JP4217119B2 - 溶液製膜設備及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液製膜設備及び溶液製膜方法と、この方法によって製造されたセルロースアシレートフィルムに関するものである。さらに、このセルロースアシレートフィルムを構成要素として含む偏光板と液晶表示装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
ところで、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。
【０００４】
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、ローラ乾燥に至る前に、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多い。特に、製膜速度を大きくし、支持体から剥ぎ取られたフィルムの溶媒含有率が高い場合には、テンター装置により乾燥、延伸することが好ましい（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
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、図５は、従来方法における渡り部１００を示す概略図である。ここでは、支持体としてバンド１０１を例として示している。バンド１０１は、バックアップドラム１０２の回転により連続走行しており、バンド１０１からテンター装置１０５までの間には、複数のローラ１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃが配されている。このローラの数は適宜決定される。バンド１０１上の流延膜１１０ａは、フィルム１１０ｂとして剥ぎ取られる。このとき、渡り部１００における最上流のローラ１０６ａに巻きかけられ、このローラ１０６ａの回転により、または、フィルム１１０ｂへ張力を付与して引っ張ることにより、連続的に剥ぎ取りが行われる。ローラ１０６ａ〜１０６ｃはそれぞれ、適宜、駆動または非駆動とされ、フィルム１１０ｂは、これらのローラ１０６ａ〜１０６ｃにより支持されて搬送される。このようにして、フィルムは渡り部１００を経てテンター装置１０５に至る。
【０００６】
渡り部１００においては、フィルム１１０ｂに、側端部の折れ（耳折れ）やシワ、あるいはシワ状の変形と、それに伴うフィルム面同士の接着、あるいは側端部のカール等の発生が見られる。これらは、渡り部１００における搬送故障の問題となっているとともに、フィルム１１０ｂ自体の面状故障でもある。
【０００７】
これらの搬送故障ならびに面状故障は、製膜速度を大きくした場合であって、フィルム１１０ｂ中の溶媒含有率が高いときに発生する確率が高い。これは溶媒含有率の高いフィルム１１０ｂは剛性が低いからである。また、フィルムの溶媒含有率が高い場合には、剥離面と反剥離面との溶媒含有率の差が原因となり、側端部に発生したカールが渡り部で増長してしまうという現象も見られる。さらに、これらの搬送故障ならびに面状故障は、フィルム１１０ｂの幅が大きい場合にも、発生の頻度が高い。
【０００８】
そこで、渡り部１００における面状故障を抑制するために、例えば、フィルムの少なくとも支持体からの反剥離面側に関しては、エアの吹き出しによる無接触搬送手段を用いる方法等が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、剥離した後のフィルムの側端部に生じたカールの大部分を渡り部で裁断し、テンター装置の上流部にカール抑制装置を設け、これによりカールを規制する方法（例えば、特許文献３参照）や、支持体から剥離した後のフィルムに最初に接触するローラを、剥離面側に接触させ、２番目に接触するローラを反剥離面側に接触させる方法（例えば、特許文献４参照）等が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６２−１１５０３５号公報（第５−８頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００１−２７７２６７号公報（第６−９頁、第３図）
【特許文献３】
特開平１１−９０９４２号公報（第３−４頁、第４図）
【特許文献４】
特開２００１−１９８９３３号公報（第４−５頁、第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平面性や機械的強度、フィルム１１０ｂの変形等の防止の他、光学特性を改良するために、テンター装置１０５での乾燥は必要とされている。特に、製膜速度を大きくし、支持体から剥ぎ取られたフィルム１１０ｂの溶媒含有率が高い場合には、テンター装置１０５により幅規制及び延伸しながら乾燥を行うことが好ましいとされている。また、フィルム１１０ｂの用途によっては、テンター装置１０５を用いて、光学特性の制御を行うことが多くあり、テンター装置の利用の幅がさらに広まりをみせている。
【００１１】
以上の方法は、いずれも、上述したようなツレやシワ、側端部のカールの現象をすべて解決するものではない。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、渡り部のフィルムを無接触搬送装置で搬送する方法は、フィルムの浮上の大きさが小さい場合には、搬送装置に接触してしまい、フィルム面に傷をつけてしまう等の面状故障を引き起こすことがある。また、この方法では、浮上力が大きくなると搬送が不安定となり易く、また浮上させるために吹き出す風により面状故障が発生するという問題がある。
【００１２】
そして、渡り部で側端部を裁断除去する方法は、側端部のカールの除去以外の面状故障及び搬送故障にはほとんど効果がない。しかも、渡り部での裁断は、フィルムの溶媒含有率が高いために剛性が低く、良好な裁断ができず、この点での技術的課題が残されている。また、渡り部を不活性ガス雰囲気下としている場合には、裁断するための刃の交換や調整、裁断屑の処理に多大の設備負荷がかかり、投資を要するという問題もある。さらに、側端部に接触する方式のカール抑制装置によると、フィルムの剛性が低い場合には、その側端部が装置に引っかかり、フィルムの切断や、接触による塵の発生等が問題である。
【００１３】
また、フィルムのローラとの接触面を考慮する方法については、フィルムの面状故障を防止するために効果がみられる場合があるが、製造するフィルムの厚みが例えば１００μｍ以下の薄膜であると、再現性ある効果的方法とはいえない。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、支持体からテンター装置に至る渡り部において、フィルムに発生するツレやシワ、接着等や、側端部のカール等を抑制し、搬送故障ならびに面状故障が発生することなく製膜速度を向上させ、フィルムの薄膜化を図ることができる溶液製膜設備及び方法を提供することを目的とする。さらに、光学特性に優れるセルロースアシレートフィルムと、そのセルロースアシレートフィルムを構成要素とする偏光板ならびに液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、ポリマーを含むドープが流延される支持体と、前記支持体から剥ぎ取られたポリマーフィルムを支持するローラと、前記ポリマーフィルムを延伸するためのテンター装置とを備えた溶液製膜設備において、前記ローラは、少なくとも２本が１組のローラ群とされ、前記１組のローラ群をなすローラとローラとの間から前記ポリマーフィルムの片面側の空気を吸引することにより前記ポリマーフィルムを引き寄せる吸引手段を有することを特徴として構成されている。
【００１６】
そして、ローラ群は、ポリマーフィルムの支持体からの反剥ぎ取り面に接触することがより好ましい。
【００１７】
また、本発明では、ポリマーを含むドープを支持体に流延して、ポリマーフィルムとして剥ぎ取り、前記ポリマーフィルムをローラで搬送して、テンター装置で延伸する溶液製膜方法において、複数の前記ローラが、ローラ群を構成してそのローラとローラとの間から空気を吸引する吸引手段を備え、吸引手段の空気吸引によりポリマーフィルムを引き寄せる複数の前記ローラ群は、前記ポリマーフィルムの前記支持体からの剥ぎ取り面に接触することを特徴として構成されている。
【００１８】
ポリマーフィルムを、前記支持体から４５ｍ／分以上の速度で剥ぎ取ることがより好ましい。
【００１９】
さらに、ポリマーフィルムの幅を１４００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下とすることが好ましく、乾燥されたポリマーフィルムの厚みを１５μｍ以上１００μｍ以下とすることがより好ましい。本発明の溶液製膜方法では、前記ポリマーをセルロースアシレートとすることがさらに好ましい。
【００２０】
そして、本発明は、上記の方法で製造されたことを特徴とするセルロースアシレートフィルムと、そのセルロースアシレートフィルムを保護膜として有する偏光板と、得られたセルロースアシレートフィルムを備える液晶表示装置とを含んで構成されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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設備の概略図である。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、バックアップドラム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、渡り部３３のローラについては、符号の付与及び説明を後述するものとする。
【００２２】
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。ドープ１１は、流延ダイから下向きに自然落下されたり、または横向き、上向きに押し出されて吐出されたりするなど、様々な流延方式から適宜その流延ダイと流延方法とが選択される。バンド２７は、回転駆動するバックアップドラム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上で流延膜となり、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の中の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。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。
【００２３】
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行う。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の内部を走行し、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。
【００２４】
テンター装置１７のフィルム３１は、支持用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、カッタ（図示なし）により両側端部を切断除去され、製品として巻き取られる。
【００２５】
さらに、図２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、２つのローラが１対となり、これが複数対、配されている。これらのローラ対を上流側より第１，第２，・・・，第ｎのローラ対とし、符号Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎ（ｎ；自然数）を付す。すべてのローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、フィルム３１のバンドからの反剥離面（以降、単に反剥離面と称する）に接触する。
【００２６】
また、図２においては、それぞれのローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎについて、上流側と下流側とのローラにはそれぞれ枝番号ａ，ｂを付し、符号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂで表す。また、すべてのローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂの長手方向の長さは、フィルム３１の幅と同じ、もしくは幅以上の長さとされている。それぞれのローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎを備えており、サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎには吸引制御装置５１が接続されている。
【００２７】
サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎは、箱形状となっていて、その空気吸引面（図示せず）がローラ対の反フィルム側となるように、各ローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎに備えられている。前記空気吸引面には、空気を吸引するための開放部を有している。各ローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、その上流側ローラＲ１ａ，Ｒ２ａ，・・・，Ｒｎａと下流側ローラＲ１ｂ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎｂとの間に隙間を有しており、この隙間が、空気を吸引するためのスリットとなる。そして、吸引制御装置５１により、各サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎは、空気吸引のタイミングと吸引力とを、独立して制御される。例えば、ローラ対Ｒ１では、サクション部材Ｓ１が空気を吸引すると、主にローラＲ１ａとローラＲ１ｂとの間から外部の空気はサクション部材Ｓ１に入り込む。この空気吸引により、フィルム３１はローラＲ１ａとローラＲ１ｂとに引き寄せられ、接触し、ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂの回転により搬送される。ローラ対Ｒ１以外のすべてのローラ対Ｒ２〜Ｒｎも、ローラ対Ｒ１と同様の制御が可能となっている。なお、サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎは、その長手方向が製造するフィルム３１の幅以上の長さを有することが好ましいが、これに限定されるものではなく、本発明はサクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎの構造に依存するものではない。
【００２８】
従来法によると、渡り部におけるローラがフィルムを保持して搬送するための摩擦力を確保するために、フィルムはローラに少なくとも数°の巻きかけ角度（ラップ角）をもって巻きかけられ（ラップされ）る。ラップにより、フィルムの搬送距離は長くなり、そのため、シワやツレの発生及び悪化が生じる。一方、本発明では、上記のように、溶媒含有率が高い状態のフィルム３１の搬送に際して、フィルム３１がローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎに引き寄せられることにより、ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，〜，Ｒｎａ，Ｒｎｂにフィルム３１をラップ角を設ける必要がなくなり、フィルム３１を、平面状態を保って搬送することができる。したがって、ローラへのラップに起因するツレやシワの発生を抑制することができる。また、ラップ角をほぼゼロに近づけることができるので、フィルム３１の搬送距離が短くなり、設備の小型化が図れる他に、吸引により搬送は安定化される。さらに、フィルム３１の側端部は、吸引によりローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂに押しつけられるので、発生した側端部のカールの折れを防ぐことができる。
【００２９】
ところで、渡り部３３におけるフィルム３１は、バンド２７からの剥離面よりも反剥離面の方が溶媒含有率が低くなっている。フィルム３１は、溶媒含有率が低いほど、ツレ、シワ等の面状故障の発生確率は低いので、本実施形態のようにローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂを反剥離面に接触させることによりフィルム３１の面状故障を効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、本発明において、フィルム３１の搬送故障及び面状故障を抑制するために好ましい吸引圧力は、５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下としており、より好ましくは７０Ｐａ以上３００Ｐａ以下である。６００Ｐａより大きい圧力で吸引されると、フィルム３１のローラに対する押しつけ圧力が大きくなりすぎて、搬送されなかったり、あるいは、搬送の際にフィルム面に損傷を与えることがある。また、５０Ｐａより小さい値で吸引されると、フィルム３１を引き寄せる力が弱すぎて、搬送することが不可能となる。この吸引圧力は、特に、溶媒含有率が湿量基準で１５重量％以上５０重量％以下であって、渡り部における厚みが３０〜２００μｍのセルロースアシレートフィルムの場合には好ましい。ただし、この吸引圧力は、渡り部において溶媒を含んだ状態でのフィルム３１の比重や厚み、搬送方向における張力等により適宜設定される値であって、上記範囲に限定されるものではない。また、上記湿潤基準の溶媒含有量（単位：重量％）とは、サンプリング時におけるフィルムの重量をＸ（ｇ）とし、そのフィルムの乾燥重量、つまり固形分の重量をＹ（ｇ）とするとき、計算式｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００で求められる値である。
【００３１】
また、サクション部材を有するローラ対を複数設ける場合には、下流側のものほど、大きな吸引圧力とすることが好ましい。これは、下流側ほど、フィルムの溶媒含有率が低く乾燥しているために、フィルムは、高い剛性を有し、大きな吸引圧力に耐えることが可能だからである。
【００３２】
各ローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎにおける上流側ローラと下流側ローラとのすきまの間隔（以降、ローラ間隔Ｇ１と称する）Ｇ１は、１ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることがより好ましい。ローラ間隔Ｇ１が２５ｍｍより大きいと、吸引圧力が大きくなりすぎた場合に、フィルム３１が上流側ローラと下流側ローラとの間に入り込む可能性があり、それにより、面状故障や搬送故障を生じることがある。また、ローラ間隔Ｇ１が過度に大きい場合には、吸引圧力の制御を迅速に行うことができなくなる。一方、ローラ間隔Ｇ１が１ｍｍより小さいと、吸引力が不足して、フィルム３１を十分に引き寄せることができない。したがって、ローラ間隔Ｇ１を上記範囲とすることにより、吸引圧力の制御を迅速かつ精度よく行うことができるとともに、吸引圧力が大きくなりすぎた場合であってもフィルムが上流側ローラと下流側ローラとの間に入りこむことを防止することができる。なお、本発明は、上記のローラ間隔Ｇ１に依存するものではなく、フィルム３１の搬送中における接触圧力によりローラ間隔Ｇ１を適宜設定することができる。
【００３３】
第１ローラ対Ｒ１のローラＲ１ａ，Ｒ１ｂは駆動ローラとされている。ただし、駆動のかけ方は、上流側及び下流側の各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂを駆動してもよいし、いずれか一方を駆動してもよい。バンド２７上で自己支持性をもったドープ１１は、フィルム３１として第１ローラ対Ｒ１に引き寄せられる。このローラ対Ｒ１のローラＲ１ａ，Ｒ１ｂの回転により、フィルム３１は連続的に剥ぎ取られ、第２ローラ対Ｒ２以降の工程に搬送される。従来ではローラＲ１ａに巻きかけられて連続的に剥ぎ取られ、搬送されていたため、溶媒含有率が高い状態のフィルムは面状故障を生じ易かったが、この方法により、巻きかけ及び搬送駆動によるフィルムに対する応力を削減することができるので、面状故障を防止することができる。テンター装置１７へ向けてのフィルム３１の搬送は、第１〜第ｎローラＲ１〜Ｒｎのうち、駆動ローラとされた任意のローラによりなされる。
【００３４】
ローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎを構成する各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂは、駆動と非駆動とのいずれでもよいが、駆動ローラとされることが好ましい。駆動ローラとすることにより、各ローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎにおいて、上流側ローラＲ１ａ，Ｒ２ａ，・・・，Ｒｎａと下流側ローラＲ１ｂ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎｂとは回転速度に差をもうけることができる。これにより、フィルム３１は、搬送方向における張力が制御され、各ローラとの接触圧力を制御することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態のように、吸引機能を有するローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎを、フィルム３１の搬送方向に連続して設置して使用することにより、それぞれのローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎにおける吸引圧力を独立して制御することができることにより、フィルム３１の搬送方向における張力や、フィルム側端部のカールの程度や、シワ、ツレの発生状況及び発生時期に応じて、それぞれのローラ対Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎにおける吸引圧力を独立して制御することができる。
【００３６】
そして、テンター装置１７におけるフィルム３１の搬送速度を、バンド２７の走行速度を基準としたとき、１００％以上１２０％以下とすることが好ましい。これにより、フィルムを渡り部３３で搬送方向に適度に延伸することができる。
【００３７】
また、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂは、それぞれ独立して温度を制御され、本発明では、０℃以上６０℃以下とすることがより好ましい。これにより、渡り部３３において、フィルム３１からの溶媒の気化を促進し、フィルム３１の乾燥速度を大きくすることができる。なお、本実施形態においては、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂは、ジャケット式２重構造とされており、この２重構造の間に通水されている。また、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂには、温度コントローラ（図示せず）により温度が独立して制御された水が送られている。このため、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂの両側面には給水口（図示せず）と排水口（図示せず）とがそれぞれ設けられており、これらを介し温度コントローラとの間を温度調整された水が循環し、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂの各表面が所定の温度にそれぞれ制御される。このような、ジャケット式２重構造としたローラの場合には、駆動ローラとする。ただし、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂの温度制御方法は、温度調整された水の循環に限定されるものではなく、他の熱媒体を用いてもよい。その他に、各種の加熱冷却手段によって、直接にまたは間接に温度制御してもよい。
【００３８】
本発明においては、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂを加熱して、サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎによって吸引することにより、フィルム３１から揮発した溶媒が、フィルム３１の表面近傍に長時間滞留することなく連続的に回収されるので、気化した溶媒のフィルム近傍における濃度が概ね一定になり、乾燥速度をほぼ一定に保つことができる。さらに、サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎにより、揮発した溶媒を連続的に回収し、揮発した溶媒が凝縮してフィルム３１の表面へ付着することが防止される。
【００３９】
さらに、サクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎには、排気処理部（図示せず）が備えられている。この排気処理部では、気化した溶媒が冷却されて凝縮し、溶媒の成分として再利用可能な液体となる。本実施形態においては、ドープにおける溶媒成分として、各種有機溶媒を用いており、上記構造のサクション部材Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎの使用により、人体はもとより環境に配慮した溶液製膜工程となっている。
【００４０】
本実施形態においては、ふたつのローラを対にして、１対ずつにひとつのサクション部材を設けているが、３本以上のローラを１組として、その１組あたりひとつのサクション部材を設けてもよい。３本以上のローラを組にする場合には、１組となるローラすべてに、フィルムが平坦となって接触するように、それらのローラを並べることがツレ、シワ等の面状故障を防止する上で好ましい。
【００４１】
上記に述べた方法は、渡り部における公知の乾燥方法と組み合わせて実施することができる。渡り部におけるフィルム及びその近傍の温度は、−１０℃以上１３０℃以下となるように制御されることが好ましい場合がある。例えば、冷却した支持体上にドープを流延して、ゲル状化させてからフィルムとして剥離する冷却流延の場合には、剥離後のフィルムの剛性を確保するために、フィルムまたはその近傍の温度を−１０℃以上２０℃以下とすることが好ましい。また、支持体上で溶媒を気化させて流延膜を乾燥し、これをフィルムとして剥離する場合には、剥離後のフィルムの剛性を確保するために、フィルムまたはその近傍の温度を４０℃以上１３０℃以下とすることが好ましい。また、フィルムの剥離面側と反剥離面側とを互いに異なる乾燥条件としてもよい。乾燥条件としては、例えばフィルム３１に送風する場合には、送風温度や送風量、送風ノズルの形状や幅等があり、これらのいずれかひとつ以上を変更することができる。前記のように、渡り部において通常は、剥離面側の方が反剥離面側よりも溶媒含有率が高いため、剥離面側の方の乾燥速度を促進させることが好ましい。
【００４２】
本実施形態では、すべてのローラ対Ｒ１〜Ｒｎは、フィルム３１の剥離面側に設置しているが、フィルム３１面に関する設置位置はこれに限定されるものではない。例えば、すべてのローラ対Ｒ１〜Ｒｎを、反剥離面側に設置してもよいし、これらのうち任意のローラ対を剥離面としてその他のローラ対を反剥離面に設置してもよい。ただし、少なくとも最初のローラ対Ｒ１は、反剥離面側に設置することが好ましい。本実施形態においてローラ対Ｒ１は、剥ぎ取り直後のフィルム３１に接触するものであり、このときのフィルム３１は、溶媒含有率が高く、粘着性が高いことが多い。したがって、第１ローラ３１を剥離面側に接触させた場合には、ローラ対Ｒ１の表面とフィルム３１とが接着あるいは密着するなどして、フィルム３１の面状を粗してしまったり、あるいは、フィルム３１を破損させてしまうことがあるからである。この理由により、例えば流延装置内に剥ぎ取り用ローラを別途設ける場合には、この剥ぎ取りローラを反剥離面側に設置することが好ましい。
【００４３】
また、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂは、本実施形態においては、長手方向に外径が一定の円柱状のローラとされているが、これに限定されるものではなく、渡り部において使用することができる公知の各種ローラを使用することができる。例えば、長手方向において中央部の外径が、両側端部の外径よりも大きいコンベックス型ローラや、長手方向において中央部の外径が、両側端部の外径よりも小さいコンケイブ型ローラ等を例示することができる。さらに、これら各種のローラから、異なるローラを組み合わせて一組として、この一組にひとつのサクション部材を設けてもよいし、また、互いに異なるローラの組を複数使用する等、適宜ローラの種類を決定することができる。
【００４４】
そして、各ローラＲ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，・・・，Ｒｎａ，Ｒｎｂは、本実施形態においては、その表面材質がテトラフルオロエチレン等に代表されるフッ素系樹脂であり、表面が研磨仕上げを施されているが、本発明はこれらの表面材質または表面状態に依存するものではない。例えば、表面材質は、金属やセラミックス、樹脂、複合材料等を用いることができ、表面粗さも適宜決めることができる。さらに、表面凹凸の様態としては、鏡面仕上げ、マット仕上げ、微細溝仕上げ、微細凹凸仕上げ等の処理がなされたものであってよい。
【００４５】
また、本発明は、フィルム３１が、４５ｍ／分以上１００ｍ／分以下という高速でバンド２７から剥ぎ取られる場合に特に大きな効果を発揮する。さらに、フィルムとしては、１４００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下の幅を製造するときに、本発明は特に有効であるが、１８００ｍｍより大きい場合でも効果がある。さらに、本発明は、厚みが概ね１５μｍ以上１００μｍ以下の薄いフィルム製造の場合に特に効果が大きい。
【００４６】
図３及び図４は、別の実施形態を示す、渡り部の概略図である。図３及び図４において、図２と同じ装置及び部材については、図２と同様の符号を付し、説明を略する。図３に示す渡り部６０では、ローラ対Ｒ１の設置位置を図２の位置より下流側にずらして、新たにローラＲＡ１をローラ対Ｒ１の上流位置に配している。この場合には、ローラＲＡ１が剥ぎ取り用のローラとして機能する。このように、ローラＲＡ１を最上流の位置に新たに設けた場合でも、フィルム６１が高速で剥ぎ取られる場合には、ローラＲＡ１はバンド２７に近い位置のため、ここでの面状故障ならびに搬送故障の発生確率は低く、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
また、図４の渡り部７０では、図３のローラＲＡ１の他に、ローラ対Ｒｎの下流、かつテンター装置１７の上流に、ローラＲＡ２を配している。この場合には、ローラＲＡ２上に達したフィルム７１は、その上流側のローラ対Ｒ１〜Ｒｎで面状故障を抑制されているために良好な状態となっている。
【００４８】
このように、本発明では、渡り部において、支持用あるいは搬送用のすべてのローラを、サクション部材を有するローラ対としなくてもよく、搬送故障及び面状故障が発生しやすい箇所にのみ適用することができる。
【００４９】
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とするときにがもっとも大きな効果が得られるが、これに限定されるものではない。つまり、フィルム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。例えば、ポリエチレン等の各種ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド等を挙げることができ、これらを溶液製膜する場合に本発明は適用される。なお、ポリイミドの場合には、その前駆体であるポリアミック酸の溶液を流延して、これを加熱乾燥することにより溶媒を除去し、架橋させてポリイミドのフィルムとする。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。
【００５０】
以上説明した本発明の溶液製膜装置及び方法では、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。
【００５１】
さらに本発明では、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。
【００５２】
また、本発明は、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。
【００５３】
さらに、本発明は、以上の方法及び装置によって作られたポリマーフィルムを含み、このポリマーフィルムを用いて製造された偏光板と、液晶表示装置とを含んでいる。
【００５４】
本発明の偏光板は、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、前記の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保護フィルムとして貼り合わせることによって得られる。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、本発明においては液相吸着により染色を実施した。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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する工程においては、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
【実施例】
〔実施例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。ドープ１１は以下の配合で調製し、これを、剥離後のフィルムの幅が１５５０ｍｍとなるように流延した。バンド２７の走行速度、つまり、剥ぎ取り速度は５０ｍ／分とし、バンドの走行速度に対するテンター装置１７でのフィルム搬送速度は１０２．５％とした。
【００６２】
渡り部３３には、図２のように、サクション部材Ｓ１〜Ｓ３をそれぞれ有する３対のローラ対Ｒ１〜Ｒ３を設け、最上流のローラ対Ｒ１のローラＲ１ａを剥ぎ取り用ローラとして用いた。各ローラ対Ｒ１〜Ｒ３における上流側ローラＲ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａと下流側ローラＲ１ｂ，Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂとの隙間の間隔はすべて２ｍｍとした。また、これらのローラは、表面がフッ素系樹脂コーティングを施されて研磨仕上げとされ、外径が一定の円柱状ローラとした。また、ローラの表面温度を３０℃とした。吸引圧力は、ローラ対Ｒ１では１００Ｐａ、ローラ対Ｒ２では１２０Ｐａ、ローラ対Ｒ３では１５０Ｐａとした。
【００６３】
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である。製膜工程における搬送故障を目視で評価するとともに、巻き取ったフィルム３１を、目視及びカメラによる検出により、側端部の折れと、シワ等の発生について評価した。
【００６４】
本実施例の結果、搬送故障はなく、得られたフィルム３１は 側端部の折れもツレ、シワ等の発生も確認されず、良好な面状であった。
【００６５】
〔実施例２〕
図３に示すように、渡り部６０において、最上流のローラ対Ｒ１の上流側にローラＲＡ１を備えた。サクション部材を有するローラ対は、Ｒ１〜Ｒ３の３対とした。吸引圧力は、ローラ対Ｒ１，Ｒ２ではともに１５０Ｐａとし、ローラ対Ｒ３では１７０Ｐａとした。また、剥ぎ取り速度に対するテンター装置１７でのフィルム搬送速度は、１０４％とし、得られるフィルム６１の厚みを８０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００６６】
本実施例の結果、搬送故障はなく、得られたフィルム６１は 側端部の折れもツレ、シワ等の発生も確認されず、良好な面状であった。
【００６７】
〔実施例３〕
図３に示すように、渡り部６０において、最上流のローラ対Ｒ１の上流側にローラＲＡ１を備えた。サクション部材を有するローラ対は、Ｒ１，Ｒ２の２対とした。吸引圧力は、ローラ対Ｒ１では１２０Ｐａとし、ローラ対Ｒ２では１５０Ｐａとした。また、剥ぎ取り速度に対するテンター装置１７でのフィルム搬送速度は１０２．５％とし、得られるフィルム６１の厚みを４０μｍとした。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００６８】
本実施例の結果、搬送故障はなく、得られたフィルム６１は 側端部の折れもツレ、シワ等の発生も確認されず、良好な面状であった。
【００６９】
〔実施例４〕
図４に示すように、渡り部７０において、サクション部材を有するローラ対を符号Ｒ１の一対とし、そのローラ対Ｒ１の上流側にローラＲＡ１を備えるとともに、下流側にローラＲＡ２を配した。ローラ対Ｒ１における吸引圧力は１２０Ｐａとし、剥ぎ取り速度に対するテンター装置１７でのフィルム７１の搬送速度は１０２．５％とした。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００７０】
本実施例の結果、搬送故障はなく、得られたフィルム７１は 側端部の折れもツレ、シワ等の発生も確認されず、良好な面状であった。
【００７１】
〔実施例５〕
図４に示すように、渡り部７０において、サクション部材を有するローラ対を符号Ｒ１の一対とし、そのローラ対Ｒ１の上流側にローラＲＡ１を備えるとともに、下流側にローラＲＡ２を配した。ローラ対Ｒ１における吸引圧力は１５０Ｐａとし、剥ぎ取り速度に対するテンター装置１７でのフィルム搬送速度は１０３％とした。得られるフィルム７１の厚みは８０μｍとした。その他の条件は実施例４と同様とした。
【００７２】
本実施例の結果、搬送故障はなく、得られたフィルム７１は 側端部の折れもツレ、シワ等の発生も確認されず、良好な面状であった。
【００７３】
〔比較例１〕
図５に示すように、渡り部１００において、サクション部材を有するローラ対を使用せず、符号１０６ａ〜１０６ｃで表されるローラ３本のみでフィルム１１０ｂを支持または搬送した。剥ぎ取り速度に対するテンター装置１７でのフィルム１１０ｂの搬送速度は１０２．５％とした。その他の条件は実施例４と同様とした。
【００７４】
本比較例の結果、搬送工程ではフィルムにシワが目立った。そして、得られたフィルム１１０ｂには、側端部のところどころに弱い折れが発生したとともに、ツレ、シワ等が発生して、面状故障が確認された。
【００７５】
〔比較例２〕
剥ぎ取り速度に対するテンター装置１７でのフィルム１１０ｂの搬送速度を１０３％とし、得られるフィルム１１０ｂの厚みを８０μｍとした。その他の条件は比較例１と同様とした。
【００７６】
本比較例の結果、搬送工程において側端部にカールが発生した。得られたフィルム１１０ｂには、側端部に折れが確認されるとともに、ツレ、シワ等が発生して、面状故障が確認された。
【００７７】
実施例１〜５及び比較例１，２の結果より、渡り部において、フィルムを搬送する際には、吸引機能を有するローラ対を用いてフィルムを引き寄せることで、搬送故障ならびに面状故障を抑制することができることがわかった。特に、この方法は、１００μｍ以下の厚みの小さいフィルムを、４５ｍ／分以上の速度で製造する場合に有効であることがわかる。
【００７８】
〔実施例６〕
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。実施例１〜５で得られたセルローストリアセテートフィルムを、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５種類の偏光板を得た。
【００７９】
分光光度計により、得られた５種類の偏光板について、可視領域における並行透過率Ｙｐ及び行透過率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 （％）
【００８０】
本実施例の結果、実施例１〜５にて製造されたフィルムを用いて構成された偏光板のいずれにおいても偏光度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。
【００８１】
〔実施例７〕
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６で作製した５種類の偏光板にそれぞれ貼り代えて５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。
【００８２】
本実施例の結果、得られた５種類の液晶表示装置はいずれも、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イルムは、液晶表示装置として好適であることがわかる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように、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、側端部のカールを抑制することができる。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、液晶表示装置用途として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した溶液製膜設備の概略図である。
【図２】本発明を実施した渡り部のフィルム搬送を示す概略図である。
【図３】別の実施形態である渡り部のフィルム搬送を示す概略図である。
【図４】さらに別の実施形態である渡り部のフィルム搬送を示す概略図である。
【図５】従来の渡り部のフィルム搬送を示す概略図である。
【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 フィルム
３３ 渡り部
６０ 渡り部
６１ フィルム
７０ 渡り部
７１ フィルム
Ｒ１〜Ｒｎ 第１〜第ｎローラ対
Ｒ１ａ〜Ｒｎａ 上流側ローラ
Ｒ１ｂ〜Ｒｎｂ 下流側ローラ
Ｓ１〜Ｓｎ 第１〜第ｎサクション部材

Claims (7)

1. ポリマーを含むドープが流延される支持体と、
   前記支持体から剥ぎ取られたポリマーフィルムを支持するローラと、
   前記ポリマーフィルムを延伸するためのテンター装置とを備えた溶液製膜設備において、
   前記ローラは、少なくとも２本が１組のローラ群とされ、前記１組のローラ群をなすローラとローラとの間から前記ポリマーフィルムの片面側の空気を吸引することにより前記ポリマーフィルムを引き寄せる吸引手段を有することを特徴とする溶液製膜設備。
2. 前記ローラ群は、
   前記ポリマーフィルムの前記支持体からの反剥ぎ取り面に接触することを特徴とする請求項１記載の溶液製膜設備。
3. ポリマーを含むドープを支持体に流延して、ポリマーフィルムとして剥ぎ取り、
   前記ポリマーフィルムをローラで搬送して、テンター装置で延伸する溶液製膜方法において、
   複数の前記ローラは、ローラ群を構成してそのローラとローラとの間から空気を吸引する吸引手段を備え、
   前記吸引手段の空気吸引により前記ポリマーフィルムを引き寄せる複数の前記ローラ群は、前記ポリマーフィルムの前記支持体からの剥ぎ取り面に接触することを特徴とする溶液製膜方法。
4. 前記ポリマーフィルムを、前記支持体から４５ｍ／分以上の速度で剥ぎ取ることを特徴とする請求項３記載の溶液製膜方法。
5. 前記ポリマーフィルムの幅を１４００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項３または４記載の溶液製膜方法。
6. 乾燥された前記ポリマーフィルムの厚みを１５μｍ以上１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項３ないし５いずれかひとつ記載の溶液製膜方法。
7. 前記ポリマーをセルロースアシレートとすることを特徴とする請求項３ないし６いずれかひとつ記載の溶液製膜方法。

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