KR101594955B1 - 용액 캐스팅 방법 및 용액 캐스팅 장치 - Google Patents

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Abstract

용액 캐스팅 장치에서, 셀룰로오스 에스테르 및 용제를 함유하는 폴리머 도프를 캐스팅하여 셀룰로오스 에스테르 필름을 연속적으로 형성한다. 여과 장치는 캐스팅될 폴리머 도프를 여과하기 위한 필터 스크린 상에 침전된 여과 보조제의 프리코트를 갖는다. 세정기는 여과 장치로의 폴리머 도프의 공급이 중단된 후에 여과 장치를 세정한다. 필터 재생 장치는 여과 보조제, 폴리머 도프 및 용제를 포함하는 프리코트 용액을 사용하여 세정된 여과 장치에 여과 보조제의 프리코트를 침전한다. 배수 라인은 프리코트를 침전시킨 후에 여과 장치로부터 프리코트 용액을 배수한다. 여과 장치는 배수시 용제 포화 가스로 채워진다. 밸브 기구는 복수의 여과 장치를 변환하여, 복수의 여과 장치 중에서 일부의 여과 장치를 세정기, 필터 재생 장치 및 배수 라인으로 관리한다.
용액 캐스팅 방법, 용액 캐스팅 장치

Description

용액 캐스팅 방법 및 용액 캐스팅 장치{SOLUTION CASTING PROCESS AND APPARATUS}
본 발명은 용액 캐스팅 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용액이 캐스팅되기 전에 여과되고 여과의 효율성이 여과의 유동 라인을 관리함으로써 유지될 수 있는 용액 캐스팅 방법 및 장치에 관한 것이다.
셀룰로오스 에스테르 필름과 같은 폴리머 필름은 편광판의 보호 필름 및 광시야각 필름의 형태로 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널과 같은 다른 광학 장치에 사용된다. 광학적 용도의 폴리머 필름의 제조 방법은 용융 캐스팅 공정 및 용액 캐스팅 공정을 포함한다. 용액 캐스팅에서는, 용제의 폴리머 용액으로서의 도프를 이동 지지체 상에 캐스팅하여 캐스팅 필름을 형성하고, 지지체로부터 박리하고, 건조하여 폴리머 필름을 얻는다. 용융 캐스팅에서 발생할 수 있는 열손상의 문제는 없다. 용액 캐스팅은 고 투명성 및 고 광학특성이 중요한 폴리머 필름을 제조하는데 매우 적합하다.
불순물은 용제에 불용인 물질로서 도프에 존재한다. 원인으로서, 불순물은 도프의 원료에 함유될 수도 있고, 또는 제조과정에서 혼합된 먼지 또는 불필요한 입자일 수 있다. 불순물이 포함된 도프를 사용할 경우, 불순물이 지지체 상에 침전되어 지지체로부터 박리하는데 어려움을 야기한다. 폴리머 필름 중의 불순물은 광학적 용도에서 광을 산란시킬 수 있기 때문에 폴리머 필름은 낮은 품질을 가질 수 있다. 캐스팅 전에 도프로부터 불순물을 제거하는 것이 필요하다.
일반적으로, 용액 캐스팅에서는 다공성 형태의 필터가 불순물을 제거할 목적으로 사용되어, 캐스팅하기 전에 도프를 여과한다. 필터의 예로는 여과지, 금속 필터, 여과포 등이 열거된다. 그러나, 필터의 세공은 여과 시작 후의 시간이 길어짐에 따라 막히기 쉽다. 여과의 효율성은 여과 압력의 증가 또는 여과 유량의 감소에 인하여 저하될 수 있다. 금속 필터를 사용하면, 금속 필터는 여과의 역방향으로 세정액을 흘려보냄으로써 역류 세정된다. 세정액은 순환되어 금속 필터를 세정하고 재생된다. 그러나, 이러한 이용 가능한 방법은 여과의 일시적인 조절만을 위한 것이기 때문에 여과의 효율성을 증가시키는 방법은 공지되어 있지 않다.
여과지, 금속 필터 및 여과포와 같은 필터만이 사용되면, 불용성 물질인 불순물을 제거하는 것은 여전히 어렵다. 미국 특허 제 2004/023051(일본 특허 2004-107629에 대응함)는 여과 보조제가 필터와 함께 사용되어 불용성인 불순물을 제거하는 여과가 개시되어 있다. 예컨대, 여과 보조제는 화학적으로 불활성인 이산화규소(SiO2)의 입자 또는 분말이다. 여과 보조제는 금속의 메시와 같은 필터 스크린 또는 필터 셉텀(filter septum) 상에 랜덤으로 침전된다. 불순물의 불용성 정도에 상관없이 침전층을 갖는 필터를 통해 도프를 통과시킴으로써 불순물은 여과 보조제에 흡수되어 여괴(filter cake)로서 성장된다. 따라서, 매우 맑은 여액이 얻어질 수 있다. 여과 보조제는 필터의 막힘을 억제하는데 더 효과적이어서, 여과된 도프를 사용함으로써 생산성이 증가된다.
제조 속도를 증가시키기 위해서는 도프의 캐스팅시 캐스팅 필름의 자기 지지성의 빠른 발현이 요구된다. 고농도의 도프가 바람직하지만, 여과 보조제가 고점성의 도프를 여과하는데 사용되면 압력 손실이 현저히 커질 수 있다. 적절한 여과 보조제를 사용하는 것이 세공의 형태를 유지하여 충분히 큰 직경의 입자에 의한 압력 손실을 보상함에 있어서 중요하다.
여과 보조제를 사용하는 여과에서, 충분한 양의 여과 보조제를 필터 스크린 또는 금속 메시에 침전되는 프리코트 형성 조작이 요구된다. 용액 또는 유체의 교환이 없는 간편성 및 좋은 효율성 때문에 프리코트 형성 또는 필터 재생에서 여과시 동일 용액 또는 도프를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 통상적으로 용액 캐스팅에서 사용되는 도프의 경우에 고점성에 기인한 높은 압력 손실 및 충분한 유량의 한계에 문제가 있다. 유량이 매우 높아질 수 없기 때문에, 프리코트 형성 또는 필터 재생에 걸리는 시간은 상당히 길어져서, 여과의 효율성이 낮아질 수 있다. 여과되는 도프 대신에 프리코트 용액으로서의 도프용 용제만을 사용하는 것이 고려된다. 그러나, 문제는 프리코트 용액의 점도가 지나치게 작아지는 문제가 발생한다. 여과 보조제의 침전이 상당해질 수 있다. 이것에 의해 필터 하우징에서 여과 보조제의 밀도 분배가 비균일해진다. 균일한 형태의 프리코트가 쉽게 형성될 수 없다.
폴리머 도프를 희석하여 제조한 희석된 도프를 사용하는 것도 고려된다. 그 러나, 희석된 도프는 빠르게 증발되는 특징을 갖는다. 희석된 도프는 적절한 처리방법으로 취급되지 않으면 불필요한 표면층이 생성되기 쉽다. 여과 보조제의 표면중의 세공이 막히게 되어 효과적인 도프의 여과를 할 수 없게 된다.
상기 문제의 관점에서, 본 발명의 목적은 용액을 캐스팅하기 전에 여과하고 여과의 유동 라인을 관리함으로써, 여과의 효율성을 유지할 수 있는 용액 캐스팅 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적 및 이점을 달성하기 위해서, 폴리머 및 용제를 함유하는 폴리머 도프를 캐스팅하여 폴리머 필름을 연속 형성하는 용액 캐스팅 공정이 제공된다. 캐스팅할 폴리머 도프를 필터 스크린 상에 침전된 여과 보조제의 프리코트를 갖는 여과 장치에서 여과하는 여과 단계가 있다. 세정 단계에서는, 여과 장치로의 폴리머의 공급을 중단한 후에 여과 장치를 세척한다. 필터 재생 장치에서는, 여과 보조제, 폴리머 도프 및 용제를 함유하는 프리코트 용액을 사용하여 세척한 여과 장치에 여과 보조제의 프리코트를 침전한다. 배수 단계에서는, 프리코트를 침전한 후의 여과 장치로부터 프리코트 용액을 배수하고, 여기서 여과 장치는 배수시에 용제 포화 가스로 채워진다. 전환 단계에서는, 복수의 여과 장치를 전환하여 복수의 여과 장치 중에서 일부의 여과장치에 세정 단계, 필터 재생 단계 및 배수 단계를 행한다.
세정 단계에서는, 여과 보조제가 슬러리 형태로 배수된 후에 세정이 행해진다.
전환 단계에서는, 여과 장치의 여과 효율성 정보가 모니터링되어, 효율성 정보가 기준 효율성 정보보다 낮아지면 여과 장치가 세정 단계에서 세정된다.
프리코트 용액의 점도는 0.5-200mPa.s이다.
필터 재생 단계에서, 여과 보조제의 최종 침강속도는 10-4~1㎝/sec의 범위내로 제어된다.
필터 재생 단계에서는, 필터 스크린에 대한 프리코트의 용액의 유량은 3.3-80L/(㎡.min)이다.
배수 단계에서의 프리코트 용액의 배수 유량은 프리코트면에 대해서 1×10-3m/sec 이하이다.
여과 보조제는 평균 입자 직경 20-50미크론 범위내의 이산화규소이고, 상기 폴리머는 셀룰로오스 아실레이트이고, 프리코트 용액 중의 여과 보조제의 밀도는 0.25-5.0중량%이고, 또한 프리코트 용액 중의 셀룰로오스 밀도는 0.5-5.0중량%이다.
복수의 여과 장치는 평행하게 연결되어 있고, 전환 단계에서 여과 장치는 순환적으로 전환되어 여과 단계가 계속된다.
폴리머 및 용제를 함유하는 폴리머 도프를 캐스팅하여 폴리머 필름을 연속적으로 형성하는 용액 캐스팅 장치가 제공된다. 여과장치는 캐스팅할 폴리머 도프를 여과하기 위한, 필터 스크린 상에 침전된 여과 보조제의 프리코트를 갖는다. 세정기는 여과 장치로의 폴리머 도프의 공급이 중단된 후에 여과 장치를 세정한다. 필터 재생 장치는 여과 보조제, 폴리머 도프 및 용제를 함유하는 프리코트 용액을 사용하여 세정된 여과 장치에 여과 보조제의 프리코트를 침전시킨다. 배수 라인은 프리코트를 침전한 후의 여과 장치로부터 프리코트 용액을 배수하고, 여기서 여과 장치는 배수시 용제 포화 가스로 채워진다. 밸브 기구는 복수의 여과 장치를 전환하여, 복수의 여과 장치 중에서 일부의 여과 장치를 세정기, 필터 재생 장치 및 배수 라인으로 관리한다.
세정기는 여과 보조제가 슬러리의 형태로 배수된 후에 세정한다.
또한, 제어기는 여과 장치의 여과 효율성 정보를 모니터링하여, 효율성 정보가 기준 효율성 정보보다 낮아지면 세정기의 여과 장치를 세정하도록 밸브 기구를 작동시킨다.
필터 재생 장치는 상기 폴리머 도프를 용제로 희석하여 얻어진 희석 폴리머 도프에 여과 보조제를 분산시켜 프리코트 용액을 얻기 위한 프리코트 용액 저장소를 포함한다.
필터 재생 장치는 프리코트 용액을 저장하기 위해 순환 저장소를 포함한다. 배수 라인은 여과 장치로부터 순환 저장소로 프리코트 용액을 복귀시킨다. 또한, 가스 유동 라인은 순환 저장소로부터의 용제의 용제 포화 가스를 갖는 상기 여과 장치에 공급한다. 프리코트면에 대한 배수 라인에서의 프리코트 용액의 배수 유량은 1×10-3m/sec 이하이다.
세정기는 세정액을 보존하기 위한 세정 탱크를 포함한다. 세정 라인은 세정액이 여과 장치를 통과하도록 여과 장치에 세정액을 분배한다. 복귀 라인은 여과 장치중에 세정액을 통과시킴으로써 얻어진 슬러리를 세정 탱크에 공급하여 순환시킨다. 분리기가 세정 탱크로부터의 슬러리를 용액 및 고체성분으로 분리한다.
또한, 폴리머 도프 피딩 장치는 폴리머 도프를 공급한다. 복수의 여과 장치는 제 1 및 제 2 여과 장치를 포함한다. 밸브 기구는 폴리머 도프 피딩 장치와 제 1 및 제 2 여과 장치를 선택적으로 연결하기 위한 제 1 밸브를 포함한다. 제 2 밸브는 세정기와 제 1 및 제 2 여과 장치를 선택적으로 연결한다. 제 3 밸브는 필터 재생 장치와 제 1 여과 및 제 2 여과 장치를 선택적으로 연결한다. 제어기는 제 1 ,제 2 및 제 3 밸브를 제어하고, 여기서 제어기는 제 1 여과 장치가 폴리머 도프 피딩 장치와 연결된 경우에는, 우선 세정기를 제 2 여과기와 연결한 후 필터 재생 장치를 제 2 여과 장치와 연결하고, 제 2 여과 장치가 폴리머 도프 피딩 장치와 연결된 경우에는 우선 세정기를 제 1 여과 장치와 연결한 후 필터 재생 장치를 제 1 여과 장치와 연결한다.
따라서, 필터 재생이 프리코트 형성시 용제 및 용제 포화 가스를 사용함으로써 신뢰할 수 있는 방법으로 행해질 수 있기 때문에 여과의 효율성은 여과의 유동 라인을 관리함으로써 유지될 수 있다.
도 1에서, 용액 캐스팅계 또는 장치(10)는 폴리머 도프 피딩 장치(11), 여과 서브시스템 또는 장치(12), 및 용액 캐스팅 서브시스템 또는 장치(13)를 포함한다.
폴리머 도프 피딩 장치(11)는 유량계(14), 용제 탱크(15), 첨가제 디스펜서(16), 용해 탱크(17) 및 저장 탱크(18)를 포함한다. 용제(21)는 용제 탱크 (15)에 포함된다. 컨트롤 밸브(23)는 개폐에 작동되면, 용제(21)의 공급량이 조정된다. 첨가제(22)는 첨가제 디스펜서(16)에 포함된다. 컨트롤 밸브(24)가 개패에 작동되 면, 첨가제(22)의 공급량이 조정된다.
폴리머(20)의 예는 용액 캐스팅 방법에 적합한 것이면 제한되지 않는다. 고 투명성 및 고 광학특성을 갖는 폴리머 필름은 셀룰로오스 아실레이트를 사용하여 얻어질 수 있고, 편광판, 광학 보상 필름 등의 보호 필름으로서 효과적으로 사용될 수 있다. 평균 아세틸화도 57.5-62.5%를 갖는 셀룰로오스 아세테이트의 폴리머 필름은 투명 기판으로서 본 발명에서 바람직하게 사용된다. 아세틸화도의 용어는 셀룰로오스의 단위 중량당 셀룰로오스와 결합하는 아세트산의 양을 의미한다. 이것은 ASTM 의 아세틸화도의 측정 및 계산에 따라 측정될 수 있다: D-817-91(셀룰로오스 아세테이트 등의 테스트). 실시 형태에 있어서는, 입자 형상의 셀룰로오스 트리아세테이트가 사용된다. 용제와의 상용성의 관점에서, 바람직하게는 입자 형상의 폴리머의 90중량% 이상은 입자 직경이 0.1-4mm이고, 바람직하게는 입자 직경 1-4mm이다.
도프의 원료로서의 용제(21)는 바람직하게는 할로겐화 탄화수소, 에스테르, 케톤, 에테르, 알콜 등이다. 이들은 사용하는 폴리머와의 상용성에 따라 선택될 수 있다. 용제(21)는 단일 화합물이어도 좋고, 또는 복수의 화합물을 함유하는 혼합 용제이어도 좋다. 용제의 예로는:
디클로로메탄과 같은 할로겐화 탄화수소;
메틸 아세테이트, 메틸 포르메이트, 에틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 부틸 아세테이트와 같은 에스테르;
아세톤, 메틸에틸케톤 및 시클로헥사논과 같은 케톤;
디옥산, 디옥솔란, 테트라히드로푸란, 디에틸에테르 및 메틸 t-부틸에테르와 같은 에테르;
메탄올 및 에탄올과 같은 알콜이 열거된다.
첨가제(22)의 원료는 셀룰로오스 에스테르 필름의 바람직한 특징에 따라 선택될 수 있다. 원료의 예로는 가소제, 자외선(UV) 흡수제, 박리 촉진제, 불소 함유 계면활성제, 및 기타 첨가제가 열거된다. 구체적으로, 바람직한 가소제는 다음과 같다:
트리페닐 포스페이트(TPP), 트리크레실 포스페이트, 크레실 디페닐 포스페이트, 옥틸 디페닐 포스페이트, 디페닐 비페닐 포스페이트(BDP), 트리옥틸 포스페이트 및 트리부틸 포스페이트와 같은 포스페이트 에스테르;
디에틸 프탈레이트, 디메톡시 에틸 프탈레이트, 디메틸 프탈레이트 및 디옥틸 프탈레이트와 같은 프탈레이트 에스테르;
트리아세틴, 트리부틸린, 부틸프탈릴부틸 글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸 글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸 글리콜레이트 및 부틸프탈릴부틸 글리콜레이트와 같은 글리콜레이트 에스테르기 열거된다.
특히, 가소제의 바람직한 예는 셀룰로오스 에스테르 필름에 사용되는 트리페닐 포스페이트(TPP)이다. 여기서, 이들 이외의 공지된 가소제가 사용될 수 있다. UV 흡수제의 예로는 옥시벤조페논 화합물, 벤조트리아졸 화합물, 살리실레이트 에스테르 화합물, 벤조페논 화합물, 시아노아크릴레이트 화합물 및 니켈 착염 화합물이 있다. 특히, 벤조트리아졸 화합물 및 벤조페논 화합물이 바람직하다.
교반 블레이드(27)는 용해 탱크(17)에 배치된다. 교반 모터(26)는 교반 블레이드(27)를 회전시킨다. 교반 블레이드(27)는 회전에 의해서 폴리머(20), 용제(21) 및 첨가제(22)를 용제 탱크(15)에서 교반시킨다. 제 1 용액(30) 또는 이들 성분의 프리믹스(premix) 용액은 교반에 의해서 얻어진다. 제 1 용액(30)은 아직 완전하게 용해되지 않은 폴리머(20)를 갖는다.
용해 탱크(17) 중의 제 1 용액(30)은 저장 탱크(18)에 공급되어 저장된다. 따라서, 용해 탱크(17)는 비워진다. 제 1 용액(30)의 반복 제조가 연속 배치식 공정으로서 가능하다. 또한, 저장 탱크(18)는 교반 블레이드(32) 및 이것을 회전시키기 위한 교반 모터(31)를 포함한다. 제 1 용액(30)은 교반 블레이드(32)의 회전에 의해서 교반되어 균일해진다.
유동 라인(36) 및 펌프(35)는 저장 탱크(18)와 연결된다. 제 1 용액(30)은 유동 라인(36)를 통해서 저장 탱크(18)로부터 가열기(40)로 공급된다. 다중관 열교환기 및 정적형 믹서 등의 인라인 혼합기가 가열기(40)에 사용된다. 가열기(40)는 제 1 용액(30)을 가열한다. 가열기(40)에서의 가열 온도는 50~120℃인 것이 바람직하다. 가열기(40)에서의 가열 시간은 5~30분인 것이 바람직하다. 제 1 용액 또는 프리믹스 용액에서 폴리머(20)를 포함하는 용질은 변성되지 않고 완전하게 용해되어 폴리머 도프(41)가 얻어진다. 폴리머 도프(41)는 초기에 제조되어 셀룰로오스 에스테르의 고형분 밀도가 14~24중량%의 범위 내이다. 폴리머 도프(41)는 필요에 따라서 플래시 응축 등에 의해서 응축될 수 있다.
냉각기(42)에 가열기(40)에 의해서 가열된 폴리머 도프(41)와 공급된다. 냉 각기(42)는 폴리머 도프(41)를 폴리머 도프(41)의 용제의 주성분의 비등점 이하의 온도로 냉각시킨다. 냉각기(42)에는 펌프(43)가 연결된다. 여과 서브시스템(12)의 보디 공급 탱크(45)에 냉각될 폴리머 도프(41)가 펌프(43)에 의해서 공급된다.
여과 서브시스템(12)은 보디 공급 탱크(45), 여과 보조제 탱크(46), 제 1 여과 장치(47), 제 2 여과 장치(48), 프리코트 용액 순환기 또는 프리코트 형성 장치로서의 필터 재생 장치(49), 세정액 순환기로서의 세정기(50), 및 캐스팅 도프 탱크(51)를 포함한다. 여과 서브시스템(12)에 있어서는, 여과 보조제(44)가 폴리머 도프(41)를 여과하기 위해서 사용되어 캐스팅 도프(52)가 여액으로서 얻어진다. 밸브(V1~V7)는 보디 공급 탱크(45)와 여과 보조제 탱크(46), 및 캐스팅 도프 탱크(51)와 여과 장치(47, 48) 사이의 유동 라인에 존재하고, 전환 조작되어 여과 장치(47, 48)를 세정하고 프리코트를 형성한다. 따라서, 폴리머 도프(41)가 연속적으로 여과되어 캐스팅 도프(52)가 얻어진다. 여기서, 여과 서브시스템(12)에서의 밸브(V1~V7)는 실시형태와 상이한 방식으로 변형되어도 좋다. 또한, 각종 목적을 위해서 여과 서브시스템(12)은 부가적 펌프(도시하지 않음)를 포함한다.
여과 보조제 용액(56)은 여과 보조제 탱크(46)에 저장된다. 펌프(57)와 밸브(58)는 협동하여 보디 공급 탱크(45)에 여과 보조제 용액(56)을 공급한다. 여과 보조제 용액(56)은 용제 및 용제에 분산된 여과 보조제(44)로 구성되고, 폴리머 도프(41) 중의 불순물을 포획하는 효율성을 증가시키기 위해서 사용된다. 여과 보조제(44)의 예는 한정되지 않지만, 과립 형상의 규조토(SiO2), 셀룰로오스 화합물의 유도체 등일 수 있다. 여기서, 용제는 바랍직하게는 폴리머 도프와의 상용성을 고려하여 폴리머 도프(41)에 함유된 것과 동일한 용제 성분을 적어도 1개 포함해야만 한다. 폴리머 도프(41)에 첨가되는 여과 보조제(44)의 양은 0.01~10중량%이고, 바람직하게는 0.05~5중량%이고, 보다 바람직하게는 0.1~2중량%이다. 여과 보조제(44)의 구체예는 화합물, 조성물, 평균 입자 직경, 고형분 농도 등을 포함하여 미국 특허 No. 2004/023051(일본 특허공개 2004-107629에 대응함)에 제시되어 있다.
보디 공급 탱크(45)에는 폴리머 도프(41) 및 여과 보조제 용액(56)이 공급된다. 물체 공급 탱크(45)에는 교반 블레이드(54)가 배치된다. 교반 모터(53)가 교반 블레이드(54)를 회전시킨다. 교반 블레이드(54)는 회전에 의해서 폴리머 도프(41)를 교반시켜 소정 속도로 여과 보조제 용액(56)을 균일하게 분산시킨다.
제 1 여과 장치(47)에서의 여과 보조제를 사용한 여과에 있어서 위해서, 밸브(V1~V6)가 전환에 의해서 보디 공급 탱크를 제 1 여과 장치(47)와 연결되도록 작동된다. 그 다음, 여과 보조제(44)를 갖는 폴리머 도프(41)가 제 1 여과 장치(47)에 공급된다. 도 2에 있어서, 제 1 여과 장치(47)는 필터 스크린(60) 또는 필터 셉텀 및 필터 스크린(60) 상에 랜덤하게 분산된 방식으로 형성된 여과 보조제(44)의 침전층을 포함하는 필터(63)를 포함한다.
제 1 여과 장치(47)가 세정된 후, 여과 보조제를 제거하여 필터 스크린(60)만이 잔류한다. 필터 스크린(60) 자체로는 여과를 효율적으로 행할 수 없기 때문에, 침전층(62)을 필터 스크린(60) 상에 소정 두께로 형성한다. 프리코트(62a)는 침전층(62)의 초기 상태의 용어이다. 이것을 형성하기 위해서, 도 3의 프리코트 용 액(61)을 필터 재생 장치(49)에 의해서 제 1 여과 장치(47) 내에서 소정시간 순환시킨다.
도 2에 있어서, 폴리머 도프(41)만이 제 1 여과 장치(47)의 필터(63)를 통과한다. 여과 보조제(44), 필터(63) 상에 랜덤하게 잔류되어 침전되어서 침전층(62)이 형성된다. 폴리머 도프(41) 중의 불순물(64)은 필터 스크린(60)을 포함하는 상기 필터(63)를 통과함으로써 여과 보조제(44)에 의해서 흡착되어 수집된다. 또한, 침전층(62)의 다수의 세공은 비교적 큰 사이즈의 불순물 입자를 포획한다. 불순물(46) 및 불용성 물질을 포함한 여괴가 상기 여과에 의해서 제거되므로, 필터(63)를 통과함으로써 폴리머 도프(41)로부터 고순도의 여액을 얻는 것이 가능하다. 상기 여액은 캐스팅 도프(52)로서, 용액 캐스팅 서브시스템(13)에 공급되어 불순물이 없는 고품질의 셀룰로오스 에스테르 필름이 제조된다.
또한, 제 2 여과 장치(48)는 제 1 여과 장치(47)와 동일한 방식으로 구성된다. 제 1 여과 장치(47)에서의 여과시, 제 2 여과 장치(48)는 세정된 후, 프리코트 형성을 위해 필터 재생에 의해서 재생된다. 여과 및 세정 후의 필터 재생의 교대 순서에 의해 여과 장치(47, 48)에 의해 도프를 연속적으로 여과할 수 있다. 여기서, 여과 장치(47, 48)의 개수는 2개가 아닐 수도 있고, 3개 이상일 수 있다.
제 1 여과 장치(47)에서의 여과시, 여과 압력은 모니터링된다. 압력이 기준 압력 이상이 되는 경우, 여과는 연속 여과를 위해서 제 2 여과 장치(48)로 전환된다. 동시에, 제 1 여과 장치(47)는 세정을 위해서 전환되고, 도 4a의 슬러리와 같은 여과 보조제(44) 및 여괴를 제거하는 세정기(50)에 의해서 세정된다. 세정 후, 필터 재생 장치(49)는 프리코트 용액(61)을 제 1 여과 장치(47)를 통해서 순환시켜 도 2에 나타낸 바와 같이 프리코트(62a)가 형성된다. 프리코트(62a)가 형성된 후, 상기 여과 장치(47)는 다음 단계를 위해 대기한다. 여기서, 여과 장치(47, 48)는 서로 평행하게 배열되는 대신에, 서로 순차로 배열되어도 좋다. 여과에 의한 여괴의 수집을 고효율로 얻는 것이 가능하다.
프리코트 형성 단계 및 여과 장치(47, 48)의 세정 단계에 대해서 설명한다. 도 3에 있어서, 필터 재생 장치(49)는 프리코트 용액 저장소(65), 밸브(65a), 유체 교환기로서의 순환 저장소(66), 밸브(67), 펌프(68), 탁도계(69a, 69b), 및 제어기(72)를 포함한다. 펌프(45a)는 여과 보조제(44)를 갖는 폴리머 도프(41)를 보디공급 탱크(45)로부터 프리코트 용액 저장소(65)로 유동시킨다. 용제 탱크(71)는 프리코트 용액 저장소(65)와 연결된다. 희석 용제(70)가 용제 탱크(71)로부터 프리코트 용액 저장소(65)로 밸브(71a)를 통해서 소정량 공급된다. 여과 보조제(44)를 갖는 폴리머 도프(41)가 일정 농도로 희석되어 프리코트 용액(61)이 형성된다. 프리코트 용액 저장소(65)는 교반 모터(65b) 및 교반 모터(65b)에 의해서 회전되어 프리코트 용액(61)을 균일하게 교반하는 교반 블레이드(65c)를 포함한다.
여기서, 희석 용제(70)는 도프 용제를 구성하는 용제 성분에 함유된 적어도 1개의 용제 성분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 도프 용제를 구성하는 전체 용제 성분이다.
프리코트 용액(61)에 있어서, 셀룰로오스 에스테르의 고형분 농도는 0.25~7중량%이다. 여과 보조제(44)의 첨가량은 0.01~10중량%이다. 바람직하게는, 프리코 트 용액(61)에 있어서 셀룰로오스 에스테르의 고형분 농도는 0.5~5.0중량%이다. 여과 보조제(44)의 양은 0.25~5.0중량%이다. 보다 바람직하게는, 프리코트 용액(61)에 있어서 셀룰로오스의 고형분 농도가 2~4중량%이다. 여과 보조제(44)의 양은 0.7~2중량%이다. 고형분의 농도가 0.25중량% 미만이거나 또는 첨가제의 양이 0.01중량% 미만이면, 점도가 너무 낮아 입자의 침강 증가로 인하여 프리코트의 균일성이 확보될 수 없다. 상기 고형분 농도가 7중량%를 초과하거나 또는 첨가제의 양이 10중량%를 초과하면, 점도가 너무 높아 큰 압력 손실로 인하여 고유량이 얻어질 수 없다. 여과 보조제(44)는 10~70미크론의 평균 직경을 갖는 SiO2 입자이고, 바람직하게는 20~50미크론의 평균 직경을 갖는 SiO2 입자이다. 금속의 필터 스크린(60)은 350메시의 SUS 스틸이다.
도 3에 있어서, 필터 재생에 대해서 설명한다. 우선, 전달 유동 라인(74)은 프리코트 용액(61)을 순환 저장소(66)로부터 제 1 여과 장치(47)로 유동시켜 필터 스크린(60)을 통과시킨다. 이어서, 배수 라인(73)은 프리코트 용액(61)을 순환 저장소(66)로 복귀시킨다. 프리코트 용액(61) 중의 여과 보조제(44)는 도 2에 보여진 바와 같이 필터 스크린(60) 상에 서서히 침전된다. 침전층(62)의 두께가 소정량 만큼 두꺼워지면, 필터 재생은 프리코트(62a)의 충분한 층 성장에 따라서 종료된다. 여기서, 도 3에 있어서, 프리코트 용액 저장소(65) 및 순환 저장소(66)가 사용된다. 그러나, 순환 저장소(66)를 생략할 수 있다. 용액은 제조되어 프리코트 용액 저장소(65)에 저장되어 프리코트 용액(61)이 순환될 수 있다.
필터 스크린(60)에 대한 필터 재생에서의 프리코트 용액의 유량은 3.3~80L/(㎡ㆍ분)이고, 바람직하게는 20~60L/(㎡ㆍ분)이다. 유량이 80L/(㎡ㆍ분)을 초과하는 경우, 침전층(62)이 필터 스크린(60) 상에 형성될 수 없다. 유량이 3.3L/(㎡ㆍ분) 미만인 경우, 프리코트(62a)이 충분히 경화될 수 없다.
프리코트 형성에 있어서, 여과 보조제의 최종 침강속도는 10-4~1cm/초의 범위내로 제어 설정된다. 최종 침강속도는 10-3~10-2cm/초의 범위 내인 것이 바람직하다. 최종 침강속도를 제어하기 위해서는, 여과 보조제의 용액의 속도 및 여과 보조제의 입자 직경을 변화시킨다. 최종 침전 속도가 10-4cm/초 미만인 경우에는, 압력 손실이 지나치게 커서 고유량이 얻어질 수 없다. 최종 침전 속도가 1cm/초를 초과하는 경우에는, 균일한 프리코트가 형성될 수 없다.
프리코트 용액 중의 여과 보조제(44)의 농도는 0.01~10.0중량%이고, 바람직하게는 0.1~2.0중량%이다. 여과 보조제(44)의 농도가 6.0중량%를 초과하는 경우에는, 간섭 침전으로 인하여 균일한 프리코트가 형성될 수 없다. 여과 보조제(44)의 농도가 0.1중량% 미만이면, 프리코트를 형성하는데 지나치게 장시간이 요구되어 필터 재생의 효율성이 저하된다.
수동 조작이 복잡하고, 공기와의 접촉으로 인하여 프리코트(62a)의 표면 상에 슬러그가 형성될 수도 있기 때문에, 제 1 여과 장치(47)를 개방하여 프리코트(62a)의 두께를 확인할 수 없다. 따라서, 전달 유동 라인(74)에는 순환 저장소(66)의 출구와 제 1 여과 장치(47)의 입구 사이에 탁도계(69b)가 설치된다. 유체 교환기로서의 배수 라인(73)에는 순환 저장소(66)와 제 1 여과 장치(47) 사이에 탁도계(69b)가 설치된다. 제어기(72)가 탁도계(69a, 69b)의 출력을 모니터링하여 프리코트(62a)의 층성장이 충분한지의 여부를 확인한다. 정확하게는, 여과가 안정하게 행해지므로, 프리코트(62a)의 형성은 프리코트 용액 중의 대부분의 여과 보조제(44)가 필터(63)에 의해 포획된다. 따라서, 프리코트 용액(61) 중의 여과 보조제(44)의 양은 제 1 여과 장치(47)의 출구에서 현저하게 감소한다. 여과 보조제(44)의 양의 감소는 탁도계(69a, 69b)를 구비한 제어기(72)에 의해서 모니터링된다. 이들의 출력 레벨이 소정 레벨 이하가 되는 경우, 프리코트(62a)의 층성장이 충분하게 검출된다. 검출 후, 시스템을 작동하여 프리코트 용액의 일련의 배수가 시작된다. 탁도계(69a, 69b)의 조합 대신에 탁도계(69a)만을 사용하여 프리코트(62a)의 층 성장을 검출해도 좋다. 그러나, 탁도계(69b)를 사용하는 것이 입구 및 출구측 상의 제 1 여과 장치(47)의 용액의 탁도에 따른 프리코트(62a)의 층성장의 검출을 확보하는데 효과적이다.
탁도계(69a, 69b)의 예는 한정되지 않고, 흡광도 측정형, 레이저 산란 탁도계 등의 프리코트 용액(61) 중의 여과 보조제(44)의 양을 검출하는 구조를 가질 수 있다.
프리코트 형성 단계에 있어서의 프리코트 용액중의 여과 보조제의 총량은 프리코트와 여과 보조제 양 사이의 관계에 따라서 미리 결정된다. 정확하게는, 프리코트와 상기 여과보조제의 충분한 강도는 실험적으로 얻어진다. 프리코트가 소정량의 여과 보조제로 형성되면, 충분한 강도가 얻어지는 것으로 추측된다. 안전성의 관점에서 순환 여과 보조제의 양이 실험적으로 얻어진 값보다 하한 1~10% 이하 상한 10~20% 이하의 사이이어도 좋은 양만큼 많은 것이 바람직하다. 탁도계의 출력이 허용치 이하가 되어 맑은 용액이 얻어지면, 대부분의 여과 보조제가 프리코트를 형성하는데 사용되었음을 알 수 있다. 충분한 강도를 갖는 프리코트의 층성장이 검지될 수 있다.
도 6은 프리코트 용액중의 전체 여과 보조제와 프리코트의 두께 및 강도 사이의 관계의 그래프이다. 두께는 전체 여과 보조제의 증가에 따라서 증가한다. 따라서, 소정의 강도가 얻어질 수 있다.
프리코트(62a)의 충분한 층성장이 검지된 후, 프리코트 용액(61)은 제 1 여과 장치(47)로부터 중력에 의해서 배수된다. 중력에만 따른 배수의 조건은 건조 공기, 건조 질소 가스 등의 압력하에서의 강제 배수에 비하여 배수 속도가 낮은 매우 엄격한 조건이 아니다. 침전층(62)의 표면 상에는 스킨층이 생성되지 않는다. 밸브(V7)가 순환 저장소(66)와 제 1 여과 장치(47) 사이의 유체 교환기로서의 가스 유동 라인(75)에 존재한다. 밸브(V7)가 프리코트 용액(61)의 배수시에 그 중량에 의해 개방되도록 설정된 경우, 용제 포화 가스(76)가 순환 저장소(66)로부터의 유동에 의해서 제 1 여과 장치(47)에 채워진다. 상기 제 1 여과 장치(47) 내부의 치환은 용제 포화 가스(76)를 사용하여 행해진다. 따라서, 여과의 다음 단계는 용제 건조 시에 침전층(62) 상에 슬러그가 형성되지 않으며, 대면적의 슬러그 형성에 인하여 스킨층이 생성되는 일 없이 안정하게 될 수 있다.
세정 단계에 대해서 설명한다. 여과 압력이 상기 침전층(62)의 두께 증가에 인하여 여과 장치(47, 48) 중 어느 하나에서 현저하게 높아지면 여과 장치(47, 48)는 전환된다. 예를 들면, 제 1 여과 장치(47)에서의 여과 압력이 여과에 장시간 사용된 후에 기준 압력까지 상승하면, 도프의 흐름은 밸브(V1~V6)를 작동시킴으로써 제 1 여과 장치(47)로부터 제 2 여과장치(48)로 전환된다. 상기 전환에 의해서 여과가 계속된다. 제 2 여과 장치(48)가 여과를 시작한 후, 제 1 여과 장치(47)는 도프를 배수하고 세정된다. 이어서, 제 1 여과 장치(47)는 프리코트 형성을 행한다. 유동 라인에서의 유량을 증가와 감소로 서서히 변화시켜 전환을 원활하게 하는 것이 바람직하다.
도 4a에 있어서, 세정기(50)는 세정액 탱크(80), 역류 탱크(81), 회수 탱크(82), 역류 라인(83), 복귀 라인(84), 복수개의 펌프(78a, 79a, 85, 92a), 가열기(86), 분리기(87), 및 건조기(88)를 포함한다. 역류 라인(83)은 역류 탱크(81)의 출구와 제 1 여과 장치(47)의 출구 사이에서 연결된다. 펌프(85) 및 가열기(86)는 역류 라인(83)과 연결된다. 또한, 복귀 라인(84)은 역류 탱크(81)의 입구 및 제 1 여과 장치(47)의 입구와 연결된다. 세정액(89)은 세정액 탱크(80)에 포함된다. 밸브(80a)가 개방되면, 소정량의 세정액(89)이 역류 탱크(81)에 공급된다. 세정액(89)으로서의 용제의 예는 여과 장치(47, 48)의 필터(63)를 세정하기 위해서는 한정되지 않는다. 세정액(89)으로서의 용제는 도프 용제를 구성하는 용제 성분에 함유된 적어도 1개의 용제 성분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 도프 용제를 구성하는 전체 용제 성분이다.
가열기(86)는 다중 관 열교환기로 구성되고, 세정액(89)에 열을 가한다. 가 열기(86)의 가열 온도는 20℃로 세정액(89)이 끓지 않는 조건의 대기압 하에서 세정액(89)의 비등점보다 20℃ 낮게 측정된다. 여기서 사용된 세정액(89)을 가열함으로써 제 1 여과 장치(47)의 세정 효율성을 높일 수 있다.
역류 라인(83)을 통해서 제 1 여과 장치(47)에 공급된 세정액(89)은 여과시에 상기 폴리머 도프(41)와 반대 방향으로 필터(63)를 통과하고, 복귀 라인(84)을 통해서 역류 탱크(81)로 복귀한다. 따라서, 세정액(89)은 제 1 여과 장치(47)에서 순환하여 유동하여 필터 스크린(60)으로부터 상기 침전층(62)을 박리시킨다. 슬러리(90)는 필터 스크린(60)으로부터 제거된 후에 세정액(89)에서 여괴로서의 침전층(62)이 분산됨으로써 생성되고, 제 1 여과 장치 밖으로 유동하여 역류 탱크(81)로 복귀한다. 탁도계(84a)는 슬러리(90)의 탁도를 측정한다. 탁도가 증가하여 목표치까지 상승하면, 역류 탱크(81)중의 유체의 전부 또는 일부가 배수 라인(78) 및 펌프(78a)를 통해서 회수 탱크(82)로 공급된다. 회수 탱크(82)에 대한 슬러리(90)의 제거 후, 세정액(89)은 세정액 탱크(80)로부터 역류 탱크(81)로 공급된다. 규정된 세정 시간의 경과시, 슬러리(90)의 탁도가 제한 레벨 이하가 되면 세정액(89)의 순환이 정지된다. 이후, 상기 세정액(89)은 상기 제 1 여과 장치(47)로부터 배수된다. 세정액의 용제 포화 가스(76), 질소 가스 등이 공급되어 제 1 여과 장치(47)가 채워지므로, 상기 배수는 신속하고 신뢰할 수 있다.
순환 라인(93)은 슬러리(90)의 유동을 위한 회수 탱크(82)로부터 분리기(87)까지 연장된다. 분리기(87)는 슬러리(90)를 잔류물(90a)과 용액(90b)으로 분리한다. 점도계(79b) 및 펌프(79a)는 회수 탱크(82)와 역류 탱크(81) 사이의 순환 라 인(79)에 존재한다.
점도계(79b)는 회수 후에 슬러리(90)의 점도를 일정하게 측정한다. 세정액(89)은 역류 탱크(81)에 공급되어 점도계(79b)로부터 측정된 점도에 따라 소정 범위로 슬러리(90)의 점도를 유지시킨다. 슬러리(90)의 점도는 제어되어 분리기(87)로의 슬러리(90)의 공급 이전에 200mPaㆍs 이하로 설정된다. 200mPaㆍs 이하의 점도로 제어함으로써 확실한 유량으로 분리하는 방법으로 슬러리(90)를 회수할 수 있다. 여기서, 슬러리(90)의 점도가 200mPaㆍs을 초과하는 경우, 분리기(87)의 작동 효율성은 과도하게 높은 점도로 인하여 저하된다.
스트레이너(95)는 분리기(87)에 사용되고, SUS 스틸의 350메시로 구성되는 관의 형태를 갖는다. 스트레이너(95)는 잔류물(90a) 및 용액(90b)으로 슬러리(90)를 분리한다. 잔류물(90a) 또는 고형분이 분리기(87)에서 여과 보조제로서 작용할 수 있어 잔류물(90a)로부터의 용액(90b)의 분리가 보증될 수 있다. 여기서, 잔류물(90a)을 갖는 프리코트의 부족 때문에 분리 단계의 개시 직후에는 분리가 효과적으로 행해지지 않는다. 이러한 관점에서 순환 라인(92)이 분리 개시 시에 순환 라인(93)과 함께 분리기(87)와 회수 탱크(82) 사이에서 사용되어 슬러리(90)가 순환된다. 밸브(92b) 및 펌프(92a)는 순환 라인(92)에 존재한다. 밸브(93b)는 순환 라인(93)에 존재한다. 프리코트가 도 2와 동일한 방식으로 슬러리(90)의 순환에 의해 형성되면 분리 효과가 얻어질 수 있다. 밸브(93b)가 순환으로부터 분리로 변경되도록 작동되어 분리 후의 용액(90b)이 용액 회수 탱크(94)에 공급된다. 상기 용액(90b)은 도프 및 세정을 제조하기 위해 재사용될 수 있다.
압력계(96) 분리기(87)와 연합하여 여과 압력을 검출한다. 여과 압력이 목표 압력까지 도달하면, 신뢰할 수 있는 여과에 대한 허용 범위의 관점에서 필터의 두께가 너무 두꺼워지면 분리를 종료한다. 이어서, 스트레이너(95)가 분리기 케이스(87a)로부터 제거된다. 잔류물(90a)은 도 5의 건조기(88)에 의해 건조된다.
상기 건조기(88)는 건조 챔버(120), 용제 가스 회수 장치(121), 및 증발 가스 순환기(122)를 포함한다. 복수의 스트레이너(95)가 상기 건조 챔버(120)에 배치된다. 증발 가스(123)는 상기 증발 가스 순환기(122)에 의해서 상기 건조 챔버(120) 내에 유동된다. 상기 증발 가스(123)는 상기 잔류물(90a)로부터 상기 용액(90b)을 건조시키고, 또한 불순물(64) 또는 여괴를 연소시킨다. 여기서, 건조 방법은 상기 증발 가스(123)의 순환과는 상이하여도 좋고, 예를 들면 가열기, 연소기 또는 다른 가열 장치로의 직접 가열이어도 좋다.
건조를 위한 증발 가스(123)는 용제 가스를 함유한다. 증발 가스(123)는 용제 가스 회수 장치(121)에 의해서 한번에 배기되고, 용제(21)의 제거를 위해 처리된다. 용제(21) 제거 후의 증발 가스(123)는 증발 가스 순환기(122)에서 가열기에 의해서 소정 온도로 가열되고, 이어서 건조 상태로 건조 챔버(120)로 공급된다. 건조 후의 잔류물(90a)은 여과 보조제로서 재사용된다. 여기서, 잔류물(90a)은 변화없이 그대로 사용되어도 좋고, 또한 여과 보조제(44)의 사용되지 않은 성분과의 혼합물로서 적절한 비율로 사용될 수 있다.
상기 회수 탱크(82)로부터 슬러리(90)를 분리기(87)에 공급하기 위해서, 펌 프(79a)가 사용된다. 또한, 슬러리(90)는 다른 방법, 예를 들면 N2 가스의 압력에 의한 가압 장치에 의해서 유동시키는 가압 방법, 및 중력 하의 중량으로의 배수 방법에 의해서 공급될 수 있다. 슬러리(90)의 농도는 슬러리(90)의 유동을 원할하게 유지하기 위해서는 0.15중량% 이상 및 25중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서는, 슬러리(90)의 농도는 슬러리(90)중의 잔류물(90a) 양의 비이다. 슬러리(90)가 25중량%를 초과하는 농도를 갖는 경우, 통상적으로 슬러리(90)를 중력 하에서 중량에 의해 유동시키는 것은 곤란하다.
세정 후, 필터 재생 장치(49)는 순환에 의한 제 1 여과 장치(47)의 필터 재생을 위해서 작동한다. 프리코트(62a)는 도 2에 설명된 바와 같이 필터 스크린(60) 상에 형성된다. 여기서, 제 2 여과 장치(48)의 세정 및 필터 재생 단계는 도 4a에 설명된 바와 같이 제 1 여과 장치(47)와 동일하다.
실시형태의 세정기(50)에 있어서, 역류 탱크(81), 회수 탱크(82) 및 분리기(87)가 사용된다. 그러나, 회수 탱크(82)는 사용되지 않아도 좋다. 분리기(87)가 회수 탱크(82) 대신에 슬러리(90)의 회수 및 분리에 사용될 수 있다.
도 7에 있어서, 용액 캐스팅 서브시스템(13)은 캐스팅 챔버(100), 전이 영역(101), 텐더링 장치(102), 건조 챔버(103)를 구비한 건조기, 및 권취기(104)를 포함한다. 폴리머 필름(106)은 캐스팅 도프(52)로부터 용액 캐스팅 서브시스템(13)에 의해서 형성된다. 캐스팅 챔버(100)에는 캐스팅 다이(107), 캐스팅 지지체로서의 캐스팅 드럼(108), 및 박리 롤러(109)가 배치된다. 캐스팅 다이(107)에 의해 캐 스팅 도프(52)가 유출되어 캐스팅된다.
불순물 제거 후의 캐스팅 도프(52)는 캐스팅 다이(107)에 의해서 무한 회전하는 캐스팅 드럼(108) 상에서 캐스팅된다. 이렇게 하여, 캐스팅 필름(111)이 형성된다. 캐스팅 드럼(108)의 표면 온도는 -10℃ 이상 및 10℃ 이하의 범위 내의 일정 레벨인 것이 바람직하다. 이렇게 조절된 도프를 캐스팅 드럼(108) 상에 캐스팅함으로써 급속한 냉각으로 인하여 단시간 내에 겔 형태의 캐스팅 필름(111)이 형성되게 된다. 캐스팅 필름(111)의 겔화는 캐스팅 드럼(108)의 회전 과정에서 진행된다. 자기 지지성 캐스팅 필름(113)은 박리 롤러(109)에 의해 캐스팅 필름(111)을 박리함으로써 캐스팅 드럼(108)으로부터 분리된다.
전이 영역(101)에 있어서는, 자기 지지성 캐스팅 필름(113)이 다수의 롤러에 의해서 지지되고, 반송되면서 건조된다. 텐더링 장치(102)에 있어서, 자기 지지성 캐스팅 필름(113)의 웹엣지는 핀 또는 다른 유지기구에 의해서 유지된다. 상기 자기 지지성 캐스팅 필름(113)이 건조되어 폴리머 필름(106)이 얻어진다. 폴리머 필름(106)은 권취기(104)의 스핀들(105)에 의해서 롤 형태로 권취된다.
최종 여과 장치(114)는 캐스팅 다이(107)로부터 상류에 위치되고, 캐스팅 직전에 캐스팅 도프를 여과한다. 상기 여과에 의해서 캐스팅 도프중의 극소형의 불순물이 제거된다. 본 실시형태에 있어서, 최종 여과 장치(114)는 금속 필터를 포함한다. 그러나, 최종 여과 장치(114)는 임의의 적합한 구조, 예를 들면 필터지를 갖는 구조를 가질 수 있다. 최종 여과 장치(114)의 평균 세공 직경은 미세 불순물을 제거하기 위해서 100미크론 이하인 것이 바람직하다. 평균 세공 직경이 너무 작은 경 우, 장시간 여과에 따라서 여과 효율성이 낮아질 수 있다. 평균 세공 직경이 너무 큰 경우, 캐스팅 도프(52) 중의 미세 불순물이 포획되기 어렵다. 생산성 및 각종 요구의 관점에서 최종 여과 장치(114)를 구성할 수 있다.
일본 특허공개 2005-104148호에 제시된 각종 방법을, 본 발명의 캐스팅과 조합하여 사용할 수 있고, 그 방법으로는 캐스팅 다이의 구성, 감압 챔버, 지지체 및 다른 기계적 구성 요소, 멀티 캐스팅, 박리, 연신, 각 단계에서의 건조 조건, 폴리머 필름 취급, 평탄성을 위한 컬을 제거한 후의 권취, 용제 수집, 및 폴리머 필름 수집이 포함된다.
A. 용액 캐스팅용 금속지지체
일본 특허공개 2000-84960호; 미국 특허 2336310호, 미국 특허 2367603호, 미국 특허 2492078호, 미국 특허 2492977호, 미국 특허 2492978호, 미국 특허 2607704호, 미국 특허 2739069호, 미국 특허 2739070호, 영국 특허공개 640731호(미국 특허 2492977호에 대응함), 영국 특허공개 735892호; 일본 특허공고 소45-4554호, 일본 특허공고 소49-5614호, 일본 특허공고 소60-176834호, 일본 특허공고 소60-203430호, 및 일본 특허공고 소62-115035호에 제시되어 있다.
B. 멀티 캐스팅
일본 특허공고 소62-43846호; 일본 특허공고 소61-158414호, 일본 특허공개 평1-122419호, 일본 특허공고 소60-27562호, 일본 특허공고 소61-94724호, 일본 특허공고 소61-947245호, 일본 특허공고 소61-104813호, 일본 특허공고 소61-158413호, 일본 특허공개 평6-134933호; 일본 특허공고 소56-162617호; 일본 특허공고 소 61-94724호, 일본 특허공고 소61-94725호, 및 일본 특허공개 평11-198285호에 제시되어 있다.
C. 셀룰로오스 에스테르의 구체적인 캐스팅 방법
일본 특허공고 소61-94724호, 일본 특허공고 소61-148013호, 일본 특허공개 평4-85011호(미국 특허 5188788에 대응함), 일본 특허공개 평4-286611호, 일본 특허공개 평5-185443호, 일본 특허공개 평5-185445호, 일본 특허공개 평6-278149호, 및 일본 특허공개 평8-207210호에 제시되어 있다.
D. 연신
일본 특허공고 소62-115035호, 일본 특허공개 평4-152125호, 일본 특허공개 평4-284211호, 일본 특허공개 평4-298310호, 및 일본 특허공개 평11-48271호에 제시되어 있다.
E. 구체적인 건조 방법
일본 특허공개 평8-134336호, 일본 특허공개 평8-259706호, 및 일본 특허공개 평8-325388호에 제시되어 있다.
F. 구체적인 열 제어 건조
일본 특허공개 평04-001009호(미국 특허 5152947호에 대응함), 일본 특허공고 소62-046626호, 일본 특허공개 평04-286611호, 및 일본 특허공개 2000-002809호에 제시되어 있다.
G. 주름 방지 건조
일본 특허공개 평11-123732호, 일본 특허공개 평11-138568호, 및 일본 특허 공개 2000-176950호에 제시되어 있다.
본 발명에 따라 얻어진 폴리머 필름은 고투명성 및 고리타데이션 값을 갖고, 또한 습도에 낮은 의존성을 갖는다. 따라서, 폴리머 필름은 편광판용 위상차 필름, 및 편광판의 표면을 보호하는 보호 필름으로서 사용될 수 있다. 본 발명의 셀룰로오스 에스테르 필름의 다양한 용도는 TN 타입, STN 타입, VA 타입, OCB 타입, 반사 타입 등을 포함하는 일본 특허공개 2005-104148호에 액정 디스플레이 패널의 예로개시되었다.
제 1. 편광판용 셀룰로오스 에스테르 보호 필름
일본 특허공개 평10-095861호, 일본 특허공개 평10-095862호, 및 일본 특허공개 09-113727호에 제시되어 있다.
제 2. 고성능 광학소자로서의 셀룰로오스 에스테르 필름의 용도
일본 특허공개 2000-284124호, 일본 특허공개 2000-284123호, 및 일본 특허공개 평11-254466호에 제시되어 있다.
제 3. 고성능 광학소자로서의 셀룰로오스 에스테르 필름의 제조
일본 특허공개 2000-131523호, 일본 특허공개 평06-130226호, 일본 특허공개 평06-235819호, 일본 특허공개 2000-212298호(미국 특허 6731357호에 대응함), 및 일본 특허공개 2000-204173호에 제시되어 있다.
제 4. 광학 보상 시트
일본 특허공개 평3-9325호(미국 특허 5132147호에 대응함), 일본 특허공개 평6-148409호, 일본 특허공개 평8-50206호(미국 특허 5583679호에 대응함), 및 일 본 특허공개 평9-26572호(미국 특허 5855971호에 대응함)에 제시되어 있다.
제 5. TN 타입의 LCD 패널
일본 특허공개 평3-9325호(미국 특허 5132147호에 대응함), 일본 특허공개 평6-148409호, 일본 특허공개 평8-50206호(미국 특허 5583679호에 대응함), 및 일본 특허공개 평9-26572호(미국 특허 5855971호에 대응함)에 제시되어 있다.
제 6. 반사 타입의 LCD 패널
일본 특허공개 평10-123478호, WO 9848320(미국 특허 6791640호에 대응함), 일본 특허공고 3022477호(미국 특허 6433845호에 대응함); 및 WO 00-65384(유럽특허 A 1182470호에 대응함)에 제시되어 있다.
제 7. 셀룰로오스 에스테르 필름을 코팅한 디스코틱 화합물
일본 특허공개 평7-267902호, 일본 특허공개 평7-281028호(미국 특허 5518783호에 대응함), 및 일본 특허공개 평7-306317호에 제시되어 있다.
제 8. 광학 보상 시트의 특성
일본 특허공개 평8-5837호, 일본 특허공개 평7-191217호, 일본 특허공개 평8-50206호, 및 일본 특허공개 평7-281028호에 제시되어 있다.
제 9. 광학 보상 시트의 제조
일본 특허공개 평9-73081호, 일본 특허공개 평8-160431호, 및 일본 특허공개 평9-73016호에 제시되어 있다.
제 10. LCD패널에서의 셀룰로오스 에스테르 필름의 사용
일본 특허공개 평8-95034호, 일본 특허공개 평9-197397호, 및 일본 특허공개 평11-316378호에 제시되어 있다.
제 11. 게스트-호스트 반사 타입의 LCD 소자
일본 특허공개 평6-222350호, 일본 특허공개 평8-36174호, 일본 특허공개 평10-268300호, 일본 특허공개 평10-292175호, 일본 특허공개 평10-293301호, 일본 특허공개 평10-311976호, 일본 특허공개 평10-319442호, 일본 특허공개 평10-325953호, 일본 특허공개 평10-333138호에, 및 일본 특허공개 평11-38410호에 제시되어 있다.
제 12. 코팅 방법
미국 특허 2681294호; 미국 특허 2761791호, 미국 특허 2941898호, 미국 특허 3508647호, 미국 특허 3526528호에 제시되어 있다.
제 13. 오버레잉 코팅의 구성
일본 특허공개 평8-122504호, 일본 특허공개 평8-110401호, 일본 특허공개 평10-300902호(미국 특허 6208263호에 대응함), 일본 특허공개 2000-111706호에 기재되어 있다; 일본 특허공개 평10-206603호(미국 특허 6207263호에 대응함), 및 일본 특허공개 2002-243906호에 제시되어 있다.
제 14. 고굴절률층 및 중굴절률층
일본 특허공개 평11-295503호, 일본 특허공개 평11-153703호(미국 특허 6210858호에 대응함), 일본 특허공개 2000-9908호, 일본 특허공개 2001-310432호, 일본 특허공개 2001-166104호(미국 특허 6791649호에 대응함), 미국 특허 6210858호, 일본 특허공개 2002-277609호(미국 특허 6949284호에 대응함), 일본 특허공개 2000-47004호, 일본 특허공개 2001-315242호, 일본 특허공개 2001-31871호, 일본 특허공개 2001-296401호, 및 일본 특허공개 2001-293818호에 제시되어 있다.
제 15. 저굴절률층
일본 특허공개 평9-222503호, 일본 특허공개 평11-38202호, 일본 특허공개 2001-40284호, 일본 특허공개 2000-284102호, 일본 특허공개 평11-258403호, 일본 특허공고 소58-142958호, 일본 특허공고 소58-147483호, 일본 특허공고 소58-147484호, 일본 특허공개 평9-157582호(미국 특허 6183872호에 대응함), 일본 특허공개 평11-106704호(미국 특허 6129980호에 대응함), 일본 특허공개 2000-117902호, 일본 특허공개 2001-48590호(미국 특허 6511721호에 대응함), 및 일본 특허공개 2002-53804호(미국 특허 6558804호에 대응함)에 제시되어 있다.
제 16. 하드코트층
일본 특허공개 2002-144913호, 일본 특허공개 2000-9908호, 및 WO 00/46617(미국 특허 7063872호에 대응함)에 제시되어 있다.
제 17. 전면 산란 필름
일본 특허공개 평11-38208호, 일본 특허공개 2000-199809호(미국 특허 6348960호에 대응함), 및 일본 특허공개 2002-107512호에 제시되어 있다.
제 18. 방현 특성
일본 특허공개 2000-271878(일본 특허공개 2002-082207호에 대응함); 일본 특허공개 2001-281410호, 일본 특허공개 2000-95893호(미국 특허 6778240호에 대응함), 일본 특허공개 2001-100004호(미국 특허 6693746호에 대응함), 일본 특허공개 2001-281407호; 일본 특허공고 소63-278839호, 일본 특허공개 평11-183710호, 일본 특허공개 2000-275401호에 제시되어 있다.
제 19. 이색성 화합물
일본 특허공개 평1-161202호, 일본 특허공개 평1-172906호, 일본 특허공개 평1-172907호, 일본 특허공개 평1-183602호, 일본 특허공개 평1-248105호, 일본 특허공개 평1-265205호, 및 일본 특허공개 평7-261024호(미국 특허 5706131호)에 제시되어 있다.
제 20. 광학용 각종 장치 및 필름
일본 특허공개 평5-19115호, 일본 특허공개 평5-119216호, 일본 특허공개 평5-162261호, 일본 특허공개 평5-182518호, 일본 특허공개 평5-196819호, 일본 특허공개 평5-264811호, 일본 특허공개 평5-281411호, 일본 특허공개 평5-281417호, 일본 특허공개 평5-281537호, 일본 특허공개 평5-288921호, 일본 특허공개 평5-288923호, 일본 특허공개 평5-311119호, 일본 특허공개 평5-339395호, 일본 특허공개 평5-40204호, 일본 특허공개 평5-45512호, 일본 특허공개 평6-109922호, 일본 특허공개 평6-123805호, 일본 특허공개 평6-160626호, 일본 특허공개 평6-214107호, 일본 특허공개 평6-214108호, 일본 특허공개 평6-214109호, 일본 특허공개 평6-222209호, 일본 특허공개 평6-222353호, 일본 특허공개 평6-234175호, 일본 특허공개 평6-235810호, 일본 특허공개 평6-241397호, 일본 특허공개 평6-258520호, 일본 특허공개 평6-264030호, 일본 특허공개 평6-305270호, 일본 특허공개 평6-331826호, 일본 특허공개 평6-347641호, 일본 특허공개 평6-75110호, 일본 특허공 개 평6-75111호, 일본 특허공개 평6-82779호, 일본 특허공개 평6-93133호, 일본 특허공개 평7-104126호, 일본 특허공개 평7-134212호, 일본 특허공개 평7-181322호, 일본 특허공개 평7-188383호, 일본 특허공개 평7-230086호, 일본 특허공개 평7-290652호, 일본 특허공개 평7-294903호, 일본 특허공개 평7-294904호, 일본 특허공개 평7-294905호, 일본 특허공개 평7-325219호, 일본 특허공개 평7-56014호, 일본 특허공개 평7-56017호, 일본 특허공개 평7-92321호, 일본 특허공개 평8-122525호, 일본 특허공개 평8-146220호, 일본 특허공개 평8-171016호, 일본 특허공개 평8-188661호, 일본 특허공개 평8-21999호, 일본 특허공개 평8-240712호, 일본 특허공개 평8-25575호, 일본 특허공개 평8-286179호, 일본 특허공개 평8-292322호, 일본 특허공개 평8-297211호, 일본 특허공개 평8-304624호, 일본 특허공개 평8-313881호, 일본 특허공개 평8-43812호, 일본 특허공개 평8-62419호, 일본 특허공개 평8-62422호, 일본 특허공개 평8-76112호, 일본 특허공개 평8-94834호, 일본 특허공개 평9-137143호, 일본 특허공개 평9-197127호, 일본 특허공개 평9-251110호, 일본 특허공개 평9-258023호, 일본 특허공개 평9-269413호, 일본 특허공개 평9-269414호, 일본 특허공개 평9-281483호, 일본 특허공개 평9-288212호, 일본 특허공개 평9-288213호, 일본 특허공개 평9-292525호, 일본 특허공개 평9-292526호, 일본 특허공개 평9-294959호, 일본 특허공개 평9-318817호, 일본 특허공개 평9-80233호, 일본 특허공개 평9-99515호, 일본 특허공개 평10-10320호, 일본 특허공개 평10-104428호, 일본 특허공개 평10-111403호, 일본 특허공개 평10-111507호, 일본 특허공개 평10-123302호, 일본 특허공개 평10-123322호, 일본 특허공개 평10-123323호, 일본 특허공개 평10-176118호, 일본 특허공개 평10-186133호, 일본 특허공개 평10-264322호, 일본 특허공개 평10-268133호, 일본 특허공개 평10-268134호, 일본 특허공개 평10-319408호, 일본 특허공개 평10-332933호, 일본 특허공개 평10-39137호, 일본 특허공개 평10-39140호, 일본 특허공개 평10-68821호, 일본 특허공개 평10-68824호, 일본 특허공개 평10-90517호, 일본 특허공개 평11-116903호, 일본 특허공개 평11-181131호, 일본 특허공개 평11-211901호, 일본 특허공개 평11-211914호, 일본 특허공개 평11-242119호, 일본 특허공개 평11-246693호, 일본 특허공개 평11-246694호, 일본 특허공개 평11-256117호, 일본 특허공개 평11-258425호, 일본 특허공개 평11-263861호, 일본 특허공개 평11-287902호, 일본 특허공개 평11-295525호, 일본 특허공개 평11-295527호, 일본 특허공개 평11-302423호, 일본 특허공개 평11-309830호, 일본 특허공개 평11-323552호, 일본 특허공개 평11-335641호, 일본 특허공개 평11-344700호, 일본 특허공개 평11-349947호, 일본 특허공개 평11-95011호, 일본 특허공개 평11-95030호, 일본 특허공개 평11-95208호, 일본 특허공개 2000-109780호, 일본 특허공개 2000-110070호, 일본 특허공개 2000-119657호, 일본 특허공개 2000-141556호, 일본 특허공개 2000-147208호, 일본 특허공개 2000-17099호, 일본 특허공개 2000-171603호, 일본 특허공개 2000-171618호, 일본 특허공개 2000-180615호, 일본 특허공개 2000-187102호, 일본 특허공개 2000-187106호, 일본 특허공개 2000-191819호, 일본 특허공개 2000-191821호, 일본 특허공개 2000-193804호, 일본 특허공개 2000-204189호, 일본 특허공개 2000-206306호, 일본 특허공개 2000-214323호, 일본 특허공개 2000-214329호, 일본 특허공개 2000-230159호, 일본 특허 공개 2000-235107호, 일본 특허공개 2000-241626호, 일본 특허공개 2000-250038호, 일본 특허공개 2000-267095호, 일본 특허공개 2000-284122호, 일본 특허공개 2000-292780호, 일본 특허공개 2000-292781호, 일본 특허공개 2000-304927호, 일본 특허공개 2000-304928호, 일본 특허공개 2000-304929호, 일본 특허공개 2000-309195호, 일본 특허공개 2000-309196호, 일본 특허공개 2000-309198호, 일본 특허공개 2000-309642호, 일본 특허공개 2000-310704호, 일본 특허공개 2000-310708호, 일본 특허공개 2000-310709호, 일본 특허공개 2000-310710호, 일본 특허공개 2000-310711호, 일본 특허공개 2000-310712호, 일본 특허공개 2000-310713호, 일본 특허공개 2000-310714호, 일본 특허공개 2000-310715호, 일본 특허공개 2000-310716호, 일본 특허공개 2000-310717호, 일본 특허공개 2000-321560호, 일본 특허공개 2000-321567호, 일본 특허공개 2000-329936호, 일본 특허공개 2000-329941호, 일본 특허공개 2000-338309호, 일본 특허공개 2000-338329호, 일본 특허공개 2000-344905호, 일본 특허공개 2000-347016호, 일본 특허공개 2000-347017호, 일본 특허공개 2000-347026호, 일본 특허공개 2000-347027호, 일본 특허공개 2000-347029호, 일본 특허공개 2000-347030호, 일본 특허공개 2000-347031호, 일본 특허공개 2000-347032호, 일본 특허공개 2000-347033호, 일본 특허공개 2000-347034호, 일본 특허공개 2000-347035호, 일본 특허공개 2000-347037호, 일본 특허공개 2000-347038호, 일본 특허공개 2000-86989호, 및 일본 특허공개 2000-98392호; 및
일본 특허공개 2001-4819호, 일본 특허공개 2001-4829호, 일본 특허공개 2001-4830호, 일본 특허공개 2001-4831호, 일본 특허공개 2001-4832호, 일본 특허 공개 2001-4834호, 일본 특허공개 2001-4835호, 일본 특허공개 2001-4836호, 일본 특허공개 2001-4838호, 일본 특허공개 2001-4839호, 일본 특허공개 2001-100012호, 일본 특허공개 2001-108805호, 일본 특허공개 2001-108806호, 일본 특허공개 2001-133627호, 일본 특허공개 2001-133628호, 일본 특허공개 2001-142062호, 일본 특허공개 2001-142072호, 일본 특허공개 2001-174630호, 일본 특허공개 2001-174634호, 일본 특허공개 2001-174637호, 일본 특허공개 2001-179902호, 일본 특허공개 2001-183526호, 일본 특허공개 2001-183653호, 일본 특허공개 2001-188103호, 일본 특허공개 2001-188124호, 일본 특허공개 2001-188125호, 일본 특허공개 2001-188225호, 일본 특허공개 2001-188231호, 일본 특허공개 2001-194505호, 일본 특허공개 2001-228311호, 일본 특허공개 2001-228333호, 일본 특허공개 2001-242461호, 일본 특허공개 2001-242546호, 일본 특허공개 2001-247834호, 일본 특허공개 2001-26061호, 일본 특허공개 2001-264517호, 일본 특허공개 2001-272535호, 일본 특허공개 2001-278924호, 일본 특허공개 2001-2797호, 일본 특허공개 2001-287308호, 일본 특허공개 2001-305345호, 일본 특허공개 2001-311823호, 일본 특허공개 2001-311827호, 일본 특허공개 2001-350005호, 일본 특허공개 2001-356207호, 일본 특허공개 2001-356213호, 일본 특허공개 2001-42122호, 일본 특허공개 2001-42323호, 일본 특허공개 2001-42325호, 일본 특허공개 2001-51118호, 일본 특허공개 2001-51119호, 일본 특허공개 2001-51120호, 일본 특허공개 2001-51273호, 일본 특허공개 2001-51274호, 일본 특허공개 2001-55573호, 일본 특허공개 2001-66431호, 일본 특허공개 2001-66597호, 일본 특허공개 2001-74920호, 일본 특허공개 2001-81469호, 일본 특 허공개 2001-83329호, 일본 특허공개 2001-83515호, 일본 특허공개 2001-91719호, 일본 특허공개 2002-162628호, 일본 특허공개 2002-169024호(미국 특허 6606136호에 대응함), 일본 특허공개 2002-189421호, 일본 특허공개 2002-201367호(미국 특허 6093133호에 대응함), 일본 특허공개 2002-20410호(미국 특허 6974608호에 대응함), 일본 특허공개 2002-258046호, 일본 특허공개 2002-275391호, 일본 특허공개 2002-294174호, 일본 특허공개 2002-311214호(미국 특허 6841237호에 대응함), 일본 특허공개 2002-311246호(미국 특허 6965473호에 대응함), 일본 특허공개 2002-328233호, 일본 특허공개 2002-338703호, 일본 특허공개 2002-363266호(미국 특허 6894141호에 대응함),일본 특허공개 2002-365164호, 일본 특허공개 2002-370303호, 일본 특허공개 2002-40209호(미국 특허 6649271호에 대응함), 일본 특허공개 2002-48917호(미국 특허 6628369호에 대응함), 일본 특허공개 2002-6109호(미국 특허 6505942호에 대응함), 일본 특허공개 2002-71950호, 일본 특허공개 2002-82222호, 일본 특허공개 2002-90528호,일본 특허공개 2003-105540호(미국 특허 6689479호에 대응함), 일본 특허공개 2003-114331호, 일본 특허공개 2003-131036호(미국 특허 2003/031848호에 대응함), 일본 특허공개 2003-139952호, 일본 특허공개 2003-153353호, 일본 특허공개 2003-172819호, 일본 특허공개 2003-35819호, 일본 특허공개 2003-43252호(미국 특허 6552145), 일본 특허공개 2003-50318호(미국 특허 7136225), 및 일본 특허공개 2003-96066호(미국 특허 7087273)이 제시되어 있다.
본 발명의 실시예를 다양한 비교예와 함께 설명한다. 본 발명은 이들 예에 제한되지 않는다.
[실시예 1]
폴리머 도프(41)를 이하 나열된 성분을 사용하여 제조하였다. 폴리머 도프(41)의 용제(21)는 디클로로메탄, 메탄올 및 1-부탄올을 함유하는 혼합 용제이었다.
(도프의 성분)
셀룰로오스 트리아세테이트 ---100중량부
디클로로메탄 ---320중량부
메탄올 ---83중량부
1-부탄올 ----3중량부
가소제 A ---7.6중량부
가소제 B ---3.8중량부
UV 흡수제 a ---0.7중량부
UV 흡수제 b ---0.3중량부
시트레이트 에스테르의 혼합물 ---0.006중량부
미세 입자 ---0.05중량부
목록에서, 셀룰로오스 트리아세테이트는 하기 특성을 갖는 분말 입자이었다- 치환도: 2.84, 점도 평균 중합도(DP): 306, 함수율: 0.5중량%, 6중량% 디클로메탄 용액의 점도: 315mPa.s, 분말 입자의 평균 입자 직경: 1.5mm, 분말 입자의 입자 직경의 표준편차: 0.5mm. 가소제 A는 트리페닐포스페이트이었다. 가소제 B는 디페닐포스페이트이었다. UV 흡수제 a는 2(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)벤조트리 아졸이었다. UV 흡수제 b는 2(2'-히드록시-3',5'-디-tert-아밀페닐)5-클로로벤조트리아졸이었다. 시트레이트 에스테르 화합물은 시트레이트 에스테르의 혼합물(시트르산, 시트레이트 모노에틸 에스테르, 시트레이트 디에틸에스테르, 및 시트레이트 트리에틸에스테르의 혼합물)이었다. 미세 입자는 입자 직경이 15nm이고 모스 경도가 대략 7인 이산화규소의 입자이었다. 도프의 제조시, 4.0중량%의 리타테이션 제어제 N-N-디-m-톨루일-N-P-메톡시페닐-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민을 폴리머 필름의 총 중량에 대한 양으로 첨가하였다.
여과 서브시스템(12)에서의 제 1 여과 장치(47)는 도 1의 용액 캐스팅계(10)에서 폴리머 도프(41)를 여과하였다. 제 1 여과 장치(47)에서의 여과 보조제는 평균 직경 35미크론의 규조토 입자이었다. 폴리머 도프(41)의 여과 전에, 제 1 여과 장치(47)은 필터 재생에 의해 프리코트가 형성되어 있었다. 프리코트 형성 후에, 프리코트 용액을 배수하였다.
프리코트 용액에서, 프리코트 용액 탱크에 여과 보조제로서의 평균 직경 35미크론의 규조토 입자, 셀룰로오스 트리아세테이트 20중량%를 함유하는 도프, 및 희석용 용제를 포함한 성분을 공급하였다. 프리코트 용액을 3.0중량%의 농도의 여과 보조제 및 3.5중량%의 농도의 셀룰로오스를 갖도록 제조하였다. 제조된 프리코트 용액은 순환하는 저장소(66)에 포함되었다. 프리코트 용액을 제 1 여과장치(47)와 순환 저장소(66) 사이에서 m2당 분당 20L의 유량으로 순환시켰다. 프리코트가 제 1 여과 장치(47)의 필터 스크린(60) 상에 형성되었다. 필터 스크린(60)은 SUS 스틸 의 350메시이었다.
Takenaka Electronic Industrial Co., Ltd. 제품의 전자 센서 F71RAN를 각각의 탁도계(69a, 69b)로서 사용하여 그 출력에 따라 여과 보조제의 농도를 탐지하였다. 탁도계(69b)는 제 1 여과 장치(47)의 배수 라인(73)에 존재하였다. 탁도계 (69b)의 측정레벨은 순환 개시부터 3분 경과시 0중량%가 되었다. 제 1 여과 장치(47)의 전달 유동 라인(74)의 탁도계(69a)의 측정된 레벨은 순환 개시시 최초 레벨인 2.0중량%로부터 점차 감소하여 30분 경과후에는 0중량%가 되었다. 그 다음, 프리코트의 층 성장이 충분히 검출되었다. 여기서, 순환에서의 프리코트의 총 여과 보조제는 소정 강도를 얻기 위해 충분한 총 여과 보조제에 따라 얻어졌다. 본 실시 형태에 있어서, 여과 보조제의 양은 m2(여과 단위면적당)당 37.5kg이었다. 여과 보조제의 양은 필터 스크린의 여과의 총 면적에 대해서 3mm의 평균 두께를 얻을 정도로 많았다.
프리코트 형성시 여과 보조제의 최종 침강속도는 10-3cm/sec이었다. 최종 침강속도의 측정은 침강시 이동거리의 측정 및 나비어-스토크 방정식(Navier-Stokes Equation)에 근거하였다. 프리코트(62a)를 형성하는데 요구되는 시간은 1시간이었다.
프리코트(62a)가 형성된 후에, 프리코트 용액(61)을 제 1 여과 장치(47)로부터 그 자체의 중량에 의해 배수시켰다. 가스 유동라인(75)의 밸브(V7)를 개방하여 순환 저장소(66)를 제 1 여과 장치와 연결시켰다. 배수와 동시에, 용제 포화 가 스(76)를 배수된 일부 프리코트 용액(61)의 양으로 제 1 여과 장치(47)에 채웠다. 따라서, 본 발명의 특성은 건조 공기, 건조 질소 가스 등의 압력에 의해 강제 배수된 공지의 구조와는 다르기 때문에 프리코트(62a) 상에 스킨층이 형성되지 않았다. 또한, 가스 유동 라인(75)의 밸브(V7)의 개구부를 조정하여 프리코트 용액(61)의 배수 속도가 프리코트층의 표면에 대해서 1×10-3m/s 이하로 설정될 수 있었다. 미세 갭이 없는 프리코트(62a)가 프리코트(61)의 배수 속도를 1×10-3m/s 이하로 설정함으로써 얻어졌다. 제 1 여과 장치(47)를 개방하여 필터를 목시 관찰하였다. 그 결과, 소정의 두께를 갖는 프리코트(62a)가 존재하는 것이 발견되었다. 이후에, 필터 재생을 같은 조건에서 반복하였다. 같은 결과가 얻어졌다.
[비교예 1]
프리코트 용액의 유량을 3.0L/(m2.min)로 달리하여 실시예 1을 반복하였다.도프 용액의 여과 개시 후에, 여괴의 최초 적하가 발생되었다. 맑은 여액을 얻는데 걸리는 시간은 실시예 1에 따른 것보다 3배 길었다.
[비교예 2]
프리코트 용액의 유량을 80L/(m2.min)로 달리하여 실시예 1을 반복하였다. 그 결과, 여과 보조제의 현저한 적하가 발생하였다. 여과 보조제가 필터 스크린 상에 침전되지 않았기 때문에 프리코트가 형성되지 않았다.
[비교예 3]
프리코트 용액중의 셀룰로오스의 농도를 5.0중량%로 달리하여 실시예 1을 반복하였다. 압력의 손실은 고점도에 따라 현저하였다. 순환에서 프리코트 용액의 유량은 1L/(m2.min)로 설정하였다. 그 결과, 프리코트(62a)를 형성하는데 24시간이 걸렸다.
[비교예 4]
규조토 입자의 평균 직경을 90미크론, 프리코트 용액의 점도를 0.4mPa.s, 또한 여과 보조제의 최종 침강속도를 1.1cm/sec로 달리하여 실시예 1을 반복하였다. 필터 재생의 결과, 균일한 형상의 프리코트가 얻어지지 않았다.
[비교예 5]
프리코트 형성시의 프리코트 용액의 점도를 210mPa.s, 최종 침강속도를 2×10-4cm/sec로 달리하여 실시예 1을 반복하였다. 그 결과, 압력의 손실이 현저하여 순환에서 프리코트 용액의 유량이 3.0L/(m2.min)정도로 작았다. 프리코트(62a)를 형성하는데 8시간이 걸렸다.
[비교예 6]
프리코트(62a)를 형성한 후에 액체의 배수시 제 1 여과 장치로 질소 가스를 보낸 것을 달리하여 실시예 1을 반복 하였다. 그 결과, 슬러그 형성이 배수 후에 프리코트(62a)의 표면 상에 발생하였다. 압력의 감소가 매우 커서, 여과가 불가능하였다.
[비교예 7]
중량에 의한 배수속도를 밸브의 개방부를 조정함으로써 2×10-3m/s로 설정한 것을 달리하여 실시예 1을 반복하였다. 그 결과, 침전물로서 성장하는 프리코트가 중량에 의한 고속 배수에 인해 유츨되었다. 단단히 부착된 형태의 프리코트는 형성되지 않았다.
결론적으로, 프리코트 용액의 점도가 0.5-200mPa.s이고, 프리코트 용액의 유량이 3.3-80L/(m2.min)이고, 또한 여과 보조제의 최종 침강속도가 10-4~1cm/sec의 범위내일 때 미세한 갭이 없는 프리코트를 효과적으로 형성하는 것이 가능하다.
프리코트 용액의 배수 유량은 프리코트의 형성이 연속될 수 있도록 프리코트층의 표면에 대해 1×10-3m/s 이하로 설정한다. 프리코트의 표면의 외피로서 슬러그가 형성되거나 피복되는 것을 방지하도록 용제 포화 가스가 배수시 여과 장치에 채워진다. 고성능의 여과에 의해 프리코트가 형성될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실행 형태에 의해 전체적으로 설명되지만, 다양한 변화 및 변형이 당업자에게는 명백해질 것이다. 따라서, 이런 변화 및 변형이 본 발명의 내용을 손상시키지 않는 한 포함될 수 있다.
본 발명의 목적 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 읽으면 이하 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다:
도 1은 용액 캐스팅 장치를 개략적으로 나타내는 흐름도이다;
도 2는 여과 장치에 있어서의 필터 스크린과 프리코트를 나타내는 설명도이다;
도 3은 필터 재생 장치를 개략적으로 나타내는 흐름도이다;
도 4a는 세정액이 순환되는 세정기를 개략적으로 나타내는 흐름도이다;
도 4b는 밸브(V1-V7)의 작동 순서의 타이밍 챠트이다.
도 5는 건조기를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 총 여과 보조제와 프리코트의 강도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다;
도 7은 용액 캐스팅 서브시스템을 나타내는 정면 설명도이다.

Claims (20)

  1. 폴리머 및 용제를 함유하는 폴리머 도프를 캐스팅하여 폴리머 필름을 연속적으로 형성하는 용액 캐스팅 방법으로서,
    캐스팅할 상기 폴리머 도프를 필터 스크린 상에 침전된 여과 보조제의 프리코트를 갖는 여과 장치에서 여과하는 여과 단계;
    상기 여과 장치로의 상기 폴리머 도프의 공급을 중단한 후에 상기 여과 장치를 세정하는 세정 단계;
    상기 여과 보조제, 상기 폴리머 도프 및 용제를 함유하는 프리코트 용액을 사용하여 상기 세정된 여과 장치에 상기 여과 보조제의 프리코트를 침전시키는 필터 재생 단계;
    상기 프리코트를 침전한 후의 상기 여과 장치로부터 프리코트 용액을 배수하는 배수 단계로서, 상기 여과 장치는 배수시 용제 포화 가스로 채워지는 배수 단계; 및
    복수의 여과 장치를 전환하여 상기 복수의 여과 장치 중에서 일부의 여과 장치에 상기 세정 단계, 상기 필터 재생 단계 및 상기 배수 단계를 행하는 전환 단계를 포함하고,
    상기 프리코트 용액의 점도가 0.5 ~ 200mPa.s이며,
    상기 여과 보조제는 평균 입자 직경이 20 ~ 50㎛ 범위 내의 이산화규소이고,
    상기 필터 재생 단계에서, 상기 여과 보조제의 최종 침강속도가 10-4 ~ 1cm/sec의 범위내에서 제어되고, 상기 필터 스크린에 대한 상기 프리코트 용액의 유량은 3.3 ~ 80L/(m2·min)이며,
    상기 배수 단계에서의 상기 프리코트 용액의 배수 유량은 상기 프리코트 표면에 대하여 1×10-3m/sec 이하인 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배수 단계에서, 용제 포화 가스는 상기 프리코트 용액을 배수시 그 중량만큼 상기 여과 장치에 채워지는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정 단계에서, 상기 여과 보조제가 슬러리 형태로 배수된 후에 세정이 행해지는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전환 단계에서는, 상기 여과 장치의 여과 효율성 정보를 모니터링하여, 상기 효율성 정보가 기준 효율성 정보보다 낮아지면 상기 여과 장치가 상기 세정 단계에서 세정되는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트이고, 상기 프리코트 용액중의 상기 여과 보조제의 농도가 0.25-5.0중량%이고, 상기 프리코트 용액 중의 셀룰로오스 농도가 0.5-5.0중량%인 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 여과 장치는 평행하게 연결되고, 상기 전환 단계에서 상기 여과 장치가 순환적으로 전환하여 상기 여과 단계를 계속하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 방법.
  11. 폴리머 및 용제를 함유하는 폴리머 도프를 캐스팅하여 폴리머 필름을 연속적으로 형성하는 용액 캐스팅 장치로서,
    캐스팅할 상기 폴리머 도프를 여과하기 위한, 필터 스크린 상에 침전된 여과 보조제의 프리코트를 갖는 여과장치;
    상기 여과장치로의 폴리머 도프의 공급 중단 후에, 상기 여과 장치를 세정하기 위한 세정기;
    상기 여과 보조제, 상기 폴리머 도프 및 상기 용제를 함유하는 프리코트 용액을 사용하여 상기 세정된 여과 장치에 상기 여과 보조제의 프리코트를 침전시키기 위한 필터 재생 장치;
    상기 프리코트를 침전한 후의 상기 여과 장치로부터 상기 프리코트 용액을 배수하기 위한 배수 라인으로서, 상기 여과 장치는 배수시 용제 포화 가스로 채워지는 배수 라인; 및
    복수의 여과 장치를 전환하여 상기 복수의 여과 장치 중에서 일부의 여과 장치를 상기 세정기, 상기 필터 재생 장치 및 상기 배수 라인으로 관리하기 위한 밸브 기구를 포함하고,
    상기 프리코트 용액의 점도가 0.5 ~ 200mPa.s이며,
    상기 여과 보조제는 평균 입자 직경이 20 ~ 50㎛ 범위 내의 이산화규소이고,
    상기 필터 재생 장치에서, 상기 여과 보조제의 최종 침강속도는 10-4 ~ 1cm/sec의 범위내에서 제어되고, 상기 필터 스크린에 대한 상기 프리코트 용액의 유량은 3.3 ~ 80L/(m2·min)이며,
    상기 배수 라인에서의 상기 프리코트 용액의 배수 유량은 상기 프리코트 표면에 대하여 1×10-3m/sec 이하인 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세정기는 상기 여과 보조제가 슬러리의 형태로 배수된 후에 세정하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 여과 장치의 여과 효율성 정보를 모니터링하여, 상기 효율성 정보가 기준 효율성 정보 보다 낮아지면 상기 밸브 기구를 작동하여 상기 세정기로 상기 여과 장치를 세정하기 위한 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 여과 장치의 여과 압력을 모니터링하여, 상기 여과 압력의 증가에 따른 상기 효율성 정보의 감소를 측정하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 필터 재생 장치는 상기 용제로 상기 폴리머 도프를 희석하여 얻어진 희석 폴리머 도프에 상기 여과 보조제를 분산시켜 상기 프리코트 용액을 얻기 위한 프리코트 용액 저장소를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 필터 재생 장치는, 상기 프리코트 용액을 저장하기 위한 순환 저장소를 포함하고;
    상기 배수 라인은 상기 프리코트 용액을 상기 여과 장치로부터 상기 순환 저장소로 복귀시키고;
    상기 순환 저장소로부터 상기 용제의 용제 포화 가스를 상기 여과 장치에 공급하기 위한 가스 유동 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트이고, 상기 프리코트 용액 중의 상기 여과 보조제의 농도가 0.25-5.0중량%, 상기 프리코트 용액 중의 셀룰로오스 농도가 0.5-5.0중량%인 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 여과 장치는 평행하게 연결되어 있고, 상기 밸브 기구가 순환적으로 상기 여과 장치를 전환하여 여과를 계속하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 세정기는, 세정액을 보관하기 위한 세정 탱크;
    상기 여과 장치에 상기 세정액을 분배시켜 상기 세정액을 여과 장치에 통과시키기 위한 세정 라인;
    상기 여과 장치에 상기 세정액을 통과시켜 얻어진 슬러리를 상기 세정 탱크로 공급하여 순환시키기 위한 복귀 라인; 및
    상기 세정 탱크로부터의 상기 슬러리를 용액 및 고형분으로 분리하는 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 폴리머 도프를 공급하기 위한 폴리머 도프 피딩 장치를 더 포함하고;
    상기 복수 여과 장치는 제 1 및 제 2 여과 장치를 포함하고;
    상기 밸브 기구는 상기 폴리머 도프 피딩 장치를 상기 제 1 및 제 2 여과 장치와 선택적으로 연결하는 제 1 밸브, 상기 세정기를 상기 제 1 및 제 2 여과 장치와 선택적으로 연결하는 제 2 밸브, 상기 필터 재생 장치를 상기 제 1 여과 및 제 2 여과 장치와 선택적으로 연결하는 제 3 밸브 및 상기 제 1 ,제 2 및 제 3 밸브를 제어하기 위한 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 제 1 여과 장치가 상기 폴리머 도프 피딩 장치와 연결될 경우, 우선 상기 세정기를 상기 제 2 여과 장치와 연결한 후 상기 필터 재생 장치를 상기 제 2 여과 장치와 연결하고, 또한 상기 제 2 여과 장치가 상기 폴리머 도프 피딩 장치와 연결될 경우, 우선 상기 세정기를 상기 제 1 여과 장치와 연결한 후 상기 필터 재생 장치를 상기 제 1 여과 장치와 연결하는 것을 특징으로 하는 용액 캐스팅 장치.
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