(57)【要約】【課題】フィルムに擦り傷や波板状のシワを発生させることなく、搬送方向に延伸する。【解決手段】低速ローラ対２１と高速ローラ対２２とのローラ周速差により、フィルム１５が搬送方向に延伸される。延伸後のフィルム１５は冷却ローラ２５，２６により冷却される。高速ローラ２２ａと冷却ローラ２５の間にスリッタ３１が配されている。スリッタ３１により、フィルム１５が幅方向で中央部と両側縁部とに切り離される。肉厚な両側縁部が切除されるため、冷却ローラ２５，２６上でフィルム１５に凹凸が発生することがない。凹凸に起因する擦り傷やシワの発生が抑えられる。【選択図】図１
2014188748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の熱可塑性樹脂からなるフィルムを搬送方向に延伸して延伸フィルムを製造する方法において、
前記搬送方向に離間して配置され、前記フィルムに接触して前記フィルムを加熱する上流側低速ローラと下流側高速ローラとの周速差により、前記フィルムを前記搬送方向に延伸する縦延伸工程と、
前記縦延伸工程を経たフィルムに接触する冷却ローラにより前記フィルムを冷却する冷却工程と、
前記縦延伸工程と冷却工程との間で前記フィルムの幅方向両側縁部を除去する側縁部除去工程と
を含む延伸フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記側縁部除去工程では、前記幅方向両側縁部の膜厚が変化を開始する膜厚変化開始点から前記フィルムの両側縁までの幅をＷＦＳとした際に、前記膜厚変化開始点から前記両側縁に向かってＷＦＳ×０．２以内で、フィルム幅方向の中央部と両側縁部とを切り離して前記幅方向両側縁部を除去する請求項１記載の延伸フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記縦延伸工程では、前記上流側低速ローラと前記下流側高速ローラとの間のフィルム長さを延伸前のフィルム幅で除した縦延伸アスペクト比が０．０１以上０．５以下である請求項１または２記載の延伸フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記縦延伸工程では、前記フィルムのガラス転移温度をＴｇとした際に、前記上流側低速ローラにより、前記フィルムを（Ｔｇ−２０）℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下の延伸温度Ｔｅに加熱し、前記下流側高速ローラにより、前記フィルムを（Ｔｇ−１００）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に冷却する請求項１から３いずれか１項記載の延伸フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記縦延伸工程の前に前記フィルムを（Ｔｅ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する予熱工程を含む請求項４記載の延伸フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記予熱工程は、予熱室内に加熱風を供給して前記フィルムを予熱する請求項５記載の延伸フィルムの製造方法。
【請求項７】
前記予熱工程は、前記フィルムの搬送方向を変更しパスを長くするための複数の搬送方向変更部材に前記フィルムを掛け渡して搬送する請求項５または６記載の延伸フィルムの製造方法。
【請求項８】
帯状の熱可塑性樹脂からなるフィルムを搬送方向に延伸して延伸フィルムを製造するフィルム延伸設備において、
前記搬送方向に離間して配置され、前記フィルムに接触して前記フィルムを加熱する上流側低速ローラと、下流側高速ローラとの周速差により、前記フィルムを前記搬送方向に延伸する縦延伸部と、
前記縦延伸部からのフィルムに接触する冷却ローラにより前記フィルムを冷却する冷却部と、
前記下流側高速ローラと前記冷却ローラの間に配置され、前記フィルムの幅方向両側縁部を中央部から切り離して除去する側縁部除去部とを備えるフィルム延伸設備。
【請求項９】
前記幅方向両側縁部の膜厚が変化を開始する膜厚変化開始点からフィルムの両側縁までの幅をＷＦＳとした際に、前記膜厚変化開始点からフィルムの両側縁に向かってＷＦＳ×０．２以内で、フィルム幅方向の中央部と両側縁部とを切り離して前記幅方向両側縁部を除去する請求項８記載のフィルム延伸設備。
【請求項１０】
前記上流側低速ローラと前記下流側高速ローラとの間のフィルム長さを延伸前のフィルム幅で除した縦延伸アスペクト比が０．０１以上０．５以下である請求項８または９記載のフィルム延伸設備。
【請求項１１】
前記縦延伸部は、前記フィルムのガラス転移温度をＴｇとした際に、前記上流側低速ローラにより、前記フィルムを（Ｔｇ−２０）℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下の延伸温度Ｔｅに加熱し、前記下流側高速ローラにより、前記フィルムを（Ｔｇ−１００）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に冷却する請求項８から１０いずれか１項記載のフィルム延伸設備。
【請求項１２】
前記縦延伸部に対して前記フィルム搬送方向上流側に予熱部を有し、前記予熱部は、前記フィルムを（Ｔｅ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する請求項１１記載のフィルム延伸設備。
【請求項１３】
前記予熱部は、予熱室と、前記予熱室内に加熱風を供給する送風ノズルとを有し、前記送風ノズルからの加熱風により前記フィルムを予熱する請求項１２記載のフィルム延伸設備。
【請求項１４】
前記予熱部は、前記フィルムの搬送方向を変更する複数の搬送方向変更部材を有し、前記フィルムは前記搬送方向変更部材に掛け渡される請求項１２または１３記載のフィルム延伸設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のローラの周速差によりフィルムを搬送方向に延伸する延伸フィルムの製造方法及びフィルム延伸設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱可塑性樹脂フィルムの製造は大きく分けて、溶液製膜法と溶融製膜法とに分類される。溶液製膜法では、熱可塑性樹脂が溶剤に溶解されたドープをダイから支持体、例えば冷却ドラムや乾燥バンド上に流延した後、剥がしてフィルムとする。また、溶融製膜法は、熱可塑性樹脂を押出機で溶融した後、ダイから支持体、例えば冷却ドラム上に押し出した後、剥がしてフィルムにする。
【０００３】
これらの方法により製膜された熱可塑性フィルム、例えばセルロースアシレートフィルムは、通常、縦方向（搬送方向）、横方向（幅方向）に延伸することによって、面内レターデーション（Ｒｅ）、厚み方向のレターデーション（Ｒｔｈ）を発現させる。これにより、液晶表示装置の位相差フィルムとして使用する際に、視野角拡大を図ることができる。
【０００４】
熱可塑性フィルムを縦方向に延伸する場合には、複数本の予熱ローラで熱可塑性フィルムを予熱した後に、一対の延伸ローラの周速差により縦方向に延伸加工する（例えば、特許文献１，２参照）。この延伸加工では、予熱ローラや延伸ローラなどにより、フィルムを加熱して縦延伸する。また、縦延伸後には冷却ローラにより冷却して、次の工程に送っている。このようにフィルムに各ローラを接触させた状態で加熱または冷却を行うため、フィルム幅方向にシワが発生したり、このシワに起因して擦り傷が発生したりする。
【０００５】
例えば、特許文献１では、複数本の予熱ローラにフィルムが接触して、フィルム表面に擦り傷が発生したり、シワが発生したりすることを防止するために、複数本の予熱ローラと上流側の延伸ローラの周速度を、各ローラへのフィルム接触前後での温度変化に基づき、下流に向かうに従い次第に増速させて、各予熱ローラ間に適度な張力を付与して擦り傷やシワの発生を抑えている。また、特許文献２では、縦延伸後にフィルムを急冷することにより、擦り傷の発生を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５４６８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０７１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最近の液晶表示装置は、軽量、薄型、高品質が求められるようになり、使用されるフィルムも、例えば２５μｍ〜１００μｍ程度の薄く高品質なものが求められている。このような薄型フィルムを縦延伸して製造する場合には、特許文献１，２のような予熱ローラによる予熱方法や、フィルムの急冷方法でも限界があり、フィルム表面に擦り傷が発生したり、シワが発生したりすることがあり、改善が求められていた。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するものであり、フィルムの薄手化に対応可能であり、フィルムに擦り傷やシワを発生させることのない延伸フィルムの製造方法及びフィルム延伸設備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】
【０００９】
薄膜化に伴う擦り傷やシワの発生原因を鋭意検討した結果、次のような知見を得た。先ず、縦延伸後には、幅が縮むネックインによってフィルムの両側縁部が肉厚になる。この肉厚部分はネックイン時に力が加わり、残留応力が他の部分に比べて大きくなる。肉厚部を両端に有する薄膜フィルムが冷却ローラに入ると、残留応力の影響や、冷却緩和でのフィルム搬送方向での収縮量が両端の肉厚部と中央部とでは異なることなどから、冷却によって幅方向中央部に比べて両側縁部の搬送方向フィルム長さが短くなる。そのため、冷却途中でフィルムの全幅における平面性が悪化し、凹凸ができてしまう。このようなフィルムを冷却ローラや搬送ローラにより接触させて搬送すると、フィルムが局所的に強く擦れ、フィルムに擦り傷やシワが発生するとの知見を得た。
【００１０】
上記知見に基づき、本発明の延伸フィルムの製造方法は、帯状の熱可塑性樹脂からなるフィルムを搬送方向に延伸して延伸フィルムを製造する際に、縦延伸工程、冷却工程、フィルムの両側縁部除去工程を含む。縦延伸工程は、搬送方向に離間して配置され、フィルムに接触してフィルムを加熱する上流側低速ローラと下流側高速ローラとの周速差により、フィルムを搬送方向に延伸する。冷却工程は、縦延伸工程を経たフィルムに接触する冷却ローラによりフィルムを冷却する。フィルムの両側縁部除去工程は、縦延伸工程と冷却工程との間でフィルムの幅方向両側縁部を除去する。
【００１１】
また、本発明のフィルム延伸設備は、帯状の熱可塑性樹脂からなるフィルムを搬送方向に延伸して延伸フィルムを製造する。このフィルム延伸設備は、縦延伸部と冷却部と側縁部除去部とを備える。縦延伸部は、搬送方向に離間して配置され、フィルムに接触してフィルムを加熱する上流側低速ローラと、下流側高速ローラとの周速差により、フィルムを搬送方向に延伸する。冷却部は、縦延伸部からのフィルムに接触する冷却ローラによりフィルムを冷却する。側縁部除去部は、下流側高速ローラと冷却ローラの間に配置され、フィルムの幅方向両側縁部を中央部から切り離して除去する。
【００１２】
フィルムの両側縁部除去工程では、幅方向両側縁部の膜厚が変化を開始する膜厚変化開始点からフィルムの両側縁までの幅をＷＦＳとした際に、膜厚変化開始点からフィルムの両側縁に向かってＷＦＳ×０．２以内で、フィルム幅方向の中央部と両側縁部とを切り離して幅方向両側縁部を除去することが好ましい。
【００１３】
縦延伸工程では、上流側低速ローラと下流側高速ローラとの間のフィルム長さＬＳを、延伸前のフィルム幅Ｗ１で除した縦延伸アスペクト比（ＬＳ／Ｗ１）が、０．０１以上０．５以下であることが好ましい。
【００１４】
縦延伸工程では、フィルムのガラス転移温度をＴｇとした際に、上流側低速ローラにより、フィルムを（Ｔｇ−２０）℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下の延伸温度Ｔｅに加熱し、下流側高速ローラにより、フィルムを（Ｔｇ−１００）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に冷却することが好ましい。
【００１５】
縦延伸工程の前にフィルムを（Ｔｅ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する予熱工程を含むことが好ましい。予熱工程は、予熱室内に加熱風を供給してフィルムを予熱することが好ましい。また、予熱工程は、フィルムの搬送方向を変更しパスを長くするための複数の搬送方向変更部材にフィルムを掛け渡して搬送することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、縦延伸によるネックインの影響で肉厚となったフィルムの両側縁部が除かれるので、フィルムの冷却中に、フィルムが搬送方向で部分的に縮むことに起因するフィルム凹凸の発生が抑えられる。これにより、フィルムの擦り傷やシワの発生が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のフィルム延伸設備の一例の概要を示す側面図である。
【図２】縦延伸冷却後のフィルム幅方向におけるフィルムの厚み分布の一例を示すグラフである。
【図３】スリッタの概要を示す平面図である。
【図４】送風による予熱部を有する別実施形態のフィルム延伸設備の一例の概要を示す側面図である。
【図５】複数の予熱域を有する別実施形態の予熱部の一例の概要を示す側面図である。
【図６】フリーローラを温度制御する別実施形態の予熱部の一例の概要を示す側面図である。
【図７】ターンバーを用いる別実施形態の予熱部の概要を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明のフィルム延伸設備１０は予熱部１１、縦延伸部１２、冷却部１３を備える。フィルム延伸設備１０には、入口側に前工程装置９が接続され、出口側に後工程装置１４が接続される。前工程装置９としては、図示しない製膜設備、フィルム送出装置などがある。製膜設備としては周知の溶液製膜設備、溶融製膜設備などが用いられる。フィルム送出装置は、製膜設備からフィルム１５が直接送られる場合と異なり、製膜後にロール状に巻き取られたロールフィルムからフィルム１５を引き出して、フィルム１５を供給する。後工程装置１４として、縦延伸の後に、横延伸する場合に用いられるクリップテンタや、フィルム巻取り装置などがある。縦延伸に続いて横延伸を連続して行わない場合には、クリップテンタが省略され、フィルム巻取り装置によりロール状にフィルム１５が巻き取られる。
【００１９】
延伸するフィルム１５は熱可塑性樹脂フィルムであれば良く、例えば位相差フィルムなどの光学フィルムに用いるのに適しているセルロースアシレートやノルボルネン系樹脂、アクリル、ポリカーボネート製などのフィルム１５が好ましい。
【００２０】
予熱部１１は、予熱ローラ対１６、第１予熱ローラ１７、第２予熱ローラ１８を備える。予熱ローラ対１６は、入口予熱ローラ１６ａとニップローラ１６ｂとを有し、フィルム１５をニップして搬送する。入口予熱ローラ１６ａ、第１予熱ローラ１７、第２予熱ローラ１８にはフィルム１５がクロス掛けで渡される。これにより、フィルム１５と各予熱ローラ１６ａ，１７，１８との接触面積が増えて、効率良く予熱が行われる。
【００２１】
予熱温度は、延伸可能となる温度よりも低い温度にする必要がある。そこで、フィルム１５のガラス転移温度をＴｇとした際に、フィルム１５を（Ｔｇ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に予熱して、縦延伸部１２にフィルム１５を送る。具体的には、入口予熱ローラ１６ａでフィルム１５を（Ｔｇ−６０）℃以上（Ｔｇ−３５）℃以下に予熱し、第１予熱ローラ対１７でフィルム１５を（Ｔｇ−５０）℃以上（Ｔｇ−２５）℃以下に予熱し、第２予熱ローラ対１８でフィルム１５を（Ｔｇ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する。
【００２２】
予熱部１１を経て一定温度に予熱されたフィルム１５は、縦延伸部１２に送られる。縦延伸部１２は、低速ローラ対２１、高速ローラ対２２を備える。低速ローラ対２１は低速ローラ２１ａとニップローラ２１ｂとを有する。高速ローラ対２２は、高速ローラ２２ａとニップローラ２２ｂとを有する。低速ローラ２１ａ、高速ローラ２２ａには、温調媒体循環部から個別に温調媒体、例えば、水やオイル、水蒸気等が供給される。この温調媒体の循環供給によって、各ローラ２１ａ，２２ａは所望の表面温度に設定される。例えば、低速ローラ２１ａは（Ｔｇ−２０）℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下であり、高速ローラ２２ａは（Ｔｇ−１００）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下である。このような温度範囲に設定されることにより、２５μｍ以上１００μｍ以下の薄いフィルム１５に対して、均一な縦延伸が可能になる。
【００２３】
縦延伸部１２で縦延伸されたフィルム１５は、第１冷却ローラ２５及び第２冷却ローラ２６に巻き掛けられて搬送され、冷却される。各冷却ローラ２５，２６には温調媒体循環部から個別に温調媒体が供給され、各ローラ２５，２６は所望の表面温度に設定される。例えば、第１冷却ローラ２５は（Ｔｇ−４０）℃以下であり、第２冷却ローラ２６は（Ｔｇ−５０）℃以下である。冷却後のフィルム１５は、搬送ローラ２７，２８により、後工程装置１４に送られる。
【００２４】
各ローラ１６ａ，１７，１８，２１ａ，２２ａ，２５，２６には、図示は省略したが、モータが接続されており、所望の回転速度で回転が可能になっている。縦延伸部１２では、低速ローラ２１ａと高速ローラ２２ａの周速差によって、フィルム１５は搬送方向に引き延ばされて縦延伸される。低速ローラ２１ａと高速ローラ２２ａの周速差は延伸倍率によって適宜変更されるが、例えば２ｍ／ｍｉｎ以上１００ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することが好ましい。
【００２５】
縦延伸を行う際には、縦延伸倍率は、１．０より大きく１．５以下の範囲であることが好ましい。縦延伸倍率が１．０より大きく１．５以下の範囲である場合に、好適に厚みムラの発生を抑制でき、発現するレターデーションの分布ムラも抑制される。
【００２６】
また、上流側低速延伸ローラ２１ａと下流側高速ローラ２２ａの間のフィルム１５の長さＬｓを、延伸前のフィルム１５の幅Ｗ１で除した縦延伸アスペクト比（Ｌｓ／Ｗ１）が０．０１以上０．５以下であることが好ましい。この縦延伸アスペクト比が小さいほど、ネックインが小さくなり、フィルム幅方向の膜厚分布において、中央部１５ａの均一膜厚部の割合が大きくなる。これにより、後に説明するスリッタ３１で切除されるフィルム両側縁部１５ｂの幅を小さくすることができ、その分だけ製品となる中央部１５ａを増やすことができ、製品ロスを抑えることができる。
【００２７】
予熱部１１で、フィルム１５を（Ｔｅ−４０）℃以上に予熱することにより、縦延伸部１２の低速ローラ２１ａでのフィルム１５への加熱時の温度上昇量が大きくなり過ぎることがなく、低速ローラ２１ａ上で波板状のシワの発生が抑えられる。また、予熱部１１で、フィルム１５を（Ｔｇ−５）℃以下に予熱することにより、予熱部１１内でフィルム１５が延伸されることがなく、縦延伸部１２で均一に延伸することができる。
【００２８】
縦延伸部１２と冷却部１３との間には、スリッタ３１が配されている。スリッタ３１は、１対のロール刃３１ａ，３１ｂを有し、フィルム１５を搬送方向に切断する。これにより、フィルム１５は幅方向で中央部１５ａと両側縁部（図２参照）１５ｂとに切り離される。
【００２９】
図２に示すように、フィルム１５は、膜厚変化開始点Ｐ１からフィルム１５の両側縁に向けてオフセット量ＯＳ１だけずらした切断線ＣＬ１で切断される。
【００３０】
図２は、フィルム１５をスリッタ３１で切断することなく縦延伸冷却した時のフィルム１５の幅方向における膜厚分布を示している。フィルム１５の両側縁部１５ｂはネックインによって、膜厚Ｆｔが両側縁に向かうに従い次第に厚くなっている。
【００３１】
膜厚変化開始点Ｐ１は、フィルム幅方向の中央部１５ａと両側縁部１５ｂの膜厚Ｆｔが変化を開始する点である。この膜厚変化開始点Ｐ１を切断位置とすることも可能である。しかし、この場合には、スリッタ３１で切り離されるフィルム両側縁部１５ｂの幅が大きくなり、製品となり得るフィルム中央部１５ａがその分だけ小さくなり、製品ロスが大きくなる。これを防止するために、次の冷却工程で擦り傷が発生することがない位置まで、膜厚変化開始点Ｐ１から側縁に向けてオフセット量ＯＳ１だけ切断線ＣＬ１をずらしている。
【００３２】
オフセット量ＯＳ１は、例えば次のようにして求める。膜厚変化開始点Ｐ１からフィルムの両側縁までの幅をＷＦＳとした際に、この幅ＷＦＳに係数０．２を乗じた値（ＷＦＳ×０．２）とする。
【００３３】
スリッタ３１で中央部１５ａから切り離された両側縁部１５ｂは、ロータリカッタ３２に送られて、切片に切断される。切片はリサイクル部３３に送られ、フィルム１５の原料などとしてリサイクルされる。リサイクル部３３は、図示しない風送手段により切片を風送し、クラッシャ、セパレータなどを経て微小切片とし、この微小切片をサイロに貯留する。
【００３４】
縦延伸部１２で縦延伸されたフィルム１５は、後工程装置１４の例えばフィルム巻取り機によって、フィルムロールに巻き取られる。
【００３５】
本実施形態では、縦延伸によるネックインの影響で肉厚となったフィルム両側縁部１５ｂが除かれるので、フィルム１５の冷却中に、フィルム１５が搬送方向で部分的に縮むことに起因する凹凸の発生が抑えられる。これにより、冷却ローラ２５，２６による冷却中にフィルム１５の擦り傷やシワの発生が無くなる。
【００３６】
また、冷却前にスリッタ３１により両側縁部１５ｂを中央部１５ａから切り離しているため、冷却ローラ２５，２６で擦り傷やシワが発生することなく冷却することができる。しかも、図２に示すように、膜厚変化開始点Ｐ１から側縁に向けてオフセット量ＯＳ１だけ切断線ＣＬ１をずらしてスリッタ３１により両側縁部１５ｂを中央部１５ａから切り離しているため、中央部１５ａをできる限り広く残すことができ、製品ロスを抑えることができる。
【００３７】
次に、図１に示す予熱ローラ１６ａ，１７，１８を用いた予熱に代えて、図４に示すように、送風による予熱部４４を有する別実施形態のフィルム延伸設備４５について説明する。図１に示すように、予熱ローラ１６ａ，１７，１８を用いて直接接触によるフィルム１５の予熱を行うと、フィルム１５が薄くなるにしたがって、予熱ローラ１６ａ，１７，１８上でフィルム１５が熱膨張して波板状になることがある。この波板状の膨張は、フィルム１５にシワや擦り傷を発生させる虞れがある。フィルム１５への直接接触による熱伝導に代えて、送風による加熱とすることで、予熱ローラ１６ａ，１７，１８上でフィルム１５の波板状の膨張が抑えられる。特に、フィルム１５の延伸前の厚みが、２５μｍ以上１００μｍ以下である薄膜フィルムに対して、予熱によるシワや擦り傷の発生が抑えられる。
【００３８】
前工程装置９とフィルム延伸設備４５との間には、テンション調節部４６が設けられている。テンション調節部４６はフリーローラ４７ａ，４７ｂ間のテンションローラ４８をシフト機構４９により昇降させて、予熱部４４内のフィルム１５のテンションを一定に維持する。予熱部４４内のフィルムテンションは２０Ｎ／ｍ以上２００Ｎ／ｍ以下が好ましい。２０Ｎ／ｍ以上であると、フリーローラ５５の回転不良が生じることがなく、フィルム１５への擦り傷の発生が抑えられる。また、２００Ｎ／ｍ以下であると、予熱部１１内で縦延伸が生じることがなく、縦延伸部１２で適正な縦延伸が行われる。
【００３９】
予熱部１１は、予熱室５０を備える。予熱室５０内には、上下方向に離間して複数のフリーローラ（搬送方向変更部材）５５が配されている。これらフリーローラ５５間にフィルム１５が交互に巻き掛けられることによって、フィルム１５が各ローラ５５間で上下方向に搬送され、予熱室５０内のフィルム経路（パス）が長く設定されている。
【００４０】
予熱室５０のフィルムパス長は予熱温度やフィルム１５の搬送速度にもよるが、例えば５ｍ以上５０ｍ以下が好ましい。フリーローラ５５は、例えば直径が８０ｍｍであり、フィルム１５の巻き掛けによるフィルム１５とフリーローラ５５との接触面積が小さくされている。フリーローラ５５の直径は、好ましくは４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である。４０ｍｍ以上であるとフリーローラ５５に撓みが生じることがなく、撓みに起因する回転ムラや傷の発生が抑えられる。また、１５０ｍｍ以下であると、フリーローラ５５との接触時間が適正な範囲になり、シワが抑制される他に、フリーローラ５５の回転不良に起因するフィルム１５の擦り傷の発生が抑えられる。フリーローラ５５は、外周面がハードクロムメッキされていることが好ましい。ハードクロムメッキが施されることにより、フィルム１５との密着性が向上し、フィルム１５が滑りにくくなる。
【００４１】
予熱部４４内には、例えば上側に送気ノズル６１が、下側に排気ノズル６２が配されている。送気ノズル６１及び排気ノズル６２にはダクト６３を介して送風機６４及び温度調節器６５が接続されている。温度調節器６５は、加熱媒体例えば空気を所望の温度に加熱する。送風機６４は、ダクト６３を介して、温度調節器６５で温度が調節された空気を送気ノズル６１に送る。送気ノズル６１からは加熱空気が送り出され、この加熱風６６によって予熱部１１内のフィルム１５を一定温度に予熱する。加熱風６６は予熱室５０内でフィルム１５の側方から回り込み、フィルム１５の上面及び下面の全体を予熱する。
【００４２】
加熱風６６による予熱温度は、延伸可能となる温度（延伸温度）Ｔｅよりも低い温度にする必要がある。そこで、フィルム１５のガラス転移温度をＴｇとした際に、予熱部４４内に加熱風６６を供給してフィルム１５を（Ｔｇ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する。なお、送気ノズル６１からの加熱風の吹き出し速度は２ｍ／ｓｅｃ以上１５ｍ／ｓｅｃ以下が好ましい。２ｍ／ｓｅｃ以上であると、予熱室５０の温度を均一に保つことができ、延伸ムラの発生が無くなる。また、１５ｍ／ｓｅｃ以下であると、フィルム１５のばたつきに起因する擦り傷の発生が無くなる。なお、予熱部４４を送風による予熱室５０から構成した以外は上記実施形態と同じ構成であり、同一構成部材には同一符号が付してある。
【００４３】
本実施形態では、予熱室５０に加熱風６６を送り込み、加熱風６６によって加熱するため、予熱ローラからの直接接触による熱伝導によってフィルム１５が熱膨張して波板状になることがなく、シワや擦り傷の発生が抑えられる。
【００４４】
なお、一つの予熱室５０を同一温度で予熱すると、フリーローラ５５の温度も予熱室５０の室温に近い同じ温度になりうる。このため、予熱室５０に入ったフィルム１５は、予熱室５０の出口温度まで高められた入口側のフリーローラ５５に接触するため、フィルム１５が熱膨張してフィルム幅方向に凹凸を繰り返す波板状のシワになる懸念がある。これを防ぐために、フリーローラ５５の熱伝達による加熱を抑えるべく、フリーローラ５５の直径をできるだけ細くし、またそのラップ角も小さくすることで、フリーローラ５５からフィルム１５への熱伝導を抑える。このため、フィルム搬送速度が４０ｍ／ｍｉｎの場合に、フリーローラ５５の直径を４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下にして、加熱風６６で加熱されたフリーローラ５５がフィルム１５に接触しても、熱膨張して変形を起こさないようにする。実際には、フリーローラ５５は、連続して送られてくるフィルム１５（予熱室５０の温度よりも低い温度である）との接触によって、予熱室５０内の温度よりも低い温度になっているので、フリーローラ５５へのフィルム接触により熱変形は発生しないこともある。
【００４５】
上記実施形態では、１個の予熱室５０でフィルム１５を加熱しているが、図５に示すように、予熱室６８を隔壁６９によりフィルム搬送方向に複数個に区画した予熱域６８ａ〜６８ｃを有する予熱部７０としてよい。なお、上記実施形態と同一構成部材には同一符号が付してある。この場合には、各予熱域６８ａ〜６８ｃに、送気ノズル６１、排気ノズル６２、ダクト６３、送風機６４、温度調節器６５を設けて、各予熱域６８ａ〜６８ｃ内の温度をフィルム搬送方向で次第に高くなるように設定する。隣接する予熱域６８ａ〜６８ｃ間の温度差は、例えば２０℃以上５０℃以下である。この温度差が２０℃未満であると、所望の温度、例えば１８０℃に到達させるのに多数の予熱域が必要になり、区画数が増大する分だけ設備効率が低下する。また、温度差が５０℃を超えると、隣接する予熱域間で空気のやり取りによる温度不均一が発生し、フィルム１５に温度ムラが生じて延伸ムラにつながる。
【００４６】
各予熱域６８ａ〜６８ｃの区画数は、予熱温度に応じて増減する。例えば、一つの予熱室６８を同一温度で予熱すると、予熱室６８に入ったフィルム１５は、予熱室６８の出口温度まで高められた入口側のフリーローラ５５に接触するため、フィルム１５が熱膨張しフィルム幅方向に凹凸を繰り返す波板状のシワになる懸念がある。これを防ぐために、加熱風６６で加熱されたフリーローラ５５がフィルム１５に接触しても熱膨張して変形を起こさない程度に、各予熱域６８ａ〜６８ｃの予熱温度を小さく設定する。そして、複数の予熱域６８ａ〜６８ｃによって縦延伸に可能な温度にまで、段階的に予熱する。
【００４７】
また、予熱室６８を複数個に区画する代わりに、図６に示すように、一つの予熱室７９において、各フリーローラ８０に温調機構８２ａ〜８２ｃにより、温調媒体を供給して、フリーローラ８０の表面温度をグループ毎に温度調節する予熱部８３としてもよい。この場合には、入口側から順にグループ毎にフリーローラ８０の表面温度を高くする。各フリーローラ８０の表面温度は、フィルム１５が接触し熱膨張により波板状のシワが発生することがない温度に設定する。なお、温度調節はグループ毎に行う他に、フリーローラ８０毎に温度調節してもよい。更には、図５に示すように区画された予熱室６８内のフリーローラ５５に対して、同様にして温度調節してもよい。隣接する下流側グループと上流側グループのフリーローラ８０の温度差は５０℃以下であり、最上流グループのフリーローラ８０は予熱室７９の外部室温から（Ｔｇ−４０）℃以上（Ｔｇ−５）℃以下の範囲である。
【００４８】
上記各実施形態では、フリーローラ５５，８０を用いて、予熱室５０，６８，７９内でのフィルムパス長を長く設定しているが、フリーローラ５５，８０に代えて、図７に示すように、ターンバー（搬送方向変更部材）８５を用いた予熱部８６としても良い。この場合には、ターンバー８５に、送風機８７及び温度調節器８８を接続して、ターンバー８５に浮上空気を供給する。浮上空気は予熱室８４の予熱温度と同じに設定しても、または低く設定してもよい。なお、図６及び図７においては、予熱室７９，８９は図４と同様に、送風機６４及び温度調節器６５を備えるが、図示は省略している。また、図５の実施形態と同様に、予熱室７９，８９を複数に区画し、これら各予熱室７９，８９に対して、送風機６４及び温度調節器６５を設け、予熱室毎に予熱温度を設定し、入口側から出口側に向かうに従い次第に予熱温度を高くしてもよい。また、図６の実施形態のフリーローラ８０と同様に、各ターンバー８５からの浮上空気の温度を、各ターンバー８５個別に、またはグループ毎に変えて、予熱室８９の入口から出口に向かうに従い、温度を次第に高くしてもよい。
【実施例】
【００４９】
フィルム１５として、セルロースアシレートフィルムを用い、予熱、縦延伸、冷却を行った。縦延伸部１２では、上流側低速ローラ対２１と下流側高速ローラ対２２とによる１段の縦延伸を行った。前工程装置９としてフィルム送出機を用い、フィルムロールからフィルム１５を引き出して予熱部１１に送出し、後工程装置１４として、フィルム巻取り機を用い、フィルム１５を巻き取ってフィルムロールとした。予熱温度を１３０℃、延伸温度を１５０℃、延伸倍率を１．５倍、延伸長さを３００ｍｍ、冷却温度を１００℃、フィルム搬送速度を２ｍ／ｍｉｎ、延伸前フィルム幅を６００ｍｍ、延伸前フィルム厚１００μｍ、延伸後フィルム幅５８０ｍｍ、延伸後の中央部均一膜厚部Ｗ２（図２参照）の幅４８０ｍｍ、肉厚部の幅ＷＦＳが５０ｍｍに対して、膜厚変化開始点Ｐ１から側縁方向へのオフセット量ＯＳ１を１５ｍｍ、１０ｍｍ（ＷＦＳ×０．２）、０ｍｍ、−１０ｍｍ、両側縁部１５ｂの切断無しのように条件を変えて、実験を行った。なお、膜厚変化開始点Ｐ１は、延伸後の中央部均一膜厚が、延伸前フィルム（原反フィルム）の膜厚ばらつきを超え大きくなった点を用いた。延伸前フィルムの膜厚ばらつきは、膜厚最大値（Ｆｔｍａｘ）から膜厚最小値（Ｆｔｍｉｎ）を引いた差（Ｆｔｍａｘ−Ｆｔｍｉｎ）であり、１．５μｍである。
【００５０】
オフセット量ＯＳ１を１０ｍｍ、０ｍｍ、−１０ｍｍとした時には擦り傷やシワの発生が無かった。また、両側縁部１５ｂの切断無しや、オフセット量ＯＳ１が１５ｍｍの場合には、擦り傷やシワが発生した。なお、擦り傷は、マイクロスコープ観察により、幅が０．０５ｍｍ以上、深さが０．０２ｍｍ以上の場合に、ＮＧ（不良）と評価した。シワは目視観察により視認可能であればＮＧと評価した。
【符号の説明】
【００５１】
１０，４５  フィルム延伸設備
１１，４４，７０，８３，８６  予熱部
１２  縦延伸部
１３  冷却部
１５  フィルム
１６ａ，１７，１８  予熱ローラ
２１ａ  低速ローラ
２２ａ  高速ローラ
２５，２６  冷却ローラ
３１  スリッタ
５０，６８，７９，８４，８９  予熱室
５５，８０  フリーローラ
６１  送気ノズル
６２  排気ノズル
８５  ターンバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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