TWI581934B - 溶液製膜方法 - Google Patents

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Description

溶液製膜方法
本發明係有關一種製造纖維素醯化物膜之溶液製膜方法。
纖維素醯化物膜被切斷成符合用途之尺寸加以利用。切斷有在與其他構件組合之前僅切斷纖維素醯化物膜之情況亦有在與其他構件組合之後與其構件一同切斷之情況。作為後一例有製造偏光板之情況。纖維素醯化物膜作為保護偏光膜之保護膜使用,在製造偏光板時,貼合偏光膜和纖維素醯化物膜之後進行切斷處理。另外,將配設於偏光膜的兩面之一對保護膜中的其中一方代替為光學補償膜(包括相位差膜)時亦相同。這樣,有時將光學補償膜作為保護膜使用。
在為了將貼合有偏光膜和保護膜之多層結構的膜作為偏光板而切斷成目標尺寸時,針對多層結構膜,從其中一方的膜面按壓切斷刃進行切斷。若這樣切斷多層結構膜,則有時從藉由切斷形成之切斷面朝向保護膜的內部產生裂紋(crack,龜裂)。這樣因切斷而產生裂紋之保護膜評價為加工適性差,對於已獲得之偏光板其商品價值亦明顯降低。
並且,在製造液晶顯示器時,在玻璃基板上貼附偏光板。在進行該貼合之際,其貼合狀態未成為預期狀態時,實施從玻璃基板暫時剝下偏光板之後再進行貼合之類的所謂的返工(rework)。尤其在返工中從玻璃基板剝下亦即剝離時,有時偏光板的保護膜的一部份殘留在玻璃基板上。這樣一部份剝離殘留在玻璃基板上而整體未被剝落之保護膜評價為返工性較差,從而不優選。
作為如上之顯示裝置等光學用途中使用之纖維素醯化物膜的製造方法有溶液製膜方法。溶液製膜方法為如下製造方法:在支撐體上流延將聚合物溶解在溶劑中的濃液來形成流延膜,凝固該流延膜來進行剝離,對剝離之流延膜亦即濕潤膜進行乾燥作為聚合物膜。使用滾筒或傳送帶作為流延濃液之支撐體。滾筒以處於截面圓形中心之旋轉軸作為旋轉中心向周向旋轉,在周面流延濃液。傳送帶架設於至少2個輥的周面沿長邊方向環繞,在另一方的傳送帶面上流延濃液。從其製造界限來看,滾筒的大小再大亦設在截面圓形直徑為約3.5m,形成流延膜之周面的周向長度限於約3.5π(單位;m)左右。與此相對,傳送帶還能夠製造成100m以上的長度。因此藉由使用傳送帶,能夠使從形成流延膜至剝離的距離(以下稱為流延膜傳送距離)長於滾筒。並且,衆所周知,溶液製膜根據流延膜的凝固方法,大致區分為乾燥凝膠化方式和冷卻凝膠化方式。
乾燥凝膠化方式為,將流延膜乾燥至預期乾燥級別,藉由該乾燥將流延膜凝膠化而使其凝固之方式。亦即,乾燥並凝固流延膜,直到剝離後的濕潤膜成為可傳送之程度。通常向流延膜噴吹乾燥風來進行乾燥。為了進一步促進該乾燥,有時加熱乾燥風變為溫風甚至有時還藉由加熱支撐體來加熱流延膜。藉由乾燥凝固流延膜時,比基於下述冷卻凝膠化方式之凝固需要更長時間,因此作為支撐體使用傳送帶而不使用滾筒為慣例。
與此相對,冷卻凝膠化方式為,藉由積極冷卻流延膜,在溶劑殘留率非常高之狀態下設為凝膠狀,促使凝膠化直到凝固成即使剝離亦可傳送之程度的方式。該方式能夠以比乾燥凝膠化方式更短之時間凝固流延膜,因此有時作為支撐體用滾筒就可以。
如上,無論在乾燥凝膠化方式和冷卻凝膠化方式中任一種的情況下,流延膜凝膠化而被凝固。
若比較上述乾燥凝膠化方式和冷卻凝膠化方式,則後者能夠在溶劑殘留率較高之期間內從支撐體剝下,因此在製造效率方面明顯處於優勢。但是,由冷卻凝膠化方式獲得之纖維素醯化物膜在上述加工適性和返工性的觀點上劣於由乾燥凝膠化方式獲得之纖維素醯化物膜。
關於利用乾燥凝膠化方式之溶液製膜方法及利用冷卻凝膠化方式之溶液製膜方法,分別有很多提案。例如,作為利用乾燥凝膠方式之溶液製膜方法,在日本專利公開2000-239403號公報的方法中,將支撐體的溫度設在1℃以上80℃以下的範圍內,在流延膜從支撐體剝落之剝離位置噴吹氣體流。根據該方法,能夠高效地製造具有預期延遲之膜。
並且,如日本專利公開2006-306059號公報中所記載,還提出了藉由進行乾燥和冷卻雙方,使流延膜凝膠化之方法。在該日本專利公開2006-306059號公報中,將作為支撐體的傳送帶的表面溫度設為-20℃~40℃。在該日本專利公開2006-306059號公報中,在一對輥上捲繞傳送帶,在其中一方的輥上進行流延和剝離。與從該其中一方的輥朝向另一方的輥之傳送帶對置地設置有送風口,從該送風口送出乾燥風。以與從另一方的輥朝向剝離位置之傳送帶對置之方式具備冷卻器,從該冷卻器送出冷卻風冷卻流延膜。這樣,在日本專利公開2006-306059號公報中,在傳送路上的上游域乾燥傳送帶上的流延膜,在剝離之前進行冷卻。根據該方法,能夠高效地製造光學特性優異之膜。
但是,即使應用日本專利公開2000-239403號公報、日本專利公開2006-306059號公報的方法,亦無法可靠地提高加工適性及返工性。具體而言,根據日本專利公開2000-239403號公報的方法,有時加工適性及返工性比較良好,但非常差的情況亦較多,日本專利公開2000-239403號公報的方法並不會可靠地提高加工適性及返工性。並且,對於日本專利公開2006-306059號公報的方法,根據獲得之膜加工適性及返工性亦不同,很難說日本專利公開2006-306059號公報的方法有助於提高這些性能。
因此,本發明的目的在於提供一種提高膜的加工適性和返工性之溶液製膜方法。
本發明的溶液製膜方法具備流延膜形成步驟、剝離步驟、溫度保持步驟、流延膜乾燥步驟及濕潤膜乾燥步驟。流延膜形成步驟藉由在支撐體上連續流延濃液來形成流延膜。前述濃液係纖維素醯化物溶解於溶劑中者。剝離步驟藉由在前述溶劑殘存之狀態下,從前述支撐體剝離前述流延膜作為濕潤膜。溫度保持步驟在剝離時刻之前,將前述流延膜的溫度保持為不低於{(前述濃液的凝膠化點TG)-3}℃。流延膜乾燥步驟促使前述流延膜的乾燥,以便前述流延膜凝固成可傳送剝離之前述濕潤膜之程度。濕潤膜乾燥步驟乾燥前述濕潤膜作為膜。
藉由控制前述支撐體的溫度來調整前述流延膜的溫度,藉由將氣體送至前述流延膜來促使前述流延膜的乾燥為較佳。
在剝離時刻之前,將前述流延膜的溫度保持為不高於{(前述濃液的凝膠化點TG)+3}℃為較佳。
本發明的溶液製膜方法進一步具備傳送路徑控制步驟為較佳。傳送路徑控制步驟使比前述輥更靠上游的前述第2空間的壓力小於第1空間的壓力,以便朝向輥之前述濕潤膜的傳送路向第2空間側突出。前述輥在前述濕潤膜的傳送路上具備在前述支撐體的相反側。前述輥以長邊方向與前述支撐體的流延面的寬度方向一致之方式配設。藉由在前述輥的周面上捲繞前述濕潤膜並傳送前述濕潤膜來剝離前述流延膜。前述第1空間為前述濕潤膜的從前述支撐體剝落之其中一方的膜面上的空間。前述第2空間為另一方的膜面上的空間。
藉由吸引氣體之吸引裝置,吸引比前述輥更靠上游的前述第2空間的氣體來對前述輥與前述流延膜從前述支撐體剝落之剝離位置之間的前述第2空間進行減壓為較佳。
前述吸引裝置具備將應減壓之前述第2空間與外部空間隔開之室為較佳,藉由調整前述室內的壓力來控制朝向前述輥之前述濕潤膜的傳送路徑。
在前述支撐體上流延黏度在7Pa‧s以上9Pa‧s以下的範圍之前述濃液為較佳。
藉由調整前述濃液的溫度來控制前述黏度為較佳。
前述黏度根據前述濃液在前述流延模中之壓力損失求出為較佳。
根據本發明的溶液製膜方法,能夠製造加工適性和返工性優異之膜。
圖1的溶液製膜設備10具有濕潤膜形成裝置17、第1拉幅機18、第2拉幅機19、輥乾燥裝置22及捲取裝置24。濕潤膜形成裝置17由纖維素醯化物11溶解於溶劑12中之濃液13形成濕潤膜16。第1拉幅機18藉由保持手段(未圖示)保持已形成之濕潤膜16的各側部並傳送的同時,促使濕潤膜16的乾燥直到成為恆定溶劑殘留率。第2拉幅機19藉由保持手段(未圖示)保持濕潤膜16的側部並向濕潤膜16適當施加寬度方向上的張力的同時,進一步促使濕潤膜16的乾燥。輥乾燥裝置22用輥21傳送經過第2拉幅機19之濕潤膜16,同時進一步促使濕潤膜16的乾燥作為膜23。捲取裝置24將乾燥之膜23捲取成輥狀。另外,溶液製膜設備10中,在第2拉幅機19與輥乾燥裝置22之間及輥乾燥裝置22與捲取裝置24之間的各傳送路具備切除濕潤膜16和膜23的各側端部之切割裝置(未圖示),但省略圖示。
濕潤膜形成裝置17具備作為支撐體的滾筒29。滾筒29在截面圓形的中央具有旋轉軸29b,該旋轉軸29b藉由驅動手段(未圖示)向周向旋轉。藉此,滾筒29向周向旋轉。藉由該旋轉,周面29a成為流延濃液13之環狀流延面。
滾筒29的驅動手段具有控制器(未圖示),該控制器控制驅動手段以便滾筒29以目標速度旋轉。
滾筒29的上方具備流出濃液13之流延模31。流出濃液13之流延模31的流出口(未圖示)為向旋轉軸29b的長邊方向延伸之狹縫形狀。流延模31以該流出口與滾筒29的周面29a對置之方式配設。從流延模31向旋轉之滾筒29連續流出濃液13,藉此濃液13在滾筒29上流延。藉由該流延在滾筒29的流延面亦即周面29a形成流延膜32。
關於從流延模31到滾筒29之濃液13,在滾筒29於旋轉方向上的上游設置減壓室44(參考圖7),但圖1中省略圖示。該減壓室44吸引流出之濃液13的上游側區的氣氛對前述區進行減壓。
在濕潤膜形成裝置17的滾筒29與第1拉幅機18之間的轉送部位上具備複數個輥48。在滾筒29上凝固流延膜32直到可實現基於這些輥48之傳送之後,在包含溶劑之狀態下從滾筒29剝下流延膜32。
滾筒29具有控制周面29a的溫度之溫度控制器34。藉由溫度控制器34控制周面29a的溫度,藉此控制接觸於周面29a之流延膜32的溫度。
濕潤膜形成裝置17具有將氣體送至流延膜32之進氣部35。進氣部35包含導管36、送風機37及控制器38。導管36具有導管主體36a和複數個噴嘴36b。導管主體36a成為沿滾筒29的周面29a之形狀以便覆蓋通過之流延膜32,並與滾筒29的周面29a對置而設置。噴嘴36b向與導管主體36a的滾筒29對置之對置面突出而設置。各噴嘴36b為向與旋轉軸29b的長邊方向一致之滾筒29的寬度方向亦即流延膜32的寬度方向較長地延伸之形狀。複數個噴嘴36b以向滾筒的周向排列之方式形成。朝向滾筒29的周面29a之噴嘴36b的前端形成有狹縫(未圖示)。該狹縫為向滾筒29的寬度方向延伸之開口。各狹縫流出供給至導管主體36a之氣體。
送風機37向導管主體36a供給氣體。控制器38控制從送風機37向導管36送出之氣體的溫度、濕度及流量。藉由該控制調整來自噴嘴36b之氣體的溫度、濕度、流量及流速。例如,送風機37的氣體藉由控制器38加熱,將該加熱之氣體作為溫風噴吹於流延膜32,藉此促使流延膜32的乾燥。並且,藉由控制器38冷卻送風機37的氣體,將該冷卻之氣體作為冷風噴吹於流延膜32,藉此亦能夠促使流延膜32的乾燥。
導管36可以代替為其他送風手段。作為其他送風手段例如有開口形成於前端並將該前端朝向滾筒29之複數個送風噴嘴(未圖示)。此時,將複數個送風噴嘴連接於送風機37,使從送風機37引導之氣體從各前端的開口放出即可。
另外,濕潤膜形成裝置17具備以覆蓋流延模31、滾筒29、導管36、路徑控制部41之方式包圍之流延室(殼體)45。送風機37、控制器38及溫度控制器34配設於流延室45的外部為較佳。流延室45具備進排氣單元88(參考圖7),進排氣單元88具有向內部送入氣體之進氣部91(參考圖7)和向外部排出內部的氣體之排氣部92(參考圖7)。藉由該進排氣單元88,流延室45的內部的溫度、濕度及溶劑氣體濃度分別控制在預定範圍內。藉由該控制亦在某種程度上促使流延膜32的乾燥,但不能說充份,因此使用進氣部35為較佳。另外,溶劑氣體係溶劑12蒸發成為氣體者。
將滾筒29的溫度設定得越高就越促使流延膜32的乾燥。並且,根據溶劑12的種類有時易蒸發且易促使流延膜32的乾燥。但是,蒸發之溶劑12的量存在界限。因此,當使更多的溶劑蒸發時,藉由進氣部35促進乾燥。
基於進氣部35的氣體對流延膜32的溫度之影響並非全無,但所接觸之滾筒29的周面29a的溫度影響極其大。並且,由於流延膜32較薄,因此在形成的幾乎同時流延膜32的溫度成為與滾筒29的周面29a的溫度相同之溫度,在到達剝離位置PP(參考圖5)之前保持為滾筒29的周面29a的溫度。亦即,從流延位置PC至到達剝離位置PP為止的流延膜32的溫度保持為與滾筒29的周面29a相同之溫度。因此,可以不檢測流延膜32的溫度,亦可以將滾筒29的周面29a的設定溫度當作流延膜32的溫度。因此,流延膜32的溫度控制手段為作為支撐體的滾筒29。關於滾筒29的設定溫度利用其他附圖進行後述。
剝離時,用剝離用的輥(以下稱為剝離輥)33支撐濕潤膜16,恆定保持流延膜32從滾筒29剝落之剝離位置PP(參考圖5)。
在剝離輥33的上游設置控制朝向剝離輥33之濕潤膜16的路徑之路徑控制部41為較佳。
關於從滾筒29剝離流延膜32之方法利用其他附圖進行後述。
藉由剝離形成之濕潤膜16由輥48傳送並引導至第1拉幅機18。第1拉幅機18中,以保持手段(未圖示)保持濕潤膜16的側端部,以該保持手段傳送的同時乾燥濕潤膜16。保持手段為複數個銷(未圖示)。藉由使銷貫穿於濕潤膜16的側端部來保持濕潤膜16。各側端部的銷向濕潤膜16的寬度方向適當地施加張力的同時向傳送方向移動。張力根據應製造之膜23的光學性能(例如延遲)而設定。例如,在為了使膜23顯現目標光學性能而以預定加寬率擴展濕潤膜16的寬度時,向濕潤膜16賦予寬度方向上的張力以便成為預定加寬率。
第1拉幅機18的下游的第2拉幅機19上亦具備複數個保持濕潤膜16的各側端部之保持手段。該保持手段為把持濕潤膜16的側端部之夾子。複數個夾子在預定時機對濕潤膜16的寬度方向賦予預定張力。第2拉幅機19中賦予之張力亦根據應製造之膜23的光學性能(例如延遲)而設定。
第1、第2拉幅機18、19均具有包圍傳送路之室(未圖示)。在第1、第2拉幅機18、19的各室的內部分別具備導管(未圖示)。在這些導管(未圖示)上與濕潤膜16的傳送路對置地分別形成有複數個進氣噴嘴(未圖示)和吸引噴嘴(未圖示)。藉由送出來自進氣噴嘴之乾燥氣體和吸引來自吸引噴嘴之氣體,第1、第2拉幅機18、19的室的內部保持為恆定的濕度及溶劑氣體濃度。使濕潤膜16通過第1、第2拉幅機18、19的各室內部來促使乾燥。在第1拉幅機18中乾燥濕潤膜16,直到可實現基於第2拉幅機19的夾子之把持之程度。與此相對,在第2拉幅機19中,考慮寬度方向上賦予張力之時機來決定應達到之乾燥程度。
經過第2拉幅機19之濕潤膜16在切割裝置(未圖示)中,用切斷刃連續切斷來去除有由保持手段引起之保持痕迹之各側端部。其中一方的側端部與另一方的側端部之間的中央部送至輥乾燥裝置22。
若濕潤膜16送至輥乾燥裝置22,則由向傳送方向排列配設之複數個輥21的周面支撐。在這些輥21中,有向周向旋轉之驅動輥,藉由該驅動輥的旋轉來進行傳送。
輥乾燥裝置22具備流出乾燥的氣體之導管(未圖示),具有將被送入乾燥氣體之空間與外部隔開之室(未圖示)。複數個輥21容納於該室內。輥乾燥裝置22的室形成有氣體的導入口(未圖示)和排氣口(未圖示)。藉由供給來自導管之乾燥氣體和來自排氣口之排氣,輥乾燥裝置22的室內部保持為恆定的濕度及溶劑氣體濃度。濕潤膜16通過該輥乾燥裝置22的室內部來進行乾燥而成為膜23。
由輥乾燥裝置22乾燥之膜23在切割裝置(未圖示)中,用切斷刃連續切斷來去除各側端部。其中一方的側端部與另一方的側端部之間的中央部送至捲取裝置24,捲取成輥狀。
圖1中示有使用滾筒29作為支撐體之情況。但是,支撐體可為捲繞在複數個輥(未圖示)的周面之環狀的傳送帶(未圖示)。將傳送帶作為支撐體時,在捲繞有傳送帶之複數個輥中之至少1個作為向周向旋轉之驅動輥。藉由該驅動輥的旋轉,傳送帶向長邊方向傳送,並連續環繞。
將傳送帶作為支撐體時,可以將捲繞有傳送帶之輥設為可調整周面的溫度之輥,藉由該輥控制傳送帶的溫度。這樣,本發明並不將支撐體限定於滾筒29。
滾筒29的周面29a中濃液13接觸而開始形成流延膜32之流延位置PC至到達剝離位置PP的流延時間依賴於滾筒29的轉速。例如,滾筒29的轉速越大,流延時間變得越短。並且,由於滾筒29在能夠製作之大小上有界限,所以與傳送帶相比流延位置至剝離位置的流延膜傳送距離極其短。因此,將支撐體29作為支撐體使用時,藉由較低設定流延面亦即周面29a的溫度,並積極冷卻流延膜32來進行凝膠化為較佳。但是,即使冷卻流延膜32亦並非其溫度越低越好,對其溫度的下限值及設定方法進行後述。
與此相對,將傳送帶作為支撐體使用時,流延位置PC至剝離位置PP的流延膜傳送距離依賴於傳送帶的長度。因此,例如,將不到10m的較短之傳送帶作為支撐體使用時,如使用滾筒29時般藉由將傳送帶設定為較低之溫度並積極冷卻流延膜來進行凝膠化即可。但是,如前述,即使冷卻流延膜32亦並非其溫度越低越好。對溫度的下限值及設定方法進行後述。
另一方面,例如將10m以上的較長之傳送帶作為支撐體使用時,將傳送帶設定為較高之溫度,促使流延膜的乾燥來進行凝膠化即可。為了促使乾燥而較高設定傳送帶的溫度時,主要注重進一步加大流延膜的乾燥速度(每單位時間內溶劑從流延膜蒸發之量),因此不會積極且有目的地冷卻流延膜。但是,製造纖維素醯化物膜時,根據濃液13的成份等,與從流延模31流出之時刻的濃液13相比流延膜的溫度變低。該意味著,即使藉由乾燥進行凝膠化時,從結果來看與從流延模31流出時的濃液13相比流延膜的溫度變得較低。
關於滾筒29的周面29a的溫度的設定方法,以下使用圖2~圖4進行說明。加工適性和膜的取向度相互有關聯性。首先,求出加工適性與膜的取向度的關係。另外,其中的取向度為沿膜面之方向上的取向的程度。該關係例如可由如圖2的圖表表示。圖2中,縱軸為加工適性,越朝向下方加工適性越良好。橫軸為取向度,越朝向右取向度越高。
圖2中,用虛線表示之曲線(A)和用實線表示之(B)係關於由互不相同之配方的濃液13以相互相同之製造條件分別獲得之膜之圖表。曲線(A)和曲線(B)的取向度與加工適性之間的關係互不相同。這樣,取向度與加工適性之間的關係依賴於濃液13的配方。無論在曲線(A)、(B)中任一個中,加工適性越差,取向度越高。因此,若要提高加工適性,以取向度進一步變低之方式製造膜即可。
另外,藉由冷卻進行凝膠化時,與藉由乾燥進行凝膠化時相比,在溶劑殘留率極高之狀態下從滾筒29剝離流延膜32。因此,在從滾筒29剝離流延膜32時,有濕潤膜16在與剝離方向一致之濕潤膜16的傳送方向上進一步大幅延伸之傾向。因此,該延伸成為原因之一,藉由冷卻進行凝膠化而獲得之膜23顯示出高於藉由乾燥凝膠化而獲得之膜23的取向度之傾向較多。但是,加工適性與取向度之間的關係對兩者來說是共通的,取向度變得越高加工適性就變得越差。並且,加工適性與取向度之間的關係與是否藉由冷卻和乾燥中任一種進行凝膠化無關,與濃液13的配方有相關關係。因此,加工適性與取向度之間的關係只要按濃液13的每一配方求出便足夠。
在此,將目標加工適性的級別設為MT,求出與該目標級別MT對應之取向度。求出之取向度為與加工適性的目標級別MT對應之取向度,因此以後將此稱為目標取向度PT。為了實現加工適性的目標級別MT,將膜23製造成具有目標取向度PT以下的取向度。這樣,由目標加工適性的級別設定應製造之膜23的取向度的目標值。將曲線(A)中的目標取向度設為PTa,將曲線(B)中的目標取向度設為PTb。
並且,將縱軸設為返工性來代替加工適性,亦可獲得相同之圖表。因此,可以將加工適性的目標級別PT代替為返工性的目標級別。
另外,求出滾筒29的溫度與所獲得之膜的取向度之間的關係。該關係例如可以由如圖3之圖表表示。圖3中,縱軸為取向度,越朝向下方取向度越低。橫軸為支撐體的溫度,越朝向右溫度越高。圖3中示有使用製造圖2的曲線(A)的膜之濃液13之情況。但是,使用製造圖2的曲線(B)的膜之濃液13之情況亦可獲得相同之傾向。亦即,滾筒29的溫度與所獲得之膜的取向度之間的關係與所使用之濃液13的配方無關,成為相同之傾向。
如圖3所示般,滾筒29的溫度越高,所獲得之膜的取向度越低。因此,若要使取向度變得更低,進一步加高滾筒29的溫度將流延膜32的溫度保持為更高溫度來製造膜23即可。並且,關於由某種一定配方的濃液13獲得之膜,如圖2所示般加工適性與取向度1對1對應,如圖3所示般取向度與滾筒29的溫度1對1對應。藉此,關於由某種一定配方的濃液13獲得之膜,加工適性與滾筒29的溫度亦會1對1對應。
在此,求出與目標取向度PT對應之滾筒29的周面29a的溫度。將該滾筒29的周面29a的溫度設為T1。滾筒29的周面29a的溫度越高,所獲得之膜的取向度越低,因此在顯現目標取向度PT以下的取向度之類的觀點上,滾筒29的周面29a的溫度為T1以上即可。因此,T1成為滾筒29的周面29a的應設定之溫度的下限值等。因此,將如上求出之滾筒29的周面29a的溫度T1稱為最低設定溫度。另外,滾筒29的周面29a的設定溫度的上限值(以後稱為最高設定溫度)上,圖3中附加符號T2,關於該最高設定溫度進行後述。
這樣,透過取向度由加工適性的目標級別設定滾筒29的周面29a的設定溫度的下限值。並且,如前所述,流延膜32的溫度和滾筒29的周面29a的溫度能夠當作相等。因此,製造加工適性滿足目標級別MT那樣的膜23時,為了在剝離時刻之前(到達剝離位置PP之前)流延膜32的溫度保持為不低於T1,而將滾筒29的周面29a的溫度設為最低設定溫度T1以上。藉此,可製造加工適性滿足目標級別MT那樣的膜。
若加工適性為目標級別MT,則返工性成為目標的級別。並且,上述例中,透過取向度由加工適性的目標級別設定滾筒29的周面29a的設定溫度的下限值,但亦可以透過取向度由返工性的目標級別進行設定。此時,若返工性滿足目標級別,則加工適性亦會滿足目標級別。
另一方面,關於某種一定配方的濃液13的凝膠化點TG能夠藉由以下方法求出。該方法係從儲存彈性率(storage modulus)G’及損失彈性率(loss modulus)G”求出凝膠化點者,作為求出凝膠化點之方法已廣泛使用。圖4中用左邊的實線表示之縱軸為儲存彈性率G’,用右邊的虛線表示之縱軸為損失彈性率G”。任一縱軸均表示越朝向上方值越高。橫軸為濃液的溫度,越朝向右溫度越高。儲存彈性率G’及損失彈性率G”的求法沒有特別限定,為周知的求法即可。另外,本實施方式中,藉由Physica公司製造的黏彈性測定裝置(型號:MCR-300)求出儲存彈性率G’及損失彈性率G”。
圖4中用實線表示之曲線(1)係表示儲存彈性率G’與濃液13的溫度之間的關係之圖表,用虛線表示之曲線(2)係表示損失彈性率G”與濃液13的溫度之間的關係之圖表。濃液13的溫度變得越高,儲存彈性率G’及損失彈性率G”均變得越低。這樣,濃液13的儲存彈性率G’及損失彈性率G”分別有對溫度之依賴性、亦即溫度依賴性。但是,儲存彈性率G’和損失彈性率G”對濃液13的溫度之依賴性互不相同,在濃液13那樣的聚合物溶液中,若將兩者圖表化則存在交點。表示該交點之溫度為濃液13的凝膠化點TG。如上,由將儲存彈性率G’及損失彈性率G”圖表化時的交點求出濃液13的凝膠化點TG。
若藉由圖2及圖3等求出預先求出之最低設定溫度T1與凝膠化點TG(單位;℃)的關係,則最低設定溫度T1(單位;℃)與{(凝膠化點TG)-3}℃一致(T1=(TG-3)℃)。這樣,最低設定溫度T1和關於某種一定配方的濃液之凝膠化點TG一致,因此若是求出凝膠化點TG的濃液,則無需透過取向度從加工適性或返工性求出滾筒29的周面29a的設定溫度的下限值。亦即,在改善加工適性或返工性的觀點上,滾筒29的周面29a的設定溫度設為{(凝膠化點TG)-3}℃以上即可。
另外,最低設定溫度T1與比凝膠化點TG低3℃之溫度一致之類的關係基於目前對厚度為40μm及厚於40μm例如60μm的膜23所要求之加工適性的目標級別MP及返工性的目標級別。今後,所要求之加工適性的級別高於目前的級別之可能性較大。此時,可以透過取向度相同地求出與所求出之加工適性的級別對應之支撐體的溫度即可。若所求出之加工適性的級別上昇,則透過取向度相同地求出之支撐體的最低設定溫度T1與凝膠化點TG之差(=TG-T1)變得小於3℃。因此,滾筒29的周面29a的設定溫度成為更高於{(凝膠化點TG)-3}℃之溫度。並且,目前所求出之膜中最薄的膜的厚度為40μm,但今後,所求出之膜的厚度有可能變得更薄。膜的厚度變得越薄,有越容易促使纖維素醯化物分子的微細的結晶化之傾向,隨著該傾向,加工適性有可能變得更低。因此,在製造薄於40μm之膜23而加工適性變低時,滾筒29的周面29a的設定溫度設為更高於{(凝膠化點TG)-3}℃之溫度即可。
從上述的最低設定溫度T1的設定方法及提高加工適性及返工性的觀點將滾筒29的周面29a的溫度設為{(凝膠化點TG)-3}℃以上的方法亦能夠在對流延膜進行凝膠化來進行剝離之任一溶液製膜中應用。並且,藉由上述最低設定溫度T1的設定方法設定滾筒29的周面29a或傳送帶的溫度並將這些溫度設為恆定溫度以上之方法,可靠地提高加工適性及返工性。並且,根據這些方法,不會對應製造之膜23的目標的光學性能(例如延遲)帶來影響,因此目前為止按設定之條件無需變更地進行第1拉幅機18或第2拉幅機19中的拉伸或輥乾燥裝置22中的乾燥等即可。
但是,藉由冷卻謀求凝膠化時產生如下問題:將滾筒29的周面29a的溫度設定地越高,越難以促使凝膠化,即使達到剝離位置PP,流延膜32亦不會凝固成足以傳送之程度。因此,習知之冷卻凝膠化方式中主要注重於製造的效率化上,一般將支撐體的溫度設定為在支撐體的周知的溫度範圍中尤其低之溫度來冷卻流延膜。例如,纖維素醯化物為三醋酸纖維素(TAC)之冷卻凝膠化方式中,當設為流延膜傳送距離為10m左右的滾筒29時,將周面29a的溫度冷卻成-10℃左右。但是,將滾筒29的溫度設為越低之溫度,取向度就越變大,加工適性或返工性惡化,因此,在本發明中如藉由冷卻謀求凝膠化之情況般即使積極冷卻滾筒29,亦不會將其溫度設為低於上述最低設定溫度T1之溫度。
因此,積極冷卻滾筒29謀求基於冷卻之凝膠化時,為了將流延膜32凝固成可傳送剝離之濕潤膜16之程度,亦即顯現自支撐性之程度,而促使流延膜32的乾燥。亦即,為了顯現自支撐性,對流延膜32實施冷卻進行乾燥。這樣,本發明中,包含製造效率的觀點而積極冷卻滾筒29時,因最低設定溫度T1,基於冷卻之凝膠化效果低於習知之冷卻凝膠化方式的效果藉由乾燥彌補凝膠化效果差量。亦即,流延膜32的乾燥製程為彌補冷卻的凝膠化效果(凝膠化作用)而凝固流延膜之凝膠化彌補製程。另外,即使將作為支撐體的滾筒29代替為如流延膜傳送距離例如為100m的較長之傳送帶並積極冷卻傳送帶時,在{(凝膠化點TG)-3}℃以上的溫度下,凝膠化亦達不到流延膜32顯現自支撐性之程度。因此,實施用於彌補基於冷卻之凝膠化效果之乾燥製程。另外,本實施方式中,對冷卻中之流延膜32進行彌補凝膠化效果之乾燥。亦即並行實施冷卻和乾燥。
但是,若剝離時之溶劑殘留率過少,則不得不提高剝離所需之濕潤膜16的張力。若剝離所需之濕潤膜16的張力過高,則取向度有時變高。因此,以剝離時之溶劑殘留率不低於100%之方式促使前述流延膜32的乾燥為較佳。
流延膜32的乾燥藉由供給來自進氣部35之氣體來進行。促使流延膜32的乾燥之程度,亦即乾燥速度藉由控制來自進氣部35的噴嘴36b之氣體的溫度、流量及流速進行調整。
接著,對最高設定溫度T2(參考圖3)進行說明。該最高設定溫度T2在重視製造效率時有意義。最高設定溫度T2設為{(濃液的凝膠化點TG)+3}℃。藉此,準確以與習知之冷卻凝膠化方式相等級別的製造速度製造膜23。亦即,藉由將周面29a的溫度設為{(濃液的凝膠化點TG)-3}℃以上{(濃液的凝膠化點TG)+3}℃以下的範圍,從而在剝離之前將流延膜32的溫度保持為{(濃液的凝膠化點TG)-3}℃以上{(濃液的凝膠化點TG)+3}℃以下的範圍。藉此,以與習知之冷卻凝膠化方式的製造速度相同程度的速度製造已提高加工適性及返工性之膜。例如,當流延膜傳送距離為10m、製造之膜的厚度為40μm時,將滾筒29的周面29a的溫度設為{(濃液的凝膠化點TG)+3}℃以下時,大致以80m/分鍾的速度製造膜23。與此相對,相同情況下,當將滾筒29的周面29a的溫度設為高於{(濃液的凝膠化點TG)+3}℃之溫度時,有時只能以還不到40m/分鍾之速度製造膜23。代替滾筒29使用傳送帶時亦相同。另外,若將最高設定溫度設為{(凝膠化點TG)+3}℃,則流延膜傳送距離變得越長,就以越快的速度製造膜23。
另外,如前所述,上述的最高設定溫度T2可根據濃液13的配方及目標的製造速度變更為更高之溫度。
如上,只要為對流延膜32進行凝膠化而使其凝固之溶液製膜就能夠應用本發明。並且,如本實施方式般使用滾筒29作為支撐體時亦可應用本發明。當以更加寬幅製造膜時,與製造更加寬幅的帶相比,滾筒能夠更簡便地製造寬度較大之帶。因此,亦能夠應對膜23的寬幅化要求。
另外,共流延配方互不相同之濃液13來製造膜23時亦能夠應用本發明。此時,對於以接觸於滾筒29之方式流延之濃液求出凝膠化點TG,並以該凝膠化點TG為基準求出最低設定溫度T1或最高設定溫度T2。
並且,為了更可靠地提高或更大幅度提高加工適性和返工性,優選用以下的方法從滾筒29剝離流延膜32為較佳。
參考圖5及圖6對剝離的製程進行具體說明。圖5、圖6中,箭頭Z1表示濕潤膜16的傳送方向,箭頭Z2表示濕潤膜16的寬度方向。另外,周面29a的寬度方向與濕潤膜16的寬度方向Z2一致。圖5及圖6係概要圖,相對於濕潤膜16的厚度較小地描繪剝離輥33。
在以後的說明中,將濕潤膜16的從滾筒29剝落之其中一方的膜面側的空間稱為第1空間51,另一方的膜面側的空間稱為第2空間52。圖6係從第1空間51側觀察濕潤膜16及路徑控制部41之圖。剝離輥33配設成長邊方向與滾筒29的周面的寬度方向一致。剝離輥33在濕潤膜16的傳送路上具備在滾筒29的相反側。亦即,滾筒29具備於第1空間51,因此剝離輥33具備於第2空間52。
剝離輥33具備驅動手段70和控制該驅動手段70之控制器71。藉由該驅動手段70剝離輥33以預定轉速向周向旋轉。若輸入已設定之剝離輥33的旋轉的速度的信號,則控制器71控制驅動手段70以便剝離輥33以其設定速度旋轉。
剝離輥33由周面支撐被引導之濕潤膜16,藉由旋轉傳送濕潤膜16。配置滾筒29和剝離輥33,並且規定剝離輥33的下游的傳送路,以便濕潤膜16捲繞在剝離輥33。這樣,在剝離輥33上捲繞濕潤膜16並由剝離輥33傳送濕潤膜16,藉此從滾筒29剝離流延膜32。
另外,剝離輥33可以未必一定是驅動輥,亦可以是藉由周面與傳送中的濕潤膜16接觸來從動之所謂從動輥。當剝離輥33為從動輥時,在剝離輥33的下游設置其他傳送手段。並且,用剝離輥33支撐濕潤膜16,用已設置之傳送手段傳送濕潤膜16,藉此從滾筒29剝離流延膜32。
路徑控制部41具備在滾筒29與剝離輥33之間的第2空間52,以濕潤膜16在預期路徑傳送之方式進行控制。路徑控制部41具備室55、泵56及控制器57。室55將應減壓之空間與外部空間隔開。泵56吸引室55的內部的氣氛。控制器57控制泵56的吸引力。若輸入與室55的內部中的已設定之壓力的值對應之信號,則控制器57調整泵56的吸引力以便成為其設定壓力。
室55具備將應減壓之第2空間52與濕潤膜16的傳送方向Z1上的上游側的外部空間隔開之第1構件61、與下游側的外部空間隔開之第2構件62、與寬度方向Z2的各側部側的外部空間隔開之第3構件63及第4構件64、以及與下方的外部空間隔開之第5構件65。第1~第5構件61~65為板狀,這些中第1~第4構件61~64以豎立之姿勢配設。並且,在室內55以被第1構件~第4構件61~64包圍之方式形成與濕潤膜16對置之第1開口68,室55的外部的氣體從該第1開口68吸引至內部。
第1構件61以與滾筒29對置之方式配設,具有沿滾筒29的周面29a之曲面。考慮流延膜32的厚度,第1構件61配設成與滾筒29的距離在100μm以上2500μm以下的範圍。傳送方向Z1上的第1構件61的上端部61U位於比滾筒29的下游部29D更靠上游。
第2構件62以與剝離輥33對置之方式配設,具有沿剝離輥33的周面之曲面。第2構件62配設成與剝離輥33的距離在100μm以上2500μm以下的範圍。傳送方向Z1上的第2構件62的下游端62D位於比剝離輥33的上游端33U更靠下游。第2構件62上形成有室55的內部的氣體流出之第2開口69。第2開口69連接於泵56。
從圖5中的上方觀察濕潤膜16時,如圖6所示般,第3構件63和第4構件64配設成其各內面比濕潤膜16的側邊16e更靠外側。藉此,路徑穩定之前這期間的濕潤膜16不會與第3構件63和第4構件64碰撞。從側方觀察時,如本實施方式中圖5所示般,第3構件63與第4構件64之間的與濕潤膜16對置之對置面成為曲面,以便不與濕潤膜16的預期路徑重疊,但亦可以未必一定是曲面。
室55的內部藉由氣體被吸引而成為減壓狀態。若室55的內部被減壓,則滾筒29與剝離輥33之間的第2空間52亦被減壓而成為低於第1空間51之壓力。藉此,朝向剝離輥33之濕潤膜16被拉到室55側,路徑從直線路徑(用圖5中的虛線表示之符號A)變更為曲線路徑(圖5中用實線表示),如圖5般從側方觀察時,傳送路成為向第2空間52側凸出之形狀。這樣,路徑控制部41係吸引滾筒29與剝離輥33之間的第2空間52的氣體之吸引單元,藉由該吸引減壓滾筒29與剝離輥33之間的第2空間52而使濕潤膜16的傳送路向第2空間52側呈凸形狀。
藉由使濕潤膜16的傳送路向第2空間52側呈凸形狀,藉此與習知相比大幅縮小為了進行剝離而對濕潤膜16賦予之力中向濕潤膜16的長邊方向施加之力,賦予之力中亦即更多的力會為了剝離而被使用。因此,可控制濕潤膜16的聚合物亦即纖維素醯化物的沿膜面之方向上的取向,其結果,加工適性和返工性均更加可靠地上昇或者更加大幅度上昇。
習知之方法中,若剝離的力過大,則濕潤膜16在剝離時有時被切斷。越是加快製造速度之情況,剝離時的溶劑殘留率就越高,因此流延膜32與滾筒29的黏附力更大。因此,越是加快製膜速度之情況,剝離的力變得更大,因此亦容易切斷。與此相對,根據本發明的上述方法,亦在恆定的製造速度下能夠進一步減小為了剝離而賦予之力,因此其結果,亦有能夠進一步加大製造速度之類的效果。並且,根據上述方法,對剝離之後這樣的溶劑殘留率非常高之濕潤膜16亦不實施氣體的噴吹,因此可維持濕潤膜16的膜面的平滑性,並且亦能夠避免因異物引起之污染。
如上控制朝向剝離輥33之濕潤膜16的傳送路徑,藉此能夠增大剝離位置PP上的滾筒29的周面29a與濕潤膜16所呈之角θ1。因此,容易較低地抑制用於剝離所需之力。
剝離位置PP上之滾筒29的周面29a與濕潤膜16所呈之角θ1設為30°以上80°以下的範圍為較佳。
若增大剝離位置PP上之滾筒29的周面29a與濕潤膜16所呈之角θ1,則相對剝離輥33之捲繞中心角θ2變得大於直線路徑A時的捲繞中心角。若容易較大地保持捲繞中心角θ2,則滾筒29與剝離輥33之間的傳送路的形狀亦更容易一直保持凸形狀。
並且,捲繞中心角θ2係由濕潤膜16捲繞在剝離輥33之捲繞區域72和剝離輥33的截面圓形的中心構成之扇形中之中心角。
從更加增大剝離位置PP上的滾筒29的周面29a與濕潤膜16所呈之角θ1和捲繞中心角θ2的觀點來看,如本實施方式,將剝離輥33設為驅動輥而非從動輥為更佳。當保持向第2空間52側突出之傳送路徑形狀或者使之更加突出時,降低作為驅動輥之剝離輥33的轉速即可。這樣,能夠以僅基於室55之吸引進一步加大朝向剝離輥33之濕潤膜16的傳送路徑的方法來進一步加大剝離位置PP上的滾筒29的周面29a與濕潤膜16所呈之角θ1和捲繞中心角θ2,除此之外,亦能夠藉由將剝離輥33作為驅動輥並控制該驅動輥的轉速來進一步加大角θ1和捲繞中心角θ2。
本實施方式中,以第2空間52的壓力變得低於第1空間51之方式對第2空間52進行了減壓,但本發明並不限定於此。例如,代替第2空間52的減壓或者除了第2空間的減壓之外,可對第1空間51進行加壓。其中,該加壓並不是動壓下的加壓而是靜壓下的加壓。
作為靜壓之加壓能夠藉由反覆進行送入操作與停止操作來進行,前述送入操作中,以包括滾筒29的下游側的一部份和剝離輥33的上游側的一部份之方式由室(未圖示)包圍第1空間51和濕潤膜16的直線路徑A,並向該室內送入恆定時間的氣體,前述停止操作中,將送入操作停止恆定時間。根據該方法,能夠大幅抑制產生氣體的噴吹之類的動壓,並且能夠從第1空間51側對濕潤膜16賦予壓力。並且,即使將滾筒29與剝離輥33之間設為數mm左右這樣的極其小的間隙時,根據該方法亦能夠可靠地對第1空間51和第2空間52賦予壓力差。並且,與從向寬度方向Z2延伸之狹縫狀的開口吸引氣體相比,能夠更加可靠地保持膜面的平滑性。
作為用於對滾筒29到剝離輥33的第1空間51和第2空間52設置壓力差之方法,還有其他方法。例如有不使用室55或包圍第1空間51和濕潤膜16的直線路徑A之上述室(未圖示),在構成濕潤膜形成裝置17(參考圖1)之室(未圖示)中,設置隔開內部空間之隔開構件並賦予該壓力差之方法。分別控制由隔開構件形成之各空間的壓力,藉此能夠對比濕潤膜16的傳送路更靠上方的第1空間51和更靠下方的第2空間52賦予壓力差。另外,構成濕潤膜形成裝置17之室(未圖示)可以以覆蓋滾筒29或流延模31、導管36、剝離輥33而與外部空間隔開之方式形成。當滾筒29與剝離輥33之間的距離為5000μm以上時,使用室55賦予該壓力差為更佳。滾筒29與剝離輥33之間的距離不到5000μm時,還有不使用室55或包圍第1空間51和濕潤膜16的直線路徑A之上述室(未圖示),用隔開構件隔開構成濕潤膜形成裝置17之室(未圖示)並賦予該壓力差之方法。
第1空間51與第2空間52的壓力差根據從剝離位置PP至通過剝離輥33中的捲繞區域之濕潤膜16的溶劑殘留率而決定為較佳。溶劑殘留率越高就越增大壓力差而使傳送路更大幅度突出為較佳。這是因為,溶劑殘留率越大滾筒29與流延膜32的黏附力越強,並且濕潤膜16越容易破裂。
剝離位置PP越朝向寬度方向Z2上的中央就越形成於滾筒29的旋轉方向上的下游側。因此,剝離時向濕潤膜16的長邊方向賦予之力越朝向寬度方向Z2上的中央變得越大,面取向變大。因此,剝離位置PP中,隨著朝向中央第2空間52的壓力變低為更佳。藉此,能夠製造面取向在寬度方向Z2上恆定之膜23。為了使第2空間52的壓力在剝離位置PP中隨著朝向中央變低,例如有在室55的內部進一步設置獨立之室(未圖示),並獨立地控制該室與室55的各內部壓力之類的方法。
關於厚度的均勻性,由上述的方法獲得之膜23充份滿足實用級別。但是,今後根據用途等有可能要求厚度的均勻性進一步提高之膜。為了進一步提高膜23的厚度均勻性,可進行以下的方法。另外,以下的方法能夠在未配設路徑控制部41之情況下進行,並且,還能夠適用於不實施將流延膜的溫度保持為(TG-3)℃以上之溶液製膜或僅使用一個拉幅機之溶液製膜、作為流延支撐體使用帶來代替滾筒29之溶液製膜等其他公知的溶液製膜中。
如圖7所示般,流延模31、滾筒29、導管36、路徑控制部41容納於流延室45。在滾筒29的旋轉方向上的流延模31的上游側配設有前述減壓室44,該減壓室44亦容納於流延室45。
流延室45在流延模31與導管36之間具備第1密封構件81,在剝離輥33與減壓室44之間具備第2密封構件82。第1密封構件81和第2密封構件82在流延室45的內壁以朝向滾筒29豎立之姿勢設置。藉由該第1密封構件81及第2密封構件82,流延室45內部被隔開成包括流延模31及減壓室44之第1區83和包括導管36或剝離輥33之第2區84。其中,在第1密封構件81的前端與滾筒29之間設置考慮流延膜32的厚度之稍許間隙以免通過之流延膜32與第1密封構件81相接觸。並且,在第2密封構件82的前端與滾筒29之間設置稍許間隙以免滾筒29與第2密封構件82相接觸。
本實施方式中,將流延室45隔開成第1區83與第2區84的2個區。但是,可以根據流延膜32的冷卻或乾燥等的速度調整等的目的,在第2區84進一步設置與第1密封構件81或與第2密封構件82相同之密封構件(未圖示)來將第2區84隔開成更多的區。
第1密封構件81具有隔板81a和迷宮式密封81b,第2密封構件82具有隔板82a和迷宮式密封82b。隔板81a和隔板82a分別安裝於流延室45的內壁,以朝向滾筒29豎立之姿勢延伸。迷宮式密封81b安裝於隔板81a的滾筒29側前端,迷宮式密封82b安裝於隔板82a的滾筒29側前端。
流延室45具備連接於第1區83之黏度控制裝置87和連接於第2區84之進排氣單元88。
進排氣單元88具有進氣部91、排氣部92及控制部93。進氣部91將氣體供給於第2區84。排氣部92將第2區84的氣體排出於外部。控制部93控制進氣部91和排氣部92。例如,控制部93控制基於進氣部91之進氣的開/關和進氣流量及送出之氣體的溫度或濕度或溶劑氣體濃度,並控制基於排氣部92之氣體吸引的開/關和排氣流量。藉由該進排氣單元88,第2區84的溫度、濕度及溶劑氣體濃度分別控制在預定範圍內。
黏度控制裝置87具有黏度計算單元95和溫度控制單元96。黏度計算單元95包括流量計97、檢測部98及黏度計算部99。
流量計97設置於流延模31的上游的配管,測量濃液13的流量並進行輸出。檢測部98設置於流量計97與流延模31之間的配管。檢測部98的位置可以為流量計97的上游側。檢測從流延模31朝向滾筒29之濃液13的壓力損失。具體而言,檢測部98檢測引導於流延模31之濃液13的壓力,由該檢測值和從流延模31流出之濃液13的壓力計算壓力損失並進行輸出。並且,亦可無需測定從流延模31流出之濃液13的壓力,將大氣壓值視為從流延模31流出之濃液13的壓力值。
黏度計算部99中,輸入側連接於流量計97和檢測部98,輸出側連接於溫度控制單元96的溫度計算部101。若輸入濃液13的流量、流延模31中的壓力損失及流出濃液13之流延模31的流路形狀參數,則黏度計算部99根據這些輸入信號,計算濃液13的黏度並進行輸出。黏度藉由周知的以下公式(1)計算。這樣,關於從流延模31流出之濃液13,黏度計算單元95由壓力損失求出黏度。在以下公式中,Q為濃液13的流量(單位;mm3/s),ΔP為流延模31中的壓力損失,h、L、W為流出濃液13之流延模31的流路形狀參數。h為流延模31的狹縫形狀的流出口中的間隙的間隔(單位;mm),流出口為矩形時短邊的長度相當於此。η為黏度(單位;Pa‧s)。L為平板長度(單位;mm)。如所周知流延模31中的濃液13的流路由滾筒29的旋轉方向上的上游側的塊(未圖示)和下游側的塊(未圖示)及配設於這些塊的各側部之側板包圍而形成。從流出口向流延模31內的濃液13的流動方向上游側的恆定範圍中,流路的寬度(滾筒的寬度方向上的長度)成為恆定。成為該恆定寬度之流路的濃液13的流動方向上的長度相當於L。W為流延模31的狹縫形狀的流出口中的間隙的長度(單位;mm),流出口為矩形時長邊的長度相當於此。
ΔP=12ηLQ/Wh3......(1)
從流延模31流出之濃液13的黏度亦能夠藉由其他公知的方法求出。藉由其他公知的方法求出黏度時,基於使用之其他方法之黏度和基於上述方法之黏度有一定的相關關係,因此可以對使用之其他方法的黏度與基於上述方法之黏度建立對應關聯。但是,在流延濃液13之溶液製膜中,由於在流延模31中對濃液施加較高之剪切,因此從更加精細地控制黏度之觀點上藉由上述方法求出黏度為較佳。
溫度控制單元96包括溫度計算部101、控制部102及進氣部103。溫度控制單元96可包括排氣部104。若輸入溫度和流量,則進氣部103以輸入之流量流出所輸入之溫度的氣體例如空氣。若輸入流量,則排氣部104以輸入之流量吸引氣體並向外部排出。
控制部102連接於進氣部103和流延模31。若輸入濃液13的目標溫度(以下稱為濃液目標溫度),則控制部102計算應從進氣部103流出之氣體的溫度和流量,對進氣部103輸出並控制進氣部103。流延模31具備有形成於內部之用於調整濃液13的流路的溫度之溫度調整機(未圖示),若輸入濃液目標溫度,則控制部102計算流延模31的設定溫度,對流延模31的溫度調整機輸入流延模31的設定溫度並控制溫度調整機。
當有排氣部104時,控制部102還連接於該排氣部104。若輸入濃液目標溫度,則控制部102藉由排氣部104計算應吸引之氣體的流量,對排氣部104輸出並控制排氣部104。
溫度計算部101中,輸入側連接於黏度計算單元95的黏度計算部99,輸出側連接於控制部102。溫度計算部101中輸入有濃液13的每一配方的黏度與溫度之間的關係。若輸入濃液13的黏度,則溫度計算部101判定該黏度是否在7Pa‧s以上9Pa‧s以下的範圍。黏度在7Pa‧s以上9Pa‧s以下的範圍內時,不對控制部102輸出濃液目標溫度,但黏度不到7Pa‧s或大於9Pa‧s時,對控制部102輸出濃液目標溫度。關於溫度計算部101中的濃液目標溫度的輸出的詳細內容,利用其他附圖進行後述。
上述結構的黏度控制裝置87如下控制在滾筒29流延之濃液13的溫度。首先,黏度計算單元95的流量計97測量朝向流延模31之濃液13的流量並向黏度計算部99輸出。檢測部98檢測從流延模31朝向滾筒29之濃液13的壓力損失並向黏度計算部99輸出。若輸入引導於流延模31之濃液13的流量、流延模31中的壓力損失及流出濃液13之流延模31的流路形狀參數,則黏度計算部99從這些輸入信號計算從流延模31朝向滾筒29之濃液13的黏度。黏度計算部99向溫度控制單元96的溫度計算部101輸出計算信號。
溫度計算部101中預先輸入有濃液13的黏度與溫度之間的關係。溫度計算部101根據該關係對與預定黏度範圍對應之濃液13的溫度範圍進行特定。若輸入黏度計算部99的計算信號,則溫度計算部101判定與該計算信號對應之濃液13的黏度是否在預定黏度範圍內。當判定為黏度大於預定黏度範圍的上限時,將從之前特定之濃液的溫度範圍抽取之溫度作為濃液目標溫度向控制部102輸出。當判定為黏度在預定溫度範圍內時,溫度計算部101不進行向控制部102的輸出。
若輸入濃液目標溫度,則控制部102計算應從進氣部103流出之氣體的溫度和流量並向進氣部103輸出。進氣部103將氣體的溫度調整為輸入之溫度,以輸入之流量將溫度調整之氣體供給於第1區83。藉由該供給調整第1區83的溫度。從流延模31出來之濃液13的溫度受氣氛溫度的影響。例如,若濃液13從流延模31出來,則有成為與氣氛溫度大致相等之情況,此時,可將第1區83的溫度設為濃液目標溫度。當將第1區83的溫度設為濃液目標溫度時,控制部102將應從進氣部103流出之氣體的溫度計算為例如與濃液目標溫度相同之溫度。
並且,若輸入濃液目標溫度,則控制部102計算流延模31的設定溫度,並向流延模31的溫度調整機輸出。溫度調整機調整流延模31的溫度以便成為輸入之設定溫度。藉由調整流延模31的溫度,在通過內部流路期間調整濃液13的溫度。控制部將流延模31的設定溫度計算為例如與濃液目標溫度相同之溫度。
本實施方式中,對第1區83與流延模31的雙方進行溫度調整,藉此精細地調整濃液的溫度以便成為濃液目標溫度。但是,濃液13的溫度以藉由第1區83與流延模31的任意一方的溫度調整而成為濃液目標溫度之方式調整時,為任意一方的溫度調整即可。
另外,亦能夠藉由對從流延模31流出之濃液13噴吹溫度調整之氣體來調整濃液13的溫度。但是,該方法中,因由氣體的噴吹產生之動壓,從流延模31流出之濃液13的形狀被打亂,流延膜32的膜面變得不平滑之情況較多,從而不優選。與此相對,根據藉由從進氣部103向第1區83的氣體供給對第1區83的氣氛整體進行溫度調整之本實施方式,對流延膜32施加之壓力為靜壓而並非動壓,所以從流延模31流出之濃液13的形狀會被打亂,因此優選。
當有排氣部104時,若輸入濃液目標溫度,則控制部102計算應由排氣部104吸引之氣體的流量,並向排氣部104輸出。排氣部104以輸入之流量吸引第1區83的氣氛。藉由該吸引,第1區83的溫度被更加迅速地調整。
如上,在滾筒29流延之濃液13的溫度調整為濃液目標溫度,藉此黏度控制在預定範圍內。預定黏度範圍是指7Pa‧s以上9Pa‧s以下的黏度範圍。若黏度為7Pa‧s以上,則與不到7Pa‧s相比,膜的厚度均勻性非常優異。並且,若黏度大於9Pa‧s,則膜23的膜面成為蛇皮(鲨魚皮)狀之情況較多,可藉由將黏度設為9Pa‧s以下來可靠地防止鲨魚皮。
參考圖8說明基於溫度計算部101之濃液目標溫度的計算方法。圖8中,縱軸為濃液13的溫度,意味著越靠上方溫度越高。橫軸為濃液13的黏度(單位;Pa‧s)。
用虛線表示之曲線(A)和用實線表示之曲線(B)是表示對互不相同之配方的濃液13分別獲得之溫度與黏度之間的關係之圖表。這種溫度與黏度之間的關係預先輸入於溫度計算部101。曲線(A)與曲線(B)的溫度與黏度之間的關係互不相同。這樣,溫度與黏度之間的關係依賴於濃液13的配方。因此,按濃液13的每個配方求出溫度與黏度之間的關係,求出之關係分別輸入於溫度計算部101。
溫度計算部101對與濃液13的黏度在7Pa‧s以上9Pa‧s以下之類的預定溫度範圍對應之濃液13的溫度進行特定。例如,關於圖8的曲線(A),特定黏度為7Pa‧s之濃液13的溫度並將此作為TA7(℃),特定黏度為9Pa‧s之濃液13的溫度並將此作為TA9(℃)。如圖8所示般,溫度越低濃液13的黏度越高,因此與濃液13的黏度在7Pa‧s以上9Pa‧s以下之類的預定溫度範圍對應之濃液13的溫度範圍特定為TA9(℃)以上TA7(℃)以下的範圍。這樣,若對預定黏度範圍的下限和上限分別特定對應之溫度,則與預定黏度範圍對應之溫度範圍被特定。圖8中,關於曲線(A)的濃液13,在特定之溫度範圍內附加符號TAR。
溫度計算部101從特定之溫度範圍TAR抽取一個溫度,將抽取之溫度作為濃液目標溫度輸出。抽取之溫度沒有特別限定,可以是任意的。但是,有黏度越接近9Pa‧s膜23的厚度更加均勻之傾向,因此若考慮該傾向,則以抽取與9Pa‧s對應之溫度TA9(℃)之方式控制溫度計算部101的輸出即可。另外,濃液13中的溶劑12的質量比例非常高之情況等時,有黏度成為9Pa‧s之溫度過低而在製造速度等上達到超出界限之情況。此時,可優先製造速度等,控制溫度計算部101的輸出以便抽取黏度低於9Pa‧s之溫度。
關於曲線(B)的濃液13的情況亦與上述曲線(A)的濃液13的情況相同,輸出濃液目標溫度。亦即如下。首先,特定黏度為7Pa‧s之濃液13的溫度並將此作為TB7(℃),特定黏度為9Pa‧s之濃液13的溫度並將此作為TB9(℃)。藉此,與濃液13的黏度為7Pa‧s以上9Pa‧s以下之類的預定溫度範圍對應之濃液13的溫度範圍特定為TB9(℃)以上TB7(℃)以下的範圍。圖8中,關於曲線(B)的濃液13,在特定之溫度範圍內附加符號TBR。溫度計算部101從特定之溫度範圍TBR抽取恆定溫度,並將抽取之溫度作為濃液目標溫度輸出。
為了使膜23的厚度更加均勻而使流延膜32的厚度更加均勻。習知,為了使流延膜的厚度更加均勻而利用更加降低濃液的黏度,藉此使流延膜的暴露之其中一方的膜面的高度恆定之(整平)方法。並且,習知,為了更加降低濃液的黏度,而在乾燥濕潤膜之乾燥製程中不施加過度的負荷之範圍內使濃液中的溶劑的質量比例更加增大(降低固體含量的質量比例)之情況較多。並且,習知,流延之濃液的溫度設定為濃液中所含之溶劑不會急劇蒸發之程度的比較高之溫度。例如,使用二氯甲烷作為溶媒的一成份之纖維素醯化物的濃液的情況下,流延設為35℃左右的溫度之濃液。與此相對,本發明中,將濃液13的黏度設為比習知高之7Pa‧s以上9Pa‧s以下的範圍。並且,藉由不變更濃液13中的溶劑12(參考圖1)的質量比例而是調整濃液13的溫度來進行黏度的控制。這樣濃液13的溫度調整係為了黏度控制而進行者。因此,濃液13的溫度設定為特別低於習知。
根據以上的方法,無需變更濃液13的配方就能夠更加提高膜23的厚度均勻性。例如,以使流延膜的露出之膜面變得平滑為目的,上述的方法中無需使用更加提高溶媒在濃液中的質量比例之類的習知之方法。因此,無需隨著濃液13的配方的變更來變更後製程的條件,並且亦沒有降低製造速度之憂慮。後製程的條件是指例如導管36中的送風條件、第1拉幅機18中的送風條件或拉伸條件。並且,與濃液的配方無關,能夠藉由上述的方法簡單地調整濃液13的溫度,因此可簡單地控制黏度。並且,上述的方法中,為了將黏度設定為高於習知之上述預定範圍,而濃液溫度調整為低於習知。因此,無需擔憂濃液13或流延膜32隨溶劑12急劇蒸發之發泡。
以下,記載作為本發明之實施例和相對本發明之比較例。
[實施例1]
使用圖1所示之溶液製膜設備10由以下配方的濃液13製造出厚度為60μm的膜23。但是,本實施例中,未使用配設於溶液製膜設備10之黏度計算單元95和溫度控制單元96的溫度計算部101。對控制部102輸入35℃作為濃液目標溫度,將從流延模31流出之濃液13的溫度調整為與濃液目標溫度相同。因此,流延之濃液13(從流延模31流出之時刻的濃液13)的溫度為35℃。濃液13的凝膠化點TG為6℃。實施將滾筒29的周面29a的溫度分別設為不同溫度之實驗1~實驗14。各實驗中的滾筒29的周面29a的溫度示於表1。
<濃液13的配方>
固體成份......濃液13中的質量比例為20質量%
溶劑......二氯甲烷與乙醇的混合物,二氯甲烷:乙醇=80:20
另外,上述的固體成份是指作為聚合物11之TAC、增塑劑、去光劑及UV吸收劑。
關於各實驗中所獲得之膜23,藉由以下的方法及基準評價了加工適性和返工性。關於結果示於表1中。
(1)加工適性
在偏光膜的兩面透過黏結劑重疊黏結所獲得之膜23來製作出偏光板。用刀具將偏光板沖壓成10cm×10cm的矩形作為評價用樣品。評價從該評價用樣品的邊沿亦即切斷面向膜23的內部是否產生裂紋及所確認到之裂紋的程度,將此作為加工適性的評價。評價根據以下的基準進行。裂紋有從膜23的切斷面朝向內部之破裂之情況,亦有在偏光膜與膜23之間剝落之情況。以下的基準中,A~C為加工適性合格之級別,D為加工適性不合格之級別。
A:看不到裂紋或者產生了裂紋但所產生之裂紋的範圍限制在不到長邊長度的25%。
B:產生裂紋之範圍限制在長邊長度的25%以上不到50%的範圍內。
C:產生裂紋之範圍限制在長邊長度的50%以上不到75%的範圍內。
D:產生裂紋之範圍為長邊長度的75%以上。
(2)返工性
在偏光膜的兩面透過黏結劑重疊黏結所獲得之膜23來製作出偏光板。在玻璃基板上貼合偏光板之後從玻璃基板剝下。關於玻璃基板上之膜23的剝離殘留的程度進行了目視確認,根據以下的基準評價返工性。以下的基準中,A~C為返工性合格之級別,D為返工性不合格之級別。
A:完全看不到剝離殘留。
B:有極少剝離殘留之程度。
C:稍微有剝離殘留,但在實用上沒有問題之程度。
D:剝離殘留較多。
聚合物的種類;TAC
膜的厚度;60μm
[比較例1]
實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之比較實驗1~比較實驗7。各比較實驗中的滾筒29的周面29a的溫度示於表1中。其他條件與實施例1相同。
關於各比較實驗中所獲得之膜,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表1。
[實施例2]
由與實施例1相同之配方的濃液13製造出厚度為40μm的膜23。實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之實驗1~實驗14。各實驗中的滾筒29的周面29a的溫度示於表2中。其他條件與實施例1相同。
關於各實驗中所獲得之膜23,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表2。
聚合物的種類;TAC
膜的厚度;40μm
[比較例2]
實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之比較實驗1~比較實驗7。各比較實驗中的滾筒29的周面29a的溫度示於表2中。其他條件與實施例2相同。
關於各比較實驗中所獲得之膜,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表2。
[實施例3]
將實施例1的濃液13中的聚合物11代替為二醋酸纖維素(DAC)。濃液13的凝膠化點TG為-25℃。由該濃液13製造出厚度為40μm的膜23。實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之實驗1~實驗14。各實驗中的滾筒29的周面29a的溫度示於表3中。其他條件與實施例1相同。
關於各實驗中所獲得之膜23,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表3。
聚合物的種類;DAC
膜的厚度;40μm
[比較例3]
實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之比較實驗1~比較實驗7。各比較實驗中之滾筒29的周面29a的溫度示於表3中。其他條件與實施例3相同。
關於各比較實驗中所獲得之膜,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表3。
[實施例4]
將實施例1的濃液13中的聚合物11代替為醋酸丙酸纖維素(CAP)。濃液13的凝膠化點TG為-10℃。由該濃液13製造出厚度為40μm的膜23。實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之實驗1~實驗14。各實驗中的滾筒29的周面29a的溫度示於表4中。其他條件與實施例1相同。
關於各實驗中所獲得之膜23,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表4。
聚合物的種類;CAP
膜的厚度;40μm
[比較例4]
實施將滾筒29的周面29a的溫度設為分別不同之溫度之比較實驗1~比較實驗7。各比較實驗中之滾筒29的周面29a的溫度示於表4中。其他條件與實施例4相同。
關於各比較實驗中所獲得之膜,以與實施例1相同之方法及基準分別評價加工適性和返工性。關於加工適性和返工性的結果示於表4。
[實施例5]
使用配設於溶液製膜設備10之黏度計算單元95計算濃液13的黏度。包含流延之濃液的溫度為35℃這一點在內的其他條件與實施例1的實驗1相同。關於所獲得之膜23,以以下的方法及基準評價厚度的均勻性,將此作為實驗1。關於濃液13的黏度和厚度的均勻性的評價結果示於表5。
(3)厚度的均勻性
從所獲得之長形膜23以長度2m、寬度2m的大小採樣。以直管螢光燈的長邊方向與所獲得之長形膜23的寬度方向大致一致之方式將採樣之片狀膜23放置於直管螢光燈下。向膜23照射直管螢光燈的光,使直管螢光燈映照在膜23上。評價映照在膜23上之直管螢光燈的圖像的輪廓(邊緣線)中,直管螢光燈的長邊方向的邊緣線的直線性程度,藉此將此作為膜23的厚度的均勻性的評價。就直線性程度而言,目視特定直管螢光燈的長邊方向的邊緣線中非直線部份,將其範圍內的長度設為X時,求出X相對從邊緣線的其中一端到另一端的長度Y之百分率(單位;%)並以以下的基準進行評價。在以下的基準中,A~C係以目前的實用觀點來看厚度的均勻性合格之級別,D係以現在的實用觀點來看厚度均勻性不合格之級別。並且,C係根據用途以後有可能成為不合格之級別。
A;邊緣線為從其中一端到另一端之直線
B;邊緣線中非直線之部份為不到20%
C;邊緣線中非直線之部份為不到50%
D;邊緣線中非直線之部份為50%以上
由以下方法實施實驗1~實驗10。關於實施例1的實驗1中使用之濃液13求出溫度與黏度之間的關係。並且,調整濃液13的溫度以便黏度成為表5的「濃液的黏度」欄中所示之黏度。濃液13的溫度藉由對控制部102輸入表5的「濃液目標溫度」(單位;℃)作為濃液目標溫度來進行,以成為與該濃度目標溫度相同之方式溫度調整濃液13。因此,流延之濃液13(從流延模31流出之時刻的濃液13)的溫度與輸入於控制部102之濃液目標溫度相同。使用配設於溶液製膜設備10之黏度計算單元95,計算將溫度調整為濃液目標溫度之濃液13的黏度,確認到了為表5的「濃液的黏度」欄中所示之黏度。其他條件與實驗1相同。
關於各實驗中所獲得之膜23,與實驗1相同地評價厚度的均勻性。評價的結果示於表5。
10...溶液製膜設備
11...纖維素醯化物
12...溶劑
13...濃液
16...濕潤膜
16e...側邊
17...濕潤膜形成裝置
18...第1拉幅機
19...第2拉幅機
21...輥
22...輥乾燥裝置
23...膜
24...捲取裝置
29...滾筒
29a...周面
29b...旋轉軸
29D...下游部
31...流延模
32...流延膜
33...剝離輥
33U...上游端
34...溫度控制器
35...進氣部
36...導管
36a...導管主體
36b...噴嘴
37...送風機
38、57、71、93、102...控制器
41...路徑控制部
44...減壓室
45...流延室
48...輥
51...第1空間
52...第2空間
55...室
56...泵
61...第1構件
61U...上端部
62...第2構件
62D...下游端
63...第3構件
64...第4構件
65...第5構件
68...第1開口
69...第2開口
70...驅動手段
72‧‧‧捲繞區域
81‧‧‧第1密封構件
81a、82a‧‧‧隔板
81b、82b‧‧‧迷宮式密封
82‧‧‧第2密封構件
83‧‧‧第1區
84‧‧‧第2區
87‧‧‧黏度控制裝置
88‧‧‧進排氣單元
91、103‧‧‧進氣部
92、104‧‧‧排氣部
95‧‧‧黏度計算單元
96‧‧‧溫度控制單元
97‧‧‧流量計
98‧‧‧檢測部
99‧‧‧黏度計算部
101‧‧‧溫度計算部
A‧‧‧直線路徑
PC‧‧‧流延位置
PP‧‧‧剝離位置
Z1‧‧‧箭頭
Z2‧‧‧寬度方向
θ1‧‧‧角
θ2‧‧‧捲繞中心角
圖1係實施本發明之溶液製膜設備的概要圖。
圖2係表示加工適性與膜的取向度之間的關係之圖表。
圖3係表示取向度與滾筒的溫度之間的關係之圖表。
圖4係說明凝膠化點的求法之圖表。
圖5係表示路徑控制部的概要之局部截面側視圖。
圖6係表示路徑控制部的概要之俯視圖。
圖7係表示流延室的概要之局部截面圖。
圖8係表示濃液的黏度與溫度之間的關係之圖表。
10...溶液製膜設備
11...纖維素醯化物
12...溶劑
13...濃液
16...濕潤膜
17...濕潤膜形成裝置
18...第1拉幅機
19...第2拉幅機
21...輥
22...輥乾燥裝置
23...膜
24...捲取裝置
29...滾筒
29a...周面
29b...旋轉軸
31...流延模
32...流延膜
33...剝離輥
34...溫度控制器
35...進氣部
36...導管
36a...導管主體
36b...噴嘴
37...送風機
38...控制器
41...路徑控制部
45...流延室
48...輥
PC...流延位置

Claims (8)

  1. 一種溶液製膜方法,其特徵為,具備如下步驟:藉由在支撐體上連續流延濃液來形成流延膜,前述濃液係纖維素醯化物溶解於溶劑中者;藉由在前述溶劑殘存之狀態下從前述支撐體剝離前述流延膜作為濕潤膜;在剝離時刻之前,將前述流延膜的溫度保持為不低於{(前述濃液的凝膠化點TG)-3}℃;促使前述流延膜的乾燥以便前述流延膜凝固成可傳送剝離之前述濕潤膜之程度;及乾燥前述濕潤膜作為膜;使比輥更靠上游的第2空間的壓力小於第1空間的壓力以便朝向前述輥之前述濕潤膜的傳送路向前述第2空間側突出,前述輥在前述濕潤膜的傳送路上設置在前述支撐體的相反側,前述輥以長邊方向與前述支撐體的流延面的寬度方向一致之方式配設,在前述輥的周面上捲繞前述濕潤膜並傳送前述濕潤膜,藉此前述流延膜被剝離,前述第1空間為前述濕潤膜的從前述支撐體剝落之其中一方的膜面上的空間,前述第2空間為另一方的膜面上的空間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之溶液製膜方法,其中,藉由控制前述支撐體的溫度來調整前述流延膜的溫度,藉由將氣體送至前述流延膜來促使前述流延膜的乾燥。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之溶液製膜方法,其中, 在剝離時刻之前,將前述流延膜的溫度保持為不高於{(前述濃液的凝膠化點TG)+3}℃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之溶液製膜方法,其中,藉由吸引氣體之吸引裝置,吸引比前述輥更靠上游的前述第2空間的氣體來對前述輥與前述流延膜從前述支撐體剝落之剝離位置之間的前述第2空間進行減壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之溶液製膜方法,其中,前述吸引裝置具備將應減壓之前述第2空間與外部空間隔開之室,藉由調整前述室內的壓力來控制朝向前述輥之前述濕潤膜的傳送路徑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之溶液製膜方法,其中,在前述支撐體上流延黏度在7Pa˙s以上9Pa˙s以下的範圍之前述濃液。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之溶液製膜方法,其中,藉由調整前述濃液的溫度來控制前述黏度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之溶液製膜方法,其中,前述黏度根據前述濃液在流延模中之壓力損失求出。
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