光学膜的制造方法

光学膜的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种光学膜的制造方法，其与制造速度无关而能以目标厚度来制造表现出目标延迟及目标雾度的光学膜。通过水蒸汽供给装置(14)对膜(12)供给过热水蒸汽。通过该供给来控制拉幅装置(15)中的延伸开始时刻的膜(12)的含水率。雾度检测部(53)检测所卷取的膜(12)的雾度。控制部(55)根据所检测到的雾度及目标雾度来控制水蒸汽供给装置(14)的蒸汽供给部(56)，控制从蒸汽供给部(56)向吹出部(58a)～吹出部(58c)、吹出部(59a)～吹出部(59c)供给的过热水蒸汽的量。
【专利说明】光学膜的制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学膜的制造方法，特别涉及一种用于显示装置等的光学膜的制造方法。

【背景技术】
[0002]伴随着液晶显示器等显示装置的薄化，对显示装置中所用的光学膜也被要求进一步的薄化。光学膜例如可以举出具有相位差功能的相位差膜，相位差膜是通过以表现出既定的相位差功能的方式对聚合物膜实施延伸处理而制造。
[0003]相位差功能是由面内延迟(retardat1n)Re或厚度方向延迟Rth等延迟来评价，延迟是通过组合延伸处理中的各种条件来控制。例如，目标延迟越高，则将延伸中的聚合物膜的温度设定得越低。另外，延迟为依存于膜的厚度的值，在使延伸处理中的聚合物膜的温度或延伸倍率等条件固定的情况下，聚合物膜的厚度越小则延迟越变低。因此，在以更薄的厚度来制造高延迟的光学膜的情况下，必须将延伸中的聚合物膜的温度设定得更低。但是，越降低延伸中的聚合物膜的温度，所得的光学膜的雾度越增大。
[0004]另外，在使用现有设备来提高长条光学膜的制造速度的情况下，利用拉幅装置将聚合物膜在宽度方向上延伸的延伸处理的时间变短。因此，为了表现出目标延迟，不改变延伸倍率而缩短经过拉幅装置的时间。越如此般提高单位时间的延伸倍率、即延伸速度，所得的光学膜的雾度越增大。因此，要制造的光学膜的延迟越高，则随着提高制造速度而雾度越增大。
[0005]为了提高制造速度、即提高制造效率，例如专利文献I中记载了以下方法:在拉幅装置内对聚合物膜吹附常压过热水蒸汽，由此提高聚合物膜的升温速度。另外，在拉幅装置内对聚合物膜吹附过热水蒸汽的方法例如也记载在专利文献2中。该专利文献2的方法中，对延伸中的聚合物膜吹附过热水蒸汽，借此抑制宽度方向上的光学特性的不均。
[0006]另外，在制造线(line)上对聚合物膜吹附水蒸汽的方法也记载在其他文献中。例如专利文献3及专利文献4中记载的各方法对利用拉幅装置进行延伸处理前的聚合物膜供给水蒸汽，借此抑制膜的卷曲(curl)。专利文献4中记载的方法进行2次延伸处理，在第2次延伸处理前供给水蒸汽。专利文献5在长度方向上延伸之前供给水蒸汽，借此制造作为视角特性优异的光学膜的光学补偿膜。
[0007][现有技术文献]
[0008][专利文献]
[0009][专利文献I]日本专利特开2008-213265号公报
[0010][专利文献2]日本专利特开2013-067134号公报
[0011][专利文献3]日本专利特开2011-189616号公报
[0012][专利文献4]日本专利特开2007-051210号公报
[0013][专利文献5]日本专利特开2003-090915号公报


【发明内容】

[0014][发明所欲解决的问题]
[0015]但是，即便使用专利文献I?专利文献5的方法，越降低延伸中的聚合物膜的温度，且使所制造的光学膜的延迟越高，则雾度也会越随着提高制造速度而上升。
[0016]因此，本发明的目的在于提供一种光学膜的制造方法，其与制造速度无关而以目标厚度来制造表现出目标延迟及目标雾度的光学膜。
[0017][用来解决问题的手段]
[0018]本发明是以如下事项为特征而构成:在将聚合物膜在宽度方向上延伸而制造光学膜的光学膜的制造方法中，包括以下步骤:延伸步骤，对经连续搬送的长条的聚合物膜一面进行加热一面在宽度方向上延伸；以及水蒸汽供给步骤，将水蒸汽供给至延伸步骤的延伸前的聚合物膜，调节延伸开始时刻的聚合物膜的含水率，所述水蒸汽为由目标雾度所决定的量，所述目标雾度即对于所述延伸步骤的延伸后的所述聚合物膜的目标的雾度。
[0019]优选的是还包括如下控制步骤:求出延伸步骤的延伸后的聚合物膜的雾度与延伸开始时刻的聚合物膜的玻璃转移点的第I关系、延伸开始时刻的含水率与玻璃转移点的第2关系、及在水蒸汽供给步骤中供给的水蒸汽的量与延伸开始时刻的含水率的第3关系，且根据第I关系求出与目标雾度相对应的玻璃转移点作为目标玻璃转移点，根据第2关系求出与目标玻璃转移点相对应的含水率作为目标含水率，根据第3关系来决定用来调整为目标含水率的水蒸汽的量，控制在所述水蒸汽供给步骤中供给的水蒸汽的量，以成为该所决定的水蒸汽的量。
[0020]优选的是第I关系是依延伸步骤中所设定的设定条件而分别求出，控制步骤根据与延伸步骤中所设定的设定条件相对应的第I关系来求出目标玻璃转移点。
[0021]延伸步骤优选的是通过对聚合物膜吹附经加热的气体来加热聚合物膜，设定条件在延伸步骤中包括延伸中的聚合物膜的搬送速度、由聚合物膜的延伸开始时的宽度及延伸结束时的宽度所求出的延伸倍率、及气体的温度。
[0022]控制步骤优选的是根据延伸后的聚合物膜的雾度与目标雾度之差来控制在水蒸汽供给步骤中供给的水蒸汽的量。
[0023]通过水蒸汽步骤所供给的水蒸汽优选过热水蒸汽。水蒸汽供给步骤优选的是对聚合物膜连续地或间歇地供给水蒸汽，在聚合物膜的搬送方向上的下游侧的水蒸汽的温度为上游侧的水蒸汽的温度以上。
[0024]水蒸汽供给步骤优选的是将水蒸汽从聚合物膜的一个面侧与另一面侧分别独立地供给至聚合物膜。
[0025][发明的效果]
[0026]根据本发明，与制造速度无关而能以目标厚度来制造表现出目标延迟及目标雾度的光学膜。

【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1为表示溶液制膜设备的概略图。
[0028]图2为拉幅装置的概略图。
[0029]图3为水蒸汽供给装置的概略图。
[0030]图4为表示所供给的过热水蒸汽量与延伸后的膜的雾度的关系的图表。
[0031]图5为表示延伸开始时刻的玻璃转移点Tg与延伸后的膜的雾度的关系的图表。
[0032]图6为表不延伸开始时刻的膜的含水率与玻璃转移点Tg的关系的图表。
[0033]图7为表示所供给的过热水蒸汽量与延伸开始时刻的膜的含水率的关系的图表。
[0034][符号的说明]
[0035]10:溶液制膜设备
[0036]11:浓液
[0037]12:膜
[0038]13:流延装置
[0039]14:水蒸汽供给装置
[0040]15:拉幅装置
[0041]16:切除装置
[0042]17:干燥室
[0043]18:冷却室
[0044]19:卷取装置
[0045]21:带
[0046]22:支承辊
[0047]22a:驱动轴
[0048]23:流延模具
[0049]25:剥取辊
[0050]26:室
[0051]27:流延膜
[0052]28:减压室
[0053]29:调温机
[0054]30:夹具
[0055]31:空气供给部
[0056]32:管道
[0057]33 M
[0058]35:卷芯
[0059]41、42:轨道
[0060]44:预热区间
[0061]45:延伸区间
[0062]46:松弛区间
[0063]47:冷却区间
[0064]49a:转轮
[0065]49b:链轮
[0066]51:辊
[0067]52:室
[0068]53:雾度检测部
[0069]54:存储部
[0070]55:控制部
[0071]56:蒸汽供给部
[0072]56a:水蒸汽生成部
[0073]56b:热风生成部
[0074]58a ?58c、59a ?59c:吹出部
[0075]63:设定部
[0076]61:温度检测器
[0077]62:红外线水分计
[0078]62a:照射检测部
[0079]Al:箭头线
[0080]Gl:修正前含水率
[0081]GP:目标含水率
[0082]Hl:修正前雾度
[0083]HP:目标雾度
[0084]LI =H-Tg 曲线
[0085]L2 =Tg-G 曲线
[0086]L3:G-S 曲线
[0087]LS_H: S-H 曲线
[0088]S1:修正前水蒸汽量
[0089]SP:目标水蒸汽量
[0090]Tgl:修正前玻璃转移点
[0091]TgP:目标玻璃转移点
[0092]WO、Wl:宽度
[0093]Zl:搬送方向
[0094]Z2:宽度方向
[0095]Θ:延伸角度

【具体实施方式】
[0096]在图1中，溶液制膜设备10连续地制造酰化纤维素(cellulose acylate)膜(以下简称为“膜”)12。通过在制膜过程中对该膜12实施延伸处理而制成具有相位差功能(双折射性)的光学膜。
[0097]浓液(dope) 11是将聚合物溶解在溶剂中而成。在该实施形态中，将作为透明的热塑性聚合物的酰化纤维素溶解在溶剂中，将所得的溶液作为浓液11。酰化纤维素中，在使用酰基对纤维素的羟基的取代度满足下述式(I)?式(3)般的三乙酰纤维素(triacetylcellulose,TAC)的情况下，本发明特别有效。在式(I)?式(3)中，A及B表示酰基对纤维素的羟基中的氢原子的取代度，A为乙酰基的取代度，B为碳原子数为3?22的酰基的取代度。此外，酰化纤维素的总酰基取代度Z为由A+B所求出的值。
[0098](1)2.7 ^ A+B ^ 3.0
[0099](2)0 彡 A彡 3.0
[0100](3)0 彡 B 彡 2.9
[0101]另外，在代替TAC或除了 TAC以外使用酰基对纤维素的羟基的取代度满足下述式
(4)般的二乙酰纤维素(diacetyl cellulose, DAC)的情况下,本发明也特别有效。
[0102](4) 2.0^ A+B <2.7
[0103]从延迟的波长分散性的观点来看，优选的是满足式(4)，而且DAC的乙酰基的取代度A及碳数3以上且22以下的酰基的取代度的合计值B满足下述式(5)及(6)。
[0104](5) 1.0 < A < 2.7
[0105](6)0 ^ B < 1.5
[0106]构成纤维素的进行β -1，4键结的葡萄糖单元在2位、3位及6位上具有游离的羟基(hydroxy group)。酰化纤维素为利用碳数2以上的酰基将这些羟基的一部分或全部酯化而成的聚合物(polymer)。酰基取代度是指在2位、3位及6位上将纤维素的羟基酯化的各自的比例(将100%酯化的情况视为取代度I)。
[0107]具备相位差功能的光学膜的聚合物成分有透明的热塑性的聚合物，例如有聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。这些聚合物具有容易吸水的性质，因此也可以代替酰化纤维素而用作浓液11的聚合物成分。
[0108]溶液制膜设备10具备流延(flow casting)装置13、水蒸汽供给装置14、拉幅装置15、切除装置16、干燥室17、冷却室18及卷取装置19。
[0109]流延装置13由浓液11来连续地形成含有溶剂的状态的膜12。该流延装置13具备带21、一对支承辊22、流延模具23、剥取辊25及收容这些构件的室26。带21为形成为环状的无端流延支撑体，架设在I对支承辊22上，支承辊22间成为水平。一对支承辊22中的一个在驱动轴22a上连接有驱动部(省略图示)，通过该驱动部而在箭头线Al所示的圆周方向上旋转。通过该支承辊22的旋转，带21循环移动。
[0110]流延模具23将浓液11流出到移动中的带21的表面上。借此在带21的表面上连续地形成流延膜27。减压室28将较从流延模具23的流出口到带21的表面之间的浓液11更靠带移动方向的上游侧的区域减压，防止所流出的浓液11的振动或断裂。
[0111]调温机29将温度经调节的传热介质供给至各支承辊22内。借此，经由各支承辊22及带21来控制流延膜27的温度。在该实施形态中，进行干燥流延，即，将流延膜27干燥并使之胶化，调温机29以促进流延膜27的溶剂的蒸发的方式控制温度。
[0112]此外，也可以代替干燥流延而为将流延膜27冷却并使之胶化的所谓冷却流延。在该情况下，调温机29通过将经冷却的传热介质供给至支承辊22而将带21冷却，通过该冷却使流延膜27的流动性降低。另外，流延支撑体不限定于带21。例如也可以代替带21而使用鼓，将浓液11流出到旋转中的鼓的周面上并进行流延。在将流延膜27干燥并使之胶化的所谓干燥流延的情况下，多使用带21，冷却流延的情况下多使用鼓，但在干燥流延中也可使用鼓，另外在冷却流延中也可使用带。在使用鼓作为流延支撑体并控制流延膜27的温度的情况下，只要通过在该鼓中流通经冷却的传热介质来降低鼓周面的温度即可。
[0113]流延膜27在带21的搬送中进行干燥，在剥取辊25的位置从带21上被剥取，作为膜12而向下游搬送。剥取辊25 —面将剥取位置维持为固定，一面将流延膜27从带21上剥取，且将其旋转轴与支承辊22的旋转轴平行地配置。在将膜12绕挂在剥取辊25上的状态下，将膜12向溶液制膜设备10的下游拉伸，由此将流延膜27在既定的剥取位置从带21上剥下。膜12被送出至室26的外侧，送往水蒸汽供给装置14。
[0114]此外，在室26内配置有凝缩器(冷凝器)，所述凝缩器(冷凝器)将分别从浓液11、流延膜27、膜12中蒸发而成为气体的溶剂凝缩并使之液化。经该凝缩器液化的溶剂被送到回收装置中加以回收。此外，省略凝缩器及回收装置的图示。
[0115]来自流延装置13的膜12被送往水蒸汽供给装置14。此外，在该实施形态中，从流延装置13直接将膜12供给至水蒸汽供给装置14。但是，例如也可为所谓离线(off-line)延伸的情况，即，从将延伸前的既定长度的膜12卷取而成的膜卷中抽出膜12并供给至拉幅装置15进行延伸。在该情况下，将从膜卷中抽出的膜12引导到水蒸汽供给装置14中进行水蒸汽的供给后，引导到拉幅装置15中。
[0116]水蒸汽供给装置14用来对膜12供给既定量的过热水蒸汽，由此调节拉幅装置15中的延伸开始时刻的含水率。所谓过热水蒸汽，是指100°C以上的水蒸汽。过热水蒸汽优选的是对残留溶剂量为0.3质量％以上且40质量％以下的范围的膜12开始供给。供给结束时的溶剂残留量也可为0.3质量％以下。在过热水蒸汽的供给开始时刻的残留溶剂量大于40质量％的情况下，例如只要在流延装置13中设置将流延膜27干燥的干燥装置，或在流延装置13与水蒸汽供给装置14之间设置将膜12干燥的干燥装置等，来调节膜12的残留溶剂量即可。
[0117]该例中所谓残留溶剂量，是指将欲求出残留溶剂量的测定对象的膜12的质量设定为X、将该膜12完全干燥后的质量设定为Y时，由{(X-Y)/Y} X 100%所求出的所谓干量基准的值。此外，所谓“完全干燥”是指溶剂的残留量无需严格地为“O”。在本实施形态中，将对测定对象的膜12在120°C以上、相对湿度10%以下的恒温槽内进行3小时以上的干燥处理后的质量设定为Y。水蒸汽供给装置14的详细情况将使用其他图式于下文中描述。来自水蒸汽供给装置14的膜12被送往拉幅装置15。
[0118]拉幅装置15将长条的膜12在与搬送方向Zl正交的宽度方向Z2(参照图2)上延伸。详细情况将于下文中描述，在拉幅装置15中，分别利用夹具30来握持膜12的两侧部，一面使夹具30在搬送方向Zl上移动，一面增大相向的夹具的间隔(以下称为相向夹具间隔)，借此将膜12在宽度方向Z2上延伸。经拉幅装置15延伸的膜12被送到切除装置16中。
[0119]拉幅装置15具备空气供给部31及管道32。空气供给部31对管道32供给经调整为各种温度的干燥风，从该管道32中对拉幅装置15内的膜12吹附干燥风。借此进行拉幅装置15的各区间内的膜12的加热或冷却，通过该加热或冷却来调节膜12的温度。此外，对膜12的加热、冷却也可以利用其他方法来进行。
[0120]在该实施形态中，使用夹具拉幅机作为拉幅装置15，夹具30成为保持构件。也可以使用针板拉幅机来代替夹具拉幅机。针板拉幅机具有在膜12的侧部中贯穿多根针并加以保持的针板(Pin Plate)，作为保持构件的该针板移动而将膜12在宽度方向上延伸。
[0121]切除装置16将膜12连续地引导到切割刀，将具有夹具30的握持痕迹的两侧部切去。经切除装置16切去两侧部的膜12被送到干燥室17中。
[0122]在干燥室17中设置有多个辊33。膜12是依次绕挂在各辊33上，在干燥室17内被蜿蜒地搬送并送到冷却室18中。在该干燥室17中供给经加热的干燥空气，膜12在经过干燥室17内的期间中进一步经干燥。
[0123]在冷却室18中供给室温、例如15°C?35°C左右的干燥空气。膜12通过在该冷却室18内经过而降低温度。温度降低的膜12从冷却室18中被送到卷取装置19中，卷取到卷芯35上。
[0124]如图2所示，拉幅装置15具有所述夹具30及轨道41、轨道42。另外，在拉幅装置15内，将搬送路径从上游侧起依次分为进行预热步骤的预热区间44、进行延伸步骤的延伸区间45、进行松弛步骤的松弛区间46及进行冷却步骤的冷却区间47。另外，在预热区间44的上游设定握持开始位置，在冷却区间47的下游侧设定握持解除位置。
[0125]轨道41、轨道42是配置在膜12的搬送路径的两侧。在轨道41、轨道42上分别设置有多个夹具30。各夹具30沿着对应的轨道自如地移动，其移动方向是由轨道41、轨道42所规定。将各轨道41，轨道42设置成具有去路部及回路部的环状，所述去路部将夹具30从握持开始位置移动到握持解除位置，所述回路部使移动到握持解除位置的夹具30回到握持开始位置。此外，夹具30是以固定的间隔而位于各轨道41、轨道42整周，但图2中仅描绘一部分夹具30。
[0126]在轨道41、轨道42上，分别沿着轨道而移动自如地设置有以既定的间隔安装有多个夹具30的环状链条(未图示)。链条是架设在配置于握持开始位置的上游侧的转轮(turnwheel) 49a、及配置于握持开始位置的下游侧的链轮(sprocket) 49b上。链轮49b通过驱动部(省略图示)而旋转，由此链条沿着轨道41、轨道42循环移动。通过该链条的移动，各夹具30沿着轨道41、轨道42以固定的速度移动。此外，以下在未特别明示去路部、回路部的情况下，以轨道41、轨道42对去路部进行说明。
[0127]在握持开始位置，设置有使夹具30开始握持膜12的侧端的握持开始构件(省略图示)。另外，在握持解除位置，设置有使夹具30解除膜12的侧部的握持的握持解除构件(省略图示)。借此，膜12的两侧端分别在握持开始位置经夹具30握持，通过夹具30的移动而在搬送方向Zl上被搬送，依次经过各区间44?区间47。在通过各区间44?区间47的期间中，对膜12依区间实施处理，在握持解除位置解除夹具30的握持。夹具30对膜12的搬送速度是根据目标制造速度而设定，根据该搬送速度得知延伸速度。延伸速度为每单位时间的延伸倍率α。下文中将对延伸倍率α加以描述。
[0128]从握持开始位置到延伸区间45为止，轨道41、轨道42与搬送方向Zl平行，且将这些轨道的间隔(以下称为轨道宽度)设定为固定的。借此，在将相向的轨道41上的夹具30与轨道42上的夹具30的相向夹具间隔设定为固定的状态下，将夹具30在搬送方向Zl上移动。因此，在该期间中，将膜12不加延伸而进行搬送。
[0129]在预热区间44中，在延伸处理之前对膜12进行加热(以下称为预热)。因此，在预热区间44中，膜12以未延伸的状态而经预热。通过该预热，迅速开始延伸区间45中的延伸，并且在该延伸时对膜12在宽度方向Ζ2上赋予更均匀的张力。
[0130]预热是利用来自空气供给部31的经加热的干燥风来进行。关于预热，在将膜12的温度设定为T (单位:°C )、膜12的玻璃转移点设定为Tg(单位:°C )时，以在预热区间44的下游端、即延伸区间45的上游端，膜12的温度T与玻璃转移点Tg满足-40°C ( T-Tg ( 20°C的方式对膜12进行加热。经过预热区间44与延伸区间45的边界的时刻为延伸开始时刻，因此所述预热是指在延伸开始时刻以满足_40°C< T-Tg ( 20°C的方式对膜12进行加热。
[0131]在本实施形态中，检测膜面的温度作为温度T。在预热区间44与延伸区间45的边界的上方，设置有对膜12以非接触的方式检测膜面温度的温度检测器61，利用该温度检测器61来检测膜面温度。
[0132]关于延伸开始时刻的膜12的玻璃转移点Tg，由于无法对搬送中的膜12在线(on-line)测定，另外视膜12所含的溶剂量及水分量而不同，因此是以如下方式求出。根据对从形成起直到预热区间44的下游端为止的流延膜27及膜12的处理条件，来确定延伸开始时刻的残留溶剂量。
[0133]另外，膜的含水率是利用对膜12以非接触的方式检测膜12的含水率的红外线水分计62来求出。红外线水分计62对膜12照射红外线，根据反射光以光学方式求出膜12的含水率。红外线水分计62具有照射红外线并检测反射光的多个照射检测部62a。多个照射检测部62a是在预热区间44与延伸区间45的边界的上方与下方的至少任一方在宽度方向Z2上排列而设置。利用这些照射检测部62a在宽度方向上的多个部位分别检测反射光，红外线水分计62由这些各检测信号根据与反射光有关的吸收波长来求出各含水率。本实施形态中，将在宽度方向的多个位置所求出的各含水率的平均值作为延伸开始时刻的膜12的含水率。而且，根据预先求出的膜12的玻璃转移点Tg、与考虑到残留溶剂量的含水率的关系，求出与如上所述般考虑残留溶剂量而确定的含水率相对应的玻璃转移点Tg，来作为延伸开始时刻的玻璃转移点Tg。此外，残留溶剂量越低，则将含水率确定为越小的值。
[0134]在延伸区间45中，将轨道41、轨道42配置成直线，然而以与搬送方向Zl之间形成延伸角度Θ的方式向外赋予角度而配置轨道41、轨道42，且轨道宽度朝向下游逐渐变宽。借此，使夹具30的移动方向相对于搬送方向Zl而仅以延伸角度Θ朝向外侧，伴随着夹具30的搬送方向Zl的移动，逐渐增大相向夹具间隔而将膜12在宽度方向Z2上延伸。在该延伸区间45中，将延伸前的宽度WO的膜12扩大至宽度Wl。如此般扩大宽度的步骤为延伸步骤，延伸步骤是在延伸区间45中进行。此外，因在预热区间44中，轨道41、轨道42与搬送方向Zl平行，所以延伸角度Θ为延伸区间45中的夹具30的移动方向相对于预热区间44的增加角度。
[0135]延伸倍率α是通过a = (W1/W0) X 100%来求出。延伸倍率α是根据目标面内延迟Re及厚度方向延迟Rth来设定。
[0136]在延伸区间45中，利用来自空气供给部31的经加热的干燥风对膜12进行加热。延伸区间45中的膜12的温度是根据目标面内延迟Re及厚度方向延迟Rth来设定。目标Re或Rth越高，则将膜12的温度T设定得越低。
[0137]在松弛区间46及冷却区间47中，与预热区间44同样地，轨道41、轨道42与搬送方向Zl平行且将轨道宽度设定为固定的。因此，在这些松弛区间46及冷却区间47中，在将相向夹具间隔设定为固定的状态下夹具30移动，维持宽度Wl而搬送膜12。在松弛区间46中，对膜12在将其宽度设定为固定的状态下进行加热，由此减轻因延伸区间45中的延伸处理所产生的变形。在冷却区间47中，将膜12冷却而将膜12的分子固定。此外，也可以不设置松弛区间46。
[0138]水蒸汽供给装置14用来将过热水蒸汽供给至将供于以后的延伸步骤的新的膜12，且调节拉幅装置15中的延伸开始时的含水率，所述过热水蒸汽的量与经过延伸区间45中的延伸步骤的膜的雾度相对应。如图3所示，水蒸汽供给装置14具备多个辊51、室52、雾度检测部53、存储部54、控制部55、蒸汽供给部56、吹出部58a?吹出部58c及吹出部59a?吹出部59c。
[0139]另外，拉幅装置15具备设定部63，设定部63向拉幅装置15输出所述延伸步骤中的设定条件即延伸条件。延伸条件可以举出:延伸步骤中的膜12的搬送速度、延伸倍率α、来自空气供给部31的干燥风的温度等。在本实施形态中，延伸步骤中的条件是由延伸步骤中的膜12的搬送速度、延伸倍率α、来自空气供给部31的干燥风的温度而决定。在延伸步骤中，每当变更成为目标的膜12的延迟、膜12的厚度及延伸步骤中的膜12的搬送速度中的至少任一个时，延伸条件中的延伸倍率α、来自空气供给部31的干燥风的温度的至少任一个改变。拉幅装置15中若输入延伸条件，则在该延伸条件下在延伸区间45中将膜12延伸。设定部63也向控制部55输出延伸条件。
[0140]多个辊51以周面来支撑膜12并设定膜12的搬送路径。室52覆盖由这些辊51所设定的膜12的搬送路径而与外部空间隔开，防止后述过热水蒸汽向外部空间漏出。从流延装置13被引导到室52中的膜12绕挂在各辊51上并经过室52内，被引向拉幅装置15。
[0141]雾度检测部53用来检测经由延伸区间45中的延伸步骤的膜12的雾度，在本实施形态中，对所卷取的膜12的雾度进行检测。该雾度检测部53将所检测到的雾度的检测信号输出到控制部55中。
[0142]在存储部54中，存储有以下第I关系、第2关系及第3关系。第I关系为在延伸步骤中经延伸后的膜12的雾度与延伸开始时刻的膜12的玻璃转移点Tg的关系。第I关系是依延伸条件而分别存在，因此在存储部54中存储有多个第I关系。第2关系为延伸开始时刻的玻璃转移点Tg与延伸开始时刻的膜12的含水率的关系。第3关系为延伸开始时刻的膜12的含水率与由蒸汽供给部56对膜12供给的过热水蒸汽的量的关系。
[0143]控制部55用来控制从蒸汽供给部56向吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c送出的过热水蒸汽的温度及流量。流量为每单位时间的水蒸汽量。控制部55具有输入延伸处理后的膜12的成为目标的雾度(以下称为目标雾度)的输入部(未图示)，并求出与所输入的目标雾度相对应的过热水蒸汽的量。控制部55控制蒸汽供给部56，以按所求出的量来供给过热水蒸汽。此外，在本实施形态中，控制部55求出由过热水蒸汽的蒸汽供给部56所供给的流量作为过热水蒸汽的量，并按该流量进行供给，由此供给与目标雾度相对应的量的过热水蒸汽。
[0144]所述控制部55在来自设定部63的延伸条件下，求出用来调整为目标雾度的过热水蒸汽的量。控制部55根据存储部54中存储的多个第I关系，来确定与来自设定部63的延伸条件相对应的第I关系。使用所确定的第I关系求出与目标雾度相对应的玻璃转移点Tg作为目标玻璃转移点TgP。控制部55使用第2关系来求出与目标玻璃转移点TgP相对应的含水率作为目标含水率GP。控制部55以如下方式进行控制:使用第3关系来决定用来调整为目标含水率GP的过热水蒸汽的量，蒸汽供给部56供给所决定的量的过热水蒸汽。
[0145]控制部55根据来自雾度检测部53的雾度的检测信号，求出目标雾度与所检测到的雾度之差，根据该差对由蒸汽供给部56所供给的过热水蒸汽的量进行微调整。该微调整是以由目标雾度所决定的过热水蒸汽的量为基准来进行。
[0146]蒸汽供给部56用来将过热水蒸汽供给至各吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c。蒸汽供给部56在控制部55的控制下，生成既定温度的过热水蒸汽，将所生成的过热水蒸汽的既定量供给至各吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c。蒸汽供给部56具有生成水蒸汽的水蒸汽生成部56a、及生成经调节为既定温度的热风的热风生成部56b,将各生成部56a、生成部56b中生成的水蒸汽与热风混合，由此生成过热水蒸汽。过热水蒸汽的温度是通过调节热风的温度来调节。
[0147]在本实施形态中，蒸汽供给部56生成过热水蒸汽、即100°C以上的水蒸汽，但也可以代替过热水蒸汽而生成低于100°c的水蒸汽。其中，如后所述，从更确实地不会在膜面上形成水膜的观点来看，更优选过热水蒸汽。
[0148]热风为经加热至既定温度的气体，气体只要为空气或氮气等不使膜12变质的气体即可。另外，为了精确地调节所生成的过热水蒸汽中的水分量及温度，气体优选的是水分量为低的值且保持为固定的。在本实施形态中，使用经除湿的干燥空气作为热风。
[0149]各吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c用来对膜12吹附过热水蒸汽。在本实施形态中，吹出部58a?吹出部58c是与从带21上剥下之侧的膜面(以下称为剥取面)相向而分别配置。另外，吹出部59a?吹出部59c是与膜12的和剥取面为相反侧的膜面(以下称为反剥取面)相向而分别配置。此外，各吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c通过对膜12进行喷雾而供给过热水蒸汽，但不限于此。例如也可对室52供给过热水蒸汽等水蒸汽而使膜12的搬送路径周边的环境中含有水蒸汽，并使膜12经过，由此对膜12供给水蒸汽。另外,也可以代替水蒸汽的供给而使液体的水与膜12接触，由此调节膜12的含水率。使液体的水接触的方法有使用水槽并使膜12从该水槽中收容的水中经过的方法。
[0150]各吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c上形成有与膜12相向的多个送出口，从这些送出口中送出过热水蒸汽。经搬送的膜12经过各吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c，由此被供给过热水蒸汽，调节到达延伸区间45的上游端的时亥IJ、即延伸开始时刻的含水率。
[0151]这些所有的吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c可配置在剥取面侧与反剥取面侧的任一面侧。但是，视对膜12的剥取面侧与反剥取面侧供给的过热水蒸汽量的平衡，有时在水分量及残留溶剂量少的膜面侧，膜12卷曲。因此，从防止该卷曲的观点来看，优选的是如本实施形态般，在剥取面侧与反剥取面侧分别配置吹出部，以膜12不卷曲的方式在剥取面侧与反剥取面侧独立地供给过热水蒸汽。
[0152]在本实施形态中，与剥取面侧相向而从上游侧起依次配置有吹出部58a、吹出部58b、吹出部58c。在本实施形态中，蒸汽供给部56以吹出部58a、吹出部58b、吹出部58c的顺序将温度高的过热水蒸汽送出至各吹出部58a?吹出部58c。借此，过热水蒸汽的供给发挥预热区间44中的预热步骤的至少一部分功能，因此将预热区间44的搬送方向Zl上的长度设定得短。将预热区间44设定地短而与此相应地将延伸区间45的搬送方向Zl上的长度设定得长，因此延伸速度变得更小。因此可以将雾度抑制得更小。此外，蒸汽供给部56也可以将温度彼此相等的过热水蒸汽以彼此相同的流量送出至吹出部58a?吹出部58c。
[0153]在该例中，在膜12的搬送方向上彼此远离而配置有吹出部58a、吹出部58b、吹出部58c，由此对搬送中的膜12间歇地供给过热水蒸汽。但是，也可在搬送方向上接近而排列配置吹出部58a、吹出部58b、吹出部58c，由此连续地供给过热水蒸汽。此外，配置在剥取面侧的吹出部的个数在本实施形态中是设定为3个，也可设定为I个、2个或4个以上。
[0154]另外，与反剥取面侧相向而从上游侧起依次配置有吹出部59a、吹出部59b、吹出部59c。在本实施形态中，与对剥取面侧的吹出部58a、吹出部58b、吹出部58c的送出同样地，蒸汽供给部56以吹出部59a、吹出部59b、吹出部59c的顺序将温度高的过热水蒸汽送出至各吹出部59a?吹出部59c。因此，来自吹出部59a?吹出部59c的过热水蒸汽的供给也发挥预热区间44中的预热步骤的至少一部分功能，因此将延伸区间45的搬送方向Zl上的长度设定得长，可以将雾度抑制地更小。此外，蒸汽供给部56也可以将温度彼此相等的过热水蒸汽以彼此相同的流量送出到吹出部59a?吹出部59c中。
[0155]在该例中，在膜12的搬送方向上彼此远离而配置有吹出部59a、吹出部59b、吹出部59c，借此对搬送中的膜12间歇地供给过热水蒸汽。但是，也可以在搬送方向上接近而排列配置吹出部59a、吹出部59b、吹出部59c，借此连续地供给过热水蒸汽。此外，配置在剥取面侧的吹出部的个数在本实施形态中是设定为3个，也可设定为I个、2个或4个以上。
[0156]根据由雾度检测部53所检测到的雾度，通过所述水蒸汽供给装置14的水蒸汽供给来调节延伸开始时的膜12的含水率。以下对与雾度相对应的含水率的调节方法进行说明。图4中，横轴为经过延伸步骤的膜12的雾度(以下简称为雾度)，是指越向右则越大。另外，纵轴为对延伸前的膜12供给的过热水蒸汽量(以下简称为过热水蒸汽量)，是指越向上则越多。
[0157]雾度与所供给的过热水蒸汽的量有固定关系，具体来说，如图4所示，过热水蒸汽的量越多则雾度越小，成为一对一的对应。因此，由目标雾度来决定应供给的过热水蒸汽量。此处，将与目标雾度相对应的量的过热水蒸汽供给至延伸前的膜12，由此延伸后的膜12表现出目标雾度。此外，表示该过热水蒸汽量与雾度的关系的S-H曲线LS_H为向下凸的曲线，通过改变所述延伸条件而倾斜度等发生改变，但雾度的大小与过热水蒸汽量的多少的关系的倾向不变。
[0158]如上所述，所供给的过热水蒸汽的量是由目标雾度来决定，因此也可以通过增减所供给的过热水蒸汽的量来改变雾度。例如，在制造雾度更小的膜12的情况下，使过热水蒸汽的量增加。另外，在通过供给过热水蒸汽而制造的膜12的雾度小于目标雾度的情况下，可以通过在表现出目标雾度的范围内减少过热水蒸汽的量来实现节能化。通过如此般根据所得的膜12的雾度来增减过热水蒸汽量，无需改变延伸条件，以后制造的膜12的雾度成为目标雾度，并且也达成节能化。此外，雾度大于目标雾度的膜12例如被废弃，或供于不妨碍利用的其他用途。
[0159]对更精确地控制雾度的情况加以说明。例如，将不控制过热水蒸汽的量所得的膜的雾度(未经修正的雾度)作为修正前雾度Hl，以修正前雾度Hl大于目标雾度HP的情况为例。将与目标雾度HP相对应的过热水蒸汽量作为目标水蒸汽量SP、与修正前雾度Hl相对应的过热水蒸汽量作为修正前水蒸汽量SI。与由目标雾度HP减去修正前雾度Hl所得的差“HP-H1”相对应的过热水蒸汽的量成为由目标水蒸汽量SP减去修正前水蒸汽量SI所得的差“SP-S1”。在该例中差“SP-S1”为正(+)，因此仅以差值(=SP-S1)增加所供给的过热水蒸汽的量。虽省略图示，但在该差值为负(_)的情况下，若仅以差值减少所供给的水蒸汽的量，则达成目标雾度HP并且也可以实现节能化。
[0160]也可以使过热水蒸汽的量与雾度直接对应而求出目标水蒸汽量SP，也可通过控制部55如上所述般使用第I关系?第3关系来求出。第I关系?第3关系例如可以制成图表。
[0161]控制部55使用特定的第I关系如以下般求出目标玻璃转移点TgP。图5示出特定的延伸条件下的第I关系。横轴为雾度，是指越向右则越大。纵轴为延伸开始时的膜12的玻璃转移点Tg(以下有时称为玻璃转移点Tg)，是指越向上则越高。表示该第I关系的H-Tg曲线LI成为朝向右上方的比例直线。
[0162]将与修正前雾度Hl相对应的玻璃转移点作为修正前玻璃转移点Tgl。控制部55将由输入部所输入的目标雾度HP及来自雾度检测部53的雾度作为修正前雾度H1。然后，控制部55利用由输入部所输入的目标雾度HP及修正前雾度Hl，由该第I关系来求出目标玻璃转移点TgP及修正前玻璃转移点Tgl。在该例中，由于目标雾度HP小于修正前雾度Hl，因此进行降低玻璃转移点Tg的控制。
[0163]控制部55使用第2关系如以下般求出目标含水率GP。图6表示第2关系。横轴为玻璃转移点Tg，是指越向右则越大。另外，纵轴为延伸开始时的膜12的含水率(以下简称为含水率)，是指越向上则越大。表示该第2关系的Tg-G曲线L2成为朝向右下方的比例直线。此外，如上所述，延伸开始时刻的残留溶剂量越低，则将含水率确定为越小的值，因此该Tg-G曲线L2位于更下方。
[0164]控制部55根据第2关系，求出与由第I关系所求出的目标玻璃转移点TgP相对应的含水率作为目标含水率GP，并且求出与修正前玻璃转移点Tgl相对应的含水率作为修正前含水率G1。在该例中，由于如上所述般降低玻璃转移点Tg，因此进行提高含水率的控制。另外，在浓液11的聚合物成分为酰化纤维素的情况下，将目标含水率GP设定在I质量％以上且20质量％以下的范围内。此外，在浓液11的聚合物成分为酰化纤维素的情况下，更优选的是将I质量％以上的含水率维持到延伸结束时刻为止。
[0165]控制部55使用第3关系如以下般求出应供给的过热水蒸汽的量(以下称为目标水蒸汽量)SP。图7表示第3关系。横轴为含水率，是指越向右则越大。另外，纵轴为过热水蒸汽的量，是指越向上则越多。表示该第3关系的G-S曲线L3成为朝向右上方且向下凸的曲线。
[0166]控制部55根据第3关系，求出与由第2关系所求出的目标含水率GP相对应的水蒸汽量作为目标水蒸汽量SP，并且求出与修正前含水率Gl相对应的水蒸汽量作为修正前水蒸汽量SI。在该例中，由于如上所述般提高含水率，因此进行增加过热水蒸汽的量的控制。过热水蒸汽的增加值为和目标含水率GP与修正前含水率Gl的差值相对应的目标水蒸汽量SP与修正前水蒸汽量SI的差值(=SP-S1)。此外，在浓液11的聚合物成分为酰化纤维素的情况下，目标水蒸汽量SP优选的是设定在30g/m3以上且500g/m3以下的范围内，更优选的是设定在50g/m3以上且400g/m3以下的范围内，特别优选的是设定在100g/m3以上且350g/m3以下的范围内。
[0167]通过如以上般对延伸前的膜12供给水蒸汽来控制延伸开始时刻的含水率，而制造具有目标延迟及目标雾度的膜12。关于这种目标雾度的表现效果，在不改变搬送方向Zl上的拉幅装置15的长度而使用例如现有的拉幅装置15的情况下，所制造的膜12的厚度越薄的情况下，延迟(Re、Rth)越高的情况下，另外搬送速度越大的情况下，所述效果越显著。例如，使用现有的拉幅装置15所制造的膜12的厚度为15 μ m以上且10ym以下的范围，在该范围内，膜12的厚度越薄的情况下，效果越显著。例如，在15 μ m以上且50 μ m以下的范围内显著地表现出效果。另外，即便变更所制造的膜12的厚度，也能更可靠地制造具有目标雾度及目标延迟的膜12。
[0168]另外，在不改变搬送方向Zl的拉幅装置15的长度、并且面内延迟Re为1nm以上且10nm以下的范围的情况下效果显著，该范围内，面内延迟Re越高的情况下效果越高，例如为40nm以上且10nm以下的范围的情况下效果特别闻。另外，在厚度方向延迟Rth为1nm以上且300nm以下的范围的情况下效果显著，在该范围内，厚度方向延迟Rth越高的情况下效果越高，例如为80nm以上且300nm以下的范围的情况下效果特别高。
[0169]此外，面内延迟Re及厚度方向延迟Rth分别可由以下方式求出。nx为膜12的长度方向(与搬送方向Zl —致)的折射率，ny为膜12的宽度方向Z2的折射率，nz为膜12的厚度方向的折射率，d为膜的厚度。将从膜12中切出的样品膜在温度25°C、湿度60% RH下调湿2小时后，利用自动双折射率计(K0BRA21DH，王子计测机器(股)制造)来测定各折射率。
[0170]Re = (ny-nx) X d
[0171]Rth= {(nx+ny)/2_nz} X d
[0172]另外，在不改变搬送方向Zl上的拉幅装置15的长度、并且搬送速度为20m/min以上且100m/min以下的范围的情况下效果显著，在该范围内，搬送速度越大的情况下效果越高，例如为40m/min以上且100m/min以下的范围的情况下效果特别高。另外，即便变更搬送速度，也能更可靠地制造具有目标雾度及目标延迟的膜12。
[0173]所述实施形态为利用具有一个拉幅装置15的溶液制膜设备10、且具有一个延伸步骤的制膜方法。但是，延伸步骤也可为2个以上。该情况下，将多个拉幅装置15串联配置，在配置于最下游的拉幅装置15与一个近前(上游)的拉幅装置之间配置水蒸汽供给装置14。借此调节最终的延伸步骤开始时刻的膜12的含水率。
[0174]在所述实施形态中，将预热区间44与延伸区间45的边界上的宽度方向的多个位置处所求出的各含水率的平均值作为延伸开始时刻的膜12的含水率。但是，在延伸后的膜12的雾度在宽度方向上不均匀的情况下，也可以将在宽度方向的多个位置处所求出的各含水率分别用作延伸开始时刻的膜12的含水率。在该情况下，使用在宽度方向上将不同的量的水蒸汽供给至膜12的吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c，分别控制宽度方向的各位置的含水率。
[0175]在所述实施形态中，通过控制过热水蒸汽的量来控制延伸开始时的膜12的含水率。但是，膜12的含水率也可通过使过热水蒸汽的温度升降、使将过热水蒸汽供给至膜12时的过热水蒸汽的压力升降而分别控制。为了增加含水率，宜使过热水蒸汽的温度或压力上升。另一方面，在降低含水率的情况下，宜使过热水蒸汽的温度或压力下降。也可以通过将过热水蒸汽的量、温度及供给时的压力组合，来控制延伸开始时刻的膜12的含水率。
[0176]在所述实施形态中，仅在拉幅装置15的上游对膜12供给过热水蒸汽，但不限于此。为了控制延伸开始时刻的膜12的含水率，例如也可在预热区间44中供给过热水蒸汽，该情况下在预热区间44中配置吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c。该情况下，不在预热区间44中设置管道32，预热区间44中的预热是利用过热水蒸汽来进行。另夕卜，该情况下，优选的是以过热水蒸汽不扩散到延伸区间45、松弛区间46、冷却区间47中的方式，配置将预热区间44的膜搬送路径及吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c包围的室。
[0177]另外，通过控制延伸中的膜12的含水率，将直到延伸结束时刻为止的膜12的玻璃转移点Tg调节至既定范围。因此，也可对延伸中的膜12供给过热水蒸汽。在该情况下，同样地在延伸区间45中配置吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c，也可以不在延伸区间中设置管道32。此外，在延伸区间45中供给过热水蒸汽而非低于100°C的水蒸汽，由此将膜12设定为足以进行延伸的高温度，因此在宽度方向上均匀地延伸。另外，也可将水蒸汽供给装置14与拉幅装置15内的吹出部58a?吹出部58c、吹出部59a?吹出部59c并用，在拉幅装置15的上游与预热区间44两处供给过热水蒸汽。
【权利要求】
1.一种光学膜的制造方法，将聚合物膜在宽度方向上延伸而制造光学膜，其特征在于，包括: 延伸步骤，将连续搬送的长条的所述聚合物膜一面加热一面在宽度方向上延伸；以及水蒸汽供给步骤，将水蒸汽供给至所述延伸步骤的延伸前的所述聚合物膜，调节延伸开始时刻的所述聚合物膜的含水率，所述水蒸汽为由目标雾度所决定的量，所述目标雾度即对于所述延伸步骤的延伸后的所述聚合物膜的目标的雾度。
2.根据权利要求1所述的光学膜的制造方法，其特征在于，还包括如下控制步骤: 求出 所述延伸步骤的延伸后的所述聚合物膜的雾度与所述延伸开始时刻的所述聚合物膜的玻璃转移点的第I关系、 所述延伸开始时刻的所述含水率与所述玻璃转移点的第2关系、及在所述水蒸汽供给步骤中供给的水蒸汽的量与所述延伸开始时刻的所述含水率的第3关系，且 根据所述第I关系来求出与所述目标雾度相对应的玻璃转移点作为目标玻璃转移点， 根据所述第2关系来求出与所述目标玻璃转移点相对应的含水率作为目标含水率， 根据所述第3关系来决定用来调整为所述目标含水率的水蒸汽的量， 控制在所述水蒸汽供给步骤中供给的水蒸汽的量，以成为所述所决定的水蒸汽的量。
3.根据权利要求2所述的光学膜的制造方法，其特征在于: 所述第I关系是依所述延伸步骤中所设定的设定条件而分别求出， 所述控制步骤根据与所述延伸步骤中所设定的设定条件相对应的所述第I关系来求出所述目标玻璃转移点。
4.根据权利要求3所述的光学膜的制造方法，其特征在于: 所述延伸步骤通过对聚合物膜吹附经加热的气体，而对所述聚合物膜进行加热， 所述设定条件在所述延伸步骤中包括延伸中的所述聚合物膜的搬送速度、由所述聚合物膜的延伸开始时的宽度及延伸结束时的宽度所求出的延伸倍率、及所述气体的温度。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的光学膜的制造方法，其特征在于: 所述控制步骤根据延伸后的所述聚合物膜的雾度与所述目标雾度之差来控制在所述水蒸汽供给步骤中供给的水蒸汽的量。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学膜的制造方法，其特征在于: 由所述水蒸汽供给步骤所供给的水蒸汽为过热水蒸汽。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的光学膜的制造方法，其特征在于: 所述水蒸汽供给步骤对所述聚合物膜连续地或间歇地供给水蒸汽，在聚合物膜的搬送方向的下游侧的水蒸汽的温度为上游侧的水蒸汽的温度以上。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的光学膜的制造方法，其特征在于: 所述水蒸汽供给步骤将水蒸汽从所述聚合物膜的一面侧及另一面侧分别独立地供给至所述聚合物膜。
【文档编号】G02F1/1335GK104516042SQ201410441425
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】稲田淳史, 池田仁, 大桥仁 申请人:富士胶片株式会社