JP4295583B2 - 溶液製膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶液製膜方法に関するものであり、特に写真フイルム支持体、偏光板保護膜等に用いられるフイルムを製造する溶液製膜方法に関するものである。

セルロースアシレートフイルム、特にセルロースアセテートフイルムは、低複屈折性、透明性、適度な透湿性を有し、機械的強度が大きく、且つ寸法安定性の面で湿度及び温度依存性が低いことから、偏光板保護膜などの光学材料の支持体として広く用いられている。このようなセルロースアシレートフイルムは、溶液製膜方法により製造されているのが一般的である。この溶液製膜方法では、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。さらにこの溶液製膜方法でセルロースアシレートフイルムを製造するときには、フイルムを支持体から剥ぎ取った後、フイ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、フイルム幅規制及びフイルム延伸を行うテンターと呼ばれる装置を設けて、フイルムを搬送しながら乾燥させることが一般的となっている。

このような溶液製膜方法では、高い平面性を有し、高品質なフイルムを製造するための様々な工夫がなされており、特許文献１及び２では、フイルムの両端部に発生するカールを防ぎ、フイルムの幅方向全体にカールが進行することを抑止している。また、特許文献３では、支持体から剥離してテンターに送られるとき、水平から角度を持たせてテンターに導入している。これによって、平面性劣化を防いでいる。さらにまた、特許文献４では、剥離からテンターへの導入までの間に無接触で搬送する手段を設けてフイルムを搬送しており、無接触で搬送する手段としては、エアフローター型のものなどを用いている。これによって、フイルムが薄手になっても、平面性劣化などを防げるようになっている。

一方、溶液製膜方法で生産性を向上させるために生産ラインの速度を上昇させると、フイルムの残留溶媒が増加することになって、フイルムの弾性率が低下するとともに重量が増加してしまう。これによって、テンターの導入口付近でフイルムの自重によるたるみが発生して、テンターのクリップによるフイルムの噛み込みが不安定になることがある。テンタークリップによるフイルムの噛み込みの位置がずれたり、噛み損なったりすると、フイルムの搬送不良が発生して生産ラインを停止させることとなり、生産性を大きく低下させることになる。

セルロースアシレートフイルムの需要はさらに増加する傾向で、溶液製膜方法によるフイルムの製造でも生産性の向上が望まれている。このことから、生産ラインのさらなる速度向上の必要性が高まってきており、テンター導入口付近での噛み込みを確実に行うことが要求されている。また、フイルムを拡幅化することも望まれており、これによってさらにフイルムのたるみが増加し、テンター導入口における噛み込みをさらに困難にしている。

特開平１１−９０９４２号公報 特開２００３−３３９３３号公報 特開平１１−９０９４５号公報 特開２００１−２７７２６７号公報

しかしながら、特許文献１及び２記載の溶液製膜方法では、フイルムの両端部に発生するカールを防止するには有効であるが、自重によるフイルム全体のたるみに対しては考慮されていない。また、特許文献３では、従来、水平に位置していたテンター、又はフイルムの搬送路を水平から傾けているため、これを実施すると設備のコストが非常に高くなるという問題がある。

また、特許文献４では、剥離後からテンター導入口までの間でエアーフローターなどで搬送を行っており、テンターへの導入前にエアーフローターからのエアー吹き付けなどによってフイルムの振動、バタつきが発生することとなり、テンター導入口での噛み込みが安定しなくなるという問題がある。

解決しようとする問題点は、支持体からの剥離後、テンターへフイルムを導入するときに、フイルムの自重により生じるたるみを防ぎ、テンター導入口におけるフイルムの噛み込みを確実に行うことを目的とする。

本発明は、ポリマーを溶媒に溶解してドープを調製し、これを無端支持体上に流延し連続して剥離した後、テンターに導入してフイルムを製造する溶液製膜方法において、前記テンターの間に挟まれる位置で、テンターによって保持される前記フイルムの両端部よりも、前記フイルムの中央部の方が高い位置となるようにフイルムを下方から保持する。

また、前記テンターの間に挟まれる位置で、かつテンターがフイルムの両端を保持し始める保持開始位置よりも下流側の位置でフイルムを下方から保持することが好ましい。

また、本発明は、前記保持開始位置では、前記テンターによって保持される前記フイルムの両端部よりも、前記フイルムの中央部の方が１ｍｍ以上高い位置にあることを特徴とする。前記フイルムは、２０μｍ〜２００μｍのセルロースアシレートフイルムであることを特徴とする。前記テンターに導入して製造されたフイルムの幅が１４００ｍｍ以上であることを特徴とする。

本発明では、前記フイルムの保持は、フイルムの下方からの気体の吹き付けによって行うことを特徴とする。あるいは、前記フイルムの保持は、フイルムの下方に配置された搬送ローラによって行うことを特徴とする。

本発明の溶液製膜方法は、テンターの導入口付近でフイルムの自重により生じるたるみを防ぎ、フイルムの噛み込みを確実に行うことができるという利点がある。

図１は本発明を実施した溶液製膜工程の代表的一例を示している。ドープ１０は流延ダイ１１より無端支持体としてのバンド１２上に流延され、このバンド１２の乾燥室１３で徐々に溶媒が揮発することで、フイルム化して自己支持性をもつようになる。ここでフイルム１４をバンド１２から剥ぎ取り、複数のロール１５〜１８に接触させつつ搬送し、テンター乾燥室１９へ導入する。テンター乾燥室１９導入前のロール搬送工程では、温度制御が行われる。テンター乾燥室１９では、フイルム１４は、テンター２０で幅を規制され、かつ延伸されながら、乾燥されるテンター工程が行われる。テンター２０では、テンタークリップ２１ａ，２１ｂ（図２参照）がフイルム１４の両側端部を把持しながら走行し、フイルム１４を搬送する。なお、テンタークリップ２１の代わりにピンクリップを用いる場合もある。続いてガイドロール２２を介してロール乾燥室２３、２４に送り、この乾燥室２３、２４内の多数のロール２５でフイルムを搬送しながら乾燥させ、残留溶媒を減らす。次に、巻き取り装置２６で巻き取り軸２７に巻き取る。

図２及び図３は、ロール１５〜１８によるロール搬送工程からテンター２０へ導入する導入口付近の構成を示す平面図及び斜視図である。テンター２０は、右レール３１と、左レール３２と、これらレール３１、３２に案内される無端チェーン３３，３４と、この無端チェーン３３，３４に支持され、レール３１，３２に沿って走行するテンタークリップ２１ａ，２１ｂと、図示しないチェーン駆動部とから構成されている。

フイルム１４は、導入口３５からテンター２０へ導入される。導入口３５では、テンタークリップ２１ａ，２１ｂが、レール３１，３２の先端部コーナー３１ａ，３２ａに案内されて外側から内側に回り込んでいる。このテンタークリップ２１ａ，２１ｂが内側へ回り込み、フイルム１４の両端に位置する保持開始位置Ａ（一点鎖線により図示）からテンタークリップ２１ａ，２１ｂによるフイルム１４の保持が開始されてテンター２０へ導入される。そして、テンタークリップ２１ａ，２１ｂで両端部が把持されながら搬送されることによってフイルム１４が幅を規制され、延伸される。

導入口３５の下方で、レール３１，３２の間に挟まれる位置には、フイルム１４の支持手段として、エアーフロータ３６が配置されている。エアフロータ３６は、吹付部３７と、気体供給管３８と、気体供給源３９とからなる。吹付部３７の上面は、円形状の貫通孔４０が多数形成されたパンチ板状となっており、下部には接続口４１が形成されている。なお、気体が吹き出される貫通孔４０の形状としては円形状に限らず、例えばフイルム１４の幅方向に沿って形成されたスリット状でもよい。

接続口４１には、気体供給管３８を介して気体供給源３９が接続される。気体供給源３９としては、コンプレッサなどが使用され、吹付部３７に気体が供給される。気体供給源３９から吹付部３７に供給された気体は、多数の貫通孔４０から上方のフイルム１４に向かって吹き付けられ、フイルム１４を下方から支持する。この吹付部３７による気体の吹き付けは、保持開始位置Ａよりも下流側の位置で行われる。

上記構成の作用について、以下に説明する。流延ダイ１１からバンド１２にドープ１０が流延され、自己支持性を持ったフイルム１４がバンド１２から剥ぎ取れられて、ロール１５〜１８によってテンター乾燥室１９へ送られる。このテンター乾燥室１９への搬送中、フイルム１４は、最後の搬送ロール１８から離れてテンター２０に導入されるまでの間では、図５（Ａ）に示すように、その中央付近が自重によって垂れ下がり、たるみを持っている。なお、図５（Ａ）は、図２で示した導入口３５手前のＸ₁ −Ｘ₁ 垂直断面形状を示す。

そして、テンター２０へ導入される導入口３５の位置では、図５（Ｂ）に示すように、吹付部３７からの気体の吹き出しを受けて、フイルム１４が下方から支持されるので、フイルム１４はその自重によってたるむことがなく、テンター２０へ導入される。なお、図５（Ｂ）は、保持開始位置Ａに沿って切断したＸ₂ −Ｘ₂ 垂直断面形状を示す。自重によるたるみがなく、高い平面性を持ってテンター２０に導入されたフイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって確実に噛み込まれ、延伸及び幅方向の規制が行われる。

なお、本実施形態においては、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持されるフイルム１４の両端部よりも、吹付部３７からの吹き付けによって下方から支持されているフイルム１４の中央部のほうが１ｍｍ以上、１００ｍｍ以下高い位置にあることが好ましく、１ｍｍ以上、５０ｍｍ以下高い位置であることがさらに好ましい。これによってフイルム１４が安定して導入され、確実に噛み込まれる。

また、本実施形態においては、厚さが２０μｍ〜２００μｍのセルロースアシレートフイルムで、幅Ｗが１４００ｍｍ以上のフイルムを製造する際に特に有効である。すなわち、このような幅広のフイルムでは自重によるたるみが特に大きいが、上述のように導入口における気体の吹き付けでこのたるみを防いでいるので、テンタークリップによる噛み込みが安定して行われ、品質の高いフイルムを製造することができる。

さらにまた、本実施形態においては、吹付部３７による気体の吹き付け範囲の幅Ｗ_H （図５参照）は、フイルム１４の幅Ｗに対して６０％〜９０％の範囲であることが好ましい。また、フイルム１４を支持する気体の吹き付け力をフイルム１４の幅方向において変化させるようにしてもよい。すなわち、フイルム１４の中央付近では、気体の吹き付け力が最も大きく、両端付近に近づくに従って徐々に吹き付け力を弱めるようにするとよい。なお、この吹き付け力を変化させるには、吹付部３７に形成された貫通孔４０の開口面積をフイルム１４の中央付近では大きく、両端付近に近づくに従って徐々に小さくなるように形成することが好適である。

上記第１の実施形態においては、気体の吹き付けによってフイルム１４を支持し、導入口におけるフイルム１４のたるみを防止しているが、本発明はこれに限るものではなく、図６に示すように、搬送ローラによってフイルム１４を支持してたるみを防ぐようにしてもよい。以下では、この搬送ローラによってフイルム１４を支持する方法を実施した本発明の第２の実施形態について説明する。

本実施形態では、導入口３５の下方で、レール３１，３２の間に挟まれる位置に、搬送ローラ４３，４４が配置されている。搬送ローラ４３，４４は、導入口３５におけるフイルム１４の幅Ｗよりも軸方向の寸法が短いものが使用されており、フイルム１４の幅方向に沿って配置されている。この搬送ローラ４３，４４は、保持開始位置Ａよりも下流の位置で、フイルム１４を下方から支持する。フイルム１４はその自重によるたるみが防がれて、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって確実に噛み込まれる。これにより、本実施形態は、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以下、実施例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明の内容がこれらに限定されるものではない。原料ドープの調製については実施例、比較例とも同様なのではじめにこれを説明し、溶液製膜方法によるフイルムの製造結果をそれぞれ説明する。

（原料ドープの調製）
セルローストリアセテート（置換度２．８）８９．３重量％、トリフェニルフォスフェート７．１重量％、ビフェニジフェニルフォスフェート３．６重量％からなる固形分１００重量部に対し、ジクロルメタン８７重量％、メタノール１３重量％からなる混合溶媒を適宜添加し、攪拌溶解してドープを調製した。調製したドープの固形分濃度は１９．０％であった。さらに、こうして調製したドープを濾過し、シリカマット剤の分散液、及び紫外線吸収剤溶液をインラインミキサーで混合し、製膜工程に送液した。

本発明を実施した溶液製膜工程でフイルムを製造した実施例１〜３、及び本発明に対する比較用の溶液製膜工程でフイルムを製造した比較例１〜３について、生産ラインの安定性を評価し、その結果を表１に示した。

［実施例１］
前記のドープを用い，第１の実施形態で説明した溶液製膜工程にてフイルム化した。ドープ１０を流延ダイ１１よりバンド１２上に流延し、ドープ１０が自己支持性をもつまでバンド上で乾燥し、フイルム１４として剥ぎ取った。無端支持体から剥ぎ取った後、フイルム１４をロール１５〜１８にて搬送し、テンター２０に導入した。なお、テンター２０へ導入したときのフイルム１４の幅Ｗは１６００ｍｍとした。このとき、保持開始位置Ａでは、フイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持された両端部よりも、吹付部３７によって気体が吹き付けられた中央部のほうが１５ｍｍ以上上昇していた。この条件でフイルム１４を製造したとき、上記のテンター工程では、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによる噛み込み位置がずれることがなく、１５０時間以上安定してフイルム１４の製造を行うことができた。テンター工程の後、さらに乾燥、耳切り工程を行って、巻き取り装置２６で巻き取りを行い、幅が１４７０ｍｍのフイルムを製造した。フイルムの乾燥厚みは８０μｍであった。

［実施例２］
前記のドープを用いて、溶液製膜工程にてフイルム製造を行った。テンター及び吹付部としては、図７に示す配置のものを使用した。なお、図７、及び以下で説明する図８においては、上記第１の実施形態と同様の部品および部材については、同符号を付して説明を省略する。図７に示す吹付部５１は、導入口３５の付近で、保持開始位置Ａの上流側で且つロール１８よりも下流側の位置から、保持開始位置Ａを間に挟んで下流側の位置までの範囲に配置されている。このとき、保持開始位置Ａでは、フイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持された両端部よりも、吹付部５１によって気体が吹き付けられた中央部のほうが１５ｍｍ以上上昇していた。そして、これら以外の条件は、実施例１と同じ条件にしてフイルム１４を製造したとき、１０時間以上安定してフイルム１４の製造を行うことができたが、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによる噛み込み位置が不安定となったが、噛み損ないが発生することはなかった。

［比較例１］
前記のドープを用いて、溶液製膜工程にてフイルム製造を行った。テンター及び吹付部としては、図８に示す配置のものを使用した。図８に示す吹付部７１は、導入口３５の付近で、保持開始位置Ａの上流側で且つロール１８よりも下流側の位置から、保持開始位置Ａよりも手前の位置までの範囲に配置されている。このとき、保持開始位置Ａでは、フイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持された両端部に対して、中央部が２０ｍｍ低い位置にあった。そして、これら以外の条件は、実施例１と同じ条件にしてフイルム１４を製造したとき、吹付部７１による気体の吹き付けを受けている付近でフイルム１４にバタつきが発生し、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによる噛み込み位置が変動してしまった。そして製造開始から１時間後には、テンタークリップ２１ａ，２１ｂは、フイルム１４の噛み損ないが発生し、生産ラインを停止した。

［比較例２］
前記のドープを用い，第１の実施形態で説明した溶液製膜工程にてフイルム化した。さらに、気体供給源３９による気体の供給圧を調整して、実施例１のときとは異なる吹き付け力でフイルム１４を支持するようにした。このとき、保持開始位置Ａでは、フイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持された両端部に対して、中央部が８ｍｍ低い位置にあった。そして、これら以外の条件は、実施例１と同じ条件にしてフイルム１４を製造したとき、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによる噛み込み位置の変動はなく、製造を行うことができたが、製造開始から１０時間後には、テンタークリップ２１ａ，２１ｂは、フイルム１４の噛み損ないが発生し、生産ラインを停止した。

［実施例３］
前記のドープを用い，第２の実施形態で説明した溶液製膜工程にてフイルム化した。このとき、保持開始位置Ａでは、フイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持された両端部よりも、搬送ローラ４３，４４によって支持された中央部のほうが１５ｍｍ以上上昇していた。これら以外の条件は実施例１と同じ条件でフイルム１４を製造したとき、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによる噛み込み位置がずれることがなく、１０時間以上安定してフイルム１４の製造を行うことができた。搬送ローラ４３，４４の回転不良による擦り傷が、稀に発生することもあったが、回転抵抗の低い搬送ローラに交換したところ、擦り傷の発生はなくなった。

［比較例３］
前記のドープを用い，溶液製膜工程にてフイルム化した。上記第１及び第２の実施形態とは異なり、テンターの導入口付近にはフイルムを下方から支持するものは一切配置せずに、テンターへの導入を行った。このとき、保持開始位置Ａでは、フイルム１４は、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによって保持された両端部よりも、中央部のほうが３５ｍｍ低い位置にあった。これら以外の条件は実施例１と同じ条件でフイルム１４を製造したとき、テンタークリップ２１ａ，２１ｂによる噛み込み位置がずれることはなかったが、製造開始後２時間で、テンタークリップ２１ａ，２１ｂは、フイルム１４の噛み損ないが発生し、生産ラインを停止した。

本発明の溶液製膜法を実施した溶液製膜工程を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を実施したテンター導入口付近の構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態実施したテンター導入口付近の構成を示す斜視図である。 エアフロータの構成を示す要部断面図である。 フイルム１４の保持開始位置前後の状態を示す要部断面図であり、図２に示した平面図のＸ₁ −Ｘ₁ 垂直断面形状（Ａ）と、保持開始位置Ａに沿ったＸ₂ −Ｘ₂ 垂直断面形状である（Ｂ）。 本発明の第２実施形態を実施したテンター導入口付近の構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の実施例の１つを示す平面図である。 本発明に対する比較例の１つを示す平面図である。

符号の説明

１０ ドープ
１４ フィルム
２０ テンター
２１ａ，２１ｂ テンタークリップ
３５ 導入口
３７ 吹付部
４３，４４ 搬送ロール

Claims (6)

1. ポリマーを溶媒に溶解してドープを調製し、これを無端支持体上に流延し連続して剥離した後、テンターに導入してフイルムを製造する溶液製膜方法において、
   前記テンターの間に挟まれる位置で、テンターによって保持される前記フイルムの両端部よりも、前記フイルムの中央部の方が高い位置となるようにフイルムを下方から保持することを特徴とする溶液製膜方法。
2. 前記テンターの間に挟まれる位置で、かつテンターがフイルムの両端を保持し始める保持開始位置よりも下流側の位置でフイルムを下方から保持することを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
3. 前記フイルムは、２０μｍ〜２００μｍのセルロースアシレートフイルム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. 前記テンターに導入して製造されたフイルムの幅が１４００ｍｍ以上であ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。
5. 前記フイルムの保持は、フイルムの下方からの気体の吹き付けによって行う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。
6. 前記フイルムの保持は、フイルムの下方に配置された搬送ローラによって行う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。

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