溶液制膜设备及方法
【专利摘要】本发明提供一种制作聚合物膜的溶液制膜设备及方法。本发明防止用于溶液制膜的奥氏体系不锈钢制的带的马氏体化。从背面通过多个导辊(24)来支撑被架设于滚筒的带(23)。在导辊(24)的支座(30)与支撑框(31)之间设置阻尼器(32)。使阻尼器(32)由橡胶状弹性体构成。当带(23)与各导辊(24)接触时，施加至带(23)的垂直阻力通过阻尼器(32)而得以降低。由此，防止奥氏体系不锈钢制的带(23)的马氏体化。因此，能够消除因马氏体化引起的膜的厚度不均。
【专利说明】溶液制膜设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制作聚合物膜(polymer film)的溶液制膜设备及方法。
【背景技术】
[0002]聚合物膜(以下称作膜)由于具有优异的透光性或柔软性且能够轻量膜化等的优点，因而作为光学功能性膜而被用于多种领域。其中，使用酰化纤维素(celluloseacylate)等的纤维素酯(cellulose ester)系膜具有高坚韧性、低光学异向性及低延迟(retardation),且更为廉价，因此被广泛用于液晶显示装置(Liquid Crystal Display,LCD)的构成构件即偏光板的保护膜、光学补偿膜、抗反射膜或视角扩大膜等。
[0003]这些光学功能性膜例如是通过溶液制膜方法而制造。溶液制膜方法是通过如下方式来制造膜，即:将聚合物主要溶解于有机溶剂中而调制浓液(dope)之后，使浓液流延在架设于多个滚筒(drum)而连续行走的带(band)上，剥取该浓液并进行干燥。在溶液制膜方法中，作为带的形成材料，使用富有加工性且耐蚀性或耐磨耗性优异的奥氏体(austenite)系的不锈钢。
[0004]上述带是由导棍(guide rollor)从内侧予以支撑,而抑制上下方向的挠曲或振动等。因此，在与各导辊接触时，对于带施加有来自导辊的垂直阻力。然而，若对带使用奥氏体系的不锈钢，则存在因该垂直阻力而导致带的一部分马氏体(martensite)化的问题。
[0005]因与导辊的接触而引起的带的马氏体化，是与带的行走方向大致平行地产生。而且，若奥氏体系的不锈钢发生马氏体化，则体积会膨胀。因此，带的马氏体化会造成与行走方向大致平行的纹路状的变形，而显现在带的表面。此种带表面的变形将转印至膜，成为膜的厚度不均的主要原因。
[0006]因此，在专利文献I中，通过对支撑架设于各滚筒间的带的导辊的表面进行橡胶涂敷(rubber lining)，从而减小来自导辊的垂直阻力。由此，能够防止带的马氏体化，消除膜的厚度不均。而且，在专利文献2中，通过使导辊彼此的间隔与导辊周长的关系存在一定范围内，从而抑制高速制膜时的带的振动。专利文献3中，通过驱动导辊旋转，来抑制高速制膜时的带的振动。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利特开2008-221761号公报
[0010]专利文献2:日本专利特开2002-307460号公报
[0011]专利文献3:日本专利特开2003-25352号公报
[0012]但是，在专利文献I的使用进行了橡胶涂敷的导辊的情况下，存在如下问题:根据流延条件，会因溶剂环境或背面加热造成的高温环境等，导致涂敷的橡胶变得容易发生劣化，从而造成寿命变短。而且，一旦开始劣化，从橡胶产生的粉末会滞留在带与滚筒之间，成为使滚筒与带之间的摩擦变得不均匀的原因，带的位置控制也变得困难。专利文献2、专利文献3中，导辊为金属辊且与带接触，因此无法阻止马氏体化。因此，膜会产生因马氏体化引起的厚度不均。
【发明内容】
[0013]本发明是有鉴于上述课题而完成，其目的在于，在对支撑流延膜的带使用奥氏体系的不锈钢时，防止带的马氏体化。
[0014]为了达成上述课题，本发明的溶液制膜设备的特征在于包括:奥氏体系不锈钢制的带，架设在多个滚筒上，通过各滚筒的旋转而行走；模具(die)，将包含聚合物和溶剂的浓液喷出到行走中的带上，而形成流延膜；剥取辊，剥取带上的流延膜而作为膜；导辊，与各滚筒平行地配置，与带的内面接触而从内侧支撑带；支座，使导辊旋转自如地来进行支撑:以及阻尼器(damper)，使导辊的周面相对于带而在带的宽度方向垂直面内可倾斜地支撑导辊。
[0015]另外，此处所说的“平行地配置”，包括导辊相对于各滚筒而大致平行地配置的情况。
[0016]另外，优选导辊的周面为金属制。优选阻尼器是以支撑支座的方式而设。而且，也可还包括:可动板，支撑导辊的两侧的支座；以及摆动支撑部，设在带的宽度方向中心，在带的宽度方向垂直面内摆动自如地支撑可动版，且在抑制可动板的摆动的位置设置阻尼器。而且，也可以在与导辊的旋转轴之间支撑导辊的周面的方式来设置阻尼器。阻尼器可由弹性材料(elastomer)制的弹性体构成,使用伸缩式的气缸阻尼器(cylinder damper),或者使用有源阻尼器(active damper),该有源阻尼器具有测压元件(load cell),且基于该测压元件的压力信号而受到液压控制。
[0017]优选导辊是在各滚筒之间排列设置有多个，且阻尼器被配置在导辊的两侧。
[0018]本发明的溶液制膜方法是使奥氏体系不锈钢制的带架设于多个滚筒而旋转行走，从模具使包含聚合物和溶剂的浓液喷出至带的表面而形成流延膜，并从带剥取流延膜而作为膜，所述溶液制膜方法的特征在于:利用多个导辊来支撑带，使导辊的周面相对于带而在宽度方向垂直面内可倾斜地通过阻尼器来支撑导辊。
[0019](发明的效果)
[0020]根据本发明，通过支座使导辊旋转自如地来进行支撑，所述导辊与带的内面接触而从内侧支撑带，该导辊的周面相对于带而在宽度方向垂直面内可倾斜地由阻尼器予以支撑，由此，通过阻尼器的缓冲作用，不会对带施加过大的垂直阻力。因此，当对带使用奥氏体系不锈钢时，可防止带的马氏体化。而且，通过防止带的马氏体化，能够制造无厚度不均的膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示本发明的溶液制膜设备的概要的侧视图。
[0022]图2是表示流延装置的概要的立体图。
[0023]图3是表示由具有阻尼器的支座所支撑的导辊与带的立体图。
[0024]图4是表示另一实施方式中的导辊、支座与有源阻尼器的侧视图。
[0025]图5是使导辊在带的宽度方向中央，在宽度方向铅垂面内摆动(swing)的另一实施方式的正视图。[0026]图6是表示在金属制筒的内周面与旋转轴之间具有橡胶制阻尼器的另一实施方式的导辊且包含局部剖面的正视图。
[0027]图7是表示表面凹凸测定装置的概要的正视图。
[0028]图8是表示横纹显现的加速疲劳测试装置的概要的正视图。
[0029]图9是表示辊表面劣化 的加速疲劳测试装置的概要的正视图。
[0030][符号的说明]
[0031]10:溶液制膜设备
[0032]11:流延装置
[0033]12:第I拉幅机
[0034]13:卷筒干燥装置
[0035]14:第2拉幅机
[0036]15:切条机
[0037]16:卷绕装置
[0038]21:滚筒
[0039]22:滚筒
[0040]23:带
[0041]23a:上侧带
[0042]24:导辊
[0043]24a、74:旋转轴
[0044]25:模具
[0045]26、42、44:管道
[0046]27:减压腔室
[0047]28:剥取辊
[0048]30,52,75:支座
[0049]31:支撑框
[0050]32:阻尼器
[0051]35:浓液
[0052]36:液珠
[0053]37:流延膜
[0054]40:膜
[0055]41、43:夹具
[0056]45:卷筒
[0057]50:阻尼器本体
[0058]51:有源阻尼器
[0059]52a:轴承
[0060]52b:框体
[0061]53:测压元件
[0062]54:信号处理部
[0063]55:液压调节部[0064]60:阻尼器
[0065]61:可动板
[0066]62:摆动轴
[0067]63:臂
[0068]65:螺旋弹簧
[0069]66,67,83a:托架
[0070]70:导辊
[0071]71:棍本体
[0072]72:阻尼器
[0073]73:容置套筒
[0074]76:表面凹凸测定装置
[0075]77:激光位移计
[0076]77a:传感器头
[0077]77b:控制器
[0078]78:位移计移动机构
[0079]79:个人电脑
[0080]79a:显示器
[0081]80:伺服马达
[0082]80a:伺服马达控制器
[0083]81:滚珠丝杠
[0084]82:导轨
[0085]83:移动台
[0086]90、97:加速疲劳测试装置
[0087]91:测试带片
[0088]92:抓持件
[0089]93:振动赋予装置
[0090]94:测试台
[0091]95:导辊装置
[0092]96:安装台
[0093]98:驱动辊
[0094]99:振动赋予旋转机构
[0095]A:箭头
[0096]Dd:距离数据
[0097]Sd:位移量数据
【具体实施方式】
[0098](溶液制膜设备)
[0099]如图1所示，溶液制膜设备10具备流延装置11、第I拉幅机(tenter) 12、卷筒干燥装置13、第2拉幅机14、切条机(slitter) 15及卷绕装置16，这些装置是从上游侧依次串联连接。[0100]如图2所示，流延装置11具备滚筒21、滚筒22 ;架设于这些滚筒21、滚筒22的无端(endless)的带23 ;导棍24 ;模具25 ;管道(duct)(膜干燥机)26 ;减压腔室(chamber) 27 (参照图1);以及剥取辊28。带23是作为形成为环状的金属制流延支撑体而发挥功能，且架设于第I滚筒21与第2滚筒22的周面。第I滚筒21是通过马达(motor)(省略图示)来旋转驱动，由此，带23沿箭头A所示的第I方向行走。
[0101]导辊24从背面侧支撑上侧带23a，且在行走方向上，以适当的间距(pitch)、例如
3.5m的间距，与各滚筒21、滚筒22的旋转轴平行地配置。如图3所示，导辊24经由支座30而固定于流延室的支撑框31。在支座30与支撑框31之间配置有阻尼器32。
[0102]阻尼器32为弹性材料制，例如是由橡胶状弹性体构成，当带23接触导辊24而垂直阻力产生作用时受到压缩。这样，因导辊24而有垂直阻力作用于带23的现象，例如是发生在带张力(band tension)在宽度方向左右产生了变化之时。当带张力左右变化时，会对带23与导辊24之间施加不均匀的力。由于该不均匀的力，带23的一部分发生马氏体化而劣化，或者在导辊24的表面产生划痕。与此相对，通过设置阻尼器32，不会再有一定以上的垂直阻力作用于带23。因此，包含奥氏体系不锈钢的带23因垂直阻力而马氏体化的现象得到抑制，不会在导辊24的表面产生摩擦划痕等。
[0103]如图2所示，在第I滚筒21的上方配置模具25。模具25使浓液35成为液珠(bead) 36而连续地流向行走的带23。由此，在带23上形成流延膜37。浓液35例如是将酰化纤维素溶解于溶剂中而成，通过未图示的浓液制造线(line)而制造，并被供给至模具25。
[0104]如图1所示，相对于来自模具25的液珠36，在带23的行走方向的上游，设有减压腔室27。该减压腔室27对液珠36的上游侧区域(area)的环境进行抽吸而对所述区域进行减压，使液珠36的振动减少。
[0105]为了提高制造速度，通过第2滚筒22及带23来对朝向剥取辊28的流延膜37进行加热。而且，在流延位置，通过第I滚筒21来冷却带23，以免带23过度升温。为此，各滚筒21、滚筒22具有未图示的温度调节装置。
[0106]管道26是沿着带23的行走路径而排列设置有多个。各管道26分别连接于具有鼓风机的暖风控制器(controller)(均无图示)，从流出口吹入干燥风。暖风控制器独立控制干燥风的温度、湿度、流量。通过干燥风的温度及流量控制与滚筒21、滚筒22自身借助温度调节装置的温度控制，来调节流延膜37的温度，从而使溶剂从流延膜37蒸发，而进行流延膜37的干燥。并且，流延膜37被固化至达到能够以第I拉幅机12来搬送的程度，从而被赋予自支撑性。
[0107]在相对于模具25为行走方向上游侧且第I滚筒21的周面附近设有剥取辊28。剥取辊28在从带23剥取处于含有溶剂的状态且已进行了干燥的流延膜37时，支撑流延膜37。剥取的流延膜37即膜40被引导至第I拉幅机12。
[0108]在第I拉幅机12中，通过夹具(clip) 41来抓持膜40的两侧缘部，通过从管道42送出干燥风，从而一边搬送膜40，一边赋予朝向膜宽方向的张力，而拉展膜40的宽度。
[0109]在卷筒干燥装置13中，将膜40卷绕至多个卷筒45而进行搬送。对于卷筒干燥装置13的内部环境，通过未图示的温度调节机来调节温度或湿度等，在膜40被搬送的期间，溶剂从膜40蒸发。
[0110]第2拉幅机14是与第I拉幅机12同样的结构，具有夹具43及管道44。第2拉幅机14通过夹具43来保持并延展膜40。通过该延展，制成具有所需的光学特性的膜40。另外，根据膜40的光学特性，也可不使用第2拉幅机14。
[0111]切条机15将包含因第I拉幅机12或第2拉幅机14的各夹具41、夹具43造成的保持痕迹的侧部予以切除。被切除了侧部的膜40由卷绕装置16卷绕成卷筒状。通过本发明获得的卷筒状膜40尤其可用于相位差膜或偏光板保护膜。
[0112]上述实施方式中，使用了橡胶状弹性体来作为阻尼器32，但可使用基于液压或空压等的气缸阻尼器等各种阻尼器取代于此。进而，例如也可如图4所示，使用有源阻尼器51。
[0113]有源阻尼器51在支座52内具有测压元件53。来自该测压元件53的与垂直阻力相应的信号被送往信号处理部54。信号处理部54具有比较器(comparator)，比较器将来自测压元件53的信号与阈值进行比较，当信号超过一定值时，将液压信号送往液压调节部55。在液压调节部55中，基于液压信号来控制送往阻尼器本体50的液压，朝向使垂直阻力减少的方向施加液压。
[0114]测压元件53被配置在支座52内的轴承(bearing) 52a与框体52b之间。阻尼器本体50在支座52的下表面，配置在支座52与支撑框31之间。本实施方式的情况下，基于由测压元件53检测出的信号来控制液压，因此迅速的衰减控制成为可能，马氏体化的抑制效果更高。而且，高速制膜时的带23的振动得到抑制，因此因带23的振动而产生的层阶不均(在膜长度方向上周期性地产生的厚度不均)得到抑制。
[0115]也可不如图3或图4般在对导辊24的旋转轴24a的两端进行支撑的支座30、支座52设置阻尼器32或阻尼器本体50，而如图5所示般配置阻尼器60。此时，将支座30安装于可动板61,通过阻尼器60来使该可动板61的摆动(swing)衰减。并且,通过在带23的宽度方向中央部设于下方的摆动轴62，从而在带宽度方向铅垂面内摆动自如地构成可动板61。在该可动板61的下方，突出有臂(arm) 63。在该臂63上设置抑制可动板61的摆动的阻尼器60。而且，通过2个螺旋弹簧65的赋能，将可动板61保持于中立位置。阻尼器60或螺旋弹簧65经由托架(bracket)66、托架67而安装于支撑框31。另外，阻尼器60是使用包含气缸的液压阻尼器，但也可使用图3所示的包含橡胶状弹性体的阻尼器或图4所示的包含有源阻尼器的阻尼器。
[0116]上述各实施方式中，对在支座30、支座52与支撑框31之间使用阻尼器32、阻尼器50的例子进行了说明，但也可如图6所示，使导辊70由辊本体71、橡胶制阻尼器72、容置套筒(receiving sleeve) 73、旋转轴74构成。辊本体71为金属制，例如包含SUS304、SUS316等不锈钢材、对表面进行了硬铬镀敷(hard chrome plating)处理的不锈钢材等。橡胶制阻尼器72为圆筒状的橡胶状弹性体，且配置在辊本体71与容置套筒73之间。当带23的支撑力增加，而其垂直阻力欲增大时，则借助橡胶制阻尼器72，辊本体71相对于旋转轴74的倾斜角度发生变化。因此，因垂直阻力引起的带23的马氏体化得以抑制。另外，导辊70是经由支座75而安装于支撑框31。
[0117]在本发明的溶液制膜设备中，作为制品的膜的宽度优选为600mm以上，更优选为1400mm以上、2500mm以下。另外，在膜的宽度大于2500mm时也有效果。而且，膜的膜厚优选为20μπι以上、80μπι以下。作为聚合物膜的原料的聚合物并无特别限定，例如有酰化纤维素或环状聚烯烃(polyolefin)等。
[0118]本发明的酰化纤维素中所用的酰基也可仅为一种，或者还可使用两种以上的酰基。当使用两种以上的酰基时，优选该酰基之一为乙酰基。将纤维素的羟基以羧酸来酯化的比例、即酰基的取代率优选满足所有下述数式⑴~数式(III)。另外，在以下的数式⑴~数式(III)中，A及B表示酰基的取代率，A为乙酰基的取代率，而且，B为碳原子数3~22的酰基的取代率。而且，优选三乙酰纤维素(triacetyl cellulose,TAC)的90重量％以上为0.1mm~4_的粒子。
[0119](1)2.0 ≤ A+B ≤3.0
[0120](II) 1.0 ^ A ^ 3.0
[0121](III)O ^ B ^ 2.9
[0122]酰基的总取代率A+B更优选为2.20以上、2.90以下，特别优选为2.40以上、2.88以下。而且，碳原子数3~22的酰基的取代率B更优选为0.30以上，特别优选为0.5以上。
[0123]对于酰化纤维素的详细，在日本专利特开2005-104148号的段落[0140]至段落[0195]中有所记载。这些记载也能够适用于本发明。而且，对于溶剂及塑化剂、抗老化剂、紫外线吸收剂(UV剂)、光学异向性控制剂、延迟控制剂、染料、消光剂、剥离剂、剥离促进剂等添加剂，同样在日本专利特开2005-104148号的段落[0196]至段落[0516]中也有详细记载。
[0124]为了确认本发明的阻尼器带来的效果而进行了实验。实施例1中，如图3所示，在支座30的下部且与支撑框31之间，配置有包含橡胶状弹性体的阻尼器32。实施例2中，使用了液压阻尼器(省略图示)取代实施例1的阻尼器32。实施例3如图4所示，在支座52的下部与支撑框31之间配置着有源阻尼器51。实施例4如图5所示，设置摆动型的可动板61，使阻尼器发挥作用以抑制该可动板61的摆动，从而减小垂直阻力。实施例5如图6所示，在包含金属制筒的辊本体71与旋转轴74之间，配置有包含橡胶制圆筒体的阻尼器72。实施例6使用专利文献I中揭示的进行了橡胶涂敷的导辊取代图3所示的导辊24，除此以外，采用与实施例3相同的结构。涂敷的橡胶是使用橡胶I (氟橡胶，JIS-A橡胶硬度为60° )。实施例7中，对于实施例6中所涂敷的橡胶，使用橡胶2 (氟橡胶，JIS-A橡胶硬度为80° )取代橡胶I。另外，在各实施例中，除了变更导辊的阻尼器或所涂敷的橡胶的种类以外，各实施例均采用相同的条件。
[0125]比较例I是仅由支座30来支撑不锈钢制的导辊24，而未使用阻尼器32。比较例2使用了专利文献I中揭示的进行了橡胶涂敷的导辊，橡胶是使用上述橡胶I。而且，比较例3除了使用上述橡胶2取代比较例2的橡胶I以外，与比较例2相同。另外，在比较例I~比较例3中，除了未使用阻尼器以外，采用与实施例1相同的条件。
[0126]将实施结果示于下述表。
【权利要求】
1.一种溶液制膜设备，其特征在于包括: 奥氏体系不锈钢制的带，架设在多个滚筒上，通过各个所述滚筒的旋转而行走； 模具，将包含聚合物和溶剂的浓液喷出到行走中的所述带上，而形成流延膜； 剥取辊，剥取所述带上的所述流延膜而作为膜； 导辊，与各个所述滚筒平行地配置，与所述带的内面接触而从内侧支撑所述带； 支座，使所述导辊旋转自如地来进行支撑；以及 阻尼器，使所述导辊的周面相对于所述带而在所述带的宽度方向垂直面内可倾斜地支撑所述导辊。
2.根据权利要求1所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述导棍的周面为金属制。
3.根据权利要求1所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器是以支撑所述支座的方式而设。
4.根据权利要求2所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器是以支撑所述支座的方式而设。
5.根据权利要求1所述的溶液制膜设备，其特征在于还包括: 可动板，支撑所述导辊的两侧的所述支座；以及 摆动支撑部，设在所述带的宽度方向中心，在所述带的宽度方向垂直面内摆动自如地支撑所述可动板，并且 所述阻尼器被设在抑制所述可动板的摆动的位置。
6.根据权利要求2所述的溶液制膜设备，其特征在于还包括: 可动板，支撑所述导辊的两侧的所述支座；以及 摆动支撑部，设在所述带的宽度方向中心，在所述带的宽度方向垂直面内摆动自如地支撑所述可动板，并且 所述阻尼器被设在抑制所述可动板的摆动的位置。
7.根据权利要求1所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器是以在与所述导辊的旋转轴之间支撑所述导辊的周面的方式而设。
8.根据权利要求2所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器是以在与所述导辊的旋转轴之间支撑所述导辊的周面的方式而设。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器为弹性材料制的弹性体。
10.根据权利要求3至6中任一项所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器为伸缩式的气缸阻尼器。
11.根据权利要求3至6中任一项所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述阻尼器是具有测压元件，且基于所述测压元件的压力信号而受到液压控制的有源阻尼器。
12.根据权利要求10所述的溶液制膜设备，其特征在于: 所述导辊是在各个所述滚筒之间排列设置有多个，所述阻尼器被配置在所述导辊的两`侧。
13.根据权利要求11所述的溶液制膜设备，其特征在于:所述导辊是在各个所述滚筒之间排列设置有多个，所述阻尼器被配置在所述导辊的两侧。
14.一种溶液制膜方法，使奥氏体系不锈钢制的带架设于多个滚筒而旋转行走，从模具使包含聚合物和溶剂的浓液喷出至所述带的表面而形成流延膜，并从所述带剥取所述流延膜而作为膜，所述溶液制膜方法的特征在于: 利用多个导辊来支撑所述带， 使所述导辊的周面 相对于所述带而在宽度方向垂直面内可倾斜地通过阻尼器来支撑所述导辊。
【文档编号】C08J5/18GK103665402SQ201310407165
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】吉田俊一, 加藤仁 申请人:富士胶片株式会社