JP3974422B2 - 溶液製膜方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真感光材料や光学用途のフイルムを製造するために用いる溶液製膜方法、およびその溶液製膜方法により製膜した高分子フィルムを用いて構成した偏光板保護フィルム、光学機能性フィルム、偏光板、および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、透明なプラスチックフイルムは、従来からの写真用支持体やＯＨＰフイルムとしての需要に加えて、液晶表示装置用偏光板の保護フィルム、位相差板等の光学補償フイルム、透明基板、光学フィルタなどの光学材料としての需要が増大し、それに伴って品質に関する要求が厳しくなってきている。
【０００３】
特に、偏光板の保護フイルムなどの光学材料としてのプラスチックフイルムは、高透明性、低光学異方性、平面性、表面処理容易性、高耐久性、耐傷性などを備える必要がある。
【０００４】
これらの特性を有するプラスチックフイルムとしては、セルロースエステル、ノボルネン樹脂、アクリル樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリカーボネート樹脂などがあるが、生産性や材料価格等の点から、セルロースエステルが主に用いられ、特にセルローストリアセテート（ＴＡＣ）は、高透明性、低光学異方性、低リタデーションであることから有利に用いられている。
【０００５】
セルロースエステルフイルムは、有機溶剤にポリマーを溶かした高分子液（ドープ）を流延ダイから、表面を冷却したドラム、またはエンドレスバンドからなる支持体に流延させ、その支持体上で冷却および乾燥を行い、凝固した膜をその支持体から剥離し、ロール、又はテンタで搬送しながら乾燥させる溶液製膜方法により製造されるのが一般的である。
【０００６】
この溶液製膜方法によるフイルムの製造速度を速め、生産効率を向上させるためには、主溶媒に貧溶媒を加えてドープのゲル化を促進し、支持体からの剥離時間を短縮する方法が提案されている（米国特許第２６０７７０４号公報等）。
【０００７】
しかしながら、用いる貧溶媒の沸点は一般的に高いので、剥離後の膜の乾燥に時間がかかり、フイルムの製造時間全体としてはあまり変わらない。そこで、この乾燥負荷を軽減させるため、濃度をさらに高めたドープを支持体に流延させる方法が考えられるが、ドープの濃度が高いとメルトフラクチャが発生してフイルムの面状品質が極度に低下してしまうという問題がある。
【０００８】
メルトフラクチャは、フイルム表面に不規則な凹凸が生じたり、表面の光沢が失われる現象で、ドープ流のせん断応力が大きくなり、ダイへの流入口でドープの流動状態が乱れて平行な流動が形成されなかったり、あるいはドープ粘度が大きすぎて内部応力の緩和に時間がかかる場合に、ダイ内のドープ流路に死角が発生することなどが原因であると考えられている。
【０００９】
特公昭６２−４３８４６号公報では、高粘度の高分子溶液の流れを低粘度溶液で包むようにして、高・低両粘度の溶液をダイスリットから同時に押し出すことにより、ダイスリット内のせん断応力を限界値以下に下げることにより、メルトフラクチャの発生を防止する方法が開示されている。
【００１０】
一方、支持体からフィルムを剥離する際の有機溶剤の含有比率が所定値を越える場合には、フイルムが軟膜であるため、支持体から剥離されたフイルムが搬送手段でたるんだり、ばたついたりするなど、搬送の不安定化が起こり、擦り傷、クニック、しわ等の面状故障が発生するという問題がある。
【００１１】
この問題を解決するためには、フイルムに適当なテンションを加えて搬送する必要があるが、有機溶剤の含有比率が所定値を越えると、そのテンションによりフイルムが伸縮してしまう。そこで、特開平５−１８５４４５号公報では、支持体から隔離してから一定の時間は、一定温度範囲の乾燥風を当てながらテンションを加える方法が開示されている。
【００１２】
他方、ロール、又はテンタで搬送しながら乾燥させる乾燥工程において、フイルムの製造速度を速めるため乾燥温度を高温にすると搬送方向に連続的なしわ（筋張り）が発生するという問題がある。
【００１３】
フイルムの搬送方向に生じる筋張りを改善するため、乾燥工程の後工程に、加熱ロールによる加熱工程と冷却ロールによる冷却工程とを有する平面性改良工程を設ける方法が考えられるが、加熱ロールにフイルム中の可塑剤が析出し、これがフイルムに薄膜状に付着したり、フイルムに斑点状の模様が発生してしまう。
【００１４】
特開平９−２２５９５３号公報では、平面性改良工程の上流における塗膜の塗布に際して、可塑剤の析出や斑点状の模様のを発生を回避するための、カチオン性ポリマもしくはアニオン性ポリマ付与を行う方法が開示されている。
【００１５】
しかしながら、流延方向の厚みむらに起因する筋状の欠陥は、ダイから支持体にドープを流延させる際の条件によっても生じ得る。
【００１６】
特開平９−２０７１９４号、特開平９−２０７１９５号公報では、ダイリップの先端をＲ加工することなどにより、この筋状欠陥を防止する方法が開示されている。また、特開２００１−７１３３８号公報では、ダイリップの先端におけるリボン状ドープに加わる伸張応力や、リボン状ドープのピン角度を規制することにより筋状欠陥を防止する方法が開示されてる。
【００１７】
さらに、セルロースエステルや有機溶剤などの被添加液に、メタノール、ブタノールなどの添加液を混合する際の流体の粘度比や流量比などによって、添加液が被添加液に均一に分散混合するか否かが左右されるので、フィルムの厚みむらは、その混合の分散性によっても影響を受ける。
【００１８】
特開２００１−１１３５２５号公報では、合流部における添加液と被添加液との流速比を特定の範囲内に収めることにより添加液に脈動が生じるのを抑制し、それによって、添加液を被添加液に均一に分散混合させる高分子液の調整方法が開示されている。
【００１９】
これらの方法によれば、セルロースエステルフイルムの幅方向や長手方向の厚み分布を少なくとも０．５％以内に抑えることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２０７１９４号公報、特開平９−２０７１９５号公報、特開２００１−７１３３８号公報に開示されているような、流延ダイの構造の改良だけでは、流延ダイから流延した高分子液の流動性を抜本的に改善することは困難である。また、セルロースエステルなどを含む高分子液は、本来粘弾性体であり弾性的な性質も持っていることから、動的粘性や動的弾性率を考慮する必要がある。さらに、液晶表示装置用などの偏光板や、位相差板、光学補償フイルムなど均質な面状制御が必要な光学用途のフイルムは、面状品質に関する要求がますます厳しくなる傾向にある。
【００２１】
本発明は、上記事情に鑑み、溶液製膜法により製造する高分子フイルムの面状品質を一層向上させるため、高分子液の物性などに関する最適範囲を明らかにするとともに、好ましい剥離条件を明らかにすることにより、高分子フイルムの面状品質の制御が容易な溶液製膜法を提供することをことを目的とする。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、上記高分子フイルムを用いて光学的特性に優れた偏光板保護フィルム、光学機能性フィルム、偏光板および液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加圧した高分子液を流延ダイから吐出することにより支持体に流延させ、該支持体上に凝固させた膜を該支持体から剥離するとともに乾燥させて高分子フイルムを得る溶液製膜方法において、
上記流延ダイから上記支持体に吐出した上記高分子液の動的剛性率をＥ１（パスカル）および動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を越え、かつ３．０（１／秒）未満となるように、所定の溶媒を混合した高分子液を上記支持体に流延させることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明は、溶液製膜方法により製膜する高分子フィルムに用いる高分子液が、元来粘性のほかに弾性をも併せ持っていることから、溶液製膜方法を実施するために高分子液を流延ダイから吐出して支持体に流延させると、その高分子液がわずかではあるが脈動するので、高分子フイルムの面状をより厳格に制御するためには高分子液の物性を動的なものとしてとらえた方がより実状に合致するとの知見に基いてなされたものであり、本発明の溶液製膜方法を用いることにより、高分子液を支持体に流延させたときの膜の平面性などを向上させることができる。
【００２５】
また、本発明には、上記溶液製膜方法において、流延工程で２種類以上の高分子液を共流延する製造工程も含まれる。
【００２６】
さらに、本発明の溶液製膜方法により製膜した高分子フィルムを用いて構成した、偏光板保護フィルム、光学機能性フイルム、偏光板、および液晶表示装置も含まれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の溶液製膜法の実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態の溶液製膜法では、高分子液を流延する支持体が流延バンドである高分子フイルムの製造装置もしくは流延ドラムである高分子フイルムの製造装置とが用いられるので、はじめにそれらの高分子製造装置について説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に用いる高分子フイルムの製造装置のうちの支持体に流延バンドを用いた製造装置を示す図である。
【００３０】
図１に示す本実施形態の製造装置には、種類の異なるドープを供給するドープ供給装置が３つあり、第１のドープ供給装置１１には、内部に加熱溶解したドープ３を攪拌する攪拌翼２を有する貯蔵タンク１と、貯蔵タンク１内で攪拌されたドープ３を所定の圧力で送液する送液ポンプ４と、送液されたドープにブタノールなどの貧溶媒を供給する貧溶媒供給装置１４から送液ポンプ４を経由して供給される貧溶媒が混合されて所定の処方の高分子液を得るスタチックミキサ５と、不純物を除去するフィルタ６とを備えており、これらの間は高分子液を送液する送液管により結合されている。
【００３１】
ここで、ドープ３にブタノールなどの貧溶媒を混合するのは、高分子液を流延ベルト１７に流延して凝固させ膜を形成し、その膜を流延ベルト１７から剥離する際に所要のゲル強度を得るためである。ドープにブタノールなどの貧溶媒を混合する際には連続的に一定量ずつ混合する方が粘弾性を低くする上で効果的であり、スタチックミキサ５が用いられる。
【００３２】
また、ドープに貧溶媒を混合する場合、ドープが貧溶媒から悪影響を受けないようにするためには、スタチックミキサ５で貧溶媒を加熱混合し最終処方の高分子液を得てから、その高分子液を流延ベルト１７に吐出するまでの所要時間を１０分以内にすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態では、最終処方に調整されたドープを流延ベルトに流延させた直後の温度におけるそのドープの動的剛性率をＥ１（パスカル）、動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を超え、かつ３．０（１／秒）未満の範囲内であり、さらに動的粘性率ｎが、２０（パスカル・秒）を超え、かつ２００（パスカル・秒）未満の範囲内となるように、所定の分量、所定の貧溶媒を高分子液に混合する。
【００３４】
このように、動的剛性率や動的粘性率を考慮するのは、高分子液は元来粘性のほかに弾性をも併せ持っていること、高分子液を流延ベルト１７に吐出したときに高分子液がわずかではあるが脈動していると考えられることから、高分子フイルムの面状をより厳しく制御するためには高分子液の物性を動的なものとしてとらえた方がより実態に合致するとの知見を得たためである。
【００３５】
第２、第３のドープ供給装置１２，１３は、内部に加熱溶解したドープを攪拌する攪拌翼２を有する貯蔵タンク１と、貯蔵タンク１内で攪拌されたドープを所定の圧力で送液する送液ポンプ４とにより構成されており、その送液管には貧溶媒供給装置１４が結合されていない。
【００３６】
ここでは、第１から第３までのドープ供給装置１１，１２，１３それぞれが貯蔵タンク１を備えているが、貯蔵タンク１は必ずしも全てのドープ供給装置に備える必要はなく、共通の貯蔵タンク１を１つ設け、その共通の貯蔵タンク１から次工程にドープを送液する送液管の途中にそのドープを分流させる分岐管を設け、その分岐管を経由して他のドープ供給装置にドープを供給するように構成してもよいし、その分岐された送液管に、さらに希釈溶剤供給装置を接合し、希釈された高分子溶液を供給することにしてもよい。また、ドープ供給装置は、必ずしも３つ設ける必要はなく、１つであっても、２つであってもよい。
【００３７】
各ドープ供給装置１１，１２，１３から供給されるドープは送液ポンプ４で加圧されて、流延ダイ１５に送られるが、第１のドープ供給装置１１からはフイルムの表面層を構成する表面層ドープが送液され、第２のドープ供給装置１２からはフイルムの中心部を構成する基層ドープが送液され、第３のドープ供給装置１３からはフイルムの裏面層を構成する裏面層ドープが送液され、それらは流延ダイ１５で合流された後吐出して流延バンド１７に流延される。
【００３８】
ここで、高分子液を配管で送液する際の配管内の最高圧力は、５（ｋｇ／ｃｍ2）以上、かつ４０（ｋｇ／ｃｍ2）以下となるように加圧することが好ましく、流延ダイから吐出するときの高分子液の温度は、１０℃以上で、かつ５５℃以下であることが好ましい。
【００３９】
高分子液を、このような範囲で、加圧したり、加熱することにより動的剛性率、動的粘性率をより適正な範囲に収めることができる。
【００４０】
本実施形態では、流延ダイ１５に送液される各ドープは送液ポンプ４で加圧されて吐出するように構成されているが、これに限られるものではなく、流延ダイ１５の後方に減圧チャンバを設け、減圧チャンバにより流延部分を減圧することによりドープを流延バンド側に吸引させてもよい。また、ここでは流延ダイ１５に共流延ダイを用いているが必ずしもこれに限定する必要はない。なお、流延ダイ１５の構造などについては、後述する。
【００４１】
流延バンド１７は、１対の回転ドラム１６に表面が鏡面処理された無端状のベルトを巻き掛けたものであって、矢印Ａ方向に循環移動する。回転ドラム１６の一方の周面の上方、周面から少し離れた位置には、流延ダイ１５が配置され、送液ポンプ４で加圧された高分子液は、この流延ダイ１５から吐出して矢印Ａ方向に移動する流延バンド１７上に流延されて延伸し、走行中にベルト面に向けて送られる冷却空気などにより冷却されて凝固し膜を形成する。そして、流延バンド１７が略一循環した後に、膜は剥取ロール２０で剥ぎ取られ、剥ぎ取られた膜はロール搬送ゾーン２１を矢印Ｂ方向に送られる。
【００４２】
ここで、流延ダイ１５から流延された高分子液は、流延バンド１７などの支持体に流延した流延地点１７ａの温度が１０℃から５５℃と高くなっている。しかし、所定の剥離地点１７ｂまで走行する間に凝固させて膜を形成し、剥離地点１７ｂでその膜を剥離するためには、剥離地点１７ｂの温度が−３０℃から３０℃と低くなっていることが好ましい。剥離の容易化や、流延から剥離までの時間の短縮化を図るためには、流延地点１７ａと剥離地点１７ｂとの温度差を大きくする必要がある。しかし、温度差が５０℃を超える場合には、凝固した膜が収縮してカールが生じ、たとえカールを矯正する後工程を設けたとしても履歴が残ってしまう。また、温度差が５℃以下の場合は、流延ベルト１７に吐出した高分子液の冷却速度が遅くなるため、圧力から開放された後の高分子液の内圧と周囲の大気圧との圧力差により高分子液内の微量空気が膨張し、膜内に気泡が発生してしまう。したがって、流延地点１７ａと剥離地点１７ｂの温度差は５℃から５０℃の範囲内に収める必要がある。
【００４３】
流延バンド１７から剥離されて、ロール搬送ゾーン２１を搬送されたフイルムは、乾燥ゾーン２２に送られ、複数のロール２３に巻き掛けられて乾燥された後、冷却ゾーン２４を経由して常温まで冷却され、巻き取り機２５で巻き取られる。
【００４４】
ここで、流延ベルト１７から膜を剥離する場合の膜の動的剛性率は、２００００Ｐａを越えることが好ましい。膜を剥離する際のテンションにより、膜が伸長して厚みむらが生じるのを防止するためである。また、フイルムの厚みｔは、２０〜５００μｍが好ましく、３０〜３００μｍがより好ましく、３５〜２００μｍが最も好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４５】
図２は、本実施形態の高分子フイルムの製造装置のうち、支持体にドラムを用いた製造装置の一部を示す図である。
【００４６】
図２に示す高分子フイルムの製造装置は、図１に示した流延バンド１７の代わりに流延ドラム１８を用いている。流延バンド１７は、流延ドラム１８に比べて冷却時間が長くとれるため、沸点の高い貧溶媒を用いてゲル化を促進することができるが、製造速度を上げるには限界がある。一方流延ドラム１８は、流延ドラム１８自体を積極的に冷却することが可能であり、ゲル化の促進と冷却の促進とを併用することにより製造速度を上げることができるという利点がある。
【００４７】
しかし、ドープに貧溶媒を混合して、流延ダイ１５から流延ドラム１８に吐出した直後の高分子液の動的剛性率をＥ１（パスカル）、動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を越え、かつ３．０（１／秒）未満となるようにしたり、動的粘性率ｎを２０（パスカル・秒）を越え、かつ２００（パスカル・秒）未満となるようにする点、流延ドラム１８上で凝固させた膜を剥離する際の膜の動的剛性率Ｅ２が、２万（パスカル）を越えるようにする点、高分子液を、流延ダイ１５から吐出する前１０分以内にスタテイックミキサ５で最終処方に調整する点、高分子液を送液する際の配管内の最高圧力を５（ｋｇ／ｃｍ2）以上、かつ４０（ｋｇ／ｃｍ2）以下とする点、流延ダイ１５から流延ドラム１８に高分子液を吐出する際の高分子液の温度を１０℃以上、かつ５５℃以下にする点、流延ダイ１５から流延ドラム１８に高分子液を吐出する際の流延ダイ１５の温度と流延ドラム１８上に凝固させた膜を流延ドラム１８から剥離する際の流延ドラム１８の温度との温度差を、５℃を超え、かつ５０℃未満の範囲内とする点、および膜を流延ドラム１８から剥離する際の流延ドラム１８の温度をマイナス３０℃以上、かつ３０℃以下にする点は共通する。
【００４８】
また、ここに示す、支持体にドラムを用いた製造装置では、剥ぎ取りロール２０で剥離したフイルムは、所定のロール搬送ゾーン２１を乾燥風で乾燥しながら搬送された後、フイルムの両端をテンタ２６ａで把持して延伸搬送しながら乾燥するテンタ搬送ゾーン２６に送られる。
【００４９】
次に、本実施形態に用いるドープについて説明する。
【００５０】
ドープには、セルロースエステル、ポリカーボネートなどが含まれる。セルロースエステルとしては、セルロースの低級脂肪酸エステル（例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートおよびセルロースアセテートプロピオネートなど）が代表的である。低級脂肪酸は、炭素原子数６以下の脂肪酸を意味する。セルロースアセテートには、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）やセルロースジアセテート（ＤＡＣ）が含まれる。特に、本発明においてセルロースアシレート溶液からドープを調製することが好ましく、セルロースアシレートは、セルローストリアセテートであることがより好ましい。
【００５１】
また、ドープの溶剤としては、低級脂肪族炭化水素の塩化物や低級脂肪族アルコールが一般に使用される。低級脂肪族炭化水素の塩化物の例としては、メチレンクロライト、クロロホルムなどを挙げることができる。低級脂肪族アルコールの例には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソープロパノール、１−ブタノール、ｔ−ブタノール、２−メチルー２−ブタノール、２−メトキシエタノール及び２−ブトキシエタノールなどの炭素原子数１から６までのアルコールが挙げられるがこれらに限定されない。その他の溶剤の例としては、ハロゲン化炭化水素を実質的に含まないアセトンなどのケトン類、例えばメチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノンなど、炭素原子数４から１２のケトン類が挙げられるがこれらに限定されない。また、炭素原子数３から１２までのエステルを用いることもできる。例えばギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル及び２−エトキシーエチルアセテートなどが挙げられるがこれらに限定されない。さらに、炭素原子数が３から１２までのエーテルを用いることもできる。例えばジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソール及びフェネトールなどが挙げられるがこれらに限定されない。さらには、炭素原子数が５から８までの環状炭化水素類を用いることもできる。例えばシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン及びシクロオクタンなどが挙げられるがこれらに限定されない。
【００５２】
これらのうち、メチレンクロライトが溶剤として特に好ましい。また、メチレンクロライトに他の溶剤を混合して用いてもよい。ただし、メチレンクロライトの混合率は７０質量％以上であることが好ましい。溶剤はセルロースエステルフイルムの製膜工程において除去され、溶剤の残留量は一般に５質量％未満である。しかしながら、残留量は１質量％未満であることが好ましく、０．５質量％未満であることがさらに好ましい。
【００５３】
また、人体、環境への影響を考慮した場合、メチレンクロライトを使用しない溶媒を用いることが好ましい。この場合においては、酢酸メチル、前述したケトン類及びアルコール類の混合溶媒を用いることが好ましい。特にドープ調製用のポリマーにセルロースアシレートを選択した場合には、溶媒には、酢酸メチルを主溶媒に用いることが溶解性の点から好ましい。また、酢酸メチルには、ポリマーの溶解性を良好にする目的で、ケトン類やアルコール類の溶媒を混合することもできる。また添加剤として、可塑剤や紫外線吸収剤、劣化防止剤などをドープに添加してもよい。
【００５４】
本実施形態のドープに添加することができる可塑剤は、特に限定はないが、リン酸エステル系では、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルヒフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系では、ジエチルフタレート、ジメトキジエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート等、グリコール酸エステル系では、トリアセチン、トリブチリン、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等を単独あるいは併用するのが好ましい。さらに、特開平１１−８０３８１号公報、同１１−１２４４４５号公報、同１１−２４８９４０号公報に記載されている可塑剤も添加することができる。これら可塑剤は、セルロースアシレートに対し０．１〜２０質量％含まれるようにドープ中に混合することが望ましい。
【００５５】
また、本実施形態のドープには、一種類または二種類以上の紫外線吸収剤を添加することが好ましい。液晶用紫外線吸収剤としては、液晶の劣化防止の観点から、波長３７０ｎｍ以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ、液晶表示性の観点から、波長４００ｎｍ以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。
【００５６】
次に、本実施形態の高分子フイルムの主原料となるセルローストリアセテートを用いた高分子溶液の調整について説明する。
【００５７】
始めに、セルローストリアセテート粒子と溶媒とを混合し、セルローストリアセテート粒子を溶媒により膨潤させる膨潤工程をおこなう。膨潤工程の温度は、−１０〜５５℃であることが好ましく、通常は室温で実施する。セルローストリアセテートと溶媒との比率は、最終的に得られる溶液の濃度に応じて決定する。一般に、混合物中のセルローストリアセテートの量は、５〜３０質量％であることが好ましく、８〜２０質量％であることがさらに好ましく、１０〜１５質量％であることが最も好ましい。溶媒とセルローストリアセテートとの混合物は、セルローストリアセテートが充分に膨潤するまで撹拝することが好ましい。通常、混合攪拌時間は、１〜１８０分である。混合攪拌のみで膨潤から溶解まで進む場合があり、この際には、後述する加熱工程などのセルローストリアセテートを溶媒に溶解させる工程は、必ずしも行う必要はない。また、膨潤工程において、溶媒とセルローストリアセテート以外の成分、例えば、可塑剤、劣化防止剤、染料や紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００５８】
次に、ドープを１３０℃以上に加熱する加熱工程を行う。加熱温度は、１３０℃以上、望ましくは１６０℃以上、最も望ましくは１８０℃以上である。しかしながら、２５０℃を超えると、ドープ中のセルローストリアセテートの分解が生じるため、フイルムの品質が損なわれ、好ましくはない。この場合において、加熱速度は、１℃／分以上であることが好ましく、２℃／分以上であることがより好ましく、４℃／分以上であることがさらに好ましく、８℃／分以上であることが最も好ましい。加熱速度は、速いほど好ましいが、１００００℃／秒が理論的な上限であり、１０００℃／秒が技術的な上限であり、そして１００℃／秒が実用的な上限である。なお、加熱速度とは、加熱を開始する時の温度と最終的な加熱温度との差を、加熱開始時から最終的な加熱温度に達するまでの時間で割った値である。加熱方法は、オートクレーブ方式、多管式熱交換器、スクリュー押し出し機、スタチックミキサなどの何れの方法であっても良い。
【００５９】
また、加熱時間は、２０秒以上４時間以下が好ましい。加熱時間が２０秒に満たない場合、加熱溶解したドープに不溶解物が残存して高品質なフイルムを作製することができない。また、この不溶解物をフィルタにより取り除く場合でも、フィルタの寿命を極端に短くする。加熱時間の始期は、目的温度に達したときから測定するものとし、終期は、目的温度から冷却を開始したときとする。なお、装置の冷却は、自然冷却であっても良いし、強制的な冷却であっても良い。
【００６０】
ここで、加熱工程においては、溶液が沸騰しないように調整された圧力下で、溶媒の大気圧における沸点以上の温度までドープを加熱することが好ましい。加圧することによって、ドープの発泡を防止して、均一なドープを得ることができる。この時、加圧する圧力は、加熱温度と溶媒の沸点との関係で決定する。
【００６１】
また、ドープを、加熱工程の前に冷却すると、セルローストリアセテート中に溶媒を急速かつ有効に浸透せしめ溶解が促進されるので、光学的性質の良好なフイルムを得ることができる。常温で容易に溶解し得ない系と、不溶解物が多くなる系は、冷却または加熱あるいは両者を組み合わせて用いると、良好なドープを調製することができる。有効な温度条件はマイナス１００℃〜マイナス１０℃である。冷却工程においては、冷却時の結露による水分混入を避けるため、密閉容器を用いることが望ましい。また、冷却時に減圧すると、冷却時間を短縮することができる。減圧を実施するためには、耐圧性容器を用いることが望ましい。また、この冷却工程は、加熱工程の後に実施することも有効である。なお、溶解が不充分である場合は、冷却工程から加熱工程までを繰り返し実施してもよく、溶解が充分であるかどうかは、目視により溶液の外観を観察して判断することができる。
【００６２】
なお、本実施形態の溶液製腹方法において２種類以上のドープを調製して共流延する場合、例えば、同時に３層構造のフイルムを形成する場合、内層用のドープにはセルローストリアセテートを多めに含有させ、内層の表面と裏面に形成される外層用のドープには、比較的セルローストリアセテートを少なめに含有させることにより、平面性、透明性または成型加工性に優れたフイルムを形成することができるが、ドープの調整はこれに限定されない。
【００６３】
次に、支持体である流延バンドもしくは流延ドラムに流延させる流延ダイについて説明する。
【００６４】
図３から図７は、フイルムを製膜する際に用いるフラットダイを示す図である。
【００６５】
図３に示すマニホールドダイ３０は、高分子液を一旦貯留して、流延バンド１７に高分子液を吐出する圧力がフイルムの幅方向に均一になるようにマニホールド３０ａが設けられている。そしてマニホールド３０ａ内で均一な圧力となった高分子液は、ダイリップ３０ｂから吐出され、流延バンド１７にはリボン状高分子液３０ｃが流延される。図４に分解したマニホールドダイ３０の平面を示すように、ダイリップ３０ｂに平行に円筒状のマニホールド３０ａが設けられている。そして、高分子液は、中央の供給孔３０ｄから供給されるので、供給孔３０ａからダイリップ３０ｂまで高分子液が流れる流動長が、中央部と両端とでは相当違うので、ダイリップ３０ｂからの吐出しを均一にするため所定の大きさのマニホルド３０ａが設けられている。また、図５に分解した平面を示すコートハンガダイ３１のマニホールド３１ａは、マニホールドダイ３０のマニホールド３０ａのように大きくはないが、扇形に広がり、その広がり角度が大きいので、吐出した膜の厚みの均一度が悪くならないように魚の尾のような扇形３１ｅになっている。
【００６６】
ここで、マニホールドダイ３０は、ダイリップ３０ｂの間隙が、０．４ｍｍ以上、かつ２．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００６７】
図６に示す流延ダイは、多層フイルムを製膜する際に用いるマルチマニホールド型共流延ダイ３２であり、３つのマニホールド３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有している。３つのマニホールド３２ａ，３２ｂ，３２ｃから３層状に合流した高分子液は、ダイリップ３２ｄから吐き出され、流延ベルト１７にはリボン状高分子液３２ｅが流延されて３層構造のフイルムを形成する。
【００６８】
ここで、マルチマニホールド型共流延ダイ３２は、ダイリップ３２ｄの間隙が、０．４ｍｍ以上、かつ２．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００６９】
図７に示す流延ダイは、フィードブロック型共流延ダイ３３で、このフィードブロック型共流延ダイ３３は、フィードブロック３３ａが設けられ、フィードブロック３３ａから給液される表面層用高分子液３４ｂと裏面層用高分子液３４ｃと中間層用高分子液３４ａとが合流した複数層用高分子液３４ｄを、さらに図３に示したマニホールドダイ３０を経由して流延させるものである。
【００７０】
図８に示す流延ダイは、逐次流延ダイ３５で、図３に示したマニホールドダイ３０を、流延ベルト１７の移動する矢印方向Ａに関し位置を少しずつずらして３つ配置し、矢印Ａ方向の上流側から順に、裏面層用高分子液３４ｃ、中間層用高分子液３４ａ、表面層用高分子液３４ｂの順にそれぞれのマニホールドダイ３０から流延ベルトに流延させる。
【００７１】
ここで、流延ダイと支持体（流延バンド又は流延ドラム）との間隔は、通常１ｍｍから１０ｍｍの範囲で設定し、好ましくは１．５ｍｍから６ｍｍの範囲で設定するのがよいが、これに限定されるものではない。
【００７２】
次に、得られた高分子フイルムの用途について説明する。
【００７３】
得られた高分子フイルムは、偏光板保護フィルムとして用いることができる。この偏光板保護フィルムをポリビニルアルコールなどから形成された偏光素子の両面に貼付することで偏光板を形成することができる。また、高分子フイルム上に光学補償シートを貼付した光学補償フイルム、防眩層を高分子フイルム上に積層させた反射防止フィルムなどの光機能性フィルムとして用いることもできる。さらに、これら製品を用いて、液晶表示装置の一部を構成することも可能である。
【００７４】
【実施例】
次に、高分子溶液の実施例について説明する。
【００７５】
本実施形態の溶液製膜方法を用い、層構成、製膜速度、膜厚などの基本条件を変化させるとともに、高分子液の、組成（基層、表面層もしくは裏面層）、動的粘性率、動的剛性率／動的粘性率（ｎ）を変化させて製膜した高分子フィルムについて、フィルムの面状を評価し、併せて剥離時の剥げ残りの有無についてもチエックした。
【００７６】
また、比較のために、動的粘性率もしくは動的剛性率／動的粘性率（ｎ）が本実施形態において設定された条件から外れた高分子液を用いて製膜したフィルムについても、比較例として同様に評価した。
【００７７】
高分子フイルムの面状評価は、蛍光灯の反射光および透過光にて角度を変化させて検査し、フイルムの厚みムラに起因するフイルム表面の凹凸の状態、傷の有無を次の基準で官能評価した。
凹凸がなく傷もない：◎
傷はないが弱い凹凸が少しある：○
弱い凹凸が少しあり、微小な傷がある：△
強い凹凸があるか、あるいは傷がある：×
また、動的剛性率と動的粘性率については、ストレス制御式レオメータＣＳＬ５００型（Ｉ．Ｔ．Ｓ．製）を用い、測定温度３５℃、コーン（直径４ｃｍ、２°）、周波数１Ｈｚ、変位２％で測定した。
【００７８】
［実施例１］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；単層
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）８２０００
（面状評価結果） ○
【００７９】
［実施例２］
（基本条件）
製膜速度；４５ｍ／分、フィルム製品厚さ；４０μｍ、層構成；単層
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）８２０００
（面状評価結果） ○
【００８０】
［実施例３］
（基本条件）
製膜速度；４５ｍ／分、フィルム製品厚さ；４０μｍ、層構成；２層
表面層厚さ；０、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；１２５０００
（面状評価結果） ◎
【００８１】
［実施例４］
（基本条件）
製膜速度；８０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；８３０００
（面状評価結果） ◎
【００８２】
［実施例５］
（基本条件）
製膜速度；１００ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；７７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．０質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．０質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；５５
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；８３
Ｅ１／ｎ；１．５１
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；５０２００
（面状評価結果） ◎
【００８３】
［実施例６］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；４０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；７７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．０質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．０質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；５５
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；８３
Ｅ１／ｎ；１．５１
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；５０２００
（面状評価結果） ◎
【００８４】
［比較例１］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；単層
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７２．０質量部
メタノール；９３．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；８８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３１８
Ｅ１／ｎ；３．６１
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）１９００００
（面状評価結果） ×
【００８５】
［比較例２］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７２．０質量部
メタノール；９３．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；８８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３１８
Ｅ１／ｎ；３．６１
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；１００．０質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７９．０質量部
メタノール；８５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；９９
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３０２
Ｅ１／ｎ；３．０５
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；１４５８００
（面状評価結果） △
【００８６】
［比較例３］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７２．０質量部
メタノール；９３．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；８８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３１８
Ｅ１／ｎ；３．６１
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；５８．０質量部
トリフェニルフォスフェード；４．５質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；２．３質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．７質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２５
Ｅ１／ｎ；１．３９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；１９０００
（面状評価結果） ×（剥げ残りによる）
【００８７】
上述した各実施例、および各比較例において、支持体から膜を剥離する際の剥げ残りの有無についてチエックしたところ、実施例１から実施例６、および比較例１、比較例２に関しては剥げ残りは発生しなかった。しかし、比較例３においては、剥げ残りが発生した。
【００８８】
以上の結果に基づいて、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を越え、かつ３．０（１／秒）未満となるよう設定された高分子液を支持体に流延させれば面状の良好な高分子フィルムを製膜することができることが確認できた。また、動的粘性率が２０（パスカル・秒）以上あれば、剥げ残りが発生しないことも確認された。
【００８９】
【発明の効果】
本発明の溶液製膜法によれば、溶液製膜法により良好な面状品質の高分子フイルムを製造するのに最適な高分子液の物性や好ましい剥離条件に基づいて高分子液の混合を制御したり、支持体の冷却温度を制御すればよいので、面状が良好な高分子フイルムを安定な状態で、かつ高速度に製造することができる。また、本発明の溶液性製膜法により製膜した高分子フイルムを用いて、光学的特性に優れた偏光板保護フィルム、光学機能性フィルム、偏光板および液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に用いる高分子フイルムの製造装置のうちの支持体に流延バンドを用いた製造装置を示す図である。
【図２】本実施形態の高分子フイルムの製造装置のうち、支持体にドラムを用いた製造装置の一部を示す図である。
【図３】マニホールドダイを示す図である。
【図４】マニホールドダイを分解した平面を示す図である。
【図５】コートハンガダイを分解した平面を示す図である
【図６】マルチマニホールド型共流延ダイを示す図である。
【図７】フィードブロック型共流延ダイを示す図である。
【図８】逐次流延ダイを示す図である。
【符号の説明】
１ 貯蔵タンク
２ 攪拌翼
４ 送液ポンプ
５ スタチックミキサ
６ フィルタ
１１ 第１のドープ供給装置
１２ 第２のドープ供給装置
１３ 第３のドープ供給装置
１４ 貧溶媒供給装置
１５ 流延ダイ
１６ 回転ドラム
１７ 流延バンド
１７ａ 流延地点
１７ｂ 剥離地点
１８ 流延ドラム
２０ 剥ぎ取りドラム
２１ ロール搬送ゾーン
２２ 乾燥ゾーン
２３ ロール
２４ 冷却ゾーン
２５ 巻き取り機
２６ テンタ搬送ゾーン
２６ａ テンタ
３０ マニホールドダイ
３０ａ，３１ａ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ マニホールド
３０ｂ，３２ｄ ダイリップ
３０ｃ，３２ｅ リボン状高分子液
３０ｄ 供給孔
３１ コートハンガーダイ
３１ｅ 扇形
３２ マルチマニホールド型共流延ダイ
３３ フィードブロック型共流延ダイ
３３ａ フィードブロック
３４ａ 中間層用高分子液
３４ｂ 表面層用高分子液
３４ｃ 裏面層用高分子液
３４ｄ 複数層用高分子液
３５ 逐次流延ダイ
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真感光材料や光学用途のフイルムを製造するために用いる溶液製膜方法、およびその溶液製膜方法により製膜した高分子フィルムを用いて構成した偏光板保護フィルム、光学機能性フィルム、偏光板、および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、透明なプラスチックフイルムは、従来からの写真用支持体やＯＨＰフイルムとしての需要に加えて、液晶表示装置用偏光板の保護フィルム、位相差板等の光学補償フイルム、透明基板、光学フィルタなどの光学材料としての需要が増大し、それに伴って品質に関する要求が厳しくなってきている。
【０００３】
特に、偏光板の保護フイルムなどの光学材料としてのプラスチックフイルムは、高透明性、低光学異方性、平面性、表面処理容易性、高耐久性、耐傷性などを備える必要がある。
【０００４】
これらの特性を有するプラスチックフイルムとしては、セルロースエステル、ノボルネン樹脂、アクリル樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリカーボネート樹脂などがあるが、生産性や材料価格等の点から、セルロースエステルが主に用いられ、特にセルローストリアセテート（ＴＡＣ）は、高透明性、低光学異方性、低リタデーションであることから有利に用いられている。
【０００５】
セルロースエステルフイルムは、有機溶剤にポリマーを溶かした高分子液（ドープ）を流延ダイから、表面を冷却したドラム、またはエンドレスバンドからなる支持体に流延させ、その支持体上で冷却および乾燥を行い、凝固した膜をその支持体から剥離し、ロール、又はテンタで搬送しながら乾燥させる溶液製膜方法により製造されるのが一般的である。
【０００６】
この溶液製膜方法によるフイルムの製造速度を速め、生産効率を向上させるためには、主溶媒に貧溶媒を加えてドープのゲル化を促進し、支持体からの剥離時間を短縮する方法が提案されている（米国特許第２６０７７０４号公報等）。
【０００７】
しかしながら、用いる貧溶媒の沸点は一般的に高いので、剥離後の膜の乾燥に時間がかかり、フイルムの製造時間全体としてはあまり変わらない。そこで、この乾燥負荷を軽減させるため、濃度をさらに高めたドープを支持体に流延させる方法が考えられるが、ドープの濃度が高いとメルトフラクチャが発生してフイルムの面状品質が極度に低下してしまうという問題がある。
【０００８】
メルトフラクチャは、フイルム表面に不規則な凹凸が生じたり、表面の光沢が失われる現象で、ドープ流のせん断応力が大きくなり、ダイへの流入口でドープの流動状態が乱れて平行な流動が形成されなかったり、あるいはドープ粘度が大きすぎて内部応力の緩和に時間がかかる場合に、ダイ内のドープ流路に死角が発生することなどが原因であると考えられている。
【０００９】
特公昭６２−４３８４６号公報では、高粘度の高分子溶液の流れを低粘度溶液で包むようにして、高・低両粘度の溶液をダイスリットから同時に押し出すことにより、ダイスリット内のせん断応力を限界値以下に下げることにより、メルトフラクチャの発生を防止する方法が開示されている。
【００１０】
一方、支持体からフィルムを剥離する際の有機溶剤の含有比率が所定値を越える場合には、フイルムが軟膜であるため、支持体から剥離されたフイルムが搬送手段でたるんだり、ばたついたりするなど、搬送の不安定化が起こり、擦り傷、クニック、しわ等の面状故障が発生するという問題がある。
【００１１】
この問題を解決するためには、フイルムに適当なテンションを加えて搬送する必要があるが、有機溶剤の含有比率が所定値を越えると、そのテンションによりフイルムが伸縮してしまう。そこで、特開平５−１８５４４５号公報では、支持体から隔離してから一定の時間は、一定温度範囲の乾燥風を当てながらテンションを加える方法が開示されている。
【００１２】
他方、ロール、又はテンタで搬送しながら乾燥させる乾燥工程において、フイルムの製造速度を速めるため乾燥温度を高温にすると搬送方向に連続的なしわ（筋張り）が発生するという問題がある。
【００１３】
フイルムの搬送方向に生じる筋張りを改善するため、乾燥工程の後工程に、加熱ロールによる加熱工程と冷却ロールによる冷却工程とを有する平面性改良工程を設ける方法が考えられるが、加熱ロールにフイルム中の可塑剤が析出し、これがフイルムに薄膜状に付着したり、フイルムに斑点状の模様が発生してしまう。
【００１４】
特開平９−２２５９５３号公報では、平面性改良工程の上流における塗膜の塗布に際して、可塑剤の析出や斑点状の模様のを発生を回避するための、カチオン性ポリマもしくはアニオン性ポリマ付与を行う方法が開示されている。
【００１５】
しかしながら、流延方向の厚みむらに起因する筋状の欠陥は、ダイから支持体にドープを流延させる際の条件によっても生じ得る。
【００１６】
特開平９−２０７１９４号、特開平９−２０７１９５号公報では、ダイリップの先端をＲ加工することなどにより、この筋状欠陥を防止する方法が開示されている。また、特開２００１−７１３３８号公報では、ダイリップの先端におけるリボン状ドープに加わる伸張応力や、リボン状ドープのピン角度を規制することにより筋状欠陥を防止する方法が開示されてる。
【００１７】
さらに、セルロースエステルや有機溶剤などの被添加液に、メタノール、ブタノールなどの添加液を混合する際の流体の粘度比や流量比などによって、添加液が被添加液に均一に分散混合するか否かが左右されるので、フィルムの厚みむらは、その混合の分散性によっても影響を受ける。
【００１８】
特開２００１−１１３５２５号公報では、合流部における添加液と被添加液との流速比を特定の範囲内に収めることにより添加液に脈動が生じるのを抑制し、それによって、添加液を被添加液に均一に分散混合させる高分子液の調整方法が開示されている。
【００１９】
これらの方法によれば、セルロースエステルフイルムの幅方向や長手方向の厚み分布を少なくとも０．５％以内に抑えることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２０７１９４号公報、特開平９−２０７１９５号公報、特開２００１−７１３３８号公報に開示されているような、流延ダイの構造の改良だけでは、流延ダイから流延した高分子液の流動性を抜本的に改善することは困難である。また、セルロースエステルなどを含む高分子液は、本来粘弾性体であり弾性的な性質も持っていることから、動的粘性や動的弾性率を考慮する必要がある。さらに、液晶表示装置用などの偏光板や、位相差板、光学補償フイルムなど均質な面状制御が必要な光学用途のフイルムは、面状品質に関する要求がますます厳しくなる傾向にある。
【００２１】
本発明は、上記事情に鑑み、溶液製膜法により製造する高分子フイルムの面状品質を一層向上させるため、高分子液の物性などに関する最適範囲を明らかにするとともに、好ましい剥離条件を明らかにすることにより、高分子フイルムの面状品質の制御が容易な溶液製膜法を提供することをことを目的とする。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、上記高分子フイルムを用いて光学的特性に優れた偏光板保護フィルム、光学機能性フィルム、偏光板および液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加圧した高分子液を流延ダイから吐出することにより支持体に流延させ、該支持体上に凝固させた膜を該支持体から剥離するとともに乾燥させて高分子フイルムを得る溶液製膜方法において、
上記流延ダイから上記支持体に吐出した上記高分子液の動的剛性率をＥ１（パスカル）および動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を越え、かつ３．０（１／秒）未満となるように、所定の溶媒を混合した高分子液を上記支持体に流延させることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明は、溶液製膜方法により製膜する高分子フィルムに用いる高分子液が、元来粘性のほかに弾性をも併せ持っていることから、溶液製膜方法を実施するために高分子液を流延ダイから吐出して支持体に流延させると、その高分子液がわずかではあるが脈動するので、高分子フイルムの面状をより厳格に制御するためには高分子液の物性を動的なものとしてとらえた方がより実状に合致するとの知見に基いてなされたものであり、本発明の溶液製膜方法を用いることにより、高分子液を支持体に流延させたときの膜の平面性などを向上させることができる。
【００２５】
また、本発明には、上記溶液製膜方法において、流延工程で２種類以上の高分子液を共流延する製造工程も含まれる。
【００２６】
さらに、本発明の溶液製膜方法により製膜した高分子フィルムを用いて構成した、偏光板保護フィルム、光学機能性フイルム、偏光板、および液晶表示装置も含まれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の溶液製膜法の実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態の溶液製膜法では、高分子液を流延する支持体が流延バンドである高分子フイルムの製造装置もしくは流延ドラムである高分子フイルムの製造装置とが用いられるので、はじめにそれらの高分子製造装置について説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に用いる高分子フイルムの製造装置のうちの支持体に流延バンドを用いた製造装置を示す図である。
【００３０】
図１に示す本実施形態の製造装置には、種類の異なるドープを供給するドープ供給装置が３つあり、第１のドープ供給装置１１には、内部に加熱溶解したドープ３を攪拌する攪拌翼２を有する貯蔵タンク１と、貯蔵タンク１内で攪拌されたドープ３を所定の圧力で送液する送液ポンプ４と、送液されたドープにブタノールなどの貧溶媒を供給する貧溶媒供給装置１４から送液ポンプ４を経由して供給される貧溶媒が混合されて所定の処方の高分子液を得るスタチックミキサ５と、不純物を除去するフィルタ６とを備えており、これらの間は高分子液を送液する送液管により結合されている。
【００３１】
ここで、ドープ３にブタノールなどの貧溶媒を混合するのは、高分子液を流延ベルト１７に流延して凝固させ膜を形成し、その膜を流延ベルト１７から剥離する際に所要のゲル強度を得るためである。ドープにブタノールなどの貧溶媒を混合する際には連続的に一定量ずつ混合する方が粘弾性を低くする上で効果的であり、スタチックミキサ５が用いられる。
【００３２】
また、ドープに貧溶媒を混合する場合、ドープが貧溶媒から悪影響を受けないようにするためには、スタチックミキサ５で貧溶媒を加熱混合し最終処方の高分子液を得てから、その高分子液を流延ベルト１７に吐出するまでの所要時間を１０分以内にすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態では、最終処方に調整されたドープを流延ベルトに流延させた直後の温度におけるそのドープの動的剛性率をＥ１（パスカル）、動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を超え、かつ３．０（１／秒）未満の範囲内であり、さらに動的粘性率ｎが、２０（パスカル・秒）を超え、かつ２００（パスカル・秒）未満の範囲内となるように、所定の分量、所定の貧溶媒を高分子液に混合する。
【００３４】
このように、動的剛性率や動的粘性率を考慮するのは、高分子液は元来粘性のほかに弾性をも併せ持っていること、高分子液を流延ベルト１７に吐出したときに高分子液がわずかではあるが脈動していると考えられることから、高分子フイルムの面状をより厳しく制御するためには高分子液の物性を動的なものとしてとらえた方がより実態に合致するとの知見を得たためである。
【００３５】
第２、第３のドープ供給装置１２，１３は、内部に加熱溶解したドープを攪拌する攪拌翼２を有する貯蔵タンク１と、貯蔵タンク１内で攪拌されたドープを所定の圧力で送液する送液ポンプ４とにより構成されており、その送液管には貧溶媒供給装置１４が結合されていない。
【００３６】
ここでは、第１から第３までのドープ供給装置１１，１２，１３それぞれが貯蔵タンク１を備えているが、貯蔵タンク１は必ずしも全てのドープ供給装置に備える必要はなく、共通の貯蔵タンク１を１つ設け、その共通の貯蔵タンク１から次工程にドープを送液する送液管の途中にそのドープを分流させる分岐管を設け、その分岐管を経由して他のドープ供給装置にドープを供給するように構成してもよいし、その分岐された送液管に、さらに希釈溶剤供給装置を接合し、希釈された高分子溶液を供給することにしてもよい。また、ドープ供給装置は、必ずしも３つ設ける必要はなく、１つであっても、２つであってもよい。
【００３７】
各ドープ供給装置１１，１２，１３から供給されるドープは送液ポンプ４で加圧されて、流延ダイ１５に送られるが、第１のドープ供給装置１１からはフイルムの表面層を構成する表面層ドープが送液され、第２のドープ供給装置１２からはフイルムの中心部を構成する基層ドープが送液され、第３のドープ供給装置１３からはフイルムの裏面層を構成する裏面層ドープが送液され、それらは流延ダイ１５で合流された後吐出して流延バンド１７に流延される。
【００３８】
ここで、高分子液を配管で送液する際の配管内の最高圧力は、５（ｋｇ／ｃｍ2）以上、かつ４０（ｋｇ／ｃｍ2）以下となるように加圧することが好ましく、流延ダイから吐出するときの高分子液の温度は、１０℃以上で、かつ５５℃以下であることが好ましい。
【００３９】
高分子液を、このような範囲で、加圧したり、加熱することにより動的剛性率、動的粘性率をより適正な範囲に収めることができる。
【００４０】
本実施形態では、流延ダイ１５に送液される各ドープは送液ポンプ４で加圧されて吐出するように構成されているが、これに限られるものではなく、流延ダイ１５の後方に減圧チャンバを設け、減圧チャンバにより流延部分を減圧することによりドープを流延バンド側に吸引させてもよい。また、ここでは流延ダイ１５に共流延ダイを用いているが必ずしもこれに限定する必要はない。なお、流延ダイ１５の構造などについては、後述する。
【００４１】
流延バンド１７は、１対の回転ドラム１６に表面が鏡面処理された無端状のベルトを巻き掛けたものであって、矢印Ａ方向に循環移動する。回転ドラム１６の一方の周面の上方、周面から少し離れた位置には、流延ダイ１５が配置され、送液ポンプ４で加圧された高分子液は、この流延ダイ１５から吐出して矢印Ａ方向に移動する流延バンド１７上に流延されて延伸し、走行中にベルト面に向けて送られる冷却空気などにより冷却されて凝固し膜を形成する。そして、流延バンド１７が略一循環した後に、膜は剥取ロール２０で剥ぎ取られ、剥ぎ取られた膜はロール搬送ゾーン２１を矢印Ｂ方向に送られる。
【００４２】
ここで、流延ダイ１５から流延された高分子液は、流延バンド１７などの支持体に流延した流延地点１７ａの温度が１０℃から５５℃と高くなっている。しかし、所定の剥離地点１７ｂまで走行する間に凝固させて膜を形成し、剥離地点１７ｂでその膜を剥離するためには、剥離地点１７ｂの温度が−３０℃から３０℃と低くなっていることが好ましい。剥離の容易化や、流延から剥離までの時間の短縮化を図るためには、流延地点１７ａと剥離地点１７ｂとの温度差を大きくする必要がある。しかし、温度差が５０℃を超える場合には、凝固した膜が収縮してカールが生じ、たとえカールを矯正する後工程を設けたとしても履歴が残ってしまう。また、温度差が５℃以下の場合は、流延ベルト１７に吐出した高分子液の冷却速度が遅くなるため、圧力から開放された後の高分子液の内圧と周囲の大気圧との圧力差により高分子液内の微量空気が膨張し、膜内に気泡が発生してしまう。したがって、流延地点１７ａと剥離地点１７ｂの温度差は５℃から５０℃の範囲内に収める必要がある。
【００４３】
流延バンド１７から剥離されて、ロール搬送ゾーン２１を搬送されたフイルムは、乾燥ゾーン２２に送られ、複数のロール２３に巻き掛けられて乾燥された後、冷却ゾーン２４を経由して常温まで冷却され、巻き取り機２５で巻き取られる。
【００４４】
ここで、流延ベルト１７から膜を剥離する場合の膜の動的剛性率は、２００００Ｐａを越えることが好ましい。膜を剥離する際のテンションにより、膜が伸長して厚みむらが生じるのを防止するためである。また、フイルムの厚みｔは、２０〜５００μｍが好ましく、３０〜３００μｍがより好ましく、３５〜２００μｍが最も好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４５】
図２は、本実施形態の高分子フイルムの製造装置のうち、支持体にドラムを用いた製造装置の一部を示す図である。
【００４６】
図２に示す高分子フイルムの製造装置は、図１に示した流延バンド１７の代わりに流延ドラム１８を用いている。流延バンド１７は、流延ドラム１８に比べて冷却時間が長くとれるため、沸点の高い貧溶媒を用いてゲル化を促進することができるが、製造速度を上げるには限界がある。一方流延ドラム１８は、流延ドラム１８自体を積極的に冷却することが可能であり、ゲル化の促進と冷却の促進とを併用することにより製造速度を上げることができるという利点がある。
【００４７】
しかし、ドープに貧溶媒を混合して、流延ダイ１５から流延ドラム１８に吐出した直後の高分子液の動的剛性率をＥ１（パスカル）、動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を越え、かつ３．０（１／秒）未満となるようにしたり、動的粘性率ｎを２０（パスカル・秒）を越え、かつ２００（パスカル・秒）未満となるようにする点、流延ドラム１８上で凝固させた膜を剥離する際の膜の動的剛性率Ｅ２が、２万（パスカル）を越えるようにする点、高分子液を、流延ダイ１５から吐出する前１０分以内にスタテイックミキサ５で最終処方に調整する点、高分子液を送液する際の配管内の最高圧力を５（ｋｇ／ｃｍ2）以上、かつ４０（ｋｇ／ｃｍ2）以下とする点、流延ダイ１５から流延ドラム１８に高分子液を吐出する際の高分子液の温度を１０℃以上、かつ５５℃以下にする点、流延ダイ１５から流延ドラム１８に高分子液を吐出する際の流延ダイ１５の温度と流延ドラム１８上に凝固させた膜を流延ドラム１８から剥離する際の流延ドラム１８の温度との温度差を、５℃を超え、かつ５０℃未満の範囲内とする点、および膜を流延ドラム１８から剥離する際の流延ドラム１８の温度をマイナス３０℃以上、かつ３０℃以下にする点は共通する。
【００４８】
また、ここに示す、支持体にドラムを用いた製造装置では、剥ぎ取りロール２０で剥離したフイルムは、所定のロール搬送ゾーン２１を乾燥風で乾燥しながら搬送された後、フイルムの両端をテンタ２６ａで把持して延伸搬送しながら乾燥するテンタ搬送ゾーン２６に送られる。
【００４９】
次に、本実施形態に用いるドープについて説明する。
【００５０】
ドープには、セルロースエステル、ポリカーボネートなどが含まれる。セルロースエステルとしては、セルロースの低級脂肪酸エステル（例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートおよびセルロースアセテートプロピオネートなど）が代表的である。低級脂肪酸は、炭素原子数６以下の脂肪酸を意味する。セルロースアセテートには、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）やセルロースジアセテート（ＤＡＣ）が含まれる。特に、本発明においてセルロースアシレート溶液からドープを調製することが好ましく、セルロースアシレートは、セルローストリアセテートであることがより好ましい。
【００５１】
また、ドープの溶剤としては、低級脂肪族炭化水素の塩化物や低級脂肪族アルコールが一般に使用される。低級脂肪族炭化水素の塩化物の例としては、メチレンクロライト、クロロホルムなどを挙げることができる。低級脂肪族アルコールの例には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソープロパノール、１−ブタノール、ｔ−ブタノール、２−メチルー２−ブタノール、２−メトキシエタノール及び２−ブトキシエタノールなどの炭素原子数１から６までのアルコールが挙げられるがこれらに限定されない。その他の溶剤の例としては、ハロゲン化炭化水素を実質的に含まないアセトンなどのケトン類、例えばメチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノンなど、炭素原子数４から１２のケトン類が挙げられるがこれらに限定されない。また、炭素原子数３から１２までのエステルを用いることもできる。例えばギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル及び２−エトキシーエチルアセテートなどが挙げられるがこれらに限定されない。さらに、炭素原子数が３から１２までのエーテルを用いることもできる。例えばジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソール及びフェネトールなどが挙げられるがこれらに限定されない。さらには、炭素原子数が５から８までの環状炭化水素類を用いることもできる。例えばシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン及びシクロオクタンなどが挙げられるがこれらに限定されない。
【００５２】
これらのうち、メチレンクロライトが溶剤として特に好ましい。また、メチレンクロライトに他の溶剤を混合して用いてもよい。ただし、メチレンクロライトの混合率は７０質量％以上であることが好ましい。溶剤はセルロースエステルフイルムの製膜工程において除去され、溶剤の残留量は一般に５質量％未満である。しかしながら、残留量は１質量％未満であることが好ましく、０．５質量％未満であることがさらに好ましい。
【００５３】
また、人体、環境への影響を考慮した場合、メチレンクロライトを使用しない溶媒を用いることが好ましい。この場合においては、酢酸メチル、前述したケトン類及びアルコール類の混合溶媒を用いることが好ましい。特にドープ調製用のポリマーにセルロースアシレートを選択した場合には、溶媒には、酢酸メチルを主溶媒に用いることが溶解性の点から好ましい。また、酢酸メチルには、ポリマーの溶解性を良好にする目的で、ケトン類やアルコール類の溶媒を混合することもできる。また添加剤として、可塑剤や紫外線吸収剤、劣化防止剤などをドープに添加してもよい。
【００５４】
本実施形態のドープに添加することができる可塑剤は、特に限定はないが、リン酸エステル系では、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルヒフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系では、ジエチルフタレート、ジメトキジエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート等、グリコール酸エステル系では、トリアセチン、トリブチリン、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等を単独あるいは併用するのが好ましい。さらに、特開平１１−８０３８１号公報、同１１−１２４４４５号公報、同１１−２４８９４０号公報に記載されている可塑剤も添加することができる。これら可塑剤は、セルロースアシレートに対し０．１〜２０質量％含まれるようにドープ中に混合することが望ましい。
【００５５】
また、本実施形態のドープには、一種類または二種類以上の紫外線吸収剤を添加することが好ましい。液晶用紫外線吸収剤としては、液晶の劣化防止の観点から、波長３７０ｎｍ以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ、液晶表示性の観点から、波長４００ｎｍ以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。
【００５６】
次に、本実施形態の高分子フイルムの主原料となるセルローストリアセテートを用いた高分子溶液の調整について説明する。
【００５７】
始めに、セルローストリアセテート粒子と溶媒とを混合し、セルローストリアセテート粒子を溶媒により膨潤させる膨潤工程をおこなう。膨潤工程の温度は、−１０〜５５℃であることが好ましく、通常は室温で実施する。セルローストリアセテートと溶媒との比率は、最終的に得られる溶液の濃度に応じて決定する。一般に、混合物中のセルローストリアセテートの量は、５〜３０質量％であることが好ましく、８〜２０質量％であることがさらに好ましく、１０〜１５質量％であることが最も好ましい。溶媒とセルローストリアセテートとの混合物は、セルローストリアセテートが充分に膨潤するまで撹拝することが好ましい。通常、混合攪拌時間は、１〜１８０分である。混合攪拌のみで膨潤から溶解まで進む場合があり、この際には、後述する加熱工程などのセルローストリアセテートを溶媒に溶解させる工程は、必ずしも行う必要はない。また、膨潤工程において、溶媒とセルローストリアセテート以外の成分、例えば、可塑剤、劣化防止剤、染料や紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００５８】
次に、ドープを１３０℃以上に加熱する加熱工程を行う。加熱温度は、１３０℃以上、望ましくは１６０℃以上、最も望ましくは１８０℃以上である。しかしながら、２５０℃を超えると、ドープ中のセルローストリアセテートの分解が生じるため、フイルムの品質が損なわれ、好ましくはない。この場合において、加熱速度は、１℃／分以上であることが好ましく、２℃／分以上であることがより好ましく、４℃／分以上であることがさらに好ましく、８℃／分以上であることが最も好ましい。加熱速度は、速いほど好ましいが、１００００℃／秒が理論的な上限であり、１０００℃／秒が技術的な上限であり、そして１００℃／秒が実用的な上限である。なお、加熱速度とは、加熱を開始する時の温度と最終的な加熱温度との差を、加熱開始時から最終的な加熱温度に達するまでの時間で割った値である。加熱方法は、オートクレーブ方式、多管式熱交換器、スクリュー押し出し機、スタチックミキサなどの何れの方法であっても良い。
【００５９】
また、加熱時間は、２０秒以上４時間以下が好ましい。加熱時間が２０秒に満たない場合、加熱溶解したドープに不溶解物が残存して高品質なフイルムを作製することができない。また、この不溶解物をフィルタにより取り除く場合でも、フィルタの寿命を極端に短くする。加熱時間の始期は、目的温度に達したときから測定するものとし、終期は、目的温度から冷却を開始したときとする。なお、装置の冷却は、自然冷却であっても良いし、強制的な冷却であっても良い。
【００６０】
ここで、加熱工程においては、溶液が沸騰しないように調整された圧力下で、溶媒の大気圧における沸点以上の温度までドープを加熱することが好ましい。加圧することによって、ドープの発泡を防止して、均一なドープを得ることができる。この時、加圧する圧力は、加熱温度と溶媒の沸点との関係で決定する。
【００６１】
また、ドープを、加熱工程の前に冷却すると、セルローストリアセテート中に溶媒を急速かつ有効に浸透せしめ溶解が促進されるので、光学的性質の良好なフイルムを得ることができる。常温で容易に溶解し得ない系と、不溶解物が多くなる系は、冷却または加熱あるいは両者を組み合わせて用いると、良好なドープを調製することができる。有効な温度条件はマイナス１００℃〜マイナス１０℃である。冷却工程においては、冷却時の結露による水分混入を避けるため、密閉容器を用いることが望ましい。また、冷却時に減圧すると、冷却時間を短縮することができる。減圧を実施するためには、耐圧性容器を用いることが望ましい。また、この冷却工程は、加熱工程の後に実施することも有効である。なお、溶解が不充分である場合は、冷却工程から加熱工程までを繰り返し実施してもよく、溶解が充分であるかどうかは、目視により溶液の外観を観察して判断することができる。
【００６２】
なお、本実施形態の溶液製腹方法において２種類以上のドープを調製して共流延する場合、例えば、同時に３層構造のフイルムを形成する場合、内層用のドープにはセルローストリアセテートを多めに含有させ、内層の表面と裏面に形成される外層用のドープには、比較的セルローストリアセテートを少なめに含有させることにより、平面性、透明性または成型加工性に優れたフイルムを形成することができるが、ドープの調整はこれに限定されない。
【００６３】
次に、支持体である流延バンドもしくは流延ドラムに流延させる流延ダイについて説明する。
【００６４】
図３から図７は、フイルムを製膜する際に用いるフラットダイを示す図である。
【００６５】
図３に示すマニホールドダイ３０は、高分子液を一旦貯留して、流延バンド１７に高分子液を吐出する圧力がフイルムの幅方向に均一になるようにマニホールド３０ａが設けられている。そしてマニホールド３０ａ内で均一な圧力となった高分子液は、ダイリップ３０ｂから吐出され、流延バンド１７にはリボン状高分子液３０ｃが流延される。図４に分解したマニホールドダイ３０の平面を示すように、ダイリップ３０ｂに平行に円筒状のマニホールド３０ａが設けられている。そして、高分子液は、中央の供給孔３０ｄから供給されるので、供給孔３０ａからダイリップ３０ｂまで高分子液が流れる流動長が、中央部と両端とでは相当違うので、ダイリップ３０ｂからの吐出しを均一にするため所定の大きさのマニホルド３０ａが設けられている。また、図５に分解した平面を示すコートハンガダイ３１のマニホールド３１ａは、マニホールドダイ３０のマニホールド３０ａのように大きくはないが、扇形に広がり、その広がり角度が大きいので、吐出した膜の厚みの均一度が悪くならないように魚の尾のような扇形３１ｅになっている。
【００６６】
ここで、マニホールドダイ３０は、ダイリップ３０ｂの間隙が、０．４ｍｍ以上、かつ２．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００６７】
図６に示す流延ダイは、多層フイルムを製膜する際に用いるマルチマニホールド型共流延ダイ３２であり、３つのマニホールド３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有している。３つのマニホールド３２ａ，３２ｂ，３２ｃから３層状に合流した高分子液は、ダイリップ３２ｄから吐き出され、流延ベルト１７にはリボン状高分子液３２ｅが流延されて３層構造のフイルムを形成する。
【００６８】
ここで、マルチマニホールド型共流延ダイ３２は、ダイリップ３２ｄの間隙が、０．４ｍｍ以上、かつ２．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００６９】
図７に示す流延ダイは、フィードブロック型共流延ダイ３３で、このフィードブロック型共流延ダイ３３は、フィードブロック３３ａが設けられ、フィードブロック３３ａから給液される表面層用高分子液３４ｂと裏面層用高分子液３４ｃと中間層用高分子液３４ａとが合流した複数層用高分子液３４ｄを、さらに図３に示したマニホールドダイ３０を経由して流延させるものである。
【００７０】
図８に示す流延ダイは、逐次流延ダイ３５で、図３に示したマニホールドダイ３０を、流延ベルト１７の移動する矢印方向Ａに関し位置を少しずつずらして３つ配置し、矢印Ａ方向の上流側から順に、裏面層用高分子液３４ｃ、中間層用高分子液３４ａ、表面層用高分子液３４ｂの順にそれぞれのマニホールドダイ３０から流延ベルトに流延させる。
【００７１】
ここで、流延ダイと支持体（流延バンド又は流延ドラム）との間隔は、通常１ｍｍから１０ｍｍの範囲で設定し、好ましくは１．５ｍｍから６ｍｍの範囲で設定するのがよいが、これに限定されるものではない。
【００７２】
次に、得られた高分子フイルムの用途について説明する。
【００７３】
得られた高分子フイルムは、偏光板保護フィルムとして用いることができる。この偏光板保護フィルムをポリビニルアルコールなどから形成された偏光素子の両面に貼付することで偏光板を形成することができる。また、高分子フイルム上に光学補償シートを貼付した光学補償フイルム、防眩層を高分子フイルム上に積層させた反射防止フィルムなどの光機能性フィルムとして用いることもできる。さらに、これら製品を用いて、液晶表示装置の一部を構成することも可能である。
【００７４】
【実施例】
次に、高分子溶液の実施例について説明する。
【００７５】
本実施形態の溶液製膜方法を用い、層構成、製膜速度、膜厚などの基本条件を変化させるとともに、高分子液の、組成（基層、表面層もしくは裏面層）、動的粘性率、動的剛性率／動的粘性率（ｎ）を変化させて製膜した高分子フィルムについて、フィルムの面状を評価し、併せて剥離時の剥げ残りの有無についてもチエックした。
【００７６】
また、比較のために、動的粘性率もしくは動的剛性率／動的粘性率（ｎ）が本実施形態において設定された条件から外れた高分子液を用いて製膜したフィルムについても、比較例として同様に評価した。
【００７７】
高分子フイルムの面状評価は、蛍光灯の反射光および透過光にて角度を変化させて検査し、フイルムの厚みムラに起因するフイルム表面の凹凸の状態、傷の有無を次の基準で官能評価した。
凹凸がなく傷もない：◎
傷はないが弱い凹凸が少しある：○
弱い凹凸が少しあり、微小な傷がある：△
強い凹凸があるか、あるいは傷がある：×
また、動的剛性率と動的粘性率については、ストレス制御式レオメータＣＳＬ５００型（Ｉ．Ｔ．Ｓ．製）を用い、測定温度３５℃、コーン（直径４ｃｍ、２°）、周波数１Ｈｚ、変位２％で測定した。
【００７８】
［実施例１］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；単層
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）８２０００
（面状評価結果） ○
【００７９】
［実施例２］
（基本条件）
製膜速度；４５ｍ／分、フィルム製品厚さ；４０μｍ、層構成；単層
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）８２０００
（面状評価結果） ○
【００８０】
［実施例３］
（基本条件）
製膜速度；４５ｍ／分、フィルム製品厚さ；４０μｍ、層構成；２層
表面層厚さ；０、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；１２５０００
（面状評価結果） ◎
【００８１】
［実施例４］
（基本条件）
製膜速度；８０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；８７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．４質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；７８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；１４０
Ｅ１／ｎ；１．７９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；８３０００
（面状評価結果） ◎
【００８２】
［実施例５］
（基本条件）
製膜速度；１００ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；７７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．０質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．０質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；５５
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；８３
Ｅ１／ｎ；１．５１
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；５０２００
（面状評価結果） ◎
【００８３】
［実施例６］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；４０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１０６
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２３３
Ｅ１／ｎ；２．２０
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；７７．０質量部
トリフェニルフォスフェード；６．０質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．０質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．９質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；５５
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；８３
Ｅ１／ｎ；１．５１
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；５０２００
（面状評価結果） ◎
【００８４】
［比較例１］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；単層
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７２．０質量部
メタノール；９３．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；８８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３１８
Ｅ１／ｎ；３．６１
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）１９００００
（面状評価結果） ×
【００８５】
［比較例２］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７２．０質量部
メタノール；９３．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；８８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３１８
Ｅ１／ｎ；３．６１
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；１００．０質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７９．０質量部
メタノール；８５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；９９
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３０２
Ｅ１／ｎ；３．０５
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；１４５８００
（面状評価結果） △
【００８６】
［比較例３］
（基本条件）
製膜速度；６０ｍ／分、フィルム製品厚さ；８０μｍ、層構成；３層
表面層厚さ；３μｍ、裏面層厚さ；３μｍ
支持体温度；マイナス５℃、流延ダイ温度；３５℃
（組成と物性）
「基層」
セルローストリアセテート；１００質量部
トリフェニルフォスフェード；７．８質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；３．９質量部
メチレンクロライド；２７２．０質量部
メタノール；９３．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；１．０質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；８８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；３１８
Ｅ１／ｎ；３．６１
「表面層もしくは裏面層（支持体側）」
セルローストリアセテート；５８．０質量部
トリフェニルフォスフェード；４．５質量部
ビフェニルジフェニルフォスフェード；２．３質量部
メチレンクロライド；３００．０質量部
メタノール；６５．０質量部
ｎブタノール；７．０質量部
紫外線吸収剤；０．７質量部
動的粘性率（パスカル・秒）ｎ；１８
動的剛性率（パスカル）Ｅ１；２５
Ｅ１／ｎ；１．３９
「共通」 フィルム層内最低動的剛性率（パスカル）；１９０００
（面状評価結果） ×（剥げ残りによる）
【００８７】
上述した各実施例、および各比較例において、支持体から膜を剥離する際の剥げ残りの有無についてチエックしたところ、実施例１から実施例６、および比較例１、比較例２に関しては剥げ残りは発生しなかった。しかし、比較例３においては、剥げ残りが発生した。
【００８８】
以上の結果に基づいて、Ｅ１／ｎが０．１（１／秒）を越え、かつ３．０（１／秒）未満となるよう設定された高分子液を支持体に流延させれば面状の良好な高分子フィルムを製膜することができることが確認できた。また、動的粘性率が２０（パスカル・秒）以上あれば、剥げ残りが発生しないことも確認された。
【００８９】
【発明の効果】
本発明の溶液製膜法によれば、溶液製膜法により良好な面状品質の高分子フイルムを製造するのに最適な高分子液の物性や好ましい剥離条件に基づいて高分子液の混合を制御したり、支持体の冷却温度を制御すればよいので、面状が良好な高分子フイルムを安定な状態で、かつ高速度に製造することができる。また、本発明の溶液性製膜法により製膜した高分子フイルムを用いて、光学的特性に優れた偏光板保護フィルム、光学機能性フィルム、偏光板および液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に用いる高分子フイルムの製造装置のうちの支持体に流延バンドを用いた製造装置を示す図である。
【図２】本実施形態の高分子フイルムの製造装置のうち、支持体にドラムを用いた製造装置の一部を示す図である。
【図３】マニホールドダイを示す図である。
【図４】マニホールドダイを分解した平面を示す図である。
【図５】コートハンガダイを分解した平面を示す図である
【図６】マルチマニホールド型共流延ダイを示す図である。
【図７】フィードブロック型共流延ダイを示す図である。
【図８】逐次流延ダイを示す図である。
【符号の説明】
１ 貯蔵タンク
２ 攪拌翼
４ 送液ポンプ
５ スタチックミキサ
６ フィルタ
１１ 第１のドープ供給装置
１２ 第２のドープ供給装置
１３ 第３のドープ供給装置
１４ 貧溶媒供給装置
１５ 流延ダイ
１６ 回転ドラム
１７ 流延バンド
１７ａ 流延地点
１７ｂ 剥離地点
１８ 流延ドラム
２０ 剥ぎ取りドラム
２１ ロール搬送ゾーン
２２ 乾燥ゾーン
２３ ロール
２４ 冷却ゾーン
２５ 巻き取り機
２６ テンタ搬送ゾーン
２６ａ テンタ
３０ マニホールドダイ
３０ａ，３１ａ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ マニホールド
３０ｂ，３２ｄ ダイリップ
３０ｃ，３２ｅ リボン状高分子液
３０ｄ 供給孔
３１ コートハンガーダイ
３１ｅ 扇形
３２ マルチマニホールド型共流延ダイ
３３ フィードブロック型共流延ダイ
３３ａ フィードブロック
３４ａ 中間層用高分子液
３４ｂ 表面層用高分子液
３４ｃ 裏面層用高分子液
３４ｄ 複数層用高分子液
３５ 逐次流延ダイ
Claims (11)
- 加圧したセルロースエステル溶液を流延ダイから吐出することにより支持体に流延させ、該支持体上に凝固させた膜を該支持体から剥離するとともに乾燥させてセルロースエステルフイルムを得る溶液製膜方法において、
前記流延ダイから前記支持体に吐出した前記セルロースエステル溶液の３５℃における動的剛性率をＥ１（パスカル）および動的粘性率をｎ（パスカル・秒）としたときに、Ｅ１／ｎが１．５０（１／秒）を超え、かつ３．０５（１／秒）未満となるように、所定の溶媒を混合し、該流延ダイに到達する前に貧溶媒が混合されて最終処方に調整された該セルロースエステル溶液を前記支持体に流延させることを特徴とする溶液製膜方法。 - 前記動的粘性率ｎが５４（パスカル・秒）を超え、かつ７９（パスカル・秒）未満となるように、所定の溶媒を混合したセルロースエステル溶液を前記支持体に流延させることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記セルロースエステル溶液は、前記流延ダイから吐出する以前１０分以内に最終処方に調整されることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記セルロースエステル溶液は、スタテイックミキサにより前記貧溶媒が混合されて最終処方に調整されることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記セルロースエステル溶液は、配管内を加圧されて前記流延ダイまで送液されるものであって、該配管内の最高圧力が５（ｋｇ／ｃｍ 2 ）以上、かつ４０（ｋｇ／ｃｍ 2 ）以内であることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- ２種類以上のセルロースエステル溶液を、合流させた後に前記支持体に吐出して流延させる共流延工程、あるいは位置をずらして前記支持体に吐出して流延させる逐次流延工程を有し、
前記２種類以上のセルロースエステル溶液のうちの前記支持体に吐出して流延させた際に該支持体に接する裏面層、または該裏面層と該裏面層とは反対側の表面層とを形成するセルロースエステル溶液が、前記所定の溶媒を混合したセルロースエステル溶液であることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の溶液製膜方法。 - 前記支持体上に凝固させた膜を該支持体から剥離する際の該膜の動的剛性率Ｅ２が、２万（パスカル）を越えることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記流延ダイから前記支持体に前記セルロースエステル溶液を吐出する際の該流延ダイの温度と該支持体上に凝固させた膜を該支持体から剥離する際の該支持体の温度との温度差が、５℃を越え、かつ５０℃未満であることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記流延ダイから前記支持体に前記セルロースエステル溶液を吐出する際の該高分子液の温度が、１０℃以上、かつ５５℃以下であることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記支持体から凝固した膜を剥離する際の該支持体の温度が、マイナス３０℃以上、かつ３０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
- 前記流延ダイは、リップの間隙が、０．４ｍｍ以上、かつ２．０ｍｍ以下のものであることを特徴とする請求項１記載の溶液製膜方法。
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