことが好ましい。そうすることによって、無端ベルト支持体の振動をより好適に抑制できる。また、図4においては、支持ローラ41は、5本であるが、これに限定されず、5本より少なくてもよいし、5本より多くてもよい。
また、前記支持ローラ41は、無端ベルト支持体11を支持可能なローラであれば、特に限定されない。前記支持ローラ41としては、例えば、金属製のローラである金属ローラやゴム製のローラであるゴムローラ等が挙げられる。また、前記複数の支持ローラ41は、全て金属ローラであってもよいし、全てゴムローラであってもよいが、少なくとも1本がゴムローラであることが好ましい。前記支持ローラとして、ゴムローラを用いると、無端ベルト支持体の磨耗を抑制できる。さらに、前記複数の支持ローラ41のうち、無端ベルト支持体からの荷重が比較的高いローラ、具体的には、流延リボンの着地点に近い支持ローラ41aには、金属ローラを用いることが好ましい。また、前記複数の支持ローラ41のうち、無端ベルト支持体からの荷重が比較的低い高いローラ、具体的には、流延リボンの着地点に遠い支持ローラ41eには、ゴムローラを用いることが好ましい。そうすることで、無端ベルト支持体の磨耗だけではなく支持ローラの磨耗をも抑制しつつ、無端ベルト支持体の振動も抑制できる。よって、高品質な樹脂フィルムをより長期間にわたって製造することができる。
また、流延ダイ20によって流延する流延膜の幅は、無端ベルト支持体11の幅Wを有効活用する観点から、無端ベルト支持体11の幅Wに対して、80〜99%とすることが好ましい。また、無端ベルト支持体の代わりに、ドラム支持体を用いてもよい。このドラム支持体としては、例えば、表面が鏡面の、回転する金属製のドラム等が好ましく用いられる。
そして、無端ベルト支持体11は、その表面上に形成された流延膜(ウェブ)を搬送しながら、ドープ中の溶媒を乾燥させる。前記乾燥は、例えば、無端ベルト支持体11を加熱したり、加熱風をウェブに吹き付けることによって行う。
また、無端ベルト支持体11の走行速度は、特に限定されないが、例えば、50〜200m/秒程度であることが好ましい。また、流延ダイ20からのドープ14の吐出速度に対する無端ベルト支持体11の走行速度の比であるドラフト比は、特に限定されないが、例えば、0.8〜5程度であることが好ましい。前記ドラフト比がこの範囲内であると、安定して流延膜を形成させることができる。例えば、ドラフト比が大きすぎると、流延膜が幅方向に縮小されるネックインという現象を発生させる傾向があり、そうなると、幅の広い樹脂フィルムを形成しにくくなる。
前記剥離ローラ13は、無端ベルト支持体11のドープが流延される側の表面近傍に配置されており、無端ベルト支持体11と剥離ローラ13との距離は、1〜100mmであることが好ましい。また、剥離ローラ13は、無端ベルト支持体11上の、ある程度乾燥したウェブを剥離する際に用いる。この剥離ローラ13を支点として、乾燥されたウェブに張力をかけて引っ張ることによって、乾燥されたウェブがフィルム15として剥離される。また、無端ベルト支持体11からフィルムを剥離する際に、剥離張力及びその後の搬送張力によってフィルム15は、フィルムの搬送方向(Machine Direction:MD方向)に延伸される。
前記延伸装置16は、無端ベルト支持体11から剥離されたフィルム15を、ウェブの搬送方向と直交する方向(Transverse Direction:TD方向)に延伸させる。具体的には、フィルムの搬送方向に垂直な方向の両端部をクリップ等で把持して、対向するクリップ間の距離を大きくすることによって、TD方向に延伸する。
前記乾燥装置17は、複数の搬送ローラを備え、そのローラ間をフィルムを搬送させる間にフィルムを乾燥させる。その際、図1に示すように、加熱空気18を、乾燥装置17内に流通させることによって乾燥してもよいし、赤外線等を用いて乾燥してもよいし、または、加熱空気と赤外線とを併用して乾燥してもよい。簡便さの点から加熱空気を用いることが好ましい。
前記巻取装置19は、乾燥装置17で所定の残留溶媒率となったフィルムFを、巻き芯に巻き取る。また、フィルムFを巻き芯に巻き取る前に、フィルムの幅方向両端部にホットエンボス機構によりエンボス加工を施してもよい。なお、巻き取る際の温度は、巻き取り後の収縮によるすりきず、巻き緩み等を防止するために室温まで冷却することが好ましい。使用する巻取装置は、特に限定なく使用でき、一般的に使用されている巻取装置でよく、定テンション法、定トルク法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等の巻き取り方法で巻き取ることができる。
また、樹脂フィルムの製造装置は、本実施形態に係る樹脂フィルムの製造方法を実施できれば、特に限定されない。具体的には、樹脂フィルムの製造装置は、延伸装置や乾燥装置を備えていなくてもよく、また、それぞれが1つずつではなく、複数個ずつ備えられたものであってもよい。
また、樹脂フィルムの製造装置は、上記で説明した態様では、支持体として、無端ベルト支持体を備えたものを例示したが、ドラム支持体を備えたものであってもよい。具体的には、無端ベルト支持体11の代わりに、ドラム支持体を備えたこと以外、図1に示す樹脂フィルムの製造装置と同様の樹脂フィルムの製造装置等が挙げられる。また、ドラム支持体としては、例えば、表面にハードクロムめっき処理を施したステンレス鋼製の回転駆動ドラム等が挙げられる。
以下、本実施形態で使用する樹脂溶液(ドープ)の組成について説明する。
本実施形態で使用する樹脂溶液(ドープ)は、透明性樹脂を溶媒に溶解させたものである。
前記透明性樹脂は、溶液流延製膜法等によって基板状に成形したときに透明性を有する樹脂であればよく、特に制限されないが、溶液流延製膜法等による製造が容易であること、ハードコート層等の他の機能層との接着性に優れていること、光学的に等方性であること等が好ましい。なお、ここで透明性とは、可視光の透過率が60%以上であることであり、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上である。
前記透明性樹脂としては、具体的には、例えば、セルロースジアセテート樹脂、セルローストリアセテート樹脂、セルロースアセテートブチレート樹脂、セルロースアセテートプロピオネート樹脂等のセルロースエステル系樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂;ポリメチルメタクリレート樹脂等のアクリル系樹脂;ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、セロファン、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、シンジオタクティックポリスチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等のビニル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリアリレート系樹脂;ポリエーテルケトン樹脂;ポリエーテルケトンイミド樹脂;ポリアミド系樹脂;フッ素系樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、セルロースエステル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンを含む)系樹脂が好ましい。さらに、セルロースエステル系樹脂が好ましく、セルロースエステル系樹脂の中でも、セルロースアセテート樹脂、セルロースプロピオネート樹脂、セルロースブチレート樹脂、セルロースアセテートブチレート樹脂、セルロースアセテートプロピオネート樹脂、セルローストリアセテート樹脂が好ましく、セルローストリアセテート樹脂が特に好ましい。また、前記透明性樹脂は、上記例示した透明性樹脂を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
次に、前記セルロースエステル系樹脂について説明する。
セルロースエステル系樹脂の数平均分子量は、30000〜200000であることが、樹脂フィルムに成型した場合の機械的強度が強く、かつ、溶液流延製膜法において適度なドープ粘度となる点で好ましい。また、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が、1〜5の範囲内であることが好ましく、1.4〜3の範囲内であることがより好ましい。
また、セルロースエステル系樹脂等の樹脂の平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィーを用い測定できる。よって、これらを用いて数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)を算出し、その比を計算することができる。
セルロースエステル系樹脂は、置換基として、アシル基、具体的には、炭素数が2〜4のアシル基を有しているものが好ましい。このアシル基の置換度としては、例えば、2.2〜2.95であることが好ましい。また、その置換度としては、例えば、アセチル基の置換度をX、プロピオニル基又はブチリル基の置換度をYとした時、XとYとの合計値が2.2以上2.95以下であって、Xが0より大きく2.95以下であることが好ましい。
また、アシル基で置換されていない部分は通常水酸基として存在している。これらのセルロースエステル系樹脂は、公知の方法で合成することができる。アシル基の置換度の測定方法は、ASTM−D817−96の規定に準じて測定することができる。
本実施形態で使用される溶媒は、前記透明性樹脂に対する良溶媒を含有する溶媒を用いることができる。前記良溶媒は、使用する透明性樹脂によって異なる。例えば、透明性樹脂がセルロースエステル系樹脂の場合、セルロースエステルのアシル基置換度によって、良溶媒と貧溶媒とが変わり、例えばアセトンを溶媒として用いる時には、セルロースエステルの酢酸エステル(アセチル基置換度2.4)、セルロースアセテートプロピオネートでは良溶媒になり、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.8)では貧溶媒となる。したがって、使用する透明性樹脂により、良溶媒及び貧溶媒が異なってくるので、一例としてセルロースエステル系樹脂の場合について説明する。
セルロースエステル系樹脂に対する良溶媒としては、例えば、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、アセトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、ジオキソラン誘導体、シクロヘキサノン、蟻酸エチル、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロパノール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロパノール、ニトロエタン等が挙げられる。これらの中でも、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物、ジオキソラン誘導体、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン等が好ましい。これらの中でも、メチレンクロライドが好ましい。これらの良溶媒は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、ドープには、透明性樹脂が析出してこない範囲で、貧溶媒を含有させてもよい。セルロースエステル系樹脂に対する貧溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール等の炭素原子数1〜8のアルコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸プロピル、モノクロルベンゼン、ベンゼン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、メチルセルソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、エタノールが好ましい。これらの貧溶媒は、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、本実施形態で使用される樹脂溶液は、本発明の効果を阻害しない範囲で、前記透明性樹脂、及び前記溶媒以外の他の成分(添加剤)を含有してもよい。前記添加剤としては、例えば、微粒子、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤、導電性物質、難燃剤、滑剤、及びマット剤等が挙げられる。
次にドープを調製する方法の一例として、透明性樹脂としてセルロースエステル系樹脂を用いた場合について説明する。
ドープを調製する時の、セルロースエステル系樹脂の溶解方法としては、特に限定なく、一般的な方法を用いることができる。加熱と加圧を組み合わせることによって、常圧における溶媒の沸点以上に加熱できることを利用し、常圧における沸点以上で溶媒にセルロースエステル系樹脂を溶解させることが、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止する点から好ましい。また、セルロースエステル系樹脂を貧溶媒と混合して湿潤又は膨潤させた後、さらに良溶媒を添加して溶解する方法も好ましく用いられる。
次に、得られたセルロースエステル系樹脂の溶液を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過する。
以上のような、本実施形態に係る樹脂フィルムの製造方法によれば、高品質な樹脂フィルムを製造することができる。さらに、幅が広くても、膜厚が薄くても、高品質な樹脂フィルムを製造することができる。
また、前記樹脂フィルムの厚み(膜厚)は、40μm以下であることが好ましく、10〜40μmであることがより好ましく、15〜30μmであることがさらに好ましい。このような膜厚であれば、液晶表示装置の薄型化や樹脂フィルムの安定生産性等から好ましい。一方で、膜厚の薄い樹脂フィルムを製造しようとすると、厚みむらが発生しやすい傾向があった。そうであったとしても、本実施形態に係る樹脂フィルムの製造方法であれば、厚みむらの発生を充分に抑制できる。よって、液晶表示装置の薄型化等を好適に実現できる樹脂フィルムが得られる。なお、ここでの膜厚とは、平均膜厚のことである。この測定方法としては、例えば、株式会社ミツトヨ製の接触式膜厚計により、光学フィルムの幅方向に20〜200箇所、膜厚を測定し、その測定値の平均値を膜厚として算出する。
(偏光板)
本実施形態に係る樹脂フィルムの製造方法によって得られた樹脂フィルムは、偏光板の保護フィルムとして用いることができる。このように樹脂フィルムを保護フィルムとして用いた偏光板は、偏光素子と、前記偏光素子の表面上に配置された透明保護フィルムとを備え、前記透明保護フィルムが、前記樹脂フィルムである。前記偏光素子とは、入射光を偏光に変えて射出する光学素子である。
前記偏光板としては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素溶液中に浸漬して延伸することによって作製される偏光素子の少なくとも一方の表面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて、前記樹脂フィルムを貼り合わせたものが好ましい。また、前記偏光素子のもう一方の表面にも、前記樹脂フィルムを積層させてもよいし、別の偏光板用の透明保護フィルムを積層させてもよい。
前記偏光板は、上述のように、偏光素子の少なくとも一方の表面側に積層する保護フィルムとして、前記樹脂フィルムを使用したものである。その際、前記樹脂フィルムが位相差フィルムとして働く場合、樹脂フィルムの遅相軸が偏光素子の吸収軸に実質的に平行または直交するように配置されていることが好ましい。
このような偏光板は、透明保護フィルムとして、本実施形態に係る樹脂フィルムを用いている。この樹脂フィルムは、厚みむらの少ない高品質なものである。また、この樹脂フィルムとしては、膜厚が薄くなるようにしても、高品質なものが得られる。このため、得られた偏光板も、高品質であり、膜厚の薄い樹脂フィルムを用いることで、薄くても高品質なものが得られる。よって、得られた偏光板は、例えば、液晶表示装置に適用した際に、液晶表示装置の高画質化を実現できるものである。
(液晶表示装置)
また、前記偏光板は、液晶表示装置の偏光板として用いることができる。前記偏光板を備えた液晶表示装置は、液晶セルと、前記液晶セルを挟むように配置された2枚の偏光板とを備え、前記2枚の偏光板のうち少なくとも一方が、前記偏光板である。なお、液晶セルとは、一対の電極間に液晶物質が充填されたものであり、この電極に電圧を印加することで、液晶の配向状態が変化され、透過光量が制御される。このような液晶表示装置は、偏光板用の透明保護フィルムとして、前記偏光板を用いる。そうすることによって、コントラスト等が向上された、高画質な液晶表示装置が得られる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
(ドープの調製)
まず、メチレンクロライド418質量部及びエタノール23質量部を入れた溶解タンクに、透明性樹脂としてセルローストリアセテート樹脂(アセチル基の置換度2.88)100質量部を添加し、さらに、トリフェニルホスフェート8質量部、エチルフタリルエチルグリコール2質量部、チヌビン326(BASFジャパン株式会社製)1質量部、及びアエロジル200V(日本アエロジル株式会社製)0.1質量部を添加した。そして、液温が80℃になるまで昇温させた後、3時間攪拌した。そうすることによって、樹脂溶液が得られた。その後、攪拌を終了し、液温が43℃になるまで放置した。そして、放置後の樹脂溶液を、濾過精度0.005mmの濾紙を使用して濾過した。濾過後の樹脂溶液を一晩放置することにより、樹脂溶液中の気泡を脱泡させた。このようにして得られた樹脂溶液を、ドープとして使用して、以下のように、樹脂フィルムを製造した。
(樹脂フィルムの製造)
まず、得られたドープの温度を35℃に、無端ベルト支持体の温度を20℃に調整した。そして、図1に示すような樹脂フィルムの製造装置を用い、走行速度(流延速度)70m/分の無端ベルト支持体に流延ダイ(コートハンガーダイ)からドープを流延した。なお、最終的に得られる樹脂フィルムの厚みが40μmとなるように、流延ダイのスリップ間隔を予め調整しておいた。
また、無端ベルト支持体としては、ステンレス鋼(SUS316製)、かつ走査型原子間力顕微鏡(AFM)による3次元表面粗さ(Ra)が、平均1.0nmの超鏡面に研磨したエンドレスベルトからなる無端ベルト支持体を用いた。また、無端ベルト支持体としては、幅Wが1500mmであり、厚みTが1.4mmであり、1周分の長さが40mであるエンドレスベルトの幅方向の先端を、p−p距離が15mmとなるように研磨したものを用いた。
なお、幅方向の一方の先端と他方の先端とにおけるL9,L10を、レーザ寸法測定器(株式会社キーエンス製のLS−9000)を用い、この測定器から照射されるレーザを、走行中の支持体端部にあてることにより、L9,L10を測定し、測定されたL9,L10と測定器間の距離とから、前記幅Wを算出した。なお、前記幅Wは、ベルト1周分1秒間隔で測定して得られた測定値から得られた値の平均値である。また、前記厚みTは、株式会社ミツトヨ製の接触式膜厚計により、ベルト端部から20mmの位置を長手方向に1m間隔で、膜厚を測定し、その測定値の平均値である。また、幅方向の一方の先端と他方の先端とにおけるL11〜L14を、レーザ寸法測定器(株式会社キーエンス製のLS−5000シリーズ)を用い、この測定器から照射されるレーザを、走行中の支持体端部にあてることにより、L11〜L14を測定し、測定されたL11〜L14からp−p距離を算出した。
そして、無端ベルト支持体側の乾燥機から、30℃の乾燥風を、無端ベルト支持体上のウェブに送ることによって、ウェブを乾燥させる。その乾燥したウェブを、無端ベルト支持体からフィルムとして剥離した。
剥離したフィルムを、搬送ローラで搬送しながら、残留溶媒率が80質量%まで乾燥した。その乾燥したフィルムを、延伸装置(テンター)を用いて、100℃の環境下で、フィルムの両端をクリップで把持しながら、TD方向に6%延伸した後、クリップを解放した。そして、延伸されたフィルムを、搬送ローラで搬送しながら、乾燥装置を用いて125℃で乾燥させた。その後、乾燥したフィルムを巻取装置で巻き取ることによって、ロール状に巻き取られた樹脂フィルムが得られた。
このようにして得られた樹脂フィルムは、膜厚25μm、幅1400mm、巻取長3000mのセルローストリアセテートフィルムであった。
[実施例2〜9、比較例1〜28]
使用した無端ベルト支持体が、表1に示す、幅W、厚みT、及びp−p距離であるものを用いたこと以外、実施例1と同様である。
[評価(厚みむら)]
得られた樹脂フィルムの厚みを、膜厚計(東京精密株式会社製の膜厚測定器DH−150)を用いて、樹脂フィルムの長手方向(搬送方向)に連続測定した。この連続測定により得られた測定値(チャート)から、樹脂フィルムの厚みの最大値と最小値との差、及び平均膜厚を算出した。この算出した値を用いて、下記式から、厚みむら(横段むら)の評価に用いる評価値を算出した。
評価値(%)=最大値と最小値との差/平均膜厚×100
横段とは、樹脂フィルムに、搬送方向に垂直にのびる段である。このことから、樹脂フィルムの長手方向(搬送方向)に連続測定した厚みの最大値と最小値との差の、平均膜厚に対する割合を評価値として用いることで、平均膜厚に対する横段の大きさとして評価することができる。すなわち、この評価値が大きいほど、横段が大きく、厚みむら(横段むら)が大きいことを示す。
具体的には、この評価値が0.4%未満であれば、「◎」と評価し、0.4%以上0.6%未満であれば、「○」と評価し、0.6%以上0.8%未満であれば、「△」と評価し、0.8%以上1.0%未満であれば、「×」と評価し、1.0%以上であれば、「××」する。
この評価結果を、無限ベルト支持体の、幅W、厚みT、及びp−p距離とともに、表1に示す。
Figure 0006586787

表1から、幅Wが1500〜2500mmであり、厚みTが1.4〜1.8mmであり、p−p距離が15mm以下である無端ベルト支持体を用いた場合(実施例1〜9)は、そうでない場合(比較例1〜28)と比較して、厚みむらの少ない樹脂フィルムを製造できることがわかった。なお、上記実施例1〜9及び比較例1〜28は、無端ベルト支持体の1周分の長さが40mのものを用いたが、120mのものを用いても、同様の結果であった。
[参考例1]
流延ダイの、支持体の走行方向上流側に減圧室を設け、その減圧室を減圧値−200Paとなるように減圧させたこと以外、比較例1と同様に行った。
得られた樹脂フィルムの厚みむらは、「×」であった。
[参考例2]
減圧値が−400Paとなるように減圧させたこと以外、参考例1と同様に行った。
得られた樹脂フィルムの厚みむらは、「△」であった。
[参考例3]
減圧値が−600Paとなるように減圧させたこと以外、参考例1と同様に行った。
得られた樹脂フィルムの厚みむらは、「△」であった。
以上の参考例1〜3からわかるように、p−p距離が15mmを越える無端ベルト支持体を用いた場合、流延ダイの、支持体の走行方向上流側の雰囲気を減圧しても、厚みむらを充分に抑制できない。このことからも、幅Wが1500〜2500mmであり、厚みTが1.4〜1.8mmであり、p−p距離が15mm以下である無端ベルト支持体を用いることが、厚みむらの抑制に効果的であることがわかる。
11 支持体
12 ローラ
13 剥離ローラ
14 樹脂溶液(ドープ)
15 フィルム
16 延伸装置
17 乾燥装置
18 加熱空気
19 巻取装置
20 流延ダイ
21 流延ダイ本体
21a マニホールド部
21b 吐出口
21c スリット部
22 ドープ供給管
26 ドープ
31 中心線
32,33 先端
41 支持ローラ

Claims (2)

  1. 透明性樹脂を含有する樹脂溶液を、走行する支持体上に流延ダイから流延して流延膜を形成する流延工程と、
    前記流延膜を前記支持体から剥離する剥離工程とを備え、
    前記支持体の幅が1500〜2500mmであり、
    前記支持体の厚みが1.4〜1.8mmであり、
    前記支持体の幅方向の一方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第1差、及び前記支持体の幅方向の他方の先端から幅方向の中心線までの距離の最大値と最小値との第2差が、ともに15mm以下であり、
    前記支持体が、一対のローラに掛け渡された無端状のベルトであり、
    前記ベルトが、内周側から複数の支持ローラで支持され、隣り合う前記支持ローラ間の距離が100〜6000mmで配置されている領域を有することを特徴とする樹脂フィルムの製造方法。
  2. 前記複数の支持ローラのうち、少なくとも1本が、ゴムローラである請求項に記載の樹脂フィルムの製造方法。
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