KR20150035382A

KR20150035382A - 광학 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150035382A
Application number: KR20140104977A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 이나다; 히토시 이케다; 히토시 오하시
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2015-04-06
Also published as: TW201511922A; CN104516042A; JP2015068965A

Abstract

(과제) 제조 속도에 상관없이, 목표로 하는 리타데이션과 헤이즈를 발현하는 광학 필름을 목표로 하는 두께로 제조할 수 있는 광학 필름의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 수증기 공급 장치 (14) 에 의해 필름 (12) 에 과열 수증기를 공급한다. 이 공급에 의해, 텐터 장치 (15) 에서의 연신 개시 시점에 있어서의 필름 (12) 의 함수율을 제어한다. 헤이즈 검출부 (53) 는, 권취된 필름 (12) 의 헤이즈를 검출한다. 제어부 (55) 는, 검출된 헤이즈와 목표 헤이즈에 기초하여 수증기 공급 장치 (14) 의 증기 공급부 (56) 를 제어하여, 증기 공급부 (56) 로부터 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 에 공급하는 과열 수증기의 양을 제어한다.

Description

광학 필름의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL FILM}

본 발명은 광학 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 표시 장치 등에 사용되는 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이 등의 표시 장치의 박육화에 수반하여, 표시 장치에 사용하는 광학 필름에 대해서도 추가적인 박육화가 요구되고 있다. 광학 필름으로는, 예를 들어, 위상차 기능을 갖는 위상차 필름을 들 수 있고, 위상차 필름은, 소정의 위상차 기능을 발현하도록 폴리머 필름에 연신 처리를 실시함으로써 제조된다.

위상차 기능은, 면내 리타데이션 (Re) 이나 두께 방향 리타데이션 (Rth) 등의 리타데이션에 의해 평가되고, 리타데이션은 연신 처리에 있어서의 여러 가지 조건을 조합함으로써 제어된다. 예를 들어, 목표로 하는 리타데이션이 높을수록, 연신 중인 폴리머 필름의 온도를 낮게 설정한다. 또, 리타데이션은, 필름의 두께에 의존하는 값으로, 연신 처리에 있어서의 폴리머 필름의 온도나 연신 배율 등의 조건을 일정하게 한 경우에는, 폴리머 필름의 두께가 작을수록 리타데이션이 낮아진다. 따라서, 높은 리타데이션의 광학 필름을, 두께를 보다 얇게 하여 제조하는 경우에는, 연신 중인 폴리머 필름의 온도를 보다 낮게 설정할 필요가 있다. 그러나, 연신 중에 있어서의 폴리머 필름의 온도를 낮게 할수록, 얻어지는 광학 필름의 헤이즈는 올라간다.

또, 기존 설비를 이용하여 장척의 광학 필름의 제조 속도를 향상시키는 경우, 텐터 장치에 의해 폴리머 필름을 폭 방향으로 연신하는 연신 처리의 시간이 짧아진다. 그 때문에, 목표로 하는 리타데이션을 발현시키기 위해서는, 연신 배율은 바꾸지 않고 텐터 장치를 통과하는 시간을 짧게 하게 된다. 이와 같이 단위 시간에 있어서의 연신 배율, 즉 연신 속도를 올릴수록, 얻어지는 광학 필름의 헤이즈는 올라간다. 따라서, 제조하는 광학 필름의 리타데이션이 높을수록, 제조 속도를 올림으로써 헤이즈는 올라간다.

제조 속도를 올리는, 즉 제조 효율을 올리기 위해서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 텐터 장치 내에서 폴리머 필름에 대해 상압 과열 수증기를 쏘임으로써, 폴리머 필름의 승온 속도를 올리는 방법이 기재되어 있다. 또, 텐터 장치 내에서 폴리머 필름에 과열 수증기를 쏘이는 방법은, 예를 들어 특허문헌 2 에도 기재되어 있다. 이 특허문헌 2 의 방법에서는, 연신 중인 폴리머 필름에 대해 과열 수증기를 쏘고 있고, 이것에 의해 폭 방향에 있어서의 광학 특성의 편차를 억제하고 있다.

또, 제조 라인에서 폴리머 필름에 대해 수증기를 쏘이는 방법은, 다른 문헌에도 기재되어 있다. 예를 들어 특허문헌 3 과 특허문헌 4 에 기재되는 각 방법은, 텐터 장치에 의한 연신 처리 전의 폴리머 필름에 대해 수증기를 공급하고, 이것에 의해 필름의 컬을 억제하고 있다. 특허문헌 4 에 기재되는 방법은, 연신 처리를 2 회 실시하고, 2 회째의 연신 처리 전에 수증기를 공급하고 있다. 특허문헌 5 는, 길이 방향으로 연신하기 전에 수증기를 공급하고, 이것에 의해, 시야각 특성이 우수한 광학 필름으로서의 광학 보상 필름을 제조한다.

일본 공개특허공보 2008-213265호 일본 공개특허공보 2013-067134호 일본 공개특허공보 2011-189616호 일본 공개특허공보 2007-051210호 일본 공개특허공보 2003-090915호

그러나, 특허문헌 1 ∼ 5 의 방법을 이용해도, 연신 중에 있어서의 폴리머 필름의 온도를 낮게 할수록, 또 제조하는 광학 필름의 리타데이션이 높을수록, 제조 속도를 올림에 따라 헤이즈는 상승한다.

그래서, 본 발명은, 제조 속도에 상관없이, 목표로 하는 리타데이션과 헤이즈를 발현하는 광학 필름을 목표로 하는 두께로 제조하는 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 폴리머 필름을 폭 방향으로 연신하여 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 연속적으로 반송되는 장척의 폴리머 필름을 가열하면서 폭 방향으로 연신하는 연신 공정과, 연신 공정에 의한 연신 후의 폴리머 필름에 대해 목표로 하는 헤이즈인 목표 헤이즈로부터 정해지는 양의 수증기를 연신 공정에 의한 연신 전의 폴리머 필름에 공급하고, 연신 개시 시점에 있어서의 폴리머 필름의 함수율 (含水率) 을 조절하는 수증기 공급 공정을 갖는 것을 특징으로 하여 구성되어 있다.

연신 공정에 의한 연신 후의 폴리머 필름의 헤이즈와 연신 개시 시점에 있어서의 폴리머 필름의 유리 전이점의 제 1 관계와, 연신 개시 시점에 있어서의 함수율과 유리 전이점의 제 2 관계와, 수증기 공급 공정에서 공급하는 수증기의 양과 연신 개시 시점에 있어서의 함수율의 제 3 관계를 미리, 제 1 관계에 기초하여 목표 헤이즈에 대응하는 유리 전이점을 목표 유리 전이점으로서 구하고, 제 2 관계에 기초하여 목표 유리 전이점에 대응하는 함수율을 목표 함수율로서 구하고, 제 3 관계에 기초하여 목표 함수율로 하기 위한 수증기의 양을 결정하고, 이 결정된 수증기의 양이 되도록, 수증기 공급 공정에서 공급하는 수증기의 양을 제어하는 제어 공정을 추가로 갖는 것이 바람직하다.

제 1 관계는, 연신 공정에 설정되는 설정 조건마다 구해지고, 제어 공정은, 연신 공정에 설정되는 설정 조건에 대응하는 제 1 관계에 기초하여, 목표 유리 전이점을 구하는 것이 바람직하다.

연신 공정은, 가열된 기체를 폴리머 필름에 분사함으로써 폴리머 필름을 가열하고, 설정 조건은, 연신 공정에서 연신 중인 폴리머 필름의 반송 속도와, 폴리머 필름의 연신 개시시에 있어서의 폭 및 연신 종료시에 있어서의 폭으로부터 구해지는 연신 배율과, 기체의 온도를 포함하는 것이 바람직하다.

제어 공정은, 연신 후의 폴리머 필름의 헤이즈와 목표 헤이즈의 차에 기초하여 수증기 공급 공정에서 공급하는 수증기의 양을 제어하는 것이 바람직하다.

수증기 공정에 의해 공급하는 수증기는 과열 수증기인 것이 바람직하다. 수증기 공급 공정은, 폴리머 필름에 대해 연속적 또는 간헐적으로 수증기를 공급하고, 폴리머 필름의 반송 방향에 있어서의 하류측의 수증기의 온도가 상류측의 수증기의 온도 이상인 것이 바람직하다.

수증기 공급 공정은, 수증기를 폴리머 필름의 일면측과 타면측으로부터 각각 독립적으로 폴리머 필름에 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제조 속도에 상관없이, 목표로 하는 리타데이션과 헤이즈를 발현하는 광학 필름을 목표로 하는 두께로 제조할 수 있다.

도 1 은, 용액 제막 (製膜) 설비를 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 텐터 장치의 개략도이다.
도 3 은, 수증기 공급 장치의 개략도이다.
도 4 는, 공급하는 과열 수증기량과 연신 후의 필름의 헤이즈의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 연신 개시 시점에 있어서의 유리 전이점 (Tg) 와 연신 후의 필름의 헤이즈의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 연신 개시 시점에 있어서의 필름의 함수율과 유리 전이점 (Tg) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 공급하는 과열 수증기량과 연신 개시 시점에 있어서의 필름의 함수율의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 1 에 있어서, 용액 제막 설비 (10) 는, 셀룰로오스아실레이트 필름 (이하, 간단히 「필름」이라고 칭한다) (12) 을 연속적으로 제조한다. 이 필름 (12) 은, 제막 과정에서 연신 처리가 실시됨으로써, 위상차 기능 (복굴절성) 을 갖는 광학 필름으로 된다.

도프 (11) 는, 폴리머를 용매에 용해한 것이다. 이 실시형태에서는, 투명한 열가소성 폴리머로서의 셀룰로오스아실레이트를 용매에 용해한 것을 도프 (11) 로 하고 있다. 셀룰로오스아실레이트 중에서도, 셀룰로오스의 수산기에 대한 아실기의 치환도가 하기 식 (1) ∼ (3) 을 만족하는 TAC (셀룰로오스 트리아세테이트) 를 사용하는 경우에 본 발명은 특히 유효하다. 식 (1) ∼ (3) 에 있어서, A 및 B 는, 셀룰로오스의 수산기 중의 수소 원자에 대한 아실기의 치환도를 나타내고, A 는 아세틸기의 치환도, B 는 탄소 원자수가 3 ∼ 22 인 아실기의 치환도이다. 또한, 셀룰로오스아실레이트의 총 아실기 치환도 Z 는 A ＋ B 에 의해 구하는 값이다.

(1) 2.7 ≤ A ＋ B ≤ 3.0

(2) 0 ≤ A ≤ 3.0

(3) 0 ≤ B ≤ 2.9

또, TAC 대신에, 또는 추가하여, 셀룰로오스의 수산기에 대한 아실기의 치환도가 하기 식 (4) 를 만족하는 DAC (셀룰로오스 디아세테이트) 를 사용하는 경우에도 본 발명은 특히 유효하다.

(4) 2.0 ≤ A ＋ B ＜ 2.7

리타데이션의 파장 분산성의 관점에서, 식 (4) 를 만족하면서도, DAC 의 아세틸기의 치환도 A, 및 탄소수 3 이상 22 이하의 아실기의 치환도의 합계 B 는, 하기 식 (5) 및 (6) 을 만족하는 것이 바람직하다.

(5) 1.0 ＜ A ＜ 2.7

(6) 0 ≤ B ＜ 1.5

셀룰로오스를 구성하는 β-1,4 결합하고 있는 글루코오스 단위는, 2 위치, 3 위치 및 6 위치에 유리 (遊離) 의 수산기 (하이드록실기) 를 가지고 있다. 셀룰로오스아실레이트는, 이들 수산기의 일부 또는 전부를 탄소수 2 이상의 아실기에 의해 에스테르화한 중합체 (폴리머) 이다. 아실 치환도는, 2 위치, 3 위치 및 6 위치 각각에 대해, 셀룰로오스의 수산기가 에스테르화되어 있는 비율 (100 ％ 의 에스테르화의 경우를 치환도 1 로 한다) 을 의미한다.

위상차 기능을 구비한 광학 필름의 폴리머 성분으로는, 투명한 열가소성의 폴리머가 있고, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트 등이 있다. 이들 폴리머는 물을 잘 흡수하는 성질을 겸비하고 있으므로, 셀룰로오스아실레이트 대신에 도프 (11) 의 폴리머 성분으로서 사용해도 된다.

용액 제막 설비 (10) 는, 유연 장치 (13), 수증기 공급 장치 (14), 텐터 장치 (15), 절제 (切除) 장치 (16), 건조실 (17), 냉각실 (18) 및 권취 장치 (19) 를 구비하고 있다.

유연 장치 (13) 는, 도프 (11) 로부터 용매를 함유한 상태의 필름 (12) 을 연속적으로 형성한다. 이 유연 장치 (13) 는, 벨트 (21), 1 쌍의 백업 롤러 (22), 유연 다이 (23), 박리 롤러 (25), 및 이들을 수용한 챔버 (26) 를 구비한다. 벨트 (21) 는 환상으로 된 무단 (無端) 의 유연 지지체로, 1 쌍의 백업 롤러 (22) 에 가로질러 걸쳐 있으며, 백업 롤러 (22) 사이가 수평으로 되어 있다. 1 쌍의 백업 롤러 (22) 중 일방은, 구동축 (22a) 에 구동부 (도시 생략) 가 접속되어 있고, 이 구동부에 의해, 화살표선 A1 로 나타내는 원주 방향으로 회전한다. 이 백업 롤러 (22) 의 회전에 의해 벨트 (21) 가 순환 주행한다.

유연 다이 (23) 는, 도프 (11) 를 주행 중인 벨트 (21) 의 표면으로 유출한다. 이로써 벨트 (21) 의 표면에 유연막 (27) 이 연속적으로 형성된다. 감압 챔버 (28) 는, 유연 다이 (23) 의 유출구로부터 벨트 (21) 의 표면에 도달할 때까지의 도프 (11) 보다 벨트 주행 방향에 있어서의 상류측 에어리어를 감압하여, 유출된 도프 (11) 의 진동이나 파단을 방지한다.

온조기 (29) 는, 온도 조절한 전열 매체를 각 백업 롤러 (22) 내에 공급한다. 이로써, 각 백업 롤러 (22) 및 벨트 (21) 를 통하여 유연막 (27) 의 온도를 제어한다. 이 실시형태에서는, 건조 유연, 즉 유연막 (27) 을 건조시켜 겔화시키고 있고, 유연막 (27) 의 용매의 증발을 촉진하도록 온조기 (29) 는 온도를 제어한다.

또한, 건조 유연 대신에 유연막 (27) 을 냉각시켜 겔화시키는, 이른바 냉각 유연이어도 된다. 이 경우에는, 온조기 (29) 는, 냉각시킨 전열 매체를 백업 롤러 (22) 에 공급함으로써 벨트 (21) 를 냉각시키고, 이 냉각에 의해 유연막 (27) 의 유동성을 저하시킨다. 또, 유연 지지체는 벨트 (21) 에 한정되지 않는다. 예를 들어, 벨트 (21) 대신에 드럼을 사용하여, 회전 중인 드럼의 둘레면으로 도프 (11) 를 유출하여 유연해도 된다. 유연막 (27) 을 건조시켜 겔화시키는 이른바 건조 유연의 경우에는 벨트 (21) 를 사용하는 경우가 많고, 냉각 유연의 경우에는 드럼을 사용하는 경우가 많지만, 건조 유연에 드럼을, 또 냉각 유연에 벨트를 사용해도 상관없다. 드럼을 유연 지지체로서 사용하여 유연막 (27) 의 온도를 제어하는 경우에는, 그 드럼에 냉각시킨 전열 매체를 흐르게 함으로써 드럼의 둘레면의 온도를 낮추면 된다.

유연막 (27) 은, 벨트 (21) 에 의한 반송 중에 건조가 진행되어, 박리 롤러 (25) 의 위치에서 벨트 (21) 로부터 박리되고 필름 (12) 으로서 하류로 반송된다. 박리 롤러 (25) 는, 박리 위치를 일정하게 유지하면서 유연막 (27) 을 벨트 (21) 로부터 박리하는 것으로, 그 회전축을 백업 롤러 (22) 의 회전축과 평행하게 배치하고 있다. 필름 (12) 을 박리 롤러 (25) 에 감은 상태에서, 용액 제막 설비 (10) 의 하류를 향하여 필름 (12) 이 잡아당겨짐으로써, 유연막 (27) 이 소정의 박리 위치에서 벨트 (21) 로부터 박리된다. 필름 (12) 은, 챔버 (26) 의 외측으로 보내어져, 수증기 공급 장치 (14) 로 보내진다.

또한, 챔버 (26) 내에는, 도프 (11), 유연막 (27), 필름 (12) 의 각각으로부터 증발되어 기체가 된 용매를 응축하여 액화시키는 응축기 (콘덴서) 가 배치되어 있다. 이 응축기에 의해 액화된 용매는 회수 장치로 보내져 회수된다. 또한, 응축기와 회수 장치의 도시는 생략한다.

유연 장치 (13) 로부터의 필름 (12) 은 수증기 공급 장치 (14) 로 보내진다. 또한, 이 실시형태에서는, 유연 장치 (13) 로부터 직접 필름 (12) 을 수증기 공급 장치 (14) 에 공급하고 있다. 그러나, 예를 들어 연신 전의 소정 길이의 필름 (12) 을 권취한 필름 롤로부터 필름 (12) 을 꺼내어 텐터 장치 (15) 에 공급하여 연신을 실시하는, 이른바 오프 라인 연신의 경우여도 된다. 이 경우에는, 필름 롤로부터 꺼낸 필름 (12) 을 수증기 공급 장치 (14) 로 안내하여 수증기의 공급을 실시한 후, 텐터 장치 (15) 로 안내한다.

수증기 공급 장치 (14) 는, 필름 (12) 에 소정량의 과열 수증기를 공급함으로써, 텐터 장치 (15) 에서의 연신 개시 시점에 있어서의 함수율을 조절하기 위한 것이다. 과열 수증기란, 100 ℃ 이상의 수증기를 의미한다. 과열 수증기는, 잔류 용매량이 0.3 질량％ 이상 40 질량％ 이하의 범위인 필름 (12) 에 대해 공급을 개시하는 것이 바람직하다. 공급의 종료시에 있어서의 용매 잔류량은 0.3 질량％ 이하여도 된다. 과열 수증기의 공급 개시 시점에 있어서의 잔류 용매량이 40 질량％ 보다 큰 경우에는, 예를 들어 유연막 (27) 을 건조시키는 건조 장치를 유연 장치 (13) 에 형성하거나, 유연 장치 (13) 와 수증기 공급 장치 (14) 사이에 필름 (12) 을 건조시키는 건조 장치를 형성하거나 하여, 필름 (12) 의 잔류 용매량을 조절하면 된다.

이 예에 있어서 잔류 용매량이란, 잔류 용매량을 구해야 할 측정 대상의 필름 (12) 의 질량을 X, 이 필름 (12) 을 완전히 건조시킨 후의 질량을 Y 로 할 때에,｛(X－Y)/Y｝× 100 ％ 에 의해 구하는 이른바 건량 기준의 값이다. 또한, 「완전히 건조」란 용매의 잔류량이 엄격하게 「0」일 필요는 없다. 본 실시형태에서는, 측정 대상의 필름 (12) 에 대해, 120 ℃ 이상, 상대 습도 10 ％ 이하의 항온조 내에서 3 시간 이상의 건조 처리를 실시한 후의 질량을 Y 로 하고 있다. 수증기 공급 장치 (14) 의 상세한 것은 다른 도면을 이용하여 후술한다. 수증기 공급 장치 (14) 로부터의 필름 (12) 은 텐터 장치 (15) 로 보내진다.

텐터 장치 (15) 는, 장척의 필름 (12) 을 반송 방향 (Z1) 과 직교하는 폭 방향 (Z2) (도 2 참조) 으로 연신한다. 상세한 것은 후술하지만, 텐터 장치 (15) 에서는, 필름 (12) 의 양 측부를 각각 클립 (30) 으로 파지하고, 클립 (30) 을 반송 방향 (Z1) 으로 이동하면서, 대향하는 클립의 간격 (이하, 대향 클립 간격이라고 한다) 을 크게 함으로써, 필름 (12) 을 폭 방향 (Z2) 으로 연신한다. 텐터 장치 (15) 에 의해 연신된 필름 (12) 은 절제 장치 (16) 에 보내진다.

텐터 장치 (15) 는, 에어 공급부 (31) 와 덕트 (32) 를 구비한다. 에어 공급부 (31) 는, 각종 온도로 조정한 건조풍을 덕트 (32) 에 공급하고, 이 덕트 (32) 로부터 텐터 장치 (15) 내의 필름 (12) 에 건조풍을 분사한다. 이로써, 텐터 장치 (15) 의 각 구간에 있어서의 필름 (12) 의 가열이나 냉각을 실시하고 있어, 이 가열이나 냉각에 의해 필름 (12) 의 온도가 조절된다. 또한, 필름 (12) 에 대한 가열, 냉각은 다른 수법으로 실시해도 된다.

이 실시형태에서는, 텐터 장치 (15) 로서 클립 텐터를 사용하고 있고, 클립 (30) 이 유지 부재로 되어 있다. 클립 텐터 대신에 핀 텐터를 사용해도 된다. 핀 텐터는, 필름 (12) 의 측부에 복수의 핀을 관통하여 유지하는 핀 플레이트를 갖고, 유지 부재로서의 이 핀 플레이트가 이동하여 필름 (12) 을 폭 방향으로 연신한다.

절제 장치 (16) 는, 필름 (12) 을 절단날에 연속적으로 안내하여, 클립 (30) 에 의한 파지 흔적이 있는 양 측부를 잘라낸다. 절제 장치 (16) 에 의해 양 측부가 잘려나간 필름 (12) 은 건조실 (17) 로 보내진다.

건조실 (17) 에는 복수의 롤러 (33) 가 형성되어 있다. 필름 (12) 은, 각 롤러 (33) 에 순서대로 감겨져, 건조실 (17) 내를 사행하여 반송되어 냉각실 (18) 로 보내진다. 이 건조실 (17) 에는 가열된 건조 공기가 공급되고 있어, 필름 (12) 은, 건조실 (17) 내를 통과하는 동안에 다시 건조된다.

냉각실 (18) 에는, 실온, 예를 들어 15 ∼ 35 ℃ 정도의 건조 공기가 공급되고 있다. 필름 (12) 은 이 냉각실 (18) 내를 통과함으로써 온도가 낮아진다. 온도가 저하된 필름 (12) 은, 냉각실 (18) 로부터 권취 장치 (19) 에 보내져 권심 (35) 에 권취된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 텐터 장치 (15) 는, 상기 서술한 클립 (30) 과 레일 (41, 42) 을 갖는다. 또, 텐터 장치 (15) 내에서는, 반송로는, 상류측으로부터 순서대로, 예열 공정을 실시하는 예열 구간 (44), 연신 공정을 실시하는 연신 구간 (45), 완화 공정을 실시하는 완화 구간 (46), 냉각 공정을 실시하는 냉각 구간 (47) 으로 구분되어 있다. 또, 예열 구간 (44) 보다 상류에 파지 개시 위치, 냉각 구간 (47) 보다 하류측에 파지 해제 위치를 각각 설정해 둔다.

레일 (41, 42) 은, 필름 (12) 의 반송로의 양측에 배치되어 있다. 레일 (41, 42) 에는, 각각 복수의 클립 (30) 이 형성되어 있다. 각 클립 (30) 은 대응하는 레일을 따라 자유롭게 이동하고, 그 이동 방향은 레일 (41, 42) 에 의해 규정된다. 각 레일 (41, 42) 은, 클립 (30) 을 파지 개시 위치로부터 파지 해제 위치로 이동하는 왕로부와, 파지 해제 위치까지 이동한 클립 (30) 을 파지 개시 위치로 되돌리는 복로부를 가진 환상으로 형성되어 있다. 또한, 클립 (30) 은 일정한 간격으로 각 레일 (41, 42) 의 전체 둘레에 있지만, 도 2 에서는 일부의 클립 (30) 만을 묘사하고 있다.

레일 (41, 42) 에는, 각각 복수의 클립 (30) 을 소정의 간격으로 장착한 환상의 체인 (도시 생략) 이 레일을 따라 자유롭게 이동하도록 형성되어 있다. 체인은, 파지 개시 위치보다 상류측에 배치되는 턴 휠 (49a) 과 파지 개시 위치보다 하류측에 배치되는 스프로켓 (49b) 에 감겨 있다. 스프로켓 (49b) 이 구동부 (도시 생략) 에 의해 회전함으로써, 체인이 레일 (41, 42) 을 따라 순환 이동한다. 이 체인의 이동에 의해 각 클립 (30) 이 레일 (41, 42) 을 따라 일정한 속도로 이동한다. 또한, 이하에서는, 왕로부, 복로부를 특별히 명시하지 않는 경우에는, 레일 (41, 42) 로서 왕로부에 대해 설명한다.

파지 개시 위치에는, 클립 (30) 에 필름 (12) 측단의 파지를 개시시키는 파지 개시 부재 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 또, 파지 해제 위치에는, 클립 (30) 에 필름 (12) 측부의 파지를 해제시키는 파지 해제 부재 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 이로써, 필름 (12) 은, 그 양측단이 각각 파지 개시 위치에서 클립 (30) 에 파지되고, 클립 (30) 의 이동에 의해 반송 방향 (Z1) 으로 반송되어, 각 구간 (44 ∼ 47) 을 순차 통과한다. 각 구간 (44 ∼ 47) 을 통과하는 동안에 필름 (12) 은 구간마다의 처리가 실시되고, 파지 해제 위치에서 클립 (30) 의 파지가 해제된다. 클립 (30) 에 의한 필름 (12) 의 반송 속도는 목표로 하는 제조 속도에 기초하여 설정되고, 이 반송 속도에 따라 연신 속도가 변한다. 연신 속도는 단위 시간당의 연신 배율 (α) 이다. 연신 배율 (α) 에 대해서는 후술한다.

파지 개시 위치에서 연신 구간 (45) 에 도달할 때까지는, 레일 (41, 42) 은 반송 방향 (Z1) 과 평행하여, 그들의 간격 (이하, 레일 폭이라고 한다) 을 일정하게 하고 있다. 이로써, 대향한 레일 (41) 상의 클립 (30) 과 레일 (42) 상의 클립 (30) 의 대향 클립 간격을 일정하게 한 상태에서, 클립 (30) 을 반송 방향 (Z1) 으로 이동시킨다. 따라서, 이 사이에서는 필름 (12) 이 연신되지 않고 반송된다.

예열 구간 (44) 에서는, 연신 처리 전에 필름 (12) 을 가열 (이하, 예열이라고 한다) 한다. 따라서, 예열 구간 (44) 에서는 필름 (12) 은 연신하지 않은 상태에서 예열된다. 이 예열에 의해, 연신 구간 (45) 에서의 연신이 신속히 개시되게 됨과 함께, 그 연신시에 필름 (12) 에 대해 폭 방향 (Z2) 에서 보다 균일한 장력이 부여되게 된다.

예열은, 에어 공급부 (31) 로부터의 가열된 건조풍에 의해 실시한다. 예열에서는, 필름 (12) 의 온도를 T (단위；℃), 필름 (12) 의 유리 전이점을 Tg (단위；℃) 로 했을 때에, 예열 구간 (44) 의 하류단, 즉 연신 구간 (45) 의 상류단에서 필름 (12) 의 온도 (T) 와 유리 전이점 (Tg) 가 -40 ℃ ≤ T－Tg ≤ 20 ℃ 를 만족하도록 필름 (12) 을 가열한다. 예열 구간 (44) 과 연신 구간 (45) 의 경계를 통과하는 시점이 연신 개시 시점이므로, 상기 예열은, 연신 개시 시점에 있어서 -40 ℃ ≤ T－Tg ≤ 20 ℃ 를 만족하도록 필름 (12) 을 가열하는 것을 의미한다.

본 실시형태에서는, 필름면의 온도를 온도 (T) 로서 검출하고 있다. 예열 구간 (44) 과 연신 구간 (45) 경계의 상방에는, 필름 (12) 에 비접촉으로 필름면의 온도를 검출하는 온도 검출기 (61) 가 형성되고, 필름면의 온도는 이 온도 검출기 (61) 에 의해 검출된다.

연신 개시 시점에서의 필름 (12) 의 유리 전이점 (Tg) 은, 반송되고 있는 필름 (12) 에 대해 온라인으로 측정할 수는 없고, 또, 필름 (12) 에 함유되는 용매량과 수분량에 따라 상이하므로, 다음과 같이 구하고 있다. 연신 개시 시점에서의 잔류 용매량은, 형성되고 나서 예열 구간 (44) 의 하류단까지의 유연막 (27) 및 필름 (12) 에 대한 처리 조건으로부터 특정된다.

또, 필름의 함수율은, 필름 (12) 에 비접촉으로 필름 (12) 의 함수율을 검출하는 적외선 수분계 (62) 에 의해 구한다. 적외선 수분계 (62) 는 필름 (12) 에 적외선을 조사하고, 반사광으로부터 광학적으로 필름 (12) 의 함수율을 구한다. 적외선 수분계 (62) 는, 적외선을 조사하여 반사광을 검출하는 복수의 조사 검출부 (62a) 를 갖는다. 복수의 조사 검출부 (62a) 는 예열 구간 (44) 과 연신 구간 (45) 의 경계의 상방과 하방 중 적어도 어느 일방에, 폭 방향 (Z2) 으로 정렬하여 형성된다. 이들 조사 검출부 (62a) 에 의해 폭 방향에서의 복수 지점에서 각각 반사광을 검출하고, 적외선 수분계 (62) 는 이들 각 검출 신호로부터 반사광에 관한 흡수 파장에 기초하여 각 함수율을 구한다. 본 실시형태에서는, 폭 방향의 복수 위치에서 구한 각 함수율의 평균값을 연신 개시 시점에서의 필름 (12) 의 함수율이라고 한다. 그리고, 미리 구해진 필름 (12) 의 유리 전이점 (Tg) 과 잔류 용매량을 고려한 함수율의 관계에 기초하여, 전술한 바와 같이 잔류 용매량을 고려하여 특정된 함수율에 대응하는 유리 전이점 (Tg) 이 연신 개시 시점에 있어서의 유리 전이점 (Tg) 으로서 구해진다. 또한, 잔류 용매량이 낮을수록, 함수율은 작은 값으로 특정된다.

연신 구간 (45) 에서는 레일 (41, 42) 은 직선으로 배치되어 있지만, 반송 방향 (Z1) 과의 사이에서 연신 각도 (θ) 를 이루도록 외향 (外向) 으로 각도를 부여하여 배치되어 있고, 하류를 향해 레일 폭이 점차 넓어진다. 이로써, 클립 (30) 의 이동 방향을 반송 방향 (Z1) 에 대해 연신 각도 (θ) 만큼 외측을 향하게 하여 클립 (30) 의 반송 방향 (Z1) 의 이동에 따라 대향 클립 간격을 점차 넓혀, 필름 (12) 을 폭 방향 (Z2) 으로 연신한다. 이 연신 구간 (45) 에서는, 연신 전의 폭 (W0) 인 필름 (12) 을 폭 (W1) 로까지 확장한다. 이와 같이 폭을 확장하는 공정이 연신 공정이고, 연신 공정은 연신 구간 (45) 에서 실시한다. 또한, 예열 구간 (44) 에서는, 반송 방향 (Z1) 에 대해 레일 (41, 42) 이 평행하기 때문에, 연신 각도 (θ) 는, 예열 구간 (44) 에 대한 연신 구간 (45) 에 있어서의 클립 (30) 의 이동 방향의 증분의 각도이다.

연신 배율 (α) 는 α = (W1/W0)×100 ％ 에 의해 구해진다. 연신 배율 (α) 은, 목표로 하는 면내 리타데이션 (Re) 과 두께 방향 리타데이션 (Rth) 에 기초하여 설정된다.

연신 구간 (45) 에서는, 에어 공급부 (31) 로부터의 가열된 건조풍에 의해 필름 (12) 을 가열한다. 연신 구간 (45) 에 있어서의 필름 (12) 의 온도는, 목표로 하는 면내 리타데이션 (Re) 과 두께 방향 리타데이션 (Rth) 에 기초하여 설정된다. 목표로 하는 Re 나 Rth 가 높을수록, 필름 (12) 의 온도 (T) 는 낮게 설정한다.

완화 구간 (46) 및 냉각 구간 (47) 은, 예열 구간 (44) 과 마찬가지로, 레일 (41, 42) 이 반송 방향 (Z1) 에 평행하여 레일 폭을 일정하게 하고 있다. 따라서, 이들 완화 구간 (46) 및 냉각 구간 (47) 에서는, 대향 클립 간격을 일정하게 한 상태에서 클립 (30) 이 이동하여, 필름 (12) 은 폭 (W1) 을 유지하여 반송된다. 완화 구간 (46) 에서는, 필름 (12) 을 그 폭을 일정하게 한 상태에서 가열함으로써, 연신 구간 (45) 에서의 연신 처리에 의해 발생한 변형을 완화시킨다. 냉각 구간 (47) 에서는, 필름 (12) 을 냉각시켜 필름 (12) 의 분자를 고정시킨다. 또한, 완화 구간 (46) 을 형성하지 않아도 된다.

수증기 공급 장치 (14) 는, 연신 구간 (45) 에서의 연신 공정을 거친 필름의 헤이즈에 대응한 양의 과열 수증기를, 이후의 연신 공정에 제공되는 새로운 필름 (12) 에 공급하여, 텐터 장치 (15) 에서의 연신 개시시에 있어서의 함수율을 조절하기 위한 것이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 수증기 공급 장치 (14) 는, 복수의 롤러 (51) 와 챔버 (52) 와 헤이즈 검출부 (53) 와 기억부 (54) 와 제어부 (55) 와 증기 공급부 (56) 와 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 를 구비한다.

또, 텐터 장치 (15) 는 설정부 (61) 를 구비하고, 설정부 (61) 는 전술한 연신 공정에서의 설정 조건인 연신 조건을 텐터 장치 (15) 에 출력한다. 연신 조건은, 연신 공정에 있어서의 필름 (12) 의 반송 속도, 연신 배율 (α), 에어 공급부 (31) 로부터의 건조풍의 온도 등을 들 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 연신 공정에서의 조건은, 연신 공정에 있어서의 필름 (12) 의 반송 속도와 연신 배율 (α) 과 에어 공급부 (31) 로부터의 건조풍의 온도로부터 정한다. 연신 공정에서는, 목표로 하는 필름 (12) 의 리타데이션, 필름 (12) 의 두께 및 연신 공정에 있어서의 필름 (12) 의 반송 속도 중 적어도 어느 하나를 변경할 때마다, 연신 조건 중의 연신 배율 (α) 과, 에어 공급부 (31) 로부터의 건조풍의 온도의 적어도 어느 일방이 바뀐다. 텐터 장치 (15) 는, 연신 조건이 입력되면, 이 연신 조건에서 연신 구간 (45) 에 있어서 필름 (12) 을 연신한다. 설정부 (61) 는 연신 조건을 제어부 (55) 로도 출력한다.

복수의 롤러 (51) 는 필름 (12) 을 둘레면에서 지지하여 필름 (12) 의 반송로를 설정한다. 챔버 (52) 는 이들 롤러 (51) 에 의해 설정된 필름 (12) 의 반송로를 덮어 외부 공간과 구분하여, 후술하는 과열 수증기가 외부 공간으로 누출되는 것을 방지한다. 유연 장치 (13) 로부터 챔버 (52) 로 안내되어 온 필름 (12) 은 각 롤러 (51) 에 감겨져 챔버 (52) 내를 통과하여, 텐터 장치 (15) 로 안내된다.

헤이즈 검출부 (53) 는 연신 구간 (45) 에서의 연신 공정을 거친 필름 (12) 의 헤이즈를 검출하기 위한 것으로, 실시형태에서는 권취된 필름 (12) 의 헤이즈를 검출한다. 이 헤이즈 검출부 (53) 는 검출된 헤이즈의 검출 신호를 제어부 (55) 에 출력한다.

기억부 (54) 에는 이하의 제 1 관계와 제 2 관계와 제 3 관계가 기억되어 있다. 제 1 관계는 연신 공정에서 연신된 후의 필름 (12) 의 헤이즈와 연신 개시 시점에 있어서의 필름 (12) 의 유리 전이점 (Tg) 의 관계이다. 제 1 관계는 연신 조건마다 존재하므로, 기억부 (54) 에는 복수의 제 1 관계가 기억되어 있다. 제 2 관계는 연신 개시 시점에 있어서의 유리 전이점 (Tg) 과 연신 개시 시점에 있어서의 필름 (12) 의 함수율의 관계이다. 제 3 관계는 연신 개시 시점에 있어서의 필름 (12) 의 함수율과 증기 공급부 (56) 에 의해 필름 (12) 에 공급하는 과열 수증기의 양의 관계이다.

제어부 (55) 는, 증기 공급부 (56) 로부터 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 로 송출하는 과열 수증기의 온도와 유량을 제어하기 위한 것이다. 유량은, 단위 시간당의 수증기량이다. 제어부 (55) 는, 연신 처리 후의 필름 (12) 이 목표로 하는 헤이즈 (이하, 목표 헤이즈라고 칭한다) 가 입력되는 입력부 (도시 생략) 를 갖고, 입력된 목표 헤이즈에 대응한 과열 수증기의 양을 구한다. 제어부 (55) 는, 구한 양으로 과열 수증기를 공급하도록 증기 공급부 (56) 를 제어한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 제어부 (55) 는, 과열 수증기의 양으로서 과열 수증기의 증기 공급부 (56) 로부터 공급하는 유량을 구하고 있고, 이 유량으로 공급함으로써 목표 헤이즈에 대응하는 양의 과열 수증기를 공급하고 있다.

상기 제어부 (55) 는, 설정부 (61) 로부터의 연신 조건하에서, 목표 헤이즈로 하기 위한 과열 수증기의 양을 구한다. 제어부 (55) 는, 기억부 (54) 에 기억되어 있는 복수의 제 1 관계로부터 설정부 (61) 로부터의 연신 조건에 대응하는 제 1 관계를 특정한다. 특정된 제 1 관계를 이용하여 목표 헤이즈에 대응하는 유리 전이점 (Tg) 을 목표 유리 전이점 (TgP) 으로서 구한다. 제어부 (55) 는, 제 2 관계를 이용하여 목표 유리 전이점 (TgP) 에 대응하는 함수율을 목표 함수율 (GP) 로서 구한다. 제어부 (55) 는, 제 3 관계를 이용하여, 목표 함수율 (GP) 로 하기 위한 과열 수증기의 양을 결정하고, 결정된 양의 과열 수증기를 증기 공급부 (56) 가 공급하도록 제어한다.

제어부 (55) 는, 헤이즈 검출부 (53) 로부터의 헤이즈의 검출 신호에 기초하여, 목표 헤이즈와 검출된 헤이즈의 차를 구하고, 이 차에 따라 증기 공급부 (56) 로부터 공급하는 과열 수증기의 양을 미세 조정한다. 이 미세 조정은, 목표 헤이즈로부터 결정된 과열 수증기의 양을 기준으로 실시한다.

증기 공급부 (56) 는 과열 수증기를 각 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 에 공급하기 위한 것이다. 증기 공급부 (56) 는 제어부 (55) 에 의한 제어하, 소정 온도의 과열 수증기를 생성하고, 생성된 과열 수증기의 소정량을 각 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 에 공급한다. 증기 공급부 (56) 는, 수증기를 생성하는 수증기 생성부 (56a) 와 소정의 온도로 조절된 열풍을 생성하는 열풍 생성부 (56b) 를 갖고, 각 생성부 (56a, 56b) 에서 생성된 수증기와 열풍을 혼합함으로써 과열 수증기를 생성한다. 과열 수증기의 온도는, 열풍의 온도를 조절함으로써 조절한다.

본 실시형태에서는, 증기 공급부 (56) 는 과열 수증기, 즉 100 ℃ 이상의 수증기를 생성하는 것으로 하고 있지만, 과열 수증기 대신에, 100 ℃ 미만의 수증기를 생성하는 것이어도 된다. 단, 후술한 바와 같이, 필름면에 수막을 보다 확실하게 형성하지 않는 관점에서는, 과열 수증기가 보다 바람직하다.

열풍은 소정의 온도로 가열된 기체이고, 기체는 공기나 질소 등의, 필름 (12) 을 변질시키지 않는 것이면 된다. 또, 생성되는 과열 수증기 중의 수분량과 온도를 정밀하게 조절하기 위해서, 기체는 수분량이 낮은 값으로 일정하게 유지되는 것인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 제습된 건조 공기를 열풍으로서 사용하고 있다.

각 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 는 과열 수증기를 필름 (12) 에 분사하기 위한 것이다. 본 실시형태에서는, 분사부 (58a ∼ 58c) 는 벨트 (21) 로부터 박리된 측의 필름면 (이하, 박리면이라고 칭한다) 과 대향하여 각각 배치된다. 또, 분사부 (59a ∼ 59c) 는 필름 (12) 의 박리면과는 반대측의 필름면 (이하, 반 (反) 박리면이라고 칭한다) 과 대향하여 각각 배치된다. 또한, 각 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 는 과열 수증기를 필름 (12) 에 대해 분무함으로써 공급하는 것이지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 챔버 (52) 에 과열 수증기 등의 수증기를 공급하여 필름 (12) 의 반송로 주변의 분위기 중에 수증기를 포함시키고, 필름 (12) 을 통과시킴으로써 필름 (12) 에 수증기를 공급해도 된다. 또, 수증기의 공급 대신에 액체인 물을 필름 (12) 에 접촉시킴으로써 필름 (12) 의 함수율을 조절해도 된다. 액체인 물을 접촉시키는 방법으로는, 수조를 이용하여 필름 (12) 을 이 수조에 수용된 수중을 통과시키는 방법이 있다.

각 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 에는 필름 (12) 에 대향한 복수의 송출구가 형성되어 있고, 이들 송출구로부터 과열 수증기를 내보낸다. 반송되고 있는 필름 (12) 은 각 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 를 통과함으로써 과열 수증기가 공급되어, 연신 구간 (45) 의 상류단에 도달한 시점, 즉 연신 개시시 시점에 있어서의 함수율이 조절된다.

이들 모든 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 는 박리면측과 반박리면측의 어느 일방에 배치되어도 된다. 그러나, 필름 (12) 의 박리면측과 반박리면측에 공급되는 과열 수증기량의 밸런스에 따라서는, 수분량과 잔류 용매량이 적은 필름면측으로 필름 (12) 이 컬되는 경우가 있다. 그래서, 이 컬 방지의 관점에서는, 본 실시형태와 같이, 박리면측과 반박리면측의 각각에 분사부를 배치하고, 필름 (12) 이 컬되지 않도록 박리면측과 반박리면측에 독립적으로 과열 수증기를 공급하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 박리면측에 대향하여 상류측으로부터 순서대로 분사부 (58a, 58b, 58c) 를 배치하고 있다. 본 실시형태에서는, 증기 공급부 (56) 는, 분사부 (58a, 58b, 58c) 의 순서로 온도가 높은 과열 수증기를 각 분사부 (58a ∼ 58c) 에 송출하고 있다. 이로써 과열 수증기의 공급이 예열 구간 (44) 에 있어서의 예열 공정의 기능의 적어도 일부로서 작용하므로, 예열 구간 (44) 의 반송 방향 (Z1) 에 있어서의 길이가 짧게 설정된다. 예열 구간 (44) 을 짧게 설정한 정도만큼 연신 구간 (45) 의 반송 방향 (Z1) 에 있어서의 길이가 길게 설정되기 때문에, 연신 속도가 보다 작아진다. 이 때문에, 헤이즈가 보다 작게 억제된다. 또한, 증기 공급부 (56) 는 서로 동등한 온도의 과열 수증기를 서로 동일한 유량으로 분사부 (58a ∼ 58c) 에 송출해도 된다.

이 예에서는, 분사부 (58a, 58b, 58c) 를 필름 (12) 의 반송 방향에서 서로 이간하여 배치하고 있고, 이로써, 반송되고 있는 필름 (12) 에 대해 과열 수증기를 간헐적으로 공급하고 있다. 그러나, 분사부 (58a, 58b, 58c) 를 반송 방향에서 근접시켜 정렬하여 배치하고, 이로써 과열 수증기를 연속적으로 공급해도 된다. 또한, 박리면측에 배치하는 분사부의 수는 본 실시형태에서는 3 으로 하고 있지만, 1, 2, 혹은 4 이상이어도 된다.

또, 반박리면측에 대향하여 상류측으로부터 순서대로 분사부 (59a, 59b, 59c) 를 배치하고 있다. 본 실시형태에서는, 증기 공급부 (56) 는, 박리면측의 분사부 (58a, 58b, 58c) 에 대한 송출과 마찬가지로, 분사부 (59a, 59b, 59c) 의 순서로 온도가 높은 과열 수증기를 각 분사부 (59a ∼ 59c) 에 송출하고 있다. 따라서, 분사부 (59a ∼ 59c) 로부터의 과열 수증기의 공급도 예열 구간 (44) 에 있어서의 예열 공정의 기능의 적어도 일부로서 작용하므로, 연신 구간 (45) 의 반송 방향 (Z1) 에 있어서의 길이가 보다 길게 설정되고, 헤이즈가 보다 작게 억제된다. 또한, 증기 공급부 (56) 는, 서로 동등한 온도의 과열 수증기를 서로 동일한 유량으로 분사부 (59a ∼ 59c) 에 송출해도 된다.

이 예에서는, 분사부 (59a, 59b, 59c) 를 필름 (12) 의 반송 방향에서 서로 이간하여 배치하고 있고, 이로써, 반송되고 있는 필름 (12) 에 대해 과열 수증기를 간헐적으로 공급하고 있다. 그러나, 분사부 (59a, 59b, 59c) 를 반송 방향에서 근접시켜 정렬하여 배치하고, 이로써 과열 수증기를 연속적으로 공급해도 된다. 또한, 박리면측에 배치하는 분사부의 수는 본 실시형태에서는 3 으로 하고 있지만, 1, 2, 혹은 4 이상이어도 된다.

연신 개시시에 있어서의 필름 (12) 의 함수율은, 헤이즈 검출부 (53) 에 의해 검출된 헤이즈에 따라 상기의 수증기 공급 장치 (14) 에 의한 수증기의 공급에 의해 조절된다. 헤이즈에 따른 함수율의 조절 방법을 이하에 설명한다. 도 4 에 있어서 가로축은 연신 공정을 거친 필름 (12) 의 헤이즈 (이하, 간단히 헤이즈라고 칭한다) 이고, 오른쪽을 향할수록 큰 것을 의미하고 있다. 또 세로축은 연신 전의 필름 (12) 에 공급하는 과열 수증기량 (이하, 간단히 과열 수증기량이라고 칭한다) 이고, 위로 향할수록 많은 것을 의미하고 있다.

헤이즈와 공급하는 과열 수증기의 양은 일정한 관계가 있고, 구체적으로는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 과열 수증기의 양이 많을수록 헤이즈는 작고, 1 대 1 대응으로 되어 있다. 따라서, 목표 헤이즈로부터 공급해야 할 과열 수증기량은 정해진다. 그래서, 목표 헤이즈에 대응한 양의 과열 수증기를 연신 전의 필름 (12) 에 공급함으로써, 연신 후의 필름 (12) 은 목표 헤이즈를 발현한다. 또한, 이 과열 수증기량과 헤이즈의 관계를 나타내는 S-H 곡선 (L_S _-H) 은 아래로 볼록한 곡선이고, 전술한 연신 조건이 바뀜으로써 기울기 등이 바뀌지만, 헤이즈의 대소와 과열 수증기량의 다소의 관계의 경향은 변하지 않는다.

상기와 같이 공급하는 과열 수증기의 양은 목표 헤이즈로부터 정해지므로, 공급하는 과열 수증기의 양을 증감함으로써 헤이즈를 바꿀 수도 있다. 예를 들어, 헤이즈가 보다 작은 필름 (12) 을 제조하는 경우에는, 과열 수증기의 양을 증가시킨다. 또, 과열 수증기를 공급함으로써 제조된 필름 (12) 의 헤이즈가 목표 헤이즈보다 작은 경우에는, 목표 헤이즈를 발현시키는 범위 내에서 과열 수증기의 양을 감소시킴으로써 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 이와 같이, 얻어진 필름 (12) 의 헤이즈에 따라 과열 수증기량을 증감시킴으로써, 연신 조건을 바꾸지 않고, 이후에 제조하는 필름 (12) 의 헤이즈가 목표 헤이즈가 됨과 함께, 에너지 절약화도 달성된다. 또한, 헤이즈가 목표 헤이즈보다 큰 필름 (12) 은, 예를 들어 폐기되거나, 사용해도 지장없는 다른 용도에 제공된다.

헤이즈를 보다 정밀하게 제어하는 경우에 대해 설명한다. 예를 들어, 과열 수증기의 양을 제어하지 않고 얻어지는 필름의 헤이즈 (보정하지 않는 헤이즈) 를 보정 전 헤이즈 (H1) 로 하고, 보정 전 헤이즈 (H1) 가 목표 헤이즈 (HP) 보다 큰 경우를 예로 한다. 목표 헤이즈 (HP) 에 대응하는 과열 수증기량을 목표 수증기량 (SP), 보정 전 헤이즈 (H1) 에 대응하는 과열 수증기량을 보정 전 수증기량 (S1) 으로 한다. 목표 헤이즈 (HP) 로부터 보정 전 헤이즈 (H1) 를 뺀 차 「HP－H1」에 대응하는 과열 수증기의 양은, 목표 수증기량 (SP) 으로부터 보정 전 수증기량 (S1) 을 뺀 차「SP－S1」가 된다. 이 예에서는 차 「SP－S1」가 ＋ (플러스) 이므로, 공급하는 과열 수증기의 양을 차분 (= SP－S1) 만큼 증가시킨다. 도시는 생략하지만, 이 차분이 － (마이너스) 인 경우에는, 공급하는 수증기의 양을 차분만큼 감소시키면, 목표 헤이즈 (HP) 를 달성하면서도 에너지 절약화도 도모된다.

목표 수증기량 (SP) 은, 과열 수증기의 양과 헤이즈를 직접 대응시켜 구할 수도 있지만, 제어부 (55) 에 의해, 전술한 바와 같이 제 1 관계 ∼ 제 3 관계를 사용하여 구해도 된다. 제 1 ∼ 제 3 관계는, 예를 들어 그래프화할 수 있다.

제어부 (55) 는, 특정한 제 1 관계를 이용하여 이하와 같이 목표 유리 전이점 (TgP) 을 구한다. 도 5 는, 특정의 연신 조건하에서의 제 1 관계를 나타내고 있다. 가로축은 헤이즈이고, 오른쪽을 향할수록 큰 것을 의미한다. 세로축은 연신 개시시에 있어서의 필름 (12) 의 유리 전이점 (Tg) (이하, 간단히 유리 전이점 (Tg) 이라고 칭한다) 이고, 위로 향할수록 높은 것을 의미한다. 이 제 1 관계를 나타내는 H-Tg 곡선 (L1) 은, 오른쪽으로 갈수록 위를 향하는 비례 직선이 된다.

보정 전 헤이즈 (H1) 에 대응하는 유리 전이점을 보정 전 유리 전이점 (Tg1) 이라고 한다. 제어부 (55) 는, 입력부에서 입력된 목표 헤이즈 (HP) 와 헤이즈 검출부 (53) 로부터의 헤이즈를 보정 전 헤이즈 (H1) 로 한다. 그리고, 제어부 (55) 는, 입력부에서 입력된 목표 헤이즈 (HP) 와 보정 전 헤이즈 (H1) 로부터, 이 제 1 관계로부터 목표 유리 전이점 (TgP) 과 보정 전 유리 전이점 (Tg1) 을 구한다. 이 예에서는, 목표 헤이즈 (HP) 가 보정 전 헤이즈 (H1) 보다 작기 때문에, 유리 전이점 (Tg) 을 낮추는 제어를 실시한다.

제어부 (55) 는 제 2 관계를 이용하여 이하와 같이 목표 함수율 (GP) 을 구한다. 도 6 은 제 2 관계를 나타내고 있다. 가로축은 유리 전이점 (Tg) 이고, 오른쪽을 향할수록 큰 것을 의미한다. 또 세로축은 연신 개시시에 있어서의 필름 (12) 의 함수율 (이하, 간단히 함수율이라고 칭한다) 이고, 위로 향할수록 큰 것을 의미한다. 이 제 2 관계를 나타내는 Tg-G 곡선 (L2) 은, 우측으로 갈수록 아래를 향하는 비례 직선이 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 연신 개시 시점에 있어서의 잔류 용매량이 낮을수록, 함수율은 작은 값으로 특정되므로 이 Tg-G 곡선 (L2) 은 보다 하방에 위치하게 된다.

제어부 (55) 는, 제 2 관계에 기초하여, 제 1 관계로부터 구한 목표 유리 전이점 (TgP) 에 대응하는 함수율을 목표 함수율 (GP) 로서 구함과 함께, 보정 전 유리 전이점 (Tg1) 에 대응하는 함수율을 보정 전 함수율 (G1) 로서 구한다. 이 예에서는 전술한 바와 같이 유리 전이점 (Tg) 을 낮추므로, 함수율을 올리는 제어를 실시한다. 또, 도프 (11) 의 폴리머 성분이 셀룰로오스아실레이트인 경우에는, 목표 함수율 (GP) 은, 1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 범위에서 설정된다. 또한, 도프 (11) 의 폴리머 성분이 셀룰로오스아실레이트인 경우에는, 연신 종료 시점까지 1 질량％ 이상의 함수율이 유지되고 있는 것이 보다 바람직하다.

제어부 (55) 는, 제 3 관계를 이용하여 이하와 같이 공급해야 할 과열 수증기의 양 (이하, 목표 수증기량이라고 칭한다) (SP) 를 구한다. 도 7 은 제 3 관계를 나타내고 있다. 가로축은 함수율이고, 오른쪽을 향할수록 큰 것을 의미한다. 또 세로축은 과열 수증기의 양이고, 위로 향할수록 많은 것을 의미한다. 이 제 3 관계를 나타내는 G-S 곡선 (L3) 은, 우측으로 갈수록 위를 향하고 아래로 볼록한 곡선이 된다.

제어부 (55) 는, 제 3 관계에 기초하여, 제 2 관계로부터 구한 목표 함수율 (GP) 에 대응하는 수증기량을 목표 수증기량 (SP) 으로서 구함과 함께, 보정 전 함수율 (G1) 에 대응하는 수증기량을 보정 전 수증기량 (S1) 으로서 구한다. 이 예에서는 전술한 바와 같이 함수율을 올리기 위해서, 과열 수증기의 양을 증가시키는 제어를 실시한다. 과열 수증기의 증분은, 목표 함수율 (GP) 와 보정 전 함수율 (G1) 의 차분에 대응하는 목표 수증기량 (SP) 과 보정 전 수증기량 (S1) 의 차분 (= SP－S1) 이 된다. 또한, 도프 (11) 의 폴리머 성분이 셀룰로오스아실레이트인 경우에는, 목표 수증기량 (SP) 은, 30 g/㎥ 이상 500 g/㎥ 이하의 범위에서 설정되는 것이 바람직하고, 50 g/㎥ 이상 400 g/㎥ 이하의 범위에서 설정되는 것이 더욱 바람직하며, 100 g/㎥ 이상 350 g/㎥ 이하의 범위에서 설정되는 것이 특히 바람직하다.

이상과 같이 연신 전의 필름 (12) 에 대해 수증기를 공급하여 연신 개시 시점에 있어서의 함수율을 제어함으로써, 목표로 하는 리타데이션과 목표 헤이즈를 갖는 필름 (12) 이 제조된다. 이와 같은 목표 헤이즈의 발현의 효과는, 반송 방향 (Z1) 에 있어서의 텐터 장치 (15) 의 길이를 바꾸지 않고, 예를 들어 기존의 텐터 장치 (15) 를 사용하는 경우에, 제조하는 필름 (12) 의 두께가 얇은 경우일수록, 리타데이션 (Re, Rth) 이 높은 경우일수록, 또, 반송 속도가 큰 경우일수록 현저하다. 예를 들어, 기존의 텐터 장치 (15) 를 사용하여 제조하는 필름 (12) 의 두께가 15 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위이고, 이 범위에서 필름 (12) 의 두께가 얇은 경우일수록 효과가 현저하다. 예를 들어, 15 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 범위에서 효과가 현저하게 나타난다. 또, 제조하는 필름 (12) 의 두께를 변경해도 목표 헤이즈와 목표로 하는 리타데이션을 갖는 필름 (12) 이 보다 확실하게 제조된다.

또, 반송 방향 (Z1) 에 있어서의 텐터 장치 (15) 의 길이를 바꾸지 않고, 면내 리타데이션 (Re) 이 10 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하의 범위인 경우에 효과가 현저하고, 이 범위에서 면내 리타데이션 (Re) 이 높은 경우일수록 효과가 높고, 예를 들어 40 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하의 범위인 경우에 효과가 특히 높다. 또, 두께 방향 리타데이션 (Rth) 이 10 ㎚ 이상 300 ㎚ 이하의 범위인 경우에 효과가 현저하고, 이 범위에서 두께 방향 리타데이션 (Rth) 이 높은 경우일수록 효과가 높고, 예를 들어 80 ㎚ 이상 300 ㎚ 이하의 범위인 경우에 효과가 특히 높다.

또한, 면내 리타데이션 (Re) 과 두께 방향 리타데이션 (Rth) 은 각각 이하에 의해 구해진다. nx 는 필름 (12) 의 길이 방향 (반송 방향 (Z1) 과 일치한다) 의 굴절률, ny 는 필름 (12) 의 폭 방향 (Z2) 의 굴절률, nz 는 필름 (12) 의 두께 방향의 굴절률, d 는 필름의 두께이다. 각 굴절률은, 필름 (12) 으로부터 잘라낸 샘플 필름을 온도 25 ℃, 습도 60 ％RH 에서 2 시간 조습 (調濕) 한 후, 자동 복굴절률계 (KOBRA21DH, 오우지 계측 기기 (주) 제조) 에 의해 측정된다.

Re = (ny－nx)×d

Rth = {(nx＋ny)/2－nz}×d

또, 반송 방향 (Z1) 에 있어서의 텐터 장치 (15) 의 길이를 바꾸지 않고, 반송 속도가 20 m/분 이상 100 m/분 이하의 범위인 경우에 효과가 현저하고, 이 범위에서 반송 속도가 큰 경우일수록 효과가 높고, 예를 들어, 40 m/분 이상 100 m/분 이하의 범위인 경우에 효과가 특히 높다. 또, 반송 속도를 변경해도 목표 헤이즈와 목표로 하는 리타데이션을 갖는 필름 (12) 이 보다 확실하게 제조된다.

상기 실시형태는, 텐터 장치 (15) 를 1 개 구비하는 용액 제막 설비 (10) 에 의해, 연신 공정을 하나 갖는 제막 방법이다. 그러나, 연신 공정은 2 이상이어도 된다. 이 경우에는 복수의 텐터 장치 (15) 를 직렬로 배치하고, 가장 하류에 배치한 텐터 장치 (15) 와 하나 전 (상류) 의 텐터 장치 사이에, 수증기 공급 장치 (14) 를 배치한다. 이로써, 최종의 연신 공정 개시 시점에 있어서의 필름 (12) 의 함수율을 조절한다.

상기 실시형태에서는, 예열 구간 (44) 과 연신 구간 (45) 의 경계에 있어서의 폭 방향의 복수 위치에서 구한 각 함수율의 평균값을 연신 개시 시점에서의 필름 (12) 의 함수율로 하고 있다. 그러나, 연신 후의 필름 (12) 의 헤이즈가 폭 방향에서 불균일한 경우에는, 폭 방향의 복수 위치에서 구한 각 함수율을 각각 연신 개시 시점에서의 필름 (12) 의 함수율로서 사용하면 된다. 이 경우에는, 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 로서, 폭 방향에서 상이한 양의 수증기를 필름 (12) 에 공급하는 것을 사용하여, 폭 방향의 각 위치에서의 함수율을 각각 제어한다.

상기 실시형태에서는, 과열 수증기의 양을 제어함으로써 연신 개시시에 있어서의 필름 (12) 의 함수율을 제어하고 있다. 그러나 필름 (12) 의 함수율은, 과열 수증기의 온도를 승강시키는 것, 과열 수증기를 필름 (12) 에 공급할 때의 과열 수증기의 압력을 승강시키는 것에 의해서도 각각 제어할 수 있다. 함수율을 증가시키기 위해서는, 과열 수증기의 온도나 압력을 상승시키면 된다. 한편, 함수율을 낮게 하는 경우에는, 과열 수증기의 온도나 압력을 하강시키면 된다. 과열 수증기의 양과 온도와 공급할 때의 압력을 조합함으로써, 연신 개시 시점에 있어서의 필름 (12) 의 함수율을 제어해도 된다.

상기 실시형태에서는, 텐터 장치 (15) 보다 상류에서만 필름 (12) 에 대해 과열 수증기를 공급하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 연신 개시 시점의 필름 (12) 의 함수율을 제어하기 위해서는, 예를 들어, 예열 구간 (44) 에서 과열 수증기를 공급해도 되고, 이 경우에는 예열 구간 (44) 에 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 를 배치한다. 이 경우에는, 덕트 (32) 를 예열 구간 (44) 에는 설치하지 않고, 예열 구간 (44) 에 있어서의 예열은 과열 수증기에 의해 실시한다. 또, 이 경우에는, 과열 수증기가 연신 구간 (45), 완화 구간 (46), 냉각 구간 (47) 으로 확산되지 않도록, 예열 구간 (44) 의 필름 반송로와 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 를 둘러싸는 챔버를 배치하는 것이 바람직하다.

또, 연신 중의 필름 (12) 의 함수율을 제어함으로써, 연신 종료 시점까지의 필름 (12) 의 유리 전이점 (Tg) 이 소정 범위로 조절된다. 이 때문에, 과열 수증기는 연신 중의 필름 (12) 에 대해 공급해도 된다. 이 경우에는, 마찬가지로, 연신 구간 (45) 에 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 를 배치하고, 연신 구간에는 덕트 (32) 를 설치하지 않아도 된다. 또한, 연신 구간 (45) 에서는 100 ℃ 미만의 수증기가 아니고, 과열 수증기를 공급함으로써, 필름 (12) 이 연신에 충분한 높은 온도가 되므로 폭 방향에서 균일하게 연신된다. 또, 수증기 공급 장치 (14) 와 텐터 장치 (15) 내에서의 분사부 (58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c) 를 병용하여, 텐터 장치 (15) 보다 상류와 예열 구간 (44) 의 양방에서 과열 수증기를 공급해도 된다.

10 : 용액 제막 설비
12 : 필름
14 : 수증기 공급 장치
15 : 텐터 장치
45 : 연신 구간
53 : 헤이즈 검출부
54 : 기억부
55 : 제어부
56 : 증기 공급부
58a ∼ 58c, 59a ∼ 59c 분사부

Claims

폴리머 필름을 폭 방향으로 연신하여 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법에 있어서,
연속적으로 반송되는 장척의 상기 폴리머 필름을 가열하면서 폭 방향으로 연신하는 연신 공정과,
상기 연신 공정에 의한 연신 후의 상기 폴리머 필름에 대해 목표로 하는 헤이즈인 목표 헤이즈로부터 정해지는 양의 수증기를 상기 연신 공정에 의한 연신 전의 상기 폴리머 필름에 공급하고, 연신 개시 시점에 있어서의 상기 폴리머 필름의 함수율을 조절하는 수증기 공급 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 연신 공정에 의한 연신 후의 상기 폴리머 필름의 헤이즈와 상기 연신 개시 시점에 있어서의 상기 폴리머 필름의 유리 전이점의 제 1 관계와,
상기 연신 개시 시점에 있어서의 상기 함수율과 상기 유리 전이점의 제 2 관계와,
상기 수증기 공급 공정에서 공급하는 수증기의 양과 상기 연신 개시 시점에 있어서의 상기 함수율의 제 3 관계를 구하고,
상기 제 1 관계에 기초하여, 상기 목표 헤이즈에 대응하는 유리 전이점을 목표 유리 전이점으로서 구하고,
상기 제 2 관계에 기초하여, 상기 목표 유리 전이점에 대응하는 함수율을 목표 함수율로서 구하고,
상기 제 3 관계에 기초하여, 상기 목표 함수율로 하기 위한 수증기의 양을 결정하고,
이 결정된 수증기의 양이 되도록, 상기 수증기 공급 공정에서 공급하는 수증기의 양을 제어하는 제어 공정을 추가로 갖는, 광학 필름의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 관계는, 상기 연신 공정에 설정되는 설정 조건마다 구해지고,
상기 제어 공정은, 상기 연신 공정에 설정되는 설정 조건에 대응하는 제 1 관계에 기초하여, 상기 목표 유리 전이점을 구하는, 광학 필름의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 연신 공정은, 가열된 기체를 폴리머 필름에 분사함으로써 상기 폴리머 필름을 가열하고,
상기 설정 조건은, 상기 연신 공정에서 연신 중의 상기 폴리머 필름의 반송 속도와, 상기 폴리머 필름의 연신 개시시에 있어서의 폭 및 연신 종료시에 있어서의 폭으로부터 구해지는 연신 배율과, 상기 기체의 온도를 포함하는, 광학 필름의 제조 방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 공정은, 연신 후의 상기 폴리머 필름의 헤이즈와 상기 목표 헤이즈의 차에 기초하여 상기 수증기 공급 공정에서 공급하는 수증기의 양을 제어하는, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수증기 공급 공정에 의해 공급하는 수증기는 과열 수증기인, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수증기 공급 공정은, 상기 폴리머 필름에 대해 연속적 또는 간헐적으로 수증기를 공급하고, 폴리머 필름의 반송 방향에 있어서의 하류측 수증기의 온도가 상류측 수증기의 온도 이상인, 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수증기 공급 공정은, 수증기를 상기 폴리머 필름의 일면측과 타면측으로부터 각각 독립적으로 상기 폴리머 필름에 공급하는, 광학 필름의 제조 방법.