溶液制膜方法
【专利摘要】本发明提供一种防止向薄膜的长边方向拉伸的条纹的产生的溶液制膜方法。本发明制作一种由第1浓液(41)和第2浓液(42)构成的3层结构的薄膜。第2浓液(42)中包含微粒(14)。微粒(14)通过疏水基即三甲基硅烷基被进行表面包覆处理。微粒(14)的表面包覆率至少为0.012。从流延模(65)共流延而从传送带(62)剥离第1浓液(41)和第2浓液(42)，并通过拉幅机(35)和辊干燥装置(36)进行干燥以作为薄膜(10)。
【专利说明】溶液制膜方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种溶液制膜方法。
【背景技术】
[0002]聚合物薄膜广泛用作偏光板保护薄膜和相位差薄膜等各种光学用途的薄膜，近年来越来越要求薄膜化。作为这种光学用途的代表性聚合物薄膜有纤维素酰化物薄膜。被用作光学用途的纤维素酰化物薄膜主要通过溶液制膜来制造。众所周知，制造长形的纤维素酰化物薄膜的溶液制膜方法中，使溶剂中溶解了纤维素酰化物的纤维素酰化物溶液从流延膜向行驶的流延支承体连续流出。由此，作为薄膜从流延支承体剥离形成于流延支承体上的流延膜并进行干燥，由此获得纤维素酰化物薄膜。
[0003]纤维素酰化物溶液中通常包含所谓去光剂即微粒。去光剂是用来提高薄膜的耐划擦性和光滑性，并防止薄膜被卷成辊状时彼此黏在一起的物质。因此，当制造单层结构的薄膜时使形成其薄膜的纤维素酰化物溶液中、而当制造多层结构的薄膜时使形成成为薄膜面的外侧层的纤维素酰化物溶液中包含去光剂。作为用作去光剂的微粒通常为二氧化硅(二氧化硅)微粒。
[0004]当使用包含二氧化硅微粒的纤维素酰化物溶液时，有时出现二氧化硅凝聚，且进入到薄膜中的凝聚物散射光或反射光的现象。因此，为抑制这种二氧化硅的凝聚，例如在日本专利公开2006-070240号公报中提出:包含纤维素酰化物、添加剂、溶剂及表面被进行疏水化处理的二氧化硅，且二氧化硅的疏水化率以甲醇湿润性(MW)值计为20%以下的纤维素酰化物溶液。
[0005]另外，尽管包含二氧化硅也将雾度抑制得较低并提高组装于液晶显示装置时的对比度，为此日本专利公开2007-017626号公报中记载有下述光学薄膜。该光学薄膜具备由有机化合物构成的层、及含有二氧化硅且分子量为1000以下的有机化合物的含量为二氧化硅含量的30质量％以下的层，且二氧化硅的丽满足O≤丽≤80。并且，尽管包含二氧化硅而降低雾度和黑色亮度，为此日本专利公开2006-265382号公报中记载有如下内容，即作为包含于纤维素酰化物溶液中的二氧化硅使用MW的范围为80 < MWS 100的二氧化硅，并且使用在二氧化硅中不存在5 μ m以上的粗粒的纤维素酰化物溶液。
[0006]随着薄膜的薄膜化，为了使去光剂显现充分的功能，与以往相比需要增加二氧化硅的量。但是，若增加二氧化硅的量，则会在所获薄膜的薄膜面上确认到向薄膜的长边方向拉伸的条纹状的瑕疵。即使在使用日本专利公开2006-070240号公报、日本专利公开2007-017626号公报及日本专利公开2006-265382号公报中记载的二氧化娃或纤维素酰化物溶液的情况下增加二氧化硅的量，也导致该条纹状的瑕疵的产生。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的在于提供一种通过使用二氧化硅来防止在薄膜面上产生向薄膜的长边方向拉伸的瑕疵的溶液制膜方法。
[0008]本发明的溶液制膜方法具备流延步骤(步骤A)及剥离干燥步骤(步骤B)。步骤A中，通过使溶剂中溶解了聚合物的聚合物溶液从流延膜向连续行驶的流延支承体上连续流出，以向流延支承体上形成流延膜。聚合物溶液包含二氧化硅微粒。微粒表面至少以0.012的表面包覆率被疏水基所包覆。步骤B中，从流延支承体上剥离流延膜以进行干燥。
[0009]当聚合物为纤维素酰化物时，上述溶液制膜方法尤为有效。
[0010]优选疏水基的至少一部分为三甲基硅烷基。
[0011]优选溶液制膜方法还具备溶解步骤(步骤C)、分散步骤(步骤D)、添加步骤(步骤E)及过滤步骤(步骤F)。步骤C中，在一部分溶剂中溶解一部分聚合物以作为原料浓液(dope)。步骤D中，在剩余聚合物和剩余溶剂中分散微粒以获得微粒分散液。步骤E中，向原料浓液加入微粒分散液。步骤F中，对在步骤E中获得的液体进行过滤，由此作为聚合物溶液。
[0012]优选通过在水的存在下以100°C以上400°C以下范围内的温度对具有羟基的二氧化硅和Si (CH3) 3-NH-Si (CH3) 3进行加热而获得微粒。
[0013]根据本发明，即使使用二氧化硅也能防止在薄膜面上产生向薄膜的长边方向拉伸的瑕疵。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是薄膜的剖视图。
[0015]图2是说明通过三甲基硅烷基包覆微粒表面的说明图。
[0016]图3是说明通过二甲基硅烷醇基包覆微粒表面的说明图。
[0017]图4是溶液制膜设备的概略图。
【具体实施方式】
[0018]参考图1对通过本发明的实施方式获得的薄膜进行说明。图1所示的薄膜10具备薄膜主体12及配置于薄膜主体12的两个面的表层13。虽然观察不到薄膜主体12与表层13的边界，但图1中为便于说明图示出它们的边界。
[0019]薄膜主体12由纤维素酰化物和添加剂构成。一对表层13由彼此相同的成分构成。具体而言，其中一个表层13与另一表层13由纤维素酰化物、微粒14及添加剂构成,微粒14与添加剂的比率彼此相同。添加剂为增塑剂、紫外线吸收剂、抑制薄膜10的相位差的相位差控制剂等。微粒14发挥所谓去光剂的功能，即提高薄膜10的耐划擦性和光滑性或防止薄膜10彼此黏在一起。微粒14以从薄膜面1a突出的方式设置，由此向薄膜面1a赋予一定的粗糙度，并形成微小的凹凸。通过该凹凸薄膜10即使彼此重叠也不会黏在一起，且薄膜10彼此的光滑性也得到确保，并显现出一定的耐划擦性。微粒14为表面被疏水基包覆，且采取二次粒子的方式的二氧化硅(二氧化硅，S12)。关于微粒14的详细说明，利用其他附图进行后述。
[0020] 薄膜主体12及各表层13的纤维素酰化物为TAC (三醋酸纤维素)。但是，薄膜主体12与表层13的各纤维素酰化物并不限于这些。例如，可以将薄膜主体12的纤维素酰化物设为DAC ( 二醋酸纤维素)、表层13的纤维素酰化物设为TAC。并且，本实施方式中，均采用纤维素酰化物来作为薄膜主体12与表层13的各聚合物成分，但只要是能够通过溶液制膜方法做成薄膜的聚合物即可。作为其他聚合物，例如有环状聚烯烃、丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。
[0021]本实施方式中，将两个表层13设为彼此相同的结构，但并不限于此方式。例如，可以由相同成分形成两个表层13，而以多个成分形成时成分的比率可以彼此不相同。并且，也可以是只有两个表层13中的一个包含微粒的方式。
[0022]薄膜10的厚度TlO为60 μ m，薄膜主体12的厚度T12为54 μ m，表层13的厚度T13为3μπι。而各厚度并不限于这些，只要厚度TlO在10 μ m以上80 μ m以下范围内、厚度Τ12在9μ μπ?以上70μπ?以下范围内、厚度Τ13在ΙμL?以上ΙΟμL?以下范围内即可。尤其，本发明在厚度Τ13在2 μ m以上5 μ m以下范围内时，尤其具有抑制雾度的上升并防止成为辊状时薄膜10彼此黏在一起的效果。能够根据后述的第I浓液41和第2浓液42的各固形物的浓度和流向流延模的流量并通过计算求出厚度T10、T12及T13。
[0023]通过后述溶液制膜设备并利用形成薄膜主体12的第I聚合物溶液(以下，称为第I浓液)和形成表层13的第2聚合物溶液(以下，称为第2浓液)制造该薄膜10。成为第2浓液的原料的微粒14通常分散于分散介质中，微粒14以该分散液的状态在制备第2浓液时使用。如图2左侧说明图所示，当构成微粒14的二氧化硅表面未被疏水基包覆时，通常包含羟基(hydroxyl group, -OH)。微粒因该羟基彼此间的亲和性而在流延模65 (参考图4)中凝聚。因此，通过由疏水基改性羟基来使羟基疏水化。
[0024]疏水基为三甲基硅烷基(以下，称为TMS)。通过由TMS改性羟基，如图2右侧说明图所示，微粒14的表面变成没有羟基且被TMS包覆的状态。表面包覆率至少为0.012，即0.012以上。表面包覆率优选在0.012以上0.12以下范围内，更优选在0.012以上0.016以下范围内。
[0025]通过微粒14中的含碳率除以比表面积而求出表面包覆率。即，将微粒14的含碳率设为RC，比表面积设为S时，通过RC/S求出表面包覆率。通过基于燃烧法的元素分析(例如，全自动元素分析装置、帕尔金艾默日本公司(PerkinElmer Japan C0.，Ltd.)制)求出含碳率RC。比表面积S根据BET法进行测定。
[0026]如图2所示，基于TMS的二氧化硅的疏水化以下列方式进行，即在气相中、水的存在下，以100°c以上400°C以下范围内的温度对具有羟基的二氧化硅和Si (CH3)3-NH-Si (CH3)3进行加热。另外，该反应以间歇式进行。这种基于TMS的表面包覆中，以3个甲基改性I个羟基，几乎100%的羟基被消失，而变成没有硅烷醇基的微粒14。
[0027]除了使用表面被TMS包覆的微粒14之外，还可以使用表面被二甲基硅烷醇基(-Si (CH3) 0H,以下称为DMS)包覆的微粒14。调节表面被TMS包覆的微粒14和表面被DMS包覆的微粒14的混合比例，由此表面包覆率被调节成0.012以上的规定值。
[0028]如图3所示，基于DMS的二氧化硅的疏水化以下列方式进行，即在气相中、水的存在下，以100°C以上400°C以下范围内的温度对具有羟基的二氧化硅和Si (CH3)2Cl2进行加热。另外，该反应以连续式进行。在如此通过Si (CH3)2Cl2改性羟基时，由于在改性之后还残留羟基，因此只要环境满足反应条件，反应就持续，而不重现，并在疏水化率(改性比例)达到52%左右的时刻之后，疏水化率不会改变。因此，可以在疏水化率达到50%左右的时刻结束反应。
[0029]制造薄膜10的溶液制膜例如在图4的溶液制膜设备30中进行。溶液制膜设备30从上游侧依次具备浓液制备装置31、流延装置32、拉幅机35、辊干燥装置36及卷取装置37。
[0030]浓液制备装置31用于制作第I浓液41和第2浓液42。如上所述，第I浓液41形成薄膜主体12，第2浓液42形成表层13。浓液制备装置31可以设置于溶液制膜设备30的外部，而不是溶液制膜设备30内。此时，所制作的第I浓液41和第2浓液42暂且保存于保存容器等中。浓液制备装置31具备溶解部43、混合部46、分散部47及过滤部48、49。
[0031]溶解部43若供给到纤维素酰化物52和溶剂53，则对这些混合物进行加热和搅拌。可以代替加热或在加热基础上进行冷却。由此制作在溶剂53中溶解了纤维素酰化物52的原料浓液54 (溶解步骤)。过滤部48若供给到一部分原料浓液54和添加剂59的混合物，则对此进行过滤以作为第I浓液41。
[0032]混合部46若供给到纤维素酰化物52、溶剂53及微粒14，则进行搅拌这些混合物的混合处理。分散部47配置于混合部46的下游，若从分散部47供给到纤维素酰化物52、溶剂53及微粒14的混合物，则向该混合物提供超声波，并进行在液体中分散微粒14的分散处理。另外，也可以使用球磨机来代替提供超声波的分散部47。过滤部49若供给到由通过分散部47获得的微粒分散液58及另一部分原料浓液54构成的混合物，则对此进行过滤以作为第2浓液42。
[0033]流延装置32用于通过第I浓液41和第2浓液42形成薄膜10。流延装置32具备传送带62、第I辊63及第2辊64。传送带62为形成为环状的环状流延支承体，且由不锈钢(SUS)制成。传送带62挂绕于第I辊63和第2辊64的周面。第I辊63和第2辊64中的至少一个具有驱动部(无图示)，通过驱动部向周向旋转。通过该旋转，与周面相接的传送带62进行循环并向长边方向连续行驶。
[0034]传送带62的上方具备使第I浓液41和第2浓液42流出的流延模65。使第I浓液41和第2浓液42从流延模65连续向行驶中的传送带62流出，由此，第I浓液41和第2浓液42以彼此重叠的状态向传送带62流延，以连续形成流延膜66 (流延步骤)。另外，第I浓液41以夹在第2浓液42的方式从流延模65的流出口 65a出来。
[0035]第I辊63和第2辊64各自具备控制周面温度的控温器(未图示)。第I辊63和第2辊64的各个周面温度得到控制，由此流延膜66的温度经由传送带62而得以调节。
[0036]关于自流延模65到传送带62的第I浓液41及第2浓液42、所谓的液珠，在传送带62的行驶方向的上游，具备减压室(无图示)。该减压室通过吸引所流出的第I浓液41及第2浓液42的上游侧区域的气氛来对该区域进行减压。
[0037]将流延膜66固化至能够传送到拉幅机35为止的程度，之后以包含溶剂53的状态从传送带62上剥离流延膜。当为干燥流延方式时以10质量％以上100质量％以下范围内的溶剂含有百分比进行剥离；当为冷却流延方式时以100质量％以上300质量％以下范围内的溶剂含有百分比进行剥离。干燥流延方式是指主要通过干燥来固化流延膜66的方式；冷却流延方式是指主要通过冷却来凝胶化以固化流延膜66的方式。另外，本说明书中的溶剂含有百分比是将处于湿润状态的薄膜10的质量设为X、对该薄膜10进行干燥之后的质量设为Y时，根据[(X-Y)/Y] XlOO求出的所谓的干量基准的值。
[0038] 进行剥离时，用剥离用辊(以下，称为剥离辊)70支承薄膜10，将流延膜66从传送带62剥离的剥离位置保持為恒定。若传送带62经循环从剥离位置返回到第I浓液41和第2浓液42所流延的流延位置，则新的第I浓液41及第2浓液42将重新流延。
[0039]也可以设置有进气管(无图示)，以使与形成有传送带62的流延膜66的流延面对置。该进气管放出气体，以促进流经的流延膜66的干燥。
[0040]利用剥离辊70剥离的流延膜66即薄膜10被引导至拉幅机35。拉幅机35在利用保持部件71保持薄膜10的各侧部的同时，促进薄膜10的干燥。作为拉幅机35的保持部件71，使用夹子和针中的至少任意一个。夹子夹着薄膜10，针向厚度方向贯穿薄膜10，由此分别保持薄膜10。
[0041]拉幅机35在利用保持部件71保持薄膜10以向长边方向传送的同时，赋予宽度方向的张力，并扩大薄膜10的宽度。该拉幅机35中具备使干燥气体流到薄膜10的附近以进行供给的导管72。薄膜10在被传送的同时，通过来自导管72的干燥气体而得到干燥，并且能够通过保持部件71以规定的定时改变宽度。
[0042]辊干燥装置36用于干燥被传送的薄膜10。辊干燥装置36具备沿薄膜10的传送方向排列有多个的多个辊73、空气调节器(无图示)及腔室(无图示)。多个辊73中存在向周向旋转的驱动辊，通过该驱动辊的旋转薄膜10被传送至下游。空气调节器吸引腔室内部的气氛，并对所吸引的气体的湿度和温度等进行调节，之后再将该气体送入腔室内部。由此，腔室内部的温度和湿度等被保持为恒定。卷取装置37将从辊干燥装置36供给到的薄膜10卷取成辊状。另外，可以在辊干燥装置36和卷取装置37之间设置冷却室(无图示)。该冷却室在卷取之前将流经内部的薄膜10冷却至室温。
[0043]溶液制膜设备30为本发明的实施方式的一例，也可以是其他溶液制膜设备。例如，作为流延支承体可以用向周向旋转的滚筒(无图示)代替传送带62。为冷却流延方式时，大多将滚筒用作流延支承体。并且，可以在拉幅机35和辊干燥装置36之间设置具有与拉幅机35相同结构的拉幅机(无图示)。
[0044]对上述结构的作用进行说明。若纤维素酰化物52和溶剂53被送到溶解部43，则通过加热和搅拌等成为原料浓液54。在一部分原料浓液54被引导至过滤部48之前,可加入添加剂59，在混有添加剂59的状态下通过过滤部48过滤而变成第I浓液41 (第I过滤步骤)。
[0045]并且，通过TMS对二次粒子的二氧化硅进行疏水化处理，由此微粒14的表面以至少0.012的表面包覆率被包覆。若该微粒14、纤维素酰化物52及溶剂53被引导至混合部46，则通过混合部46被混合(混合步骤)，并从该混合部46送往分散部47。混合物中的微粒14通过分散部47呈一定的分散度，而获得微粒分散液58 (分散步骤)。微粒分散液58被加入到另一部分的原料浓液54中(添加步骤)，并被引导至过滤部49，经过滤部49过滤而成为第2浓液42 (第2过滤步骤)。
[0046]第I浓液41和第2浓液被连续引导至流延模65，并从流出口 65a连续流出。若微粒14的表面包覆率小于0.012，则微粒容易附着在流出口 65a，而由于本实施方式的微粒14的表面以至少0.012的表面包覆率被包覆，因此在流延模65的流出口 65a中，以凝聚状态附着的现象得到抑制。因此，在以从流出口 65a夹住第I浓液41的流动的状态出来的第2浓液42的流动中，不会出现因附着于流出口 65a的微粒的凝固引起的条纹。因此，在流延膜66的膜面上也不产生向长边方向拉伸的条纹。流延膜66经过利用剥离辊70、拉幅机35及辊干燥装置36的剥离干燥步骤。剥离干燥步骤具有利用剥离辊70的剥离步骤、以及利用拉幅机35及辊干燥装置36的干燥步骤。形成于行驶中的传送带62上的流延膜66在具有自支撑性之后，以包含溶剂53的状态从传送带62被剥离，由此成为薄膜10(剥离步骤)。薄膜10被送往拉幅机35，且在被保持部件71限制宽度的状态下通过从导管72供给到的干燥气体的气氛。由此促进薄膜10的干燥。出自拉幅机35的薄膜10被引导至辊干燥装置36，在通过该辊干燥装置36的腔室(无图示)内部的期间被干燥(干燥步骤)。经干燥的薄膜10被引导至卷取装置37，并被卷取成辊状。流延膜66的膜面上未产生向长边方向拉伸的条纹，因此利用该流延膜66获得的薄膜10上也没有向长边方向拉伸的条纹。
[0047]微粒14相对于第2浓液42中的纤维素酰化物52的质量比例与薄膜10中产生向长边方向拉伸的条纹之间存在关系。将该关系不于表1。表1的数据为，分别在将表面被DMS包覆的二氧化硅用作微粒14时及表面被TMS包覆的二氧化硅用作微粒14时，改变微粒14相对于第2浓液42中的纤维素酰化物52的质量比例而获得的。条纹的评价根据后述实施例所记载的方法及基准进行。
[0048][表 1]
【权利要求】
1.一种溶液制模方法，具备如下步骤: (A)使溶剂中溶解了聚合物的聚合物溶液从流延模连续向连续行驶的流延支承体上流出，由此向所述流延支承体上形成流延膜的工序，所述聚合物溶液包含二氧化硅微粒，所述微粒的表面至少以0.012的表面包覆率被疏水基所包覆；及 (B)从所述流延支承体剥离所述流延膜以进行干燥的工序。
2.根据权利要求1所述的溶液制膜方法，其中， 所述聚合物为纤维素酰化物。
3.根据权利要求1或2所述的溶液制膜方法，其中， 所述疏水基的至少一部分为三甲基硅烷基。
4.根据权利要求1或2所述的溶液制膜方法，该方法还具备如下步骤: (C)在一部分所述溶剂中溶解一部分所述聚合物以作为原料浓液的工序； (D)在剩余所述聚合物和剩余所述溶剂中分散所述微粒以获得微粒分散液的工序； (E)向所述原料浓液加入所述微粒分散液的工序'及 (F)对在所述步骤E中 获得的液体进行过滤，由此作为所述聚合物溶液的工序。
5.根据权利要求3所述的溶液制膜方法，其中， 所述微粒通过在水的存在下以100°c以上400°C以下范围内的温度对具有羟基的二氧化硅和Si (CH3) 3-NH-Si (CH3) 3进行加热而获得。
【文档编号】C08K3/36GK104072791SQ201410067399
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】继枝爱, 鹫谷公人, 池山昭弘 申请人:富士胶片株式会社