ドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜方法
【課題】ポリマーと溶媒とからドープを調製する際、ドープ濃度や粘度を安定化させる。
【解決手段】溶媒３０を少なくとも複数回に分けて、攪拌タンク２１に投入する。第１回目の溶媒投入後に、第１投入速度でポリマー４０を連続的に投入する。タンク本体２１ａの内圧を測定し、内圧が設定値を超えたときに、ポリマー投入速度を、現状の投入速度よりも低い投入速度に切り替える。内圧が一定値を超えることがなく、タンク本体２１ａ内で、ポリマー４０が乱舞することがなくなる。ポリマー４０の投入完了後に、コンデンサ２６を介して残りの溶媒３０をタンク本体２１ａに投入する。コンデンサ２６を経て溶媒３０が投入されることにより、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０が洗い流され、タンク本体２１ａ内に戻される。ポリマー４０の内壁付着やコンデンサ２６への侵入が抑えられ、ドープ濃度や粘度が安定化する。
【解決手段】溶媒３０を少なくとも複数回に分けて、攪拌タンク２１に投入する。第１回目の溶媒投入後に、第１投入速度でポリマー４０を連続的に投入する。タンク本体２１ａの内圧を測定し、内圧が設定値を超えたときに、ポリマー投入速度を、現状の投入速度よりも低い投入速度に切り替える。内圧が一定値を超えることがなく、タンク本体２１ａ内で、ポリマー４０が乱舞することがなくなる。ポリマー４０の投入完了後に、コンデンサ２６を介して残りの溶媒３０をタンク本体２１ａに投入する。コンデンサ２６を経て溶媒３０が投入されることにより、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０が洗い流され、タンク本体２１ａ内に戻される。ポリマー４０の内壁付着やコンデンサ２６への侵入が抑えられ、ドープ濃度や粘度が安定化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーを溶媒に溶解させたドープを調製するドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セルロースエステル、特に５７．５％〜６２．５％の平均酢化度を有するセルローストリアセテート（以下「ＴＡＣ」という）から形成されるＴＡＣフィルムは、光学等方性に優れていることから、近年市場が拡大している液晶表示装置の偏光板の保護フィルム等に用いられている。
【０００３】
ＴＡＣフィルムの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、溶液製膜方法が良く知られている。溶液製膜方法は、溶融製膜方法などの他の製造方法と比較して、光学的性質などの物性に優れたフィルムを製造することができる。溶液製膜方法では、まずジクロロメタン（メチレンクロライド）や酢酸メチルを主溶媒とする混合溶媒に、ポリマー及び、紫外線吸収剤（ＵＶ剤）、マット剤、レタデーション制御剤、可塑剤等の各種添加剤を混合してドープを調製する。次いで、ドープを流延ダイより支持体上に流延して流延膜を形成する。そして、流延膜が支持体上で自己支持性を有するものとなった後に、支持体から流延膜を湿潤フィルムとして剥ぎ取り、乾燥させた後に製品フィルムとしてロール形態に巻き取る。
【特許文献１】特開２００５−１０４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ポリマー原料として吸湿性がある場合には、環境条件によって吸湿してしまうことがある。このため、吸湿によるポリマー原料中の水分量の増加を抑えるために、仕込みタンク（攪拌タンク）にポリマー原料を投入する前に、ポリマー原料を加熱処理して乾燥させ、吸湿による水分量の増加を抑えている。
【０００５】
また、ポリマーフィルムを効率良く生産するために、近年、製膜速度が上げられている。この製膜速度の上昇に伴い、攪拌タンクにおける仕込みのバッチ間隔が狭くなってきている。このため、従来は、綿やチップなどのポリマー原料の粉体温度が下がってから投入可能であったものが、温度が下がる前に仕込みを開始せざる得ない状況となってきている。
【０００６】
例えば、粉体やチップなどのポリマー原料を５０℃以上の高温の状態で攪拌タンクに投入し、有機溶媒や添加剤と混合させ、ドープを調製する場合には、加熱されたポリマー原料によって攪拌タンク内の温度が上昇し、タンク内の圧力が上昇する。この加圧された状態で、さらにポリマー原料を連続的に投入してしまうと、粉体の投入が不規則になり、攪拌タンク内で粉体やチップ等のポリマー原料が乱舞し、これらがタンク壁へ付着したりする。さらに、攪拌タンク内の内圧を一定に保持し、溶媒を凝集回収するために、攪拌タンクに接続されているコンデンサ内にも、乱舞した粉体などのポリマーが侵入する。このため、壁面への付着やコンデンサ内への侵入などによって、予定していた投入粉体量が減少してしまうこともあり、仕込み溶液の濃度や粘度が安定しなくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、ドープ濃度や粘度を安定化させることができるドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、溶媒をタンク本体に投入する溶媒投入工程と、前記溶媒が投入されたタンク本体に対し、ポリマーを連続的に投入するポリマー初期投入工程と、前記タンク本体の内圧を測定し、測定した内圧が設定値を超えたときに、現在の投入速度よりも低い投入速度として、前記ポリマーを連続的に投入するポリマー減量投入工程と、投入された前記ポリマーを攪拌部材により溶媒中で混合させる混合処理工程とを有することを特徴とする。また、本発明は、前記設定値がポリマー乱舞限界値であることを特徴とする。さらに、本発明は、前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記減量投入工程では、新たな投入速度を、現行の投入速度の半分以下にして、内圧を効果的に下げることを特徴とする。さらに、本発明は、前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くして、前記各投入工程を行うことを特徴とする。これにより、加熱処理したポリマー原料を冷却することなく仕込むことができるので、効率のよい仕込みが可能になる。そして、前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記溶媒投入工程では、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記減量投入工程中または前記減量投入工程後に行うことを特徴とする。また、本発明は、前記タンク本体に接続されているコンデンサにより、タンク本体からの溶媒を凝縮して回収する溶媒回収工程を有し、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする。また、前記ポリマーがセルローストリアセテートの粉末、またはセルローストリアセテートを原料とするフィルムの小片からなるチップであり、前記溶媒はジクロロメタンを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の溶液製膜方法は、請求項１から７いずれか１項記載のドープ調製方法によりドープを調製するドープ調製工程と、前記ドープを流延ダイにより支持体上に流延し、前記支持体上に流延膜を形成する流延工程と、前記流延膜に自己支持性を付与して前記流延膜を前記支持体から湿潤フィルムとして剥がす剥ぎ取り工程と、前記湿潤フィルムを乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のドープ調製装置は、溶媒及びポリマーが投入されるタンク本体と、前記溶媒を計量して前記タンク本体に投入する溶媒投入部と、前記ポリマーの投入速度が変更可能なポリマー投入部と、前記タンク本体内に設けられ、前記溶媒及び前記ポリマーを混合させる攪拌部材と、前記タンク本体内の圧力を測定し、この測定圧力が設定値を超えたときに現行投入速度よりも低い減量投入速度に切り替える制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記設定値がポリマー乱舞限界値であることを特徴とする。本発明は、前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする。また、前記ポリマー投入部は、前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くする加熱部を有することを特徴とする。前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする。また、前記溶媒投入部は、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記ポリマー投入部によるポリマーの投入中または投入後に行うことが好ましい。また、前記タンク本体に接続されており、前記タンク本体からの溶媒を凝縮して回収するコンデンサを備え、前記溶媒投入部は、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、溶液製膜設備１０は、ドープ調製装置１１、流延装置１２、乾燥装置１３及び巻き取り装置１４を有している。
【００１５】
ドープ調製装置１１は、攪拌部１５、溶解部１６、濾過部１７、貯留部１８、及び添加剤直前添加部１９を有している。攪拌部１５は、攪拌タンク２１、貯留タンク２２、溶媒投入部２３、ポリマー投入部２４、添加剤投入部２５、コンデンサ２６、ポンプ２７，２８、コントローラ２９を有している。
【００１６】
攪拌タンク２１は、タンク本体２１ａ、攪拌羽根２１ｂ、攪拌モータ２１ｃ、及びジャケット２１ｄを有する。コンデンサ２６は攪拌タンク２１に接続されている。コンデンサ２６は、攪拌タンク２１で蒸発した溶媒を凝縮し、これを回収する。回収された溶媒は、ドープ調製などに再利用される。
【００１７】
溶媒投入部２３は、溶媒３０が入れられた溶媒タンク３１と、計量ポンプ３２と、三方切替弁３３とを備えており、溶媒３０を所定量分だけ計量ポンプ３２により攪拌タンク２１に送ることができる。三方切替弁３３は、溶媒３０を直接に攪拌タンク２１に送る配管３４と、コンデンサ２６を介して溶媒３０を攪拌タンク２１に送る配管３５とに選択的に切り替える。
【００１８】
ポリマー投入部２４は、粉末状のポリマー４０が入れられた第１ポリマーサイロ４２及び第１送り出し機４３と、チップ状ポリマー４５が入れられた第２ポリマーサイロ４６及び第２送り出し機４７を備えている。各送り出し機４３，４７は、ポリマー４０，４５を連続的に送り出す。この送り出し機４３，４７は計量機能を備えており、ポリマー４０，４５の送り出し量を計量することができる。また、ポリマー投入部２４は、図示は省略したが、加熱器を備えている。加熱器は、例えば乾燥風を送風することにより、ポリマー４０，４５を所定の温度、例えば８０℃に加熱し、ポリマー４０，４５に含まれる水分量を乾燥により所定範囲以下、例えば２％以下にする。これにより、ドープ調製時の水分量を所定範囲内に制御することができる。なお、ポリマー４０，４５の温度は前記タンク本体２１ａの内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることが好ましい。Ｔ１＋２０℃以上とすることにより、ポリマーが膨張しやすく溶解しやすくなる。また、Ｔ１＋１００℃以下とすることにより、ポリマー自体の分解を抑制することができ、品質を維持することができる。
【００１９】
添加剤投入部２５は、各種添加剤が混合された添加剤液５０を収納する添加剤タンク５１と計量ポンプ５２とを備えており、添加剤液５０を所定量分だけ計量ポンプ５２により攪拌タンク２１に送ることができる。
【００２０】
本発明に係るポリマー４０，４５は特に限定されず、溶液製膜方法に適用可能であれば良い。この中で、セルロースアシレートを使用すれば、透明度が高く、光学特性に優れたフィルムを得ることができるので、偏光板用の保護フィルムや光学補償フィルム等の光学用途として好適である。中でも、セルロースアセテートを使用し、特にアセチル化度の平均値が５７．５％〜６２．５％のセルローストリアセテートを使用すれば、光学特性に優れたフィルムを得ることができる。上記のアセチル化度とは、セルロース単位重量当りの結合酢酸量を意味し、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定および計算に従って求めることができる。
【００２１】
なお、粉末状のＴＡＣを使用する場合には、溶媒との相溶性の観点から、その９０重量％以上が０．１〜４ｍｍの粒径であることが好ましく、より好ましくは粒径が１〜４ｍｍである。また、フィルム小片からなるＴＡＣチップを使用する場合には、同じく溶媒との相溶性の観点から、平均サイズが５ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下のものを使用することが好ましく、より好ましくは１０ｍｍ２以上５０ｍｍ２以下のものがよく、特に好ましくは１５ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下のものがよい。
【００２２】
溶媒３０は、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、エーテル類、アルコール類等が好適であるが特に限定されず、使用するポリマーとの溶解性等を考慮して適宜選択すれば良い。溶媒３０は１種類の化合物であっても良いし、複数の化合物を混合した混合溶媒でも良い。具体的には、ハロゲン化炭化水素（例えば、ジクロロメタン等）、エステル類（例えば、酢酸メチル、メチルホルメート、エチルアセテート、アミルアセテート、ブチルアセテート等）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等）、エーテル類（例えば、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル等）、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール等）等が挙げられる。なお、溶媒３０は新規製品の他に、溶液製膜設備の洗浄などに用いたリサイクル液を用いてもよい。
【００２３】
各投入部２３〜２５から攪拌タンク２１内に投入された溶媒３０、ポリマー４０（またはポリマー４５）、及び添加剤液５０は、攪拌羽根２１ｂにより攪拌される。攪拌羽根２１ｂは攪拌モータ２１ｃによって回転される。この攪拌によって、ポリマー４０などの溶質が溶媒３０には完全には溶けていない粗溶解液５５が得られる。ジャケット２１ｄはタンク本体２１ａ内の粗溶解液５５を所定の温度範囲に維持する。なお、攪拌羽根２１ｂの形状や攪拌方法は特に限定されず、効率良く攪拌することができるものであればよい。
【００２４】
攪拌タンク２１内の粗溶液液５５は、ポンプ２７により貯留タンク２２に送られて一旦貯留される。これにより攪拌タンク２１は空になり、粗溶解液５５を繰り返し形成する連続バッチ式が可能になる。貯留タンク２２は、タンク本体２２ａ、攪拌羽根２２ｂ、攪拌モータ２２ｃ、及びジャケット２２ｄを有し、粗溶解液５５の貯留と攪拌とを行う。この攪拌により粗溶解液５５が攪拌され、均一にされる。
【００２５】
貯留タンク２２内の粗溶解液５５はポンプ２８を介して、溶解部１６の第１加熱器６１に送られる。第１加熱器６１は、多管式熱交換器や静止型混合器などのインラインミキサが用いられる。この第１加熱器６１により粗溶解液５５が加熱される。加熱温度は５０〜１２０℃が好ましく、加熱時間は５〜３０分が好ましい。この加熱により、溶液製膜に必要なポリマー４０などの溶質は変性することなく完全に溶解し、原料ドープ６２が調製される。このようにして調製される原料ドープ６２は、セルロースエステルの固形分濃度として１４〜２４重量％にされる。
【００２６】
第１加熱器６１により加熱された原料ドープ６２は、冷却器６３に送られる。冷却器６３によって原料ドープ６２を構成する主要溶媒の沸点以下にまで冷却される。冷却された原料ドープ６２はポンプ６４により濾過部１７に送られる。
【００２７】
濾過部１７は、図示は省略したが、切り替えて使用するための複数のフィルタ本体やこれらフィルタ本体の洗浄装置などを備えており、一方で濾過を行いつつ、他方でフィルタ本体の洗浄・交換を行う。これにより、原料ドープ６２の連続濾過を可能にしている。濾過方式は特に限定されない。濾過後の原料ドープ６２は貯留タンクからなる貯留部１８に貯留される。なお、必要に応じて、貯留部１８の前に図示省略の濃縮部を設け、この濃縮部で例えばフラッシュ濃縮によりセルロースエステルの固形分濃度を高めてもよい。濃縮部は、例えば、ドープを加熱する加熱器と、フラッシュ濃縮を行うフラッシュタンクとが用いられる。
【００２８】
貯留部１８に貯留された原料ドープ６２は添加剤直前添加部１９に送られる。添加剤直前添加部１９は、図示は省略したが、添加剤液供給部、添加ノズル、スタティックミキサ、及び濾過器を備えており、原料ドープ６２中に添加ノズルを介して各品種に必要な添加剤液を添加する。この流延ダイの直前で添加する添加剤は、少量添加のものや、初期段階で添加すると固まりとなって異物になってしまうものが好ましく用いられる。スタティックミキサは添加剤液を原料ドープ６２に均一に分散させて、流延ドープ６８を調製する。
【００２９】
なお、添加剤直前添加部１９で添加剤を添加する代わりに、攪拌タンク２１で必要な添加剤液を全て混合してもよく、この場合には添加剤の流延ダイ直前添加は省略してもよい。また、攪拌タンク２１では、添加剤を添加することなく、この添加剤直前添加部１９により必要な添加剤を添加してもよい。
【００３０】
流延装置１２は、流延ダイ７０と、バックアップローラ７１と、バンド７２とを有している。また、乾燥装置１３は、テンタ７５とローラ乾燥機７６とを有しており、巻き取り装置１４には、カッタ７７及び巻き取り部７８とを備えている。なお、溶液製膜設備１０には、支持用あるいは搬送用のローラ７９が必要に応じて適宜備えられ、このローラ７９がフィルム８０を支持、あるいは搬送する。図１においては、煩雑さを避けるために、用いたローラのうち、一部のみを図示している。
【００３１】
流延ドープ６８は、バックアップローラ７１により支持されて連続走行されるバンド７２上に、流延ダイ７０から流延される。バックアップローラ７１には駆動制御手段（図示せず）が備えられており、この駆動制御手段によりバックアップローラ７１の回転数が制御されて、バンド７２は所定速度で搬送される。流延された流延ドープ６８はバンド７２上で流延膜となり、この流延膜は、バンド７２上で走行する間に例えば乾燥により自己支持性をもつようになる。支持体としては、バンド７２に代えてドラムを使用することもあり、また、自己支持性の付与も乾燥の他に冷却ゲル化によるものもあるが、本実施形態において図示は省略する。
【００３２】
自己支持性をもった流延膜は、フィルム８０としてローラにより剥ぎ取られてさらに下流の工程へ搬送される。剥ぎ取られたフィルム８０は、テンタ７５に送られ、ここで、幅を規制され、かつ、延伸されながら乾燥される。テンタ７５では、複数備えられたテンタクリップ（図示せず）が、フィルム８０の両側端部を保持しながらテンタ軌道（図示せず）に従って走行し、このテンタクリップの走行によりフィルム８０は搬送される。テンタクリップの代わりにピンクリップ等を用いる場合もある。そして、テンタクリップは、コントローラ（図示せず）により開閉を自動制御され、この開閉によりフィルム８０の保持と保持解除とを制御する。フィルム８０を保持したテンタクリップは、テンタ７５の内部で走行し、その出口付近の所定の保持解除点に到達するとクリップを開放してフィルム８０の保持を解除するように自動制御される。
【００３３】
テンタ７５のフィルム８０は、支持あるいは搬送用のローラ７９により次工程であるローラ乾燥機７６へ送られて、ここで複数のローラ７６ａにより支持あるいは搬送されながら十分に乾燥される。十分に乾燥された後のフィルム８０は、カッタ７７により両側端部を切断除去され、製品として巻き取り部７８で巻き取られる。また、ローラ乾燥機７６における搬送を安定化させるために、テンタクリップでの保持により変形した部分を含むフィルム８０の両側端部を、ローラ乾燥機７６内部へ送る前に切断除去することも可能である。
【００３４】
また、貯留部１８の下流であって、添加剤直前添加部１９のスタティックミキサの上流の任意の位置にタンク（図示せず）を設け、ここで原料ドープ６２を所定時間滞留させて脱泡を図ることもある。これにより、流延ドープ６８中の気泡量を低減することができる。
【００３５】
次に、ドープ調製装置１１におけるドープの調製手順を説明する。ドープ調製装置１１は、コントローラ２９を備えており、各部を制御している。コントローラ２９は、図２に示す処理手順に従いドープを調製する。バッチ方式で調製する総量に基づき、溶媒３０の分配投入量が決定され、これに基づき第１分配量で溶媒３０が攪拌タンク２１に投入される。次に、モータ２１ｃが回転して、攪拌羽根２１ｂを回転させ、攪拌が開始される。
【００３６】
次に、ポリマー投入部２４により、ポリマー４０が所定の第１投入速度、例えば１８０ｋｇ／分で連続的に投入される。ポリマー投入部２４では、加熱器から乾燥風を送風することにより、ポリマーを所定の温度、例えば８０℃に加熱し、その含水分量を所定の範囲内に調整している。攪拌タンク２１にポリマー４０を投入し溶媒３０に溶解させる途中では、加熱されたポリマー４０による溶媒の温度上昇や、分散による温度上昇によって攪拌タンク２１の内圧が上昇する。また、粉末またはチップ状のポリマー４０，４５を連続的に攪拌タンク２１内に投入しているため、攪拌タンク２１内でポリマー４０，４５が乱舞する。この乱舞は、攪拌タンク２１の内圧増大に伴い増長し、タンク本体２１ａの内壁に付着したり、コンデンサ２６に侵入したりしてしまう。これら内壁に付着し、またはコンデンサ２６に侵入したポリマー４０，４５はドープ調製用に利用することができないため、目標とする調製濃度に達することができない。しかも、付着量を予測することは困難であるため、調製濃度を一定範囲内に精度よく保つことが困難となる。
【００３７】
特に、攪拌タンク２１では、タンク本体２１ａ内を減圧状態にするように、コンデンサ２６側に向けて蒸発した溶媒を吸引しているため、コンデンサ２６にポリマーが流出してしまう傾向が強い。したがって、この流出分によって、目標とする調製濃度が得られなくなる他に、コンデンサ２６の内壁に付着したポリマー４０，４５によって溶媒３０の凝集効率も低下する。
【００３８】
このため、攪拌タンク２１には内圧測定用の圧力計２１ｅが取り付けられており、この圧力計２１ｅに基づきポリマー４０，４５の投入速度が決定される。そして、圧力計２１ｅの測定圧力が、ポリマー乱舞限界値、例えば１ｋＰａに達したときに、ポリマー４０，４５の投入速度を現行の投入速度の半分以下の低速投入速度に切り替える。これにより、攪拌タンク２１内の内圧が低下し、ポリマー４０，４５の乱舞による弊害の影響が抑えられる。すなわち、ポリマー４０，４５の乱舞が所定の範囲内で抑えられるため、ドープ調製時のポリマー濃度の低下を防止することができる。ここで、ポリマー乱舞限界値は、予め、タンク本体２１ａの容量、調製総量やポリマー投入量に応じて予め実験等により求められるものであり、この内圧範囲内にしておくことで、ポリマー乱舞による壁面などへのポリマー付着が最小限に抑えられる。
【００３９】
以下、ポリマー４０，４５の投入が完了するまで、攪拌タンク２１の内圧を測定し、この測定した内圧が設定値である１ｋＰａを超えたときに、現行の投入速度よりも半分程度の低投入速度に切り換えて、内圧がポリマー乱舞限界値である１ｋＰａを超えることがないようにコントローラ２９により制御する。これにより、ポリマー４０，４５のタンク本体２１ａの内壁への付着や、コンデンサ２６への流出を抑えることができ、ポリマー濃度をほぼ一定に保つことができる。
【００４０】
以上のようにして、１バッチ分のポリマー総量分の投入を終了した後に、残りの溶媒を投入して、攪拌を続行する。これにより、ポリマー濃度の低下を招くことなく精度よく粗溶解を行うことができる。残りの溶媒投入は、三方切替弁３３を切り替えて、配管３５を介してコンデンサ２６を経由して攪拌タンク２１に送るようにすることで、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０，４５を洗い流して、攪拌タンク２１に戻すことができる。
【００４１】
なお、前記溶媒３０の分配投入における１回目の投入量をＱ１、２回目の投入量をＱ２としたときに、分配比（Ｑ１／Ｑ２）が１以上１６以下であることが好ましい。分配比が１より小さいと、初期に投入される溶媒が少なく、濃度が上がり過ぎて、ポリマー４０がダマに成りやすく好ましくない。また、分配比が１６を超えると、２回目の溶媒投入量が少なくなり、コンデンサ２６内のポリマー４０，４５を洗浄する効果が得られなくなり、好ましくない。
【００４２】
なお、本実施形態では、溶媒３０を２回に分配しているが、分解回数は２回以上であればよい。また、溶媒投入タイミングも、全てのポリマーを投入した後に行う必要はなく、ポリマーの投入中に溶媒を分散して投入してもよい。また、コンデンサ２６を介して残りの溶媒３０を分散投入する他に、タンク本体２１ａの内壁に付着したポリマーを洗い流すように、タンク本体２１ａに対し、残りの溶媒３０を分散させて投入してもよい。
【００４３】
また、粉末状のポリマー４０に代えて、チップ状ポリマー４５を用いる場合には、ポリマーサイロ４６及び送り出し機４７を用いて、チップ状ポリマー４５の送り出しが行われる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
［実施例１］
タンク本体２１ａの容量が１００００Ｌであり、投入溶媒量が５０００ｋｇ〜７０００ｋｇ、投入ポリマー量が１２５０ｋｇ〜１７５０ｋｇである溶液製膜設備１０のドープ調製装置１１に本発明を実施した。先ず、タンク本体２１ａへ溶媒３０を６０００ｋｇ計量して投入した。このとき、タンク本体２１ａの内圧は−０．５ｋＰａであり、タンク本体２１ａ内の温度は３５℃である。
【００４６】
上記溶媒３０内に、５５℃に加熱した粉末状のＴＡＣからなるポリマー４０を１８０ｋｇ／分（第１投入速度）で添加したところ、内圧が徐々に上昇した。内圧が１ｋＰａとなったところで、７０ｋｇ／分（第２投入速度）の投入速度で投入した。内圧は−０．３ｋＰａまで低下したが、投入を続行することにより、内圧が徐々に上昇した。再度、内圧が１ｋＰａとなったところで、３０ｋｇ／分（第３投入速度）の投入速度でポリマー４０を投入した。内圧は−０．２ｋＰａまで低下したが、投入を続行することにより、内圧が徐々に上昇したが、１ｋＰａとなることはなかった。
【００４７】
ポリマー４０の投入後に、残りの溶媒３０を４００ｋｇ分計量して、コンデンサ２６経由で投入した。コンデンサ２６内に、侵入した粉末状のポリマー４０を洗い流すことができた。また、タンク本体２１ａで粉末状ポリマー４０が乱舞することなく、ポリマー濃度が１７％のドープを調製することができた。なお、投入したポリマー総量は１３１０ｋｇであり、投入した溶媒総量は６４００ｋｇである。
【００４８】
［実施例２］
実施例１の粉末状のポリマー４０の代わりに、平均サイズが１５ｍｍ２のチップ状ポリマー４５を用いた以外は実施例と同様にした。実施例１と同様に、攪拌タンク２１内でポリマー４５が乱舞することがなく、ポリマー濃度が１７％のドープ（ポリマー総量１３１０ｋｇ、溶媒総量６４００ｋｇ）を調製することができた。
【００４９】
［実施例３］
溶媒３０の投入分配量を第１回目及び第２回目共に３２００ｋｇとした以外は、実施例１と同様の条件とした。実施例１と同様に、タンク本体２１ａ内でポリマー４０が乱舞することがなく、ポリマー濃度が１７％のドープ（ポリマー総量１３１０ｋｇ、溶媒総量６４００ｋｇ）を調製することができた。
【００５０】
［比較例１］
溶媒３０の投入分配量を、第１回目投入量を６１００ｋｇとし、ポリマー投入完了後の第２回目投入量を３００ｋｇとし、第２回目の溶媒投入をコンデンサ２６経由で行った。分配率が実施例１と異なる点以外は実施例１と同様の条件とした。この比較例１では、第２回目の溶媒分配量が少なく、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０を洗い流すことができず、目標とするポリマー濃度が１７％のドープが得られなかった。
【００５１】
［比較例２］
溶媒３０の投入分配量を最初３１００ｋｇとして、次の投入量を３３００ｋｇとした以外は、実施例１と同様にした。実施例１に比較して、第１回目の溶媒投入量が少ないため、通常ママコと称するポリマーの塊（ダマ）が大量に発生し、実用に供することができなかった。
【００５２】
［比較例３］
内圧が１．１ｋＰａとなったところで、ポリマー投入速度を変えた場合であり、その他の条件は実施例１と同じにした。タンク本体２１ａ内に粉末状ポリマー４０が乱舞し、この乱舞によりタンク本体２１ａの壁面やコンデンサ２６内にポリマー４０が付着し、目標とするポリマー濃度が１７％のドープが得られなかった。
【００５３】
［比較例４］
５０℃の粉末状ポリマーを投入した以外は実施例１と同じ条件とした。５０℃では内圧の上昇が見られることがなく、所望の濃度が得られるものの、次の投入用のポリマー４０を５０℃に冷却させた状態で連続的に供給することが困難であり、連続的にドープを再生することは困難であった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を実施した溶液製膜設備を示す概略図である。
【図２】本発明の攪拌工程の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 溶液製膜設備
１１ ドープ調製装置
１２ 流延装置
２１ 攪拌タンク
２２ 貯留タンク
２１ｅ 圧力計
２３ 溶媒投入部
２４ ポリマー投入部
２５ 添加剤投入部
２６ コンデンサ
３０ 溶媒
３１ 溶媒タンク
３２ 計量ポンプ
３３ 三方切替分
３７ 粗溶解液
４０ 粉末状のポリマー
４５ チップ状のポリマー
５２ 計量ポンプ
５０ 添加剤液
６２ 原料ドープ
６８ 流延ドープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーを溶媒に溶解させたドープを調製するドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セルロースエステル、特に５７．５％〜６２．５％の平均酢化度を有するセルローストリアセテート（以下「ＴＡＣ」という）から形成されるＴＡＣフィルムは、光学等方性に優れていることから、近年市場が拡大している液晶表示装置の偏光板の保護フィルム等に用いられている。
【０００３】
ＴＡＣフィルムの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、溶液製膜方法が良く知られている。溶液製膜方法は、溶融製膜方法などの他の製造方法と比較して、光学的性質などの物性に優れたフィルムを製造することができる。溶液製膜方法では、まずジクロロメタン（メチレンクロライド）や酢酸メチルを主溶媒とする混合溶媒に、ポリマー及び、紫外線吸収剤（ＵＶ剤）、マット剤、レタデーション制御剤、可塑剤等の各種添加剤を混合してドープを調製する。次いで、ドープを流延ダイより支持体上に流延して流延膜を形成する。そして、流延膜が支持体上で自己支持性を有するものとなった後に、支持体から流延膜を湿潤フィルムとして剥ぎ取り、乾燥させた後に製品フィルムとしてロール形態に巻き取る。
【特許文献１】特開２００５−１０４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ポリマー原料として吸湿性がある場合には、環境条件によって吸湿してしまうことがある。このため、吸湿によるポリマー原料中の水分量の増加を抑えるために、仕込みタンク（攪拌タンク）にポリマー原料を投入する前に、ポリマー原料を加熱処理して乾燥させ、吸湿による水分量の増加を抑えている。
【０００５】
また、ポリマーフィルムを効率良く生産するために、近年、製膜速度が上げられている。この製膜速度の上昇に伴い、攪拌タンクにおける仕込みのバッチ間隔が狭くなってきている。このため、従来は、綿やチップなどのポリマー原料の粉体温度が下がってから投入可能であったものが、温度が下がる前に仕込みを開始せざる得ない状況となってきている。
【０００６】
例えば、粉体やチップなどのポリマー原料を５０℃以上の高温の状態で攪拌タンクに投入し、有機溶媒や添加剤と混合させ、ドープを調製する場合には、加熱されたポリマー原料によって攪拌タンク内の温度が上昇し、タンク内の圧力が上昇する。この加圧された状態で、さらにポリマー原料を連続的に投入してしまうと、粉体の投入が不規則になり、攪拌タンク内で粉体やチップ等のポリマー原料が乱舞し、これらがタンク壁へ付着したりする。さらに、攪拌タンク内の内圧を一定に保持し、溶媒を凝集回収するために、攪拌タンクに接続されているコンデンサ内にも、乱舞した粉体などのポリマーが侵入する。このため、壁面への付着やコンデンサ内への侵入などによって、予定していた投入粉体量が減少してしまうこともあり、仕込み溶液の濃度や粘度が安定しなくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、ドープ濃度や粘度を安定化させることができるドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、溶媒をタンク本体に投入する溶媒投入工程と、前記溶媒が投入されたタンク本体に対し、ポリマーを連続的に投入するポリマー初期投入工程と、前記タンク本体の内圧を測定し、測定した内圧が設定値を超えたときに、現在の投入速度よりも低い投入速度として、前記ポリマーを連続的に投入するポリマー減量投入工程と、投入された前記ポリマーを攪拌部材により溶媒中で混合させる混合処理工程とを有することを特徴とする。また、本発明は、前記設定値がポリマー乱舞限界値であることを特徴とする。さらに、本発明は、前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記減量投入工程では、新たな投入速度を、現行の投入速度の半分以下にして、内圧を効果的に下げることを特徴とする。さらに、本発明は、前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くして、前記各投入工程を行うことを特徴とする。これにより、加熱処理したポリマー原料を冷却することなく仕込むことができるので、効率のよい仕込みが可能になる。そして、前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記溶媒投入工程では、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記減量投入工程中または前記減量投入工程後に行うことを特徴とする。また、本発明は、前記タンク本体に接続されているコンデンサにより、タンク本体からの溶媒を凝縮して回収する溶媒回収工程を有し、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする。また、前記ポリマーがセルローストリアセテートの粉末、またはセルローストリアセテートを原料とするフィルムの小片からなるチップであり、前記溶媒はジクロロメタンを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の溶液製膜方法は、請求項１から７いずれか１項記載のドープ調製方法によりドープを調製するドープ調製工程と、前記ドープを流延ダイにより支持体上に流延し、前記支持体上に流延膜を形成する流延工程と、前記流延膜に自己支持性を付与して前記流延膜を前記支持体から湿潤フィルムとして剥がす剥ぎ取り工程と、前記湿潤フィルムを乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のドープ調製装置は、溶媒及びポリマーが投入されるタンク本体と、前記溶媒を計量して前記タンク本体に投入する溶媒投入部と、前記ポリマーの投入速度が変更可能なポリマー投入部と、前記タンク本体内に設けられ、前記溶媒及び前記ポリマーを混合させる攪拌部材と、前記タンク本体内の圧力を測定し、この測定圧力が設定値を超えたときに現行投入速度よりも低い減量投入速度に切り替える制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記設定値がポリマー乱舞限界値であることを特徴とする。本発明は、前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする。また、前記ポリマー投入部は、前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くする加熱部を有することを特徴とする。前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする。また、前記溶媒投入部は、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記ポリマー投入部によるポリマーの投入中または投入後に行うことが好ましい。また、前記タンク本体に接続されており、前記タンク本体からの溶媒を凝縮して回収するコンデンサを備え、前記溶媒投入部は、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、溶液製膜設備１０は、ドープ調製装置１１、流延装置１２、乾燥装置１３及び巻き取り装置１４を有している。
【００１５】
ドープ調製装置１１は、攪拌部１５、溶解部１６、濾過部１７、貯留部１８、及び添加剤直前添加部１９を有している。攪拌部１５は、攪拌タンク２１、貯留タンク２２、溶媒投入部２３、ポリマー投入部２４、添加剤投入部２５、コンデンサ２６、ポンプ２７，２８、コントローラ２９を有している。
【００１６】
攪拌タンク２１は、タンク本体２１ａ、攪拌羽根２１ｂ、攪拌モータ２１ｃ、及びジャケット２１ｄを有する。コンデンサ２６は攪拌タンク２１に接続されている。コンデンサ２６は、攪拌タンク２１で蒸発した溶媒を凝縮し、これを回収する。回収された溶媒は、ドープ調製などに再利用される。
【００１７】
溶媒投入部２３は、溶媒３０が入れられた溶媒タンク３１と、計量ポンプ３２と、三方切替弁３３とを備えており、溶媒３０を所定量分だけ計量ポンプ３２により攪拌タンク２１に送ることができる。三方切替弁３３は、溶媒３０を直接に攪拌タンク２１に送る配管３４と、コンデンサ２６を介して溶媒３０を攪拌タンク２１に送る配管３５とに選択的に切り替える。
【００１８】
ポリマー投入部２４は、粉末状のポリマー４０が入れられた第１ポリマーサイロ４２及び第１送り出し機４３と、チップ状ポリマー４５が入れられた第２ポリマーサイロ４６及び第２送り出し機４７を備えている。各送り出し機４３，４７は、ポリマー４０，４５を連続的に送り出す。この送り出し機４３，４７は計量機能を備えており、ポリマー４０，４５の送り出し量を計量することができる。また、ポリマー投入部２４は、図示は省略したが、加熱器を備えている。加熱器は、例えば乾燥風を送風することにより、ポリマー４０，４５を所定の温度、例えば８０℃に加熱し、ポリマー４０，４５に含まれる水分量を乾燥により所定範囲以下、例えば２％以下にする。これにより、ドープ調製時の水分量を所定範囲内に制御することができる。なお、ポリマー４０，４５の温度は前記タンク本体２１ａの内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることが好ましい。Ｔ１＋２０℃以上とすることにより、ポリマーが膨張しやすく溶解しやすくなる。また、Ｔ１＋１００℃以下とすることにより、ポリマー自体の分解を抑制することができ、品質を維持することができる。
【００１９】
添加剤投入部２５は、各種添加剤が混合された添加剤液５０を収納する添加剤タンク５１と計量ポンプ５２とを備えており、添加剤液５０を所定量分だけ計量ポンプ５２により攪拌タンク２１に送ることができる。
【００２０】
本発明に係るポリマー４０，４５は特に限定されず、溶液製膜方法に適用可能であれば良い。この中で、セルロースアシレートを使用すれば、透明度が高く、光学特性に優れたフィルムを得ることができるので、偏光板用の保護フィルムや光学補償フィルム等の光学用途として好適である。中でも、セルロースアセテートを使用し、特にアセチル化度の平均値が５７．５％〜６２．５％のセルローストリアセテートを使用すれば、光学特性に優れたフィルムを得ることができる。上記のアセチル化度とは、セルロース単位重量当りの結合酢酸量を意味し、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定および計算に従って求めることができる。
【００２１】
なお、粉末状のＴＡＣを使用する場合には、溶媒との相溶性の観点から、その９０重量％以上が０．１〜４ｍｍの粒径であることが好ましく、より好ましくは粒径が１〜４ｍｍである。また、フィルム小片からなるＴＡＣチップを使用する場合には、同じく溶媒との相溶性の観点から、平均サイズが５ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下のものを使用することが好ましく、より好ましくは１０ｍｍ２以上５０ｍｍ２以下のものがよく、特に好ましくは１５ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下のものがよい。
【００２２】
溶媒３０は、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、エーテル類、アルコール類等が好適であるが特に限定されず、使用するポリマーとの溶解性等を考慮して適宜選択すれば良い。溶媒３０は１種類の化合物であっても良いし、複数の化合物を混合した混合溶媒でも良い。具体的には、ハロゲン化炭化水素（例えば、ジクロロメタン等）、エステル類（例えば、酢酸メチル、メチルホルメート、エチルアセテート、アミルアセテート、ブチルアセテート等）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等）、エーテル類（例えば、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル等）、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール等）等が挙げられる。なお、溶媒３０は新規製品の他に、溶液製膜設備の洗浄などに用いたリサイクル液を用いてもよい。
【００２３】
各投入部２３〜２５から攪拌タンク２１内に投入された溶媒３０、ポリマー４０（またはポリマー４５）、及び添加剤液５０は、攪拌羽根２１ｂにより攪拌される。攪拌羽根２１ｂは攪拌モータ２１ｃによって回転される。この攪拌によって、ポリマー４０などの溶質が溶媒３０には完全には溶けていない粗溶解液５５が得られる。ジャケット２１ｄはタンク本体２１ａ内の粗溶解液５５を所定の温度範囲に維持する。なお、攪拌羽根２１ｂの形状や攪拌方法は特に限定されず、効率良く攪拌することができるものであればよい。
【００２４】
攪拌タンク２１内の粗溶液液５５は、ポンプ２７により貯留タンク２２に送られて一旦貯留される。これにより攪拌タンク２１は空になり、粗溶解液５５を繰り返し形成する連続バッチ式が可能になる。貯留タンク２２は、タンク本体２２ａ、攪拌羽根２２ｂ、攪拌モータ２２ｃ、及びジャケット２２ｄを有し、粗溶解液５５の貯留と攪拌とを行う。この攪拌により粗溶解液５５が攪拌され、均一にされる。
【００２５】
貯留タンク２２内の粗溶解液５５はポンプ２８を介して、溶解部１６の第１加熱器６１に送られる。第１加熱器６１は、多管式熱交換器や静止型混合器などのインラインミキサが用いられる。この第１加熱器６１により粗溶解液５５が加熱される。加熱温度は５０〜１２０℃が好ましく、加熱時間は５〜３０分が好ましい。この加熱により、溶液製膜に必要なポリマー４０などの溶質は変性することなく完全に溶解し、原料ドープ６２が調製される。このようにして調製される原料ドープ６２は、セルロースエステルの固形分濃度として１４〜２４重量％にされる。
【００２６】
第１加熱器６１により加熱された原料ドープ６２は、冷却器６３に送られる。冷却器６３によって原料ドープ６２を構成する主要溶媒の沸点以下にまで冷却される。冷却された原料ドープ６２はポンプ６４により濾過部１７に送られる。
【００２７】
濾過部１７は、図示は省略したが、切り替えて使用するための複数のフィルタ本体やこれらフィルタ本体の洗浄装置などを備えており、一方で濾過を行いつつ、他方でフィルタ本体の洗浄・交換を行う。これにより、原料ドープ６２の連続濾過を可能にしている。濾過方式は特に限定されない。濾過後の原料ドープ６２は貯留タンクからなる貯留部１８に貯留される。なお、必要に応じて、貯留部１８の前に図示省略の濃縮部を設け、この濃縮部で例えばフラッシュ濃縮によりセルロースエステルの固形分濃度を高めてもよい。濃縮部は、例えば、ドープを加熱する加熱器と、フラッシュ濃縮を行うフラッシュタンクとが用いられる。
【００２８】
貯留部１８に貯留された原料ドープ６２は添加剤直前添加部１９に送られる。添加剤直前添加部１９は、図示は省略したが、添加剤液供給部、添加ノズル、スタティックミキサ、及び濾過器を備えており、原料ドープ６２中に添加ノズルを介して各品種に必要な添加剤液を添加する。この流延ダイの直前で添加する添加剤は、少量添加のものや、初期段階で添加すると固まりとなって異物になってしまうものが好ましく用いられる。スタティックミキサは添加剤液を原料ドープ６２に均一に分散させて、流延ドープ６８を調製する。
【００２９】
なお、添加剤直前添加部１９で添加剤を添加する代わりに、攪拌タンク２１で必要な添加剤液を全て混合してもよく、この場合には添加剤の流延ダイ直前添加は省略してもよい。また、攪拌タンク２１では、添加剤を添加することなく、この添加剤直前添加部１９により必要な添加剤を添加してもよい。
【００３０】
流延装置１２は、流延ダイ７０と、バックアップローラ７１と、バンド７２とを有している。また、乾燥装置１３は、テンタ７５とローラ乾燥機７６とを有しており、巻き取り装置１４には、カッタ７７及び巻き取り部７８とを備えている。なお、溶液製膜設備１０には、支持用あるいは搬送用のローラ７９が必要に応じて適宜備えられ、このローラ７９がフィルム８０を支持、あるいは搬送する。図１においては、煩雑さを避けるために、用いたローラのうち、一部のみを図示している。
【００３１】
流延ドープ６８は、バックアップローラ７１により支持されて連続走行されるバンド７２上に、流延ダイ７０から流延される。バックアップローラ７１には駆動制御手段（図示せず）が備えられており、この駆動制御手段によりバックアップローラ７１の回転数が制御されて、バンド７２は所定速度で搬送される。流延された流延ドープ６８はバンド７２上で流延膜となり、この流延膜は、バンド７２上で走行する間に例えば乾燥により自己支持性をもつようになる。支持体としては、バンド７２に代えてドラムを使用することもあり、また、自己支持性の付与も乾燥の他に冷却ゲル化によるものもあるが、本実施形態において図示は省略する。
【００３２】
自己支持性をもった流延膜は、フィルム８０としてローラにより剥ぎ取られてさらに下流の工程へ搬送される。剥ぎ取られたフィルム８０は、テンタ７５に送られ、ここで、幅を規制され、かつ、延伸されながら乾燥される。テンタ７５では、複数備えられたテンタクリップ（図示せず）が、フィルム８０の両側端部を保持しながらテンタ軌道（図示せず）に従って走行し、このテンタクリップの走行によりフィルム８０は搬送される。テンタクリップの代わりにピンクリップ等を用いる場合もある。そして、テンタクリップは、コントローラ（図示せず）により開閉を自動制御され、この開閉によりフィルム８０の保持と保持解除とを制御する。フィルム８０を保持したテンタクリップは、テンタ７５の内部で走行し、その出口付近の所定の保持解除点に到達するとクリップを開放してフィルム８０の保持を解除するように自動制御される。
【００３３】
テンタ７５のフィルム８０は、支持あるいは搬送用のローラ７９により次工程であるローラ乾燥機７６へ送られて、ここで複数のローラ７６ａにより支持あるいは搬送されながら十分に乾燥される。十分に乾燥された後のフィルム８０は、カッタ７７により両側端部を切断除去され、製品として巻き取り部７８で巻き取られる。また、ローラ乾燥機７６における搬送を安定化させるために、テンタクリップでの保持により変形した部分を含むフィルム８０の両側端部を、ローラ乾燥機７６内部へ送る前に切断除去することも可能である。
【００３４】
また、貯留部１８の下流であって、添加剤直前添加部１９のスタティックミキサの上流の任意の位置にタンク（図示せず）を設け、ここで原料ドープ６２を所定時間滞留させて脱泡を図ることもある。これにより、流延ドープ６８中の気泡量を低減することができる。
【００３５】
次に、ドープ調製装置１１におけるドープの調製手順を説明する。ドープ調製装置１１は、コントローラ２９を備えており、各部を制御している。コントローラ２９は、図２に示す処理手順に従いドープを調製する。バッチ方式で調製する総量に基づき、溶媒３０の分配投入量が決定され、これに基づき第１分配量で溶媒３０が攪拌タンク２１に投入される。次に、モータ２１ｃが回転して、攪拌羽根２１ｂを回転させ、攪拌が開始される。
【００３６】
次に、ポリマー投入部２４により、ポリマー４０が所定の第１投入速度、例えば１８０ｋｇ／分で連続的に投入される。ポリマー投入部２４では、加熱器から乾燥風を送風することにより、ポリマーを所定の温度、例えば８０℃に加熱し、その含水分量を所定の範囲内に調整している。攪拌タンク２１にポリマー４０を投入し溶媒３０に溶解させる途中では、加熱されたポリマー４０による溶媒の温度上昇や、分散による温度上昇によって攪拌タンク２１の内圧が上昇する。また、粉末またはチップ状のポリマー４０，４５を連続的に攪拌タンク２１内に投入しているため、攪拌タンク２１内でポリマー４０，４５が乱舞する。この乱舞は、攪拌タンク２１の内圧増大に伴い増長し、タンク本体２１ａの内壁に付着したり、コンデンサ２６に侵入したりしてしまう。これら内壁に付着し、またはコンデンサ２６に侵入したポリマー４０，４５はドープ調製用に利用することができないため、目標とする調製濃度に達することができない。しかも、付着量を予測することは困難であるため、調製濃度を一定範囲内に精度よく保つことが困難となる。
【００３７】
特に、攪拌タンク２１では、タンク本体２１ａ内を減圧状態にするように、コンデンサ２６側に向けて蒸発した溶媒を吸引しているため、コンデンサ２６にポリマーが流出してしまう傾向が強い。したがって、この流出分によって、目標とする調製濃度が得られなくなる他に、コンデンサ２６の内壁に付着したポリマー４０，４５によって溶媒３０の凝集効率も低下する。
【００３８】
このため、攪拌タンク２１には内圧測定用の圧力計２１ｅが取り付けられており、この圧力計２１ｅに基づきポリマー４０，４５の投入速度が決定される。そして、圧力計２１ｅの測定圧力が、ポリマー乱舞限界値、例えば１ｋＰａに達したときに、ポリマー４０，４５の投入速度を現行の投入速度の半分以下の低速投入速度に切り替える。これにより、攪拌タンク２１内の内圧が低下し、ポリマー４０，４５の乱舞による弊害の影響が抑えられる。すなわち、ポリマー４０，４５の乱舞が所定の範囲内で抑えられるため、ドープ調製時のポリマー濃度の低下を防止することができる。ここで、ポリマー乱舞限界値は、予め、タンク本体２１ａの容量、調製総量やポリマー投入量に応じて予め実験等により求められるものであり、この内圧範囲内にしておくことで、ポリマー乱舞による壁面などへのポリマー付着が最小限に抑えられる。
【００３９】
以下、ポリマー４０，４５の投入が完了するまで、攪拌タンク２１の内圧を測定し、この測定した内圧が設定値である１ｋＰａを超えたときに、現行の投入速度よりも半分程度の低投入速度に切り換えて、内圧がポリマー乱舞限界値である１ｋＰａを超えることがないようにコントローラ２９により制御する。これにより、ポリマー４０，４５のタンク本体２１ａの内壁への付着や、コンデンサ２６への流出を抑えることができ、ポリマー濃度をほぼ一定に保つことができる。
【００４０】
以上のようにして、１バッチ分のポリマー総量分の投入を終了した後に、残りの溶媒を投入して、攪拌を続行する。これにより、ポリマー濃度の低下を招くことなく精度よく粗溶解を行うことができる。残りの溶媒投入は、三方切替弁３３を切り替えて、配管３５を介してコンデンサ２６を経由して攪拌タンク２１に送るようにすることで、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０，４５を洗い流して、攪拌タンク２１に戻すことができる。
【００４１】
なお、前記溶媒３０の分配投入における１回目の投入量をＱ１、２回目の投入量をＱ２としたときに、分配比（Ｑ１／Ｑ２）が１以上１６以下であることが好ましい。分配比が１より小さいと、初期に投入される溶媒が少なく、濃度が上がり過ぎて、ポリマー４０がダマに成りやすく好ましくない。また、分配比が１６を超えると、２回目の溶媒投入量が少なくなり、コンデンサ２６内のポリマー４０，４５を洗浄する効果が得られなくなり、好ましくない。
【００４２】
なお、本実施形態では、溶媒３０を２回に分配しているが、分解回数は２回以上であればよい。また、溶媒投入タイミングも、全てのポリマーを投入した後に行う必要はなく、ポリマーの投入中に溶媒を分散して投入してもよい。また、コンデンサ２６を介して残りの溶媒３０を分散投入する他に、タンク本体２１ａの内壁に付着したポリマーを洗い流すように、タンク本体２１ａに対し、残りの溶媒３０を分散させて投入してもよい。
【００４３】
また、粉末状のポリマー４０に代えて、チップ状ポリマー４５を用いる場合には、ポリマーサイロ４６及び送り出し機４７を用いて、チップ状ポリマー４５の送り出しが行われる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
［実施例１］
タンク本体２１ａの容量が１００００Ｌであり、投入溶媒量が５０００ｋｇ〜７０００ｋｇ、投入ポリマー量が１２５０ｋｇ〜１７５０ｋｇである溶液製膜設備１０のドープ調製装置１１に本発明を実施した。先ず、タンク本体２１ａへ溶媒３０を６０００ｋｇ計量して投入した。このとき、タンク本体２１ａの内圧は−０．５ｋＰａであり、タンク本体２１ａ内の温度は３５℃である。
【００４６】
上記溶媒３０内に、５５℃に加熱した粉末状のＴＡＣからなるポリマー４０を１８０ｋｇ／分（第１投入速度）で添加したところ、内圧が徐々に上昇した。内圧が１ｋＰａとなったところで、７０ｋｇ／分（第２投入速度）の投入速度で投入した。内圧は−０．３ｋＰａまで低下したが、投入を続行することにより、内圧が徐々に上昇した。再度、内圧が１ｋＰａとなったところで、３０ｋｇ／分（第３投入速度）の投入速度でポリマー４０を投入した。内圧は−０．２ｋＰａまで低下したが、投入を続行することにより、内圧が徐々に上昇したが、１ｋＰａとなることはなかった。
【００４７】
ポリマー４０の投入後に、残りの溶媒３０を４００ｋｇ分計量して、コンデンサ２６経由で投入した。コンデンサ２６内に、侵入した粉末状のポリマー４０を洗い流すことができた。また、タンク本体２１ａで粉末状ポリマー４０が乱舞することなく、ポリマー濃度が１７％のドープを調製することができた。なお、投入したポリマー総量は１３１０ｋｇであり、投入した溶媒総量は６４００ｋｇである。
【００４８】
［実施例２］
実施例１の粉末状のポリマー４０の代わりに、平均サイズが１５ｍｍ２のチップ状ポリマー４５を用いた以外は実施例と同様にした。実施例１と同様に、攪拌タンク２１内でポリマー４５が乱舞することがなく、ポリマー濃度が１７％のドープ（ポリマー総量１３１０ｋｇ、溶媒総量６４００ｋｇ）を調製することができた。
【００４９】
［実施例３］
溶媒３０の投入分配量を第１回目及び第２回目共に３２００ｋｇとした以外は、実施例１と同様の条件とした。実施例１と同様に、タンク本体２１ａ内でポリマー４０が乱舞することがなく、ポリマー濃度が１７％のドープ（ポリマー総量１３１０ｋｇ、溶媒総量６４００ｋｇ）を調製することができた。
【００５０】
［比較例１］
溶媒３０の投入分配量を、第１回目投入量を６１００ｋｇとし、ポリマー投入完了後の第２回目投入量を３００ｋｇとし、第２回目の溶媒投入をコンデンサ２６経由で行った。分配率が実施例１と異なる点以外は実施例１と同様の条件とした。この比較例１では、第２回目の溶媒分配量が少なく、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０を洗い流すことができず、目標とするポリマー濃度が１７％のドープが得られなかった。
【００５１】
［比較例２］
溶媒３０の投入分配量を最初３１００ｋｇとして、次の投入量を３３００ｋｇとした以外は、実施例１と同様にした。実施例１に比較して、第１回目の溶媒投入量が少ないため、通常ママコと称するポリマーの塊（ダマ）が大量に発生し、実用に供することができなかった。
【００５２】
［比較例３］
内圧が１．１ｋＰａとなったところで、ポリマー投入速度を変えた場合であり、その他の条件は実施例１と同じにした。タンク本体２１ａ内に粉末状ポリマー４０が乱舞し、この乱舞によりタンク本体２１ａの壁面やコンデンサ２６内にポリマー４０が付着し、目標とするポリマー濃度が１７％のドープが得られなかった。
【００５３】
［比較例４］
５０℃の粉末状ポリマーを投入した以外は実施例１と同じ条件とした。５０℃では内圧の上昇が見られることがなく、所望の濃度が得られるものの、次の投入用のポリマー４０を５０℃に冷却させた状態で連続的に供給することが困難であり、連続的にドープを再生することは困難であった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を実施した溶液製膜設備を示す概略図である。
【図２】本発明の攪拌工程の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 溶液製膜設備
１１ ドープ調製装置
１２ 流延装置
２１ 攪拌タンク
２２ 貯留タンク
２１ｅ 圧力計
２３ 溶媒投入部
２４ ポリマー投入部
２５ 添加剤投入部
２６ コンデンサ
３０ 溶媒
３１ 溶媒タンク
３２ 計量ポンプ
３３ 三方切替分
３７ 粗溶解液
４０ 粉末状のポリマー
４５ チップ状のポリマー
５２ 計量ポンプ
５０ 添加剤液
６２ 原料ドープ
６８ 流延ドープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒をタンク本体に投入する溶媒投入工程と、
前記溶媒が投入されたタンク本体に対し、ポリマーを連続的に投入するポリマー初期投入工程と、
前記タンク本体の内圧を測定し、測定した内圧が設定値を超えたときに、現在の投入速度よりも低い投入速度として、前記ポリマーを連続的に投入するポリマー減量投入工程と、
投入された前記ポリマーを攪拌部材により溶媒中で混合させる混合処理工程とを有することを特徴とするドープ調製方法。
【請求項２】
前記設定値が、ポリマー乱舞限界値であることを特徴とする請求項１記載のドープ調製方法。
【請求項３】
前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする請求項２記載のドープ調製方法。
【請求項４】
前記ポリマー減量投入工程では、新たな投入速度を、現行の投入速度の半分以下にすることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項５】
前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くして、前記ポリマー初期投入工程及びポリマー減量投入工程を行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項６】
前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする請求項５記載のドープ調製方法。
【請求項７】
前記溶媒投入工程では、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記ポリマー減量投入工程中または前記ポリマー減量投入工程後に行うことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項８】
前記タンク本体に接続されているコンデンサにより、前記タンク本体からの溶媒を凝縮して回収する溶媒回収工程を有し、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする請求項７記載のドープ調製方法。
【請求項９】
前記ポリマーがセルローストリアセテートの粉末、またはセルローストリアセテートを原料とするフィルムの小片からなるチップであり、前記溶媒はジクロロメタンを含むことを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項記載のドープ調製方法によりドープを調製するドープ調製工程と、
前記ドープを流延ダイにより支持体上に流延し、前記支持体上に流延膜を形成する流延工程と、
前記流延膜に自己支持性を付与して前記流延膜を前記支持体から湿潤フィルムとして剥がす剥ぎ取り工程と、
前記湿潤フィルムを乾燥させる乾燥工程と
を有することを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項１１】
溶媒及びポリマーが投入されるタンク本体と、
前記溶媒を計量して前記タンク本体に投入する溶媒投入部と、
前記ポリマーの投入速度が変更可能なポリマー投入部と、
前記タンク本体内に設けられ、前記溶媒及び前記ポリマーを混合させる攪拌部材と、
前記タンク本体内の圧力を測定し、この測定圧力が設定値を超えたときに現行投入速度よりも低い減量投入速度に切り替える制御部とを備えることを特徴とするドープ調製装置。
【請求項１２】
前記設定値が、ポリマー乱舞限界値であることを特徴とする請求項１１記載のドープ調製装置。
【請求項１３】
前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする請求項１２記載のドープ調製装置。
【請求項１４】
前記ポリマー投入部は、前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くする加熱部を有することを特徴とする請求項１１から１３いずれか１項記載のドープ調製装置。
【請求項１５】
前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする請求項１４記載のドープ調製装置。
【請求項１６】
前記溶媒投入部は、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記ポリマー投入部によるポリマーの投入中または投入後に行うことを特徴とする請求項１１から１５いずれか１項記載のドープ調製装置。
【請求項１７】
前記タンク本体に接続されており、前記タンク本体からの溶媒を凝縮して回収するコンデンサを備え、前記溶媒投入部は、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする請求項１６記載のドープ調製装置。
【請求項１】
溶媒をタンク本体に投入する溶媒投入工程と、
前記溶媒が投入されたタンク本体に対し、ポリマーを連続的に投入するポリマー初期投入工程と、
前記タンク本体の内圧を測定し、測定した内圧が設定値を超えたときに、現在の投入速度よりも低い投入速度として、前記ポリマーを連続的に投入するポリマー減量投入工程と、
投入された前記ポリマーを攪拌部材により溶媒中で混合させる混合処理工程とを有することを特徴とするドープ調製方法。
【請求項２】
前記設定値が、ポリマー乱舞限界値であることを特徴とする請求項１記載のドープ調製方法。
【請求項３】
前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする請求項２記載のドープ調製方法。
【請求項４】
前記ポリマー減量投入工程では、新たな投入速度を、現行の投入速度の半分以下にすることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項５】
前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くして、前記ポリマー初期投入工程及びポリマー減量投入工程を行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項６】
前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする請求項５記載のドープ調製方法。
【請求項７】
前記溶媒投入工程では、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記ポリマー減量投入工程中または前記ポリマー減量投入工程後に行うことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項８】
前記タンク本体に接続されているコンデンサにより、前記タンク本体からの溶媒を凝縮して回収する溶媒回収工程を有し、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする請求項７記載のドープ調製方法。
【請求項９】
前記ポリマーがセルローストリアセテートの粉末、またはセルローストリアセテートを原料とするフィルムの小片からなるチップであり、前記溶媒はジクロロメタンを含むことを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項記載のドープ調製方法によりドープを調製するドープ調製工程と、
前記ドープを流延ダイにより支持体上に流延し、前記支持体上に流延膜を形成する流延工程と、
前記流延膜に自己支持性を付与して前記流延膜を前記支持体から湿潤フィルムとして剥がす剥ぎ取り工程と、
前記湿潤フィルムを乾燥させる乾燥工程と
を有することを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項１１】
溶媒及びポリマーが投入されるタンク本体と、
前記溶媒を計量して前記タンク本体に投入する溶媒投入部と、
前記ポリマーの投入速度が変更可能なポリマー投入部と、
前記タンク本体内に設けられ、前記溶媒及び前記ポリマーを混合させる攪拌部材と、
前記タンク本体内の圧力を測定し、この測定圧力が設定値を超えたときに現行投入速度よりも低い減量投入速度に切り替える制御部とを備えることを特徴とするドープ調製装置。
【請求項１２】
前記設定値が、ポリマー乱舞限界値であることを特徴とする請求項１１記載のドープ調製装置。
【請求項１３】
前記ポリマー乱舞限界値が１ｋＰａであることを特徴とする請求項１２記載のドープ調製装置。
【請求項１４】
前記ポリマー投入部は、前記ポリマーの温度を前記タンク本体の内部温度よりも高くする加熱部を有することを特徴とする請求項１１から１３いずれか１項記載のドープ調製装置。
【請求項１５】
前記ポリマーの温度は前記タンク本体の内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることを特徴とする請求項１４記載のドープ調製装置。
【請求項１６】
前記溶媒投入部は、前記溶媒を少なくとも２回に分けて投入し、２回目以降の投入は前記ポリマー投入部によるポリマーの投入中または投入後に行うことを特徴とする請求項１１から１５いずれか１項記載のドープ調製装置。
【請求項１７】
前記タンク本体に接続されており、前記タンク本体からの溶媒を凝縮して回収するコンデンサを備え、前記溶媒投入部は、前記コンデンサを経由して前記２回目以降の溶媒を投入することを特徴とする請求項１６記載のドープ調製装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１３２７９９（Ｐ２０１０−１３２７９９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１０９７８（Ｐ２００８−３１０９７８）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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