(57)【要約】【課題】ポリマーと溶媒とからなるドープを均一に加熱し、ドープの濃度や粘度を安定化させる。【解決手段】熱交換器からなる第１加熱器５６に熱媒体として、水蒸気５３または水５４のいずれかを通して、ドープを加熱する。ドープ流量に基づき単位面積当たりの熱交換量を求め、これに基づき用いる熱媒体を決定する。単位面積当たりの熱交換量が１（Ｊ／ｍ２／ｓ）以上のときに、水蒸気５３によりドープを加熱する。単位面積当たりの熱交換量が１（Ｊ／ｍ２／ｓ）未満のときに、９７℃以下の水５４によりドープを加熱する。ドープが低流量のときに水蒸気による加熱を行うことがなくなる。ドレインが熱交換器に滞留するストール現象に起因するウォーターハンマの発生を抑えることができ、ドープを均一に加熱することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱媒体が送られた熱交換器に、溶媒とポリマーとを含む液を通し、前記加熱媒体により前記液を加熱し、ドープを調製するドープ調製方法において、
前記液の前記熱交換器による加熱に際し、前記熱交換器の単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに、前記加熱媒体として水蒸気を用い、前記一定値未満のときに前記加熱媒体として水を用いることを特徴とするドープ調製方法。
【請求項２】
溶媒とポリマーとを混合させて粗溶解液をつくる粗溶解液作成工程と、
加熱媒体が送られた熱交換器を用いて前記粗溶解液を加熱しドープを得る加熱工程と、
前記熱交換器の単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに前記加熱媒体として水蒸気を用い、前記一定値未満のときに前記加熱媒体として水を用いる加熱媒体切替工程とを有することを特徴とするドープ調製方法。
【請求項３】
前記単位面積当たりの熱交換量は、熱交換時の熱交換量／伝熱面積の一定時間当たりの平均値であり、前記一定値は１（Ｊ／ｍ２／ｓ）であることを特徴とする請求項１または２記載のドープ調製方法。
【請求項４】
前記水の温度は３０℃以上９７℃以下であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項５】
前記加熱工程後にフラッシュ濃縮法により前記ドープにおける前記ポリマーの濃度を上昇させることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項６】
前記ポリマーがセルロースアシレートであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載のドープ調製方法。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項記載のドープ調製方法により前記ドープを調製するドープ調製工程と、
前記ドープを流延ダイにより支持体上に流延し、前記支持体上に流延膜を形成する流延工程と、
前記流延膜に自己支持性を付与して前記流延膜を前記支持体から湿潤フィルムとして剥がす剥ぎ取り工程と、
前記湿潤フィルムを乾燥させる乾燥工程と
を有することを特徴とする溶液製膜方法。
【請求項８】
溶媒及びポリマーを含むポリマー液を調製するポリマー液調製ユニットと、
加熱媒体を用いて前記ポリマー液を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器における単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに前記加熱媒体として水蒸気を前記熱交換器に送り、前記一定値未満のときに前記加熱媒体として水を前記熱交換器に送る加熱媒体切替ユニットとを有することを特徴とするドープ調製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーを溶媒に溶解させたドープを調製するドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セルロースエステル、特に５７．５％〜６２．５％の平均酢化度を有するセルローストリアセテート（以下「ＴＡＣ」という）から形成されるフィルムは、光学等方性に優れていることから、近年市場が拡大している液晶表示装置の偏光板の保護フィルム等に用いられている。
【０００３】
ＴＡＣフィルムの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、溶液製膜方法が良く知られている。溶液製膜方法は、溶融製膜方法などの他の製造方法と比較して、光学的性質などの物性に優れたフィルムを製造することができる。溶液製膜方法では、まずジクロロメタンや酢酸メチルを主溶媒とする混合溶媒に、ポリマー及び、紫外線吸収剤（ＵＶ剤）、マット剤、レタデーション制御剤、可塑剤等の各種添加剤を混合してドープ（ポリマー溶液）を調製する。次いで、ドープを流延ダイから支持体上に流延して流延膜を形成する。そして、流延膜が支持体上で自己支持性を有するものとなった後に、支持体から流延膜を湿潤フィルムとして剥ぎ取り、乾燥させた後に製品フィルムとしてロール形態に巻き取る。
【０００４】
なお、本明細書において、ポリマーと溶媒とが混合された液をドープと総称し、単にドープというときにはポリマーと溶媒とが混合された液として用いている。また、ポリマーと溶媒との混合状態を厳密に言いたい場合には、ポリマーと溶媒との混合が完全ではないものに対して、粗溶解液または粗溶解ドープといい、分散・混合が進み、溶液製膜において異物などが発生しない程に溶解した状態を原料ドープという。また、原料ドープに必要な添加剤を添加したものも、流延ドープという。
【０００５】
ところで、ドープを調製する際には濾過を行い、ドープ内の異物を除去している。また、異物を除去する際に、ドープ中に未溶解物が残っていると、濾過負荷が高くなるため、例えば特許文献１では、セルローストリアセテートを溶媒に溶解させてセルローストリアセテートのうち５０〜９０重量％が溶媒に溶解した粗溶解液を作り、次にこの粗溶解液を送液しながら加熱しセルローストリアセテートの溶解を促進させてドープを調製している。
【０００６】
また、特許文献２では、未溶解物の発生を抑えるために、ドープの送液ポンプの出口側に熱交換器を設け、送液ポンプ入口と熱交換器の出口の温度を適切な範囲に調製するように、熱交換器で冷却している。
【０００７】
また、熱交換器内の粗溶解液やドープに温度分布が生じると、溶解に支障をきたす場合がある。特許文献３では、これを解消するために、熱交換器下流側にスタティックミキサを取り付けて、ドープの温度を調製し温度分布が均一になるように攪拌している。
【特許文献１】特開２００３−２２１４４９号公報
【特許文献２】特開２００８−３８１０６号公報
【特許文献３】特開２００５−４８１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、熱交換器によるドープの加熱温度をどの範囲へもっていくかということに関して、溶解の観点からの提案はなされているものの、上記の各方法によっても、ドープの濃度または粘度が一定値から振れてしまい、一定に保つことが困難になる場合があり、問題になっていた。ドープの濃度または粘度が一定値から振れてしまうと、例えば濾過器の圧力変動や圧力差圧が変動し易くなり、均一かつ品質の高いドープを安定的に供給することができなくなる。
【０００９】
また、熱交換器は、最大負荷に合わせた形で処理能力を設計している。熱交換器の伝熱面積は装置固有であって一定であり、可変ではないのに対し、ドープ流量は製膜設備の稼働状態によって変動することがある。特に、近年の製膜における多品種化の要請に応えるためには、同一の製膜設備にて、多数の品種のフィルムを製造する必要がある。また、製膜速度も一定ではなく多様であり、これによりドープの製造速度も一定ではなく多様である。したがって、熱交換器に流れるドープの流量も変化するために、熱負荷が運転状態によって変化する。例えば、ドープの流量が低下したときにこれに対応するために、供給水蒸気の温度や圧力を低下させてしまうと、トラップの作動差圧がなくなり、ドレインの抜けが悪くなって、凝縮水が熱交換器内に滞留し、滞留ドレインと水蒸気が接触して水蒸気が急凝縮するウォーターハンマが発生する。このウォーターハンマが発生した部分では他の部分に比較して温度が低下するため、ドープの温度分布が不均一になることがある。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、ドープ濃度や粘度を安定化させて均質なドープを調製することができるドープ調製方法及び装置並びに溶液製膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、加熱媒体が送られた熱交換器に、溶媒とポリマーとを含む液を通し、前記加熱媒体により前記液を加熱し、ドープを調製するドープ調製方法において、前記液の前記熱交換器による加熱に際し、前記熱交換器の単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに、前記加熱媒体として水蒸気を用い、前記一定値未満のときに前記加熱媒体として水を用いることを特徴とする。また、本発明は、溶媒とポリマーとを混合させて粗溶解液をつくる粗溶解液作成工程と、加熱媒体が送られた熱交換器を用いて前記粗溶解液を加熱しドープを得る加熱工程と、前記熱交換器の単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに前記加熱媒体として水蒸気を用い、前記一定値未満のときに前記加熱媒体として水を用いる加熱媒体切替工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記単位面積当たりの熱交換量は、熱交換時の熱交換量／伝熱面積の一定時間当たりの平均値であり、前記一定値は１（Ｊ／ｍ２／ｓ）であることが好ましい。また、前記水の温度は３０℃以上９７℃以下であることが好ましい。更に、前記加熱工程後にフラッシュ濃縮法により前記ドープにおける前記ポリマーの濃度を上昇させることが好ましい。加えて、前記ポリマーがセルロースアシレートであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、上記のドープ調製方法によりドープを調製するドープ調製工程と、前記ドープを流延ダイにより支持体上に流延し、前記支持体上に流延膜を形成する流延工程と、前記流延膜に自己支持性を付与して前記流延膜を前記支持体から湿潤フィルムとして剥がす剥ぎ取り工程と、前記湿潤フィルムを乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のドープ調製装置は、溶媒及びポリマーを含むポリマー液を調製するポリマー液調製ユニットと、加熱媒体を用いて前記ポリマー液を加熱する熱交換器と、前記熱交換器における単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに前記加熱媒体として水蒸気を前記熱交換器に送り、前記一定値未満のときに前記加熱媒体として水を前記熱交換器に送る加熱媒体切替ユニットとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱交換器による加熱に際し、熱交換器の単位面積当たりの熱交換量が一定値以上のときに、加熱媒体として水蒸気を用い、前記一定値未満のときに加熱媒体として水を用いるから、前記熱交換量が一定値未満のときに水蒸気を使用することがなく、ウォーターハンマの発生を抑えることができる。これにより、ドープの温度分布が不均一になることがなく、ポリマー濃度や粘度が一定となる均質なドープが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示すように、溶液製膜設備１０は、ドープ調製装置１１、流延装置１２、乾燥装置１３及び巻き取り装置１４を有している。
【００１７】
ドープ調製装置１１は、攪拌部１５、溶解部１６、濾過部１７、フラッシュ濃縮部１８、貯留部１９、及び添加剤直前添加部２０を有している。攪拌部１５は、攪拌タンク２１、貯留タンク２２、溶媒投入部２３、ポリマー投入部２４、添加剤投入部２５、コンデンサ２６、ポンプ２７、コントローラ２９を有している。
【００１８】
攪拌タンク２１は、タンク本体２１ａ、攪拌羽根２１ｂ、攪拌モータ２１ｃ、及びジャケット２１ｄを有する。コンデンサ２６は攪拌タンク２１に接続されている。コンデンサ２６は、攪拌タンク２１で蒸発した溶媒を凝縮し、これを回収する。回収された溶媒は、ドープ調製などに再利用される。
【００１９】
溶媒投入部２３は、溶媒３０が入れられた溶媒タンク３１と、計量ポンプ３２と、三方切替弁３３とを備えており、溶媒３０を所定量分だけ計量ポンプ３２により攪拌タンク２１に送ることができる。三方切替弁３３は、溶媒３０を直接に攪拌タンク２１に送る配管３４と、コンデンサ２６を介して溶媒３０を攪拌タンク２１に送る配管３５とに選択的に切り替える。
【００２０】
ポリマー投入部２４は、粉末状のポリマー４０が入れられた第１ポリマーサイロ４２及び第１送り出し機４３と、チップ状ポリマー４５が入れられた第２ポリマーサイロ４６及び第２送り出し機４７とを備えている。各送り出し機４３，４７は、ポリマー４０，４５を連続的に送り出す。この送り出し機４３，４７は計量機能を備えており、ポリマー４０，４５の送り出し量を計量することができる。また、ポリマー投入部２４は、図示は省略したが、加熱器を備えている。加熱器は、例えば乾燥風を送風することにより、ポリマー４０，４５を所定の温度、例えば８０℃に加熱し、ポリマー４０，４５に含まれる水分量を乾燥により所定範囲以下、例えば２％以下にする。これにより、ドープ調製時の水分量を所定範囲内に制御することができる。なお、ポリマー４０，４５の温度は前記タンク本体２１ａの内部温度をＴ１としたときに、Ｔ１＋２０℃以上Ｔ１＋１００℃以下であることが好ましい。Ｔ１＋２０℃以上とすることにより、ポリマーが膨張しやすく溶解しやすくなる。また、Ｔ１＋１００℃以下とすることにより、ポリマー自体の分解を抑制することができ、品質を維持することができる。
【００２１】
添加剤投入部２５は、各種添加剤が混合された添加剤液５０を収納する添加剤タンク５１と計量ポンプ５２とを備えており、添加剤液５０を所定量分だけ計量ポンプ５２により攪拌タンク２１に送ることができる。
【００２２】
本発明に係るポリマー４０，４５は特に限定されず、溶液製膜方法に適用可能であれば良い。この中で、セルロースアシレートを使用すれば、透明度が高く、光学特性に優れたフィルムを得ることができるので、偏光板用の保護フィルムや光学補償フィルム等の光学用途として好適である。中でも、セルロースアセテートを使用し、特にアセチル化度の平均値が５７．５％〜６２．５％のセルローストリアセテートを使用すれば、光学特性に優れたフィルムを得ることができる。上記のアセチル化度とは、セルロース単位重量当りの結合酢酸量を意味し、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定および計算に従って求めることができる。
【００２３】
なお、粉末状のＴＡＣを使用する場合には、溶媒との相溶性の観点から、その９０重量％以上が０．１〜４ｍｍの粒径であることが好ましく、より好ましくは粒径が１〜４ｍｍである。また、フィルム小片からなるＴＡＣチップを使用する場合には、同じく溶媒との相溶性の観点から、平均サイズが５ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下のものを使用することが好ましく、より好ましくは１０ｍｍ２以上５０ｍｍ２以下のものがよく、特に好ましくは１５ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下のものがよい。
【００２４】
溶媒３０は、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、エーテル類、アルコール類等が好適であるが特に限定されず、使用するポリマーとの溶解性等を考慮して適宜選択すれば良い。溶媒３０は１種類の化合物であっても良いし、複数の化合物を混合した混合溶媒でも良い。具体的には、ハロゲン化炭化水素（例えば、ジクロロメタン等）、エステル類（例えば、酢酸メチル、メチルホルメート、エチルアセテート、アミルアセテート、ブチルアセテート等）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等）、エーテル類（例えば、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル等）、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール等）等が挙げられる。なお、溶媒３０は新規製品の他に、溶液製膜設備の洗浄などに用いたリサイクル液を用いてもよい。
【００２５】
各投入部２３〜２５から攪拌タンク２１内に投入された溶媒３０、ポリマー４０（またはポリマー４５）、及び添加剤液５０は、攪拌羽根２１ｂにより攪拌される。攪拌羽根２１ｂは攪拌モータ２１ｃによって回転される。この攪拌によって、ポリマー４０などの溶質が溶媒３０には完全には溶けていない粗溶解液５５が得られる。ジャケット２１ｄはタンク本体２１ａ内の粗溶解液５５を所定の温度範囲に維持する。なお、攪拌羽根２１ｂの形状や攪拌方法は特に限定されず、効率良く攪拌することができるものであればよい。
【００２６】
攪拌タンク２１内の粗溶解液５５は、ポンプ２７により貯留タンク２２に送られて一旦貯留される。これにより攪拌タンク２１は空になり、粗溶解液５５を繰り返し形成する連続バッチ式が可能になる。貯留タンク２２は、タンク本体２２ａ、攪拌羽根２２ｂ、攪拌モータ２２ｃ、及びジャケット２２ｄを有し、粗溶解液５５の貯留と攪拌とを行う。この攪拌により粗溶解液５５が攪拌され、均一にされる。
【００２７】
貯留タンク２２内の粗溶解液５５はポンプ２８を介して、溶解部１６の第１加熱器５６に送られる。第１加熱器５６は、例えば多管式熱交換器から構成されている。この第１加熱器５６には、熱媒体切替装置５７が接続される。
【００２８】
図２に示すように、熱媒体切替装置５７は、粗溶解液５５の流量に応じて熱媒体としての水蒸気５３または水５４を切り替えて効率のよい加熱処理を行う。このため、熱媒体切替装置５７は、水蒸気供給部５８と水供給部５９と切替バルブ６０，６１とを有し、これらはコントローラ２９によって制御される。コントローラ２９には図示しないシステムコントローラから、品種切り替えに際して、ドープ組成データやドープ流量が入力されている。コントローラ２９は、ドープ流量に基づき第１加熱器５６に熱媒体として水蒸気５３を供給するか水５４を供給するかを決定する。そして、この決定に基づき切替バルブ６０，６１を開閉して、決定した熱媒体を第１加熱器５６に送り込む。
【００２９】
水蒸気供給部５８は予め設定されている温度の水蒸気５３を供給する。水供給部５９も予め設定されている温度の水５４を供給する。水蒸気５３の温度は、１００℃以上２５０℃以下であることが好ましく、１５０℃以上２００℃以下であることがより好ましい。水蒸気５３の温度が１００℃未満の場合には、凝縮が起こりやすくなる結果、安定した温度制御が困難となるため好ましくない。一方、水蒸気５３の温度が２５０℃を超えると、水蒸気５３の圧力が高くなりすぎるため好ましくない。水５４の温度は、３０℃以上９７℃以下であることが好ましく、７０℃以上９５℃以下であることがより好ましい。水５４の温度が７０℃未満の場合には、ポリマーの溶媒への溶解が困難になる結果、ドープを得ることや、フラッシュ濃縮法においてドープ中のポリマー濃度を増大させることが困難となるため、好ましくない。一方、水５４の温度が９７℃を超えると、キャビテーションが発生しやすくなるため好ましくない。
【００３０】
このような熱媒体切替装置５７によって、ドープの流量に応じて最適な熱媒体が第１加熱器５６に供給されるため、第１加熱器５６では、ドープ流量に応じて、ドープを効率良く加熱することができる。しかも、ドープの低流量時に水蒸気加熱をすることがなくなるため、ウォーターハンマの発生が抑えられる。これにより、ウォーターハンマに起因する温度低下部分の発生がなくなり、ドープを均一に加熱することができる。
【００３１】
第１加熱器５６によるドープの加熱温度は、５０〜１２０℃が好ましく、より好ましくは６０〜９０℃であり、加熱時間は５〜３０分が好ましい。この加熱により、溶液製膜に必要なポリマー４０などの溶質は変性することなく完全に溶解し、原料ドープ６２が調製される。このようにして調製される原料ドープ６２は、セルロースエステルの固形分濃度として１４〜２４重量％にされる。なお、必要に応じて多管式熱交換器の出口側に、静止型混合器などのインラインミキサを設けてもよい。
【００３２】
第１加熱器５６により加熱された原料ドープ６２は、冷却器６３に送られる。冷却器６３によって原料ドープ６２を構成する主要溶媒の沸点以下にまで冷却される。冷却された原料ドープ６２は濾過部１７に送られる。なお、必要に応じて、冷却器６３は複数段設置してもよい。
【００３３】
濾過部１７は、切り替えて使用するための複数のフィルタ本体６５ａ〜６５ｄやこれらフィルタ本体６５ａ〜６５ｄの洗浄装置（図示せず）、ポンプ１７ａなどを備えている。そして、一方のフィルタ本体６５ａ，６５ｂで濾過を行っているときに、他方のフィルタ本体６５ｃ，６５ｄの洗浄や交換を行う。これにより、原料ドープ６２の連続濾過を可能にしている。濾過方式は特に限定されない。
【００３４】
濾過後の原料ドープ６２は、フラッシュ濃縮部１８に送られる。フラッシュ濃縮部１８では、周知のフラッシュ濃縮法によりドープ中のポリマー濃度を高める濃縮処理を行う。フラッシュ濃縮部１８は、原料ドープ６２を加熱する第２加熱器６６と、フラッシュ濃縮を行うフラッシュタンク６７とを有する。第２加熱器６６も第１加熱器５６と同様に構成されており、熱媒体切替装置６９を有する。この熱媒体切替装置６９によって、第１加熱器５６と同様に、熱媒体を用いて、原料ドープ６２が均一に加熱される。この熱媒体は、ドープ流量に応じて水蒸気と水とのうちいずれか一方が熱媒体として選択される。したがって、フラッシュタンクに送られるドープの温度にブレがなく、一定温度のドープがフラッシュ濃縮されるため、濃縮後のドープのポリマー濃度を一定にすることができる。そして、フラッシュ濃縮後のドープは、貯留タンクからなる貯留部１９に貯留される。なお、フラッシュ濃縮部１８は省略してもよい。
【００３５】
貯留部１９に貯留された原料ドープ６２は添加剤直前添加部２０に送られる。なお、貯留部１９のポンプ１９ａの下流であって、添加剤直前添加部２０のスタティックミキサの上流の任意の位置に、脱泡タンク１９ｂが設けられている。脱泡タンク１９ｂでは、原料ドープ６２を所定時間滞留させて脱泡する。これにより原料ドープ６２中の気泡量を低減することができる。なお、脱泡タンク１９ｂを設ける代わりに、貯留部１９の貯留タンクで脱泡を行ってもよい。
【００３６】
添加剤直前添加部２０は、図示は省略したが、添加剤液供給部、添加ノズル、スタティックミキサ、及び濾過器を備えており、原料ドープ６２中に添加ノズルを介して各品種に必要な添加剤液を添加する。この流延ダイ７０（図３参照）の直前で添加する添加剤は、少量添加のものや、ドープ調製の初期段階で添加すると固まりとなって異物になってしまうものが好ましく用いられる。スタティックミキサは添加剤液を原料ドープ６２に均一に分散させて、流延ドープ６８を調製する。
【００３７】
なお、添加剤直前添加部２０で添加剤を添加する代わりに、攪拌タンク２１で必要な添加剤液を全て混合してもよく、この場合には添加剤の流延ダイ直前添加は省略してもよい。また、攪拌タンク２１では、添加剤を添加することなく、この添加剤直前添加部２０により必要な添加剤を添加してもよい。
【００３８】
図３に示すように、流延装置１２は、流延ダイ７０と、走行支持体としてのドラム７１とを有している。また、乾燥装置１３は、テンタ７５とローラ乾燥機７６とを備えている。巻き取り装置１４は、カッタ７７及び巻き取り部７８を備えている。なお、溶液製膜設備１０には、支持用あるいは搬送用のローラ７９が必要に応じて適宜備えられ、このローラ７９がフィルム８０を支持、あるいは搬送する。図１においては、煩雑さを避けるために、用いたローラのうち、一部のみを図示している。
【００３９】
流延ドープ６８は流延ダイ７０からドラム７１の周面に向けて吐出される。ドラム７１には駆動制御手段（図示せず）が設けられており、この駆動制御手段によりドラム７１が所定速度で回転する。ドラム７１の周面に吐出した流延ドープ６８は、ドラム７１の周面上で流延膜となる。この流延膜は、ドラム７１が１回転する前に、例えば冷却によりゲル化し自己支持性をもつようになる。なお、支持体としては、ドラム７１に代えてバンドを使用することもあり、また、自己支持性の付与も冷却ゲル化の他に乾燥によるものもある。
【００４０】
自己支持性をもった流延膜は、フィルム８０としてローラにより剥ぎ取られて、さらに下流の工程へ搬送される。剥ぎ取られたフィルム８０は、テンタ７５に送られ、ここで、幅を規制され、かつ、延伸されながら乾燥される。テンタ７５では、複数設けられたピンクリップ（図示せず）が、フィルム８０の両側端部（耳部）を保持しながらテンタ軌道（図示せず）に従って走行する。このピンクリップの走行によりフィルム８０は搬送されながら、必要に応じて幅方向に延伸が行われる。なお、乾燥によって自己支持性を付与した場合には、耳部は十分な強度を有するので、ピンクリップの代わりに把持クリップ等を用いる場合もある。この場合には、把持クリップは、コントローラ（図示せず）により開閉を自動制御され、この開閉によりフィルム８０の保持と保持解除とを制御する。フィルム８０を保持したピンクリップは、テンタ７５の内部で走行し、その出口付近の所定の保持解除点に到達するとフィルムの保持が解除される。
【００４１】
テンタ７５を出たフィルム８０は、支持あるいは搬送用のローラ７９により次工程であるローラ乾燥機７６へ送られて、ここで複数のローラ７６ａにより支持あるいは搬送されながら十分に乾燥される。十分に乾燥された後のフィルム８０は、カッタ７７により耳部が切断除去され、製品として巻き取り部７８で巻き取られる。また、ローラ乾燥機７６における搬送を安定化させるために、ピンクリップでの保持により変形した部分を含むフィルム８０の耳部が、ローラ乾燥機７６内部へ送る前に切断除去される。
【００４２】
次に、ドープ調製装置１１におけるドープの調製手順を説明する。コントローラ２９は、図４に示す処理手順に従いドープを調製する。先ず、バッチ方式で調製する総量に基づき、溶媒３０の分配投入量が決定され、これに基づき第１分配量で溶媒３０が攪拌タンク２１に投入される。次に、モータ２１ｃが回転して、攪拌羽根２１ｂを回転させ、攪拌が開始される。
【００４３】
次に、ポリマー投入部２４により、ポリマー４０が所定の第１投入速度、例えば１８０ｋｇ／分で連続的に投入される。ポリマー投入部２４では、加熱器から乾燥風を送風することにより、ポリマーを所定の温度、例えば８０℃に加熱し、その含水分量を所定の範囲内に調整している。攪拌タンク２１にポリマー４０を投入し溶媒３０に溶解させる途中では、加熱されたポリマー４０による溶媒の温度上昇や、分散による温度上昇によって攪拌タンク２１の内圧が上昇する。また、粉末またはチップ状のポリマー４０，４５を連続的に攪拌タンク２１内に投入しているため、攪拌タンク２１内でポリマー４０，４５が乱舞する。この乱舞は、攪拌タンク２１の内圧増大に伴い増長し、タンク本体２１ａの内壁に付着したり、コンデンサ２６に侵入したりしてしまう。これら内壁に付着し、またはコンデンサ２６に侵入したポリマー４０，４５はドープ調製用に利用することができないため、目標とする調製濃度に達することができない。しかも、付着量を予測することは困難であるため、調製濃度を一定範囲内に精度よく保つことが困難となる。
【００４４】
特に、攪拌タンク２１では、タンク本体２１ａ内を減圧状態にするように、コンデンサ２６側に向けて蒸発した溶媒を吸引しているため、コンデンサ２６にポリマーが流出してしまう傾向が強い。更に、この流出分によって、目標とする調製濃度が得られなくなる他に、コンデンサ２６の内壁に付着したポリマー４０，４５によって溶媒３０の凝集効率も低下する。
【００４５】
このため、攪拌タンク２１には内圧測定用の圧力計２１ｅが取り付けられており、この圧力計２１ｅに基づきポリマー４０，４５の投入速度が決定される。そして、圧力計２１ｅの測定圧力が、ポリマー乱舞限界値、例えば１ｋＰａに達したときに、ポリマー４０，４５の投入速度を現行の投入速度の半分以下の低速投入速度に切り替える。これにより、攪拌タンク２１内の内圧が低下し、ポリマー４０，４５の乱舞による弊害の影響が抑えられる。すなわち、ポリマー４０，４５の乱舞が所定の範囲内で抑えられるため、ドープ調製時のポリマー濃度の低下を防止することができる。ここで、ポリマー乱舞限界値は、予め、タンク本体２１ａの容量、調製総量やポリマー投入量に応じて予め実験等により求められるものであり、この内圧範囲内にしておくことで、ポリマー乱舞による壁面などへのポリマー付着が最小限に抑えられる。
【００４６】
以下、ポリマー４０，４５の投入が完了するまで、攪拌タンク２１の内圧を測定し、この測定した内圧が設定値である１ｋＰａを超えたときに、現行の投入速度よりも半分程度の低投入速度に切り換えて、内圧がポリマー乱舞限界値である１ｋＰａを超えることがないようにコントローラ２９により制御する。これにより、タンク本体２１ａの内壁へのポリマー４０，４５の付着や、コンデンサ２６へのポリマー４０，４５の流出を抑えることができ、ポリマー濃度をほぼ一定に保つことができる。
【００４７】
以上のようにして、１バッチ分のポリマー総量分の投入を終了した後に、残りの溶媒を投入して、攪拌を続行する。これにより、ポリマー濃度の低下を招くことなく精度よく粗溶解を行うことができる。残りの溶媒投入は、三方切替弁３３を切り替えて、配管３５を介してコンデンサ２６を経由して攪拌タンク２１に送るようにすることで、コンデンサ２６内に侵入したポリマー４０，４５を洗い流して、攪拌タンク２１に戻すことができる。
【００４８】
なお、前記溶媒３０の分配投入における１回目の投入量をＶ１、２回目の投入量をＶ２としたときに、分配比（Ｖ１／Ｖ２）が１以上１６以下であることが好ましい。分配比が１より小さいと、初期に投入される溶媒が少なく、濃度が上がり過ぎて、ポリマー４０がダマに成りやすく好ましくない。また、分配比が１６を超えると、２回目の溶媒投入量が少なくなり、コンデンサ２６内のポリマー４０，４５を洗浄する効果が得られなくなり、好ましくない。
【００４９】
また、溶媒３０を２回に分配しているが、分解回数は２回以上であればよい。溶媒投入タイミングも、全てのポリマーを投入した後に行う必要はなく、ポリマーの投入中に溶媒を分散して投入してもよい。また、コンデンサ２６を介して残りの溶媒３０を分散投入する他に、タンク本体２１ａの内壁に付着したポリマーを洗い流すように、タンク本体２１ａに対し、残りの溶媒３０を分散させて投入してもよい。
【００５０】
また、粉末状のポリマー４０に代えて、チップ状ポリマー４５を用いる場合には、ポリマーサイロ４６及び送り出し機４７を用いて、チップ状ポリマー４５の送り出しが行われる。
【００５１】
図１に示すように、貯留タンク２２に貯留された粗溶解液５５は、ポンプ２８を介して第１加熱器５６、冷却器６３、濾過部１７に送られ、加熱とその後に冷却、濾過が行われて、より均質な原料ドープ６２が調製される。
【００５２】
原料ドープ６２は、第２加熱器６６及びフラッシュタンク６７を有するフラッシュ濃縮部１８によって、均質化、高濃度化された後に、貯留部１９に貯留される。貯留部１９では脱泡が行われる。次に、貯留部１９の原料ドープ６２は、添加剤直前添加部２０に送られて、品種ごとに最適な添加剤液が添加されて、流延ドープ６８となる。
【００５３】
図２及び図５に示すように、第１加熱器５６及び第２加熱器６６では、原料ドープ６２の流量に応じて熱媒体を切り替える。先ず、コントローラ２９はドープ流量Ｑを取得する。ドープ流量Ｑは、フィルム品種や製品膜厚に応じて予め決定されるものであり、このドープ流量Ｑとその変更タイミングをシステムコントローラから取得する。品種切替などでドープが新たな新品種用に切り替えられる場合には、この新品種に合わせて、用いる各種添加剤の種類及びその量が決定される。ドープ調製装置１１では、この新品種に適合するドープを作成し、これを流延装置１２に送る。
【００５４】
熱媒体切替装置５７では、ドープの処方切替タイミングの際に、ポンプ２８で溶解部１６から送り出す粗溶解液５５の流量を調節し、新処方のドープ流量とする。このドープ流量の変更があるときに、単位面積当たりの熱交換量Ｗを算出する。単位面積当たりの熱交換量Ｗは、熱交換時の熱交換量／伝熱面積から求めることができる。すなわち、単位面積当たりの熱交換量Ｗは、ドープの流量をＱ（ｍ３／ｓ）とし、ドープの比熱をＣｐ（Ｊ／ｍ３・Ｋ）とし、温度差（出口温度Ｔ２−入口温度Ｔ１）をΔＴ（Ｋ）とし、熱交換器のドープと熱媒体との間の伝熱面積をＡ（ｍ２）としたときに、［（Ｑ・Ｃｐ・ΔＴ）／Ａ］（Ｊ／ｍ２／ｓ）から求めることができる。なお、伝熱面積Ａとしては特に制限はないが、工業ベースの溶液製膜設備においては１０〜１５０ｍ２が好ましく、より好ましくは２０〜１２０ｍ２である。
【００５５】
また、熱媒体として水蒸気５３を用いるか水５４を用いるかの判定値Ｗｊは、本実施形態では、１（Ｊ／ｍ２／ｓ）としている。これは、１未満のときに水蒸気加熱によりドープを加熱すると、ウォーターハンマ現象により熱交換器の伝熱部分の一部に低温度領域が発生し、これに起因して、ドープの加熱を均一に行うことができないことによる。
【００５６】
この熱交換量Ｗが判定値Ｗｊ以上のときに、熱媒体として水蒸気５３を選択し、水蒸気５３を第１加熱器５６に送り、ドープを水蒸気５３により加熱する。本実施形態では判定値Ｗｊが１（Ｊ／ｍ２／ｓ）以上のときには、水蒸気加熱の方が温度分布にむらがなく、ドープを均一に加熱することができる。また、単位当たりの熱交換量Ｗが１（Ｊ／ｍ２／ｓ）未満のときには、第１加熱器５６に水５４を供給し、水を用いた加熱（以下温水加熱と称する）を行うことにより、水蒸気加熱よりも温度分布にむらがなく、ドープを均一に加熱することができる。なお、判定値Ｗｊは、熱交換器の種類やその材質などで若干異なるが、概ねこの１（Ｊ／ｍ２／ｓ）を適用することができる。
【００５７】
上記実施形態では、システムコントローラでの品種切替指令に基づき、その品種切替タイミング及びドープ流量に基づき第１加熱器５６及び第２加熱器６６における熱媒体を切り替えているが、システムコントローラからの品種切り替え指令に基づく他に、ドープの流量を流量計で逐次測定し、この測定した流量から一定時間当たりの平均値を求めることにより、熱媒体の切り替えを行ってもよい。この場合には、ドープ流量平均値に基づき、単位面積当たりの熱交換量Ｗの算出を行い、この熱交換量Ｗと判定値とに基づき、水蒸気加熱か温水加熱かの切り替えを行ってもよい。なお、水５４から水蒸気５３、または水蒸気５３から水５４への切り替え時には、内部に溜まっているドレインや水滴を排除するためにエアブローすることが好ましい。
【００５８】
上記実施形態では、第１及び第２加熱器５６，６６として、多管式熱交換器を用いたが、熱交換機能を有するものであればよい。例えば、この他に、スパイラル式熱交換器、プレート式熱交換器を用いてもよい。スパイラル式熱交換器は、中央部に配置され、相対する半円筒部（骨組みとしても機能する）を軸として、所要の伝熱面積を有する長い伝熱板を渦巻き状に巻き、二つの渦巻き状の流路を形成させたものである。汚れにくくコンパクト性に優れ、高性能である特徴を有する。また、プレート式熱交換器は、金属板をプレス加工したものを、パッキンを間に挟み重ね合わせて構成したものであり、交互に冷却媒体と加熱媒体とを流す流路があり、分解清掃・処理能力の変更が行い易いという特徴を有する。
【００５９】
上記実施形態では、熱媒体として、水蒸気５３及び水５４を用いたが、これに限られず、他の熱媒体を用いてもよい。また、複数の熱媒体を組み合わせて用いてもよい。さらには、水、水蒸気、他の溶液などの温度条件が異なる３種類またはそれ以上の種類を用いてもよい。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００６１】
［実施例１］
第１加熱器５６に対し、セルローストリアセテートドープの流量を６５Ｌ（リットル）／ｍｉｎとして供給した。第１加熱器５６におけるドープの加熱温度を、３５℃から９０℃に上げた。第１加熱器５６における伝熱面積は８５ｍ２であり、熱媒体として１２６℃水蒸気、３００ｋｇ／ｈｒを用いた。単位面積当たりの熱交換量が１以上のときに、熱媒体として水蒸気を用いたものであり、第１加熱器５６の出口温度は、９０±０．５℃の範囲内に制御することができた。なお、ドープの比熱は、０．３５ｋｃａｌ／ｋｇ／℃、比重は１．２２であった。
【００６２】
［実施例２］
実施例１に対し、ドープ流量の５５Ｌ／ｍｉｎとし、熱媒体として９７℃の水、５００００ｋｇ／ｈｒとした以外は、実施例１と同じ条件とした。単位面積当たりの熱交換量が１未満のときに、熱媒体として水を用いたものであり、第１加熱器の出口温度は、９０±０．５℃の範囲内に制御することができ、実施例１と同じ結果が得られた。
【００６３】
［比較例１］
実施例１に対し、熱媒体として９７℃の水、５００００ｋｇ／ｈｒとした以外は、実施例１と同じ条件とした。単位面積当たりの熱交換量が１以上のときに、熱媒体として水を用いたものであり、第１加熱器の出口温度は、９０±２℃の範囲内になった。温度の触れ幅が大きくなったことが判る。
【００６４】
［比較例２］
実施例２に対し、熱媒体として１２６℃水蒸気、３００ｋｇ／ｈｒとした以外は、実施例２と同じ条件とした。単位面積当たりの熱交換量が１未満のときに、熱媒体として水蒸気を用いたものであり、第１加熱器の出口温度は、９０±３℃の範囲内になった。温度の触れ幅が大きくなったことが判る。
【００６５】
［比較例３］
実施例２に対し、熱媒体として９８℃の水、４９０００ｋｇ／ｈｒとした以外は、実施例２と同じ条件とした。単位面積当たりの熱交換量が１未満のときに、熱媒体としてやや温度の高い水を用いたものであり、熱交換器内で蒸発によるキャビテーションが発生し、局部的に温度分布が不均一になった結果、第１加熱器の出口温度は、９０±３℃の範囲内になった。温度の触れ幅が大きくなったことが判る。
【００６６】
［実施例３］
第２加熱器６６に対し、セルローストリアセテートドープの流量を６５Ｌ（リットル）／ｍｉｎとして供給した。第１加熱器５６におけるドープの加熱温度を、３５℃から９０℃に上げた。第１加熱器５６における伝熱面積は８５ｍ２であり、熱媒体として１２６℃水蒸気、３００ｋｇ／ｈｒを用いた。第１加熱器５６の出口温度は、９０±０．５℃の範囲内に制御することができた。なお、ドープの比熱は、０．３５ｋｃａｌ／ｋｇ／℃、比重は１．２２であった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を実施する溶液製膜設備のドープ調製装置を示す概略図である。
【図２】熱媒体切替装置を示す概略図である。
【図３】溶液製膜設備の流延装置、乾燥装置、及び巻き取り装置を示す概略図である。
【図４】本発明の攪拌工程の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の熱媒体切り替えの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１０  溶液製膜設備
１１  ドープ調製装置
１２  流延装置
１８  フラッシュ濃縮部
２１  攪拌タンク
２２  貯留タンク
５６  第１加熱器
６６  第２加熱器
６２  原料ドープ
６８  流延ドープ
【図１】
2010185022.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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