JP4289615B2 - 溶液製膜方法及びポリマーフィルム - Google Patents

Description

本発明は、溶液製膜方法及びこの方法によって製造されたポリマーフィルムに関するものであり、特に、偏光板や液晶表示装置等に用いるためのポリマーフィルムとその製造方法としての溶液製膜方法とに関するものである。

光学用途に用いられる各種のポリマーフィルムは、一般には流延ダイを用いてドープを支持体上に流延させ、これを支持体から剥ぎ取った後、乾燥工程を経て巻き取ることにより製造されている。これは、溶液製膜方法と呼ばれている代表的なフィルムの製造方法である。

光学用ポリマーフィルムの需要の拡大とコストダウンへの強い要望から、溶液製膜方法におけるポリマーフィルムの生産性の向上、つまり製膜速度のアップが図られている。また、光学用途においては、高機能化及び多機能化に対する要求が大きく、それに対応するために、ポリマーフィルムの薄膜化が図られている。

なお、上記の溶液製膜方法では、ドープをポリマーフィルムとして支持体から剥ぎ取った後、このポリマーフィルムの平面性や機械的強度、光学特性等を改良するために、ポリマーフィルムの幅規制及び延伸を行うテンター装置を乾燥工程に設けることが一般的となっている。

支持体からポリマーフィルムを剥離した後、テンター装置に至る搬送過程は、一般に渡り部と称されており、この渡り部では、通常は、ポリマーフィルムを駆動または非駆動のローラにて搬送する。渡り部においては、ポリマーフィルムにツレやシワ、それに伴う面同士の接着の他に、側端部におけるカール等の発生が見られる。これらは、渡り部における搬送上の問題であるが、一方、搬送用のローラとの接触面において表面に微細な変形が生じてフィルムの品質を低下させたり、フィルム面上への可塑剤の析出等が原因となってローラが汚れてしまうという問題もある。

そこで、渡り部におけるフィルム故障を抑制するために、例えば、支持体から剥離したポリマーフィルムが剥離後最初に接触する第１ローラを、支持体からの剥離面に接触させ、第１ローラに続く第２ローラを反剥離面側に接触させた後に、ポリマーフィルムを乾燥させる方法（例えば、特許文献１参照）や、少なくとも反剥離面側に関しては、接触式搬送ローラを用いずにエアフロータ型の無接触搬送手段を用いる方法や、両端部のみを把持手段により把持して製品部を無接触とする方法（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。

また、剥離した後のポリマーフィルムの側端部に生じたカールを裁断する方法（例えば、特許文献３参照）や、渡り部においてはローラを千鳥状に配してフィルムを所定時間、所定温度に加熱する方法（例えば、特許文献４参照。）が提案されている。さらに、フィルム厚みが２０〜８０μｍのフィルムを製造するにあたり、所定の残留溶媒量のフィルムを搬送するローラに関し、このローラの表面粗さＲｙを０．６μｍ以下とし、２０℃における表面エネルギーを７０〜１００ｍＮ／ｍとする方法（例えば、特許文献５参照）や、渡り部のローラのビッカース硬度を５００〜８００とする方法（例えば、特許文献６参照）等が提案されている。

特開２００１−１９８９３３号公報（第４−５頁、第２図） 特開２００１−２７７２６７号公報（第６−９頁、第３図） 特開平１１−９０９４２号公報（第３−４頁、第４図） 特開２００１−３１５１４７号公報（第４−１０頁、第１図） 特開２００２−８６４７４号公報（第４−９頁、第３図） 特開２００２−２９２６５８号公報（第３−９頁、第２図）

しかしながら、以上の方法は、いずれも、上述したようなツレやシワ、側端部のカール、さらにローラの汚染等の現象をすべて満足するものではない。特に製造するフィルムの厚みが小さい場合には効果がない。例えば、特許文献１にように、支持体から剥離したポリマーフィルムが剥離後最初に接触する第１ローラを、支持体からの剥離面に接触させた場合には、剥離面は溶媒含有量が多くて軟らかく、そのために第１ローラとの接触によりキズがつきやすいという問題がある。また、エアフロータ型や両端把持の無接触搬送手段を用いる方法の場合には、フィルムが例えば数１０μｍ等の薄いものであるときや揮発性溶媒の含有率が高いときに、フィルムのばたつきや、乾燥収縮によるトタン状変形が大きくなって面状故障が発生したり、把持手段で破れてしまったりするという問題がある。

また、特許文献３のように側端部のカールを切断する方法では、カールは除去されるがシワや折れ等の抑制にはならない。そして、特許文献４のようにフィルムの反剥離面側をドラムやローラ等に接触させるだけでは、そのドラムやローラ等を汚染させてしまい、フィルムにキズ等の面状故障が発生する。また、特許文献５や特許文献６の方法ではローラの汚染は抑制されるが、側端部のカールの派生は抑制されないという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、渡り部においてフィルムに発生するツレやシワ、接着等や、渡り部のローラとの接触によって発生する表面の微細な変形や、フィルムからの添加剤析出によるローラの汚染を防止し、製膜速度を向上させてフィルムの薄膜化を図ることができる溶液製膜方法を提供することを目的とし、さらにその方法により光学特性に優れるポリマーフィルムと偏光板保護フィルム、液晶表示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の溶液製膜方法は、溶媒含有率が３０重量％以上である長尺のポリマーフィルムの搬送方向に沿って複数配されたローラに、前記ポリマーフィルムの両側端部を吸引手段によって引き寄せて接触させるとともに、前記ポリマーフィルムの前記両側端部を除いた中央部を非接触として、前記ローラの回転によりポリマーフィルムをテンター装置に搬送することを特徴として構成されている。

そして、搬送方向で隣り合う前記ローラの搬送方向における間隔Ｌ１を１ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることが好ましい。前記ローラにおける前記ポリマーフィルムの側端部の巻きかけ中心角が１°以上１８０°以下であることが好ましい。また、前記吸引手段が吸気チャンバであり、この吸引手段とローラとの間に形成される隙間のうち、最も小さい隙間Ｌ２の間隔を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることことが好ましく、前記吸引手段と前記ポリマーフィルムとの間に形成される隙間のうち、最も小さい隙間の間隔を５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。

そして、前記ローラのうち任意のローラの回転速度をＶＤとし、この任意のローラよりも上流側の前記ローラの回転速度をＶＵとするとき、前記回転速度の比ＶＵ／ＶＤが１．００以上１．１５以下であることが好ましい。また、前記ポリマーフィルムの幅方向における中央部に対して、前記ローラが配された面側から給気することが好ましい。

さらに、本発明は、上記の溶液製膜方法により得られるポリマーフィルムを含んで構成されている。

本発明の溶液製膜方法により、渡り部においてポリマーフィルムに発生するツレやシワ、接着等や、渡り部のローラとの接触によって発生する表面の微細な変形や、ポリマーフィルムからの添加剤析出によるローラの汚染を防止することができる。その結果、製膜速度を向上させてポリマーフィルムの薄膜化を図ることができる。さらに、本発明により得られるポリマーフィルムは光学特性に優れ、偏光板保護フィルム、偏光板、液晶表示装置用途として好適である。

本発明について、図を参照しながら以下に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施様態に限定されるものではない。図１は、本発明を実施した溶液製膜方法の概略を示す工程図である。溶液製膜設備１０は、ドープ１１が供給されるリザーブタンク１２と、送液用ポンプ１５と、流延装置１６と、テンター装置１７と、ローラ乾燥装置２１と、巻き取り装置２２とを有する。流延装置１６は、流延ダイ２５と、バックアップローラ２６により支持されながら搬送される支持体としてのバンド２７とを有している。また、バンド２７より剥離されたフィルム３１を支持、あるいは搬送するためのローラ３２が、流延装置１６と巻き取り装置２２との間に複数設置され、この数は図２に示された数に依存するものではなく、適宜増減されるものである。さらに、これらのローラ３２は、駆動あるいは非駆動のいずれにするかについて適宜決められる。なお、図１においては、煩雑さを避けるためにこれらのローラ３２については一部のみを図示している。また、流延装置１６とテンター装置１７との間を、渡り部３３と以降称し、詳細は別の図面を用いて後で説明する。

リザーブタンク１２から送液ポンプ１５により流延ダイ２５に送られたドープ１１は、バンド２７上に流延される。バンド２７は、回転駆動するバックアップローラ２６により連続搬送され、これにより、ドープ１１は連続的に流延される。流延されたドープは、バンド２７上で自己支持性をもったところで、フィルム３１として剥ぎ取られる。この剥ぎ取りは、渡り部３３における最上流に位置するローラにフィルム３１が巻きかけられ、このローラの回転により、連続的に行われる。フィルム３１のバンド２７からの剥ぎ取り面を以降は単に剥離面と称し、他方の面を反剥離面と称することとする。剥ぎ取られたフィルム３１は、渡り部３３を経て、テンター装置１７へ送られる。

テンター装置１７においては、フィルム３１は、幅を規制され、かつ、延伸されながら乾燥される。テンター装置１７では、テンタークリップ（図示せず）が、フィルム３１の両側端部を保持しながらテンター軌道（図示せず）に従って走行し、このテンタークリップの走行によりフィルム３１は搬送される。テンター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、テンタークリップは、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３１の保持と保持解除とを制御する。フィルム３１を保持したテンタークリップは、テンター装置１７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３１の保持を解除するように自動制御される。

テンター装置１７のフィルム３１は、支持あるいは搬送用のローラ３２により次工程であるローラ乾燥装置２１へ送られて、ここで複数のローラ２１ａにより支持あるいは搬送されながら十分に乾燥された後、切断部（図示せず）により両側端部が切断除去されて製品として巻き取られる。

さらに、図２及び図３を用いて、本発明の実施様態を詳細に説明する。図２は渡り部３３を示す概略図である。渡り部３３には、複数のローラが配されており、これらのローラを上流側より第１，第２，・・・，第ｎローラとし、符号Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒｎ（ｎ：自然数）を付す。図３は、第２ローラＲ２上におけるフィルム搬送を示す説明図であり、一部断面図として示しているが、第１，第３ローラＲ１，Ｒ３上におけるフィルム搬送についてはこれと同様であるので説明及び図示は略す。第１〜第３ローラにはモータ３６とコントローラ３７とが備えられている。モータ３６はコントローラ３７により駆動を制御され、これにより第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３は回転数とトルクとが制御される。

第２ローラＲ２は、長手方向における中心線に関し概ね対称な形状となっており、両側端部Ｒ２ａの径ＤＥが互いに等しく、中央部Ｒ２ｂの径ＤＣよりも大きい。中央部Ｒ２ｂの径ＤＣは、第２ローラＲ３の長手方向に一定とされている。径ＤＣを有する中央部Ｒ２ｂの長さはフィルム３１の幅よりも小さく、かつ、フィルムの製品幅よりも大きい。これにより、フィルム３１の側端部は第３ローラの両側端部Ｒ３ａに接触して支持されるとともに、製品部となる部分に接触キズ等を残すことがなくなる。

溶媒含有率が３０重量％以上という高含有率で溶媒を含むフィルム３１を支持、または搬送するための第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３を上記形状とすることにより、フィルム３１の全面がローラ表面に接触するのではなく、両端部のみ第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３に接触し、幅方向における中央部は非接触となるのでフィルム３１とローラ外表面との摩擦も低減されて、フィルム３１のツレやシワを防止することができる。さらに、外径が長手方向に一定の円柱状ローラ（以降、単に円柱状ローラと称する）を使用した場合に比べて、上記のような形状の第３ローラＲ３を用いた場合には、フィルム３１とローラとの接触面積が小さくなるので、ローラ表面へフィルム３１が接着する確率が低くなり、前記接着によるフィルム故障を防ぐことができるとともに、可塑剤等がフィルム内部から表面析出してこれがローラ表面を経時的に汚染してしまうことを防止することができる。

なお、中央部Ｒ２ｂの径ＤＣは、本実施形態のように第２ローラＲ２の長手方向に沿って一定である必要はなく、例えば、周知のコンケーブローラのようにローラの中央に向かうに従い徐々に小さくなるようなものであってもよい。

そして、フィルム３１は、側端部のみで第２ローラＲ２に支持されるために、フィルム３１を保持するための摩擦力がこの接触部に集中している。したがって、フィルム３１の側端部には、搬送方向における力が、径が一定の円柱状ローラの場合と比べて大きく加わっており、これにより、フィルム３１の側端部におけるのカール等の発生を防止することもできるとともに、フィルム３１のローラ表面との接触面における表面の微細な変形を防止することもできる。

また、図２及び図３に示すように、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３により支持されるフィルム３１の面側、つまり本実施形態では反剥離面側であって、かつ、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３の各両側端部の下方にはＳＵＳ製の吸引ダクト４１が配されている。吸気チャンバとしての吸引ダクト４１は、図３に示すように、フィルム面側が開口とされた箱形状とされている。そして、図３のように吸引ダクト４１のフィルム幅方向における長さは、第２ローラＲ２の側端部Ｒ２ａの幅と概ね同じである。各ローラＲ１〜Ｒ３の下方のみならず、できるだけ、図３に示すように、各ローラ間におけるフィルム３１の下方にまで延長されていることが好ましい。

吸引ダクト４１は、フィルム３１の剥離面側の空気を吸引することにより、フィルムを第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３に引き寄せるためのものであり、吸引コントローラ４２と排気処理部４３とが備えられている。吸引ダクト４１は吸引コントローラ４２により吸引力を制御され、排気処理部４３が吸引された空気に混在する溶媒ガスを凝縮して回収する。この溶媒ガスは、フィルム３１に含まれていた溶媒が蒸発したものである。

そして、図３に示すように、フィルム３１の両側端部の各吸引ダクト４１の間には、フィルム３１の幅方向における中央部に給気するための給気ダクト４６が設けられている。給気ダクト４６には給気コントローラ４７と送風機４８とが備えられており、給気コントローラ４７が、送風機４８からの風量を制御して、これにより給気ダクト４６からの給気量が制御される。

上記の渡り部３３において、バンド２７から剥離したフィルム３１は、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３により支持されながらテンター装置１７へ連続搬送される。上記のように本発明では、フィルム３１の両側端部が、吸引ダクト４１により上記形状の第２ローラＲ２の両側端部に引き寄せられて接触し、第２ローラＲ２が回転することにより搬送される。そして、フィルム３１が溶媒含有率が３０％以上３００％以下であるときに支持する第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３について、ローラ間隔Ｌ１、つまり、第１，第２ローラＲ１，Ｒ２の間隔と、第２，第３ローラＲ２，Ｒ３の間隔とがそれぞれ１ｍｍ以上２００ｍｍ以下となるように各ローラＲ１〜Ｒ３を配置する。本発明においては、溶媒含有率が３０重量％以上のフィルムの搬送区間においては、各ローラ間隔がすべて上記範囲とされることが好ましいが、いずれかひとつ、つまり本実施形態では２箇所のローラ間隔のうち、いずれか一方のローラ間隔を上記範囲するとよい。

また、第２ローラＲ２と吸引ダクト４１の側壁端部との隙間の間隔（以下、ローラ・ダクト間距離と称する。）Ｌ２を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。ローラ・ダクト間距離Ｌ２を０．５ｍｍ以下とすると、第２ローラの振動等によりローラと吸引ダクト４１とがぶつかってしまうことがあったり、ローラと吸引ダクト４１との間にゴミ等がつまって吸引能力が低下することがある。一方、ローラ・ダクト間距離Ｌ２を５ｍｍ以上とすると、多くの空気がこの隙間からもれてしまうために所定の吸引力とすることができない場合がある。

また、第１ローラＲ１と第２ローラＲ２との間、第２ローラＲ２と第３ローラＲ３との間におけるフィルム３１と、吸引ダクト４１との吸引時における間隔（以降、フィルム・ダクト間距離と称する。）Ｌ３が、５ｍｍ以上３０ｍｍとなるように吸引力を制御することが好ましい。５ｍｍ未満とすると、わずかな吸引力の変化でも、フィルム３１が吸引ダクト４１とぶつかってしまうことがあるので連続稼働を考慮すると不適である。また、３０ｍｍ以上とすることは、多くの空気がこの隙間からもれてしまうために所定の吸引力とすることができなくなることになるとともに、実質的に、後述するようなラップ角を満たさなくなるためにできるだけ避けた方がよい。

これにより、フィルム３１は、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３により両側端部が安定して支持されるので、渡り部における安定搬送が可能になる。また、吸引ダクト４１により溶媒ガスが取り込まれていくので、フィルム３１の周辺の溶媒ガス濃度を所定の値以下に抑制して、フィルム３１はこの渡り部においても所定の乾燥速度で乾燥される。さらに、この排気処理部４３を設けたことにより、取り込まれた溶媒ガスは凝縮回収され、ドープ原料として用いることができ、コスト的にも効果的であるし、また、環境の汚染を防止することができる。なお、上記溶媒含有率は乾量基準の値であって、サンプリング時のフィルムの重量をＸ１とし、サンプリングしたフィルムを恒温乾燥機等により十分に乾燥して得たフィルムの重量をＸ２とするとき、計算式｛（Ｘ１−Ｘ２）／Ｘ２｝×１００で求められる値（単位；重量％）である。

ただし、溶媒含有率が上記値の範囲である搬送区間においては、各ローラ間隔Ｌ１をすべて上記距離となるようにすることが最も好ましいがこれに限定されるものではなく、少なくとも１箇所のローラ間の距離を上記値とすることにより上記のような効果は得られる。ローラ間隔Ｌ１を１ｍｍ未満とすると、異物がローラ間に挟まってフィルムが強くその異物に押しつけられて、フィルムにキズや裂け目等を発生させることがあるので不適であり、また、ローラの振動等によりローラ同士がぶつかってフィルムが安定搬送されない場合もある。また、ローラ間隔Ｌ１を１ｍｍ未満とすると、吸引ダクト４１による吸引力が不足してしまうこともある。一方、ローラ間隔Ｌ１が２００ｍｍよりも大きいときには、ローラとローラとの間の区間におけるフィルム３１に対する吸引力の制御が困難となり、吸引ダクト４１とフィルム３１とがぶつかってしまうことがある。

以上の方法によると、フィルムのツレ、シワ、フィルムの接着、側端部のカール等を抑制されるとともに、ローラ上における面状故障やローラの汚染等が抑制される。なお、フィルムの溶媒含有率が３０％よりも大きいとき、特にフィルムの表面抵抗値が１０⁸ よりも大きい場合には、上記方法によると、フィルムの面積の大半がローラに無接触のままで搬送されるために帯電しにくく、危険物である化合物を溶媒として用いても防爆上有効である。

なお、吸引ダクト４１による吸引圧力は、フィルム下面側の圧力が−１０００Ｐａ以上−１０Ｐａ以下となるように調整されることが好ましく、−５００Ｐａ以上−２０Ｐａ以下とされることがより好ましい。

本実施形態では駆動ローラを第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３としたが、必要に応じて他のローラも駆動させることがある。そして、側端部の下方に吸引ダクト４１を設置するしないに関わらず、駆動ローラとしてもよい。また、必ずしも第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３のすべてを駆動ローラとする必要はなく、範囲に配されているローラのうち、連続配置された２つのローラが駆動ローラとされていればよく、それら２つのローラを第２ローラＲ２と同じ形状とし、かつ吸引ダクト４１をそれら２つのローラの両側端部の下方に設置して吸引するとよい。

また、本発明では、上記吸引接触する第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３に対するフィルム３１の各巻きかけ中心角（以下、ラップ角と称する。）θが１°以上１８０°以下の範囲となるようにすることが好ましく、本実施形態ではθが１°以上３０°以下の範囲となるようにした。このラップ角のより好ましい範囲は、１°以上１０°以下である。このラップ角θは、吸引ダクト４１により第２ローラに引き寄せられた状態におけるフィルム３１の巻きかけ角度を意味するものであるので、例えば第２ローラＲ２におけるラップ角θは、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３の相対位置と吸引ダクト４１による吸引力とを制御することにより調整される。

吸引することにより接触するすべてのローラに対してラップ角θを上記範囲とすることが最も好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、そのうち少なくともひとつのローラについてこの角度範囲とすることにより効果は得られる。ラップ角θを１°以下とすることは、そのローラによる実質上のフィルム搬送効果は得られず、一方、ラップ角θを１８０°よりも大きくするとフィルムとローラとの接触による摩擦力が大きくなりすぎてフィルムに種類や搬送速度に応じて面状故障が発生する場合がある。

そして、本発明では、第１〜第３ローラの各回転速度をＶ１，Ｖ２，Ｖ３とするとき、Ｖ２／Ｖ１とＶ３／Ｖ２とのいずれか一方が１．００以上１．１５以下とすることが好ましく、本実施形態では、いずれの比もこの範囲となるように制御している。つまり、フィルムが３０重量％以上の溶媒含有率をもつ区間では、フィルムの走行方向において連続配置された２つの駆動ローラにおいて上流側の一方の回転速度をＶＵとし、下流側の一方をＶＤとするとき、回転速度比ＶＤ／ＶＵが１．００≦ＶＤ／ＶＵ≦１．１５を満たすことが好ましく、これにより、フィルム３１がばたつくことを防止することができ、上記の効果をより高めることができる。

この回転速度比ＶＤ／ＶＵが１．００よりも小さいときには、吸引ダクト４１による吸引力やローラ間隔Ｌ１、フィルムの自重、これら条件の組み合わせによってはフィルムがばたつくことがある。また、ＶＤ／ＶＵが１．１５よりも大きい場合には、溶媒含有率が大きいフィルム３１は、その走行方向において所定の値よりも大きな張力が付与されることになり、フィルムが伸びて厚みが不均一となったり、破断に至ることがある。

さらに、本発明では、その効果を向上させるために、給気ダクト４６を上記の位置に設けてフィルム３１の中央部に給気している。給気は、フィルム３１の製品部となる部分の乾燥を促すとともに、搬送の安定化を向上させる効果がある。つまり、これは、給気をすることにより、第２ローラＲ２上のフィルムの第２ローラＲ２側で、給気ダクト４６の給気口４６ａから吸引ダクト４１の吸引口に至る空気の安定した流れが発生し、吸引ダクト４１の空気吸引力が安定するからである。この給気ダクト４６は、本実施形態のように、フィルムの両側端部近傍に対となって設けられた吸引ダクト４１のすべての間に、図３における第２ローラＲ２の下方に示すように設けられることが最も好ましいが、必ずしもすべての吸引ダクト４１の間に設けずともよく、少なくとも一対の吸引ダクト４１の間に設けることで効果は得られる。

給気ダクト４６から吐出させる空気の風速Ｖ１は、０．３（ｍ／秒）≦Ｖ１≦２０（ｍ／秒）とすることが好ましく、０．５（ｍ／秒）≦Ｖ１≦８（ｍ／秒）とすることがより好ましい。Ｖ１＜０．３（ｍ／秒）であると、給気による上記効果がなく、また、Ｖ１＞２０（ｍ／秒）とすると、フィルム３１に対する風圧が強すぎて破損する場合もあり不適である。ただし、この好ましい範囲については、吸引ダクト４１による吸引力やフィルム３１の溶媒含有率、フィルムの自重等に応じて適宜設定されるものであって、上記範囲に限定されるものではない。また、給気ダクト４６から吐出させる空気は、送風機４８により外部より吸引されたものであるが、本発明は、給気コントローラ４７及び送風機４８の機能及び形状に依存するものではない。例えば、これらに代えて、ポンプ及び風量調節バルブを使用し、これらにより外部空気を給気ダクト４６の内部に送り込んで、給気量を制御してもよい。

また本実施形態においては、給気ダクト４６には、孔面積が２ｍｍ² 以上４ｍｍ² 以下の正方形状の吐出孔を、開孔率が５％となるように設けているが、このような多孔状の給気口４６ａに限定されるものではない。例えば、多孔状に代えて、フィルム３１の幅方向に沿った長方形状のスリットを外周方向に多数設けることにより、このスリットから送風して給気してもよい。また、多孔状とする場合でも、本発明は孔形状と孔配列に依存するものではない。例えば孔形状が円形であったり、孔配列が千鳥状配列であってもよい。なお、乾燥効率と、ローラとフィルムとの接触回避との点から、開孔率は、１％以上３５％以下とすることが好ましく、５％以上２０％以下とすることがより好ましい。ここで、開孔率（単位；％）とは、｛（開孔面積）／（第３ローラＲ３の外周面積）｝×１００で求めた値である。

第２ローラ両側端部Ｒ２ａには、その表面に粗さ加工処理を施している。この粗さ加工を第２ローラＲ２に施すことにより、フィルム３１の保持力を高めることができる。この第２ローラの長手方向における粗さ加工部位の長さ（以降、粗さ加工幅と称する。）は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが好ましい。これを２０ｍｍより大きくしてもフィルム保持力の向上効果はほとんどなく、また２ｍｍより小さくした場合には、フィルム保持力の向上は認められない。粗さ加工としては、溝形状、トタン状等周知の各種粗さ加工としてよい。

フィルム３１のバンド２７からの剥離面側には、フィルム３１を第２ローラＲ２とで挟み込むためのニップローラ（図示なし）を設けることもあり、第１，第３ローラＲ１，Ｒ３の位置についても同様にニップローラを設けてもよい。これによりフィルム３１を側端部のみでより安定的に支持することができる。ニップローラを使用したときに、好ましい挟み線圧は、２０Ｐａ以上４００Ｐａ以下であり、より好ましくは、５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下である。

フィルムの剥離面側には、少なくともフィルムの側端部に給気するための給気ダクト（図示なし）を別途設けてもよい。この給気ダクトからの給気により、フィルムのローラへの接触がより安定するので、連続搬送がより効果的になされる。この給気ダクトからの風圧は６ｍ／秒以上２５ｍ／秒以下とすることが好ましく、９ｍ／秒以上１３ｍ／秒以下とすることがより好ましい。なお、本発明では、この給気ダクトと上記ニップローラとのいずれか一方を用いてもよいし、あるいは併用してもよい。

ところで、フィルム３１は、図３に示すように、第２ローラの中央部Ｒ２ｂには接触せずに搬送されるように上記のように制御されているが、例えば搬送速度を所定速度より増減した際には接触する場合がある。そこで、第２ローラ中央部Ｒ２ｂの表面には、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマーにてコーティング処理を施している。フッ素系ポリマーのコーティング処理により、上記のような接触時における、フィルム３１と第２ローラ中央部Ｒ２ｂとの摩擦力が低下し、フィルム３１の破損を防止することができる。コーティングする材料は、フッ素系ポリマーが最も好ましいが、これに限定されるものではなく、フィルム３１との摩擦力を所定量低減させるに十分な材料であればよい。また、この摩擦力低減に関しては、コーティング処理に限定されず、フィルム破損を防ぐに十分な表面平滑性を有する金属材料を使用してもよい。

また、フィルム３１が３０重量％未満の溶媒含有率となった場合には、側端部のみの吸引接触による搬送をしても、得られる効果がほとんどない。したがって、例えば、溶媒含有率が３０重量％未満のフィルムと接触する第ｎローラＲｎは、例えば外径が長手方向で一定である円柱状のものであってよいし、また、吸引ダクト４１を設けずともよい。

図４は本発明の別の実施形態を示すものであり、渡り部５１を示す側面図である。なお、図４において、用いた部材、装置等の中で、図２及び図３と同じものについては図２及び図３と同じ符号を付し、説明を略す。本実施形態ではバンド２７から剥がされたフィルム５２は、渡り部５１において、前実施形態と同様に第１〜第ｎローラＲ１〜Ｒｎにより支持されている。本実施形態では、前実施形態の吸気ダクト４１（図２参照）に代えて、搬送方向に連続して一体化された吸気ダクト５３を用いている。吸気ダクト５３からの各ローラＲ１〜Ｒｎの露出状態や、ローラ・ダクト間距離、フィルム・ダクト間距離等の他の条件設定は、前実施形態と概ね同様としている。

これによると、前実施形態と同様に、フィルム５２の両側端部は良好に第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３に引き寄せられて接触し、これらローラＲ１〜Ｒ３の回転により搬送される。したがって、前実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、吸気ダクトの形状は、各ローラに対応するように独立して設けられたものでなくともよく、側端部のみで支持する所定区間において連続した一体化形状とされてもよい。

図５は本発明のさらに別の実施形態を示すものであり、渡り部５５を示す側面図である。なお、図６において、用いた部材、装置等の中で、図２及び図３と同じものについては図２及び図３と同じ符号を付し、説明を略す。本実施形態では、図５に示すように、溶媒含有量が３０重量％以上であるポリマーフィルムを搬送する区間において設けられた第１〜第ｎローラは、前記のふたつの実施形態よりも密に配されている。つまりローラ間距離Ｌ１が、前記ふたつの実施形態よりも小さく設定されている。また、吸気ダクト５７は第１実施形態に示したような各ローラ毎のものではなく、前実施形態と同様に一体化されたものとされている。

このように、第１〜第ｎローラＲ１〜Ｒｎを密に配することにより、吸引力の制御がより効率的、かつ精緻に実施することができ、フィルムの面状故障を抑制する上で効果的である。

また、図６は、さらに別の実施形態を示しており、上記第１の実施形態の第２ローラＲ２（図２，３参照）の代わりに、短軸ローラＲ１２を用いた場合のフィルム搬送を説明する断面図である。本実施形態において用いた短軸ローラＲ１２は、図６に示すように、フィルム６１の支持すべき側端部と概ね同じ軸長Ｌ４を有するローラとされている。そして、フィルム６１の両側端部にそれぞれ対向するように第２ローラＲＡ２が配されている。側端部左右にそれぞれ配された第２ローラＲＡ２は、本実施形態では独立駆動制御されているが、必ずしも独立制御とされる必要はない。また、第２ローラＲＡ２の径Ｄは、第１実施形態の第２ローラと同様とされている。なお、図６において、図２及び図３と同じ部材等については図２及び図３と同じ符号を付し、説明を略す。また給気ダクト４６については、接続された給気コントローラと送風機についても第１の実施形態と同様であるので説明を略す。

本実施形態において用いた吸気ダクト６２は、第１実施形態において用いた吸気ダクト４１と同様にフィルム６１側が吸気口６２ａとして開口されている。そして、側板６２ｂ，６２ｃのうち外側の側板６２ｂは、第２ローラＲＡ２の側端面のうち外側の一方が外部へ露出するように設けられており、内側の側板６２ｃは、第２ローラＲＡ２の側端面のうち内側の他方を覆うようにフィルム６１の近傍までの高さを有している。

本実施形態では、第２ローラＲＡ２における外側の側端面と吸気ダクト６２の側板６２ｂとの間と、フィルム６１と側板６２ｂ，６２ｃとの間から空気が吸引されて、フィルム６１の側端部は第２ローラＲＡ２に引き寄せられて接触する。そして、第２ローラＲＡ２の回転駆動によりフィルム６１は面状故障を発生せずに良好に搬送される。

また、フィルム６１の第２ローラＲＡ２側の面からは、第１実施形態と同様に給気ダクト４６による給気がなされるために、吸引ダクト６２による引き寄せがより効果的になされるので、搬送がより安定して面状故障の抑制効果が向上する。なお、本実施形態においてはその他の搬送条件について、好ましい形態は第１実施形態と同様であるので説明は略す。そして、この第２ローラＲＡ２と同様のローラを、渡り部の第１，第３，・・第ｎローラとして用いることができ、好ましくは、フィルムが３０重量％以上の溶媒含有率であるときにその搬送方向に沿って複数配し、搬送方向における各ローラ間隔Ｌ１（図２参照））が１ｍｍ〜２００ｍｍとされる。

このように、本発明では、渡り部のローラが、フィルムの両側端部に対向して設けられ、フィルムの搬送方向に沿って複数設けられているとともに、これらのローラの搬送方向に沿った間隔を１〜２００ｍｍとすることにより、吸引ダクトにより引き寄せられたフィルムがローラに接触して、ローラの回転により搬送される。これによりフィルムはツレやシワ等を発生せずに、また、その製品部のローラとの接着が防止されて、良好な搬送がなされる。これにより面状故障のない、良好な品質のフィルムを製造することができる。

また、本発明において製造することができるフィルムとしては、セルロースアシレートフィルムが好ましく、中でも、セルローストリアセテートフィルムがもっとも好ましいが、これに限定されるものではない。つまり、フィルム３１の主成分となるポリマーあるいはその前駆体が溶媒を用いることによりドープとなることができるものであればよい。セルローストリアセテートの場合には、その原料が綿花リンタのものと木材パルプのものがあり、いずれか一方を単独で使用してもよいし、また、両者を混合したものでもよい。

さらに、フィルムを単層構造とする場合のみならず、逐次流延方式や共流延方式を用いた積層構造とする場合に対しても有効である。

本発明では、フィルム化に使用されるドープの溶媒として、公知の各種溶媒を用いることができる。例えば各種ハロゲン化炭化水素の他、アルコール、エーテル、エステル、ケトンなどを単独あるいは複数混合して使用することができる。

さらに、本発明においては、フィルムの中に各種添加剤を適宜含有させてもよい。添加剤としては、可塑剤、紫外線吸収剤、染料、光学的異方性化合物、マット剤等が一般的である。

さらに、本発明は、上記の溶液製膜方法によって得られるフィルムを含んでおり、このフィルムは、偏光板保護フィルムとして好適に用いることができる他に、液晶表示装置に好適に用いることができる。

例えば、前記の各実施形態の溶液製膜方法により作製されたセルローストリアセテート等のフィルムを用いて偏光板を製造する場合には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムにより作製された偏光膜の両面に、このセルローストリアセテート等のフィルムを保護フィルムとして貼り合わせる。偏光膜は、ポリビニルアルコール系フィルムを染色して得られるが、この染色方法としては、気相吸着法と液相吸着法が一般的でありどちらも適用することができるが、本実施形態においては液相吸着により染色を実施した。

液相吸着による染色には、ここではヨウ素を用いるがこれに限定されるものではない。ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素／ヨウ化カリウム（ＫＩ）水溶液に、３０秒以上５０００秒以下の浸積時間をもって浸積した。このときの水溶液は、ヨウ素の濃度を０．１ｇ／リットル以上２０ｇ／リットル以下とし、ヨウ化カリウムの濃度を１ｇ／リットル以上１００ｇ／リットル以下とすることが好ましい。また、浸積時の水溶液の温度は５℃以上５０℃以下の範囲に設定されることが好ましい。

液相吸着方法としては、上記の浸積法に限らず、ヨウ素あるいはその他の染料溶液をポリビニルアルコールフィルムに塗布する方法や噴霧する方法など、公知の方法を適用してよい。染色を実施するのは、ポリビニルアルコールフィルムを延伸する前であっても延伸した後でもよいが、ポリビニルアルコールフィルムは染色を施されることにより適度に膨潤して延伸されやすくなることから、延伸工程の前に染色工程を設けることが特に好ましい。

ヨウ素の代わりに二色性色素で染色することも好適である。二色性色素としては、アゾ系色素やスチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素、アントラキノン系色素等の色素系化合物を例示することができる。なお、水溶性の色素系化合物がもっとも好ましい。また、これらの二色性色素の分子中に、スルホン酸基やアミノ基、水酸基等の親水性官能基が導入されていることが好ましい。

染色したポリビニルアルコール系フィルムを延伸して偏光膜を製造工程においてはポリビニルアルコールを架橋させる化合物を用いている。具体的には、延伸前工程もしくは延伸工程において架橋剤溶液にポリビニルアルコール系フィルムを浸積して架橋剤を含有させる。浸積する代わりに塗布してもよい。ポリビニルアルコール系フィルムは、架橋剤の含有によって十分に硬膜化され、この結果、適切な配向が付与される。なお、ポリビニルアルコールの架橋剤としては、ホウ酸類がもっとも好ましいが、これに限定されるものではない。

得られた偏光膜とセルローストリアセテートフィルムとの接着剤には、偏光膜と保護フィルムの接着に用いることができる公知の各種接着剤を用いることができる。中でも、アセトアセチル基やスルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を有する変性ポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール系ポリマーやホウ素系化合物の水溶液が好ましい。この接着剤は、乾燥した後の厚みが０．０１μｍ以上１０μｍ以下となるように付与することが好ましく、０．０５μｍ以上５μｍ以下となるように付与することがさらに好ましい。さらに、保護フィルムとしてポリビニルアルコール層に付与したセルローストリアセテートフィルム層の表面には、反射防止層や防眩層、滑り付与層、易接着層等を付与することができる。

さらに、上記の偏光板に反射防止層を付与した反射防止フィルムを得て、これを表面保護フィルムの片側として用いたツイステットネマチック（ＴＮ）、スーパーツイステットネマチック（ＳＴＮ）、バーティカルアライメント（ＶＡ）、インプレインスイッチング（ＩＰＳ）、オプティカリーコンペンセイテットベンドセル（ＯＣＢ）等のモードの透過型、反射型、または半透過型の液晶表示装置を得る。また、液晶表示装置の視野角を改良する視野角拡大フィルムなどの光学補償フィルム、位相差板等を組み合わせて使用することもできる。透過型または半透過型の液晶表示装置に用いる場合には、市販の輝度向上フィルム（偏光選択層を有する偏光分離フィルム、例えば住友３Ｍ（株）製のＤ−ＢＥＦなど）と併せて用いることにより、さらに視認性の高い表示装置を得ることができる。

〔実験１〕
図１に示すような溶液製膜設備１０にて、セルローストリアセテートフィルムを作製した。バンド２７からの剥ぎ取り時におけるバンドの表面温度は２５℃であった。渡り部３３には、４本のローラＲ１〜Ｒ４を設け、図２に示したように、各ローラＲ１〜Ｒ４はすべてフィルムの反剥離面側と接触するように配置した。第１ローラＲ１と第２ローラ及び第２ローラＲ２と第３ローラＲ３の各ローラ間隔Ｌ１は１０ｍｍとした。また、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３は、フィルムを支持するための側端部の外径が９０ｍｍ、中央部の外径が６０ｍｍ、ローラの長手方向における側端部の長さが２８０ｍｍ、中央部の長さが１６００ｍｍであり、第４ローラＲ４は全長１８８０ｍｍの円柱状ローラである。第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３の側端部には多数の凹部を形成し、凹部の深さを２ｍｍとし、その凹凸形状をトタン状とした。凹部間隔は３ｍｍとした。また、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３に対するラップ角をそれぞれ２°とし、ダクト・ローラ間距離Ｌ２を１ｍｍ、ダクト・フィルム間距離Ｌ３を１５ｍｍとした。

また、第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３の各両側端部近傍には、フィルム３１の反剥離面側の両側端部を吸引するための吸引ダクト４１を備えて、フィルム下面側が−１００Ｐａとなるように吸引するとともに、フィルム３１の幅方向で対をなす２つの吸引ダクト４１の各間には給気ダクト４６を備えて３０ｍ³ ／分の風量で給気した。またローラの回転速度比Ｖ２／Ｖ１，Ｖ３／Ｖ２はともに１．００とした。

第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３の側端部の温度と第４ローラＲ４の外周表面とはともに５℃とした。また、給気ダクト４６の風速と送風温度とは、それぞれ、３ｍ／秒、１０℃とした。第１ローラＲ１上のフィルム３１は、溶媒含有率が１５０重量％であった。

渡り部３３を経たフィルム３１をテンター装置１７で幅規制しながら乾燥させ、さらにローラ乾燥装置２１で乾燥させた後、側端部を切断除去し巻きとった。得られたフィルム３１の厚みは４０μｍであった。なお、フィルム３１の搬送速度は７０ｍ／分とした。

本実験１の結果、搬送状態はたいへん安定しており、得られたフィルムは面状が良好であった。

〔比較実験１−１〕
吸引ダクト４１を設置せずに、フィルム３１の両側端部を第１〜第３ローラＲ１〜Ｒ３に対して吸引接触しなかった他は、実施例１と同様に実施した。

〔比較実験１−２〕
第１〜第４ローラＲ１〜Ｒ４をすべて円柱状ローラとした。これらのローラＲ１〜Ｒ４の長手方向の長さはいずれも１１８０ｍｍである。この他の条件は実施例１と同様にして実施した。

本比較実験１−１．１−２の結果、第１〜第４ローラＲ１〜Ｒ４上ではフィルムのツレやシワが発生し、ローラには接触跡が観察された。また、得られたフィルムには、ツレ、シワ、スリキズや接着跡が観察された。

実験１及び比較実験１−１，１−２の結果より、渡り部において、溶媒含有率が３０重量％以上のフィルムをローラで支持または搬送する際には、吸引手段を設けることによりフィルムの側端部をローラに引き寄せて接触させ、そのローラの回転により下流側へ搬送させるとともに、ローラ間距離を所定の範囲とすることが、フィルムのツレやシワ、カール等の面状故障の抑制とローラの汚染防止に有効であることがわかる。また、それらのローラにおける回転速度比ＶＤ／ＶＵを制御することにより、その効果がいっそう向上することがわかる。

ヨウ素濃度を０．３ｇ／リットルとし、ヨウ化カリウム１８．０ｇ／リットルとした水溶液を２５℃に設定して、この中にフィルム厚が７５μｍのポリビニルアルコールフィルム（厚み（株）クラレ製）を浸積した。さらに、ホウ酸濃度を８０ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度を３０ｇ／リットルとした５０℃の水溶液中にて、このフィルムを５．０倍に延伸して偏光膜を得た。実験１，２で得られたセルローストリアセテートフィルム３１８４を、それぞれ、５０℃の１．５Ｎの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液で約１８０秒処理した後、中和してから水洗処理を施し、偏光膜の表裏に各々貼り合わせた。接着剤としてポリビニルアルコール（商品名；ＰＶＡ−１１７Ｈ、（株）クラレ製）の４％水溶液を用いた。これを８０℃の空気恒温槽にて約３０分間乾燥して２種類の偏光板を得た。

分光光度計により、得られた２種類の偏光板について、可視領域における並行透過率Ｙｐ及び直交透過率Ｙｃを求め、次式に基づき偏光度ＰＹを決定した。
ＰＹ＝｛（Ｙｐ−Ｙｃ）／（Ｙｐ＋Ｙｃ）｝^1/2 ×１００ （％）

本実施例２の結果、実験１，２にて製造されたフィルムを用いて構成された２種類の偏光板において偏光度ＰＹは９９．６％以上であってムラもなく、本発明の溶液製膜方法にて得られるフィルムは、偏光板に好適に用いることができることがわかる。

透過型ＴＮ液晶表示装置が搭載されたノートパソコンの液晶表示装置の視認側偏光板を、実施例２で作製した２種類の偏光板にそれぞれ貼り代えて２種類の液晶表示装置を得た。なお、この液晶表示装置は、そのバックライトと液晶セルとの間に、偏光選択層を有する偏光分離フィルム（商品名；ＤーＢＥＦ、住友３Ｍ（株）製）を有している。

本実施例３で得られた２種類の液晶表示装置は、輝度ムラがなく、表示品位の非常に高いものであった。このことから、本発明の溶液製膜方法にて得られるフィルムは、液晶表示装置として好適であることがわかる。

本発明により、渡り部においてポリマーフィルムに発生するツレやシワ、接着等や、渡り部のローラとの接触によって発生する表面の微細な変形や、ポリマーフィルムからの添加剤析出によるローラの汚染を防止することができる。その結果、製膜速度を向上させてポリマーフィルムの薄膜化を図ることができる。さらに、本発明により得られるポリマーフィルムは光学特性に優れ、偏光板、液晶表示装置に好適に用いることができる。

本発明を実施した溶液製膜設備の概略図である。 本発明を実施した溶液製膜工程の渡り部の概略図である。 渡り部のローラによるフィルム搬送を示す説明図である。 別の実施様態である渡り部の概略図である。 さらに別の実施様態である渡り部の概略図である。 別のローラによるフィルム搬送を示す説明図である。

符号の説明

１０ 溶液製膜設備
１６ 流延装置
１７ テンター装置
２７ バンド
３１，５２，５６，６１ フィルム
３３，５１，５５ 渡り部
４１，５３，５７，６２ 吸引ダクト
４１ａ 吸引口
４６ 給気ダクト
Ｌ１ ローラ間隔
Ｌ２ ローラと吸引ダクトとの隙間の間隔
Ｌ３ フィルムと吸引ダクトとの隙間の間隔
Ｒ１〜Ｒｎ 第１〜第ｎローラ
Ｒ２ａ 第３ローラ側端部
Ｒ２ｂ 第３ローラ中央部

Claims (8)

1. 溶媒含有率が３０重量％以上である長尺のポリマーフィルムの搬送方向に沿って複数配されたローラに、
   前記ポリマーフィルムの両側端部を吸引手段によって引き寄せて接触させるとともに、
   前記ポリマーフィルムの前記両側端部を除いた中央部を非接触として、
   前記ローラの回転により前記ポリマーフィルムをテンター装置に搬送することを特徴とする溶液製膜方法。
2. 搬送方向において隣り合う前記ローラの搬送方向における間隔Ｌ１を１ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
3. 前記ローラにおける前記ポリマーフィルムの側端部の巻きかけ中心角が１°以上１８０°以下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。
4. 前記吸引手段が吸気チャンバであり、
   前記吸引手段と前記ローラとの間に形成される隙間のうち、最も小さい隙間Ｌ２の間隔を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶液製膜方法。
5. 前記吸引手段と前記ポリマーフィルムとの間に形成される隙間のうち、最も小さい隙間の間隔を５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶液製膜方法。
6. 前記ローラのうち任意のローラの回転速度をＶＤとし、この任意のローラよりも上流側の前記ローラの回転速度をＶＵとするとき、
   前記回転速度の比ＶＵ／ＶＤが１．００以上１．１５以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の溶液製膜方法。
7. 前記ポリマーフィルムの幅方向における中央部に対して、前記ローラが配された面側から給気することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の溶液製膜方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の溶液製膜方法により製造されたことを特徴とするポリマーフィルム。

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