説明

セルロースアシレートフィルムの製造方法

【課題】セルロースアシレートフィルムにおけるゲル状の不純物の量を低減する。
【解決手段】硫酸を触媒としたエステル化反応により合成したセルロースアシレートを、加熱下で溶媒に溶解してドープ24とする。前記ドープ24に含まれる水分の割合を0.1質量%以上1.0質量%以下となるようにし、これにより、前記セルロースアシレートフィルム中の結合硫酸濃度が70質量%以下となるようにする。このドープ24をろ過して、走行するバンド82の上に流出し流延膜24aとする。バンド82から剥がした流延膜を乾燥してセルロースアシレートフィルム62とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はセルロースアシレートフィルムの製造方法に関し、特に、液晶ディスプレイ等の光学製品に用いるセルロースアシレートフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光学用途に使用されるポリマーフィルムには、溶液製膜方法により製造されるものが多くある。中でも、セルロースアシレートフィルムは、透明性と適度な透湿性とを有し、機械的強度が大きく、かつ、寸法安定性についても湿度及び温度に対する依存性が低いことから、広く用いられている。溶液製膜方法は、セルロースアシレート等のポリマー及び各種添加剤を溶媒によってドープとし、このドープを流延ダイから流延支持体へ流延して流延膜を形成し、自己支持性をもったところで流延膜を剥ぎ取って、これを乾燥工程で乾燥させてフィルムとするものである。流延支持体は連続的に回転するドラムあるいは連続的に走行するバンドとされている。
【0003】
ドープには、異物やゲル状の不純物(以下、ゲル状不純物と称する)が溶解せずに混在していることがあり、このようなドープを流延すると、これらの不純物がフィルム中に混入し、フィルムの面状故障の原因となり、光学用途フィルムとしての商品価値を損なうこととなる。液晶ディスプレイの高輝度化及び大画面化に伴い、とりわけTV用途に使用される光学フィルムにおいては重要な問題となっている。
【0004】
そこで、セルロースアシレートフィルム中の不純物量を減少させるために、様々な提案がなされている。例えば、特許文献1では、溶媒と固形分(ポリマー)との混合物(ドープ)を混合槽でつくった後、邪魔板を設けた攪拌槽により混合物を効率よく攪拌溶解することにより、固形分の溶媒に対する溶解させて、異物の少ない所定濃度のドープを安定的に製造する方法が開示されている。しかし、この方法は設備投資が必要であり、ドープ調製時間が長くなるという問題がある。また、特許文献2、3では、所定の孔径を有する濾過膜(濾紙)により不純物を除去する方法が開示されている。しかし、液晶ディスプレイ用途、特に高輝度及び大画面化が必要とされるTV用途の液晶ディスプレイにおいて問題となる未溶解のゲル状不純物を減少させることについては、十分でないという問題がある。
【0005】
また、溶解していないゲル状不純物は、発生してから徐々に成長するものがあり、当初は目視確認できず、後になって、大きく成長あるいは非常に多く発生していることが確認されることがある。そのため、製膜ラインの洗浄に手間取る、フィルムの収率が大きく下がる等の実害が出ている。また、セルロースアシレートフィルム中に混入したゲル状不純物は、混入箇所の特定がしにくく、液晶ディスプレイに組み込まれた後の表示性能検査ではじめて検出される場合がある。
【0006】
【特許文献1】特開2005−15653号公報
【特許文献2】特開2000−256477号公報
【特許文献3】特開2003−326112号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ゲル状不純物が発生することとこれによる問題点とについては認識されていたが、ゲル状不純物の発生を防止するための効果的な方法は提案されておらず、上記特許文献1〜3のいずれの方法によってもこれを防止することはできない。
【0008】
そこで、本発明は、セルロースアシレートフィルム、特に光学用途のセルロースアシレートフィルムを、セルロースアシレートのドープからゲル状の不純物を発生させずに製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、触媒として硫酸を用いたエステル化反応により生成するセルロースアシレートを溶媒に溶解してドープとし、このドープから製造されるセルロースアシレートフィルムから検出される結合硫酸濃度、総硫酸濃度、溶媒水分量を特定の範囲にすることで上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
本発明は、触媒として硫酸を用いたエステル化反応により生成するセルロースアシレートを、加熱下で溶媒に溶解してセルロースアシレート溶液とする溶解工程と、前記セルロースアシレート溶液をろ過するろ過工程と、前記セルロースアシレート溶液を流延ダイから支持体上に流出して流延膜を形成する工程と、この流延膜を前記支持体から剥がして乾燥することによりセルロースアシレートフィルムとする乾燥工程と、を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法において、前記セルロースアシレートフィルム中の結合硫酸濃度が70質量%以下となるように、前記セルロースアシレート溶液に含まれる水分の割合を0.1質量%以上1.0質量%以下とすることを特徴として構成されている。
【0011】
上記の製造方法では、セルロースアシレートフィルムから検出される総硫酸の濃度が0.1ppm以上300ppm未満であることが好ましく、前記溶解工程では、前記セルロースアシレートと前記溶媒との混合物の温度が70℃以上100℃以下になるように前記混合物を加熱することが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によると、ドープ調製中と製膜中とでゲル状不純物を発生させないために、液晶ディスプレイ用途として優れた表示性能を示すセルロースアシレートフィルムを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下に、本発明の実施様態について詳細に説明する。ただし、本発明はここに挙げる実施様態に限定されるものではない。
【0014】
[原料]
本発明は、硫酸をエステル化反応の触媒として合成されるセルロースアシレートから、溶液製膜によりセルロースアシレートフィルムを製造する場合に適用することができる。硫酸をエステル化反応の触媒として合成されるセルロースアシレートとしては、ニトロセルロース、ビスコース、リン酸セルロース、脂肪酸セルロース、芳香族酸エステルセルロース、セルロースエーテル、アルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(TAC)、等のセルロースアシレート、およびこれらの混合物が挙げられる。
【0015】
前記セルロースアシレートの原料は、綿花リンター及び/または木材パルプであることが好ましい。また、前記綿花リンター及び/または前記木材パルプが精製されたセルロース原料であることがより好ましい。そして、セルロースアシレートの中でも、セルロースの水酸基の水素をアシル基で置換している割合、つまりアシル基の置換度(以下、アシル置換度と称する)が下記式(I)〜(III)の全ての条件を満足するものがより好ましい。なお、(I)〜(III)において、Aはアセチル基の置換度、Bは炭素原子数3〜22のアシル基の置換度である。
2.5≦A+B≦3.0・・・(I)
0≦A≦3.0・・・(II)
0≦B≦2.9・・・(III)
【0016】
セルロースを構成しβ−1,4結合しているグルコース単位は、2位、3位および6位に遊離の水酸基を有している。セルロースアシレートは、これらの水酸基の一部または全部がエステル化されて、水素が炭素数2以上のアシル基に置換された重合体(ポリマー)である。なお、水酸基のエステル化が100%されていると置換度は1であるので、セルロースアシレートの場合には、2位、3位および6位の水酸基がそれぞれ100%エステル化されていると置換度は3となる。
【0017】
ここで、グルコース単位の2位のアシル置換度をDS2、3位のアシル置換度をDS3、6位のアシル置換度をDS6とする。DS2+DS3+DS6で求められる全アシル置換度は2.00〜3.00であることが好ましく、2.22〜2.90であることがより好ましく、2.40〜2.88であることがさらに好ましい。また、DS6/(DS2+DS3+DS6)は0.32以上であることが好ましく、0.322以上であることがより好ましく、0.324〜0.340であることがさらに好ましい。
【0018】
アシル基は1種類だけでもよいし、あるいは2種類以上であってもよい。アシル基が2種類以上であるときには、そのひとつがアセチル基であることが好ましい。2位、3位及び6位の水酸基の水素のアセチル基による置換度の総和をDSAとし、2位、3位及び6位におけるアセチル基以外のアシル基による置換度の総和をDSBとすると、DSA+DSBの値は2.2〜2.86であることが好ましく、2.40〜2.80であることが特に好ましい。DSBは1.50以上であることが好ましく、1.7以上であることが特に好ましい。そして、DSBはその28%以上が6位水酸基の置換基であることが好ましいが、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは31%以上、特に好ましくは32%以上が6位水酸基の置換基であることが好ましい。また、セルロースアシレートの6位のDSA+DSBの値が0.75以上であることが好ましく、0.80以上であることがより好ましく、0.85以上であることが特に好ましい。以上のようなセルロースアシレートを用いることにより、溶解性が好ましいドープや、粘度が低く、ろ過性がよいドープを製造することができる。特に非塩素系有機溶媒を用いる場合には、上記のようなセルロースアシレートが好ましい。
【0019】
炭素数が2以上であるアシル基としては、脂肪族基でもアリール基でもよく、特に限定されない。例えばセルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステルあるいは芳香族カルボニルエステル、芳香族アルキルカルボニルエステルなどがあり、これらは、それぞれさらに置換された基を有していてもよい。プロピオニル基、ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、iso−ブタノイル基、t−ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などを挙げることが出来る。これらの中でも、プロピオニル基、ブタノイル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、t−ブタノイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などがより好ましく、プロピオニル基、ブタノイル基が特に好ましい。
【0020】
ドープの原料とするセルロースアシレートは、その90重量%以上が粒径0.1mm〜4mmの粒子であることが好ましい。
【0021】
なお、セルロースアシレートの詳細については、特開2005−104148号公報の[0140]段落から[0195]段落に記載されており、これらの記載は本発明にも適用することができる。
【0022】
また、溶媒及び可塑剤,劣化防止剤,紫外線吸収剤,光学異方性コントロール剤,染料,マット剤,剥離剤等の添加剤についても、同じく特開2005−104148号公報の[0196]段落から[0516]段落に詳細に記載されており、これらの記載も本発明に適用することができる。
【0023】
ドープを製造するための溶媒としては、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン,トルエンなど)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン,クロロベンゼンなど)、アルコール(例えば、メタノール,エタノール,n−プロパノール,n−ブタノール,ジエチレングリコールなど)、ケトン(例えば、アセトン,メチルエチルケトンなど)、エステル(例えば、酢酸メチル,酢酸エチル,酢酸プロピルなど)及びエーテル(例えば、テトラヒドロフラン,メチルセロソルブなど)などが例示される。なお、ここで、ドープとはポリマーを溶媒に溶解または分散媒に分散して得られるポリマー溶液または分散液である。
【0024】
TACの溶媒としては、これらの溶媒の中でも炭素原子数1〜7のハロゲン化炭化水素が好ましく、ジクロロメタンが最も好ましい。そして、TACの溶解性、流延膜の支持体からの剥ぎ取り性、フィルムの機械的強度、フィルムの光学特性等の特性の観点から、炭素原子数1〜5のアルコールを一種ないし数種類を、ジクロロメタンに混合して用いることが好ましい。このとき、アルコールの含有量は、溶媒全体に対し2重量%〜25重量%であることが好ましく、5重量%〜20重量%であることがより好ましい。アルコールの好ましい具体例としては、メタノール,エタノール,n−プロパノール,イソプロパノール,n−ブタノール等が挙げられるが、中でも、メタノール,エタノール,n−ブタノール、あるいはこれらの混合物が好ましく用いられる。
【0025】
環境に対する影響を最小限に抑えることを目的にした場合には、ジクロロメタンを用いずにドープを製造してもよい。この場合の溶媒としては、炭素原子数が4〜12のエーテル、炭素原子数が3〜12のケトン、炭素原子数が3〜12のエステルが好ましく、これらを適宜混合して用いることがある。これらのエーテル、ケトン及びエステルは、環状構造を有するものであってもよい。また、エーテル、ケトン及びエステルの官能基(すなわち、−O−,−CO−及び−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、溶媒として用いることができる。また、溶媒は、例えばアルコール性水酸基のような他の官能基を化学構造中に有するものであってもよい。
【0026】
本発明は、ポリマーを溶剤に溶かして流延用のドープをつくると、ポリマーに残存する硫酸が核となってドープ中にゲル状不純物を生成するという考えに基づく。セルロースアシレート中には、これを合成する際に触媒として用いられた硫酸がそのまま含まれている他に、この硫酸が生成の基となった硫酸塩、スルホン酸塩、セルロースアシレートに結合したスルホン酸基が含まれる。これらは、後述するドープ製造設備とフィルム製造設備とを汚染する原因となる他、製造されるフィルムに混入してフィルムの輝点故障の原因となるなど光学フィルムとしての品質特性を低下させる。
【0027】
硫酸によってゲル状不純物が発生する機構の解明は十分ではないものの、以下のように推察される。ここでの硫酸は、硫酸基を含むものをいい、硫酸塩、セルロース硫酸エステル化合物がこれに含まれる。硫酸は、極性溶媒によって容易に電離する性質をもつ。また、セルロースアシレートのドープをつくる場合には極性溶媒が用いられる。したがって、これらはドープ中で電離してSO42−やHSO4を生じさせ、これらのイオンとセルロースアシレート分子構造の中のエネルギー的に不安定な部位とが複合体(クラスター)を形成する。この複合体は、製膜設備中でドープに剪断がかかるところやドープの温度や濃度を変化させるところ等でゲル状不純物となる。ドープに剪断がかかるところとしては、例えばドープの送液路や濾過装置等がある。なお、ゲル状不純物は、セルロースアシレートにおける硫酸の含有率に比例して多く生成するわけではなく、前記複合体(クラスター)の形成しやすい溶媒組成や、剪断力等の外的要因が関係していると考えられる。
【0028】
また、硫酸塩や硫酸のような無機化合物として存在する物質よりも、セルロースアシレートに結合したセルロース硫酸エステル化合物の方がゲル状不純物となりやすい。これは、分子構造の中のエネルギー的に不安定な部位を生じやすい高分子化合物の方が分子量のより小さい無機化合物よりも大きな複合体を形成しやすいためと考えられる。すなわち、総硫酸量のうち、セルロースアシレートに結合したセルロース硫酸エステル化合物(以降、結合硫酸と称する)の量が少なければ少ないほどゲル状不純物の発生が少なくなる。
【0029】
すなわち、セルロースアシレートフィルム中の結合硫酸の濃度が、70質量%以下であることが好ましい。結合硫酸濃度が70質量%よりも多いと、上述した複合体が形成される度合いが急速に大きくなるためである。ここで、結合硫酸濃度とは、総硫酸量(残留硫酸量)におけるセルロースに結合したセルロース硫酸エステル化合物(セルロースアシレートの2,3,6位のいずれか/全てが硫酸エステルとなっているものをいう)の割合をいい、(結合硫酸量)=(総硫酸量)−(遊離硫酸量)で求めることがきる。ここで、総硫酸濃度(残留硫酸濃度)とは、セルロースアシレートフィルム中の残留硫酸の割合をいい、結合硫酸、遊離硫酸、硫酸塩などに対応する硫酸を硫黄元素の含有量として算出した数値であり、後述する方法測定法にて定量する。また、遊離硫酸量は、文字通り遊離した硫酸量をいい、超音波による溶媒(水:メタノール=1:1)抽出を3回行った抽出溶液をイオンクロマトグラフィーにて定量する。
【0030】
また、前記セルロースアシレートフィルムから検出される総硫酸の濃度が、0.1ppm以上300ppm未満、1.0ppm以上100.0ppm未満であることがより好ましい。総硫酸の濃度が300ppm以上であると、前記結合硫酸量も相対的増加するからである。また、0.1ppm未満であると、ドープを初期乾燥したフィルムを流延支持体から剥離する際の剥離抵抗が上昇し、フィルムの配向制御が十分に行えず、光学特性が管理することができないという問題がある。
【0031】
本発明における総硫酸濃度は、以下の方法で求める。まずセルロースアシレートをサンプリングし、サンプリングしたセルロースアシレートを酸素雰囲気下で燃焼させて硫黄ガスを発生させてこれをトラップし、この硫黄を過酸化水素水で酸化して硫酸を生成させる。そして、この硫酸を水酸化ナトリウムで中和滴定することにより硫黄の量を求め、この値とサンプリングした重量とから求めた値である。したがって、サンプリング質量をX、硫黄の重量をYとするとき、本発明における硫酸濃度は[{(98/32)Y}/X]×100で求められる値とする。
【0032】
以上により、ゲル状不純物の発生が抑制されて、後述するドープ製造設備とフィルム製造設備が汚染されにくくなるため、連続製造時間を従来よりも長くことがでる。また、ゲル状不純物がフィルム中に残存するということがないため、得られるフィルムの品質特性が向上するという効果がある。
【0033】
セルロースアシレートフィルム中の結合硫酸の濃度が70質量%以下となるように、前記ドープに含まれる水分の割合を、0.1質量%以上1.0質量%以下とすることが好ましい。ドープ中の水分が0.1質量%未満であるとドープを加熱しても結合しているスルホン酸基がポリマーからはずれにくく、1.0%以上であると極性溶媒である水分子によりゲル状不純物の核となる複合体が形成しやすくなるからである。
【0034】
なお、セルロースアシレートの溶媒に対する溶解は、後述の加熱装置18での説明の通り、セルロースアシレートと溶媒との混合物を70℃以上100℃以下の温度範囲に加温した条件下で実施することが好ましい。セルロースアシレートと溶媒との混合物が70℃未満であると、結合している硫酸基がセルロースアシレートからはずれにくい。一方、100℃を超えると複合体の形成が促進されうるからである。
【0035】
[ドープ製造方法]
図1にドープ製造設備を示す。ただし、本発明はここに示すドープ製造装置及び方法に限定されない。ドープ製造設備10は、溶媒を貯留するための溶媒タンク11と、セルロースアシレートを供給するためのホッパ12と、添加剤を貯留するための添加剤タンク15と、溶媒とセルロースアシレートと添加剤とを混合して混合液16とする混合タンク17と、混合液16を加熱するための加熱装置18と、加熱された混合液16の温度を調整するための温度調整器21と、温度調整器21からの混合液16をろ過するろ過装置22と、ろ過装置22からのドープ24の濃度を調整するためのフラッシュ装置26と、濃度調整されたドープ24をろ過するためのろ過装置27とを備える。そしてドープ製造設備10には、さらに、溶媒を回収するための回収装置28と、回収された溶媒を再生するための再生装置29とが備えられてある。そして、このドープ製造設備10は、ストックタンク32を介して溶液製膜設備40に接続される。なお、送液量を調節するためのバルブ36〜38と、送液用のポンプ41,42とがドープ製造設備10には設けられるが、これらが配される位置及びポンプ数の増減については適宜変更される。
【0036】
ドープ製造設備10によりドープ24は以下の方法で製造される。バルブ37を開とすることにより、溶媒は溶媒タンク11から混合タンク17に送られる。次に、セルロースアシレートがホッパ12から混合タンク17に送り込まれる。このとき、セルロースアシレートは、計量と送出とを連続的に行う送出手段により混合タンク17に連続的に送りこまれてもよいし、計量して所定量を送出するような送出手段により混合タンク17に断続的に送り込まれてもよい。また、添加剤溶液は、バルブ36の開閉操作により必要量が添加剤タンク15から混合タンク17に送り込まれる。
【0037】
添加剤は、溶液として送り込む方法の他に、例えば添加剤が常温で液体である場合には、その液体状態のままで混合タンク17に送り込むことができる。また、添加剤が固体の場合には、ホッパ等を用いて混合タンク17に送り込む方法も可能である。添加剤を複数種類添加する場合には、添加剤タンク15の中に複数種類の添加剤を溶解させた溶液を入れておくこともできる。または、複数の添加剤タンクを用いて、それぞれに添加剤が溶解している溶液を入れ、それぞれ独立した配管により混合タンク17に送り込むこともできる。
【0038】
前述した説明においては、混合タンク17に入れる順番が、溶媒、セルロースアシレート、添加剤であったが、この順番に限定されない。また、添加剤は必ずしも混合タンク17でセルロースアシレート及び溶媒と混合することに限定されず、後の工程でセルロースアシレートと溶媒との混合物にインライン混合方式等で混合されてもよい。
【0039】
混合タンク17には、その外表を覆い、混合タンク17との間に伝熱媒体が供給されるジャケット46と、モータ47により回転する第1攪拌機48と、モータ51により回転する第2攪拌機52が取り付けられていることが好ましい。混合タンク17は、ジャケット46の内側に流れ込む伝熱媒体により温度調整され、その好ましい温度範囲は−10℃〜55℃の範囲である。第1攪拌機48,第2攪拌機52のタイプを適宜選択して使用することにより、セルロースアシレートが溶媒により膨潤した混合液16を得る。第1攪拌機48は、アンカー翼を有するものであることが好ましく、第2攪拌機52は、ディゾルバータイプの偏芯型攪拌機であることが好ましい。
【0040】
次に、混合液16は、ポンプ41により加熱装置18に送られる。加熱装置18は、管本体(図示せず)とこの管本体との間に伝熱媒体を通すためのジャケットとを有するジャケット付き管であることが好ましく、さらに、混合液16を加圧する加圧部(図示せず)を有することが好ましい。このような加熱装置18を用いることにより、加熱条件下または加圧加熱条件下で混合液16中の固形分を効果的かつ効率的に溶解させることができる。以下、このように加熱により固形成分を溶媒に溶解する方法を加熱溶解法と称する。加熱溶解法においては、混合液16を70℃以上100℃以下の範囲となるように加熱することが好ましく、この温度範囲は2MPaの加圧下でのものである。
【0041】
混合液16を温度調整器21により略室温とした後に、ろ過装置22によりろ過して不純物や凝集物等の異物を取り除きドープ24とする。ろ過装置22に使用されるフィルタは、その平均孔径が100μm以下であることが好ましい。ろ過流量は、50リットル/hr.以上であることが好ましい。
【0042】
ろ過後のドープ24は、バルブ38によりストックタンク32に送られて一旦貯留された後、フィルムの製造に用いられる。
【0043】
ところで、上記のように、固形成分を一旦膨潤させてから、溶解して溶液とする方法は、セルロースアシレートの溶液における濃度を上昇させる場合ほど、ドープ製造に要する時間が長くなり、製造効率の点で問題となる場合がある。そのような場合には、目的とする濃度よりも低濃度のドープを一旦つくり、その後に目的の濃度とする濃縮工程を実施することが好ましい。例えば、バルブ38により、ろ過装置22でろ過されたドープ24をフラッシュ装置26に送り、このフラッシュ装置26でドープ24の溶媒の一部を蒸発させることによりドープ24を濃縮することができる。濃縮されたドープ24はポンプ42によりフラッシュ装置26から抜き出されてろ過装置27へ送られる。ろ過の際のドープ24の温度は、0℃〜200℃であることが好ましい。ろ過装置27で異物を除去されたドープ24は、ストックタンク32へ送られ一旦貯留されてからフィルム製造に用いられる。なお、濃縮されたドープ24には気泡が含まれていることがあるので、ろ過装置27に送る前に予め泡抜き処理を実施することが好ましい。泡抜き方法としては、例えばドープ24に超音波を照射する超音波照射法等の、公知の種々の方法が適用される。
【0044】
また、フラッシュ装置26でのフラッシュ蒸発により発生した溶媒ガスは、凝縮器(図示せず)を備える回収装置28により凝縮されて液体となり回収される。回収された溶媒は、再生装置29によりドープ製造用の溶媒として再生されて再利用される。このような回収及び再生利用により、製造コストの点での利点があるとともに、閉鎖系で実施されるために人体及び環境への悪影響を防ぐ効果がある。
【0045】
以上の製造方法により、セルロースアシレート濃度が5重量%〜40重量%であるドープ24を製造することができる。セルロースアシレート濃度は15重量%以上30重量%以下の範囲とすることがより好ましく、17重量%以上25重量%以下の範囲とすることがさらに好ましい。また、添加剤の濃度は、固形分全体に対して1重量%以上20重量%以下の範囲とすることが好ましい。
【0046】
なお、TACフィルムを得る溶液製膜法における素材、原料、添加剤の溶解方法、ろ過方法、脱泡、添加方法については、特開2005−104148号公報の[0517]段落から[0616]段落が詳しく、これらの記載も本発明に適用することができる。
【0047】
[フィルム製造方法]
図2は溶液製膜設備40を示す概略図である。ただし、本発明は、この溶液製膜設備40に限定されるものではない。溶液製膜設備40には、ストックタンク32から送られてくるドープ24から異物を除去するろ過装置61と、このろ過装置61でろ過されたドープ24を流延してセルロースアシレートフィルム(以下、単にフィルムと称する)62とする流延室63と、フィルム62の両側端部を保持してフィルム62を搬送しながら乾燥するテンタ64と、フィルム62の両側端部を切り離す耳切装置67と、フィルム62を複数のローラ68に掛け渡して搬送しながら乾燥する乾燥室69と、フィルム62を冷却するための冷却室71と、フィルム62の帯電量を減らすための除電装置72と、側端部にエンボス加工を施すナーリング付与ローラ対73と、フィルム62を巻き取る巻取室76とが備えられる。
【0048】
ストックタンク32には、モータ77で回転する攪拌機78が取り付けられており、攪拌機78の回転によりドープ24が撹拌される。そしてポンプ80によりストックタンク32中のドープ24はろ過装置61に送られる。
【0049】
流延室63には、ドープ24を流出する流延ダイ81と、走行する支持体としての流延バンド82とを備える。流延ダイ81の材質としては、2相ステンレス鋼、または、析出硬化型のステンレス鋼が好ましく、その熱膨張率は2×10−5(℃−1)以下であることが好ましい。そして、電解質水溶液での強制腐食試験でSUS316と略同等の耐腐食性を有し、さらに、ジクロロメタン、メタノール、水の混合液に3ヵ月浸漬しても気液界面にピッティング(孔開き)が生じないような耐腐食性を有するものが好ましい。なお、流延ダイ81は、鋳造後1ヶ月以上経過した素材を研削加工することにより作製されることが好ましく、これにより、流延ダイ81の内部をドープ24が一様に流れ、流延膜24aにスジなどが生じることが防止される。流延ダイ81のドープ24と接するいわゆる接液面は、その仕上げ精度が表面粗さで1μm以下、真直度がいずれの方向にも1μm/m以下であることが好ましい。流延ダイ81のスリット(図示なし)のクリアランスは、自動調整により0.5mm〜3.5mmの範囲とされる。流延ダイ81のリップ先端の接液部の角部分について、その面取り半径Rは、流延ダイ81の全巾にわたり一定かつ50μm以下とされる。流延ダイ81の内部における剪断速度が1(1/sec)〜5000(1/sec)とされることが好ましい。流延ダイ81はコートハンガー型のダイが好ましい。
【0050】
流延ダイ81の幅は特に限定されるものではないが、最終製品となるフィルム62の幅の1.1倍〜2.0倍程度であることが好ましい。また、製膜の際のドープ24の温度が所定温度に保持されるように、流延ダイ81の温度を制御する温度コントローラ(図示なし)が流延ダイ81に取り付けられることが好ましい。さらに、流延ダイ81には、流出するときのビードの厚みを調整するために、流延ダイ81のスリットの隙間を調整する厚み調整ボルト(ヒートボルト)が幅方向に所定の間隔で複数備えられることが好ましく、ヒートボルトが自動厚み調整機構により制御されることが好ましい。ヒートボルトは予め設定されるプログラムによりポンプ(高精度ギアポンプが好ましい)81の送液量に応じて制御され、スリットの隙間のプロファイルが設定される。ドープ24の送り量を精緻に制御するために、ポンプ80は高精度ギアポンプであることが好ましい。また、溶液製膜設備40には、例えば赤外線厚み計のような厚み測定機を設け、フィルム62の厚みプロファイルに基づく調整プログラムと厚み測定機による検知結果とにより、自動厚み調整機構へのフィードバック制御を行ってもよい。製品としてのフィルム62の両側端を除く任意の2つの位置での厚み差が1μm以内となるように、先端リップのスリット間隔を±50μm以下に調整できる流延ダイ81を用いることが好ましい。
【0051】
流延ダイ81のリップ先端には硬化膜が形成されていることがより好ましい。硬化膜の形成方法は、特に限定されるものではないが、セラミックスコーティング、ハードクロムメッキ、窒化処理方法などが挙げられる。硬化膜としてセラミックスを用いる場合には、研削することができ気孔率が低く、脆くなく、耐腐食性に優れ、かつドープ24との親和性や密着性がないものが好ましい。具体的には、タングステン・カーバイド(WC)、Al、TiN、Crなどが挙げられるが、中でも特に好ましいものはWCである。WCコーティングは、溶射法で行うことができる。
【0052】
ドープ24が流延ダイ81のリップ先端で局所的に乾燥固化することを防止するために、リップ先端に溶媒を供給するための溶媒供給装置(図示しない)をリップ先端近傍に取り付けることが好ましい。溶媒が供給される位置は、流延ビードの両側端部とリップ先端の両側端部と外気とにより形成される三相接触線の周辺部が好ましい。供給される溶媒の流量は、片側それぞれに対し0.1mL/分〜1.0mL/分とすることが好ましい。この場合の溶媒は、ドープを可溶化する溶媒であり、ドープの固形分のほとんどがセルロースアシレートである場合には、例えば、ジクロロメタン86.5重量部,メタノール13重量部,n−ブタノール0.5重量部の混合物が好ましい。これにより、異物、例えばドープ24から析出した固形成分や外部から流延ビードに混入したものが流延膜24a中に混合してしまうことを防止することができる。なお、溶媒を供給するポンプとしては、脈動率が5%以下のものを用いることが好ましい。
【0053】
流延ダイ81の下方の流延バンド82は、回転ローラ85,86に掛け渡され、少なくともいずれか一方の回転ローラの駆動回転により連続的に搬送される。
【0054】
流延バンド82の幅は特に限定されるものではないが、ドープ24の流延幅の1.1倍〜2.0倍の範囲であることが好ましい。また、長さが20m〜200m、厚みが0.5mm〜2.5mmであり、表面粗さが0.05μm以下となるように研磨されている流延バンド82が好ましく用いられる。
【0055】
回転ローラ85,86には、伝熱媒体を回転ローラ85,86に供給してローラの表面温度を制御する伝熱媒体循環装置87が取り付けられることが好ましい。本実施形態では、回転ローラ85,86に伝熱媒体流路(図示せず)が形成されており、その流路中を、所定の温度に保持されている伝熱媒体が通過することにより、回転ローラ85,86の温度が所定の値に保持されるものとなっている。流延バンド82の表面温度は、溶媒の種類、固形成分の種類、ドープ24の濃度等に応じて適宜設定する。
【0056】
回転ローラ85,86、及び流延バンド82に代えて回転ドラム(図示せず)を支持体として用いることもできる。この場合には、回転速度むらが所定の回転速度の0.2%以内となるように高精度で回転できるものであることが好ましい。回転ドラムは、表面の平均粗さが0.01μm以下であることが好ましく、表面がクロムメッキ処理等を施されているものが好ましい。これにより、十分な硬度と耐久性とを向上させることができる。なお、回転ドラム、流延バンド82、回転ローラ85,86は、表面欠陥が最小限に抑制されていることが好ましい。具体的には、30μm以上のピンホールが無く、10μm以上30μm未満のピンホールは1個/m以下であり、10μm未満のピンホールは2個/m以下であることが好ましい。
【0057】
流延ダイ81の近傍には、流延ダイ81から流延バンド82にかけて形成される流延ビードの流延バンド82走行方向における上流側を圧力制御するために減圧チャンバ90が備えられることが好ましい。
【0058】
バンド53の近傍には、流延膜24aの近傍に乾燥空気を出す送風機91〜93が備えられる。流延室63には、その内部温度を所定の値に保つための温調装置97と、揮発した有機溶媒を凝縮回収するための凝縮器(コンデンサ)98とが設けられる。そして、凝縮液化した有機溶媒を回収するための回収装置99が流延室63の外部には設けられてある。
【0059】
流延室63の下流の渡り部101には、送風機102が備えられる。また、耳切装置67には、切り取られたフィルム62の側端部屑を細かく切断処理するためのクラッシャ103が備えられる。
【0060】
乾燥室69には、フィルム62から蒸発して発生した溶媒ガスを吸着回収するための吸着回収装置106が取り付けられてある。乾燥室69の下流には冷却室71が設けられており、乾燥室69と冷却室71との間にフィルム62の含水量を調整するための調湿室(図示しない)がさらに設けられてもよい。除電装置72は、除電バー等のいわゆる強制除電装置であり、フィルム62の帯電圧を所定の範囲となるように調整する。除電装置72の位置は、冷却室71の下流側に限定されない。ナーリング付与ローラ対73は、フィルム62の両側端部にエンボス加工でナーリングを付与する。巻取室76の内部には、フィルム62を巻き取るための巻取ロール107と、その巻き取り時のテンションを制御するためのプレスローラ108とが備えられている。
【0061】
次に、フィルム62を製造する方法の一例を以下に説明する。ドープ24は、ストックタンク32に送られ、この中で攪拌機78の回転により常に均一にされる。これにより、流延に供されるまで、固形分の析出や凝集が抑制される。ドープ24には、この攪拌の際にも各種添加剤を適宜混合させることができる。そして、ろ過装置61でのろ過により、所定粒径以上のサイズの異物やゲル状の異物を取り除く。
【0062】
ろ過された後のドープ24は、流延ダイ81から流延バンド82に流延される。流延時におけるドープ24の温度は−10〜57℃の範囲で一定、流延バンド82の表面温度は−20〜40℃の範囲で一定とされることが好ましい。流延バンド82に生じるテンションが10N/m〜10N/mの範囲となるように、回転ローラ85と回転ローラ86との相対位置、及び少なくともいずれか一方の回転速度が調整される。また、流延バンド82と回転ローラ85,86との相対速度差は、0.01m/min以下とされる。流延バンド82の速度変動を0.5%以下とし、流延バンド82が一周する際に生じる幅方向での位置ずれ、つまり蛇行は1.5mm以下とされることが好ましい。この蛇行を抑制するために、流延バンド82の側縁の位置を検出する検出器(図示しない)とこの検出器による検出データに応じて流延バンド82の位置を調整する位置調整機(図示なし)とを設けて、流延バンド82の位置をフィードバック制御することがより好ましい。さらに、流延ダイ81直下における流延バンド82について、回転ローラ85の回転に伴う上下方向の位置変動が200μm以内となるようにすることが好ましい。また、流延室63の温度は、温調装置97により−10℃〜57℃とされることが好ましい。なお、流延室63の内部で蒸発した溶媒は回収装置99により回収された後、再生させてドープ製造用の溶媒として再利用される。
【0063】
流延ダイ81から流延バンド82にかけては流延ビードが形成され、流延バンド82上には流延膜24aが形成される。流延ビードの様態を安定させるために、このビードに関し上流側のエリアは、所定の圧力値となるように減圧チャンバ90で制御される。ビードに関して上流側のエリアの圧力は、下流側のエリアよりも2000Pa〜10Pa低くすることが好ましい。なお、減圧チャンバ90にジャケット(図示しない)を取り付けて、内部温度が所定の温度を保つようにすることが好ましい。この温度は、ドープの溶媒の凝縮点以上であることが好ましい。また、流延ビードを所望の形状に保つために、流延ダイ81のエッジ部に吸引装置(図示せず)を取り付けてビードの両側を吸引することが好ましい。この吸引風量は、1L/min.〜100L/min.の範囲であることが好ましい。
【0064】
流延膜24aは、自己支持性をもつようになった後に、剥取ローラ109で支持されながら流延バンド82から剥ぎ取られる。剥ぎ取り時における流延膜24aの残留溶媒の重量は、固形分の重量を100としたときに20〜250であることが好ましい。溶媒を含んだ状態のフィルム62は、複数のローラに支持されて渡り部101を搬送された後に、テンタ64に送られる。渡り部101では、下流側のローラの回転速度を上流側のローラの回転速度よりも速くすることにより、フィルム62にドローテンションを付与させることが可能である。また、渡り部101では、送風機102から所望の温度の乾燥風がフィルム62近傍に送られ、またはフィルム62に直接吹き付けられ、フィルム62の乾燥を進行させる。このとき乾燥風の温度は、20℃〜250℃であることが好ましい。
【0065】
テンタ64に送られたフィルム62は、その両端部がクリップ64aにより把持されて、搬送されながら乾燥される。クリップに代えてピンを用い、このピンでフィルムを突き刺して保持してもよい。また、テンタ64の内部は、フィルム62の搬送方向に区画され、区画毎に温度調整されることが好ましい。テンタ64では、フィルム62を幅方向に延伸させることが可能とされている。このように、渡り部101とテンタ64との少なくともいずれかひとつにおいては、フィルム62の流延方向と幅方向との少なくとも1方向を、延伸前の寸法に対し100.5%〜300%の寸法となるように延伸することが好ましい。
【0066】
フィルム62は、テンタ64で所定の残留溶媒量まで乾燥された後、その両側端部が耳切装置67により切断除去される。切り離された両側端部はカッターブロワ(図示なし)によりクラッシャ103に送られる。クラッシャ103により、側端部は粉砕されてチップとなる。このチップはドープ製造用に再利用されるので、原料の有効利用を図ることができる。なお、この両側端部の切断工程については省略することもできるが、前記流延工程から前記フィルムを巻き取る工程までのいずれかで行うことが好ましい。
【0067】
一方、両側端部を切断除去されたフィルム62は、乾燥室69に送られて、さらに乾燥される。乾燥室69では、フィルム62はローラ68に巻き掛けられながら搬送される。乾燥室69の内部温度は、特に限定されるものではないが、50〜160℃とすることが好ましい。なお、乾燥室69は、送風温度を変えるために、複数の区画に分割されていることがより好ましい。また、耳切装置67と乾燥室69との間に予備乾燥室(図示せず)を設けてフィルム62を予備乾燥すると、乾燥室69でフィルム温度が急激に上昇することが防止されるので、乾燥室69でのフィルム62の形状変化を抑制することができる。乾燥室69で蒸発して発生した溶媒ガスは、吸着回収装置106により吸着回収される。溶媒成分が除去された空気は、乾燥室69の内部に乾燥風として再度送られる。
【0068】
フィルム62は、冷却室71で略室温にまで冷却される。なお、乾燥室69と冷却室71との間に調湿室を設ける場合には、調湿室では所望の湿度及び温度に調整された空気をフィルム62に吹き付けることが好ましい。これにより、フィルム62のカールの発生や巻き取る際の巻き取り不良を抑制することができる。
【0069】
溶液製膜方法では、支持体から剥ぎ取られたフィルムを巻き取るまでの間に、乾燥工程や側端部の切除除去工程などの様々な工程が行われている。これらの各工程内、あるいは各工程間では、フィルムは主にローラにより支持または搬送されている。これらのローラには、駆動ローラと非駆動ローラとがあり、非駆動ローラは、主に、フィルムの搬送路を決定するとともに搬送安定性を向上させるために使用される。
【0070】
除電装置72により、フィルム62が搬送されている間の帯電圧を所定の値とする。除電後の帯電圧は−3kV〜+3kVとされることが好ましい。さらに、フィルム62は、ナーリング付与ローラ対73によりナーリングが付与されることが好ましい。なお、ナーリングされた箇所の凹凸の高さが1μm〜200μmであることが好ましい。
【0071】
フィルム62は、巻取室76の巻取ロール107で巻き取られる。プレスローラ108で所望のテンションをフィルム62に付与しつつ巻き取ることが好ましい。なお、テンションは巻取開始時から終了時まで徐々に変化させることがより好ましく、これによりフィルムロールにおける過度な巻き締めを防止することができる。巻き取られるフィルムの長さは100m以上とすることが好ましい。巻き取られるフィルム62の幅は600mm以上であることが好ましく、1400〜1800mm以下であることが好ましい。しかし、1800mmよりも幅が大きい場合でも本発明は適用される。また、本発明は、厚みが15μm以上100μm以下の薄いフィルムを製造する際にも本発明は適用される。
【0072】
本発明では、ドープ24を流延する際に、2種類以上のドープを同時積層共流延又は逐次積層共流延させる方法を用いてもよい。同時積層共流延を行う際には、フィードブロックを取り付けた流延ダイを用いても良いし、マルチマニホールド型流延ダイを用いても良い。共流延により多層からなるフィルムは、表面に露出する2層のうちいずれか一方の厚さが、フィルム全体の厚みの0.5%〜30%であることが好ましい。さらに、同時積層共流延を行う場合には、ダイスリットから支持体にドープを流延する際に、高粘度ドープが低粘度ドープにより包み込まれて流延されるように各ドープの濃度を予め調整しておくことが好ましい。また、同時積層共流延を行なう場合には、ダイスリットから支持体にかけて形成されるビードのうち、外界と接する、つまり露出するドープが内部のドープよりも貧溶媒の比率が大きい処方とされることが好ましい。
【0073】
流延ダイ、減圧チャンバ、支持体などの構造、共流延、剥離法、延伸、各工程の乾燥条件、ハンドリング方法、カール、平面性矯正後の巻取り方法から、溶媒回収方法、フィルム回収方法まで、特開2005−104148号公報の[0617]段落から[0889]段落に詳しく記述されている。これらの記載は本発明に適用することができる。
【0074】
[性能・測定法]
(カール度・厚み)
巻き取られたセルロースアシレートフィルムの性能及びそれらの測定法は、特開2005−104148号の[0112]段落から[0139]段落に記載されている。これらも本発明にも適用することができる。
【0075】
(用途)
前記セルロースアシレートフィルムは、特に偏光板保護フィルムとして有用である。セルロースアシレートフィルムを偏光子に貼り合わせて偏光板とし、液晶表示装置は、通常は、液晶層が2枚の偏光板で挟まれる構造である。ただし、液晶層と偏光板との配置は限定されるものではなく、周知の各種配置とすることができる。特開2005−104148号公報には、液晶表示装置として、TN型,STN型,VA型,OCB型,反射型、その他の例が詳しく記載されており、これは、本発明にも適用することができる。また、同公報には光学的異方性層を付与したセルロースアシレートフィルムや、反射防止、防眩機能を付与したセルロースアシレートフィルム、適度な光学性能を付与した二軸性セルロースアシレートフィルムとしてこれを光学補償フィルムとして用いる記載もある。これらは、偏光板保護フィルムと兼用することもできる。これらの記載内容は、本発明にも適用することができる。特開2005−104148号の[1088]段落から[1265]段落に詳細が記載されている。
【0076】
得られるフィルムは、偏光板保護フィルムとして用いることができる。さらにテレビ用途などの液晶表示装置の視野角依存性を改良するための光学補償フィルムとしても使用可能である。そのため、従来のTNモードだけでなくIPSモード、OCBモード、VAモードなどにも用いられる。また、前記偏光板保護膜用フィルムを用いて偏光板を構成しても良い。
【実施例1】
【0077】
次に、本発明の実施例を説明する。下記の配合でドープ24を製造した。
[ドープ24の原料及び配合比]
・セルローストリアセテート(TAC) 100重量部
(アセチル基による置換度2.81(酢化度60.2%),Mw/Mn=2.7,粘度平均重合度305,ジクロロメタン溶液中6重量%の粘度350mPa・s)
・ジクロロメタン(第1溶媒) 320重量部
・メタノール(第2溶媒) 83重量部
・1−ブタノール 3重量部
・可塑剤A 7.6重量部
・可塑剤B 3.8重量部
・UV剤a:2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール 0.7重量部
・UV剤b:2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール 0.3重量部
・クエン酸エステル混合物(クエン酸、モノエチルエステル、ジエチルエステル、トリエチルエステル混合物) 0.006重量部
・微粒子(二酸化ケイ素(平均粒径15nm)、モース硬度 約7) 0.05重量部
なお、上記可塑剤Aはトリフェニルフォスフェート(TPP)、可塑剤Bはビフェニルジフェニルフォスフェート(BDP)である。
【0078】
TACの種類を代えて実験1〜実験15及び比較実験1〜比較実験6を実施した。比較実験1〜6は本発明の範囲である実験1〜18に対する比較実験である。表1では、各ドープにおける水分量(質量%)と、加熱装置18における混合液16の加圧下での温度(℃)と、フィルムにおける結合硫酸量(質量%)と、総硫酸量(ppm)と、を記載する。
【0079】
[ドープ仕込み]
図1に示すドープ製造設備10を用いてドープ24をつくった。攪拌羽根を有する4000Lのステンレス製の溶媒タンク11で、前記の2種の溶媒、つまりジクロロメタンとメタノールとを混合してよく攪拌し、混合溶媒とした。なお、上記(1)における溶媒成分は、すべてその含水率が0.5重量%以下のものである。次に、TACのフレーク状粉体をホッパ12から混合タンク17に徐々に送った。TACは、回転軸にアンカー翼を備えたディゾルバータイプの偏芯攪拌機48により、所定の攪拌条件で30分間分散された。分散開始時の温度は25℃であり、最終到達温度は48℃である。さらに、(1)に示す原料のうち添加剤成分を予め混合してつくった添加剤液を添加剤タンク15から混合タンク17に送って、混合タンク17での全重量が2000kgとなるようした。添加剤溶液の分散を終了した後、高速攪拌を停止した後、アンカー翼の周速を所定の値に設定してさらに100分間攪拌し、TACフレークを膨潤させて膨潤液としての混合液16を得た。膨潤終了までは窒素ガスによりタンク内を0.12MPaになるように加圧した。この際の混合タンク17の内部は、酸素濃度が2vol%未満であり防爆上で問題のない状態に保たれた。また混合液16の水分含有率は0.3重量%であった。
【0080】
[溶解・ろ過]
混合液16を混合タンク17からポンプを用いてジャケット付配管である加熱装置18に送液した。加熱装置18では、混合液16を50℃にまで加熱して、さらに2MPaの加圧下で表1の「温度」欄に記載の温度になるまで加熱し、溶解した。このときの加熱時間は15分であった。次に、溶解された液を、温度調整器21で36℃まで温度を下げ、公称孔径8μmのろ材を備えたろ過装置22を通過させた。この際、ろ過装置22における1次側圧力を1.5MPa、2次側圧力を1.2MPaとした。高温にさらされるフィルタ、ハウジング、及び配管としては、ハステロイ合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の伝熱媒体を流通させるジャケットを備えたものを使用した。得られたドープ24の固形分濃度は19%である。
【0081】
つぎに、このドープ24に弱い超音波を照射することによりさらに脱泡を行った。その後、ポンプを用いて1.5MPaに加圧した状態で、ろ過装置27を通過させた。ろ過装置27では、最初公称孔径10μmの焼結繊維金属フィルタ(日本精線(株)製、グレード;06N)を通過させ、ついで同じく10μmの焼結繊維フィルタを通過させた。それぞれの1次側圧力は1.5MPa、1.2MPaであり、2次側圧力は1.0MPa、0.8MPaであった。ろ過後のドープ温度を36℃にした後に、2000Lのステンレス製ストックタンク32にドープ24を送って貯蔵した。ストックタンク32は攪拌軸にアンカー翼を備えた攪拌機78を有しており、この攪拌機78により内部が常時攪拌される。なお、以上のドープ製造設備では、ドープと接するいずれの各種装置及び部材には、腐食などの問題は全く生じなかったことが確認された。
【0082】
[吐出・直前添加・流延・ビード減圧]
図2に示す溶液製膜設備40を用いてフィルム62を製造した。ドープ24を高精度ギアポンプ80でろ過装置61へ送った。このポンプ80は、ポンプ80の1次側を増圧する機能を有している。そして、1次側の圧力が0.8MPaになるようにインバーターモーターによりポンプ80の上流側に対するフィードバック制御を行った。ポンプ80は容積効率99.2%、吐出量の変動率0.5%以下の性能をもつ。また、その吐出圧力は1.5MPaであった。そして、ろ過装置61を経たドープ24を流延ダイ81に送液した。
【0083】
乾燥された後のフィルム62の厚みが100μmとなるように、流延ダイ81の吐出口におけるドープ24の流量を調整して流延を行った。ドープ24を所定の温度にするために、流延ダイ81にジャケット(図示しない)を設けて、ジャケット内に供給する伝熱媒体の温度と、流延ダイ81と配管とを所定の温度にした。
【0084】
流延ダイ81は、コートハンガータイプのダイである。流延ダイ81の1次側には、この部分を減圧するための減圧チャンバ90を設置した。その際に、ビードの長さが所定の値となるようにビード両面側の圧力差を設定した。また、減圧チャンバ90は、流延部周囲のガスの凝縮温度よりも高い温度に設定できる機構を具備したものであった。流延ダイ81の流出口におけるビードの前面部及び背面部にはラビリンスパッキン(図示しない)を設け、また、流出口の両端には開口部を設けた。また、減圧チャンバ90によりビードに関して上流側の圧力を下流側の圧力よりも低くした。また、減圧チャンバ90には、その内部温度を所定の温度で一定にするためにジャケット(図示しない)を取り付けた。そのジャケットの内側には所定温度に調整された伝熱媒体を供給した。さらに、流延ダイ81には、流延ビードの両縁の乱れを調整するためのエッジ吸引装置(図示しない)が取り付けた。
【0085】
[流延ダイ]
流延ダイ81の材質は、熱膨張率が2×10−5(℃−1)以下の2相ステンレス鋼である。そしてこれは、電解質水溶液での強制腐食試験においてSUS316製と略同等の耐腐食性を有する素材であり、また、ジクロロメタン,メタノール,水の混合液に3ヶ月浸漬しても気液界面にピッティング(孔開き)が生じない耐腐食性を有する。流延ダイ81の接液面の表面粗さ、真直度、及びリップ先端の接液部の角部分の面取り半径Rは、それぞれ所定の値となるように加工されている。流延ダイ81のリップ先端には、溶射法によりWC(タングステンカーバイド)コーティングをおこない硬化膜を設けた。
【0086】
さらに流延ダイ81の吐出口には、流出するドープ24が局所的に乾燥固化することを防止するために、固まったドープ24を溶かすことができる溶剤を流延ビードの両側端部と吐出口との界面部に対し、ポンプによりそれぞれ所定量供給した。
【0087】
[バンド]
ステンレス製のバンド82は、所定の厚み及び表面粗さになるように予め研磨してある。バンド82は、材質がSUS316製であり、十分な耐腐食性と強度を有する。バンド82の搬送方向における張力と、バンド82と回転ローラ85,86との相対速度差とを所定の値以下とした。バンド82の速度変動、及び、流延ダイ81の直下における流延ダイ81のリップ先端とバンド82との上下方向における位置変動は、それぞれ所定の値となるように調整してある。また、バンド82が1周する間の蛇行幅が、1.5mm以内に制限されるようにバンド82の両端位置を検出して位置を制御した。
【0088】
流延ダイ81側の回転ローラ85には所定温度の伝熱媒体を流し、他方の回転ローラ86には流延膜24aを乾燥するための温度に制御された伝熱媒体を流した。流延直前のバンド82の中央部の表面温度は、両側端との温度差が所定の値となるように制御した。
【0089】
[流延乾燥]
流延室63の温度は、温調装置97により制御した。バンド82の下部における流延膜24aに対しては、流延膜24aの温度を所定の値とするように送風機91〜93で送風した。乾燥風の飽和温度とバンド82上での乾燥雰囲気における酸素濃度とは所定の値に保持した。酸素濃度の調整は、窒素ガスによる空気の置換により実施した。
【0090】
流延膜24a中の溶媒比率が乾量基準で50重量%になった時点でバンド82から剥取ローラ65で支持しながらフィルム62として剥ぎ取った。なお、この乾量基準による溶媒含有率は、サンプリング時におけるフィルム重量をx、そのサンプリングフィルムを乾燥した後の重量をyとするとき{(x−y)/y}×100で求める値である。剥取不良を抑制するためにバンド82の速度に対する剥取速度を調整した。乾燥により発生した溶媒ガスは温度制御された凝縮器98で凝縮液化して回収装置99で回収した。回収された溶媒は、水分含有率が所定値以下となるように処理された。溶媒が除去された乾燥風は再度加熱され乾燥風として再利用される。フィルム62を、ローラを介して搬送し、テンタ64に送った。渡り部101では、フィルム62に対して送風機102から乾燥風を送った。なお、渡り部101でのフィルム62には所定値のテンションが付与されている。
【0091】
[テンタ搬送・乾燥・耳切]
テンタ64において、フィルム62は、クリップ64aでその両端を固定されながら搬送され、この間、乾燥風により乾燥される。なお、クリップ64aは、伝熱媒体の供給により冷却された。クリップ64aの搬送にはチェーンが用いられる。テンタ64を出てきたフィルム62の残留溶媒量が所定値となるように、テンタ64の条件を設定した。テンタ64内ではフィルム62を搬送しつつ幅方向に延伸した。テンタ64の内部で蒸発した溶媒は凝縮器により凝縮液化して回収した。そして凝縮溶媒は、含まれる水分量が所定値以下にされて再使用に供した。
【0092】
テンタ64から出たフィルム62の両側端部を耳切装置67により切断除去した。
【0093】
[後乾燥・除電]
フィルム62をローラ乾燥装置69で高温乾燥した。ローラ乾燥装置69をフィルム62の搬送方向に4区画に分割して、各区画では所定の温度の乾燥風を送風機(図示しない)から給気した。フィルム62のローラ62aによる搬送テンションは所定の値に制御され、残留溶媒量が所定値になるまでフィルム62を乾燥した。ローラ62aは、その材質がアルミ製もしくは炭素鋼製であり、その表面にハードクロムメッキが施されたものである。ローラ62aとしては、その表面が平滑なものとブラストによりマット化加工したものとを用いた。
【0094】
乾燥風に含まれる溶媒ガスは、吸着回収装置106を用いて吸着回収除去した。使用した吸着剤は活性炭であり、脱着は乾燥窒素を用いて行った。回収した溶媒は所定値以下の水分量にされてから、ドープ製造用溶媒として再利用された。乾燥風には溶媒ガスの他、可塑剤,UV吸収剤,その他の高沸点の物質が含まれるので、冷却器およびプレアドソーバーでこれらを除去して再生循環使用した。そして、最終的に屋外排出ガス中のVOC(揮発性有機化合物)が所定値以下となるよう、吸脱着条件を設定した。また、全蒸発溶媒のうち、ほとんどは凝縮法で回収し、残りのうちの大部分は吸着回収により回収した。
【0095】
ローラ乾燥装置と冷却室71との間には渡り部(図示せず)があり、この渡り部では110℃の乾燥風を送った。さらに、フィルム62のカールの発生を抑制するための調湿室(図示せず)にフィルム62を搬送した。調湿室では、フィルム62に風を直接あてた。
【0096】
[ナーリング、巻取条件]
調湿後のフィルム62を、冷却室71で冷却した後に、第2耳切装置72で側端部を除去した。搬送中のフィルム62の帯電圧が常時−3kV〜+3kVの範囲となるように強制除電装置を設置した。さらにフィルム62の両端にナーリング付与ローラでナーリングの付与を実施した。ナーリングはフィルム62の片面側からエンボス加工を行うことで付与された。
【0097】
そして、フィルム62を巻取室76に搬送した。巻取室76は、内部温度と湿度とが制御された。さらに、巻取室76の内部にはフィルム62の帯電圧が−1.5kV〜+1.5kVになるようにイオン風除電装置(図示しない)も設置した。巻き始めと巻き終わりとの各テンションが所定の値となるようにした。巻き取りの際の巻きズレの変動幅、いわゆるオシレート幅と、その巻き軸に対する巻きズレ周期とを検知して制御した。また、巻取軸に対するプレスローラを押し圧については所定の値となるように設定された。巻き緩み、シワもなく、10Gでの衝撃テストにおいても巻きずれが生じなかった。また、フィルムロールの外観も良好であった。
【0098】
フィルムロールを25℃、相対湿度55%(以降、55%RHと記す)の貯蔵ラックに1ヶ月保管して、さらに上記と同様に検査した結果、いずれも変化は認められなかった。さらにフィルムロール内においてもフィルム62の接着は認められなかった。また、フィルム62を製造後に、バンド82を観察した結果、流延膜24aの剥げ残りがないことが確認された。
【0099】
そして、実験1〜21につき、ろ過装置61における各ドープのろ過性の良否と、フィルムにおけるゲル状不純物の発生状況とを評価した。各評価結果は、表1に示す。
【0100】
ろ過性とはろ過装置61のフィルタ孔の閉塞の度合いである。ドープの温度を36℃にまで下げ、ろ過する前の段階のドープを取り出し、温度25℃±1℃、濾過圧3kg/cmの条件下で公称孔径30μmのろ紙フィルタでろ過を行い、前半5〜15分のろ過量をa、15〜20分のろ過量をbとしたときに、b/aの値に応じて以下の基準に従ってろ過性を評価した。表1に記載する評価の基準は以下の通りである。
◎:0.8以上〜1.0未満
○:0.5以上〜0.8未満
×:0.5未満
【0101】
ゲル状不純物の発生量は、完成したフィルム1cmをクロスニコル条件下で顕微鏡観察し、輝点サイズ(A:60μm以下、B:60μm〜100μm)ごとの個数を計数することにより評価した。表1に記載する評価の基準は以下の通りである。
◎:Aが20個以下、かつBが3個以下
○:Aが30個以下、かつBが5個以下
△:Aが30個以下、かつBが5個以以上
×:Aが30個以上、またはBが5個以上
【0102】
【表1】

【0103】
以上の実施例の結果より、ドープにおける水分量と、セルロースアシレートと溶媒との混合液の温度とを所定範囲にすることにより、ドープろ過性が良好であり、かつ、フィルム中の結合硫酸量、総硫酸量を所定の範囲にしたゲル状不純物の少なくできることがわかる。このように、本発明により、製造中にゲル状不純物を発生させずに、液晶ディスプレイで優れた表示性能を示すセルロースアシレートフィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0104】
【図1】ドープ製造設備の概略図である。
【図2】溶液製膜設備の概略図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
触媒として硫酸を用いたエステル化反応により生成するセルロースアシレートを、加熱下で溶媒に溶解してセルロースアシレート溶液とする溶解工程と、前記セルロースアシレート溶液をろ過するろ過工程と、前記セルロースアシレート溶液を流延ダイから支持体上に流出して流延膜を形成する工程と、この流延膜を前記支持体から剥がして乾燥することによりセルロースアシレートフィルムとする乾燥工程と、を含むセルロースアシレートフィルムの製造方法において、
前記セルロースアシレートフィルム中の結合硫酸濃度が70質量%以下となるように、前記セルロースアシレート溶液に含まれる水分の割合を0.1質量%以上1.0質量%以下とすることを特徴とするセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項2】
前記セルロースアシレートフィルムから検出される総硫酸の濃度が0.1ppm以上300ppm未満であることを特徴とする請求項1記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項3】
前記溶解工程では、前記セルロースアシレートと前記溶媒との混合物の温度が70℃以上100℃以下になるように前記混合物を加熱することを特徴とする請求項1または2記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−233937(P2009−233937A)
【公開日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−80706(P2008−80706)
【出願日】平成20年3月26日(2008.3.26)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】