TW201406787A - 聚合物純化方法及設備、溶液製膜方法及設備、以及絮狀及粒狀析出聚合物 - Google Patents

聚合物純化方法及設備、溶液製膜方法及設備、以及絮狀及粒狀析出聚合物 Download PDF

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Abstract

一種聚合物純化方法及設備、溶液製膜方法及設備、以及絮狀及粒狀析出聚合物。在溶解箱中,使原料醯化纖維素(原料CA)溶解於二氯甲烷中而製作聚合物濃度為7質量%的稀薄原液。通過過濾器對稀薄原液進行過濾。向析出器內投入被加熱保持在二氯甲烷的沸點以上的熱水。從第1噴嘴朝向析出器內的熱水面散佈稀薄原液。與熱水接觸的稀薄原液中的二氯甲烷蒸發,而醯化纖維素析出。從水面取出該析出醯化纖維素(析出CA),並壓擠所含的熱水。其後,通過振動乾燥機使析出醯化纖維素乾燥。通過一度溶解於溶劑中的稀薄原液而獲得析出醯化纖維素,因此可獲得利用溶劑的溶解性優異的析出醯化纖維素。

Description

聚合物純化方法及設備、溶液製膜方法及設備、以及絮狀及粒狀析出聚合物
本發明是有關於一種聚合物純化方法及設備、溶液製膜方法及設備、以及絮狀(flocculating)及粒狀(granular)析出聚合物。
具有光透過性的熱可塑性膜因重量輕且容易成形,而作為光學膜以用於多個方面。其中,使用醯化纖維素(cellulose acylate)等的醯化纖維素系膜,以照相感光用膜為代表,而用於近年來市場正在擴大的液晶顯示裝置的構成部件、即光學膜(例如相位差膜或偏光板保護膜等)。
所述膜通過溶液製膜方法而製作。溶液製膜方法是使包含聚合物與溶劑的聚合物溶液(流延原液(flow casting dope))在支撐體上流動,而形成流延膜。其次,在流延膜達到可搬送之後,將流延膜從支撐體剝離而形成濕潤膜。然後,將該濕潤膜輸送至乾燥室中。在乾燥室中,一面將濕潤膜捲繞在輥上搬送,一面使 溶劑從濕潤膜蒸發而形成膜。
在使用所述膜作為光學膜的情形時,隨著近年來的液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)的高精細化、智慧型電話(smartphone)(多功能行動電話)、平板(tablet)型電腦等移動型終端裝置的普及,要求異物故障少者。
例如專利文獻1中,作為降低異物的方法而揭示有如下方法,即,在過濾醯化纖維素溶液之後,進行除氣、乾燥。此外,專利文獻2中揭示有如下醯化纖維素的製造方法,具有:在將醯化纖維素溶液與醇類(alcohols)混合之後,進而與不良溶劑(poor solvent)混合而使醯化纖維素沉澱的步驟,使製備醯化纖維素溶液時所使用的有機溶劑的溶解度參數、即溶解度參數(solubility parameter,SP)值為18.5~25.0的範圍內,而減少異物的含量。
此外,隨著液晶顯示器的高精細化及移動型終端裝置的普及,需要特性不同的各種類型的光學膜。在改變特性的情形時,改變添加劑液的種類或其調配比,或者變更原料聚合物。在原料聚合物的情形時,在原料的來源例如為醯化纖維素的情形時,可判斷出因作為從紙漿或棉等獲得的原料的纖維素的不同或其產地的不同,而導致光學特性或其他特性發生輕微變化。
專利文獻3中,製作包含聚合物及溶劑的基準原液,在流延模具(flow casting die)的正前方對基準原液添加各品種特有的添加劑液。而且,在切換膜品種時,根據品種來變更添加劑液。由此,在製作不同品種的膜的情形時,不使製造設備的成本增大,而可抑制製造時間或製品損耗的產生。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-56819號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-25896號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-100042號公報
專利文獻1及專利文獻2記載的方法中,減少雜質來使異物的含量變少。然而,這些方法在進行聚合物溶液的乾燥時,並未考慮到節能化及高生產率化。
專利文獻3記載的方法中,通過製作基準原液,並根據品種對基準原液添加了添加劑液,來製作新品種的膜。然而,根據品種的不同,也存在需變更聚合物自身的情形。該情形時,與以往相同地,製造與新品種對應的新的基準原液。而且,必須進行如下置換,即在舊的基準原液之後流過新的基準原液,以新的基準原液充滿整個原液流路。
就所述置換而言,由於基準原液製造步驟經過具有溶解箱或儲存箱的混合部、對原液加熱之後加以冷卻進而進行過濾的溶解部、具有加熱器或閃光燈箱(flash tank)的濃縮部、及儲存濃縮的原液的儲存部等各種裝置,因此該原液流路容量例如為10萬升(liter,L)。因此,在變更基準原液自身的情形時,必須流過原液流路容量的3倍左右的30萬升左右的新的原液。該置換中的原液為新舊原液混合在一起,無法作為製品來使用而被廢棄。
本發明是為解決所述課題者,其目的在於提供一種異物含量少、可兼顧節能與高生產率的聚合物純化方法及設備、以及 析出聚合物。
此外,本發明的目的在於,提供一種可適用於少量多品種製造,而且原料損耗或製造設備的運轉損耗少的溶液製膜方法及設備。
本發明是基於如下知識見解而完成者,即在少量多品種製造的開發過程中,使已過濾完畢的原液(所述原液(dope)意為:將材料溶解於溶劑中而得到的具有流動性的溶液)乾燥而製作的析出醯化纖維素非常容易溶解於溶劑中,而且,由於是一度被過濾,因此無異物。
本發明的聚合物純化方法包括:溶解步驟,使聚合物溶解於溶劑中而獲得聚合物溶液;過濾步驟,對聚合物溶液進行過濾;以及聚合物析出步驟,將經過過濾步驟的聚合物溶液散佈在與聚合物及溶劑為非相溶性、且被加熱至溶劑的沸點以上的液體,來使溶劑蒸發而析出聚合物。
另外,溶解步驟中的聚合物溶液濃度較佳為2質量%以上且19質量%以下。過濾步驟中的絕對過濾精度較佳為2μm以上且30μm以下。溶劑較佳為單一溶劑。此外,較佳為,聚合物為醯化纖維素,溶劑為二氯甲烷(methylene chloride),液體為水。在聚合物析出步驟中,較佳為,醯化纖維素溶液的溫度為20℃以上且120℃以下,水的溫度為40℃以上且100℃以下。
聚合物純化方法較佳為包含:粗乾燥步驟、濕式造粒步驟、及最終乾燥步驟。粗乾燥步驟是在聚合物析出步驟之後進行,對析出的聚合物進行粗乾燥。濕式造粒步驟是通過濕式對經過粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒。最終乾燥步驟是對經過濕式造 粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。較佳為,在粗乾燥步驟中,使析出聚合物的水分量為20%以上且150%以下,且在最終乾燥步驟中,使析出聚合物的水分量為0.1%以上且3%以下。本發明的析出聚合物通過所述聚合物純化方法製造。而且,較佳為,本發明的析出聚合物是以絮狀或粒狀來提供。
此外,本發明的溶液製膜方法包括:第1步驟,製作第1品種用的聚合物溶液;第2步驟,製作第2品種用的聚合物溶液;添加步驟;流延步驟;以及乾燥步驟;且從來自第1步驟及第2步驟中的任意一者的聚合物溶液切換為第1步驟及第2步驟中的任意另一者的聚合物溶液,而連續性地進行品種切換。第1步驟使用具有溶解箱與泵(pump)的第1聚合物溶液製造裝置,使通過所述聚合物純化方法獲得的析出聚合物溶解於溶劑中,而製作第1品種用的聚合物溶液。第2步驟使用具有溶解箱與泵的第2聚合物溶液製造裝置,使通過所述聚合物純化方法獲得的析出聚合物溶解於溶劑中,而製作第2品種用的聚合物溶液。添加步驟是對從第1步驟及第2步驟的一者獲得的聚合物溶液,線上(in line)添加混合有添加劑的添加劑液。流延步驟是使添加有添加劑液的聚合物溶液作為流延原液,從流延模具流動至流延支撐體而形成流延膜。乾燥步驟是將流延膜從流延支撐體剝離並進行乾燥。另外,較佳為,添加步驟是使用多個添加劑液儲存箱製作第1品種用的添加劑液及第2品種用的添加劑液,對這些第1品種用的添加劑液與第2品種用的添加劑液進行切換並輸送,且進行線上添加。
本發明的聚合物純化設備的特徵在於包括:溶解箱,使 聚合物溶解於溶劑中而獲得聚合物溶液;過濾器,對已於溶解箱溶解的聚合物溶液進行過濾;聚合物析出器,收納有與聚合物溶液為非相溶性且被加熱至溶劑的沸點以上的液體,向液體散佈來自溶解箱的聚合物溶液;以及回收裝置,從液體回收在聚合物析出器析出的聚合物。
另外,溶液箱較佳為使聚合物溶液濃度為2質量%以上且19質量%以下。此外,過濾器的絕對過濾精度較佳為2μm以上且30μm以下。此外,溶劑較佳為單一溶劑。較佳為,聚合物為醯化纖維素,溶劑為二氯甲烷,且液體為水。較佳為,通過聚合物析出器散佈的醯化纖維素溶液的溫度為20℃以上且120℃以下,且水的溫度為40℃以上且100℃以下。
聚合物純化設備較佳為包括:粗乾燥機、濕式造粒機、及最終乾燥機。粗乾燥機對析出聚合物進行粗乾燥。濕式造粒機通過濕式對經粗乾燥的析出聚合物進行造粒。最終乾燥機對造粒的析出聚合物進行最終乾燥。較佳為,粗乾燥機使析出聚合物的水分量為20%以上且150%以下,最終乾燥機使析出聚合物的水分量為0.1%以上且3%以下。
本發明的溶液製膜設備包括:聚合物純化設備、多個溶解裝置、添加裝置、流延裝置及膜乾燥部。溶解裝置包括:溶解箱,使析出聚合物溶解於溶劑中;以及泵,輸送來自溶解箱的聚合物溶液。添加裝置包括:多個添加劑液儲存箱,儲存有添加劑液;送液部,從這些多個添加劑液儲存箱選擇性地輸送添加劑液;以及線上添加部,將來自該送液部的添加劑混合於來自溶解裝置的聚合物溶液。流延裝置使添加有添加劑液的聚合物溶液作為流 延原液,而流延至移動的流延支撐體,以在流延支撐體上形成流延膜。膜乾燥部對從流延裝置剝離的流延膜進行乾燥。另外,較佳為,添加裝置使用多個添加劑液儲存箱,來製作第1品種用的添加劑液及第2品種用的添加劑液,對這些第1品種用的添加劑液與第2品種用的添加劑液進行切換並輸送,且進行線上添加。
根據本發明,熱能的利用效率優異,可進行迅速的溶劑蒸發,且可進行連續的聚合物純化。此外,所獲得的聚合物雜質變少。由此,可進行異物故障少的溶液製膜。
使用析出聚合物,使析出聚合物溶解於溶劑中來製作流延原液,該析出聚合物是使溶劑從將原料聚合物溶解於溶劑中並進行過濾而得的聚合物溶液蒸發而得,由此,無需經過以往的加熱冷卻過濾步驟或閃光燈濃縮步驟等,僅在溶解箱中即可溶解,例如可獲得聚合物濃度為20質量%左右的原液。因此,可使這些各步驟所必需的流延原液流路容量減少至以往的1/30左右。因此,在必須變更原料聚合物的品種切換的情形時,與舊原液的置換所需的新品種的原液量減少至以往的1/30左右。而且,新舊原液置換時間也可相應地縮短有流延原液流路容量減少的程度,從而可提高獲得製品的設備運轉率,可高效地製造新品種的膜。
5‧‧‧聚合物純化設備
6、80‧‧‧溶解箱
6a、39c、80a‧‧‧攪拌機
6b、39b、57a‧‧‧夾套
7‧‧‧原液供給管路
7a、28a、38a、51a、55a、57b、87a、87b、92a、92b、92c‧‧‧切換閥
7b‧‧‧壓力調節閥
8‧‧‧析出器
8a‧‧‧排出口
9、46‧‧‧排出部
10、113‧‧‧振動乾燥機
11、28b、38b、51b、55b、81、91‧‧‧泵
12、28c、38c、84‧‧‧過濾器
13‧‧‧溶劑供給管路
14‧‧‧溶劑儲存箱
17‧‧‧原料醯化纖維素(醯化纖維素)
18‧‧‧二氯甲烷
21‧‧‧稀薄原液
22‧‧‧熱水
25‧‧‧第1噴嘴
26‧‧‧第2噴嘴
26a‧‧‧噴嘴頭部
26b‧‧‧噴嘴主體
27、89c‧‧‧攪拌葉片
27a‧‧‧旋轉軸
27b‧‧‧葉片體
28‧‧‧熱水供給管路
28d、38d‧‧‧止回閥
28e‧‧‧溫度調節器
29‧‧‧電動機
30‧‧‧析出醯化纖維素(醯化纖維素)
30a‧‧‧第1析出醯化纖維素
30b‧‧‧第2析出醯化纖維素
31‧‧‧絮狀析出醯化纖維素絮凝物
32‧‧‧粒狀析出醯化纖維素顆粒
32a‧‧‧乾燥粒狀析出醯化纖維素顆粒
33、34‧‧‧擠壓輥
35a‧‧‧第1導引板
35b‧‧‧第2導引板
35c‧‧‧第3導引板
37‧‧‧溢流回收部
38‧‧‧水回收管路
39‧‧‧熱水儲存箱
39a‧‧‧加熱器
40~42、47、48‧‧‧門
49‧‧‧可彈性容器
51‧‧‧供水管路
51c‧‧‧純水用過濾裝置
55‧‧‧溶劑回收管路
56‧‧‧冷凝器
57‧‧‧分離槽
60‧‧‧純水儲存箱
61‧‧‧振動篩
61a‧‧‧篩主體
61b‧‧‧熱水回收槽
62、63‧‧‧擠壓輥
64‧‧‧導引板
65‧‧‧回轉閥
66‧‧‧熱風乾燥機
67‧‧‧粉碎機
68‧‧‧溶液製膜設備
69‧‧‧混合裝置
70A、70B‧‧‧溶解單元
71‧‧‧添加單元
73‧‧‧流延裝置
73a‧‧‧流延室
74‧‧‧針板拉幅機
75‧‧‧乾燥室
75a‧‧‧輥
76‧‧‧卷取裝置
78‧‧‧流延模具
79‧‧‧溶劑
82‧‧‧靜態混合器
82a‧‧‧流路
82b‧‧‧第1元件
82c‧‧‧第2元件
83‧‧‧動態混合器
83a‧‧‧配管
83b‧‧‧定子
83c‧‧‧轉子
83d‧‧‧驅動軸
83e‧‧‧密封部件
83f‧‧‧曲徑環
83g‧‧‧螺旋突條
85‧‧‧流延原液
86‧‧‧添加噴嘴
88‧‧‧添加劑液送液部
89a、89b‧‧‧添加劑液儲存箱
90‧‧‧三向閥
93a、93b‧‧‧添加劑液
95‧‧‧流延轉筒
96‧‧‧剝取輥
97‧‧‧流延膜
98‧‧‧濕潤膜
99‧‧‧跨接部
99a‧‧‧搬送輥
100‧‧‧膜
101‧‧‧側剪切機
102‧‧‧冷卻室
110‧‧‧粗乾燥機
111‧‧‧定量進料器
112‧‧‧濕式造粒機
圖1是表示聚合物純化設備的概略的側視圖。
圖2是表示析出器及振動乾燥機的概略的側視圖。
圖3是表示溶液製膜設備的概略的側視圖。
圖4是表示混合裝置的概略的側視圖。
圖5是表示靜態混合器的立體圖。
圖6是表示動態混合器的剖面圖。
圖7是表示其他實施方式的析出器、振動篩、熱風乾燥機的概略的側視圖。
圖8是表示造粒設備的概略的方塊圖。
(聚合物純化設備)
如圖1所示,聚合物純化設備5包括:溶解箱6、原液供給管路7、析出器8、排出部9(回收裝置)、及振動乾燥機10。原液供給管路7包括:切換閥7a、泵11、過濾器12、及壓力調節閥7b。
作為原料聚合物的原料醯化纖維素(以下稱作原料CA)17被投入至溶解箱6中。此外,溶劑儲存箱14經由溶劑供給管路13而連接於溶解箱6。在該溶劑儲存箱14中儲存作為溶劑的二氯甲烷(methylene chloride)18。而且,從溶劑儲存箱14通過溶劑供給管路13向溶解箱6中投入二氯甲烷18。溶解箱6具有攪拌機6a。通過該攪拌機6a而促進原料CA 17向二氯甲烷18的溶解,從而獲得原料CA 17溶解於二氯甲烷18中而成的稀薄聚合物溶液(稀薄原液)21(溶解步驟)。稀薄原液21中的原料CA 17的濃度(聚合物溶液濃度)例如為7質量%。該聚合物濃度為2質量%以上且19質量%以下,較佳為5質量%以上且14質量%以下。如果聚合物濃度未達2質量%,則溶劑除去成本變高而欠佳。此外,如 果聚合物濃度超過19質量%則粘度高,過濾所導致的壓力損失變高而欠佳。
溶解箱6中,藉助利用夾套(jacket)6b的加熱、保溫效果,而將稀薄原液21的溫度保持在例如120℃。另外,除了在溶解箱6中對稀薄原液21進行加熱之外,也可在溶解箱6的下游側另行設置加熱裝置,而將稀薄原液21加熱至規定溫度。該稀薄原液21的溫度較佳為20℃以上且120℃以下。如果稀薄原液21的溫度未達20℃則必須進行冷卻,此外,蒸發所需的能量變大,因而欠佳。此外,如果稀薄原液21的溫度超過120℃,則通常是配管原材料容易產生腐蝕,因而欠佳。就稀薄原液21的設定溫度而言,在壓力調節閥7b之前維持在例如120℃,在如後述般,從第1噴嘴(nozzle)25噴出的狀態下成為40℃附近。所獲得的稀薄原液21被輸送至原液供給管路7的過濾器12。
在過濾器12中,從輸送而來的稀薄原液21除去例如5μm左右的異物(過濾步驟)。過濾器12的種類並未特別限定,較佳為使用助劑過濾方式、金屬過濾方式、濾紙過濾方式等。各過濾方式的絕對過濾精度在2μm以上且30μm的範圍內,較佳為根據使用目的而決定絕對過濾精度。例如,絕對過濾精度5μm以下是指:可除去的99.9%以上的尺寸為5μm。
經過過濾器12的稀薄原液21通過壓力調節閥7b而將壓力保持為固定,並輸送至析出器8。
利用析出器8的聚合物析出步驟例如為以下所示。如圖2所示,析出器8為內部的氣體及液體不會洩露至外部的密閉類型,例如使用橫式圓筒箱。在析出器8的內部儲存被保持在二氯 甲烷18的沸點以上的溫度的熱水22,以使稀薄原液21中的二氯甲烷18被蒸發。
在析出器8的底部配置有惰性氣體(空氣或氮氣等)的排出噴嘴24。輸送至排出噴嘴24的惰性氣體的溫度保持在20℃以上且100℃以下。在從該排出噴嘴24排出的惰性氣體中,擴散有作為難以溶解於水的成分的二氯甲烷18。初期的惰性氣體氣泡中的二氯甲烷濃度為0,而相對於此,在水中的二氯甲烷濃度高的情形時,以該濃度差為驅動力,通過水與氣泡的分界膜而使二氯甲烷18從水向氣泡移動。而且,氣泡溫度越高,則氣泡中的飽和蒸氣壓越高,從而可移動的二氯甲烷量增加。作為結果,促進稀薄原液21中的二氯甲烷18的蒸發,從而效率提高。另外,如果惰性氣體的溫度超過100℃,則有水沸騰的擔憂,其結果,蒸氣中的水比例增加,由此設為100℃以下。
供給至析出器8的熱水22的溫度較佳為40℃以上且100℃以下。如果未達40℃,則二氯甲烷18不蒸發,從而無法析出。此外,如果超過100℃,則為了將水保持為液體狀態而必須進行施壓運轉,因此均欠佳。
在析出器8的內表面上部配置有第1噴嘴25及第2噴嘴26。此外,在析出器8內部配置有攪拌葉片27。攪拌葉片27是將多個葉片體27b固定在旋轉軸27a上而構成的。該攪拌葉片27以旋轉軸27a成為水平的方式,而安裝在析出器8內。旋轉軸27a的一端從析出器8露出至外部,在旋轉軸27a的一端上連結有電動機(motor)29。而且,通過電動機29的旋轉而使攪拌葉片27旋轉,對析出器8內的熱水22進行攪拌,以水面溫度成為固定 的方式保持熱水22。
攪拌葉片27的旋轉軸27a可為1根也可為多根。在為多根的情形時,在鄰接的旋轉軸27a彼此之間,既可改變旋轉方向,也可為相同方向。而且,較佳為,熱水22在水面附近向排出口8a流動。另外,攪拌葉片27的配置方向或攪拌葉片27的形式並不限定於圖示例者,總而言之,只要可攪拌析出器8內的熱水22即可。
如圖1所示,原液供給管路7連接於第1噴嘴25。由此,從第1噴嘴25噴射稀薄原液21(參照圖2)並向水面散佈。從壓力調節閥7b至析出器8的第1噴嘴25為止的管路7形成得較短,稀薄原液21在析出器8內穩定地利用閃光燈進行蒸發。另外,第1噴嘴25僅配置有1根,但配置根數並不限定於1根,也可適當增加。
熱水供給管路28連接於第2噴嘴26。如圖2所示,第2噴嘴26包括:噴嘴頭部26a,配置在析出器8的長邊方向;以及多個噴嘴主體26b,以規定間距配置在該噴嘴頭部26a。熱水供給管路28將來自熱水儲存箱39的熱水22輸送至第2噴嘴26。由此,從第2噴嘴26噴射熱水22並向水面散佈。
利用第1噴嘴25進行的稀薄原液21的散佈、及利用第2噴嘴26進行的熱水22的散佈,較佳為沿圓筒箱的寬度方向均一地進行。由此,可高效地進行醯化纖維素的析出。
如圖1所示,熱水供給管路28除了具有根據需要而適當地設置的切換閥28a之外,還具有:泵28b、過濾器28c、止回閥28d及溫度調節器28e。泵28b通過調整旋轉數來調節熱水22 的流量。過濾器28c從熱水22過濾異物。溫度調節器28e對在熱水儲存箱39中已進行溫度調節的熱水22進行最終溫度調整。由此,從第2噴嘴26以規定的流量向水面噴射被加熱至適當溫度的熱水22(參照圖2)。
如圖2所示,從第1噴嘴25噴射的稀薄原液21接觸於析出器8內的熱水22。熱水22被加熱保持在二氯甲烷18的沸點以上。因此,與熱水22接觸的稀薄原液21中的二氯甲烷18,通過利用熱水22進行的加熱而瞬間蒸發,原料CA 17例如以線狀析出,而成為析出醯化纖維素(以下,簡單地稱作析出CA)30。本實施方式中,也從水面的上方,從第2噴嘴26散佈加熱至二氯甲烷18的沸點以上(例如80℃)的熱水22,從而促進稀薄原液21中的二氯甲烷18的蒸發。
析出CA 30的排出口8a是在析出器8的一端開口。以使析出CA 30朝向排出口8a前進的方式,通過攪拌葉片27的旋轉,而使水面附近的熱水22向排出口8a流動。此外,第2噴嘴26的多個噴嘴主體26b以噴出方向朝向析出CA 30的排出方向的方式而傾斜配置。因此,也可通過由從第2噴嘴26噴射的熱水22進行的擠壓,而使析出CA 30向排出口8a送出。此外,也可代替通過第1噴嘴25及第2噴嘴26進行的噴射的勢頭所引起的析出CA 30的送出,或除此之外,還通過使熱水22溢流(overflow)而將析出CA 30送出至排出口8a。另外,使熱水22溢流來使析出CA 30排出的方法,在圖7所示的第2實施方式中有詳細說明。
析出CA 30的排出部9是連接於排出口8a。此外,以夾著排出口8a的方式,在析出器8側配置第1擠壓輥(squeeze roller) 33,且在排出部9配置第2擠壓輥34。
第1擠壓輥33及第2擠壓輥34由1對軋輥(nip roller)構成。這些擠壓輥33、擠壓輥34可個別地旋轉,在通常的排出時,兩者以相同速度旋轉。此外,在進行析出CA 30的切割時,在停止第1擠壓輥33而夾持析出CA 30的狀態下,使第2擠壓輥34旋轉。由此,在這些擠壓輥33、擠壓輥34之間連續的析出CA 30斷開。另外,也可代替利用該擠壓輥33、擠壓輥34的個別旋轉所進行的斷開,而通過由切割器等形成的切斷裝置將連續的析出CA 30切斷。
在擠壓輥33、擠壓輥34的夾壓(nip)位置的前後,配置有呈圓弧狀彎曲的導引板35a~導引板35c。這些導引板35a~導引板35c導引析出CA 30。第1導引板35a為固定式,將來自水面的析出CA 30導引至第1擠壓輥33的夾壓位置。第2導引板35b、第3導引板35c為可動式。第2導引板35b將析出CA 30從第1擠壓輥33的夾壓位置導引至第2擠壓輥34的夾壓位置為止。第3導引板35c將析出CA 30從第2擠壓輥34的夾壓位置導引至排出部9內。第2導引板35b及第3導引板35c,可與第1門40及第2門41的開關動作聯動地移動,在門40、門41關閉時,從導引位置移位至各門40、門41不會干擾的退避位置。
通過來自第2噴嘴26的熱水22的噴射而在析出器8內溢流的熱水22,從溢流回收部37通過水回收管路38返回至熱水儲存箱39(參照圖1)。如圖1所示,水回收管路38包括:切換閥38a、泵38b、過濾器38c及止回閥38d。當以過濾器38c對熱水22中所含的異物進行過濾後,該熱水22返回至熱水儲存箱39。
如圖2所示,在析出器8的排出口8a配置有第1門40, 在溢流回收部37的排出口8a配置有第2門41,且在排出部9的出口配置有第3門42。在第1門40關閉時,使析出器8內密閉。在第2門41關閉時,使溢流回收部37內密閉。在第3門42關閉時,使排出部9內密閉。這些門40~門42個別地作動。第1門40及第2門41通常為開放的狀態。而且,當在排出部9內滯留有固定量的析出CA 30時,第1門40~第3門42對應於析出CA 30的斷開動作而聯動。由此,可在維持著析出器8內的密閉狀態的情況下,將析出CA 30送出至接下來的振動乾燥機10。
首先,當在排出部9內滯留有固定量的析出CA 30時,通過對擠壓輥33、擠壓輥34個別地進行旋轉控制,而斷開析出CA 30。其後,第1門40關閉。此外,在析出CA 30斷開之後,在斷開的析出CA 30的後端從溢流回收部37露出的時機(timing),第2門41關閉。在第2門41關閉之後,第1門40打開。此外,在第2門41關閉之後,第3門42打開。由此,滯留的析出CA 30滑落至下一步驟的振動乾燥機10。當析出CA 30從排出部9排出時,第3門42關閉。其後,第2門41打開,以下按照相同的處理順序排出析出CA 30。
在振動乾燥機10中,一面從振動機構44對從排出部9送出的析出CA 30施加振動,一面從管道(duct)45吹出乾燥風,來從析出CA 30乾燥水分。另外,也可不進行乾燥風的吹出,而是僅施加振動來使水分從析出CA 30分離。該情形時,在下游側另行設置乾燥裝置,通過例如熱風乾燥、或在乾燥庫內保管固定時間等,來從析出CA 30除去水分而進行乾燥。
振動乾燥機10在析出CA 30的出口具有排出部46。排出部46包括:第1門47、及第2門48,一面將振動乾燥機10保持為密閉狀態,一面從振動乾燥機10排出析出CA 30。通常第2門48關閉,在達到排出量時,在第1門47關閉之後第2門48開放。由此,集聚的析出CA 30投下至設置在下方的例如可彈性容器(flexible container)49中。在析出CA 30投下之後,第2門48關閉,其後第1門47開放,析出CA 30集聚在排出部46。另外,向可彈性容器49的投下是以斷開的析出CA 30為單位而進行,但也可通過另行設置斷開裝置,而在任意位置將析出CA 30斷開並投下。
以所述方式獲得的析出CA 30是:針對原料CA 17的每個種類或產地等而進行品種分類,並作為析出CA 30加以保存。該析出CA 30在製造光學特性不同的新品種膜時,可適當選擇其種類而使用。
另外,也可與析出器8相同,在振動乾燥機10的出口側設置有擠壓輥33、擠壓輥34,通過擠壓輥33、擠壓輥34而從析出CA壓擠水分。
如圖1所示,熱水儲存箱39包括:加熱器39a、夾套39b、及攪拌機39c。加熱器39a將熱水儲存箱39內的熱水22加熱為固定溫度。製熱劑於夾套39b中循環,而將熱水儲存箱39內的水保持為固定溫度。此外,如果熱水儲存箱39內的熱水22成為固定量以下,則從純水儲存箱60通過供水管路51向熱水儲存箱39補充固定量的熱水22。供水管路51包括:切換閥51a、泵51b、及純水用過濾裝置51c。純水用過濾裝置51c對熱水22中的 雜質進行過濾。
本實施方式中所使用的二氯甲烷18從環境負荷與對人的毒性的擔憂考慮,根據污染物排放與轉移登記(PRTR,Pollutant Release and Transfer Register)法,為利用與廢棄受到監視的物質。因此,必須避免從工廠廠房內向室外排出。由此,除了必須使廠房例如為雙層構造來提高密閉性之外,還必須極力減少從各機器洩露的二氯甲烷氣體。因此,本實施方式中,使二氯甲烷18僅在密閉的循環系統中流通。而且,析出器8、排出部9、振動乾燥機10、及熱水儲存箱39分別密閉。而且,對該密閉的各機器8~10、39連接溶劑回收管路55,以在循環系統中再次利用的方式,防止二氯甲烷氣體向外部洩露。
在析出器8、排出部9、振動乾燥機10、及熱水儲存箱39內部蒸發的二氯甲烷18經由溶劑回收管路55而輸送至冷凝器(condenser)56。溶劑回收管路55包括:切換閥55a及泵55b。從溶劑回收管路55輸送的二氯甲烷18如下文說明般,與水分離後再次循環使用。
另外,雖省略圖示,但廠房或各機器的配置空間被區隔成密閉的空間。而且,針對各區隔單位來回收二氯甲烷氣體,並通過吸附塔等而吸附回收。因此,即便在二氯甲烷氣體從各機器8~10、39洩露的情形時,該二氯甲烷氣體最終也會被捕獲,而不會釋放至廠房的外部。
在冷凝器56中,使從各機器8~10、39輸送而來的蒸氣與二氯甲烷18混合而成的氣體例如與冷水進行熱交換而凝聚並液化。凝聚的液體被輸送至分離槽57。分離槽57利用比重而將液 體分離為二氯甲烷18與熱水22。而且,二氯甲烷18位於下層,熱水22位於上層。因此,分離槽57包括:夾套57a及切換閥57b。例如水作為溫度控制介質在夾套57a中循環,而將二氯甲烷18及熱水22保持在適當溫度。
分別是,在分離槽57中分離的熱水22被輸送並儲存在純水儲存箱60中,二氯甲烷18被輸送並儲存在溶劑儲存箱14中。
供給至析出器8的熱水22是儲存在熱水儲存箱39中。熱水儲存箱39具有夾套39b,通過溫度控制介質的流通而保持在固定溫度。來自熱水儲存箱39的水,通過熱水供給管路28而被輸送至析出器8內的第2噴嘴26,並通過該第2噴嘴26向水面散佈。而且,通過溫度調節器28e來調節熱水22的溫度。此外,通過控制泵28b的旋轉數而調節熱水22的流量,來使析出器8內的水面保持在固定位置。
通過擠壓輥34而從析出CA 30分離的熱水22,通過溢流回收部37及水回收管路38而返回至熱水儲存箱39。此外,為補充因蒸發而減少的熱水22,而從純水儲存箱60經由供水管路51補充固定量的水。
其次,對使用有以所述聚合物純化設備5獲得的析出CA 30的溶液製膜設備68及溶液製膜方法進行說明。在製造少量多品種的膜時,在以往的具有大型溶解步驟的混合設備中,當向新品種切換時,必須流動從溶解箱至流延模具為止的流路容量的3倍的新品種流延原液,來遍及整個流路將舊原液置換為新原液。而且,置換中的原液為新舊原液混合在一起,無法作為製品使用。本發明中,為縮短利用新原液置換舊原液所需的時間,而使混合 裝置69的原液流路容量為以往的混合裝置的原液流路容量的1/30。
可減小混合裝置69的原液流路容量的理由為如下所述。析出CA 30是:對將原料CA 17溶解於二氯甲烷18的溶劑中而得的稀薄原液21進行乾燥而得者,容易溶解於溶劑中。此外,在使析出CA 30純化時,從以稀薄濃度過濾而成為除去異物的狀態的稀薄原液21將析出CA 30析出,因此使析出CA 30溶解而得的原液中的異物非常少。通過這些理由,不需要以往所必需的流路容量大的混合部、溶解部、濃縮部、及儲存部等各種裝置。因此,流延原液85的損耗或置換所需的時間損耗等、相應地減少有流路容量減少的程度,從而可高效地進行新品種的製造切換。以下,參照圖3對溶液製膜設備68進行說明。
[溶液製膜設備]
如圖3所示,溶液製膜設備68包括:混合裝置69、流延裝置73、針板拉幅機(pin tenter)74、乾燥室75(膜乾燥部)、及卷取裝置76。
如圖4所示,混合裝置69至少包括:二系統的第1溶解單元70A(第1聚合物溶液製造裝置、溶解裝置)、第2溶解單元70B(第2聚合物溶液製造裝置、溶解裝置),及線上方式的添加單元(添加裝置)71。
第1溶解單元70A包括:溶解箱80、泵81、及切換閥87a、切換閥87b。溶解箱80為與溶解箱6相同的構成。從第1原料CA 17a獲得的第1析出CA 30a、及溶解該第1析出CA 30a的溶劑79投入至該溶解箱80。在投入後通過攪拌機80a進行攪拌, 由此第1析出CA 30a溶解於溶劑79中(第1步驟)。第2溶解單元70B也與第1溶解單元70A相同地構成,對相同部件附上相同符號。從與所述第1原料CA 17a不同的第2原料CA 17b獲得的第2析出CA 30b與溶劑79一起投入至該第2溶解單元70B(第2步驟)。通過交替使用這些第1溶解單元70A及第2溶解單元70B,而可分別個別地製作:使用第1析出CA 30a的當前品種用流延原液85(第1品種用的聚合物溶液)、及使用第2析出CA 30b的下一品種用流延原液85(第2品種用的聚合物溶液)。
第1切換閥87a在輸送原液時成為打開狀態,第2切換閥87b成為關閉狀態。此外,在使用另一溶解單元70B時,各切換閥87a、切換閥87b成為與輸送原液時相反的開關狀態,而成為第1切換閥87a關閉,第2切換閥87b打開,不輸送流延原液85而是使流延原液85進行循環。在循環後,該溶解箱80中的流延原液85輸送至未圖示的儲存箱中,以謀求再利用。此外,在製造新品種的膜之後,使用原來的流延原液85的情形時,直接使流延原液85進行循環。
雖省略圖示,但清洗線或原液回收線連接於各溶解單元70A、溶解單元70B。原液回收線將剩餘的流延原液85輸送並回收於其他儲存箱等中。清洗線在輸送剩餘的流延原液85而成為空閒的狀態下,例如投入溶劑,對溶解箱80內進行清洗以用於下一新原液。
通過使用無異物且容易溶解於溶劑的析出CA 30,而可通過在溶解箱80內的溶解作業,來在溶解箱80內製造具有例如20質量%左右的濃度的流延原液85。因此,無須經過以往的製備 原液所必需的加熱、加壓、濃縮等使用複雜裝置的運行成本(running cost)也高的各種步驟。而且,僅除去在對析出CA 30a進行處理(handling)時等混入的異物即可,無需高濃度原液狀態下的高精度過濾,後述的過濾器也為小規模且小型(compact)者即可。
此外,無須採用複雜的裝置構成,僅由溶解箱80構成混合裝置69,因此,可使流延原液85的至流延模具78為止的流路容量與以往情形相比,減少至1/30左右。因此,在切換品種時,在使新品種的流延原液85以其流路容量的3倍左右的量流動,而切換為新品種的原液的情形時,可使置換的流量與以往的情形相比減少至1/30左右。此外,由於置換的原液流量少,因此,也可縮短新品種的切換所需的時間,從而可高效地切換為新品種的原液。
在溶解箱80中溶解的流延原液85通過泵81輸送至添加單元71。添加單元71包括:添加噴嘴86(線上添加部)、靜態混合器(static mixer)82、動態混合器(dynamic mixer)83、過濾器84及添加劑液送液部88。
利用添加單元71的添加步驟例如為如下所述。添加劑液送液部88連接於添加噴嘴86。添加劑液送液部88包括:二系統的添加劑液儲存箱89a、89b、三向閥90、泵91、及切換閥92a~切換閥92c。三向閥90選擇添加劑液儲存箱89a、添加劑液儲存箱89b中的任意一者的添加劑液、例如添加劑液93a。泵91將選擇的添加劑液93a輸送至添加噴嘴86。切換閥92a~切換閥92c在切換添加劑液93a、添加劑液93b時開關,從而任一添加劑液 93a、添加劑液93b選擇性地被輸送至添加噴嘴86。各添加劑液儲存箱89a、添加劑液儲存箱89b除了儲存之外,還具有溶解功能。而且,該添加劑液儲存箱89a、添加劑液儲存箱89b當被投入有流延原液85所需的各種添加劑或溶劑時,使攪拌葉片89c旋轉,而製作必要成分以適當比例調配而成的添加劑液93a、添加劑液93b。該添加劑液用的各種添加劑及其調配量是針對所製造的膜的每個品種而預先決定,向添加劑液儲存箱89a內投入必要的添加劑及添加劑的量。
如圖5所示,靜態混合器82是將配置在流延原液85的流路82a內的第1元件(element)82b、第2元件82c以直列配置多個而構成。第1元件82b與第2元件82c具有:改變混合的角度或方向的不同種元件。另外,不同種元件的種類或直列配置個數可適當變更。藉助通過這些各元件82b、元件82c,而向流延原液85中混合添加劑液93a。
如圖6所示,動態混合器83在配管83a內通過定子(stator)83b及轉子(rotator)83c,對混合有添加劑液93a的流延原液85進行混合。轉子83c是固定在驅動軸83d。該轉子83c通過驅動軸83d的旋轉而相對於定子83b相對性地旋轉。驅動軸83d連結於省略圖示的電動機。由此,添加劑液93a進而更均一地混合在流延原液85中。
在配管83a的兩端部配置有密封部件83e及曲徑環(labyrinth)部件83f。在曲徑環部件83f的周面突出形成有螺旋突條83g。曲徑環部件83f是固定在驅動軸83d,與驅動軸83d一體地旋轉。左右曲徑環部件83f的螺旋突條83g的螺旋的朝向在左 右相反。當驅動軸83d旋轉時,通過各螺旋突條83g而使從密封部件83e侵入的流延原液85返回至配管83a內。由此,防止從驅動軸83d與密封部件83e之間的間隙洩露流延原液85。
如圖4所示,通過動態混合器83的流延原液85是通過過濾器84過濾。析出CA 30是在析出時除去異物,因此過濾器84的過濾負荷少,從而過濾壽命變長。其後,流延原液85輸送至流延模具78,如圖3所示,在旋轉的流延轉筒(drum)95上流延。
流延裝置73包括:流延模具78、流延轉筒95、及剝取輥96,這些部件配置在流延室73a內。流延轉筒95通過省略圖示的驅動裝置而以軸為中心旋轉。流延轉筒為流延支撐體的一例。流延轉筒95通過未圖示的調溫裝置,而設定為對流延膜97進行冷卻的溫度。
利用流延裝置73的流延步驟例如為如下所述。流延模具78向旋轉的流延轉筒95的圓周面連續地流動流延原液85。在流延轉筒95上通過流延原液85而形成有帶狀的流延膜97。流延轉筒95上的流延膜97通過冷卻,而自支撐從而成為可搬送的狀態。其後,流延膜97由剝取輥96從流延轉筒95剝取,而成為帶狀的濕潤膜98。
在流延室73a與針板拉幅機74之間配置有跨接部99。跨接部99具有搬送輥99a,將濕潤膜98輸送至針板拉幅機74。針板拉幅機74具有多個針板(pin plate)。針板貫通並保持濕潤膜98的兩側緣部。針板通過鏈條循環移動來搬送濕潤膜98。在該搬送中對濕潤膜98輸送乾燥風(乾燥步驟)。由此,濕潤膜98乾燥而成為帶狀的膜100。
在針板拉幅機74的下游設置有側剪切機(side slitter)101。側剪切機101將膜100的兩側緣部裁斷。該裁斷的兩側緣部通過送風而輸送至破碎機(crusher)進行粉碎。粉碎的兩側緣部是溶解於溶劑中而成者,用於代替原料CA 17或析出CA 30,而謀求再利用。
在乾燥室75中配置有多個輥75a,膜100捲繞在這些輥上進行搬送。乾燥室75內的環境的溫度或濕度等通過未圖示的空調機進行調節,通過使膜100通過乾燥室75內而促進膜100的乾燥(乾燥步驟)。
在乾燥室75與卷取裝置76之間,設置有對膜100進行冷卻的冷卻室102、對膜100進行除電的強制除電裝置(除電桿)、及對膜100的兩側緣部賦予滾花(knurling)的滾花賦予輥等。卷取裝置76具有壓輥(press roller),將膜100卷取在卷芯。
其次,對本實施方式的作用進行說明。如圖1所示,在製造析出CA 30時,向溶解箱6中放入原料CA17與二氯甲烷18並通過攪拌機6a進行攪拌,而製作例如聚合物溶液濃度為7質量%的稀薄原液21(溶解步驟)。該稀薄原液21通過過濾器12(過濾步驟),並以壓力調節閥7b將壓力調節為固定,且輸送至析出器8的第1噴嘴25。本實施方式中,使稀薄原液21的濃度為7質量%,因此過濾負荷少,可進行高性能過濾。
如圖2所示,從第1噴嘴25向析出器8內的水面噴射稀薄原液21,從而該稀薄原液21在水面上擴散。熱水22的溫度設定為比二氯甲烷18的沸點高的溫度。因此,與水面接觸的稀薄原液21中的二氯甲烷18通過來自熱水22的熱而瞬間蒸發,從而 獲得線狀的析出CA 30(聚合物析出步驟)。該析出CA 30也可通過從第2噴嘴26的熱水淋浴(shower)而高效地使二氯甲烷18蒸發。此外,通過攪拌葉片27與從第2噴嘴26噴射熱水22,而將析出CA 30輸送至排出口8a。
第1擠壓輥33及第2擠壓輥34夾持輸送而來的析出CA 30、並將析出CA 30向排出部9輸送。此時,通過擠壓輥33、擠壓輥34而夾持析出CA 30,析出CA 30中所含的熱水22被壓擠出。以第1擠壓輥33壓擠出的熱水22返回至析出器8內。此外,以第2擠壓輥34壓擠出的熱水22,經由形成在排出口8a附近的溢流回收部37、水回收管路38,而返回至熱水儲存箱39。
第1擠壓輥33及第2擠壓輥34個別地受到旋轉控制。而且,例如在使第1擠壓輥33的旋轉停止的狀態下,通過使第2擠壓輥34旋轉,而藉助第2擠壓輥34的夾壓搬送來使析出CA 30拉伸,並在第1擠壓輥33的夾壓位置斷開。斷開的析出CA 30的後端,通過第2擠壓輥34的旋轉而下落至排出部9內。通過將以此方式連續輸送而來的析出CA 30斷開,而可一面將析出器8保持為密閉狀態而抑制二氯甲烷18向外部洩露,一面將析出CA 30從析出器8輸送至排出部9。
切斷的析出CA 30通過排出部9的第3門42打開,而投下至振動乾燥機10。當從排出部9送出析出CA 30時,在第3門42關閉之後,第2門41打開。其後,第1擠壓輥33旋轉,而將析出CA 30送出至排出部9。以下,通過進行重複相同的步驟,而可將連續性排出的析出CA 30斷開為適當的長度,並一面將析出器8保持為密閉狀態,一面將析出CA 30輸送至下一步驟的振 動乾燥機10。
在振動乾燥機10中,對析出CA 30例如施加上下方向的振動,而促進析出CA 30中的水的乾燥。此外,從管道45輸送熱風而使析出CA 30乾燥。
以上述方式3獲得已從原料CA 17除去異物等的析出CA 30。該析出CA 30與原料CA 17相比,容易溶解於二氯甲烷18及其他各種溶劑中。可推測其原因在於,在原料CA 17的階段一度溶解,從而原料CA 17內的難溶解部分消失。該析出CA 30針對原料CA 17的每個品種或產地來區分保管。
在切換為新品種的情形時,首先,選擇適合於新品種的析出CA 30。此外,基於新品種的處方,來特定溶劑及其調配量等。其次,如圖4所示,析出CA 30a、析出CA 30b及溶劑79放入溶解箱80中。然後,通過攪拌機80a使這些均一混合,而製作新品種用的流延原液85。此外,通過添加劑液送液部88的儲存箱89a來調和新品種用的添加劑液93a,且該添加劑液93a輸送至添加噴嘴86。然後,通過添加噴嘴86向流延原液85中線上添加添加劑液93a。
添加有添加劑液93a的流延原液85,通過靜態混合器82及動態混合器83混合而均一化後,輸送至流延模具78(參照圖3)。如此,本實施方式中,在切換品種時,製備新品種的流延原液85,並在置換舊流延原液85時,僅在添加單元71的流延原液流路中對新舊原液進行置換即可。而且,流延原液85的置換所需的流路容量,與如專利文獻1所示的將原料CA以溶劑溶解並過濾、且進行閃光燈濃縮而製造例如20質量%的流延原液的情形相 比,成為1/30左右的流路容量,從而可使切換品種時的新舊原液的置換量與以往的情形相比減少至1/30左右。
此外,由於新舊原液的置換量大幅減少,因此可縮短新舊原液的置換所需的作業時間,從而可提高設備的運轉效率。如此,在切換品種時,可個別地進行流延原液85的析出CA的切換與添加劑液的切換,從而可高效地進行品種切換。
本實施方式中,使用流延轉筒95作為支撐體,但本發明並不限定於此,也可使用流延帶(band)。該情形時,在使旋轉軸為水平的1對轉筒上架設流延帶,通過使轉筒旋轉而使流延帶移動。
本實施方式中,通過對流延轉筒95上的流延膜97進行冷卻的冷卻凝膠(gel)化方式,而使流延膜97成為可剝取的狀態,但本發明並不限定於此,也可通過對轉筒或帶等支撐體上的流延膜進行乾燥的乾燥方式,而使流延膜成為可剝取的狀態。
通過本發明獲得的膜100,尤其可用於相位差膜或偏光板保護膜。
膜100的寬度較佳為600mm以上,更佳為1400mm以上且2500mm以下。此外,膜100的寬度也可大於2500mm。膜100的膜厚較佳為15μm以上且120μm以下。
(聚合物)
可用於本發明的聚合物只要為熱可塑性樹脂,則並無特別限定,例如,列舉醯化纖維素、含內酯環聚合物(lactone-ring containing polymer)、環狀烯烴(cyclic olefin)、聚碳酸酯(polycarbonate)等。其中較佳為醯化纖維素、環狀烯烴,其中較 佳為含有醋酸酯基(acetate group)、丙酸酯基(propionate group)的醯化纖維素、及通過加成聚合而得的環狀烯烴。
(醯化纖維素)
本發明的醯化纖維素中所使用的醯基(acyl group)僅為1種即可,或者也可使用兩種以上的醯基。在使用兩種以上的醯基時,其中之一較佳為乙醯基(acetyl group)。以羧酸(carboxylic acid)使纖維素的羥基酯化的比例,即醯基的取代度較佳為滿足下述式(I)~(III)的全部。另外,在以下的式(I)~(III)中,A及B表示醯基的取代度,A表示乙醯基的取代度,此外B為碳原子數3~22的醯基的取代度。另外,較佳為三醋酸纖維素(TAC,triacetyl cellulose)的90質量%以上為0.1mm以上且4mm以下的粒子。
(I)2.0≦A+B≦3.0
(II)1.0≦A≦3.0
(III)0≦B≦2.9
醯基的總取代度A+B較佳為2.20以上且2.90以下,尤佳為2.40以上且2.88以下。此外,碳原子數3~22的醯基的取代度B更佳為0.30以上,尤佳為0.5以上。
另外,關於醯化纖維素的詳細內容,記載於日本專利特開2005-104148號的[0140]段落至[0195]段落。這些記載也適用於本發明。此外,關於溶劑及可塑劑、劣化防止劑、紫外線吸收劑(紫外線(ultraviolet,UV)劑)、光學異向性控制劑、滯後(retardation)控制劑、染料、消光劑(mat agent)、剝離劑、剝離促進劑等添加劑,也同樣地詳細記載於日本專利特開2005-104148 號的[0196]段落至[0516]段落。此外,作為醯化纖維素的原料的纖維素也可為從棉絨(linter)、紙漿的任一者獲得者。
所述實施方式中,相對於原料CA 17而使用二氯甲烷18作為溶劑,通過加熱至二氯甲烷18的沸點以上的熱水22而使二氯甲烷18蒸發,因此可用簡單的設備構成減少熱能損耗,而高效地製作溶解性優異的析出CA30。此外,通過使用單一溶劑,而使其後的溶劑的回收與再利用變得簡單。
通過使析出CA30於排出部9斷開並將析出器8保持為密閉狀態,不使如二氯甲烷18般的溶劑洩露至機器外部,而可加以利用。
另外,所述實施方式中,設為使析出CA30在排出部9斷開的構成,並將析出器8保持為密閉狀態,但例如通過採用將析出器8的擠壓輥33與析出器8的箱端板之間保持為氣密的密閉構造,從而無須利用排出部9進行斷開。該情形時,較佳為在振動乾燥機10中,通過切割器或輥對夾持而進行斷開。進而,也可使用後述的回轉閥(rotary valve)65(參照圖7),來進行析出器8或排出部9的密閉與析出CA30的斷開。
所述實施方式中,相對於原料CA17而使用二氯甲烷18作為溶劑,通過加熱至二氯甲烷18的沸點以上的熱水22而使二氯甲烷18蒸發,但並不限定於這些物質,只要溶劑為良溶劑,則可使用其他單一溶劑或混合溶劑。此外,只要為可加熱至溶劑的沸點以上的液體,則並不限定於水,也可使用其他液體。另外,在使用混合溶劑的情形時,對以溶劑回收管路55回收的混合溶劑進行分離而作為各個溶劑加以回收,或作為混合溶劑加以再利用。
此外,所述實施方式中,通過熱水22的流動而將析出CA 30向排出口方向輸送,但也可代替此、或除此之外,通過輥或其他搬送部輸送至排出口8a。
所述第1實施方式中,通過析出器8、排出部9、振動乾燥機10、及排出部46而獲得析出CA30,但除此之外,也可通過圖7所示的第2實施方式的裝置構成而獲得析出CA30。該第2實施方式中,包括析出器8、振動篩(vibrating screen)61、擠壓輥62、擠壓輥63、導引板64、熱風乾燥機66、及粉碎機67。另外,第2實施方式中對與第1實施方式相同的構成部件,附上相同符號並省略重複說明。
析出器8與第1實施方式大致相同地構成。在析出器8析出的析出CA 30與熱水22一起溢流,自析出器8排出至振動篩61。在振動篩61中,以篩主體61a接收析出CA 30。熱水22通過篩主體61a而流動至熱水回收槽(launder)61b。然後,通過水回收管路38返回至熱水儲存箱39(參照圖1)。
篩主體61a通過振動機構61c而振動。析出CA 30在該篩主體61a上抖掉水分後被送出至擠壓輥62。擠壓輥62、擠壓輥63從上下方向夾持析出CA 30而榨取水分。該水分經過熱水回收槽61b、水回收管路38返回至熱水儲存箱39(參照圖1)。另外,擠壓輥62、擠壓輥63設置有2個,但這些也可為1個或3個以上。
析出器8與振動篩61配置在相同密閉箱59內。在這些密閉箱59上連接有溶劑回收管路55。經由溶劑回收管路55回收的二氯甲烷18如圖1所示,經過冷凝器56、分離槽57返回至溶劑儲存箱14而加以循環使用。相同地,在後述的熱風乾燥機66 及粉碎機67上也連接有溶劑回收管路55,二氯甲烷18經由溶劑回收管路55而循環使用。
離開擠壓輥63的析出CA 30由導引板64導引,並通過回轉閥65輸送至熱風乾燥機66。熱風乾燥機66利用熱風使通過回轉閥65輸送的析出CA 30乾燥。已乾燥的析出CA 30輸送至粉碎機67進行粉碎而形成為固定尺寸的塊。粉碎後的析出CA 30填裝於可彈性容器49中。
另外,第1實施方式中,使用門40~門42、門47、門48確保析出器8或振動乾燥機10的密閉性,但也可代替此,使用圖7所示的回轉閥65來確保這些的密閉性。
其次,對析出CA 30的較佳處理形態進行說明。從振動乾燥機10或熱風乾燥機66排出的析出CA 30為絮狀,鬆密度(bulk density)低而輕。在該絮狀析出醯化纖維素絮凝物(cellulose acylate floc,CAF)31的處理中,該絮狀析出醯化纖維素絮凝物31因輕而容易飛散。此外,在製膜設備中製備原液時,所使用的絮狀析出CAF 31的體積顯著增大。因此,有因飛散而使環境惡化的不良情況、及絮狀析出CAF 31的搬送機或溶解箱80等各種設備的尺寸變大的不良情況。為消除所述問題,以造粒機將絮狀析出CAF 31形成糰粒(pellet)、小塊(tablet)等的粒狀析出醯化纖維素顆粒(cellulose acylate particle,CAP)32以提高鬆密度。由此,可使製備原液的設備尺寸與以往的情形大致相同,也可使用現有設備。另外,對於析出CA 30,根據其形態,將絮狀者稱作絮狀析出CAF 31,將糰粒或小塊等粒狀者稱作粒狀析出CAP 32,分開使用兩者。另外,絮狀析出CAF 31因鬆密度低而輕,容易飛散且體積 變大而難以處理,但容易進行向溶劑的溶解等。因此,在能以絮狀處理的情形時,也可作為絮狀析出CAF 31進行處理。
圖8是造粒設備的概略圖。在以在線(on line)造粒的情形時,從圖1的振動乾燥機10或圖7的熱風乾燥機66或粉碎機67的任一者,將絮狀析出CAF 31輸送至粗乾燥機110。粗乾燥機110將絮狀析出CAF 31粗乾燥至適於造粒的水分量為止(粗乾燥步驟)。來自粗乾燥機110的絮狀析出CAF 31,通過定量進料器(feeder)111輸送至濕式造粒機112。濕式造粒機112將絮狀析出CAF 31擠壓成形,而形成為粒狀析出CAP 32(濕式造粒步驟)。
粒狀析出CAP 32輸送至振動乾燥機113(最終乾燥機)。振動乾燥機113一面對粒狀析出CAP 32施加振動,一面通過0.1m/sec以上且1m/sec以下的加熱風,對粒狀析出CAP 32進行乾燥至水分量成為0.1%以上且3%以下為止(最終乾燥步驟)。振動乾燥機113為與圖2所示的振動乾燥機10基本上相同的構成。
造粒也可為濕式造粒、及乾式造粒的任一方法,但較佳為連續式且可高效地造粒的濕式造粒方法。
為進行濕式造粒,必須使目標水分量為20%以上且150%以下(乾量基準)程度。以下,關於水分量,省略乾量基準的記載,但在稱作水分量的情形時以乾量基準表示。在將作為被測定物的析出CA 30的質量設為MB,將使析出CA 30大致完全乾燥後的質量設為MA的情形時,該水分量的值為以{(MB-MA)/MA}×100求得的百分率。在振動乾燥機10或熱風乾燥機66或粉碎機67排出、且脫水的絮狀析出CAF 31的水分量為200%左右,通過 粗乾燥機110而使水分量為20%以上且150%以下程度。當然,在能以振動乾燥機10或熱風乾燥機66使絮狀析出CAF 31乾燥至20%以上且150%以下程度的水分量的情形時,可省略粗乾燥機110。
就絮狀析出CAF 31的粗乾燥而言,只要為可進行乾燥的方法,則可使用任一方法。尤佳為風速低、絮狀析出CAF 31的飛散少的槳式乾燥機(paddle dryer)、回轉窯(rotary kiln)等間接加熱方式的粗乾燥機110。同樣也可使用採用風速低的振動乾燥機的直接加熱方式的粗乾燥機。但在為振動乾燥機的情形時,如果為提高乾燥效率而提高風速,則有絮狀析出CAF 31的飛散變多,從而捕集設備變大的缺點。
在對絮狀析出CAF 31進行粗乾燥而使水分量成為20%以上且150%以下的時間點,使用濕式造粒機(例如島通(DALTON)公司製F-5型濕式造粒機)112進行造粒。該濕式造粒機112使輥在碟形模具(disc die)上旋轉,將絮狀析出CAF 31夾持於碟形模具與輥之間,從碟形模具的孔以15Mpa至20MPa加壓而進行擠壓。在碟形模具的背面設置有刀式切割器(knife cutter),擠壓的成形品被切斷為適當長度,且造粒為粒狀析出CAP 32。
絮狀析出CAF 31的鬆密度為0.03以上且0.05以下的程度,相對於此,粒狀析出CAP 32的鬆密度為0.1以上,鬆密度與絮狀析出CAF 31相比提高一位數以上。因此,容易處理,原液製備設備等也可使用現有設備。
粒狀析出CAP 32的水分量為20%以上且150%以下,為進行貯藏,而較佳為以使水分量成為0.1%以上且3%以下的方式 進行最終乾燥。在該最終乾燥中,粒狀析出CAP 32的鬆密度高,因此當受到強烈衝擊時,有被破壞的擔憂。由此,較佳為,通過低衝擊的乾燥方法進行乾燥,以免破壞粒狀析出CAP 32。
作為低衝擊的乾燥方法,如振動乾燥機113般以熱風直接加熱的方法不會破壞造粒品,因而較佳。另一方面,在對槳式乾燥機或回轉窯等的外壁進行加熱的間接加熱方式中,存在粒狀析出CAP 32被破壞的情況,因此作為最終乾燥方法欠佳。
通過以上述方式從鬆密度為0.03以上且0.05以下的程度的絮狀析出CAF 31形成鬆密度為0.1以上至0.5程度的粒狀析出CAP 32而提高鬆密度,從而可提高處理特性,可容易地製備原液。而且,通過提高鬆密度而可使用現有的原液溶解設備,從設備效率的觀點而言較佳。此外,通過振動乾燥機113進行最終乾燥,而形成水分量為0.1%以上且3%以下的乾燥粒狀析出CAP 32a,由此可成為適於貯藏的水分量。
[實施例1]
下述表1表示對通過本發明方法純化的析出CA(實施例1)與以往使用的原料CA(比較例1)進行比較的結果。實施例1中,調查將醯化纖維素溶解於二氯甲烷與甲醇(methanol)的混合溶劑時的溶解限度(固形份濃度),比較例1中約17%為極限,實施例1中成為約24%,從而判斷出溶解極限提高。此外,作為必要製程,在比較例1中必需加熱濃縮步驟,而在實施例1不需要該步驟,以僅利用溶解箱進行的溶解便可達成。在其後的流延步驟中,實施例1及比較例1均是在約20%的固形份濃度的狀態下進行流延。
[實施例2]
以圖3所示的設備對所述實施例1的流延原液、與比較例1的流延原液(固形份濃度均為約20%)進行流延而獲得膜。關於以實施例1的流延原液製膜而得者(實施例2)、以作為比較例1的流延原液且未過濾物製膜而得者(比較例2)、以作為比較例1的流延原液且過濾物製膜而得者(比較例3),針對異物的每種尺寸,而分開調查所獲得的膜的1平方毫米(mm)(mm2)中的異物數的個數。
在調查未達10μm的小尺寸異物、10μm以上且未達30μm的中尺寸異物、及30μm以上的大尺寸異物在每單位面積上的各自個數時,在比較例2的未過濾原液中,原料CA中所含的異物直接出現在製品中,小尺寸異物為5個前後,中尺寸異物為30個前後,大尺寸異物為10個前後。在以該比較例2的結果為基準(100%)的情形時,實施例2中,在任一尺寸下每單位面積的異物數的個數與比較例2相比均為約3%以下。此外,在比較例3的已過濾完畢原液中,各尺寸異物均為約10%的水準。根據以上結果, 可判斷出在如實施例2般,從一度溶解於溶劑中並進行了過濾的流延原液獲得的膜中,幾乎不存在異物。
表2表示調查實施助劑過濾時的助劑平均粒徑、與按照該粒徑過濾所得的絕對過濾直徑的關係的結果。如果使助劑平均粒徑以成為60μm、20μm、10μm的方式變小,則對應於此,絕對過濾直徑也以成為15μm、10μm、5μm的方式變小,從而可判斷出也可除去更小的異物。
表3表示調查本發明的利用熱水接觸的聚合物析出方法(實施例3)、與利用熱風乾燥的聚合物析出方法(比較例4)的結果。在比較例4中導熱係數(W/mK)為0.03,相對於此,在實施例3中導熱係數(W/mK)為0.66,就以熱風乾燥為基準的效率而言,相對於熱風乾燥而成為22倍的高效率。此外,在比較例4中設為300μm厚度的情形時,接觸面積(平方米(m2)/公斤(kg,kilogram)原液)為2.26,在實施例3中設為直徑300μm的情形時,接觸面積(平方米(m2)/公斤原液)為15.4,對於以熱風乾燥為基準的效率而言,相對於熱風乾燥而成為6.8倍的效率。因此,如果對這些加以綜合,則可判斷出成為22×6.8倍,相對於熱風乾燥而使效率提高約150倍,從而熱水接觸與此前的熱風乾燥相比,使乾燥速度大幅提高。
5‧‧‧聚合物純化設備
6‧‧‧溶解箱
6a、39c‧‧‧攪拌機
6b、39b、57a‧‧‧夾套
7‧‧‧原液供給管路
7a、28a、38a、51a、55a、57b‧‧‧切換閥
7b‧‧‧壓力調節閥
8‧‧‧析出器
9‧‧‧排出部
10‧‧‧振動乾燥機
11、28b、38b、51b、55b‧‧‧泵
12、28c、38c‧‧‧過濾器
13‧‧‧溶劑供給管路
14‧‧‧溶劑儲存箱
17‧‧‧原料醯化纖維素
18‧‧‧二氯甲烷
21‧‧‧稀薄原液
22‧‧‧熱水
25‧‧‧第1噴嘴
26‧‧‧第2噴嘴
28‧‧‧熱水供給管路
28d、38d‧‧‧止回閥
28e‧‧‧溫度調節器
30‧‧‧析出醯化纖維素
37‧‧‧溢流回收部
38‧‧‧水回收管路
39‧‧‧熱水儲存箱
39a‧‧‧加熱器
49‧‧‧可彈性容器
51‧‧‧供水管路
51c‧‧‧純水用過濾裝置
55‧‧‧溶劑回收管路
56‧‧‧冷凝器
57‧‧‧分離槽
60‧‧‧純水儲存箱

Claims (31)

  1. 一種聚合物純化方法,其特徵在於包括:溶解步驟,使聚合物溶解於溶劑中而獲得聚合物溶液;過濾步驟,對所述聚合物溶液進行過濾;以及聚合物析出步驟,使經過所述過濾步驟的所述聚合物溶液散佈在與所述聚合物及所述溶劑為非相溶性、且被加熱至所述溶劑的沸點以上的液體,來使所述溶劑蒸發而析出所述聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的聚合物純化方法,其中:所述溶解步驟的聚合物溶液濃度為2質量%以上且19質量%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的聚合物純化方法,其中:所述過濾步驟的絕對過濾精度為2μm以上且30μm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的聚合物純化方法,其中:所述溶劑為單一溶劑。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的聚合物純化方法,其中:所述溶劑為單一溶劑。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的聚合物純化方法,其中:所述聚合物為醯化纖維素,所述溶劑為二氯甲烷,且所述液體為水。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的聚合物純化方法,其中:所述聚合物為醯化纖維素,所述溶劑為二氯甲烷,且所述液體為水。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的聚合物純化方法,其中:在所述聚合物析出步驟中,醯化纖維素溶液的溫度為20℃以上且120℃以下,所述水的溫度為40℃以上且100℃以下。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的聚合物純化方法,其中: 在所述聚合物析出步驟中,醯化纖維素溶液的溫度為20℃以上且120℃以下,所述水的溫度為40℃以上且100℃以下。
  10. 如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥;濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  11. 如申請專利範圍第3項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥;濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  12. 如申請專利範圍第4項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥;濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  13. 如申請專利範圍第5項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥; 濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  14. 如申請專利範圍第6項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥;濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  15. 如申請專利範圍第7項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥;濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  16. 如申請專利範圍第8項所述的聚合物純化方法,其中包括:粗乾燥步驟,在所述聚合物析出步驟之後,對析出的聚合物進行粗乾燥;濕式造粒步驟,通過濕式對經過所述粗乾燥步驟的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥步驟,對經過所述濕式造粒步驟的析出聚合物進行最終乾燥。
  17. 如申請專利範圍第10項所述的聚合物純化方法,其中:在所述粗乾燥步驟中,使析出聚合物的水分量為20%以上且150%以下, 在所述最終乾燥步驟中,使析出聚合物的水分量為0.1%以上且3%以下。
  18. 一種絮狀析出聚合物,其特徵在於:通過申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的聚合物純化方法而獲得。
  19. 一種粒狀析出聚合物,其特徵在於:通過申請專利範圍第10項至第17項中任一項所述的聚合物純化方法而獲得。
  20. 一種溶液製膜方法,其特徵在於包括:第1步驟,使用具有溶解箱與泵的第1聚合物溶液製造裝置,使通過申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的聚合物純化方法而獲得的析出聚合物溶解於溶劑中,而製作第1品種用的聚合物溶液;第2步驟,使用具有溶解箱與泵的第2聚合物溶液製造裝置,使通過申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的聚合物純化方法而獲得的析出聚合物溶解於溶劑中,而製作組成與所述第1品種用的聚合物溶液不同的第2品種用的聚合物溶液;添加步驟,對從所述第1步驟及所述第2步驟中的一者獲得的聚合物溶液,線上添加混合有添加劑的添加劑液;流延步驟,將添加有所述添加劑液的聚合物溶液作為流延原液,而從流延模具流動至流延支撐體來形成流延膜;以及乾燥步驟,將所述流延膜從所述流延支撐體剝離並乾燥;且從來自所述第1步驟及所述第2步驟中的任意一者的聚合物溶液,切換為所述第1步驟及所述第2步驟中的任意另一者的聚合物溶液,而連續性地進行品種切換。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的溶液製膜方法,其中:所述添加步驟是使用多個添加劑液儲存箱,來製作所述第1品種用的添加劑液及所述第2品種用的添加劑液,對所述第1品種用的添加劑液與所述第2品種用的添加劑液進行切換並輸送,且進行線上添加。
  22. 一種聚合物純化設備,其特徵在於包括:溶解箱,使聚合物溶解於溶劑中而獲得聚合物溶液;過濾器,對所述聚合物溶液進行過濾;聚合物析出器,收納有與所述聚合物溶液為非相溶性、且被加熱至所述溶劑的沸點以上的液體,向所述液體散佈來自所述溶解箱的聚合物溶液;以及回收裝置,從所述液體回收在所述聚合物析出器析出的聚合物。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的聚合物純化設備,其中:所述溶解箱使所述聚合物溶液濃度為2質量%以上且19質量%以下。
  24. 如申請專利範圍第22項或第23項所述的聚合物純化設備,其中:所述過濾器的絕對過濾精度為2μm以上且30μm以下。
  25. 如申請專利範圍第22項或第23項所述的聚合物純化設備,其中:所述溶劑為單一溶劑。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的聚合物純化設備,其中:所述聚合物為醯化纖維素,所述溶劑為二氯甲烷,且所述液體為水。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的聚合物純化設備,其中:通過所述聚合物析出器散佈的醯化纖維素溶液的溫度為20℃以上且120℃以下,所述水的溫度為40℃以上且100℃以下。
  28. 如申請專利範圍第22項或第23項所述的聚合物純化設備,其中 包括:粗乾燥機,對以所述回收裝置回收的析出聚合物進行粗乾燥;濕式造粒機,通過濕式對經過所述粗乾燥機的析出聚合物進行造粒;以及最終乾燥機,對經過所述濕式造粒機的析出聚合物進行最終乾燥。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的聚合物純化設備,其中:所述粗乾燥機使析出聚合物的水分量為20%以上且150%以下,所述最終乾燥機使析出聚合物的水分量為0.1%以上且3%以下。
  30. 一種溶液製膜設備,其特徵在於包括:根據申請專利範圍第22項至第29項中任一項所述的聚合物純化設備;多個溶解裝置,具有使從所述聚合物純化設備獲得的析出聚合物溶解於溶劑中的溶解箱、及輸送來自所述溶解箱的聚合物溶液的泵;添加裝置,具有儲存添加劑液的多個添加劑液儲存箱、從所述多個添加劑液儲存箱選擇性地輸送添加劑液的送液部、及將來自所述送液部的添加劑混合於來自所述溶解裝置的聚合物溶液中的線上添加部;流延裝置,將添加有所述添加劑液的聚合物溶液作為流延原液,流延至移動的流延支撐體,且在所述流延支撐體上形成流延膜;以及膜乾燥部,對從所述流延裝置剝離的所述流延膜進行乾燥。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的溶液製膜設備,其中:所述添加裝置使用多個添加劑液儲存箱,來製作第1品種用的添加劑液及第2品種用的添加劑液,對所述第1品種用的添加劑液與所述第2品種用的添加劑液進行切換並輸送,且進行線上添加。
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