聚合物膜的制造方法及制造装置的制作方法

专利名称：聚合物膜的制造方法及制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚合物膜的制造方法及制造装置，尤其是涉及在容器内部将已实施拉伸处理的聚合物膜沿着设置在该容器内的多个输送辊的输送路径进行输送，同时具有使过热水蒸汽与聚合物膜接触的处理的聚合物膜的制造方法及装置。
背景技术：
从优异的光透射性、柔软性以及轻量薄膜化成为可能等的特点出发，聚合物膜(以下称为膜)大多被利用作光学膜。其中，由纤维素酰化物、尤其是具有57.5% 62.5%的平均乙酰化度的三乙酰纤维素(以下称为TAC)形成的TAC膜，从其强韧性和阻燃性出发，被利用作照相感光材料的膜用支撑体。另外，TAC膜由于光学各向同性优异，所以用于市场急剧扩大的液晶显示装置的偏振板的保护膜、相位差膜、扩大视野角度的膜等光学膜中。作为膜的主要制造方法，已知有溶液制膜方法、熔融制膜方法。溶液制膜方法为如下的方法:在支撑体上流延含有聚合物和溶剂的聚合物溶液(以下称为涂布液)，形成流延膜，流延膜成为具有自支撑性的膜后，将其从支撑体上剥离而制成湿润膜，干燥湿润膜，并对膜进行卷绕的方法。溶液制膜方法与用挤出机挤出溶解后的聚合物而制造膜的熔融挤出方法相比，可以得到光学特性的各向同性和膜厚的均匀性优异，并且含有杂质少的膜。因此，膜、尤其是光学功能性膜的制造方法中采用溶液制膜方法。然而，对于液晶显示装置，进行了调查在规定的环境条件下是否能够确保一定的特性、品质的湿热耐久试验。同样地，即便对于用于液晶显示装置等的光学功能性膜，也进行了湿热耐久试验。但是，若对该膜进行湿热耐久试验，则可知膜的光学特性会发生变动。尤其是在高温高湿的条件(例如温度60°C以上湿度90% RH)下的湿热耐久试验的前后，厚度方向的延迟Rth会发生较大的变动，结果是较多地发生膜的延迟Rth大大地脱离了适于液晶显示装置的范围的现象。作为用于提高该湿热耐久性的方法，已知有使已实施拉伸处理的聚合物膜和湿润气体(水蒸汽)接触的过热水蒸汽处理(例如专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010-158833号公报

发明内容
发明要解决的问题然而，在专利文献I那样的过热水蒸汽处理中，存在设置在喷雾过热水蒸汽的喷嘴的附近的输送辊上发生褶皱的问题。本发明是鉴于这样的情况而完成的。其目的在于提供聚合物膜的制造方法及制造装置，所述制造方法具有如下的过热水蒸汽处理，所述过热水蒸汽处理为沿着设置在容器内的多个输送辊的输送路径进行输送，同时使其接触从喷嘴喷雾的过热水蒸汽，能够防止在输送辊中聚合物膜上发生折叠褶皱，同时防止光学特性发生变动。用于解决课题的方案为了达成上述目的，本发明的I个方案涉及的聚合物膜的制造方法具有如下的过热水蒸汽处理:在容器内部将已实施拉伸处理的聚合物膜沿着设置在该容器内的具有多个输送辊的输送路径进行输送，同时使过热水蒸汽与上述聚合物膜接触，在进行上述过热水蒸汽处理的上述容器内的平均相对湿度为60%以上时，上述过热水蒸汽不直接面对上述输送辊。另外，为了达成上述目的，本发明的其他的I个方案涉及的聚合物膜的制造装置具有如下的过热水蒸汽处理区:在容器内部将已实施拉伸处理的聚合物膜沿着设置在该容器内的具有多个输送辊的输送路径进行输送，同时使从喷嘴喷雾的过热水蒸汽与上述聚合物膜接触，上述过热水蒸汽处理区具有使上述过热水蒸汽不直接面对上述输送辊的构成。虽然在过热水蒸汽处理中喷雾过热水蒸汽，但通过该高的相对湿度的过热水蒸汽使聚合物膜的玻璃化转变温度Tg降低。另外，通过聚合物膜的玻璃化转变温度Tg降低，聚合物膜的弹性模量降低，聚合物膜上容易发生凹点(trough)。另外，由于从喷嘴喷雾的过热水蒸汽，位于喷嘴附近的输送辊被冷却，因此在聚合物膜和输送辊间产生温度差。因此，由于凹点残留在输送辊上，会在聚合物膜上发生褶皱。因此，在进行过热水蒸汽处理的容器内的平均相对湿度为60%以上时，使过热水
蒸汽不直接面对输送辊。由此，可以防止在输送辊中聚合物膜上发生褶皱。另外，本发明中，在聚合物膜和输送辊间产生温度差为在过热水蒸汽处理的至少上游侧进行加热聚合物膜的热处理的情形，即在过热水蒸汽处理区的至少上游侧具有加热聚合物膜的热处理区的情形。若在过热水蒸汽处理的上游侧对聚合物膜进行热处理，则聚合物膜变得比过热水蒸汽温度高，因此本发明是特别有效的。本发明中，为了使过热水蒸汽不直接面对输送辊，可以考虑例如在输送辊和喷嘴之间设置罩。另外，本发明中，上述聚合物膜优选为三乙酰纤维素(TAC)膜。发明效果根据本发明涉及的聚合物膜的制造方法及制造装置，可以防止在输送辊中聚合物膜上产生褶皱，同时防止光学特性发生变动。


图1为表示离线拉伸设备的说明简图。图2为表示拉幅部的概要的俯视图。图3为表示过热水蒸汽处理区的概要的主视图。图4为表示过热水蒸汽处理区的其他方案的一例的说明图。图5为表不实施例的条件及结果的表。
具体实施方式
如图1所示，离线拉伸设备2为拉伸TAC膜3的设备，其具有供给室4、拉幅部5、热处理区34、过热水蒸汽处理区6、及卷绕室8。供给室4中以长条状的TAC膜3被卷绕到卷芯的状态而容纳。TAC膜3由膜制造设备进行制造。供给辊9从卷芯取出TAC膜3，并供给到拉幅部5。如图2所示，拉幅部5具有将TAC膜3在X方向输送的膜输送路径。拉幅部5是将位于该膜输送路径的TAC膜3在与X方向垂直的方向(以下称为Y方向)进行拉伸的拉伸处理的部件。包括第I导轨11、第2导轨12、被这些导轨11、12导向的I对环形链(以下称为第I链、第2链)13、14。第I链13、第2链14中，以一定的间隔安装多个夹子15。导轨11、12以沿着膜输送路径的Y方向两端的方式而设置，且隔着膜输送路径彼此对置的方式进行配置。在导轨11、12的X方向上游侧设置拉伸入口 26，在导轨11、12的X方向下游侧设置拉伸出口 27。在拉伸出口 27的膜输送路径的Y方向两侧，设置主动链轮21、22，在拉伸入口 26的膜输送路径的Y方向两侧设置从动链轮23、24。第I链13、第2链14叠加在主动链轮21、22及从动链轮23、24之间。在这些链轮21 24之间，第I链13利用第I导轨11导向，第2链14利用第2导轨12导向。如果各链轮21 22旋转,则第I链13、第2链14沿着导轨11、12运行。在拉伸入口 26附近的导轨11、12上设置夹紧开始位置Pi，在拉伸出口 27附近的导轨11、12上设置夹紧解除位置Po。利用第I链13、第2链14的运行，夹子15通过夹紧开始位置Pi时，夹子15成为夹紧TAC膜3的边缘部的状态。另外，夹子15通过夹紧解除位置Po时，夹子15成为解除TAC膜3的边缘部的夹紧的状态。导轨11、12以夹紧解除位置Po的TAC膜3的Y方向的宽度Wo大于夹紧开始位置Pi的TAC膜3的Y方向的宽度Wi的方式进行配置。利用链13、14的运行，夹子15边将处于夹紧开始位置Pi的TAC膜3输送到夹紧解除位置Po，边将TAC膜3在Y方向拉伸。另外，在X方向的位置Pi及位置Po之间设置位置Pk，并且可以以该位置Pk的TAC膜3的Y方向的宽度Wk大于宽度Wi的方式配置导轨11、12。另外，宽度Wk可以大于宽度Wo，也可与与宽度Wo相等。利用未图示的空调机，在规定范围内以一定的方式保持拉幅部5的内部的氛围条件。另外，根据需要，将拉幅部5在X方向分成多个区，可以对每个区改变膜加热条件。例如可以从X方向的上游侧依次设置用于预热TAC膜3的预热区、用于将TAC膜3加热至能够拉伸程度为止的加热区、及拉伸TAC膜3的拉伸区，除这些之外，并可以在比拉伸区更靠近X方向下游侧设置如下所述的热缓和区:以停止TAC膜3的拉伸并缓和残留在TAC膜3的应力的方式加热TAC膜3。如图1所示，在拉幅部5和热处理区34之间设置切边装置30。切边装置30将TAC膜3的Y方向(参照图2)的侧缘部以切屑状的边缘碎片的方式而切下。与切边装置30连接的喷粉器(dust blower) 31将该边缘碎片细细地切断。未图示的风送装置经喷粉器31的边缘碎片送到粉碎机32，粉碎机32将边缘碎片进一步细细地切断成为碎片。该碎片再利用于涂布液的制备用途，因此该方法在成本方面是有效的。对被送到热处理区34和过热水蒸汽处理区6的TAC膜3实施规定的处理。在热处理区34和过热水蒸汽处理区6进行的规定的处理详情如后所述。光学膜35被送到卷绕室8。另外，虽然未图示，但在热处理区34和过热水蒸汽处理区6进行规定的处理后，将TAC膜3送到冷却室，冷却至规定的温度，也可以将被冷却的TAC膜3送到卷绕室8。
具有卷绕轴的卷绕机36和加压辊37设置在卷绕室8中。卷芯36a安装在卷绕轴。被送到卷绕室8的光学膜35边利用加压辊37挤压，边被卷绕到卷芯36a。图1中，过热水蒸汽处理区6设置在热处理区34的内部。另外，虽然未图示，但也可以分别设置热处理区、过热水蒸汽处理区、热处理区。热处理区34中，在温度130 150°C对TAC膜3进行处理。另外，在过热水蒸汽处理区6中，通过过热水蒸汽处理TAC膜3。另外，过热水蒸汽的温度为100 101°C左右，但由于有热处理区34的影响，所以过热水蒸汽处理区6内的温度为100 106°C。如图1所示，从X方向的上游侧朝着下游侧依次设置多个辊41。利用多个辊41形成输送TAC膜3的输送路径。在膜输送路径的附近，设置有给气头43b。另外，过热水蒸汽处理区6具有排出过热水蒸汽的排气口 44。对于离线拉伸设备2中的本发明的作用进行说明。如图1所示，供给辊9将TAC膜3从供给室4供给到拉幅部5。如图2所示，未图示的空调机对拉幅部5内的氛围的温度、湿度、气体露点等进行调节。由此，可以将通过拉幅部5的TAC膜3的温度调节到希望的范围内。未图示的驱动机构旋转驱动链轮21 24，且第I链13、第2链14沿着第I导轨11、第2导轨12环形运行。安装在第I链13、第2链14的夹子15在夹紧开始位置Pi夹紧TAC膜3的方向Y的两侧缘部，在夹紧解除位置Po解除两侧缘部的夹紧。这样，在拉幅部5中，从夹紧开始位置Pi至夹紧解除位置Po之间对TAC膜3实施向方向Y的拉伸处理。拉幅部5中的TAC膜3的拉伸率Lx { = (ffo/ffi) X 100}优选为100.5%以上300%以下，更优选为110%以上180%以下。如图1所示，从拉幅部5送出的TAC膜3利用切边装置30切下两侧缘部，被送到热处理区34及过热水蒸汽处理区6。在热处理区34在130 150°C进行加热TAC膜3的处理，在过热水蒸汽处理区6进行使过热水蒸汽与TAC膜3接触的处理。从热处理区34送出的TAC膜3被送到卷绕室8，边利用加压辊37进行挤压，边被卷绕到卷绕机36的卷芯36a。利用本处理，TAC膜3急剧吸收水分子，使玻璃化转变温度Tg降低，同时得到一定以上的热能，因此促进TAC膜3中的水分子的扩散。通过促进TAC膜3中的水分子的扩散，聚合物分子的高次结构容易过渡到更稳定的结构，结果是:与仅加热干燥的TAC膜3的处理相比，可以在短时间内进行聚合物分子的结构稳定化。因此，根据本发明，可以制造湿热耐久试验的前后的延迟Re、Rth的变动量Λ Re、Δ Rth小的TAC膜3。具体而言，可将干热耐久性设为Λ Re/ Δ Rth = 2nm/6nm以内，将湿热耐久性设为Δ Re/Δ Rth = 6nm/17nm以内。另外,干热耐久性为在温度80°C、干燥(湿度5% RH)的环境下，5天左右保持一定的样品的八1^/八财11，湿热耐久性为在温度601:、湿度90% RH的环境下，5天左右保持一定的样品的Λ Re/ Δ Rth。然而，在过热水蒸 汽处理中，向TAC膜3喷雾过热水蒸汽，但利用该高的相对湿度的过热水蒸汽会降低TAC膜3的玻璃化转变温度Tg。因此，聚合物膜的弹性模量降低、聚合物膜容易发生凹点。另外，通过从喷嘴喷雾的过热水蒸汽，位于喷嘴附近的输送辊被冷却，因此在聚合物膜与输送辊间产生温度差。因此，由于凹点残留在输送辊上，因此产生聚合物膜发生褶皱的问题。尤其是如图1所示，在过热水蒸汽处理的至少上游侧进行加热聚合物膜的热处理的情况下，即在过热水蒸汽处理区的至少上游侧具有加热聚合物膜的热处理区的情况下，聚合物膜的温度变得高于过热水蒸汽温度。因此，本发明中，进行过热水蒸汽处理的容器内的平均相对湿度为60%以上时，使过热水蒸汽不直接面对输送辊。由此，可以防止在输送辊中聚合物膜上发生褶皱。如图1所示，为了使过热水蒸汽不直接面对输送辊，可以考虑例如在输送辊41和给气头43b之间设置罩42。如图3及图4所示，给气头43b以跨过X方向的方式设置多个，在Y方向保持间隔排列。给气头43b具有圆柱状的给气头本体60、和多个喷出孔61。多个喷出孔61设置在给气头本体60的周围。在给气头本体60的内部形成流路。流路使过热水蒸汽供给设备(未图示)与多个喷出孔61连通。被从湿过热水蒸汽供给设备送向流路的过热水蒸汽由多个喷出孔61吹出。另外，虽然未图示，但多个喷出孔61在图1中以等间隔设置。因此，本发明中，为了使过热水蒸汽不直接面对输送辊，如图1所示，可以考虑不设置罩42，而是例如如图3所示，使用没有使过热水蒸汽面对输送辊41的喷出孔61的给气头本体60，另外，如图4所示，为了使过热水蒸汽不面对输送辊41，也可以考虑研究喷出孔61的位置。另外，上述实施方式的拉伸处理中，虽然将TAC膜3沿Y方向进行拉伸，但本发明不限于此，可以将TAC膜3沿X方向进行拉伸，也可以将TAC膜3沿X方向及Y方向进行拉伸。另外，本发明的拉伸装置不限于拉幅部5，也可以使用能够赋予TAC膜3规定的拉伸等的公知的拉伸装置。另外，实施了本处理的TAC膜3优选使用被充分干燥的、即溶剂几乎不残留、聚合物分子的流动性几乎消失的TAC膜。具体而言，TAC膜3中的干量基准的残留溶剂量优选为5重量％以下，更优选为2重量％以下，特别优选为0.3重量％以下。在此，干量基准的残留溶剂量是指表示残留在湿润膜或TAC膜3中的溶剂的量。残留溶剂量从作为对象的膜采集样品膜，且当采集时的样品膜的重量设为X、干燥样品膜后的重量设为y时，以{(x-y) /y} X 100 表示。TAC膜3的宽度优选为600mm以上，更优选为1400mm以上2500mm以下，在大于2500mm的情况下表现本发明的效果。另外，TAC膜3的厚度优选为20 μ m以上200 μ m以下，更优选为40 μ m以上60 μ m以下。另外，上述实施方式中，虽然使用了 TAC膜，但本发明不限于TAC膜，也可以使用由纤维素酰化物或环状烯烃等、其他的聚合物构成的、利用溶液制膜方法得到的聚合物膜、或利用熔融制膜方法制造的聚合物膜。实施例使用TAC膜进行了以下的实验。对TAC膜的制造方法进行说明。(膜的制造)膜制造使用的聚合物溶液(涂布液)的制备时的配合如下所示。 原料涂布液的制备所使用的化合物的配方示于以下。将由三乙酰纤维素(取代度2.86)89.3重量％
增塑剂A (三苯基磷酸酯)7.1重量％增塑剂B(联苯基二苯基磷酸酯)3.6重量％的组成比构成的固体成分(溶质)适当地添加到由二氯甲烷80重量％甲醇13.5重量％正丁醇6.5重量％构成的混合溶剂中，搅拌溶解，制备原料涂布液。另外，原料涂布液的TAC浓度调整到大约23重量％。原料涂布液用滤纸(东洋滤纸(株)制，#63LB)进行过滤后，再用烧结金属过滤器(日本精线(株)制06N，标准孔径ΙΟμπι)进行过滤，进一步用网眼过滤器过滤，然后放入存贮槽中。[三乙酰纤维素]另外，在此使用的三乙酰纤维素是残留乙酸量为0.1重量％以下，Ca含有率为57ppm、Mg含有率为41ppm、Fe含有率为0.4ppm,含有游离乙酸38ppm、进而含有硫酸根离子13ppm的物质。另外，乙酰基相对于6位羟基的氢的取代度为0.91。另外，总乙酰基中的32.5%为6位羟基的氢取代后的乙酰基。另外，用丙酮萃取该TAC后的丙酮萃取成分为8重量％，其重均分子量/数均分子量之比为2.5。另外，得到的TAC的黄色指数为1.7，浊度为0.08、透明度为93.5%。该TAC为以从棉花中采集的纤维素作为原料来合成的。以下的说明中，将其称为棉花原料TAC。[消光剂液的制备]由下述配方制备消光剂液。二氧化硅(日本Aerosil(株)制 AerosilR972) 0.67 重量 ％三乙酰纤维素2.93重量％三苯基磷酸酯0.23重量％联苯基二苯基磷酸酯0.12重量％二氯甲烷88.37重量％甲醇7.68重量％由上述配方制备了消光剂液，用磨碎机以体积平均粒径达到0.7μπι的方式进行分散后，用富士胶片株式会社制AstroPore过滤器进行过滤。然后，加入到消光剂液用槽中。[紫外线吸收剂溶液的制备]由下述配方制备紫外线吸收剂溶液。2{2'-羟基-3' - 二-叔丁基苯基)-5_氯苯并三唑5.83重量％2(2'-羟基:V - 二-叔酰基苯基)苯并三唑11.66重量％三乙酰纤维素1.48重量％三苯基磷酸酯0.12重量％联苯基二苯基磷酸酯0.06重量%二氯甲烷74.38重量％甲醇6.47重量％由上述配方制备紫外线吸收剂溶液，用富士胶片株式会社制的AstiOPore过滤器过滤后，放入外线吸收剂液法用槽中。使用膜制造设备制造TAC膜3。向紫外线吸收剂溶液中添加含有消光剂液和后述的延迟控制剂的溶液，用管路混合器(in-line mixer)混合搅拌，得到了混合添加剂。添加剂供给管线将混合添加剂输送到配管内。管路混合器混合搅拌原料涂布液和混合添加剂，得到了流延涂布液。流延转筒在控制机构的控制下，以轴为中心旋转，将在运行方向的周面的速度以大致一定的方式保持在50m/分钟以上200m/分钟以下的范围内。将在流延转筒的周面的温度以大致一定的方式保持在-1o°c以上10°C以下的范围内。流延模在流延周面上流延涂布液，并在周面形成流延膜。通过冷却，流延膜成为具有自支撑性的膜后使用剥取辊，从流延转筒上剥下流延膜作为湿润膜。为了抑制剥取不良而将相对于流延转筒的速度的剥取速度(拉出剥取辊)适当调整在100.1% 110%的范围。湿润膜被依次导向过渡部、针板拉幅机、及干燥室。过渡部、针板拉幅机、及干燥室对湿润膜进行干燥空气，进行了规定的干燥处理。将利用该干燥处理得到的TAC膜3送到冷却室。在冷却室中，将TAC膜3冷却到30°C以下位置。然后，对TAC膜3实施除电处理、赋予压花处理等，然后输送到卷绕室。在卷绕室8中，用加压辊赋予所希望的拉伸，同时将TAC膜3卷绕到卷绕机的卷芯。利用膜制造设备制造的TAC膜3的宽度为1600m 2500m、膜厚为110 μ m。TAC膜3利用图1的离线拉伸设备沿着Y方向(膜宽度方向)进行拉伸。利用拉伸使膜厚度制成60 μ m。在过热水蒸汽处理区6进行了使其接触过热水蒸汽的处理。另外，热处理区34的温度为150°C。过热水蒸汽处理区6中的区温度、膜温度、绝对湿度、相对湿度设为图5的表的实验I 12记载的值。另外，测定在给气头(喷嘴)43b的附近的水蒸汽温度、绝对温度、相对温度，记载在图5的表中。在此，实验I 5未设置罩42，实验6 12设置了罩42，调查了 TAC膜的褶皱的
有无产生。由实验I 12可知，在进行过热水蒸汽处理的容器内的平均相对湿度为60%以上时，通过使过热水蒸汽不直接面对输送辊，由此可以防止聚合物膜发生褶皱。符号说明2...离线拉伸设备、3...TAC 膜(聚合物膜)、5...拉幅部、6...过热水蒸汽处理区、6...容器、34...热处理区、41...输送辊、42...罩、43b...给气头(喷嘴)、44...排气口、60...给气头本体、61...喷出孔。
权利要求
1.一种聚合物膜的制造方法，所述方法具有如下的过热水蒸汽处理，即，在容器内部，将已实施拉伸处理的聚合物膜沿着设置在该容器内的具有多个输送辊的输送路径进行输送，同时使过热水蒸汽与所述聚合物膜接触， 在进行所述过热水蒸汽处理的所述容器内的平均相对湿度为60%以上时，使所述过热水蒸汽不直接面对所述输送辊。
2.根据权利要求1所述的聚合物膜的制造方法，其中， 为了使所述过热水蒸汽不直接面对所述输送辊，在该输送辊和所述喷嘴之间设置罩。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物膜的制造方法，其中， 还包括在所述过热水蒸汽处理的至少上游侧加热聚合物膜的热处理。
4.根据权利要求1或2所述的聚合物膜的制造方法，其中， 所述聚合物膜为三乙酰纤维素即TAC膜。
5.一种聚合物膜的制造装置，其具有如下的过热水蒸汽处理区，即，在容器内部将已实施拉伸处理的聚合物膜沿着设置在该容器内的具有多个输送辊的输送路径进行输送，同时使从喷嘴喷雾的过热水蒸汽与所述聚合物膜接触， 所述过热水蒸汽处理区具有所述过热水蒸汽不直接面对所述输送辊的构成。
6.根据权利要求5所述的聚合物膜的制造装置，其中， 所述不直接面对的构成为设置在该输送辊和所述喷嘴之间的罩。
7.根据权利要求5或6所述的聚合物膜的制造装置，其中， 在所述过热水蒸汽处理区的至少上游侧还具有加热聚合物膜的热处理区。
全文摘要
本发明提供在输送辊中不仅防止聚合物膜发生褶皱，而且也防止光学特性变动的聚合物膜的制造方法。一种聚合物膜的制造方法，所述制造方法具有如下的过热水蒸汽处理在容器(6)内部，将已实施拉伸处理的聚合物膜(3)沿着设置在该容器(6)内的多个输送辊(41)的输送路径进行输送，并且使其接触从喷嘴(43b)喷雾的过热水蒸汽，在进行过热水蒸汽处理的容器(6)内的平均相对湿度为60％以上时，使过热水蒸汽不直接面对输送辊(41)。
文档编号B29L11/00GK103112157SQ201210361038
公开日2013年5月22日 申请日期2012年9月25日 优先权日2011年9月28日
发明者冲崎建 申请人:富士胶片株式会社