溶液製膜方法及び設備
【課題】濾過器内にポリマーが残存することが内容に濾過器を効率よく洗浄する。
【解決手段】一方の濾過器５１で原料ドープ４０を濾過している時に、他方の濾過器５２に対し、第１及び第２洗浄を行う。第１洗浄では、溶剤洗浄部５３により溶剤を用いて濾過器５２内の金属フィルタを洗浄する。第２洗浄では、超臨界炭酸ガス洗浄部５４を用いて、第１洗浄後の金属フィルタに対し、超臨界炭酸ガスを循環させて、金属フィルタを洗浄する。洗浄によりポリマーが含まれる超臨界炭酸ガスは、分岐弁７１により超臨界炭酸ガス分離系６４に送る。超臨界炭酸ガス分離系６４で、超臨界炭酸ガスを減圧し、炭酸ガスとポリマー粉末に分離する。第２洗浄を本洗浄と仕上げ洗浄とに分け、仕上げ洗浄を新鮮な超臨界炭酸ガスで洗浄するため、濾過器５２内にポリマーが残存することがなくなる。また、第２濾過器５２を開けることなく、濾過器５２の洗浄が可能になる。
【解決手段】一方の濾過器５１で原料ドープ４０を濾過している時に、他方の濾過器５２に対し、第１及び第２洗浄を行う。第１洗浄では、溶剤洗浄部５３により溶剤を用いて濾過器５２内の金属フィルタを洗浄する。第２洗浄では、超臨界炭酸ガス洗浄部５４を用いて、第１洗浄後の金属フィルタに対し、超臨界炭酸ガスを循環させて、金属フィルタを洗浄する。洗浄によりポリマーが含まれる超臨界炭酸ガスは、分岐弁７１により超臨界炭酸ガス分離系６４に送る。超臨界炭酸ガス分離系６４で、超臨界炭酸ガスを減圧し、炭酸ガスとポリマー粉末に分離する。第２洗浄を本洗浄と仕上げ洗浄とに分け、仕上げ洗浄を新鮮な超臨界炭酸ガスで洗浄するため、濾過器５２内にポリマーが残存することがなくなる。また、第２濾過器５２を開けることなく、濾過器５２の洗浄が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜方法及び設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等の各種表示装置には、偏光板の保護フィルムや視野角拡大フィルムをはじめとする様々なポリマーフィルムが使用されている。このような光学用途のポリマーフィルムの製法としては、溶融製膜方法、溶液製膜方法などがある。溶液製膜方法では、ポリマーと溶媒と含むポリマー溶液（以下、ドープと称する）を、走行する支持体上に流延して流延膜を形成した後、流延膜を支持体から剥ぎ取り、乾燥してフィルムとする方法であり、溶融製膜方法のような熱ダメージの問題がない。したがって、透明度の高さや光学特性が求められるポリマーフィルムの製造方法としては最適である。
【０００３】
ところで、ドープの中には、ドープの溶媒に不溶な異物であって、元々ドープの原料に含まれていたものや、ドープを調製する際に混入したゴミや埃等の不純物が含まれている。ただし、不純物を含むドープを使用すると、支持体上に不純物が汚れとして析出し、支持体から流延膜を剥ぎ取ることが困難となる他、完成したフィルムでは不純物のところで光の散乱を生じる等の問題を引き起こす。このため、流延に供する前に、ドープ中の不純物をできる限り取り除く必要がある。
【０００４】
そこで、通常、溶液製膜方法では、ドープ中の不純物を取り除くことを目的として、流延する前のドープを濾過器で濾過している。濾材としては、濾紙や金属フィルタ、濾布等が使用される。例えば、濾紙の１段濾過と金属繊維による２段濾過又は３段濾過からなる濾過装置が用いられる。これらの濾材は濾過開始から時間が経つほど通液孔が閉塞し、濾過時間が長引いたり、濾圧の上昇や濾過流量が減少し濾過効率が低下したりするという問題がある。
【０００５】
このため、特許文献１のように、洗浄液で洗浄した後に、金属フィルタを濾過器から取り出して焙焼することにより、金属フィルタを再生して使用することが行われている。また、特許文献２のように、オフラインで金属フィルタ中の異物を高温で炭化（焙焼）させた後に、アルカリ洗浄や超音波洗浄を行い、付着物を除去している。また、アルカリ洗浄では金属の耐腐蝕性が低下するため、不動態化などの耐腐蝕性付与処理を行っている。
【特許文献１】特開２００６−２８１２００号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
濾材の交換には、容器開閉作業が必要になる。また、洗浄処理だけでは、金属繊維の隙間である微小空間に入った異物は通常の物理的な洗浄方法では除去することができないため、上記のような焙焼処理、アルカリ洗浄、超音波洗浄などを行っている。しかも、生産速度の向上を目指す場合には、生産能力増大に伴い、濾材の交換を頻繁に行う必要がある。このため、効率のよい濾材の洗浄処理や再生処理の開発の要請がある。
【０００７】
洗浄処理としては、超臨界炭酸ガスを用いる方法が考えられる。この方法において、同一の超臨界炭酸ガスを用いて、濾過器を循環して洗浄すると、濾材に含まれるドープのポリマーが超臨界炭酸ガスに溶解される。したがって、洗浄が終了した後に、洗浄処理後の超臨界炭酸ガスが濾材中に残っていると、常温では、洗浄後の超臨界炭酸ガスは炭酸ガスとポリマーに分離するので、超臨界炭酸ガス中に溶解しているポリマーが濾材中に残ってしまう。この場合には、濾材の一部で濾材閉塞が生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、容器開閉作業を不要として効率のよい濾材洗浄を可能とし、生産性の向上が図れると共に、洗浄処理後の濾過器中にポリマーが残留することがないようにした溶液製膜設備及び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】
本発明の溶液製膜方法は、複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜方法において、前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄工程と、前記第１洗浄工程を終了した前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄工程と、第２洗浄工程で循環される超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
前記分離工程は、第２洗浄工程で循環される超臨界流体の流路から前記超臨界流体の一部を分岐させ、減圧器を有する分離部で行われる。また、前記超臨界流体の分岐は、間欠的または連続的に行われる。また、第２洗浄工程は、超臨界流体による洗浄が複数回行われ、最後の洗浄は新鮮な超臨界流体を用いて行われる。
【００１１】
前記第２洗浄工程後の前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを充填する飽和ガス充填工程を有することが好ましい。また、前記第１洗浄工程の前に、洗浄対象の前記濾過器に対し、不活性ガス又は前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを用いて、前記ドープをガスに置換するガス置換工程を有することが好ましい。前記超臨界流体は超臨界炭酸ガスであり、前記ポリマーはセルロースアセテートであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の溶液製膜設備は、複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜設備において、前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄部と、前記第１洗浄部による洗浄を終了した後に、前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄部と、第２洗浄工程の超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離部とを有することを特徴とする。また、前記分離部は、前記第２洗浄工程の超臨界流体の流路に設けられる分岐部と、前記分岐部に設けた分岐弁と、分岐弁からの超臨界流体を減圧して前記ポリマーと流体とに分離する減圧器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、濾過器から濾材を取り出すことなく効率良く濾材を洗浄することができ、作業負荷や再生コストを低く抑えることができる。また、溶剤による洗浄のみでは除去することができない濾滓を効率よく除去することができる。
【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、例えばセルローストリアセテートを原料として用いた原料ドープ調製ユニット１１と、製膜ユニット１２とを備える。
【００１５】
原料ドープ調製ユニット１１は、計量器１３、溶媒タンク１４、添加剤タンク１５、溶解タンク１６、貯留タンク１７、流延ドープ貯留タンク５０、第１及び第２濾過ユニット４１，４２を備える。計量器１３にはポリマー２０が入れられており、このポリマー２０は計量されて溶解タンク１６に投入される。溶媒タンク１４には溶媒２１が貯留されており、開閉弁２３を制御することにより溶解タンク１６への投入量が調整される。また、添加剤タンク１５には添加剤２２が貯留されており、開閉弁２４を制御することにより溶解タンク１６への投入量が調整される。
【００１６】
溶解タンク１６は攪拌翼２７を備えている。攪拌翼２７はモータ２６によって回転され、溶解タンク１６内のポリマー２０、溶媒２１、添加剤２２が攪拌される。この攪拌により、ポリマー２０などの溶質が溶媒２１に完全には溶けていない粗溶解液３０が得られる。
【００１７】
溶解タンク１６内の粗溶解液３０は、貯留タンク１７に一旦貯蔵される。これにより溶解タンク１６は空になり、粗溶解液３０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１７も、モータ３１で回転する攪拌翼３２を備えている。攪拌翼３２を回転することにより、粗溶解液３０が攪拌され均一にされる。
【００１８】
貯留タンク１７内の粗溶解液３０はポンプ３３及び配管３４を介して、加熱器３５に送られる。加熱器３５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。この加熱器３５により粗溶解液３０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２０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４０が調製される。この原料ドープ４０は、セルロースエステルの固形分濃度が１４〜２４重量％にされる。なお、必要に応じてフラッシュ濃縮法等により、原料ドープ４０を濃縮してもよい。
【００１９】
加熱器３５により加熱された原料ドープ４０は、冷却器３９に送られる。冷却器３９によって原料ドープ４０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４０はポンプ３８により第１濾過ユニット４１に送られて、第１濾過ユニット４１で濾過された後に、流延ドープ貯留タンク５０に貯留される。
【００２０】
第１濾過ユニット４１は、複数の濾過器が並列に接続されており、これら複数の濾過器を選択的に使用することにより、連続濾過を可能にしている。例えば、一方の濾過器で原料ドープ４０を濾過しているときに、他方の濾過器では、洗浄処理や再利用処理が行われる。この第１濾過ユニット４１の濾材は限定されない。例えば、濾紙、金属フィルタなどの濾過方式の他に、原料ドープに珪藻土などの濾過助剤を混在させて濾過を行う方式であってもよい。
【００２１】
この第１濾過ユニット４１は、複数の濾過器を選択して洗浄処理するための洗浄処理装置やケーク濾過方式ではプレコート形成処理装置が付設されている。そして、一方の濾過器が使用中のときに、他方の濾過器で洗浄処理や再生処理が行われる。なお、ケーク濾過方式とする場合には、濾過助材の種類、組成、平均粒径、嵩密度や濾過助剤による濾過方法に関しては、特開２００４−１０７６２９号公報に詳しく記載されており、この記載も本発明に適用することができる。
【００２２】
第１濾過ユニット４１により濾過された原料ドープは、流延ドープ貯留タンクに貯留された後に、ポンプ４３により第２濾過ユニット４２に送られて、濾過される。濾過後の原料ドープは、製膜ユニット１２の流延ダイに送られる。
【００２３】
図２に示すように、第２濾過ユニット４２には、オンラインで洗浄処理が可能なように、金属フィルタ方式の第１及び第２濾過器５１，５２が用いられる。濾過器５１，５２が複数設けられることにより、一方の濾過器５１で濾過しながら、他方の濾過器５２で濾材の洗浄が行われる。
【００２４】
第１，２濾過器５１，５２の金属フィルタは、微細な不純物でさえも取り除くことができるように、その平均孔径が１００μｍ以下であることが好ましい。平均孔径が小さすぎると濾過に要する時間が長くなるので濾過効率が低下する。また、反対に、平均孔径が大きすぎると流延ドープ中の微細な不純物を捕捉するのが難しくなる。
【００２５】
第１，第２濾過器５１，５２には、溶剤洗浄部５３と、超臨界炭酸ガスによる超臨界炭酸ガス洗浄部５４と、飽和ガス置換部５５とが接続されている。これら溶剤洗浄部５３、超臨界炭酸ガス洗浄部５４及び飽和ガス置換部５５は、図示を省略した弁により、各濾過器５１，５２に選択的に接続され、溶剤洗浄、超臨界流体洗浄、飽和ガス置換を行う。なお、図２は、第２濾過器５２に、各部が接続されていることを示している。第１濾過器５１にも、同様に弁の切り替えにより接続されるが、図２では省略する。
【００２６】
第２濾過器５２の濾過能力が低下したときに、第２濾過器５２へのドープの供給を停止して、第１濾過器５１にドープの供給を切り替える。ここで、濾過能力が低下したというのは、具体的には、濾過器５１，５２が使用により濾過圧力が高くなり、濾過効率が低下した時のことをいう。この切り替えは、濾過器５１，５２の出口に設けられる図示しない圧力計が所定値に達したときに行う。また、圧力計を用いる代わりに、または、加えて、濾過時間が所定の時間に達したときに、濾過器５１，５２を切り替えてもよい。
【００２７】
溶剤洗浄部５３は、第１濾過器５１で濾過が行われているときに、他方の第２濾過器５２に対して洗浄処理を行う（第１洗浄工程）。この洗浄処理では、洗浄対象濾過器に対して、原料ドープの出口側から入口側に向けて洗浄液が送られる。そして、この洗浄液が濾過器と洗浄処理部との間で循環される。この洗浄液による循環により、第２濾過器５２において、濾材としての金属フィルタで捕捉された異物が溶剤洗浄部側の濾過器（図示せず）により捕捉される。また、この洗浄液は、ドープに含まれる溶剤と同じ溶剤が用いられるが、異物によっては、同種や他の種別の溶剤の方が効率良く行える場合には、これら同種の溶剤や他の溶剤を用いた洗浄液を用いてもよい。
【００２８】
溶剤洗浄方法は、本実施形態のように、一定量の洗浄液を循環させて、溶剤洗浄部側の濾過器で異物を取って洗浄する方式の他に、新鮮な洗浄液を洗浄対象濾過器に送り、濾過器を洗浄してもよい。
【００２９】
飽和ガス置換部５５は、溶剤洗浄処理前に洗浄対象濾過器に対し飽和ガスを送り、濾過器内の原料ドープを飽和ガスと置換する（ガス置換工程）。ここで、飽和ガスとは、原料ドープの溶媒と同種の溶媒で飽和された気体のことをいう。また、飽和ガス置換部５５により、後に説明する超臨界炭酸ガスを用いた洗浄処理（第２洗浄工程）が行われた後に、超臨界炭酸ガスを洗浄対象濾過器から抜き出した後に、飽和ガスが洗浄対象濾過器に充填される（飽和ガス充填工程）。これにより、待機状態の濾過器内の濾材が乾燥することを防ぐことができる。また、濾過器の切り替え時に、原料ドープが濾過器内に入れられたときに、ポリマー溶液が乾燥し、析出したポリマーによる濾材の閉塞の発生が抑えられる。なお、飽和ガスに代えて、不活性ガスを用いて、原料ドープを濾過器から排出させてもよい。
【００３０】
超臨界炭酸ガス洗浄部５４は、圧縮機６１、第１，第２バッファタンク６２，６３、超臨界炭酸ガス循環系６４、及び超臨界炭酸ガス分離系６５を備えており、超臨界炭酸ガスを用いて第２濾過器５２を洗浄する。圧縮機６１は、炭酸ガスを所定の温度範囲内で圧縮し、超臨界炭酸ガスを生成する。生成された超臨界炭酸ガスは第１，第２バッファタンク６２，６３に貯留される。
【００３１】
第１，第２バッファタンク６２，６３の超臨界炭酸ガスは、超臨界炭酸ガス循環系６４を介して、洗浄対象である例えば第２濾過器５２に送られる。超臨界炭酸ガス循環系６４は、ポンプ６６と、超臨界炭酸ガスを濾過するための第１及び第２超臨界炭酸ガス濾過器６７，６８と、これらを接続する配管と、弁８１，８２，８３，８４とから構成されており、本洗浄と仕上げ洗浄とを行う。本洗浄では、第１バッファタンク６２の超臨界炭酸ガスを用いる。また、仕上げ洗浄では、第２バッファタンク６３の新鮮な超臨界炭酸ガスを用いる。
【００３２】
本洗浄では、弁８２を介して、第１バッファタンク６２からポンプ６６で送り出された超臨界炭酸ガスは、先ず、第１超臨界炭酸ガス濾過器６７で超臨界炭酸ガス内の異物が除去されて、洗浄対象の第２濾過器５２に送られる。洗浄対象の第２濾過器５２の金属フィルタ内部を通過した超臨界炭酸ガスは、溶剤洗浄では洗浄が不可能な微細通路内に入り込んだ濾過異物を溶解し、又は、溶解により異物のサイズを小さくし、微細通路から排出する。排出された異物は、第２超臨界炭酸ガス濾過器６８で異物が除去された後に、弁８１を介して、第１バッファタンク６２に戻される。
【００３３】
超臨界炭酸ガスにより使用済みの金属フィルタが洗浄されると、超臨界炭酸ガスに原料ドープが溶け込んでしまい、超臨界炭酸ガスによる洗浄効果が低下する。これを回避するために、第２超臨界炭酸ガス濾過器６８と第１，２バッファタンク６２，６３との間に、分岐部７０を設けて、分岐弁７１の開放により、超臨界炭酸ガスの一部を超臨界炭酸ガス分離系６５に送る。
【００３４】
超臨界炭酸ガス分離系６５は、分岐弁７１、減圧器７２、サイクロン型分離器７３及び炭酸ガス回収装置７４から構成されている。分岐弁７１の開閉によって減圧器７２へ超臨界炭酸ガスの一部を送るタイミングは、例えば、超臨界炭酸ガスによる洗浄時間を計測し、ある一定時間に達したときとする。これにより、超臨界炭酸ガスが一定量分だけ間欠的に減圧器７２に送られる。また、間欠的な送り方法に代えて、流量を絞り、連続的に減圧器７２へ超臨界炭酸ガスを送ってもよい。
【００３５】
減圧器７２で超臨界炭酸ガスが減圧されると、溶媒に溶けた状態のポリマーがドープとして分離され、これがドレインとなって減圧器７２から分離される。また、ポリマーが析出して粉末となるとともに、炭酸ガスに分離される（分離工程）。これら炭酸ガス及び析出物はサイクロン型分離器７３に送られて、ここで、析出物が回収される。また、分離器７３を通過した炭酸ガスは、炭酸ガス回収装置７４で回収される。回収された炭酸ガスは別な設備で再利用される他に、必要に応じて圧縮機６１に送り、超臨界炭酸ガスとして再利用しても良い。
【００３６】
本洗浄は１回行われるが、複数回行ってもよい。また、超臨界炭酸ガスの循環時間も適宜変更してもよい。この場合に、図示しないセンサで超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度を検出し、このポリマー濃度が一定値を超えたときに、循環を停止させて、本洗浄を中止する。その後、超臨界炭酸ガス循環系６４から分岐部７０及び分岐弁７１を介し、超臨界炭酸ガスの一部を超臨界炭酸ガス分離系６５に送り、ここで超臨界炭酸ガスからポリマーを分離する。また、分岐させた分量だけ圧縮機６１から新鮮な超臨界炭酸ガスを補充することで、第１バッファタンク６２内の超臨界炭酸ガスのポリマー濃度を低くする。なお、新鮮な超臨界炭酸ガスの補充は、圧縮機６１に代えて第２バッファタンクから行ってもよい。
【００３７】
本洗浄で超臨界炭酸ガス洗浄を終了してしまうと、本洗浄中の超臨界炭酸ガス中に溶けたポリマーが濾過器の濾材中に残ってしまう可能性がある。残存した超臨界炭酸ガスは、常温・常圧下では炭酸ガスとポリマーとに分離してしまうため、濾材中にポリマーが残ってしまい、濾材中の一部を閉塞してしまう。これを防止するために、本実施形態では、本洗浄の後に仕上げ洗浄を行っている。
【００３８】
仕上げ洗浄は、第２バッファタンク６３内の新鮮な超臨界炭酸ガスを用いて行う。仕上げ洗浄では、本洗浄で濾材が一度洗浄されているので、超臨界炭酸ガスにポリマーが溶解しても洗浄能力は低下することがなく、また、濾材に残存するポリマーの影響も少ない。しかし、仕上げ洗浄を繰り返すと、超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度が高くなってしまい、本洗浄と同様に残存ポリマーの弊害が発生する。このため、超臨界炭酸ガス循環系６４に設けた図示しないポリマー濃度測定器により、超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度を監視し、一定値を越えるポリマー濃度となったときに、この超臨界炭酸ガスを第１バッファタンク６２に収容し、新鮮な超臨界炭酸ガスを第２バッファタンク６３に補充する。なお、仕上げ洗浄で使用された超臨界炭酸ガスはその後、第１バッファタンク６２で本洗浄に使用する代わりに、超臨界炭酸ガス分離系６５でポリマーと炭酸ガスとに分離してもよい。この場合にも、分離して少なくなった分を圧縮機６１からの新鮮な超臨界炭酸ガスで補充する。
【００３９】
なお、第２濾過ユニット４２に対して超臨界炭酸ガスによる洗浄を行っているが、第１濾過ユニット４１に対しても、同様に超臨界炭酸ガスにより洗浄してもよい。また、各濾過ユニット４１，４２は、２台の濾過器を用いているが、用いる濾過器は２台以上であればよく、設置台数はこれに限られない。
【００４０】
図３は濾過器５１，５２の洗浄処理を示すフローチャートである。まず、ガス置換工程では、溶剤洗浄処理前に第２濾過器５２に対し飽和ガスを送り、第２濾過器５２にある原料ドープ４０を飽和ガスと置換する。次に、溶剤洗浄処理（第１洗浄工程）では、溶剤洗浄部５３から第２濾過器５２に洗浄液を送って循環させ、第２濾過器５２を溶剤にて洗浄する。溶剤洗浄が終了した後に、ガス置換工程を行い、第２濾過器５２へ飽和ガスを送り、第２濾過器５２内の溶剤を排出させて飽和ガスと置換する。
【００４１】
次に、超臨界炭酸ガス洗浄部５４により、超臨界炭酸ガスによる本洗浄を行う。本洗浄が終了した後に、仕上げ洗浄に切り替えられる。仕上げ洗浄では、新鮮な超臨界炭酸ガスにより第２濾過器５２が洗浄される。仕上げ洗浄が終了した後は、飽和ガスが充填されて第２濾過器５２の洗浄処理が終了する。洗浄処理が終了した濾過器５２は切り替え待機状態となり、第１濾過器５１の濾圧が上昇して濾過器切り替えとなったときに、これら濾過器５１，５２が切り替えられる。そして、使用済みの第１濾過器５１に対して、上記のような洗浄が繰り返される。
【００４２】
また、本洗浄、仕上げ洗浄において、超臨界炭酸ガス循環系内の超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度が所定値に達したときに、超臨界炭酸ガスの一部が超臨界炭酸ガス分離系６５に送られて、減圧器７２で減圧される。この減圧により超臨界炭酸ガスは通常の炭酸ガスとなり、超臨界炭酸ガス中のポリマーは粉末状になる。サイクロン型分離器７３では粉末状のポリマーをサイクロン方式で炭酸ガスから分離して集積する。
【００４３】
図１に示すように、製膜ユニット１２は、流延室１００と、渡り部１０１と、テンタ１０２と、乾燥室１０３と、巻取機１０４とを備え、流延ドープを用いてフィルム１０６が製造される。流延室１００には、流延ドープの吐出口が形成された流延ダイ１０７と、支持体として作用する流延ドラム１０８と、剥取ローラ１０９とが配置されている。
【００４４】
不純物が取り除かれた流延ドープは、流延ダイ１０７を介してエンドレスに回転している流延ドラム１０８の上に流延され、流延膜１１１が形成される。流延ドラム１０８の表面温度は−１０℃以上１０℃以下の範囲内で略一定とすることが好ましい。このような流延ドラム１０８にドープを流延することにより、ドープは速やかに冷却されるため短時間の内にゲル状の流延膜１１１が形成される。流延ドラム１０８の回転と共に流延膜１１１のゲル化が進められ、自己支持性を有する流延膜１１１は剥取ローラ１０９で支持されながら流延ドラム１０８から湿潤フィルム１１３として剥ぎ取られる。
【００４５】
渡り部１０１では、多数のローラで湿潤フィルム１１３を支持しながら、次のテンタ１０２に送る。テンタ１０２では、湿潤フィルム１１３の両側端部がピン等の保持手段で保持され、乾燥される。テンタ１０２を出たフィルムは乾燥室１０３に送られて、さらに乾燥が進められて、フィルム１０６とされる。この後、フィルム１０６は、巻取機１０４において、巻き芯１０５にロール状に巻き取られる。
【００４６】
なお、上記溶液製膜設備において、流延ダイ、減圧室、支持体等の構造、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おり、これらの記載も本発明に適用することができる。
【００４７】
本発明に係るポリマー２０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。本実施形態では、粒状のセルローストリアセテートを使用する。なお、粒状のポリマー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。
【００４８】
溶媒２１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２１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。
【００４９】
添加剤２２は、所望とするフィルムの特性に応じて適宜選択すれば良い。例えば、可塑剤や、紫外線吸収剤、剥離促進剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。この中で、可塑剤としては、リン酸エステル系（例えば、トリフェニルホスフェート（以下、ＴＰＰと称する）、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート（以下、ＢＤＰと称する）、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等）、フタル酸エステル系（例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート等）、グリコール酸エステル系（例えば、トリアセチン、トリブチリン、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等）等が挙げられる。この中で、セルロースアシレートをフィルムとするために特に好ましいものとしてはＴＰＰが挙げられる。なお、可塑剤は、上記以外にも公知であるものを用いることができ、特に限定されない。また、紫外線吸収剤としては、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物が好ましく、中でも、ベンゾトリアゾール系化合物やベンゾフェノン系化合物が特に好ましい。
【００５０】
本発明により得られるフィルムは、透明度やレタデーション値が高く、湿度依存性が低い。そのため、特に、偏光板の位相差フィルムとして好適に用いることができるが、偏光板の表面を保護するための保護フィルムとしても利用することができる。本発明のセルロースエステルフィルムの具体的用途に関しては、特開２００５−１０４１４８号公報において、例えば、［１０８８］段落から［１２６５］段落には、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、この記載も本発明に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を実施した溶液製膜設備の一例を示す概略図である。
【図２】濾過ユニット、飽和ガス置換部、溶剤洗浄部、及び超臨界炭酸ガス洗浄部を示す概略図である。
【図３】本発明の洗浄処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
４０ 原料ドープ
４２ 第２濾過ユニット
５１，５２ 第１，２濾過器
５４ 超臨界炭酸ガス洗浄部
５５ 飽和ガス置換部
６２，６３ 第１，２バッファタンク
６７，６８ 第１，２超臨界炭酸ガス濾過器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜方法及び設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等の各種表示装置には、偏光板の保護フィルムや視野角拡大フィルムをはじめとする様々なポリマーフィルムが使用されている。このような光学用途のポリマーフィルムの製法としては、溶融製膜方法、溶液製膜方法などがある。溶液製膜方法では、ポリマーと溶媒と含むポリマー溶液（以下、ドープと称する）を、走行する支持体上に流延して流延膜を形成した後、流延膜を支持体から剥ぎ取り、乾燥してフィルムとする方法であり、溶融製膜方法のような熱ダメージの問題がない。したがって、透明度の高さや光学特性が求められるポリマーフィルムの製造方法としては最適である。
【０００３】
ところで、ドープの中には、ドープの溶媒に不溶な異物であって、元々ドープの原料に含まれていたものや、ドープを調製する際に混入したゴミや埃等の不純物が含まれている。ただし、不純物を含むドープを使用すると、支持体上に不純物が汚れとして析出し、支持体から流延膜を剥ぎ取ることが困難となる他、完成したフィルムでは不純物のところで光の散乱を生じる等の問題を引き起こす。このため、流延に供する前に、ドープ中の不純物をできる限り取り除く必要がある。
【０００４】
そこで、通常、溶液製膜方法では、ドープ中の不純物を取り除くことを目的として、流延する前のドープを濾過器で濾過している。濾材としては、濾紙や金属フィルタ、濾布等が使用される。例えば、濾紙の１段濾過と金属繊維による２段濾過又は３段濾過からなる濾過装置が用いられる。これらの濾材は濾過開始から時間が経つほど通液孔が閉塞し、濾過時間が長引いたり、濾圧の上昇や濾過流量が減少し濾過効率が低下したりするという問題がある。
【０００５】
このため、特許文献１のように、洗浄液で洗浄した後に、金属フィルタを濾過器から取り出して焙焼することにより、金属フィルタを再生して使用することが行われている。また、特許文献２のように、オフラインで金属フィルタ中の異物を高温で炭化（焙焼）させた後に、アルカリ洗浄や超音波洗浄を行い、付着物を除去している。また、アルカリ洗浄では金属の耐腐蝕性が低下するため、不動態化などの耐腐蝕性付与処理を行っている。
【特許文献１】特開２００６−２８１２００号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
濾材の交換には、容器開閉作業が必要になる。また、洗浄処理だけでは、金属繊維の隙間である微小空間に入った異物は通常の物理的な洗浄方法では除去することができないため、上記のような焙焼処理、アルカリ洗浄、超音波洗浄などを行っている。しかも、生産速度の向上を目指す場合には、生産能力増大に伴い、濾材の交換を頻繁に行う必要がある。このため、効率のよい濾材の洗浄処理や再生処理の開発の要請がある。
【０００７】
洗浄処理としては、超臨界炭酸ガスを用いる方法が考えられる。この方法において、同一の超臨界炭酸ガスを用いて、濾過器を循環して洗浄すると、濾材に含まれるドープのポリマーが超臨界炭酸ガスに溶解される。したがって、洗浄が終了した後に、洗浄処理後の超臨界炭酸ガスが濾材中に残っていると、常温では、洗浄後の超臨界炭酸ガスは炭酸ガスとポリマーに分離するので、超臨界炭酸ガス中に溶解しているポリマーが濾材中に残ってしまう。この場合には、濾材の一部で濾材閉塞が生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、容器開閉作業を不要として効率のよい濾材洗浄を可能とし、生産性の向上が図れると共に、洗浄処理後の濾過器中にポリマーが残留することがないようにした溶液製膜設備及び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】
本発明の溶液製膜方法は、複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜方法において、前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄工程と、前記第１洗浄工程を終了した前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄工程と、第２洗浄工程で循環される超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
前記分離工程は、第２洗浄工程で循環される超臨界流体の流路から前記超臨界流体の一部を分岐させ、減圧器を有する分離部で行われる。また、前記超臨界流体の分岐は、間欠的または連続的に行われる。また、第２洗浄工程は、超臨界流体による洗浄が複数回行われ、最後の洗浄は新鮮な超臨界流体を用いて行われる。
【００１１】
前記第２洗浄工程後の前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを充填する飽和ガス充填工程を有することが好ましい。また、前記第１洗浄工程の前に、洗浄対象の前記濾過器に対し、不活性ガス又は前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを用いて、前記ドープをガスに置換するガス置換工程を有することが好ましい。前記超臨界流体は超臨界炭酸ガスであり、前記ポリマーはセルロースアセテートであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の溶液製膜設備は、複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜設備において、前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄部と、前記第１洗浄部による洗浄を終了した後に、前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄部と、第２洗浄工程の超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離部とを有することを特徴とする。また、前記分離部は、前記第２洗浄工程の超臨界流体の流路に設けられる分岐部と、前記分岐部に設けた分岐弁と、分岐弁からの超臨界流体を減圧して前記ポリマーと流体とに分離する減圧器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、濾過器から濾材を取り出すことなく効率良く濾材を洗浄することができ、作業負荷や再生コストを低く抑えることができる。また、溶剤による洗浄のみでは除去することができない濾滓を効率よく除去することができる。
【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、例えばセルローストリアセテートを原料として用いた原料ドープ調製ユニット１１と、製膜ユニット１２とを備える。
【００１５】
原料ドープ調製ユニット１１は、計量器１３、溶媒タンク１４、添加剤タンク１５、溶解タンク１６、貯留タンク１７、流延ドープ貯留タンク５０、第１及び第２濾過ユニット４１，４２を備える。計量器１３にはポリマー２０が入れられており、このポリマー２０は計量されて溶解タンク１６に投入される。溶媒タンク１４には溶媒２１が貯留されており、開閉弁２３を制御することにより溶解タンク１６への投入量が調整される。また、添加剤タンク１５には添加剤２２が貯留されており、開閉弁２４を制御することにより溶解タンク１６への投入量が調整される。
【００１６】
溶解タンク１６は攪拌翼２７を備えている。攪拌翼２７はモータ２６によって回転され、溶解タンク１６内のポリマー２０、溶媒２１、添加剤２２が攪拌される。この攪拌により、ポリマー２０などの溶質が溶媒２１に完全には溶けていない粗溶解液３０が得られる。
【００１７】
溶解タンク１６内の粗溶解液３０は、貯留タンク１７に一旦貯蔵される。これにより溶解タンク１６は空になり、粗溶解液３０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１７も、モータ３１で回転する攪拌翼３２を備えている。攪拌翼３２を回転することにより、粗溶解液３０が攪拌され均一にされる。
【００１８】
貯留タンク１７内の粗溶解液３０はポンプ３３及び配管３４を介して、加熱器３５に送られる。加熱器３５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。この加熱器３５により粗溶解液３０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２０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４０が調製される。この原料ドープ４０は、セルロースエステルの固形分濃度が１４〜２４重量％にされる。なお、必要に応じてフラッシュ濃縮法等により、原料ドープ４０を濃縮してもよい。
【００１９】
加熱器３５により加熱された原料ドープ４０は、冷却器３９に送られる。冷却器３９によって原料ドープ４０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４０はポンプ３８により第１濾過ユニット４１に送られて、第１濾過ユニット４１で濾過された後に、流延ドープ貯留タンク５０に貯留される。
【００２０】
第１濾過ユニット４１は、複数の濾過器が並列に接続されており、これら複数の濾過器を選択的に使用することにより、連続濾過を可能にしている。例えば、一方の濾過器で原料ドープ４０を濾過しているときに、他方の濾過器では、洗浄処理や再利用処理が行われる。この第１濾過ユニット４１の濾材は限定されない。例えば、濾紙、金属フィルタなどの濾過方式の他に、原料ドープに珪藻土などの濾過助剤を混在させて濾過を行う方式であってもよい。
【００２１】
この第１濾過ユニット４１は、複数の濾過器を選択して洗浄処理するための洗浄処理装置やケーク濾過方式ではプレコート形成処理装置が付設されている。そして、一方の濾過器が使用中のときに、他方の濾過器で洗浄処理や再生処理が行われる。なお、ケーク濾過方式とする場合には、濾過助材の種類、組成、平均粒径、嵩密度や濾過助剤による濾過方法に関しては、特開２００４−１０７６２９号公報に詳しく記載されており、この記載も本発明に適用することができる。
【００２２】
第１濾過ユニット４１により濾過された原料ドープは、流延ドープ貯留タンクに貯留された後に、ポンプ４３により第２濾過ユニット４２に送られて、濾過される。濾過後の原料ドープは、製膜ユニット１２の流延ダイに送られる。
【００２３】
図２に示すように、第２濾過ユニット４２には、オンラインで洗浄処理が可能なように、金属フィルタ方式の第１及び第２濾過器５１，５２が用いられる。濾過器５１，５２が複数設けられることにより、一方の濾過器５１で濾過しながら、他方の濾過器５２で濾材の洗浄が行われる。
【００２４】
第１，２濾過器５１，５２の金属フィルタは、微細な不純物でさえも取り除くことができるように、その平均孔径が１００μｍ以下であることが好ましい。平均孔径が小さすぎると濾過に要する時間が長くなるので濾過効率が低下する。また、反対に、平均孔径が大きすぎると流延ドープ中の微細な不純物を捕捉するのが難しくなる。
【００２５】
第１，第２濾過器５１，５２には、溶剤洗浄部５３と、超臨界炭酸ガスによる超臨界炭酸ガス洗浄部５４と、飽和ガス置換部５５とが接続されている。これら溶剤洗浄部５３、超臨界炭酸ガス洗浄部５４及び飽和ガス置換部５５は、図示を省略した弁により、各濾過器５１，５２に選択的に接続され、溶剤洗浄、超臨界流体洗浄、飽和ガス置換を行う。なお、図２は、第２濾過器５２に、各部が接続されていることを示している。第１濾過器５１にも、同様に弁の切り替えにより接続されるが、図２では省略する。
【００２６】
第２濾過器５２の濾過能力が低下したときに、第２濾過器５２へのドープの供給を停止して、第１濾過器５１にドープの供給を切り替える。ここで、濾過能力が低下したというのは、具体的には、濾過器５１，５２が使用により濾過圧力が高くなり、濾過効率が低下した時のことをいう。この切り替えは、濾過器５１，５２の出口に設けられる図示しない圧力計が所定値に達したときに行う。また、圧力計を用いる代わりに、または、加えて、濾過時間が所定の時間に達したときに、濾過器５１，５２を切り替えてもよい。
【００２７】
溶剤洗浄部５３は、第１濾過器５１で濾過が行われているときに、他方の第２濾過器５２に対して洗浄処理を行う（第１洗浄工程）。この洗浄処理では、洗浄対象濾過器に対して、原料ドープの出口側から入口側に向けて洗浄液が送られる。そして、この洗浄液が濾過器と洗浄処理部との間で循環される。この洗浄液による循環により、第２濾過器５２において、濾材としての金属フィルタで捕捉された異物が溶剤洗浄部側の濾過器（図示せず）により捕捉される。また、この洗浄液は、ドープに含まれる溶剤と同じ溶剤が用いられるが、異物によっては、同種や他の種別の溶剤の方が効率良く行える場合には、これら同種の溶剤や他の溶剤を用いた洗浄液を用いてもよい。
【００２８】
溶剤洗浄方法は、本実施形態のように、一定量の洗浄液を循環させて、溶剤洗浄部側の濾過器で異物を取って洗浄する方式の他に、新鮮な洗浄液を洗浄対象濾過器に送り、濾過器を洗浄してもよい。
【００２９】
飽和ガス置換部５５は、溶剤洗浄処理前に洗浄対象濾過器に対し飽和ガスを送り、濾過器内の原料ドープを飽和ガスと置換する（ガス置換工程）。ここで、飽和ガスとは、原料ドープの溶媒と同種の溶媒で飽和された気体のことをいう。また、飽和ガス置換部５５により、後に説明する超臨界炭酸ガスを用いた洗浄処理（第２洗浄工程）が行われた後に、超臨界炭酸ガスを洗浄対象濾過器から抜き出した後に、飽和ガスが洗浄対象濾過器に充填される（飽和ガス充填工程）。これにより、待機状態の濾過器内の濾材が乾燥することを防ぐことができる。また、濾過器の切り替え時に、原料ドープが濾過器内に入れられたときに、ポリマー溶液が乾燥し、析出したポリマーによる濾材の閉塞の発生が抑えられる。なお、飽和ガスに代えて、不活性ガスを用いて、原料ドープを濾過器から排出させてもよい。
【００３０】
超臨界炭酸ガス洗浄部５４は、圧縮機６１、第１，第２バッファタンク６２，６３、超臨界炭酸ガス循環系６４、及び超臨界炭酸ガス分離系６５を備えており、超臨界炭酸ガスを用いて第２濾過器５２を洗浄する。圧縮機６１は、炭酸ガスを所定の温度範囲内で圧縮し、超臨界炭酸ガスを生成する。生成された超臨界炭酸ガスは第１，第２バッファタンク６２，６３に貯留される。
【００３１】
第１，第２バッファタンク６２，６３の超臨界炭酸ガスは、超臨界炭酸ガス循環系６４を介して、洗浄対象である例えば第２濾過器５２に送られる。超臨界炭酸ガス循環系６４は、ポンプ６６と、超臨界炭酸ガスを濾過するための第１及び第２超臨界炭酸ガス濾過器６７，６８と、これらを接続する配管と、弁８１，８２，８３，８４とから構成されており、本洗浄と仕上げ洗浄とを行う。本洗浄では、第１バッファタンク６２の超臨界炭酸ガスを用いる。また、仕上げ洗浄では、第２バッファタンク６３の新鮮な超臨界炭酸ガスを用いる。
【００３２】
本洗浄では、弁８２を介して、第１バッファタンク６２からポンプ６６で送り出された超臨界炭酸ガスは、先ず、第１超臨界炭酸ガス濾過器６７で超臨界炭酸ガス内の異物が除去されて、洗浄対象の第２濾過器５２に送られる。洗浄対象の第２濾過器５２の金属フィルタ内部を通過した超臨界炭酸ガスは、溶剤洗浄では洗浄が不可能な微細通路内に入り込んだ濾過異物を溶解し、又は、溶解により異物のサイズを小さくし、微細通路から排出する。排出された異物は、第２超臨界炭酸ガス濾過器６８で異物が除去された後に、弁８１を介して、第１バッファタンク６２に戻される。
【００３３】
超臨界炭酸ガスにより使用済みの金属フィルタが洗浄されると、超臨界炭酸ガスに原料ドープが溶け込んでしまい、超臨界炭酸ガスによる洗浄効果が低下する。これを回避するために、第２超臨界炭酸ガス濾過器６８と第１，２バッファタンク６２，６３との間に、分岐部７０を設けて、分岐弁７１の開放により、超臨界炭酸ガスの一部を超臨界炭酸ガス分離系６５に送る。
【００３４】
超臨界炭酸ガス分離系６５は、分岐弁７１、減圧器７２、サイクロン型分離器７３及び炭酸ガス回収装置７４から構成されている。分岐弁７１の開閉によって減圧器７２へ超臨界炭酸ガスの一部を送るタイミングは、例えば、超臨界炭酸ガスによる洗浄時間を計測し、ある一定時間に達したときとする。これにより、超臨界炭酸ガスが一定量分だけ間欠的に減圧器７２に送られる。また、間欠的な送り方法に代えて、流量を絞り、連続的に減圧器７２へ超臨界炭酸ガスを送ってもよい。
【００３５】
減圧器７２で超臨界炭酸ガスが減圧されると、溶媒に溶けた状態のポリマーがドープとして分離され、これがドレインとなって減圧器７２から分離される。また、ポリマーが析出して粉末となるとともに、炭酸ガスに分離される（分離工程）。これら炭酸ガス及び析出物はサイクロン型分離器７３に送られて、ここで、析出物が回収される。また、分離器７３を通過した炭酸ガスは、炭酸ガス回収装置７４で回収される。回収された炭酸ガスは別な設備で再利用される他に、必要に応じて圧縮機６１に送り、超臨界炭酸ガスとして再利用しても良い。
【００３６】
本洗浄は１回行われるが、複数回行ってもよい。また、超臨界炭酸ガスの循環時間も適宜変更してもよい。この場合に、図示しないセンサで超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度を検出し、このポリマー濃度が一定値を超えたときに、循環を停止させて、本洗浄を中止する。その後、超臨界炭酸ガス循環系６４から分岐部７０及び分岐弁７１を介し、超臨界炭酸ガスの一部を超臨界炭酸ガス分離系６５に送り、ここで超臨界炭酸ガスからポリマーを分離する。また、分岐させた分量だけ圧縮機６１から新鮮な超臨界炭酸ガスを補充することで、第１バッファタンク６２内の超臨界炭酸ガスのポリマー濃度を低くする。なお、新鮮な超臨界炭酸ガスの補充は、圧縮機６１に代えて第２バッファタンクから行ってもよい。
【００３７】
本洗浄で超臨界炭酸ガス洗浄を終了してしまうと、本洗浄中の超臨界炭酸ガス中に溶けたポリマーが濾過器の濾材中に残ってしまう可能性がある。残存した超臨界炭酸ガスは、常温・常圧下では炭酸ガスとポリマーとに分離してしまうため、濾材中にポリマーが残ってしまい、濾材中の一部を閉塞してしまう。これを防止するために、本実施形態では、本洗浄の後に仕上げ洗浄を行っている。
【００３８】
仕上げ洗浄は、第２バッファタンク６３内の新鮮な超臨界炭酸ガスを用いて行う。仕上げ洗浄では、本洗浄で濾材が一度洗浄されているので、超臨界炭酸ガスにポリマーが溶解しても洗浄能力は低下することがなく、また、濾材に残存するポリマーの影響も少ない。しかし、仕上げ洗浄を繰り返すと、超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度が高くなってしまい、本洗浄と同様に残存ポリマーの弊害が発生する。このため、超臨界炭酸ガス循環系６４に設けた図示しないポリマー濃度測定器により、超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度を監視し、一定値を越えるポリマー濃度となったときに、この超臨界炭酸ガスを第１バッファタンク６２に収容し、新鮮な超臨界炭酸ガスを第２バッファタンク６３に補充する。なお、仕上げ洗浄で使用された超臨界炭酸ガスはその後、第１バッファタンク６２で本洗浄に使用する代わりに、超臨界炭酸ガス分離系６５でポリマーと炭酸ガスとに分離してもよい。この場合にも、分離して少なくなった分を圧縮機６１からの新鮮な超臨界炭酸ガスで補充する。
【００３９】
なお、第２濾過ユニット４２に対して超臨界炭酸ガスによる洗浄を行っているが、第１濾過ユニット４１に対しても、同様に超臨界炭酸ガスにより洗浄してもよい。また、各濾過ユニット４１，４２は、２台の濾過器を用いているが、用いる濾過器は２台以上であればよく、設置台数はこれに限られない。
【００４０】
図３は濾過器５１，５２の洗浄処理を示すフローチャートである。まず、ガス置換工程では、溶剤洗浄処理前に第２濾過器５２に対し飽和ガスを送り、第２濾過器５２にある原料ドープ４０を飽和ガスと置換する。次に、溶剤洗浄処理（第１洗浄工程）では、溶剤洗浄部５３から第２濾過器５２に洗浄液を送って循環させ、第２濾過器５２を溶剤にて洗浄する。溶剤洗浄が終了した後に、ガス置換工程を行い、第２濾過器５２へ飽和ガスを送り、第２濾過器５２内の溶剤を排出させて飽和ガスと置換する。
【００４１】
次に、超臨界炭酸ガス洗浄部５４により、超臨界炭酸ガスによる本洗浄を行う。本洗浄が終了した後に、仕上げ洗浄に切り替えられる。仕上げ洗浄では、新鮮な超臨界炭酸ガスにより第２濾過器５２が洗浄される。仕上げ洗浄が終了した後は、飽和ガスが充填されて第２濾過器５２の洗浄処理が終了する。洗浄処理が終了した濾過器５２は切り替え待機状態となり、第１濾過器５１の濾圧が上昇して濾過器切り替えとなったときに、これら濾過器５１，５２が切り替えられる。そして、使用済みの第１濾過器５１に対して、上記のような洗浄が繰り返される。
【００４２】
また、本洗浄、仕上げ洗浄において、超臨界炭酸ガス循環系内の超臨界炭酸ガス中のポリマー濃度が所定値に達したときに、超臨界炭酸ガスの一部が超臨界炭酸ガス分離系６５に送られて、減圧器７２で減圧される。この減圧により超臨界炭酸ガスは通常の炭酸ガスとなり、超臨界炭酸ガス中のポリマーは粉末状になる。サイクロン型分離器７３では粉末状のポリマーをサイクロン方式で炭酸ガスから分離して集積する。
【００４３】
図１に示すように、製膜ユニット１２は、流延室１００と、渡り部１０１と、テンタ１０２と、乾燥室１０３と、巻取機１０４とを備え、流延ドープを用いてフィルム１０６が製造される。流延室１００には、流延ドープの吐出口が形成された流延ダイ１０７と、支持体として作用する流延ドラム１０８と、剥取ローラ１０９とが配置されている。
【００４４】
不純物が取り除かれた流延ドープは、流延ダイ１０７を介してエンドレスに回転している流延ドラム１０８の上に流延され、流延膜１１１が形成される。流延ドラム１０８の表面温度は−１０℃以上１０℃以下の範囲内で略一定とすることが好ましい。このような流延ドラム１０８にドープを流延することにより、ドープは速やかに冷却されるため短時間の内にゲル状の流延膜１１１が形成される。流延ドラム１０８の回転と共に流延膜１１１のゲル化が進められ、自己支持性を有する流延膜１１１は剥取ローラ１０９で支持されながら流延ドラム１０８から湿潤フィルム１１３として剥ぎ取られる。
【００４５】
渡り部１０１では、多数のローラで湿潤フィルム１１３を支持しながら、次のテンタ１０２に送る。テンタ１０２では、湿潤フィルム１１３の両側端部がピン等の保持手段で保持され、乾燥される。テンタ１０２を出たフィルムは乾燥室１０３に送られて、さらに乾燥が進められて、フィルム１０６とされる。この後、フィルム１０６は、巻取機１０４において、巻き芯１０５にロール状に巻き取られる。
【００４６】
なお、上記溶液製膜設備において、流延ダイ、減圧室、支持体等の構造、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おり、これらの記載も本発明に適用することができる。
【００４７】
本発明に係るポリマー２０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。本実施形態では、粒状のセルローストリアセテートを使用する。なお、粒状のポリマー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。
【００４８】
溶媒２１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２１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。
【００４９】
添加剤２２は、所望とするフィルムの特性に応じて適宜選択すれば良い。例えば、可塑剤や、紫外線吸収剤、剥離促進剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。この中で、可塑剤としては、リン酸エステル系（例えば、トリフェニルホスフェート（以下、ＴＰＰと称する）、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート（以下、ＢＤＰと称する）、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等）、フタル酸エステル系（例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート等）、グリコール酸エステル系（例えば、トリアセチン、トリブチリン、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等）等が挙げられる。この中で、セルロースアシレートをフィルムとするために特に好ましいものとしてはＴＰＰが挙げられる。なお、可塑剤は、上記以外にも公知であるものを用いることができ、特に限定されない。また、紫外線吸収剤としては、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物が好ましく、中でも、ベンゾトリアゾール系化合物やベンゾフェノン系化合物が特に好ましい。
【００５０】
本発明により得られるフィルムは、透明度やレタデーション値が高く、湿度依存性が低い。そのため、特に、偏光板の位相差フィルムとして好適に用いることができるが、偏光板の表面を保護するための保護フィルムとしても利用することができる。本発明のセルロースエステルフィルムの具体的用途に関しては、特開２００５−１０４１４８号公報において、例えば、［１０８８］段落から［１２６５］段落には、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、この記載も本発明に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を実施した溶液製膜設備の一例を示す概略図である。
【図２】濾過ユニット、飽和ガス置換部、溶剤洗浄部、及び超臨界炭酸ガス洗浄部を示す概略図である。
【図３】本発明の洗浄処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
４０ 原料ドープ
４２ 第２濾過ユニット
５１，５２ 第１，２濾過器
５４ 超臨界炭酸ガス洗浄部
５５ 飽和ガス置換部
６２，６３ 第１，２バッファタンク
６７，６８ 第１，２超臨界炭酸ガス濾過器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜方法において、
前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄工程と、
前記第１洗浄工程を終了した前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄工程と、
第２洗浄工程で循環される超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離工程とを有することを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項２】
前記分離工程は、前記第２洗浄工程で循環される超臨界流体の流路から前記超臨界流体の一部を分岐させ、減圧器を有する分離部で行われることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
【請求項３】
前記超臨界流体の分岐は、間欠的または連続的に行われることを特徴とする請求項２記載の溶液製膜方法。
【請求項４】
前記第２洗浄工程は、超臨界流体による洗浄が複数回行われ、最後の洗浄は新鮮な超臨界流体を用いて行われることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項５】
前記第２洗浄工程後の前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを充填する飽和ガス充填工程を有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項６】
前記第１洗浄工程の前に、洗浄対象の前記濾過器に対し、不活性ガス又は前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを用いて、前記ドープをガスに置換するガス置換工程を有することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項７】
前記超臨界流体は超臨界炭酸ガスであり、前記ポリマーはセルロースアセテートであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項８】
複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜設備において、
前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部による洗浄を終了した後に、前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄部と、
第２洗浄工程の超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離部とを有することを特徴とする溶液製膜設備。
【請求項９】
前記分離部は、前記第２洗浄工程の超臨界流体の流路に設けられる分岐部と、前記分岐部に設けた分岐弁と、分岐弁からの超臨界流体を減圧して前記ポリマーと流体とに分離する減圧器とを有することを特徴とする請求項８記載の溶液製膜設備。
【請求項１】
複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜方法において、
前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄工程と、
前記第１洗浄工程を終了した前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄工程と、
第２洗浄工程で循環される超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離工程とを有することを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項２】
前記分離工程は、前記第２洗浄工程で循環される超臨界流体の流路から前記超臨界流体の一部を分岐させ、減圧器を有する分離部で行われることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
【請求項３】
前記超臨界流体の分岐は、間欠的または連続的に行われることを特徴とする請求項２記載の溶液製膜方法。
【請求項４】
前記第２洗浄工程は、超臨界流体による洗浄が複数回行われ、最後の洗浄は新鮮な超臨界流体を用いて行われることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項５】
前記第２洗浄工程後の前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを充填する飽和ガス充填工程を有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項６】
前記第１洗浄工程の前に、洗浄対象の前記濾過器に対し、不活性ガス又は前記溶剤と同種の溶剤の飽和ガスを用いて、前記ドープをガスに置換するガス置換工程を有することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項７】
前記超臨界流体は超臨界炭酸ガスであり、前記ポリマーはセルロースアセテートであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の溶液製膜方法。
【請求項８】
複数の濾過器を用いて、ポリマーと溶剤とが含まれるドープを濾過し、この濾過済みドープを、エンドレスで走行する支持体上に流延して流延膜を形成し、前記流延膜が自己支持性を有した後に前記支持体から剥ぎ取り、乾燥させてフィルムとする溶液製膜設備において、
前記濾過器の内、濾過能力が低下した濾過器への前記ドープ供給を停止して、前記濾過器に、前記溶剤と同種の溶剤を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部による洗浄を終了した後に、前記濾過器に超臨界流体を送って循環させ前記濾過器を洗浄する第２洗浄部と、
第２洗浄工程の超臨界流体を減圧し前記ポリマーと流体とに分離する分離部とを有することを特徴とする溶液製膜設備。
【請求項９】
前記分離部は、前記第２洗浄工程の超臨界流体の流路に設けられる分岐部と、前記分岐部に設けた分岐弁と、分岐弁からの超臨界流体を減圧して前記ポリマーと流体とに分離する減圧器とを有することを特徴とする請求項８記載の溶液製膜設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２４１５１８（Ｐ２００９−２４１５１８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９３５５６（Ｐ２００８−９３５５６）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【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２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【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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