JP2007175974A - フィルム延伸装置およびフィルム延伸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺状のフィルムを延伸する際に、得られるフィルムの配向角を高精度で制御できるフィルム延伸装置を提供すること。
【解決手段】フィルムを送るための送り出し部分と、フィルムを加熱するための加熱炉と、前記送り出し部分から送り出されたフィルムを、前記加熱炉の内部を通過させるためのフィルム搬送手段と、を有するフィルム延伸装置であって、前記加熱炉は、独立に温度制御可能な２以上のゾーンに分離されており、隣り合うゾーンの間にはフィルム上下にある隔壁を有し、前記隔壁には、前記フィルムが通過可能な隙間が形成されており、前記隙間の間隔は、フィルム上下方向において、５〜１００ｍｍの範囲で変更できるようになっており、かつ、前記隔壁の幅方向と、フィルムの搬送方向とのなす角度を変更できるようになっているフィルム延伸装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、フィルム延伸装置およびフィルム延伸方法に係り、さらに詳しくは、光学フィルムを高精度で延伸するための延伸装置および延伸方法に関する。

液晶ディスプレイなどの液晶表示装置には、着色防止、視野角拡大などのために、種々の位相差フィルムが用いられている。このような液晶表示装置に用いられる位相差フィルムは、一般に方形状であり、その辺に対して傾斜した方向に配向軸（遅相軸）を有する構成となっている。そして、液晶表示装置においては、このような位相差フィルムと偏光板とを積層し、位相差フィルムの遅相軸と偏光板の透過軸とが所望の角度となるように配置されている。

このような位相差フィルムを製造する方法としては、たとえば、透明な樹脂フィルムを縦延伸または横延伸することにより、縦方向または横方向に配向軸を有する長尺状の延伸フィルムを得て、得られた延伸フィルムを方形状に裁断する方法が知られている。この方法においては、裁断により得られる方形状のフィルムの端辺とフィルム面内の配向軸とが所定の角度となるように裁断する必要がある。そのため、この方法では、最大面積が得られるように裁断しても、裁断ロスが必ず生じてしまうため、生産効率が悪いという問題があった。

これに対して、たとえば特許文献１では、長尺の熱可塑性樹脂フィルムを加熱延伸ゾーンと熱固定ゾーン（冷却ゾーン）を通過させて、長尺状のフィルムの長手方向に対して所望の角度を有するように、フィルムを斜め方向に延伸する方法が開示されている。また、この特許文献１では、加熱延伸ゾーンと熱固定ゾーン（冷却ゾーン）との境界をフィルムの配向軸と略平行にすることも開示されている。

この特許文献１の方法によると、得られる長尺状のフィルムが長手方向に対して所望の角度を有することとなる。そのため、上記した構成を有する方形状の位相差フィルムを得るためには、この長尺状のフィルムを縦方向および横方向に裁断すれば良いため、裁断ロスが実質的に存在せず、その結果、生産効率の向上を図ることができる。一方で、この特許文献１では、フィルムの延伸方向をフィルムの搬送方向に対して斜めの方向としているが、このように斜めの方向に延伸した場合においては、得られるフィルムの配向軸の精度が低下してしまうという問題がある。

そのため、特許文献１では、加熱延伸ゾーンと熱固定ゾーン（冷却ゾーン）との境界をフィルムの配向軸と略平行にする方法を採用している。しかしながら、この特許文献１では、加熱延伸ゾーンと熱固定ゾーン（冷却ゾーン）との境界部分に関し、境界部分とフィルムの配向軸とを略平行にすること以外については何ら開示されておらず、たとえば、この境界部分における、フィルムが通過する部分の隙間については何ら規定されていない。特に、特許文献１のような方法でフィルムを延伸する場合には、上記したフィルムが通過する部分の隙間が原因となり、加熱延伸ゾーンや熱固定ゾーン（冷却ゾーン）内の圧力が低下してしまい、フィルム随伴流により、各ゾーン内に温度むらが生じてしまい、その結果、得られるフィルムの配向角が不安定になってしまうという問題が起こっていた。

特開２００３−３１１８２３号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、長尺状のフィルムを延伸する際に、得られるフィルムの配向角を高精度で制御できるフィルム延伸装置、およびフィルム延伸方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、独立に温度制御可能な２以上のゾーンに分離された加熱炉内にフィルムを通過させ、加熱炉内にてフィルムを延伸することにより、フィルムの延伸を行うフィルム延伸装置において、加熱炉内を２以上のゾーンに分離する隔壁として、搬送されるフィルムの配向軸に応じて、フィルムに対する角度を変更でき、しかも、搬送されるフィルムとの距離を所定範囲で変更できるような構成を有する隔壁を採用することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係るフィルム延伸装置は、フィルムを送るための送り出し部分と、
フィルムを加熱するための加熱炉と、
前記送り出し部分から送り出されたフィルムを、前記加熱炉の内部を通過させるためのフィルム搬送手段と、を有するフィルム延伸装置であって、
前記加熱炉は、独立に温度制御可能な２以上のゾーンに分離されており、隣り合うゾーンの間にはフィルム上下にある隔壁を有し、前記隔壁には、前記フィルムが通過可能な隙間が形成されており、
前記隙間の間隔は、フィルム上下方向において、５〜１００ｍｍの範囲で変更できるようになっており、かつ、前記隔壁の幅方向と、フィルムの搬送方向とのなす角度を変更できるようになっている。

本発明のフィルム延伸装置において、好ましくは、前記隔壁に形成された前記隙間は、フィルムの幅方向に沿って、異なる間隔とすることができる。フィルムの幅方向に沿って、異なる間隔に設定できるような構成とすることにより、フィルムの幅方向の厚みに応じて、前記隔壁に形成された隙間の間隔を適宜調整することができる。

本発明のフィルム延伸装置において、好ましくは、前記隔壁の厚みが、１〜５００ｍｍである。２以上のゾーン間に配置される前記隔壁は、断熱性を有する構成とすることが好ましい。断熱性を有する構成とすることにより、隣り合うゾーン間の温度を異なる温度とする際に、高い精度での制御が可能となる。

本発明のフィルム延伸装置において、前記加熱炉内の圧力が、大気圧よりも５〜２００Ｐａ高くなっていることが好ましい。前記加熱炉内の圧力が低すぎると、外気が入りやすくなってしまい、前記加熱炉内を所定の温度に保つことが困難になる場合がある。一方、前記加熱炉内の圧力が高すぎると、圧力の影響によりフィルムの厚みが不均一となる場合がある。なお、加熱炉内の圧力は、加熱炉内に熱風を供給する際における、熱風の供給量および供給圧力を調整することにより、制御することができる。

なお、本発明のフィルム延伸装置は、少なくとも２以上のゾーンに分かれていれば良く、たとえば、必要に応じて３つのゾーンに分かれている構成としても良い。なお、この際においては、３つのゾーンのうち、少なくとも２つのゾーン間を分離している１枚の隔壁のみを上記構成としても良いし、あるいは、３つのゾーン間を分離している全ての隔壁を上記構成としても良い。

また、前記隔壁で分離される隣り合うゾーン同士は、互いに異なる温度および／または圧力に設定しても良いし、あるいは、同じ温度、圧力に設定しても良いが、互いに異なる温度および／または同じ圧力に設定することが好ましい。互いに異なる温度および／または同じ圧力に設定するゾーン間に上記構成を有する隔壁を設けることにより、特に本発明の効果が大きくなる。

本発明に係るフィルムの延伸方法は、フィルムを連続的に送り出す工程と、
送り出した前記フィルムを、加熱炉の内部を通過させることにより加熱し、加熱した状態の前記フィルムを幅方向に延伸する工程と、を有するフィルムの延伸方法であって、
前記加熱炉は、独立に温度制御可能な２以上のゾーンに分離されており、隣り合うゾーンの間にはフィルム上下にある隔壁を有し、前記隔壁には、前記フィルムが通過可能な隙間が形成されており、
前記隔壁に形成されている隙間の、前記フィルム上下方向における間隔を５〜１００ｍｍの範囲とするとともに、
前記隔壁の幅方向と、前記フィルムの配向軸の方向とを略平行にすることを特徴とする。

本発明の方法において、前記隔壁の隙間を、前記フィルムの幅方向に沿って、異なる間隔とすることが好ましく、特に、前記フィルムの幅方向における端部のうち、フィルム厚みが厚い方の端部側に向かって、前記隔壁の隙間を広くすることが、より好ましい。

本発明のフィルム延伸装置は、隣り合うゾーン間を分離している隔壁を、上記所定の構成とする。すなわち、搬送されるフィルムの配向軸に応じて、フィルムに対する角度を変更でき、しかも、搬送されるフィルムとの距離を所定範囲で変更できるような構成とする。そのため、たとえば、延伸後のフィルムの配向軸がフィルムの幅方向に対して一定の傾斜（たとえば、１５°や４５°など）を有する構成となるように、斜め延伸した場合においても、延伸後のフィルムの配向軸を高精度に配向させることができ、そのため、配向軸が高精度に配向した光学フィルムなどの各種フィルムを製造することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るフィルム延伸装置の概略断面図、
図２は本発明の一実施形態に係るフィルム延伸装置を用いたフィルムの延伸方法を説明するための図、
図３は図１に示すIII−III線に沿う断面図、
図４、図５は図３に示すIV部（V部）の拡大図、
図６（Ａ）、図６（Ｂ）は図３に示すVI−VI線に沿う要部断面図である。

図１に示すように本発明のフィルム延伸装置は、オーブン２と、オーブン２内を通過するように配置されている一対のレール４，６と、を有している。そして、供給ロール１０（送り出し部分）からフィルム８が送り出され、送り出されたフィルム８は、一対のレール４，６上に配置されている複数のクリップ（図示省略）により把持された状態でオーブン２内を移動し、オーブン２内で加熱・延伸され、その後、加熱・延伸されたフィルム８は、必要に応じてフィルム８の両端をトリミングした後、巻取りロール１２により巻き取られるようになっている。

オーブン２は、熱風によりフィルム８を加熱するための装置である。このオーブン２は、隔壁１６ａ，１６ｂにより、フィルム供給ロール１０側（すなわち、フィルム８の供給側）から順に、予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび熱固定ゾーンの３つのゾーンに区切られており、各ゾーンは、それぞれ異なった温度および圧力に制御できるようになっている。具体的には、各ゾーンには、それぞれ熱風供給手段が設けられており、供給する熱風の温度や、供給量を制御することにより、各ゾーン内の温度、圧力を制御できるようになっている。なお、隔壁１６ａ，１６ｂは、フィルム８が各ゾーン間を通過できるように、後述するように隙間が形成されている。また、図１に示すように、予熱ゾーンはオーブン壁１６ｃで、熱固定ゾーンはオーブン壁１６ｄで、それぞれオーブン外部と区切られている。

オーブン２内には、複数の駆動軸１８が、外壁１４と略垂直に配置されており、これら複数の駆動軸１８上には、一対のレール４，６が隔壁１６の幅方向に移動可能に形成されている。そして、一対のレール４，６は、この複数の駆動軸１８上を、隔壁１６の幅方向に別々に移動させることにより、様々なレールパターンを形成できるような構成となっている。

次いで、図１、図２を使用して、本実施形態のフィルム延伸装置を使用したフィルムの延伸方法について説明する。図２は、一対のレール４，６と、これらレール上に配置された複数のクリップのうちの一部（レール４上に配置された４０ａ，４０ｂ，４０ｃおよびレール６上に配置された６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）と、これら複数のクリップにより把持され、図１に示すオーブン２内を通過するフィルム８と、を示した概略図である。

まず、図１に示す供給ロール１０から送られてきたフィルム８が、一対のレール４，６上に配置されたクリップに把持された状態で、オーブン２内の予熱ゾーンにおいて、延伸されるのに十分な温度に加熱される。予熱ゾーンにおけるフィルム８の加熱温度は、フィルム８の材質や延伸する目的などに応じて適宜調整すればよいが、たとえば、フィルム８を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）以上とすることが好ましい。

次いで、予熱ゾーンで加熱されたフィルム８は、延伸ゾーンにて延伸される。延伸ゾーンにおいては、一対のレール４，６の間隔を、フィルムの搬送方向に向かって、徐々に広げていくことにより、フィルム８が延伸されることとなる。なお、延伸ゾーンにおけるフィルム８の加熱温度は、特に限定されないが、たとえば上記した予熱ゾーンと同じ温度とすれば良い。

そして、延伸ゾーンで延伸されたフィルム８は、熱固定ゾーンにて、所定の形状に固定される。熱固定ゾーンにおけるフィルム８の加熱温度は、特に限定されないが、フィルム８のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、（Ｔｇ−２０）〜（Ｔｇ＋１０）℃とすることが好ましい。延伸ゾーンの温度が高すぎると、延伸後のフィルム８の配向軸の固定が不均一となるため、得られるフィルムの配向角の精度が悪化してしまうおそれがある。また、延伸ゾーンの温度が低すぎると、フィルム８の冷却が不均一となるため、同様に得られるフィルムの配向角の精度が悪化してしまうおそれがある。

オーブン２内（予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび熱固定ゾーン内）における圧力は、好ましくは大気圧よりも５〜２００Ｐａ高い範囲、より好ましくは大気圧よりも５〜５０Ｐａ高い範囲とする。オーブン２内の圧力が低すぎると、外気が入りやすくなってしまい、オーブン２内を所定の温度に均一に保つことが困難になる場合があり、延伸により得られるフィルムの配向角精度が悪化してしまうおそれがある。一方、オーブン２内の圧力が高すぎると、供給風量の増大に起因して、フィルムの温度むらが生じ、配向角精度が悪化するおそれがある。なお、予熱ゾーン、延伸ゾーンおよび熱固定ゾーンの圧力は、同じ圧力としても良いし、あるいは異なる圧力としても良いが、同じ圧力とすることが好ましい。各ゾーン間の圧力を異なる圧力とする場合には、予熱ゾーンの圧力、延伸ゾーンの圧力、熱固定ゾーンの圧力の順で低くしていくことが好ましい。

本実施形態では、一対のレール４，６を図１、図２に示すような所定のパターンとし、フィルム８の予熱ゾーンにおける搬送方向と、熱固定ゾーンにおける搬送方向とを異なる方向としている（図２中に、フィルムの搬送方向を白抜き矢印で示した。）。このような構成を採用することにより、延伸後のフィルム８の配向軸を、フィルム８の長手方向に対し所定の角度を有するような構成とすることができる。すなわち、図２に示すように、予熱ゾーン（クリップ４０ａ，６０ａ付近）においては、フィルム８の幅方向と略平行になっているフィルムの配向軸（図２中に破線で示した。）が、延伸ゾーン（クリップ４０ｂ，６０ｂ付近）において延伸され、熱固定ゾーン（クリップ４０ｃ，６０ｃ付近）においては、フィルム８の配向軸が、フィルム８の幅方向に対して、所定の角度を有するような構成となる。

一対のレール４，６を図１、図２に示すような所定のレールパターンとすることにより、これらのレール４，６上に配置された複数のクリップの走行距離を、レール４とレール６とで異なる距離とすることができる。そのため、それぞれレール４とレール６とで、これらレール４，６上に配置されたクリップの移動速度を略同じとした場合においても、フィルム８の幅方向の一方の端部と他方の端部との移動距離を異なる距離とすることができ、そのため、延伸後のフィルム８の配向軸を、フィルム８の幅方向に対して一定の傾斜を有する構成となるように、斜め延伸することができる。

すなわち、図２に示すように、予熱ゾーンにおいてはクリップ４０ａとクリップ６０ａとはフィルム８の搬送方向に対し、略同じ位置まで進む一方で、熱固定ゾーンにおいては、フィルムの搬送方向に対し、クリップ６０ｃがクリップ４０ｃに対して遅れる構成となり、結果として、フィルム８の配向軸が、フィルム８の幅方向に対して所定の角度を有することとなる。

なお、レール４，６上に配置されたクリップの移動速度を略同じとすることにより、延伸後のフィルム８を良好に巻き取ることができる。レール４，６上に配置されたクリップの移動速度は、特に限定されないが、通常、５〜２００ｍ／分程度である。

本実施形態では、一対のレール４，６を図１、図２に示すような所定のレールパターンとしたが、そのパターンは特に限定されず、延伸後のフィルムが所望の構成となるように、適宜、決定すれば良い。なお、レールパターンは、図１に示す駆動軸１８により、一対のレール４，６を隔壁１６の幅方向に沿って別々に移動させることにより適宜変更することができる。
また、一対のレール４，６および、これらの上に配置された複数のクリップは後に説明するように、実際には、それぞれレールケーシング４２，６２に覆われているが、図１、図２においては図示を省略した。

さらに、図２中においては、レール４，６上に配置される複数のクリップについて、その一部のみを図示したが、レール４，６上には、無端チェーン（図示省略）により連結された複数のクリップが配置されている。そして、無端チェーンにより連結された複数のクリップは、まず、レール４，６上のフィルム８側において、図１に示す供給ロール１０付近で、フィルム８を把持し、フィルムの搬送方向に沿って走行し、図１に示す巻取りロール１２付近でフィルム８を開放する。そして、その後、レール４，６上の外側を通って、フィルムの搬送方向と逆方向に走行し、図１に示す供給ロール１０付近で、再びフィルム８を把持する構成となっている。

本実施形態のフィルム延伸装置で延伸するフィルム８としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂から構成されているフィルムであれば何でも良いが、たとえば、延伸後のフィルムを光学用途に使用する場合には、所望の波長に対して透明な性質を有する樹脂からなるフィルムが好ましい。このような樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、脂環構造を有するオレフィンポリマーなどが挙げられる。これらのなかでも、脂環構造を有するオレフィンポリマーが好ましい。

脂環構造を有するオレフィンポリマーとしては、たとえば、ノルボルネン樹脂、単環の環状オレフィン樹脂、環状共役ジエン樹脂、ビニル脂環式炭化水素樹脂、およびこれらの水素化物などが挙げられるが、これらのなかでも、透明性および成形性が良好であるという理由より、ノルボルネン樹脂が特に好ましい。ノルボルネン樹脂としては、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体もしくはノルボルネン構造を有する単量体と他の単量体との開環重合体またはそれらの水素化物、ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体もしくはノルボルネン構造を有する単量体と他の単量体との付加重合体またはそれらの水素化物等を挙げることができる。

次いで、図１に示す、延伸ゾーンと熱固定ゾーンとを分離している隔壁１６ａについて図３〜６を使用して説明する。
図３は、図１に示すIII−III線に沿う断面図である。図３に示すように、延伸ゾーンと熱固定ゾーンとを分離している隔壁１６ａは、搬送方向（紙面と垂直な方向）に向かって搬送されるフィルム８の上側および下側に、対をなして配置されている。

この一対の隔壁１６ａは、外壁１４内部に固定された一対の隔壁本体部２０と、フィルム８付近に配置された一対の可動部２２と、これら隔壁本体部２０と可動部２２との間に配置された接合部２４と、を有している。接合部２４としては、可動部２２が、後述するように、上下方向に移動できるとともに、フィルム８の搬送方向に対する角度を変更できるように、ある程度、柔軟性を有するような構造あるいは素材で構成されていることが好ましい。具体的には、柔軟性を有するような構造としては、接合部２４をジャバラ状の構造とする方法などが挙げられる。

このように、接合部２４を、ある程度、柔軟性を有するような構成とすることにより、隔壁本体部２０を外壁１４に固定された固定部分とし、かつ、可動部２２のみが動くような構成とすることができ、そのため、隔壁１６ａ全体を動かすことなく、後に説明するような構成とすることができる。

また、隔壁本体部２０および可動部２２は、その厚みを好ましくは１〜５００ｍｍの範囲、より好ましくは２００〜４００ｍｍの厚みとし、断熱性を有する構成とすることが好ましい。隔壁本体部２０および可動部２２を、断熱性を有する構成とすることにより、延伸ゾーンおよび熱固定ゾーン内の温度むらを低減することができ、その結果、得られるフィルムの配向角の精度（特に、長手方向における配向角の精度）を向上させることができる。

なお、隔壁本体部２０および可動部２２を断熱性を有する構成とする方法としては特に限定されないが、たとえば、隔壁本体部２０および可動部２２の厚みを１〜３０ｍｍ程度と比較的に薄くする場合には、セラミックなどの断熱性の高い材料や発泡材料などで形成し、断熱性を確保することが好ましい。あるいは、隔壁本体部２０および可動部２２の厚みを３０〜５００ｍｍ程度と比較的厚くする場合には、隔壁内部を中空にすることにより断熱性を確保することができる。

隔壁本体部２０および可動部２２の厚みが１ｍｍ未満であると断熱効果が得難くなり、延伸ゾーンおよび熱固定ゾーン内に温度むらが発生してしまう。一方、隔壁本体部２０および可動部２２の厚みが５００ｍｍよりも厚くなると、延伸ゾーンと熱固定ゾーンとの境界において温度むらが大きくなり、得られるフィルムの配向角の精度が低下してしまう。

次いで、可動部２２について、詳細に説明する。
図３に示すIV部の拡大図である図４に示すように、可動部２２は、レール４側に位置する第１可動部２２ａと第２可動部２２ｂとからなり、これらの第１および第２可動部２２ａ，２２ｂは、フィルムの搬送方向からみた場合に重なるように配置されている。具体的には、図３に示すVI−VI線に沿う要部断面図である図６（Ａ）に示すように、第１および第２可動部２２ａ，２２ｂは、フィルム８の搬送方向において、互いに略平行となるように配置されている。

第１可動部２２ａは、図４に示すように、結合部材２６を介して、上下方向に移動可能な状態でレールケーシング４２に結合されている。なお、レールケーシング４２内には、レール４とクリップ４０とが配置されている。同様に、第２可動部２２ｂは、結合部材２６を介して、上下方向に移動可能な状態でレールケーシング６２に結合されており、また、レールケーシング６２内には、レール６とクリップ６０とが配置されている。

そして、上下一対の第１可動部２２ａ，２２ａと、上下一対の第２可動部２２ｂ，２２ｂとは、それぞれｔ１，ｔ２の幅の隙間を形成しており、この隙間をフィルム８が搬送されることにより、フィルム８は延伸ゾーンから熱固定ゾーンへと移動できるようになっている。本実施形態では、これらｔ１，ｔ２の大きさは５〜１００ｍｍの範囲であり、好ましくは５〜３０ｍｍの範囲である。ｔ１，ｔ２の大きさを上記範囲とすることにより、長手方向におけるフィルム８の配向角の精度を向上させることができる。ｔ１，ｔ２が小さすぎると、フィルム８がこれら第１および第２可動部２２ａ，２２ｂの影響を受けてしまい、得られるフィルム８の配向角の精度が低下してしまう。一方、ｔ１，ｔ２が大きすぎると、フィルム８の随伴流により、両ゾーン内に温度むらが生じてしまい、その結果、得られるフィルム８の配向角の精度が低下してしまう。

本実施形態のフィルム延伸装置は、図５に示すように、上下一対の第１可動部２２ａ，２２ａ間の間隔であるｔ１と、上下一対の第２可動部２２ｂ，２２ｂ間の間隔であるｔ２とを異なる間隔とすることができる。すなわち、図５に示すように、フィルム８の幅方向に沿って除々に広くなっていくような構成（あるいは狭くなっていくような構成）とすることができる。特に、本実施形態では、その隙間を通過するフィルム８のレール４側端部の厚み、およびレール６側端部の厚みのそれぞれに応じてｔ１，ｔ２のいずれを大きく設定するかを決定することが好ましい。具体的には、これらの端部のうちフィルム８の厚みが厚くなる端部における間隔を大きく設定し、一方で、フィルム８の厚みが薄くなる端部における間隔を小さく設定することが好ましい。フィルム８の厚みに応じて、図５に示すように、ｔ１とｔ２との間隔を適宜設定することにより、フィルム８の幅方向の配向角精度を良好にすることができる。

特に、図２に示すようなレールパターンを採用し、レール４側およびレール６側の一対の端部のうち、レール４側の端部（クリップ４０ｂ，４０ｃ側の端部）が、レール６側の端部（クリップ６０ｂ，６０ｃ側の端部）と比較して、フィルム搬送方向において速く進むような構成とした場合においては、フィルム８が、レール４側により引っ張られるような構成となる。そして、フィルム８は、レール４側により引っ張られることにより、レール６側の端部からレール４側の端部に向かってその厚みが薄くなっていく構成となる。そのため、本実施形態においては、レール６側端部における間隔ｔ２を、レール４側端部における間隔ｔ１よりも大きく設定することが好ましい。

なお、間隔ｔ１とｔ２との差は、その目的に応じて適宜設定すれば良く、特に限定されないが、通常０〜４０ｍｍ、好ましくは１０〜３０ｍｍの範囲とする。特に、延伸後のフィルムの配向軸のフィルムの幅方向に対する角度であるフィルムの配向角を、フィルム８の幅方向に対して、大きな角度としていくと、フィルム８の一方の端部と、他方の端部とでその厚みの差が大きくなっていく傾向にある。そのため、延伸後のフィルムの配向角を大きく設定する場合には、間隔ｔ１とｔ２との差を比較的に大きく設定することが好ましい。間隔ｔ１とｔ２との差が大きすぎると、得られるフィルムの配向角の精度が低下してしまう場合がある。

さらに、本実施形態のフィルム延伸装置においては、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂは、上下方向の他に、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂと、フィルム８の搬送方向とのなす角度を変更できるようになっている。具体的には、図３に示すVI−VI線に沿う要部断面図である図６（Ａ）に示すように、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂは、結合部材２６を介して、それぞれ、レールケーシング４２，６２の特定部分に結合されている。そのため、図６（Ｂ）に示すようなレールパターンとした場合には、第２可動部２２ｂは、結合部材を介してレールケーシング６２の特定部分に結合されているため、レールケーシング６２とともに、フィルム８の搬送方向（図６（Ａ）、図６（Ｂ）において白抜き矢印で示した。）と反対側に移動することとなる。また、第１可動部２２ａと第２可動部２２ｂとは、図４、図５に示す接合部２４により互いに接合され、第１可動部２２ａと第２可動部２２ｂとは略平行になるように保たれている。そのため、図６（Ｂ）に示すように、第１可動部２２ａと第２可動部２２ｂとは略平行のまま、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂと、フィルム８の搬送方向とのなす角度を変更できるようになっている。

そして、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、レールケーシング４２，６２（レール４，６）のパターンに合わせて、フィルムの配向軸（図中、点線で示した。）も変化するため、このような構成とすることにより、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの幅方向と、フィルム８の配向軸の方向（配向角）とを略平行にすることができる。なお、本実施形態では、延伸後のフィルム８の配向軸の方向（配向角）を求め、得られた結果に基づいて、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの方向を制御する、いわゆるフィードバック制御を採用しても良い。このようなフィードバック制御においては、たとえば、延伸後のフィルム８の幅方向に等間隔で配向角を求め、得られた結果より平均角度を算出し、その後、算出した平均角度に可動部２２ａ，２２ｂの幅方向を合わせるように制御する方法などが挙げられる。

このように、フィルム８の配向軸と、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂと、を略平行として、フィルム８を延伸ゾーンから熱固定ゾーンへと移動させることにより、延伸ゾーンにおいて形成された配向軸に沿って固定することができ、その結果、フィルム８の幅方向の配向角精度を良好にすることができる。

本実施形態においては、フィルム８の配向軸と、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂとは略平行とすれば良く、必ずしも厳密に平行となるように制御する必要はない。たとえば、フィルムの配向角が０〜３０°程度と比較的に小さい場合には、平行からのずれ角度は±５°の範囲内であれば良く、またフィルムの配向角が３０°超、５０°以下程度と比較的に大きい場合には、±１０°の範囲内で有ればよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、図１に示す、各ゾーンを分離している隔壁１６ａ，１６ｂおよび各ゾーンとオーブン外部とを分離しているオーブン壁１６ｃ，１６ｄのうち、延伸ゾーンと熱固定ゾーンとを分離している隔壁１６ａについてのみ、上述したような構成とする例を例示したが、隔壁１６ａに加えて、予熱ゾーンと延伸ゾーンとを分離している隔壁１６ｂ、さらには、各ゾーンとオーブン外部とを分離しているオーブン壁１６ｃ，１６ｄについても上述したような構成としても良い。

なお、上記した構成を有するフィルム延伸装置においては、通常、延伸ゾーンの温度をフィルムが軟化する温度とし、それに続く熱固定ゾーンの温度をフィルムが固定化する温度に設定される。すなわち、このようなフィルム延伸装置を使用してフィルムを延伸する場合には、延伸ゾーンから熱固定ゾーンにおいて、フィルムの物性が特に大きく変化するように設定される。そのため、図１に示す隔壁１６ａ，１６ｂ、オーブン壁１６ｃ，１６ｄのうち、延伸ゾーンと熱固定ゾーンとを分離している隔壁１６ａを上記構成とした場合に、特に上記した効果が大きくなる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
まず、光学フィルムの原料樹脂として、ガラス転移温度が１３６℃であるノルボルネン樹脂（日本ゼオン（株）製 ＺＥＯＮＯＲ１４２０）を準備した。次いで、このノルボルネン樹脂を、窒素を流通させた熱風乾燥機を用いて温度１１０℃にて、３時間乾燥し、常法により、Ｔダイ式溶融押出成形装置により、幅１０００ｍｍ、厚さ１００μｍのフィルムとし、ロール状に巻き取ることにより、ノルボルネン樹脂の未延伸フィルムを得た。

上記にて得られたノルボルネン樹脂の未延伸フィルムを、図１〜図６に示すフィルム延伸装置を用いて、以下に示す条件により延伸し、延伸フィルムを得た。
すなわち、フィルムの配向角が０°となるように、レール４，６のレールパターンを設定し、図５に示す隔壁１６ａにおける間隔ｔ１：２０ｍｍ、間隔ｔ２：２０ｍｍ、ｔ２−ｔ１：０ｍｍ、隔壁１６ａの隔壁本体部２０および第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの厚み：３００ｍｍ、予熱ゾーン温度：１５１℃、延伸ゾーン温度：１５０℃、熱固定ゾーン温度：１３０℃、フィルム移動速度：１０ｍ／分、延伸倍率：１．６倍、オーブン２内の圧力：大気圧よりも７０Ｐａ高い圧力の条件とした。

なお、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂは、図６（Ａ）に示すように、結合部材２６を介して、それぞれレールケーシング４２，６２の特定部分に結合されているため、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの角度は、フィルム配向角である０°と実質的に同じ角度に設定されている。また、隔壁１６ａの隔壁本体部２０および第１、第２可動部２２ａ，２２ｂとしては、内部が空洞となっているステンレス鋼製の板を使用した。

次いで、得られた延伸フィルムの両端にトリミング処理を施し、最終的なフィルム幅を１３００ｍｍとした。そして、得られた延伸フィルムについて、以下に示す方法により、幅方向および長手方向の配向角の測定を行った。

幅方向の配向角
上記にて得られたフィルムについて、偏光顕微鏡（ＮＩＫＯＮ製、ＥＣＬＩＰＳＥ Ｅ６００ ＰＯＬ）を用いて、幅方向の配向角を測定した。測定は、得られた１３００ｍｍ幅のフィルムに対して、左端部から右端部まで、幅方向に沿って５０ｍｍ間隔で行った。すなわち、左端部（０ｍｍ）〜右端部（１３００ｍｍ）まで、合計２７点の測定を行った。そして、各測定点における配向角のデータに基づいて、配向角の幅方向における標準偏差を求めた。結果を表１に示す。

長手方向の配向角
配向角の測定を、得られたフィルムの中央部（すなわち、端部から６５０ｍｍの部分）を、長手方向に沿って１ｍの間隔で、連続して１０点の条件で行った以外は、上記と同様にして、長手方向の配向角の測定を行った。そして、各測定点における配向角のデータに基づいて、配向角の長手方向における標準偏差を求めた。結果を表１に示す。

実施例２
フィルムの配向角が１５°となるように、レール４，６のレールパターンを設定し、隔壁１６ａにおける間隔ｔ１：２０ｍｍ、間隔ｔ２：５０ｍｍ、ｔ２−ｔ１：３０ｍｍの条件に変更した以外は、実施例１と同様にして延伸フィルムを製造した。なお、実施例２においては、図２に示すレール４側（すなわち、クリップの移動距離を短く設定したレール側）を間隔ｔ１とし、図２に示すレール６側（すなわち、クリップの移動距離を長く設定したレール側）を間隔ｔ２とした（以下、実施例３、比較例２，３、参考例１において同じ）。また、実施例２においても、実施例１と同様の理由により、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの角度は、フィルム配向角である１５°と実質的に同じ角度に設定されている。そして、得られた延伸フィルムについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。

実施例３
フィルムの配向角が４５°となるように、レール４，６のレールパターンを設定し、隔壁１６ａにおける間隔ｔ１：２０ｍｍ、間隔ｔ２：６０ｍｍ、ｔ２−ｔ１：４０ｍｍに条件を変更した以外は、実施例１と同様にして延伸フィルムを製造した。なお、実施例３においても、実施例１と同様の理由により、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの角度は、フィルム配向角である４５°と実質的に同じ角度に設定されている。そして、得られた延伸フィルムについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。

比較例１
隔壁１６ａにおける間隔ｔ１：３００ｍｍ、間隔ｔ２：３００ｍｍ、ｔ２−ｔ１：０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして延伸フィルムを製造し、得られた延伸フィルムについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。

比較例２
フィルム延伸装置として、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの角度が、フィルム配向角に応じて変化しないようなフィルム延伸装置（すなわち、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すような構成を有しないフィルム延伸装置）を用いた以外は、実施例２と同様にして延伸フィルムを製造した。すなわち、比較例２においては、フィルムの配向角を１５°としたのに対し、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの角度を０°とした。そして、得られた延伸フィルムについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。

比較例３、参考例１
隔壁１６ａにおける間隔ｔ１：３００ｍｍ、間隔ｔ２：３３０ｍｍ、ｔ２−ｔ１：３０ｍｍ（比較例３）、隔壁１６ａにおける間隔ｔ１：２０ｍｍ、間隔ｔ２：２０ｍｍ、ｔ２−ｔ１：０ｍｍ（参考例１）とした以外は、実施例２と同様にして延伸フィルムを製造し、得られた延伸フィルムについて、実施例２と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。

本発明所定のフィルム延伸装置を使用した実施例１〜３においては、フィルムの配向角を０°とした場合、さらにはフィルムの配向角を１５°、４５°とした場合のいずれにおいても、幅方向および長手方向の配向角の標準偏差を低くすることができ（すなわち、配向角のばらつきを小さくすることができ）、配向軸が高精度に配向した延伸フィルムを安定して製造することができた。

これに対して、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂ間の距離であるｔ１，ｔ２を３００ｍｍと大きくしすぎた比較例１においては、フィルムの配向角を同じ０°とした実施例１と比較して、幅方向および長手方向のいずれにおいても、配向角の標準偏差が悪化する結果となった。

また、フィルムの配向軸（配向角）と、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂの幅方向の角度と、を異なる角度とした比較例２においては、フィルムの配向角を同じ１５°とした実施例２と比較して、幅方向および長手方向のいずれにおいても、配向角の標準偏差が悪化する結果となった。

さらに、第１、第２可動部２２ａ，２２ｂ間の距離であるｔ１，ｔ２をそれぞれ３００ｍｍ、３３０ｍｍと大きくしすぎた比較例３においては、フィルムの配向角を同じ１５°とした実施例２と比較して、幅方向および長手方向のいずれにおいても、配向角の標準偏差が悪化する結果となった。なお、比較例３の結果より、間隔ｔ１，ｔ２自体が大きい場合には、これらｔ１，ｔ２を異なる大きさとしても、効果を得ることができないことが確認できた。

なお、実施例２と参考例１とを比較することにより、フィルムの配向軸がフィルムの搬送方向に対して、所定の角度（フィルム配向角：１５°）を有するような構成した場合においては、間隔ｔ１，ｔ２とで異なる大きさとすることにより、フィルムの幅方向における、配向精度の向上が可能となることが確認できる。

図１は本発明の一実施形態に係るフィルム延伸装置の概略断面図である。 図２は本発明の一実施形態に係るフィルム延伸装置を用いたフィルムの延伸方法を説明するための図である。 図３は図１に示すIII−III線に沿う断面図である。 図４は図３に示すIV部の拡大図である。 図５は図３に示すV部の拡大図である。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は図３に示すVI−VI線に沿う要部断面図である。

符号の説明

２… オーブン
４，６… レール
８… フィルム
１６ａ，１６ｂ …隔壁
１６ｃ，１６ｄ …オーブン壁
２０… 隔壁本体部
２２… 可動部
２２ａ… 第１可動部
２２ｂ… 第２可動部
２４… 接合部
２６… 結合部材

Claims (7)

1. フィルムを送るための送り出し部分と、
   フィルムを加熱するための加熱炉と、
   前記送り出し部分から送り出されたフィルムを、前記加熱炉の内部を通過させるためのフィルム搬送手段と、を有するフィルム延伸装置であって、
   前記加熱炉は、独立に温度制御可能な２以上のゾーンに分離されており、隣り合うゾーンの間にはフィルム上下にある隔壁を有し、前記隔壁には、前記フィルムが通過可能な隙間が形成されており、
   前記隙間の間隔は、フィルム上下方向において、５〜１００ｍｍの範囲で変更できるようになっており、かつ、前記隔壁の幅方向と、フィルムの搬送方向とのなす角度を変更できるようになっているフィルム延伸装置。
2. 前記隔壁に形成された前記隙間は、フィルムの幅方向に沿って、異なる間隔とすることができる請求項１に記載のフィルム延伸装置。
3. 前記隔壁の厚みが、１〜５００ｍｍである請求項１または２に記載のフィルム延伸装置。
4. 前記加熱炉内の圧力が、大気圧よりも５〜２００Ｐａ高くなっている請求項１〜３のいずれかに記載のフィルム延伸装置。
5. フィルムを連続的に送り出す工程と、
   送り出した前記フィルムを、加熱炉の内部を通過させることにより加熱し、加熱した状態の前記フィルムを幅方向に延伸する工程と、を有するフィルムの延伸方法であって、
   前記加熱炉は、独立に温度制御可能な２以上のゾーンに分離されており、隣り合うゾーンの間にはフィルム上下にある隔壁を有し、前記隔壁には、前記フィルムが通過可能な隙間が形成されており、
   前記隔壁に形成されている隙間の、前記フィルム上下方向における間隔を５〜１００ｍｍの範囲とするとともに、
   前記隔壁の幅方向と、前記フィルムの配向軸の方向とを略平行にすることを特徴とするフィルムの延伸方法。
6. 前記隔壁の隙間を、前記フィルムの幅方向に沿って、異なる間隔とする請求項５に記載のフィルムの延伸方法。
7. 前記フィルムの幅方向における端部のうち、フィルム厚みが厚い方の端部側に向かって、前記隔壁の隙間を広くする請求項６に記載のフィルム延伸方法。

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