TWI703029B - 製膜裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種製膜裝置及方法，其能夠提升導引輥的耐摩耗性。
溶液製膜裝置10係經過下述步驟製造薄膜14：藉由將塗料12連續地澆鑄在形成為環狀且架設在旋轉鼓輪32a、32b而在澆鑄位置PC和剝取位置PP循環行進的皮帶30，來形成澆鑄膜36的步驟；將澆鑄膜36從皮帶30剝離，利用拉幅機22及輥乾燥機24進行乾燥的步驟。在旋轉鼓輪32a、32b之間配置有使外周面抵接於皮帶30而從下方支撐皮帶30的導引輥70。導引輥70係由RTI為150℃以上的樹脂形成外周面。

Description

製膜裝置及方法
本發明涉及製膜裝置及方法，特別是，涉及製造光學薄膜的製膜裝置及方法。
作為製造薄膜(特別是光學薄膜)的製膜裝置，廣為人知的有從將聚合物溶解於溶媒的聚合物溶液製造薄膜的溶液製膜裝置、和從將聚合物在高溫下熔融的聚合物熔融液製造薄膜的熔融製膜裝置。例如，在用溶液製膜裝置製造長條薄膜的情況下，從澆鑄模(流出部)將聚合物溶液連續地流出至行進的支撐體，從而形成澆鑄膜(聚合物膜)，從支撐體剝取此澆鑄膜並使其乾燥。 用作支撐體的皮帶係形成為環狀，在架設於一對輥(旋轉鼓輪)的狀態下在長邊方向上行進。藉此，皮帶係在澆鑄聚合物溶液的澆鑄位置、和剝取澆鑄膜的剝取位置循環。作為皮帶的素材，例如，可使用金屬，更具體而言，可使用具有沃斯田體系的結晶構造的不鏽鋼等。
薄膜要求平滑性，即薄膜面平滑。於是，皮帶的澆鑄聚合物溶液的澆鑄面對薄膜的平滑性造成影響，因此盡可能定期地進行研磨處理以使其平滑。此外，在旋轉鼓輪之間配置複數根導引輥，由導引輥的外周面 從下側支撐皮帶，從而防止皮帶的上下方向的皺摺及/或振動。
但是，在將沃斯田體系的不鏽鋼用於皮帶的素材的情況下，若導引輥和皮帶的接觸面壓高，則皮帶會發生麻田散體變態(Martensitic transformation)而有損害薄膜的平滑性的情形。因此，在日本特開2008-221761號公報中，使用在金屬性的輥(金屬輥)的表面加襯了氟系橡膠的導引輥(橡膠輥)作為導引輥，從而使其與皮帶的接觸面壓降低，防止麻田散體變態。
此外，在日本特開2013-18180號公報中記載了具備下述位置控制機構的製膜裝置：使架設了皮帶的輥(旋轉鼓輪)在皮帶(薄膜)的寬度方向上移動，從而控制(調整)皮帶的寬度方向上的位置。皮帶的寬度方向上的位置係製造的薄膜的寬度越大，越需要精密地加以控制，因此，例如，製造寬度為2m以上的較寬的薄膜的製膜裝置大多是具備前述位置控制機構的情況。
如日本特開2008-221761號公報，藉由使用橡膠輥作為導引輥，能夠抑制其與皮帶的接觸面壓。但是，另一方面，即使橡膠輥使用耐熱性和耐溶劑性高的氟系橡膠，也有若長期連續使用，則外徑會隨著使用而改變、摩耗，因而產生削渣這樣的問題。
依此方式，若導引輥的外徑改變、摩耗，便需要進行導引輥及/或皮帶的清掃、和導引輥的替換等，因此，生產效率會降低。此外，如日本特開2013-18180號公報，在控制皮帶的寬度方向上的位置的情況下，有 皮帶的控制性會降低等的問題。
本發明的目的在於提供一種製膜裝置及方法，其能夠提升導引輥和金屬皮帶間的耐摩耗性且能夠防止麻田散體變態及/或皮帶的控制性的降低等。
本發明的製膜裝置具備金屬製的皮帶、流出部、和耐性輥。皮帶係形成為環狀而在長邊方向上連續行進。流出部係藉由在皮帶上連續地流出聚合物來形成聚合物膜。耐性輥係配置在皮帶的環內且使外周面抵接於皮帶而從下方支撐皮帶。耐性輥係由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數為150℃以上的樹脂形成外周面。
可以具備配置在皮帶的環內且使外周面抵接於皮帶而從下方支撐皮帶的複數根導引輥，複數根導引輥中的至少1個是耐性輥。
較佳為具備外周面係由芳香族聚醚酮形成的第1耐性輥、和外周面係由氟樹脂形成的第2耐性輥中的至少一者作為耐性輥。
較佳為具備：配置在皮帶的環內且架設皮帶的一對旋轉鼓輪、和藉由使旋轉鼓輪中的至少一者在皮帶的寬度方向上滑動來控制皮帶的寬度方向的位置的皮帶位置控制裝置。
耐性輥較佳為配置在從旋轉鼓輪起皮帶寬度的3倍以內的區域。
皮帶可以是由具有沃斯田體系的結晶構造的 不鏽鋼所形成的皮帶。
流出部可以是藉由使聚合物溶解於溶媒的聚合物溶液流出在皮帶上而以聚合物膜形成澆鑄膜的澆鑄模。
此外，為了解決上述課題，本發明的製膜方法具有聚合物膜形成步驟、和乾燥步驟。聚合物膜形成步驟係藉由從流出部將聚合物連續地流出在形成為環狀且在長邊方向上連續行進的金屬製的皮帶上，來形成聚合物膜。乾燥步驟係將聚合物膜從皮帶剝離，進行乾燥。在聚合物膜形成步驟中，將由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數為150℃以上的樹脂形成外周面的耐性輥配置在皮帶的環內，使外周面抵接於皮帶而從下方支撐皮帶。
根據本發明的話，便能夠提升導引輥和金屬皮帶間的耐摩耗性且能夠防止麻田散體變態及/或皮帶的控制性的降低等。
10:溶液製膜裝置
12:塗料
14:薄膜
20:澆鑄單元
22:拉幅機
24:輥乾燥機
30:皮帶
32a、32b:旋轉鼓輪
34:澆鑄模(流出部)
36:澆鑄膜(聚合物膜)
40:旋轉驅動機構
50:位置控制機構(皮帶位置控制裝置)
70:導引輥
110:實驗系統
132a、132b:金屬鼓輪(旋轉鼓輪)
130:不鏽鋼皮帶(皮帶)
140:PEEK輥(耐性輥、第1耐性輥)
150:PFA輥(耐性輥、第2耐性輥)
160:金屬輥
170:橡膠輥
同業能夠藉由參照隨附的圖式，閱讀較佳實施例的詳細說明，而容易地理解上述目的、優點。
圖1係溶液製膜裝置的概略圖。
圖2係進行耐性輥和比較對象的輥的驗證的實驗系統的說明圖。
圖1所示的溶液製膜裝置10係供從塗料12連續地製造薄膜14用的裝置。塗料12係聚合物溶於溶媒的聚合物溶液。在本實施形態中，使用作為聚合物的纖維素三乙酸酯(TAC，triacetylcellulose)、作為溶媒的二氯甲烷和甲醇的混合物，但聚合物及溶媒不限於此。對於本發明能使用的聚合物及溶媒的細節，後述。塗料12可以包含塑化劑、紫外線吸收劑、延遲控制劑等的各種添加劑、和供防止薄膜14彼此貼附用的消光劑等。
溶液製膜裝置10具備：澆鑄單元20、拉幅機22、輥乾燥機24、和捲取機26，它們係從上游側起依序配置。澆鑄單元20具備：皮帶30、一對旋轉鼓輪32a、32b、澆鑄模(流出部)34、和剝取輥38。皮帶30係形成為環狀。在一對旋轉鼓輪32a、32b架設皮帶30，一對旋轉鼓輪32a、32b係在將皮帶30支撐在圓周面的狀態下使其朝長邊方向行進。澆鑄模34係使塗料12澆鑄在皮帶30上。剝取輥38係供從皮帶30剝取藉由澆鑄塗料12所形成的澆鑄膜(聚合物膜)36用的輥。
皮帶30係澆鑄膜36的支撐體，例如，設在長度為55m以上200m以下的範圍內，寬度為1.5m以上5.0m以下的範圍內，厚度為1.0mm以上2.0mm以下的範圍內。皮帶30係由金屬(其一例為具有沃斯田體系的結晶構造的不鏽鋼)形成。皮帶30係藉由利用將素材(即，沃斯田 體系的不鏽鋼)輾壓來作成長條的皮帶材後，將長邊方向的一端緊挨著另一端進行熔接，研磨熔接部來製造。
將旋轉驅動機構40連接至旋轉鼓輪32a。旋轉驅動機構40具備馬達等的驅動力供給部(未圖示)、和凸輪及/或齒輪等的驅動力傳達部(未圖示)。旋轉驅動機構40係藉由將從驅動力供給部所供給的驅動力透過驅動力傳達部傳達至旋轉鼓輪32a來使旋轉鼓輪32a旋轉。皮帶30藉由此旋轉鼓輪32a的旋轉而在長邊方向上連續行進。此外，旋轉鼓輪32b受到皮帶30的行進拉動而旋轉。在此例中係將旋轉鼓輪32a旋轉驅動，但不限於此態樣。即，亦可將旋轉鼓輪32b旋轉驅動，或者，也可以將旋轉鼓輪32a和旋轉鼓輪32b兩者都旋轉驅動。
將位置控制機構(皮帶位置控制裝置)50連接至旋轉鼓輪32b。位置控制機構50具備：可在旋轉軸方向(皮帶30的寬度方向)上自由滑動地支撐旋轉鼓輪32b的支撐機構、致動器等的驅動力供給部(未圖示)、和凸輪及/或齒輪等的驅動力傳達部(未圖示)。位置控制機構50係藉由將從驅動力供給部所供給的驅動力透過驅動力傳達部傳達至支撐機構，使旋轉鼓輪32b在皮帶30的寬度方向上滑動移動，來控制皮帶30的寬度方向上的位置。又，用藉由使旋轉鼓輪32b滑動來進行皮帶30的位置控制的例子(旋轉鼓輪32b發揮作為位置控制機構50的功能的例子)進行說明，但不限於此態樣。即，亦可藉由使旋轉鼓輪32a滑動來進行皮帶30的位置控制，或者，也可以藉由使旋轉鼓輪32a和旋轉鼓輪32b兩者滑動來進行皮帶30的 位置控制。
澆鑄模34係將所供給來的塗料12從與皮帶30相對向的流出口34a連續地流出。藉由將塗料12連續地流出至行進中的皮帶30，塗料12被澆鑄在皮帶30上，在皮帶30上形成澆鑄膜36。在圖1中，對塗料12接觸皮帶30而開始形成澆鑄膜36的位置(澆鑄位置)賦予符號PC。又，在本實施形態中，將澆鑄模34配置在旋轉鼓輪32a的上方，但也可以將澆鑄模34配置在旋轉鼓輪32a和旋轉鼓輪32b之間的皮帶30的上方。
一對旋轉鼓輪32a、32b具備調節圓周面溫度的溫度控制器(未圖示)。澆鑄膜36係透過皮帶30由已調節圓周面溫度的旋轉鼓輪32a、32b調整溫度。在藉由加熱澆鑄膜36來促進乾燥，並藉由此乾燥來進行凝固(凝膠化)的所謂的乾燥凝膠化方式的情況下，旋轉鼓輪32a、32b的圓周面溫度可以設在例如15℃以上35℃以下的範圍內。藉由這樣的凝膠化，澆鑄膜36堅硬到可以搬送。
關於從澆鑄模34至皮帶30的塗料12(所謂的液滴)，可以在皮帶30的行進方向上的上游配置減壓腔(未圖示)。減壓腔係藉由抽吸流出的塗料12的上游側區域的環境氣體來將此區域減壓。此外，可以將供促進澆鑄膜36的乾燥用的送風機(未圖示)配置成與皮帶30相對向的狀態。
在皮帶30上將澆鑄膜36凝固至可以搬送至拉幅機22的程度後，在包含溶媒的狀態下從皮帶30剝離。剝取輥38係供從皮帶30連續地剝取澆鑄膜36用的輥。剝 取輥38，係從例如下方支撐藉由從皮帶30剝取所形成的薄膜14，將從皮帶30剝離澆鑄膜36的剝取位置PP保持為一定。剝取的手法可以是將薄膜14朝下游側拉伸的手法、和使剝取輥38在圓周方向上旋轉的手法等中的任一者。
從皮帶30的剝取，在乾燥凝膠化方式的情況下，係例如在澆鑄膜36的溶媒含有率為3質量%以上100質量%以下的範圍之間進行。又，在本說明書中，溶媒含有率(單位；%)係乾量基準的值，具體而言，是當將溶媒的質量設為x，將求出溶媒含有率的薄膜14或澆鑄膜36的質量設為y時，用{x/(y-x)}×100求出的百分率。
如上所述，澆鑄單元20係從塗料12形成薄膜14。皮帶30係在澆鑄位置PC和剝取位置PP循環行進，從而重複進行塗料12的澆鑄和澆鑄膜36的剝取。
可以在澆鑄單元20和拉幅機22之間的搬送路徑中配置供展開薄膜14的乾燥用的送風機(未圖示)。藉由剝取澆鑄膜36所形成的薄膜14被拉幅機22引導。拉幅機22具備：把持長條薄膜14的側部的複數個夾具60、和一對軌道(未圖示)及鏈條(未圖示)。可以使用針板(未圖示)取代夾具60。針板係以複數根針(未圖示)矗立在架台的上表面的姿勢配置，藉由將各支針刺穿薄膜14的側部來保持薄膜14。
軌道係設置在薄膜14的搬送路徑的各側部。鏈條係架設在原動扣鏈齒及被動扣鏈齒(未圖示)，並安裝成可沿著軌道自由移動。夾具60係以既定的間隔安裝於鏈條，夾具60係藉由原動扣鏈齒的旋轉而沿著軌道循 環移動。夾具60係在拉幅機22的入口附近開始保持被引導過來的薄膜14，朝向出口移動，在出口附近解除保持。解除了保持的夾具60再度移動至入口附近，保持新被引導過來的薄膜14。依此方式，夾具60係在把持薄膜14的各側部的狀態下在長邊方向上進行搬送。
拉幅機22具有作為第1乾燥機的功能，在薄膜14的搬送路徑的上方具備送風機62。在送風機62的下表面，形成有流出乾燥氣體的流出口(未圖示)，朝向通過的薄膜14吹出乾燥氣體。又，也可以將具有同樣構造的送風機設置在薄膜14的搬送路徑的下方。
輥乾燥機24係第2乾燥機，具備複數根輥64和空調機(未圖示)。各輥64係將薄膜14支撐在圓周面。薄膜14係捲掛在輥64來搬送。空調機調節輥乾燥機24的內部溫度及/或濕度等。捲取機26係供將薄膜14捲取成捲筒狀用的機器。
依此方式，溶液製膜裝置10係經過下述步驟製造薄膜14：藉由從澆鑄模34將塗料12(聚合物溶液)連續地澆鑄在皮帶30上，來形成澆鑄膜36的步驟(澆鑄膜形成步驟)；將澆鑄膜36從皮帶30剝離，利用拉幅機22及輥乾燥機24進行乾燥的步驟(乾燥步驟)。然後，依此方式操作所製造的薄膜14，例如，能夠作為光學薄膜利用。作為光學薄膜，例如，可舉出：偏光板的保護薄膜、相位差薄膜。
在上述的溶液製膜裝置10中，為了製造膜厚一定的高品質薄膜14，重要的是在澆鑄單元20中將澆鑄 塗料12的皮帶30(特別是從澆鑄位置PC至旋轉鼓輪32b之間的皮帶30)保持成水平，使澆鑄膜36的膜厚成為一定。因此，澆鑄單元20係藉由在旋轉鼓輪32a和旋轉鼓輪32b之間的皮帶30(從旋轉鼓輪32a朝向旋轉鼓輪32b的皮帶30)的下方配置導引輥70，使導引輥70的外周面抵接於皮帶30，而從下方支撐皮帶30。藉由如此操作，在抑制晃動及/或皺摺的狀態下將皮帶30保持成水平，能夠使澆鑄膜36的膜厚成為一定。
此外，導引輥70，特別是導引輥70的表面(外周面)係抵接於皮帶30，因此若外徑因摩耗而改變，便變得不能將皮帶30保持成水平。另外，若因摩耗而產生的粉塵附著於澆鑄膜，便會導致薄膜14的品質降低。此外，若因摩耗而產生的粉塵附著於導引輥70及/或皮帶30的背面(內周面)，便會因皮帶的振動等而導致薄膜14的平面性降低(品質降低)。
另一方面，在使用至少將表面作成摩耗性優異的金屬製的輥(金屬輥)作為導引輥70的情況下，雖然防止了導引輥(金屬輥)的摩耗，但有因其與皮帶30的摩擦而會摩耗皮帶30這樣的問題。此外，例如，在皮帶30的材質為具有沃斯田體系的結晶構造的不鏽鋼的情況下，皮帶30會發生麻田散體變態而變形，也產生薄膜14的品質降低及/或不得不將皮帶30更換為新皮帶這樣的問題。
因此，目前是使用在金屬輥加襯了具有耐熱性和耐溶劑性的氟系橡膠的輥(橡膠輥)作為導引輥70。 但是，雖然此橡膠輥可得到防止麻田散體變態的效果，但是在長期連續製造薄膜(特別是光學薄膜)的情況下，以摩耗性來說仍舊不足。即，在薄膜的長期連續製造時，受到薄膜的溫度、與皮帶30之間的壓力、聚合物溶液的溶劑及/或薄膜材料的揮發成分的附著、和所加襯的橡膠的膨潤等因素影響，摩耗性會降低。
此外，如本實施形態般，在利用位置控制機構50控制皮帶30的寬度方向的位置的情況下，也產生若導引輥70和皮帶30之間的摩擦力不足、不穩定，則控制皮帶30的寬度方向的位置之際的皮帶控制性能(控制性)會降低這樣的問題。
即，在使用橡膠輥作為導引輥70的情況下，在長期連續製造薄膜的期間導引輥(橡膠輥)的外徑改變，和因摩耗及/或摩擦而產生的粉塵附著在導引輥(橡膠輥)及皮帶30的背面(內周面)，因此導引輥(橡膠輥)和皮帶30之間的摩擦力會不足、改變，皮帶30的控制性能會降低。此外，在使用金屬輥作為導引輥70的情況下，很難提高導引輥(金屬輥)和皮帶30之間的摩擦力(摩擦力會不足)，皮帶30的控制性會降低。
因此，本發明的溶液製膜裝置10使用由由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數(以下，稱為RTI)為150℃以上的樹脂形成表面(外周面)的輥，作為導引輥70(以下，有將這樣的導引輥稱為耐性輥的情況)。又，RTI表示當經過規定時間時初期的物性值(電氣特性及/或機械特性等)降低至50%的溫 度，為Relative Thermal Index的縮寫。此RTI的值係一般表示塑膠的熱耐久性及/或機械耐久性的指標，顯示在各種樹脂素材的規格值等。
耐性輥中使用的樹脂(形成耐性輥的表面的樹脂)，係綜合地評價與皮帶30長期接觸時的磨耗性、在使用具有沃斯田體系的結晶構造的不鏽鋼皮帶作為皮帶30的情況下的麻田散體化所產生的變形等來選定。根據實際使用的溶劑和添加劑揮發物的附著等的影響評價這些樹脂的結果，使用被稱為所謂的「超級工程塑膠」的耐熱性優異且具有高機械特性的樹脂，從而能夠兼顧摩耗性的提升和麻田散體化的防止。此外，與橡膠輥及金屬輥相比，與皮帶30的摩擦力也能夠穩定地維持高的狀態(皮帶30的控制性也能夠維持在高的狀態下)。
又，被稱為「超級工程塑膠」的樹脂，以一般的定義來說，可舉出RTI為150℃以上的樹脂。作為RTI為150℃以上的樹脂，可舉出：聚醚醚酮(PEEK，RTI240℃)、聚苯硫(PPS，RTI230℃)、聚醚碸(PES，RTI190℃)、聚醯亞胺(PI，RTI300℃)、聚醚醯亞胺(PEI，RTI170℃)、聚四氟乙烯(PTFE，RTI260℃)、過氟烷氧基氟樹脂(PFA，RTI260℃)、聚碸(PSU，RTI160℃)、聚苯碸(PPSU，RTI170℃)、聚偏二氟乙烯(PVDF，RTI150℃)等。這些RTI的值能夠由樹脂製造商的公開資訊等得知。
這些RTI150℃以上的被稱為「超級工程塑膠」的樹脂藉由氟成分及/或芳香族的比率多的樹脂構造而具有高耐熱性也具有耐溶劑性。因此，能夠較佳地用作 如上述耐性輥般在高壓力下與皮帶30長期間接觸，在薄膜的製造過程的溫度條件下這樣的環境、和引起溶劑與添加劑揮發物的附著的環境下所使用的耐性輥的表面的樹脂。
這些樹脂(RTI為150℃以上的樹脂)當中，從能夠在金屬輥的表面進行粉體塗布或者將樹脂形成為管狀，將其蓋在金屬輥或橡膠輥上並使其收縮，從而能夠賦予至表面等的點出發，較佳為將PEEK(聚醚醚酮)等的芳香族聚醚酮、及/或PFA(過氟烷氧基氟樹脂)等的氟樹脂賦予至耐性輥的表面。
具體而言，將Victrex-MC公司的PEEK塗布劑賦予至導引輥表面、將Gunze(股)的氟樹脂PFA熱收縮管賦予至導引輥表面等，從而能夠作成耐性輥。耐性輥，考慮作為導引輥70而支撐皮帶30等的點，較佳為將上述樹脂賦予至金屬輥的表面。此外，也可以將上述樹脂賦予至加襯了氟系橡膠的輥的表面。依此方式，使用由RTI為150℃以上的樹脂形成外周面的耐性輥，從而能夠防止摩耗及/或麻田散體變態所產生的薄膜14的品質降低而製造品質良好的薄膜14。
此外，本發明，若具備至少1個至少外周面係由RTI為150℃以上的樹脂形成的耐性輥的話即可，因此對於細部的結構，不限於上述實施形態而能夠適宜變更。例如，上述實施形態係用將全部的導引輥設為耐性輥的例子進行說明，但也可以僅將一部分的導引輥設為耐性輥。當然，對於耐性輥的排列位置、排列根數和排列 節距、以及導引輥當中的耐熱輥的比例等，也能夠自由地設定。
又，在僅將一部分的導引輥設為耐性輥的情況下，作為耐性輥以外的導引輥，能使用金屬輥(由SUS等金屬所形成的輥)、橡膠輥(將金屬輥加襯橡膠的輥)等周知的各種輥。但是，在使用金屬輥的情況下，有發生麻田散體變態所產生的不良狀況之虞，因此在僅將一部分的導引輥設為耐性輥的情況下，較佳為使用橡膠輥作為耐性輥以外的導引輥。
此外，知道了在為相同材質的情況下，越接近旋轉鼓輪32a、32b，導引輥的摩耗越大，特別是從旋轉鼓輪32a、32b起皮帶30寬度的3倍以內的區域有導引輥的摩耗變大的傾向(參照表3)。認為這是因為在利用位置控制機構50進行皮帶的位置控制時，越接近旋轉鼓輪32a、32b，朝皮帶30寬度方向的位置變動越大，對於導引輥施加大的摩擦阻力，其結果，離旋轉鼓輪32a、32b的距離為皮帶寬度的3倍以下的區域的導引輥容易摩耗的緣故。此外，也認為是將澆鑄模34配置在旋轉鼓輪32a附近，及當在皮帶30上乾燥時旋轉鼓輪32a附近的排氣效率差，因此越接近旋轉鼓輪32a，溶劑及/或添加劑揮發物的濃度越高，它們附著在導引輥及/或皮帶30等的影響。
因此，在僅將一部分的導引輥設為耐性輥的情況下，較佳為將耐性輥配置在接近旋轉鼓輪32a、32b側，將耐性輥以外的輥配置在遠離旋轉鼓輪32a、32b側，更佳為將耐性輥配置在從旋轉鼓輪32a、32b起皮帶30 寬度的3倍以內的區域。又，所謂的從旋轉鼓輪起皮帶30寬度的3倍以內的區域表示以旋轉鼓輪與皮帶接觸的位置為基準位置，離此基準位置的距離達到皮帶寬度的3倍以內的範圍。
此外，在比較耐性輥和橡膠輥的情況下，也有對於耐摩耗性而言係耐性輥較優，但對於基於位置控制機構50的控制性能，即進行皮帶30的寬度方向的位置控制之際的控制性而言係橡膠輥較優的情況。這是因為根據與皮帶30的摩擦係數、表面的硬度和表面粗糙度等這樣的特性，較佳為調整形成耐性輥的表面的樹脂的種類(材質)、粗糙度和厚度中的至少任一者，藉由在表面的樹脂的內側加襯橡膠等來使耐性輥的控制性提升以成為與橡膠輥相等。此外，可以限定在需要耐摩耗性的場所使用耐性輥。在此情況下，考量：對於位置控制機構50側(在上述實施形態中，旋轉鼓輪32b側)，將配置耐性輥的範圍抑止在從旋轉鼓輪32b起皮帶30寬度的3倍以內的範圍，對於超出該範圍的範圍則配置橡膠輥等。
此外，相反地，對於與位置控制機構50側為相反的側(在上述實施形態中，旋轉鼓輪32a側)，可以將配置耐性輥的範圍設為從旋轉鼓輪32a起皮帶30寬度的3倍以上。依此方式，對於位置控制機構50側，將使用耐性輥的範圍限制在最低限度，對於與位置控制機構50為相反的側，將使用耐性輥的範圍積極地擴大，從而防止在進行皮帶30的寬度方向的位置控制之際的控制性的降低且也能夠防止摩耗所產生的問題。
另外，本發明不限於僅使用1種耐性輥的結構，也可以作成使用複數種耐性輥的結構。在此情況下，可考量使用在金屬輥的表面塗布PEEK的PEEK輥(第1耐性輥)、和用PFA製的管被覆橡膠輥的表面的PFA輥(第2耐性輥)這樣的情形。
又，若比較前述PEEK輥和PFA輥，則對於耐摩耗性而言係PEEK輥較優，對於控制性(在進行皮帶30的寬度方向的位置控制之際的控制性)而言係較柔軟的PFA輥較優。因此，較佳為根據所要求的性能來決定PEEK輥和PFA輥各自的配置位置。具體而言，對於較重視耐摩耗性的情況和範圍(例如，從旋轉鼓輪32a、32b起皮帶30寬度的3倍以內的範圍)而言較佳為使用PEEK輥，對於較重視控制性的情況和範圍(例如，位置控制機構50附近(旋轉鼓輪32b側)而言較佳為使用PFA輥。
此外，聚合物的溶媒所產生的膨潤率(外徑的擴大率)係橡膠輥最高，素材中包含橡膠的PFA輥次高，PEEK輥最低。於是，溶液製膜裝置10，越是在澆鑄模34附近，空氣中的溶媒含量(溶媒氣體的濃度)越高，容易受到膨潤的影響。因此，在使用PEEK輥和PFA輥兩種耐性輥的情況下，較佳為在接近澆鑄模34側(旋轉鼓輪32a側)配置PEEK輥，在遠離澆鑄模34側(旋轉鼓輪32b側)配置PFA輥。此外，在使用橡膠輥和耐性輥2種導引輥的情況下，較佳為在接近澆鑄模34側配置耐性輥，在遠離澆鑄模34側配置橡膠輥。
此外，上述實施形態係使用1種塗料12製造單 層構造的薄膜14的例子，但製造的薄膜也可以是複層構造。在製造複層構造的薄膜的情況下，若藉由周知的共澆鑄或逐次澆鑄來澆鑄複數種塗料的話即可。
另外，上述實施形態係使用TAC作為聚合物的例子，但聚合物也可以設為與TAC不同的其他醯化纖維素、或者環狀聚烯烴等。對於醯化纖維素，以下說明細節。
<醯化纖維素>
醯化纖維素，特佳為用羧酸將纖維素的羥基進行酯化的比例(即醯基的取代度(以下，稱為醯基取代度))符合下述式(1)~(3)的全部條件的醯化纖維素。又，在(1)~(3)中，A及B都是醯基取代度，A中的醯基為乙醯基，B中的醯基為碳原子數為3~22的醯基。
2.4≦A+B≦3.0...(1)
0≦A≦3.0...(2)
0≦B≦2.9...(3)
構成纖維素，β-1,4鍵結的葡萄糖單元在2位、3位及6位具有游離的羥基。醯化纖維素係這樣的纖維素的羥基的一部分或全部被酯化，羥基的氫被取代為碳數2以上的醯基的聚合物。又，若葡萄糖單元中的一個羥基的酯化為100%，則取代度為1，因此在醯化纖維素的情況下，若2位、3位及6位的羥基分別被100%酯化，則取代度成為3。
此處，將葡萄糖單元中2位的醯基取代度設為DS2，將3位的醯基取代度設為DS3，將6位的醯基取代度設為DS6，用「DS2+DS3+DS6」所求出的全部醯基取代度較 佳為2.00~3.00，更佳為2.22~2.90，再更佳為2.40~2.88。另外，「DS6/(DS2+DS3+DS6)」較佳為0.32以上，更佳為0.322以上，再更佳為0.324~0.340。
醯基可以僅為1種，也可以是2種以上。當醯基為2種以上時，較佳為其中一個為乙醯基。當將2位、3位及6位的羥基的氫的由乙醯基所取代的取代度的總和設為DSA，將2位、3位及6位中的由乙醯基以外的醯基所取代的取代度的總和設為DSB時，「DSA+DSB」的值較佳為2.2~2.86，特佳為2.40~2.80。DSB較佳為1.50以上，特佳為1.7以上。於是較佳為，DSB較佳為其28%以上為6位羥基的取代，更佳為30%以上(再更佳為31%以上，特佳為32%以上)為6位羥基的取代。此外，醯化纖維素的6位的「DSA+DSB」的值較佳為0.75以上，更佳為0.80以上，特佳為0.85以上。為了作出溶液製膜所使用的聚合物溶液，藉由使用如上所述的醯化纖維素，可得到較佳的溶解性。
作為碳數為2以上的醯基，可以是脂肪族基也可以是芳基，沒有特別的限定。例如有：纖維素的烷基羰基酯、烯基羰基酯或者是芳香族羰基酯、芳香族烷基羰基酯等，它們可以分別具有進一步被取代的基。能舉出：丙醯基、丁醯基、戊醯基、己醯基、辛醯基、癸醯基、十二醯基、十三醯基、十四醯基、十六醯基、十八醯基、異丁醯基、三級丁醯基、環己烷羰基、油醯基、苯甲醯基、萘羰基、桂皮醯基等。它們當中，更佳為丙醯基、丁醯基、十二醯基、十八醯基、三級丁醯基、油 醯基、苯甲醯基、萘羰基、桂皮醯基等，特佳為丙醯基、丁醯基。
在使用醯化纖維素作為聚合物的情況下，作為塗料12的溶媒，能使用作為在以溶液製膜製造醯化纖維素薄膜的情況下的塗料的溶媒所公知的溶媒。例如為二氯甲烷、各種醇、各種酮等。可以混合從它們所選出的複數個，將此混合物用作溶媒。
[驗證]
利用圖2所示的實驗系統110，驗證上述的耐性輥的性能和效果。
實驗系統110係將圖1的澆鑄單元20小型化及簡化的系統，作成下述結構：在直徑10cm的2個金屬鼓輪132a、132b(對應於圖1的旋轉鼓輪32a、32b)，架設寬度0.25m、長度2.5m的沃斯田體系的不鏽鋼皮帶130(對應於圖1的皮帶30)，將塗料從金屬鼓輪132a的上側澆鑄至不鏽鋼皮帶130上，在金屬鼓輪132a的下側，從不鏽鋼皮帶130撕下澆鑄膜。
然後，在此實驗系統110中，藉由比較使用上述耐性輥作為導引輥的情況(即，利用本發明的耐性輥，從下方支撐金屬鼓輪132a、132b間的不鏽鋼皮帶130的情況)、和使用比較對象的輥作為導引輥的情況，來驗證耐性輥的性能和效果。又，實驗系統110成為僅使用1根導引輥的結構，驗證係一邊交換導引輥一邊進行複數次。
此外，作為耐性輥，係針對PEEK輥140和PFA輥150兩種進行驗證。另外，作為比較對象的輥，係針對 金屬輥160和橡膠輥170兩種進行驗證。金屬輥160係不鏽鋼製的輥，橡膠輥170係在金屬製的本體加襯氟系橡膠Viton(註冊商標)(Dupont公司製)的輥。此外，PEEK輥140係在金屬輥160的外周塗布Victrex-MC公司的PEEK塗劑的輥，PFA輥150係用Gunze(股)的氟樹脂PFA熱收縮管被覆橡膠輥170的外周的輥。
對於由驗證所得到的各輥140、150、160、170的耐摩耗性的評價、條紋狀起皺位移量、有無肇因於條紋狀起皺而產生的不鏽鋼皮帶130的變形，顯示在表1。又，條紋狀起皺係在不鏽鋼皮帶130的行進方向上延伸的筋(條紋)狀的起皺，因不鏽鋼皮帶130發生麻田散體變態而產生。條紋狀起皺位移量係測量在不鏽鋼皮帶130的澆鑄面(澆鑄塗料12側的面)產生的條紋狀起皺的高度(大小)所得到的值，表示條紋狀起皺的最高地點和最低地點的高度差。
如表1所示，耐摩耗性的評價係除了橡膠輥170外並未觀察到摩耗，此外，橡膠輥170的摩耗也還不到製品會發生不良狀況的程度，因此將橡膠輥170的評價設為「B」，對於其他的輥則將評價設為「A」。又，評價係依「A」、「B」、「C」3階段進行。「A」為最高的評價，「C」為最低的評價。此外，評價「A」、「B」係不對薄膜的品質造成影響(或者是，即使造成影響也能夠忽視的程度的些微影響)，即表示達到合格基準的評價，評價「C」係有薄膜會發生不良狀況之虞，即表示未達到合格基準的評價。
對於條紋狀起皺位移量，係使用金屬輥160的情況最大，對於使用其他的輥的情況，皆為比使用金屬輥160的情況小得多的值。具體而言，使用金屬輥160的情況為1.2μm，使用橡膠輥170的情況為0.3μm，使用PEEK輥140的情況為0.15μm，使用PFA輥150的情況為0.2μm。
此外，肇因於條紋狀起皺而產生的不鏽鋼皮帶130的變形，僅對於使用金屬輥160的情況觀察到變形，對於其他的輥並未觀察到變形。
依此方式，使用實驗系統110的驗證能夠確認下述情形：耐性輥(PEEK輥140、PFA輥150)不僅耐摩耗性比橡膠輥170高，也比金屬輥160更能抑制條紋狀起皺的產生(很難使不鏽鋼皮帶130發生麻田散體變態)。
[實施例]
接著，在實際的溶液製膜裝置10(參照圖1)中，針對使用耐性輥的實施例1~4、及用來與實施例比較的比較例進行說明。
全部的實施例及比較例係以中心間的距離成為約50m的方式配置直徑約2m的旋轉鼓輪32a、32b，將寬度約2m的皮帶30架設於此。如前所述，皮帶30的材質係沃斯田體系的不鏽鋼。此外，旋轉鼓輪32a係利用旋轉驅動機構40旋轉驅動的鼓輪，旋轉鼓輪32b係利用位置控制機構50在皮帶30的寬度方向上滑動的鼓輪。
導引輥70係在從旋轉鼓輪32a和皮帶30的接點(第1接點)至旋轉鼓輪32b和皮帶30的接點(第2接點)的 約50m之間，配置No.1輥~No.19輥的19根導引輥70。又，No.1輥係配置在離第1接點850mm的地點，No.2輥係配置在第2接點側、離No.1輥2280mm的地點，之後，以節距2370mm配置No.3輥~No.19輥。
使用的塗料12為下述的第1塗料和第2塗料2種，作為澆鑄模34，係使用以用第2塗料的流體包夾第1塗料的流體的態樣進行澆鑄的共澆鑄用的澆鑄模，從旋轉鼓輪32a的上方進行澆鑄。又，第1塗料和第2塗料係藉由將下述的TAC等溶解於溶媒來調製，進行過濾後引導至澆鑄模。
<第1塗料>
Figure 106106592-A0202-12-0022-1
上述添加劑A係用己二酸：乙二醇=50：50的莫耳比使己二酸和乙二醇進行反應，用乙醯基封端所得到的數量平均分子量(Mn)為1000的聚酯化合物。又，數量平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)及分子量分布(MWD)的測定能夠使用凝膠滲透層析(GPC)進行。具體而言，能夠以N-甲基吡咯酮作為溶媒，使用聚苯乙烯凝膠，使用預先從標準單分散聚苯乙烯的構成曲線所求出的換算分子量校正曲線求出。添加劑A也用於下述第2塗料。下述第2塗料中使用的微粒子為二氧化矽，一次粒徑為 20nm，莫氏硬度為7.0。
<第2塗料>
Figure 106106592-A0305-02-0025-1
以剝取位置PP的澆鑄膜36的溶媒含有率成為30質量%的方式乾燥澆鑄膜36。利用拉幅機22，在溫度為120℃的乾燥氣體中乾燥所剝取的薄膜14，使拉幅機22的出口處的薄膜14的溶媒含有率成為10質量%以下。將從拉幅機22出來的薄膜14引導至裁切機(未圖示)，以從薄膜14切除夾具60所產生的把持痕跡的方式將側部切離。將此薄膜14引導至將內部的溫度調節為130℃以上140℃以下的範圍內的輥乾燥機24，乾燥至溶媒含有率成為0.1質量%以下。在薄膜14的側部賦予滾紋後，利用捲取機26將5000m的薄膜14捲取捲筒狀。
在如上所述設置了No.1~No.19的19根導引輥70的溶液製膜裝置10中，將將第1接點(旋轉鼓輪32a和皮帶30的接點)設為「0m」且將第2接點(旋轉鼓輪32b和皮帶30的接點)設為「50m」的0m~50m的範圍分割為第1~第4的4個區域，將各區域的導引輥70變更為橡膠輥或耐性輥(PEEK輥、PFA輥)，從而作為比較例及實施例1~4(參照表2)。
「第1區域」係當將第1接點設為0m，將第2接點設為50m時0m以上6m以下的區域(旋轉鼓輪32a側(澆鑄模34側，與位置控制機構50為相反的側)的區域，且從旋轉鼓輪32a起皮帶30的寬度的3倍以內的區域)。
「第2區域」係大於6m且25m以下的區域(旋轉鼓輪32a側(澆鑄模34側，與位置控制機構50為相反的側)的區域)。
「第3區域」係大於25m且44m以下的區域(旋轉鼓輪32b側(與澆鑄模34側為相反的側，位置控制機構50側的區域)。
「第4區域」係大於44m且50m以下的區域(旋轉鼓輪32b側(與澆鑄模34為相反的側，位置控制機構50側)的區域，且從旋轉鼓輪32b起皮帶30的寬度的3倍以內的區域)。
如表2所示，「比較例」係在第1~第4的全部區域中使用橡膠輥(在金屬製的本體加襯橡膠的輥)的例子。
「實施例1」係在第1、第4區域使用PEEK輥(在金屬輥的外周加襯PEEK的輥)，在第2、第3區域使用橡膠輥的例子。
「實施例2」係在第1、第4區域使用PFA輥(將橡膠輥的外周被覆PFA製的管的輥)，在第2、第3區域使用橡膠輥的例子。
「實施例3」係在第1、第4區域使用PEEK輥，在第2區域使用橡膠輥，在第3區域使用PFA輥的例子。
「實施例4」係在第1、第4區域使用PEEK輥，在第2 區域使用PFA輥，在第3區域使用橡膠輥的例子。
分別針對比較例、及實施例1~4，對於長期連續運轉後的耐摩耗性的評價、皮帶控制性的評價(在皮帶30的寬度方向的位置進行之際的控制性)、和有無皮帶變形，顯示在表3。又，評價係與前述表1的情況同樣地依「A」、「B」、「C」3階段進行。即，「A」為最高的評價，「C」為最低的評價，「A」、「B」係表示達到合格基準的評價，評價「C」係表示未達到合格基準的評價。
如表3所示，知道了比較例、及實施例1~4皆觀察不到皮帶的變形，因此不論使用橡膠輥和耐性輥中的任一者(不使用金屬輥)，都能夠防止皮帶30的麻田散體化。
此外，知道了與第2、第3區域相比，第1、第4區域係導引輥的摩耗大，橡膠輥不符合合格基準(參照表3的比較例)。
另外，知道了在導引輥全部是橡膠輥的情況下，皮帶控制性也不符合合格基準(參照表3的比較例)。
另一方面，知道了藉由在第1、第4區域使用耐性輥(PEEK輥或PFA輥)，即使針對第2、第3區域使用橡膠輥，耐摩耗性、皮帶控制性也都符合合格基準(參照表3的實施例1~4)。
此外，知道了PEEK輥係耐摩耗性比PFA輥更優異(參照表3的實施例1、2)。
又，知道了藉由針對第3區域(位置控制機構 50側(在皮帶30的寬度方向上被滑動的旋轉鼓輪32b側)的區域)使用耐性輥(PFA輥)，能夠提升耐摩耗性，但是與使用橡膠輥的情況相比，皮帶控制性降低(參照表3的實施例3)。
另一方面，知道了藉由針對第2區域(與位置控制機構50為相反的側(與在皮帶30的寬度方向上被滑動的旋轉鼓輪32b為相反的側)的區域)使用耐性輥(PFA輥)，能夠提升第2區域的耐摩耗性，且皮帶控制性也沒有降低(參照表3的實施例4)。
以上，用將本發明應用於從將聚合物溶解於溶媒的聚合物溶液製造薄膜的溶液製膜裝置(使用耐性輥作為導引輥)的例子進行說明，但是對於從將聚合物在高溫下熔融的聚合物熔融液製造薄膜的熔融製膜裝置，也能夠應用本發明。
Figure 106106592-A0305-02-0028-2
Figure 106106592-A0305-02-0029-3
Figure 106106592-A0305-02-0030-4
10‧‧‧溶液製膜裝置
12‧‧‧塗料
14‧‧‧薄膜
20‧‧‧澆鑄單元
22‧‧‧拉幅機
24‧‧‧輥乾燥機
26‧‧‧捲取機
30‧‧‧皮帶
32a、32b‧‧‧旋轉鼓輪
34‧‧‧澆鑄模(流出部)
34a‧‧‧流出口
36‧‧‧澆鑄膜(聚合物膜)
38‧‧‧剝取輥
40‧‧‧旋轉驅動機構
50‧‧‧位置控制機構(皮帶位置控制裝置)
60‧‧‧夾具
62‧‧‧送風機
64‧‧‧輥
70‧‧‧導引輥

Claims (11)

  1. 一種製膜裝置，具備：形成為環狀而在長邊方向上連續行進的金屬製的皮帶；藉由在該皮帶上連續地流出聚合物來形成聚合物膜的流出部；配置在該皮帶的環內且使外周面抵接於該皮帶而從下方支撐該皮帶的耐性輥；和配置在該皮帶的環內且架設該皮帶的一對旋轉鼓輪，該耐性輥係由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數為150℃以上的樹脂形成該外周面，且配置在從該旋轉鼓輪起該皮帶的寬度的3倍以內的區域。
  2. 如請求項1的製膜裝置，其具備：藉由使該旋轉鼓輪中的至少一者在該皮帶的寬度方向上滑動來控制該皮帶的寬度方向的位置的皮帶位置控制裝置。
  3. 一種製膜裝置，具備：形成為環狀而在長邊方向上連續行進的金屬製的皮帶；藉由在該皮帶上連續地流出聚合物來形成聚合物膜的流出部；配置在該皮帶的環內且使外周面抵接於該皮帶而從下方支撐該皮帶的耐性輥；和配置在該皮帶的環內且架設該皮帶的一對旋轉鼓 輪，藉由使該旋轉鼓輪中的至少一者在該皮帶的寬度方向上滑動來控制該皮帶的寬度方向的位置的皮帶位置控制裝置，該耐性輥係由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數為150℃以上的樹脂形成該外周面。
  4. 如請求項1至3中任一項的製膜裝置，其具備配置在該皮帶的環內且使外周面抵接於該皮帶而從下方支撐該皮帶的複數根導引輥，該複數根導引輥中的至少1個為該耐性輥。
  5. 如請求項1或3的製膜裝置，其具備該外周面係由芳香族聚醚酮形成的第1耐性輥、和該外周面係由氟樹脂形成的第2耐性輥中的至少一者作為該耐性輥。
  6. 如請求項5的製膜裝置，其中作為該耐性輥，具備該第1耐性輥和該第2耐性輥兩者各自至少一個以上。
  7. 如請求項6的製膜裝置，其中該第1耐性輥配置在比該第2耐性輥靠近於該流出部的區域。
  8. 如請求項7的製膜裝置，其中該皮帶係由具有沃斯田體系的結晶構造的不鏽鋼形成。
  9. 如請求項8的製膜裝置，其中該流出部係澆鑄模，藉由使該聚合物溶解於溶媒的聚合物溶液流出在該皮帶上而以該聚合物膜形成澆鑄膜。
  10. 一種製膜方法，具有：聚合物膜形成步驟，藉由從流出部將聚合物連續 地流出在架設於一對旋轉鼓輪且形成為環狀並在長邊方向上連續行進的金屬製的皮帶上，來形成聚合物膜；和乾燥步驟，將該聚合物膜從該皮帶剝離，進行乾燥，在該聚合物膜形成步驟中，將由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數為150℃以上的樹脂形成外周面的耐性輥，配置在該皮帶的環內且是從該旋轉鼓輪起該皮帶的寬度的3倍以內的區域，使該外周面抵接於該皮帶而從下方支撐該皮帶。
  11. 一種製膜方法，具有：聚合物膜形成步驟，藉由從流出部將聚合物連續地流出在架設於一對旋轉鼓輪且形成為環狀且在長邊方向上連續行進的金屬製的皮帶上，來形成聚合物膜；位置控制步驟，皮帶位置控制裝置藉由使該旋轉鼓輪中的至少一者在該皮帶的寬度方向上滑動來控制該皮帶的寬度方向的位置；和乾燥步驟，將該聚合物膜從該皮帶剝離，進行乾燥，在該聚合物膜形成步驟中，將由美國保險業者安全試驗所協議UL746B所規定的長期耐熱溫度指數為150℃以上的樹脂形成外周面的耐性輥，配置在該皮帶的環內且使該外周面抵接於該皮帶而從下方支撐該皮帶。
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