説明

溶液製膜方法

【課題】 円形変形の発生を抑制し面状が優れているフィルムを得る。
【解決手段】 支持体面用ドープ59,中間層用ドープ54,エアー面用ドープ64をTACとジクロロメタンとその他の添加剤から調製する。フィルムの外層を形成する支持体面用ドープ59及びエアー面用ドープ64の流延温度(34℃)における粘度V1,V2が45Pa・s,45Pa・sとなるように調整する。ドープ59,54,64をフィードブロック70の合流部123で合流させた後に、流延ダイ71のリップ126から支持体上に流延してフィルムを得る。リップクリアランス平均値C1(mm)と外層用ドープ粘度V(V1,V2)との関係をV≦−146C1+219を満たすことにより円形変形の発生を防止できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶液製膜方法に関し、より詳しくは偏光板保護フィルム、視野角拡大フィルムなどの光学機能性フィルムに用いられるフィルムの溶液製膜方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
セルロースアシレート、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(TAC)から形成されるTACフィルムは、その強靭性と難燃性とから写真感光材料のフィルム用支持体として利用されている。また、TACフィルムは光学等方性に優れていることから、近年市場の拡大している液晶表示装置の偏光板の保護フィルム、光学補償フィルム(例えば、視野角拡大フィルムなど)などに用いられている。
【0003】
TACフィルムは、通常溶液製膜方法により製造されている。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。溶液製膜方法は、ポリマーをジクロロメタンや酢酸メチルを主溶媒とする混合溶媒に溶解した高分子溶液(以下、ドープと称する)を調製する。その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。その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、支持体から膜(以下、この膜を湿潤フィルムと称する)として剥ぎ取り、乾燥させた後にフィルムとして巻き取る。
【非特許文献1】発明協会公開技報公技番号2001−1745号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ドープを流延ダイから流延して流延膜を形成する際に、ドープが吐出されるリップで、ドープとリップ先端の金属が擦れてしまいフィルムの平面性が保たれず、擦れた後が円形変形となってTACフィルム上に残ってしまう問題が生じている。そのことが原因でハードコート層(保護層)を形成したり、反射防止フィルム用に塗布を行う際に、塗布ムラを引き起こす場合がある。また、円形変形そのものがムラとなり偏光板保護フィルムとしてTACフィルムを用いる際に輝点や色ムラを引き起こす原因となっている。
【0005】
本発明の目的は、光学特性に優れるフィルムを製造できる溶液製膜方法に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者が、鋭意検討の結果、流延ダイのリップクリアランスを狭めることで吐出部分のせん断が大きくなり、スティックスリップを引き起こすドープの局所的な高濃度(高粘度)部分が混合され、円形変形発生を抑えることができることを見出した。また、多層からなるフィルムを製膜する際には、外層(表面層及び/又は裏面層)を形成するドープの粘度を下げることでスティックスリップそのものが弱くなり円形変形が起こらなくなることも見出した。さらに、本発明者が鋭意検討した結果、光学特性に優れるフィルムを製膜可能な前記リップクリアランスと前記外層形成用ドープ粘度との間に所定の相関が有ることをも見出した。
【0007】
本発明の溶液製膜方法は、ポリマーと溶媒とを含む複数のドープを流延ダイから共流延し、多層フィルムを製膜する溶液製膜方法において、前記ドープを流延する際の温度T1(℃)での前記多層フィルムの表面又は裏面を形成するドープ粘度V(Pa・s)と、前記流延ダイのリップクリアランスの平均値C1(mm)との関係が、
V≦−146×C1+219を満たし、より好ましくは
V≦−135×C1+200であり、
さらに好ましくは
V≦−118×C1+175である。
【0008】
前記ドープを流延する際の温度T1(℃)での前記多層フィルムの表面又は裏面を形成するドープ粘度V(Pa・s)を40Pa・s以上60Pa・s以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは40Pa・s以上55Pa・s以下の範囲であり、最も好ましくは40Pa・s以上49Pa・s以下の範囲とすることである。前記リップクリアランスの平均値C1(mm)が、0.9mm以上1.5mm以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.9mm以上1.2mm以下の範囲とすることであり、最も好ましくは0.9mm以上1.1mm以下の範囲とすることである。前記ドープを流延する際の前記ドープの温度T1(℃)を25℃以上38℃以下の範囲とすることが好ましい。
【0009】
前記ポリマーが、セルロースアシレートであることが好ましく、より好ましくはセルロースアセテートであり、最も好ましくはセルローストリアセテートである。前記溶媒が、ジクロロメタンを主溶媒とする混合溶媒であることが好ましい。前記溶媒が、酢酸メチルを主溶媒とする混合溶媒であることが好ましい。
【0010】
本発明には、前記溶液製膜方法を実施することで得られるフィルムも含まれる。また、前記フィルムを用いて構成される偏光板、視野角拡大フィルムなどの光学機能性膜も含まれる。前記偏光板,視野角拡大フィルムなどの光学機能性膜を用いて構成される液晶表示装置も本発明には含まれる。また、前記フィルムは、写真感光材料のフィルム用支持体として好ましく用いられる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の溶液製膜方法は、ポリマーと溶媒とを含む複数のドープを流延ダイから共流延し、多層フィルムを製膜する溶液製膜方法において、前記ドープを流延する際の温度T1(℃)での前記多層フィルムの表面又は裏面を形成するドープ粘度V(Pa・s)と、前記流延ダイのリップクリアランスの平均値C1(mm)との関係が、
V≦−146×C1+219
を満たし、より好ましくは
V≦−135×C1+200であり、
さらに好ましくは
V≦−118×C1+175を満たすことで、フィルムの平面性が保たれ、円形変形が生じることが抑制される。この場合において、前記リップクリアランスの平均値C1(mm)は0.9mm以上1.5mm以下、前記ドープ粘度(Pa・s)Vが40Pa・s以上60Pa・s以下の範囲で好ましく適用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
[原料]
セルロースアシレートは、セルロースの水酸基への置換度が下記式(I)〜(III)の全てを満足するセルロースアシレートを用いることが好ましい。以下、下記式を満たすセルロースアシレートをTACと称する。
(I) 2.5≦A+B≦3.0
(II) 0≦A≦3.0
(III) 0≦B≦2.9
但し、式中A及びBは、セルロースの水酸基に置換されているアシル基の置換度を表わし、Aはアセチル基の置換度、またBは炭素原子数3〜22のアシル基の置換度である。なお、TACの90質量%以上が0.1mm〜4mmの粒子を用いることが好ましい。なお、本発明に用いられるポリマーはセルロースアシレートに限定されるものではない。
【0013】
セルロースを構成するβ−1,4結合しているグルコース単位は、2位,3位及び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を炭素数2以上のアシル基によりエステル化した重合体(ポリマー)である。アシル置換度は、2位,3位及び6位それぞれについて、セルロースの水酸基がエステル化している割合(100%のエステル化は置換度1)を意味する。
【0014】
全アシル置換度、即ち、DS2+DS3+DS6は2.00〜3.00が好ましく、より好ましくは2.22〜2.90であり、特に好ましくは2.40〜2.88である。また、DS6/(DS2+DS3+DS6)は0.28以上が好ましく、より好ましくは0.30以上、特に好ましくは0.31〜0.34である。ここで、DS2はグルコース単位の2位の水酸基のアシル基による置換度(以下、「2位のアシル置換度」とも言う)であり、DS3は3位の水酸基のアシル基による置換度(以下、「3位のアシル置換度」とも言う)であり、DS6は6位の水酸基のアシル基による置換度(以下、「6位のアシル置換度」とも言う)である。
【0015】
本発明のセルロースアシレートに用いられるアシル基は1種類だけでも良いし、あるいは2種類以上のアシル基が使用されていても良い。2種類以上のアシル基を用いるときは、その1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位の水酸基の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、より好ましくは2.2〜2.90であり、特に好ましくは2.40〜2.88である。また、DSBは0.30以上であることが好ましく、特に好ましくは0.7以上である。さらにDSBはその20%以上が6位水酸基の置換基であるが、より好ましくは25%以上が6位水酸基の置換基であり、特には33%以上が6位水酸基の置換基であることが好ましい。また更に、セルロースアシレートの6位の置換度が0.75以上であることが好ましく、さらに好ましくは0.80以上であり特に好ましくは0.85以上であるセルロースアシレートを用いることである。これらのセルロースアシレートにより溶解性の好ましい溶液(ドープ)が作製できる。特に非塩素系有機溶媒において、良好な溶液の作製が可能となる。更に粘度が低く濾過性の良い溶液の作製が可能となる。
【0016】
セルロースアシレートは、リンター綿,パルプ綿のどちらから得られたものでも良いが、リンター綿から得られたものが好ましい。
【0017】
本発明のセルロースアシレートの炭素数2以上のアシル基としては、脂肪族基でもアリール基でも良く特に限定されない。それらは、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であり、それぞれさらに置換された基を有していても良い。これらの好ましい例としては、プロピオニル基、ブタノイル基、ケプタノイル基、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できる。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、特に好ましくはプロピオニル基、ブタノイル基である。
【0018】
ドープを調製する溶媒としては、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)などが挙げられる。
【0019】
炭素原子数1〜7のハロゲン化炭化水素が好ましく用いられ、ジクロロメタンが最も好ましく用いられる。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など及びフィルムの光学特性などの物性の観点から、ジクロロメタンの他に炭素原子数1〜5のアルコールを一種ないし数種類混合することが好ましい。アルコールの含有量は、溶媒全体に対し2質量%〜25質量%が好ましく、5質量%〜20質量%がより好ましい。アルコールの具体例としては、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−ブタノールなどが挙げられるが、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。
【0020】
最近、環境に対する影響を最小限に抑えるため、ジクロロメタンを用いない溶媒組成も提案されている。この目的に対しては、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、特に酢酸メチルが好ましく用いられる。また、これらを適宜混合して用いる。これらのエーテル、ケトン及びエステルは、環状構造を有していてもよい。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2つ以上有する化合物も、溶媒として用いることができる。溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。2種類以上の官能基を有する溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であれば良い。
【0021】
セルロースアシレートの詳細については、特願2003−319673号の[0141]段落から[0192]段落に記載されている。これらの記載は本発明にも適用できる。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,レターデーション制御剤,染料,マット剤,剥離剤などの添加剤、同じく特願2003−319673号の[0193]段落から[0513]段落に詳細に記載されている。
【0022】
[ドープ製造方法]
図1にドープ製造ライン10を示す。始めに溶媒タンク11からバルブ12を開き、溶媒を溶解タンク13に送る。次にホッパ14に入れられているTACを溶解タンク13に計量しながら送り込む。添加剤タンク15から添加剤溶液をバルブ16の開閉操作を行って必要量を溶解タンク13に送り込む。なお、添加剤は溶液として送り込む方法以外にも、例えば添加剤が常温で液体の場合には、その液体の状態で溶解タンク13に送り込むことも可能である。また、添加剤が固体の場合には、ホッパを用いて溶解タンク13に送り込むことも可能である。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、多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て、それぞれ独立した配管により溶解タンク13に送り込むこともできる。
【0023】
前述した説明においては、溶解タンク13に入れる順番が、溶媒(混合溶媒の場合も含めた意味で用いる)、TAC、添加剤であったが、この順番に限定されるものではない。TACを計量しながら溶解タンク13に送り込んだ後に、好ましい量の溶媒を送液することもできる。また、添加剤は必ずしも溶解タンク13に予め入れる必要はなく、後の工程でTACと溶媒との混合物(以下、これらの混合物もドープと称する場合がある)に混合させることもできる。
【0024】
溶解タンク13を包み込むようにジャケット17が備えられている。モータ18により回転する第1攪拌翼19が取り付けられている。さらに、モータ20により回転する第2攪拌翼が取り付けられていることが好ましい。なお、第1攪拌翼は、アンカー翼であることが好ましく、第2攪拌翼21は、ディゾルバータイプのものを用いることが好ましい。ジャケット17に伝熱媒体を流して溶解タンク13内を−10℃〜55℃の範囲に温度調整することが好ましい。第1攪拌翼19,第2攪拌翼21を適宜選択して回転させることでTACが溶媒中で膨潤した膨潤液22を得ることができる。
【0025】
膨潤液22をポンプ25により加熱装置26に送液する。加熱装置26は、ジャケット付き配管を用いることが好ましく、更に膨潤液22を加圧できる構成であることが好ましい。膨潤液22を加熱または加圧加熱条件下でTACなどを溶媒に溶解させてドープを得る。なお、この場合に膨潤液22の温度は、0℃〜97℃であることが好ましい。加熱溶解法及び冷却溶解法を適宜選択して行うことでTACを溶媒に十分溶解させることが可能となる。温調機27によりドープの温度を略室温とした後に、濾過装置28により濾過を行いドープ中の不純物を取り除く。濾過装置28の濾過フィルタの平均孔径が100μm以下であることが好ましい。また、濾過流量は、50L/hr以上であることが好ましい。濾過後のドープは、バルブ29を介してストックタンク30に入れられる。
【0026】
前記ドープは、後述する溶液製膜用ドープとして用いることが可能である。しかしながら、膨潤液22を調製した後にTACを溶解させる方法は、TACの濃度を上昇させるほど時間がかかりコストの点で問題が生じる場合がある。その場合には、目的とするTAC濃度より低濃度のドープを調製した後に目的とする濃度のドープを調製する濃縮工程を行うことが好ましい。濾過装置28で濾過されたドープをバルブ29を介してフラッシュ装置31に送液する。フラッシュ装置31内でドープ中の溶媒の一部を蒸発させる。蒸発した溶媒は、凝縮器(図示しない)により液体とした後に回収装置32で回収する。その溶媒は再生装置33によりドープ調製用の溶媒として再生を行い再利用することがコストの点から有利である。
【0027】
濃縮されたドープをフラッシュ装置31からポンプ34を用いて抜き出す。さらに、ドープ中の泡抜きを行うことが好ましい。泡抜きは、公知のいずれの方法により行っても良く、例えば超音波照射法が挙げられる。その後に濾過装置35に送液して異物の除去を行う。なお、この際にドープの温度が0℃〜200℃であることが好ましい。そして、ストックタンク30にドープを入れる。
【0028】
これらの方法により、TAC濃度が5質量%〜40質量%のドープを製造することができる。なお、製造されたドープ(以下、原料ドープと称する)36は、ストックタンク30に貯蔵される。
【0029】
TACフィルムを得る溶液製膜法での、素材、原料、添加剤の溶解方法、濾過方法、脱泡、添加方法については、特願2003−319673号の[0514]段落から[0608]段落が詳しい。これらの記載も本発明に適用できる。
【0030】
[溶液製膜方法]
図2にフィルム製膜ライン40を示す。ストックタンク30には、モータ41で回転する攪拌翼42が取り付けられている。攪拌翼42を回転させることで原料ドープ36を攪拌して常に均一にしている。ストックタンク30には、中間層用ドープ流路43,支持体面用ドープ流路44,エアー面用ドープ流路45が接続されている。原料ドープ36は、それぞれの流路43,44,45に設けられているポンプ46,47,48により送液される。フィードブロック70に送液されて合流した後に流延ダイ71から流延バンド72上に流延される。フィードブロック70及び流延ダイ71については、後に詳細に説明する。
【0031】
中間層用ドープ流路43中の原料ドープ36にスタックタンク50に入れられている中間層用添加液51がポンプ52により送液されて混合される。その後に静止型混合器(スタティックミキサ)53により攪拌混合されて均一となる。以下、このドープを中間層用ドープ54と称する。中間層用添加液51には、例えば紫外線吸収剤,レターデーション制御剤などの添加剤が予め含まれた溶液(または分散液)が入れられている。
【0032】
支持体面用ドープ流路44中の原料ドープ36にストックタンク55に入れられている支持体面用添加液56がポンプ57により送液されて混合される。その後に静止型混合器58により攪拌混合されて均一となる。以下、このドープを支持体面用ドープ59と称する。支持体面用添加液56には、支持体である流延バンドからの剥離を容易とする剥離促進剤(例えば、クエン酸エステルなど)、フィルムをロール状に巻き取った際にフィルム面間での密着を抑制するマット剤(例えば、二酸化ケイ素など)などの添加剤が予め含有されている。なお、支持体面用添加液56には、可塑剤,紫外線吸収剤などの添加剤が含まれていても良い。
【0033】
エアー面用ドープ流路45中の原料ドープ36にストックタンク60に入れられているエアー面用添加液61がポンプ62により送液されて混合される。その後に静止型混合器63により攪拌混合されて均一となる。以下、このドープをエアー面用ドープ64と称する。エアー面用添加液61には、フィルムをロール状に巻き取った際にフィルム面間での密着を抑制するマット剤(例えば、二酸化ケイ素など)などの添加剤が予め含有されている。なお、エアー面用添加液61には、剥離促進剤,可塑剤,紫外線吸収剤などの添加剤が含まれていても良い。
【0034】
中間層用ドープ54,支持体面用ドープ59,エアー面用ドープ64は、フィードブロック70にそれぞれ所望の流量で送液される。フィードブロック70内で各ドープが合流した後に流延ダイ71から流延バンド72上に流延される(図3参照)。
【0035】
流延ダイ71の材質は析出硬化型のステンレス鋼を用いることが好ましい。その熱膨張率が2×10-5(℃-1)以下の素材を用いることが好ましい。また、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するものを用いることもできる。さらに、その素材はジクロロメタン、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)が生じない耐腐食性を有するものを用いる。さらに、鋳造後1ヶ月以上経過したものを研削加工して流延ダイ71を作製することが好ましい。これにより流延ダイ71内を流れるドープの面状が一定に保たれる。流延ダイ71及びフィードブロック70の接液面の仕上げ精度は表面粗さで1μm以下、真直度はいずれの方向にも1μm/m以下のものを用いることが好ましい。スリットのクリアランスの平均値C1が、自動調整により0.5mm〜3.5mmの範囲で調整可能なものを用いる。流延ダイ71のリップ先端の接液部の角部分について、Rはスリット全巾に亘り50μm以下のものを用いる。また、流延ダイ71内でのドープ54,59,64は、剪断速度は1(1/sec)〜5000(1/sec)となるように調整されているものを用いることが好ましい。
【0036】
製膜中は、所定の温度に保持されるように温調機(例えば、ヒータ,ジャケットなど)を取り付けることが好ましい。また、流延ダイ71にはコートハンガー型のものを用いることが好ましい。さらに、厚み調整ボルト(ヒートボルト)を所定の間隔で設けてヒートボルトによる自動厚み調整機構を取り付けることがより好ましい。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)46〜48の送液量に応じてプロファイルを設定し製膜を行うことが好ましい。また、フィルム製膜ライン40中に図示しない厚み計(例えば、赤外線厚み計)のプロファイルに基づく調整プログラムによってフィードバック制御を行っても良い。流延エッジ部を除いて任意の2点の厚み差は1μm以内に調整し、幅方向厚みの最小値で最も大きな差が3μm以下となるように調整することが好ましい。また、厚み精度は±1.5μm以下に調整されているものを用いることが好ましい。
【0037】
リップ先端に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、研削でき気孔率が低く脆くなく耐腐食性が良く、かつ流延ダイ71と密着性が良く、ドープと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),Al2 3 ,TiN,Cr2 3 などが挙げられるが特に好ましくはWCを用いることである。WCコーティングは、溶射法で行うことができる。
【0038】
流延ダイ71のスリット端に流出するドープが、局所的に乾燥固化することを防止するために溶媒供給装置(図示しない)をスリット端に取り付けることが好ましい。ドープを可溶化する溶媒(例えば、ジクロロメタン86.5質量部,アセトン13質量部,n−ブタノール0.5質量部の混合溶媒)を流延ビード端部とスリットとの気液界面に供給することが好ましい。なお、この液を供給するポンプの脈動率は5%以下のものを用いることが好ましい。
【0039】
流延ダイ71の下方には、回転ローラ73,74に掛け渡された流延バンド72が設けられている。流延バンド72は、図示しない駆動装置により回転ローラ73,74が回転することに伴い無端で走行する。流延バンド72の移動速度、すなわち流延速度は、10m/分〜200m/分であることが好ましい。また、流延バンド72の表面温度を所定の値にするために回転ローラ73,74に伝熱媒体循環装置75が取り付けられていることが好ましい。流延バンド72の表面温度は、−20℃〜40℃であることが好ましい。回転ローラ73,74内には伝熱媒体流路が形成されており、その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73,74の温度を所定の値に保持できる。
【0040】
流延バンド72の幅は特に限定されるものではないが、ドープの流延幅の1.1倍〜3.0倍の範囲のものを用いることが好ましい。また、長さは10m〜200m、厚みは、0.3mm〜10mmであり、表面粗さは0.05μm以下となるように研磨したものを用いることが好ましい。材質は、ステンレス製であることが好ましく、十分な耐腐食性と強度とを有するようにSUS316製であることがより好ましい。また、流延バンド72の全体の厚みムラは0.5%以下のものを用いることが好ましい。
【0041】
回転ローラ73,74が駆動する際に流延バンド72に生じるテンションが1.5×104 kg/mとなるように調整することが好ましい。また、流延バンド72と回転ローラ73,74との相対速度差は、0.01m/min以下となるように調整する。流延バンド72の速度変動を0.5%以下とし、流延バンド72が一回転する際に生じる幅方向の蛇行は1.5mm以下とすることが好ましい。この蛇行を制御するために流延バンド72の両端を検出する検出器(図示しない)を設け、その測定値に基づきフィードバック制御を行うことがより好ましい。さらに、流延ダイ71直下における流延バンド72表面の回転ローラ73の回転に伴う上下方向の位置変動が200μm以下となるように調整することが好ましい。
【0042】
なお、回転ローラ73,74を直接支持体として用いることも可能である。この場合には、回転ムラが0.2mm以下となるように高精度で回転させることが好ましい。また、回転ローラ73,74の表面の平均粗さを0.01μm以下とすることが好ましい。そこで、クロムメッキ処理などを行い十分な硬度と耐久性を持たせる。なお、支持体(流延バンド72や回転ローラ73,74)の表面欠陥は最小限に抑制する必要がある。具体的には、30μm以上のピンホールは皆無であり、10μm以上30μm未満のピンホールは1個/m2 以下であり、10μm未満のピンホールは2個/m2 以下とすることが好ましい。
【0043】
流延ダイ71、流延バンド72などは流延室76に収められている。流延室76内の温度を所定の値に保つため温調設備77が取り付けられている。流延室76の温度が−10℃〜57℃であることが好ましい。また、揮発している有機溶媒を凝縮回収するための凝縮器(コンデンサ)78が設けられている。凝縮液化した有機溶媒は、回収装置79により回収され再生させた後に、ドープ調製用溶媒として再利用される。
【0044】
流延ダイ71からエアー面用ドープ64,中間層用ドープ54,支持体面用ドープ59を流延ビードを形成させながら流延バンド72上に共流延して流延膜80を形成する。なお、このときのそれぞれドープの温度は、−10℃〜57℃であることが好ましい。また、流延ビードの形成を安定化させるため減圧チャンバ81が流延ビード背面に取り付けられ、所望の圧力に調整されていることが好ましい。ビード背面は、前面との圧力よりも−10Pa〜−2000Paの範囲で減圧することが好ましい。さらに、減圧チャンバ81の温度を所定の温度に保つため、ジャケット(図示しない)を取り付けることが好ましい。減圧チャンバ81の温度は特に限定されるものではないが、10℃〜50℃の範囲であることが好ましい。また、流延ビードの形状を所望のものにたもつため流延ダイ71のエッジ部に吸引装置(図示しない)を取り付けることが好ましい。エッジ吸引風量は、1L/min〜100L/minの範囲であることが好ましい。
【0045】
流延膜80は、流延バンド72の走行とともに移動する。このときに流延膜80中の溶媒を蒸発させるため送風機82,83,84を設けることが好ましい。送風機の取り付け位置は、流延バンド72の上部上流側82,下流側83,流延バンド72下部84に設けられている形態を図示しているがこれに限定されるものではない。また、形成直後の流延膜80に乾燥風が吹き付けられることによる膜面の面状変動を抑制するために遮風装置85が設けられていることが好ましい。なお、図では支持体として流延バンドを用いている例を示しているが、流延ドラムを用いることも可能である。流延ドラムの表面温度は、−20℃〜40℃であることが好ましい。
【0046】
流延膜80が自己支持性を有するものとなった後に剥取ローラ86で支持しながら湿潤フィルム87として流延バンド72から剥ぎ取る。その後に多数のローラが設けられている渡り部90を搬送させた後にテンタ100に送り込む。渡り部90では、送風機91から所望の温度の乾燥風を送風することで湿潤フィルム87の乾燥を進行させる。このとき乾燥風の温度が、20℃〜250℃であることが好ましい。なお、渡り部90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速くすることにより湿潤フィルム87の流延方向に延伸を付与させることも可能である。
【0047】
テンタ100に送られる湿潤フィルム87は、その両縁がクリップで把持され搬送されつつ乾燥される。また、テンタ100内を異なった温度ゾーンに区画して乾燥条件を調整することが好ましい。テンタ100を用いて湿潤フィルム87を幅方向に延伸及び緩和させることができる。延伸及び緩和を行うことで、得られるフィルムの光学特性を所望のものにすることができる。また、渡り部90及び/またはテンタ100で湿潤フィルム87の流延方向と幅方向との少なくとも1方向を0.5%〜300%延伸することが好ましい。
【0048】
テンタ100で所定の残留溶媒量まで乾燥された湿潤フィルム87は、フィルム101として送り出される。フィルム101の両端を耳切装置102によりその両縁が切断される。切断されたフィルムは、図示しないカッターブロワーによりクラッシャー103に送られる。クラッシャー103によりフィルムの縁部は、粉砕されてチップとなる。このチップをドープ調製用に再利用することがコストの点から有利である。なお、このフィルムの両縁を切断する工程は、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。
【0049】
次にフィルム101は、多数のローラ104が備えられている乾燥室105に送られる。乾燥室105内の温度は、特に限定されるものではないが、50℃〜180℃の範囲であることが好ましい。乾燥室105でフィルム101は、ローラ104に巻き掛けられながら搬送され溶媒は揮発して乾燥される。また、乾燥室105には、吸着回収装置106が取り付けられている。揮発溶媒は、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大気は乾燥室105内に乾燥風として再度送風される。なお、乾燥室105は、乾燥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102と乾燥室105との間に予備乾燥室(図示しない)を設け、フィルム101の予備乾燥を行うことがフイルム温度が急激に上昇することによるフィルムの形状変化を抑制できるためにより好ましい。
【0050】
フィルム101は、冷却室107に搬送され、略室温まで冷却される。なお、乾燥室105と冷却室107との間に調湿室(図示しない)を設けても良い。調湿室でフィルム101の所望の湿度及び温度に調整された空気を吹き付ける。これにより、フィルム101のカールの発生や巻き取る際の巻き取り不良の発生を抑制できる。
【0051】
フィルム101が搬送されている間の帯電圧が所定の範囲(例えば、−3kV〜+3kV)となるように強制除電装置(除電バー)108を設けている。図では、冷却室107の下流側に設けられている例を図示しているがその位置に限定されるものではない。さらに、ナーリング付与ローラ109を設けて、フイルム101の両縁にエンボス加工でナーリングを付与することが好ましい。なお、ナーリングされた箇所の凹凸が、1μm〜200μmであることが好ましい。
【0052】
最後に、フィルム101を巻取室110内の巻取ローラ111で巻き取る。この際に、プレスローラ112で所望のテンションを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い。巻き取られるフィルム101は、長手方向(流延方向)に少なくとも100m以上とすることが好ましい。また、幅方向が600mm以上であることが好ましく、1400mm以上1800mm以下であることがより好ましい。また、1800mmより大きい場合にも効果がある。フィルムの厚みは、15μm以上100μm以下の薄いフイルムを製造する際にも適用できる。
【0053】
図3に本発明に用いられるフィードブロック70及び流延ダイ71の断面図を示す。フィードブロック70には流路120,121,122が形成されている。また、各流路120〜122は、合流部123で合流しており、各流路内120〜122内を送液されているドープを合流させて共流延を行う。それぞれの流路120,121,122は、中間層用ドープ流路43,支持体面用ドープ流路44,エアー面用ドープ流路45と接続している。そして各流路120,121,122には中間層用ドープ54,支持体面用ドープ59,エアー面用ドープ64が送液される。各ドープ54,59,64は合流部123で合流した後に流延ダイ71に送液される。流延ダイ71のマニホールド124により所望の流延幅に拡幅される。そして、スリット125を通り、所望のフィルム厚みとなるようにドープ流量が調整される。そして、流延ダイのリップ126から支持体(図2参照)上にドープが共流延される。
【0054】
フィードブロック70の支持体面用流路121,エアー面用流路122には、それぞれ温度計130,131及び粘度計132,133が取り付けられている。流延する際の温度T1(℃)は、所定の温度に決められている。ドープの主溶媒がジクロロメタンである場合には25℃〜38℃の範囲である。なお、ドープの温度調整は、温度計130,131で測定される値に基づき、調整がなされる。温度調整には、公知のいずれのものを用いることができる。例えば、フィードブロック70及び流延ダイ71にヒータ(図示しない)を取り付けたり、ジャケットを取り付けその中に所望の温度に調整されている熱媒体を供給するものなどを挙げることができる。
【0055】
外層である表面層又は裏面層となる支持体面用ドープ59及びエアー面用ドープ64の粘度を粘度計132,133で測定する。各ドープ59,64の粘度が所望の範囲となるように予めドープ調製時に調整を行っておく。外層用ドープ59,64の粘度を60Pa・s以下とすることによりドープ中で局所的に高濃度(高粘度)の箇所を希釈する作用が働き、フィルムに円形変形が生じることを抑制できる。外層用ドープの粘度の下限値は、特に限定されるものではないが、流延ビードを形成する際に形状の変化が抑制されるように40Pa・s以上とすることが好ましい。なお、本発明において、ドープの粘度とは、ドープを流延する際の温度におけるドープの粘度を意味する。また、粘度計は公知のいずれのものを用いることができる。
【0056】
具体的には、ドープの主溶媒にジクロロメタンを用いている場合には、40Pa・s以上60Pa・s以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは40Pa・s以上55Pa・s以下の範囲であり、最も好ましくは40Pa・s以上49Pa・s以下の範囲とすることである。
【0057】
外層用ドープ59,64の粘度V(Pa・s)を中間層用ドープ54よりも低くすることにより、ドープの流動性が向上する。これにより、流延膜80上に生じる円形変形をそのレベリング効果により消滅させることが可能となる。より具体的には中間層用ドープ54の粘度V0(Pa・s)は、流延する温度(例えば、34℃〜37℃)で300Pa・s以上1500Pa・s以下の範囲であることが好ましい。
【0058】
本発明において、リップ126のクリアランスの平均値C1(mm)を0.9mm以上1.5mm以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは0.9mm以上1.2mm以下の範囲とすることであり、最も好ましくは0.9mm以上1.1mm以下の範囲とすることである。前記リップクリアランス平均値C1を1.5mm以下とすることで、ドープ54,59,64がリップ126から吐出される際にせん断が付与される。それにより、ドープ中の局所的に高濃度(通常は、高粘度となっている)の箇所が混合され、円形変形の核となることが抑制される。せん断を付与するには、リップクリアランス平均値C1(mm)を狭くするほどその効果が発現する。しかしながら、リップクリアランス平均値C1(mm)をあまりに狭くするとドープ54,59,64を送液する圧力が増大となり設備のコスト上昇を招くおそれがある。また、ドープ54,59,64を高圧状態にすることでその物性が変化してしまうおそれもある。そこで、リップクリアランス平均値C1(mm)は、0.9mm以上とすることが好ましい。
【0059】
また、外層のドープ粘度(Pa・s)Vとリップクリアランス平均値C1(mm)との関係を図4に示す。図4に示すように
V≦−146×C1+219・・式E1
であることが好ましく、より好ましくは、
V≦−135×C1+200・・式E2
であり、さらに好ましくは
V≦−118×C1+175・・式E3
である。
外層ドープ粘度Vの下限値は特に限定されるものではないが、ドープ54,59,64が均一の形状の流延ビードを形成して支持体上に流延されるように40Pa・s以上とすることが好ましい。
【0060】
式E1を満たす領域Cでは、フィルムの目的(例えば、偏光板保護膜,防眩性フィルムなど)に応じては好ましく用いることができる。式E1と式E2との間である領域Bでは、フィルムの目的(例えば、偏光板保護膜,防眩性フィルムなど)に応じてはより好ましく用いることができる。さらに、さらに、式E3を満たす領域Aでは、円形変形の発生が極めて抑制されため、光学特性に極めて優れるフィルムを得ることができる。このフィルムを用いて構成される偏光板、視野角拡大フィルムは極めて光学特性に優れているものが得られる。
【0061】
なお、説明においては、外層は、エアー面層及び支持体面層とし、それらの間に中間層が形成されるフィルムを製膜する例で説明した。しかしながら、本発明の溶液製膜方法は、外層としてエアー面層または支持体面層のいずれか1層を前記所望の粘度V(Pa・s)としても効果がある。また、中間層も1層に限定されるものではなく、2層以上から形成しても良い。
【0062】
本発明の溶液製膜方法において、ドープを流延する際に、2種類以上のドープを同時積層共流延させる。さらに逐次積層共流延と組み合わせても良い。同時積層共流延を行う際には、図2に示されているようにフィードブロック70を取り付けた流延ダイ71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、空気面側の層(エアー面層)の厚さ及び/又は支持体側の層の厚さがそれぞれ全体のフィルム厚さ中で0.5%〜30%であることが好ましい。
【0063】
図2に示したように3種類のドープを共流延することによりフィルム101の目的とする特性を容易に得ることができる。すなわち、フィルム101をロールとして巻き取る際に、フィルム面間での密着を防止する必要がある。そのため、ドープ中にマット剤を添加することが好ましいが、通常マット剤は光学特性の悪化(例えば、ヘイズの上昇など)を招く。そこで、本実施形態のようにフィルムの表裏面となる支持体面用ドープとエアー面用ドープとにマット剤を含有させ、中間層用ドープには含有させないことにより、表面密着性を低下させると共に所望の光学特性を得ることが可能となる。
【0064】
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、特願2003−319673号の[0610]段落から[0842]段落に詳しく記述されている。これらの記載も本発明に適用できる。
【0065】
[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、特願2003−319673号の[0113]段落から[0140]段落に記載されている。これらも本発明にも適用できる。
【0066】
[表面処理]
前記セルロースアシレートフィルムの少なくとも一方の面が表面処理されていることが好ましい。前記表面処理が真空グロー放電処理、大気圧プラズマ放電処理、紫外線照射処理、コロナ放電処理、火炎処理、酸処理またはアルカリ処理の少なくとも一種であることが好ましい。
【0067】
[機能層]
(帯電防止・硬化層・反射防止・易接着・防眩)
前記セルロースアシレートフィルムの少なくとも一方の面が下塗りされていても良い。
【0068】
さらに前記セルロースアシレートフィルムをベースフィルムとして、他の機能性層を付与した機能性材料として用いることが好ましい。前記機能性層が帯電防止層、硬化樹脂層、反射防止層、易接着層、防眩層及び光学補償層から選択される少なくとも1層を設けることが好ましい。
【0069】
前記機能性層が、少なくとも一種の界面活性剤を0.1mg/m2 〜1000mg/m2 含有することが好ましい。また、前記機能性層が、少なくとも一種の滑り剤を0.1mg/m2 〜1000mg/m2 含有することが好ましい。さらに、前記機能性層が、少なくとも一種のマット剤を0.1mg/m2 〜1000mg/m2 含有することが好ましい。さらには、前記機能性層が、少なくとも一種の帯電防止剤を1mg/m2 〜1000mg/m2 含有することが好ましい。セルロースアシレートフィルムに、種々様々な機能、特性を実現するための表面処理機能性層の付与方法は、上記以外にも、特願2003−319673号の[0843]段落から[1079]段落に詳細な条件、方法も含めて記載されている。これらも本発明に適用できる。
【0070】
(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貼り合わせた偏光板を、通常は2枚を液晶層に貼り合わせ液晶表示装置を作製する。但し、この配置はどの位置でも良い。特願2003−319673号には、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いる。この方法は、本発明にも適用できる。また、同出願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についての記載もある。更には適度な光学性能を付与し二軸性セルロースアシレートフィルムとして光学補償フィルムとしての用途も記載されている。これは、偏光板保護フィルムと兼用して使用することもできる。これらの記載は、本発明にも適用できる。特願2003−319673号の[1080]段落から[1252]段落に詳細が記載されている。
【実施例1】
【0071】
以下に実施例1を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、説明において、実験1で詳細に説明し、実験2ないし実験16については、表1に実験条件及び実験結果をまとめて示す。
【0072】
実験1で使用した原料の質量部を下記に示す。
セルローストリアセテート(置換度2.84、粘度平均重合度306、含水率0.2質量%、ジクロロメタン溶液中6質量%の粘度 315mPa・s、平均粒子径1.5mmであって標準偏差0.5mmである粉体) 100質量部
ジクロロメタン(第1溶媒) 320質量部
メタノール(第2溶媒) 83質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 3質量部
可塑剤A(トリフェニルフォスフェート) 7.6質量部
可塑剤B(ジフェニルフォスフェート) 3.8質量部
【0073】
なお、ここで使用したセルローストリアセテートは、残存酢酸量が0.1質量%以下であり、Ca含有量が58ppm、Mg含有量が42ppm、Fe含有量が0.5ppmであり、遊離酢酸40ppm、さらに硫酸イオンが15ppm含むものであった。また6位アセチル基の置換度は0.91であり全アセチル中の32.5%であった。また、アセトン抽出分は8質量%、重量平均分子量/数平均分子量比は2.5であった。また、イエローインデックスは1.7であり、ヘイズは0.08、透明度は93.5%であり、Tg(ガラス転移温度;DSCにより測定)は160℃、結晶化発熱量は6.4J/gであった。このセルローストリアセテートは、綿から採取したセルロースを原料としてセルローストリアセテートを合成した。
【0074】
図1に示すドープ製造ライン10を用いた。攪拌羽根19,21を有する4000Lのステンレス製溶解タンク13に、前記複数の溶媒を混合して混合溶媒として攪拌・分散しつつ、セルローストリアセテート粉体(フレーク)をホッパ14から徐々に添加し、全体が2000kgとなるように調製した。なお、溶媒は、すべてその含水率が0.5質量%以下のものを使用した。溶解タンク13内を攪拌剪断速度が最初は5m/sec(剪断応力5×104 kgf/m/sec2 )の周速で攪拌するディゾルバータイプの攪拌翼21および、中心軸にアンカー翼19を有して周速1m/sec(剪断応力1×104 kgf/m/sec2 )で攪拌する条件下で30分間分散した。分散の開始温度は25℃であり、最終到達温度は48℃となった。分散終了後、高速攪拌は停止し、アンカー翼19の周速を0.5m/secとしてさらに100分間攪拌し、セルローストリアセテートフレークを膨潤させて膨潤液22を得た。膨潤終了までは窒素ガスでタンク内を0.12MPaになるように加圧した。この際のタンク内の酸素濃度は2vol%未満であり防爆上で問題のない状態を保った。またドープ中の水分量は0.3質量%であった。
【0075】
膨潤液22を溶解タンク13からポンプ25でジャケット付配管26に送液した。ジャケット付き配管26で50℃まで加熱し、更に2MPaの加圧下で90℃まで加熱し、完全溶解させた。加熱時間は15分であった。温調機27で36℃まで温度を下げ、公称孔径8μmの濾材を有する濾過装置28を通過させて固形分濃度が19質量%のドープ(以下、濃縮前ドープと称する)を得た。この際、濾過1次圧は1.5MPa、2次圧は1.2MPaとした。なお、高温にさらされるフィルタ、ハウジング及び配管はハステロイ(商品名)合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有するものを使用した。
【0076】
濃縮前ドープを80℃で常圧に調整されているフラッシュ装置31内でフラッシュさせて、蒸発した溶媒を凝縮器で液化して回収装置32で回収分離した。フラッシュ後のドープの固形分濃度は、21.8質量%となった。なお、回収された溶媒は、再生装置33で再利用のために調整された。フラッシュ装置31のフラッシュタンクには中心軸にアンカー翼を有しており、周速0.5m/secで攪拌して脱泡を行った。フラッシュタンク内のドープの温度は25℃であり、タンク内の平均滞留時間は50分であった。このドープを採取して25℃で測定した剪断粘度は剪断速度10(sec-1)で450Pa・sであった。
【0077】
つぎに、このドープに弱い超音波照射することで泡抜きを実施した。その後、ポンプ34を用いて1.5MPaに加圧した状態で、濾過装置35に送液した。濾過装置35では、最初公称孔径10μmの焼結繊維金属フィルタを通過させ、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次圧は1.5MPa,1.2MPaであり、2次圧は1.0MPa,0.8MPaであった。濾過後のドープの温度を36℃に調整して2000Lのステンレス製ストックタンク30内に貯蔵した。以下、このドープを原料ドープ36と称する。ストックタンク30は中心軸にアンカー翼42を有して周速0.3m/secで常時攪拌された。なお、濃縮前ドープから原料ドープ36を調製する際に、各装置のドープ接液部には、腐食などの問題は全く生じなかった。また、ジクロロメタンが86.5質量部、アセトンが13質量部、n−ブタノール0.5質量部の混合溶媒37を作製した。
【0078】
図2に示すフィルム製膜ライン40を用いてフィルム製膜を行った。ストックタンク30内の原料ドープ36を1次増圧用のギアポンプ46,47,48で高精度ギアポンプの1次側圧力が0.8MPaになるようにインバーターモーターによりフィードバック制御を行い送液した。高精度ギアポンプ46〜48は容積効率99.2%、吐出量の変動率0.5%以下の性能であった。また、吐出圧力は1.5MPaであった。
【0079】
流延ダイ71は、幅が1.8mであり共流延用に調整したフィードブロック70を装備して、主流のほかに両面にそれぞれ積層して3層構造のフィルムを成形できるようにした装置を用いた。以下の説明において、主流から形成される層を中間層と称し、支持体面側の層を支持体面と称し、反対側の面をエアー面と称する。なお、ドープの送液流路は、中間層用ドープ流路43、支持体面用ドープ流路44,エアー面用ドープ流路45の3流路を用いた。
【0080】
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質量部),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質量部)とレターデーション制御剤(N,N−ジ−m−トルイル−N−m−メトキシフェニル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン)とを混合させた中間層用添加液51をストックタンク50に入れた。中間層用添加液51をポンプ52により中間層用ドープ流路43中の原料ドープ36に送液した。そして、静止型混合器(エレメント数60個)53を介して混合させて、中間層用ドープ54とした。全固形分濃度が21.8質量%,紫外線吸収剤a,bがフィルム形態で4.6質量%,レターデーション制御剤がフィルム形態で1.0質量%となるように混合量の調整を行った。
【0081】
マット剤である二酸化ケイ素(粒径15nm モース硬度 約7)を0.05質量部と剥離促進剤であるクエン酸エステル混合物(クエン酸,クエン酸モノエチルエステル,クエン酸ジエチルエステル,クエン酸トリエチルエステル)を0.006質量部と原料ドープ36と混合溶媒37とを溶解または分散させて支持体面用添加液56とした。支持体面用添加液56をストックタンク55に入れ、ポンプ57を用いて所望の流量で支持体面用ドープ流路44中に流れている原料ドープ36に送液した。そして、静止型混合器(エレメント数60個)58で混合させて、支持体面用ドープ59を作製した。添加量は、全固形分濃度が20.5質量%、フィルム形態でマット剤濃度が0.05質量%、フィルム形態で剥離促進剤濃度が0.03質量%となるように行った。
【0082】
二酸化ケイ素0.1質量部を混合溶媒37に分散させてエアー面用添加液61を調製しストックタンク60に入れた。エアー面用添加液61をポンプ62によりエアー面用ドープ流路45中の原料ドープ36に送液した。そして、静止型混合器(エレメント数60個)63を介して混合させて、エアー面用ドープ64を作製した。添加量は、全固形分濃度が20.5質量%、フィルム形態でマット剤濃度が0.1質量%となるように行った。
【0083】
そして、目的とするTACフィルムの膜厚(エアー面,中間層,支持体面)がそれぞれ4μm,73μm,3μmであり、製品厚みが80μmとなるように、流延幅を1700mmとして各ドープ(中間層用ドープ,支持体面用ドープ,エアー面用ドープ)の流量を調整して流延を行った。各ドープの温度T1(℃)を36℃に調整するため、流延ダイ71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入口温度を36℃とした。
【0084】
流延ダイ71、フィードブロック70、配管は製膜時にはすべて36℃に保温した。流延ダイ71はコートハンガータイプのものを用い、厚み調整ボルト(ヒートボルト)が20mmピッチに設けられており、ヒートボルトによる自動厚み調整機構を具備しているものを使用した。ヒートボルトは予め設定したプログラムにより高精度ギアポンプの送液量に応じたプロファイルを設定することもでき、フィルム製膜ライン40内に設置した赤外線厚み計(図示しない)のプロファイルに基づいた調整プログラムによってフィードバック制御も可能な性能を有するものである。流延エッジ部20mmを除いたフィルムで50mm離れた任意の2点の厚み差は1μm以内であり、幅方向厚みの最小値で最も大きな差が3μm/m以下となるように調整した。また、各層の平均厚み精度は両外層が±2%以下、主流が±1%以下に制御され、全体厚みは±1.5%以下となるように調整した。
【0085】
流延を行う際には、外層を形成する支持体面用ドープ59及びエアー面用ドープ64の温度T1(℃)と粘度V1(Pa・s),V2(粘度)とを測定した。温度T1(℃)は、温度計130,131で測定したところ、常に25℃〜38℃の範囲となるように調整を行った。さらに、支持体面用ドープ59の粘度V1(Pa・s),エアー面用ドープ64の粘度V2(Pa・s)を、粘度計132,133で測定したところ、それぞれ40Pa・s〜60Pa・s及び40Pa・s〜60Pa・sの範囲内であった。さらに、リップクリアランスC1は、0.9mm〜1.5mmの範囲であった。その平均値C1(mm)は、1.1mmであった。以上の点から、V1≦−118C1+175を満たし、図4の領域Aであった。また、V2≦−118C1+175を満たし、図4の領域Aであった。
【0086】
流延ダイ71の1次側には減圧するための減圧チャンバ81を設置した。減圧チャンバ81の減圧度は流延ビードの前後で1Pa〜5000Paの圧力差が生じるようになっていて、流延スピードに応じて調整が可能なものである。また、減圧チャンバ81の温度は、流延部周囲のガスの凝縮温度よりも高く設定できる機構を具備したものであった。ビード前後、後部にラビリンスパッキン(図示しない)を設けた。また、両端には開口部を設けた。さらに、そこから、流延ビードの両縁の乱れを調整するためにエッジ吸引装置(図示しない)が取り付けられているものを用いた。
【0087】
流延ダイ71の材質は析出硬化型のステンレス鋼であり、熱膨張率が2×10-5(℃-1)以下の素材であり、電解質水溶液での強制腐食試験でSUS316製と略同等の耐腐食性を有する素材を使用した。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素材を使用した。流延ダイ71及びフィードブロック70の接液面の仕上げ精度は表面粗さで1μm以下、真直度はいずれの方向にも1μm/m以下であり、スリットのクリアランスは1.5mmに調整した。ダイリップ先端の接液部の角部分について、Rはスリット全巾に亘り50μm以下になるように加工した。ダイ内部での剪断速度は1(1/sec)〜5000(1/sec)の範囲であった。また、流延ダイ71のリップ先端には、溶射法によりWCコーティングをおこない硬化膜を設けた。
【0088】
さらに流延ダイ71のスリット端には流出するドープが、局所的に乾燥固化することを防止するために、ドープを可溶化する前記混合溶媒を流延ビード端部とスリット気液界面に片側で0.5ml/minで供給した。この液を供給するポンプの脈動率は5%以下のものを用いた。また、減圧チャンバ81によりビード背面の圧力を150Pa低くした。減圧チャンバ81の温度を一定にするために、ジャケット(図示しない)を取り付けた。そのジャケット内に35℃に調整された伝熱媒体を供給した。エッジ吸引風量は、1L/min〜100L/minの範囲で調整可能なものを用い、本実施例では30L/min〜40L/minの範囲で適宜調整した。
【0089】
支持体として幅2.1mで長さが70mのステンレス製のエンドレスバンドを流延バンド72として利用した。流延バンド72の厚みは1.5mmであり、表面粗さは0.05μm以下になるように研磨した。材質はSUS316製であり、十分な耐腐食性と強度を有するものとした。流延バンド72の全体の厚みムラは0.5%以下であった。流延バンド72は、2個の回転ローラ73,74により駆動させた。その際の流延バンド72のテンションは1.5×104 kg/mに調整し、流延バンド72と回転ローラ73,74との相対速度差が0.01m/min以下になるように調整した。また、流延バンド72の速度変動は0.5%以下であった。また1回転の幅方向の蛇行は1.5mm以下に制限するように流延バンド72の両端位置を検出して制御した。また、流延ダイ71直下におけるダイリップ先端と流延バンド72との上下方向の位置変動は200μm以下とした。流延バンド72は、風圧変動抑制手段(図示しない)を有した流延室76内に設置されている。この流延バンド72上に流延ダイ71から3層のドープ(エアー面,中間層,支持体面)を共流延した。
【0090】
回転ローラ73,74は、流延バンド72の温度調整を行えるように、内部に伝熱媒体を送液できるものを用いた。流延ダイ71側の回転ローラ73には5℃の伝熱媒体を流し、他方の回転ローラ74には40℃の伝熱媒体を流した。流延直前の流延バンド72中央部の表面温度は15℃であり、その両端の温度差は6℃以下であった。なお、流延バンド72は、表面欠陥がないものが好ましく、30μm以上のピンホールは皆無であり、10μm〜30μmのピンホールは1個/m2 以下、10μm未満のピンホールは2個/m2 以下であるものを用いた。
【0091】
流延室76の温度は、温調設備77を用いて35℃に保った。流延バンド72上に流延されたドープから形成された流延膜80は、最初に平行流の乾燥風により乾燥した。乾燥する際の乾燥風からの流延膜80への総括伝熱係数は24kcal/m2 ・hr・℃であった。乾燥風の温度は流延バンド72上部の上流側を135℃とし、下流側を140℃とした。また、流延バンド72下部は、65℃となるように送風機82,83,84から送風した。それぞれの乾燥風の飽和温度は、いずれも−8℃付近であった。流延バンド72上の乾燥雰囲気における酸素濃度は5vol%に保持した。なお、酸素濃度を5vol%に保持するため空気を窒素ガスで置換した。また、流延室76内の溶媒を凝縮回収するために、凝縮器(コンデンサ)78を設け、その出口温度は、−10℃に設定した。
【0092】
流延後5秒間は遮風装置85により乾燥風が、直接ドープ及び流延膜80に当たらないようにして流延ダイ71直近の静圧変動を±1Pa以下に抑制した。流延膜80中の溶媒比率が乾量基準で150質量%になった時点で流延バンド72から剥取ローラで支持しながら湿潤フィルム87として剥ぎ取った。このときの剥取テンションは10kgf/mであり、剥取不良を抑制するために流延バンド72の速度に対して剥取速度(剥取ローラドロー)は、100.1%〜110%の範囲で適切に調整した。湿潤フィルム87の表面温度は15℃であった。流延バンド72上での乾燥速度は、平均60質量%乾量基準溶媒/minであった。乾燥して発生した溶媒ガスは、−10℃の凝縮器78で凝縮液化して回収装置79で回収した。回収された溶媒は調整がなされた後に、ドープ調製用溶媒として再利用した。その際に、溶媒に含まれる水分量を0.5%以下に調整した。溶媒が除去された乾燥風は再度加熱して乾燥風として再利用した。湿潤フィルム87を渡り部90のローラを介して搬送し、テンタ100に送った。このときに送風機91から40℃の乾燥風を湿潤フィルム87に送風した。
【0093】
テンタ100に送られた湿潤フィルム87は、クリップでその両端を固定されながらテンタ100の乾燥ゾーン内を搬送され、乾燥風により乾燥した。クリップには、20℃の伝熱媒体を供給して冷却した。テンタの駆動はチェーンで行い、そのスプロケットの速度変動は0.5%以下であった。また、テンタ100内を3ゾーンに分け、それぞれのゾーンの乾燥風温度を上流側から90℃,100℃,110℃とした。乾燥風のガス組成は−10℃の飽和ガス濃度とした。テンタ100内での平均乾燥速度は120質量%(乾量基準溶媒)/minであった。テンタ100の出口ではフィルム内の残留溶媒の量が、7質量%となるように乾燥ゾーンの条件を調整した。また、テンタ100内では搬送しつつ幅方向に延伸も行った。テンタ100に搬送された際の湿潤フィルム87の幅を100%としたときの拡幅量を103%とした。剥取ローラ86からテンタ100入口に至る延伸率(テンタ駆動ドロー)は、102%とした。テンタ100内の延伸率はテンタ噛み込み部から10mm以上はなれた部分における実質延伸率の差異が10%以下であり、かつ20mm離れた任意の2点の延伸率の差異は5%以下であった。ベース端のうちテンタで固定している長さの比率は90%とした。テンタ100内で蒸発した溶媒は、−10℃の温度で凝縮させ液化して回収した。凝縮回収用に凝縮器(図示しない)を設け、その出口温度は−8℃に設定した。溶媒に含まれる水分量を0.5質量%以下に調整して再使用した。そして、テンタ100からフィルム101として送り出した。
【0094】
そして、テンタ100の出口から30秒以内に両端の耳切を耳切装置102で行った。NT型カッターにより両側50mmの耳をカットし、カットした耳はカッターブロワー(図示しない)によりクラッシャー103に風送して平均80mm2 程度のチップに粉砕した。このチップは、再度ドープ調製用原料としてTACフレークと共にドープ製造の際に原料として利用した。テンタ100の乾燥雰囲気における酸素濃度は5vol%に保持した。なお、酸素濃度を5vol%に保持するため空気を窒素ガスで置換した。後述する乾燥室105で高温乾燥させる前に、100℃の乾燥風が供給されている予備乾燥室(図示しない)でフィルム101を予備加熱した。
【0095】
フィルム101を乾燥室105で高温乾燥した。乾燥室105を4区画に分割して、上流側から120℃,130℃,130℃,130℃の乾燥風を送風機(図示しない)から給気した。フィルム101のローラ104による搬送テンションは100N/巾として、最終的に残留溶媒量が、0.3質量%になるまでの約10分間乾燥した。前記ローラ104のラップ角度は、90度および180度とした(図2では誇張して示している)。前記ローラ104の材質はアルミ製もしくは炭素鋼製であり、表面にはハードクロム鍍金を施した。ローラ104の表面形状はフラット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。ローラ104の回転による振れは全て50μm以下であった。また、テンション100N/巾でのローラ撓みは0.5mm以下となるように選定した。
【0096】
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。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、水分量0.3質量%以下に調整してドープ調製用溶媒として再利用した。乾燥風には溶媒ガスの他、可塑剤,UV吸収剤,その他の高沸点物が含まれるので冷却除去する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)は10ppm以下となるよう、吸脱着条件を設定した。また、全蒸発溶媒のうち凝縮法で回収する溶媒量は90質量%であり、残りの大部分は吸着回収により回収した。
【0097】
乾燥されたフィルム101を第1調湿室(図示しない)に搬送した。乾燥室105と第1調湿室との間の渡り部には、110℃の乾燥風を給気した。第1調湿室には、温度50℃、露点が20℃の空気を給気した。さらに、フィルム101のカールの発生を抑制する第2調湿室(図示しない)にフィルム101を搬送した。第2調湿室では、フィルム101に直接90℃,湿度70%の空気をあてた。
【0098】
調湿後のフィルム101は、冷却室107で30℃以下に冷却して両端耳切りを行った。搬送中のフィルム帯電圧は、常時−3kV〜+3kVの範囲となるように強制除電装置(除電バー)108を設置した。さらにフィルム101の両端にナーリング付与ローラ109でナーリングを行った。ナーリングは片側からエンボス加工を行うことで付与し、ナーリングする幅は10mmであり、最大高さは平均厚みよりも平均12μm高くなるように押し圧を設定した。
【0099】
そして、フィルム101を巻取室110に搬送した。巻取室110は、室内温度28℃,湿度70%に保持した。さらに、フィルム帯電圧が−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。このようにして得られたフィルム(厚さ80μm)101の製品幅は、1475mmとなった。巻取ローラ111の径は169mmのものを用いた。巻き始めテンションは360N/巾であり、巻き終わりが250N/巾になるようなテンションパターンとした。巻き取り全長は3940mであった。巻き取りの際の周期を400mとし、オシレート幅を±5mmとした。また、巻取ローラ111にプレスローラ112を押し圧50N/巾に設定した。巻き取り時のフィルムの温度は25℃、含水量は1.4質量%、残留溶媒量は0.3質量%であった。全工程を通しても平均乾燥速度は20質量%(乾量基準溶媒)/minであった。また巻き緩み、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、ロール外観も良好であった。
【0100】
フィルム101のフィルムロールを25℃、55%RH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、いずれも有意な変化は認められなかった。さらにロール内においても接着も認められなかった。また、フィルム101を製膜した後に、流延バンド72上にはドープから形成された流延膜80の剥げ残りは全く見られなかった。
【0101】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0102】
【図1】本発明に係る溶液製膜方法に用いられるドープを製造する設備の一実施形態の概略図である。
【図2】本発明に係る溶液製膜方法を実施するための設備の一実施形態である。
【図3】図2のフィードブロック及び流延ダイの断面図である。
【図4】本発明に係る溶液製膜方法のリップクリアランス平均値と外層ドープ粘度との関係を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【0103】
36 原料ドープ
40 フィルム製膜ライン
54 中間層用ドープ
59 支持体面用ドープ
64 エアー面用ドープ
70 フィードブロック
71 流延ダイ
101 フィルム
132,133 粘度計

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリマーと溶媒とを含む複数のドープを流延ダイから共流延し、多層フィルムを製膜する溶液製膜方法において、
前記ドープを流延する際の温度T1(℃)での前記多層フィルムの表面又は裏面を形成するドープ粘度V(Pa・s)と、前記流延ダイのリップクリアランスの平均値C1(mm)との関係が、
V≦−146×C1+219
を満たすことを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項2】
前記ドープを流延する際の温度T1(℃)での前記多層フィルムの表面又は裏面を形成するドープ粘度V(Pa・s)を
40Pa・s以上60Pa・s以下の範囲とすることを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項3】
前記リップクリアランスの平均値C1(mm)が、0.9mm以上1.5mm以下の範囲であることを特徴とする請求項1または2記載の溶液製膜方法。
【請求項4】
前記ドープを流延する際の前記ドープの温度T1(℃)を
25℃以上38℃以下の範囲とすることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1つ記載の溶液製膜方法。
【請求項5】
前記ポリマーが、セルロースアシレートであることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1つ記載の溶液製膜方法。
【請求項6】
前記溶媒が、ジクロロメタンを主溶媒とする混合溶媒であることを特徴とする請求項1ないし5いずれか1つ記載の溶液製膜方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2006−95846(P2006−95846A)
【公開日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−284292(P2004−284292)
【出願日】平成16年9月29日(2004.9.29)
【出願人】(000005201)富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Fターム(参考)】