(57)【要約】  【課題】フィルムに傷を付けずにフィルムを液中で処理する方法を提供すること。  【解決手段】フィルムの処理方法は、長尺の有機ポリマーフィルムを、液中で移動させながら液と接触させるに際し、液中において前記有機ポリマーフィルムを非接触で支持体により支持するとともに、方向転換を行わせる。フィルムを非接触で支持体により支持する方法としては、液を支持体内部からノズルを通じて押し出し、フィルムと支持体との間に間隙を生じさせる方法が挙げられる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の有機ポリマーフィルムを、液中で移動させながら液と接触させるに際し、液中において支持体により前記有機ポリマーフィルムを非接触状態で支持するとともに、方向転換を行わせることを特徴とするフィルムの処理方法。
【請求項２】
液を支持体内部からノズルを通じて押し出し、フィルムと支持体との間に間隙を生じさせてフィルムを非接触状態とすることを特徴とする請求項１に記載のフィルムの処理方法。
【請求項３】
前記有機ポリマーフィルムが、基材を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルムの処理方法。
【請求項４】
前記有機ポリマーが、スルホン酸基を有するポリマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の有機ポリマーフィルムの処理方法に関する。さらに詳しくは、非接触でフィルムを支持する支持体を用いて、有機ポリマーフィルムを、ロールなどの支持体に接触させることなく液中を搬送することを特徴とするフィルムの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ポリマーフィルムは、一般的に基材上にポリマー溶液を流延して製膜するキャスティング法や押し出し成形法により成形される。
このようにして成形されたフィルムには、例えばキャステキング法においてはキャスト溶媒などが、また押し出し成形法においては未反応モノマーなどが残留しているため、乾燥処理によりこれらを除去している。しかしながら、乾燥処理だけではこのような残留物を充分に除去することが難しく、また乾燥処理によるフィルムの収縮や処理コストなどを考慮しても有利ではない。
【０００３】
そのため、フィルムの製造工程において、フィルムの洗浄もしくは表面処理または溶媒や不純物の抽出などを行うために、フィルムを液中で取り扱うプロセスを用いることがある。液中での処理は、表面改質のように化学的な反応を伴うものや抽出のように物理的な拡散を利用するものがあるが、いずれの方法も一定の滞留時間が必要であり、短いものでも数秒、長くなると数十時間の処理時間を要する。液中での処理時間を長くするには液槽を大型化することが一つの方法として挙げられるが、設備費や運転費を下げるためには設備を小型化することが望ましい。
【０００４】
また、フィルムの洗浄効率を高めるためには、キャスティング法では基材からフィルムを剥離して洗浄することが好ましいが、この場合、基材や保護フィルムを剥離する際、フィルムの搬送の際または液中から取り出す際などにおいて、フィルムに皺や傷が発生しやすいという問題があった。このような問題を解決する方法としては、フィルムを枠などに固定して枚葉で液処理などを行う方法が一般的であるが、生産効率を高めるためには連続処理プロセスが望ましい。
【０００５】
フィルムを連続で搬送する方法としては、張力を掛けずに搬送するコンベア式などもあるが、一定の張力を掛けながら搬送するロールサポート方式やエアーフローティング方式が多く用いられている。そして液中をフィルム搬送する場合は液の抵抗があるため、張力を掛けるロールサポートによる搬送方式が一般的である。
【０００６】
しかし、液中でのフィルム搬送にロールを用いると、ロールとフィルムの間に液膜が形成されるため、ロールとフィルムの間に滑りが生じ、フィルムの表面に傷が付く事がある。ロールをフィルムの搬送速度と同じ速度で駆動して滑りを無くす方法もあるが、有機ポリマーは張力や液の吸収による膨潤などで長さが変化するため、液処理槽の全ての区間で同じ周速度に保つことが非常に困難である。
【０００７】
また、ロールサポート方式の場合はロールの表面粗度を低くし、鏡面仕上げにすることで傷が付きにくくする方法も一般的に用いられているが、表面粗度を低くすることはロールとフィルムとの間の摩擦を減らすことになるため滑りやすくなり、根本的な解決にはならない。
【０００８】
さらに、ロールに異物が付着するとフィルムに押し傷として転写されるためロール表面を常に清浄に保つ必要があるが、液中のロール全ての表面を管理することは非常に困難で
ある。
【０００９】
上記のような問題をなくすために、フィルムをロールなどの支持体に触れないようにして、フリーの状態で液中を通過させる方法もあるが、この方法では液中でフィルムの滞留時間が短くなるために、液処理効率が大幅に低下する。
【００１０】
このように、フィルムを液中で搬送するには種々の問題点があり、特に傷が付きやすいフィルムや高品質が要求される光学用フィルムなどでは、品質と生産性を両立させることが非常に困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、フィルムに傷や皺を付けることなくフィルムを液中で連続的に処理する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、フィルムを液中で搬送させる際に、支持体に設けたノズルから液を押し出し、フィルムと支持体との間に間隙を生じさせることで、フィルムを支持体に接触することなく支持することができ、かつフィルムを蛇行させて滞留時間を長くすることができるため、品質と生産性を両立させたフィルムの処理プロセスができることを見出して本発明の完成に至った。
【００１３】
本発明によれば、下記のフィルムの処理方法が提供されて、本発明の上記課題が解決される。
（１）  長尺の有機ポリマーフィルムを、液中で移動させながら液と接触させるに際し、液中において支持体により前記有機ポリマーフィルムを非接触状態で支持するとともに、方向転換を行わせることを特徴とするフィルムの処理方法。
【００１４】
（２）  液を支持体内部からノズルを通じて押し出し、フィルムと支持体との間に間隙を生じさせて、フィルムを非接触状態とすることを特徴とする上記（１）に記載のフィルムの処理方法。
【００１５】
（３）  前記有機ポリマーフィルムが、基材を有していることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のフィルムの処理方法。
（４）  前記有機ポリマーが、スルホン酸基を有するポリマーであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフィルムの処理方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡便な方法で生産性を損なうことなく、品質に優れたフィルムを製造することができる。
本発明により得られたフィルムは、配光膜や位相差膜などの光学フィルムや、プロトン伝導膜などに好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るフィルムの処理方法について詳細に説明する。
本発明に係るフィルムの処理方法は、液中において長尺の有機ポリマーフィルムを支持体により非接触状態で支持するとともに、方向転換を行わせる。
【００１８】
本発明で用いられる支持体は、フィルムを非接触状態で支持できるものであれば特に限定されず、たとえば、支持体内部から支持体とフィルムとの間に液を押し出すことができ
る構造を有するものが挙げられる。支持体から液を押し出して、液の圧力により支持体とフィルムとの間に間隙を生じさせることによりフィルムを非接触状態で支持することができる。
【００１９】
このような支持体としては、内部が中空の棒状であって、フィルムを支持する面にノズルを形成し、支持体内部に導入した液をノズルを通して押出すようにしたものが挙げられる。ここで採用されるノズル形状は、支持体とフィルムとの間に間隙を生じさせることができるものであれば特に限定されないが、スリットノズル、パンチングノズルなどが好ましく、ノズルは複数形成してもよい。また、支持体は断面が円形または半円形の棒状であることが好ましい。
【００２０】
本発明では支持体は、フィルムを液と接触させる液処理槽内に上下に交互に設置することが好ましく、このように設置することで、フィルムの進行方向を反転させ、液中を蛇行させることができるため、充分な洗浄効率等を得るための滞留時間を確保することができるとともに、装置を小型化することができる。なお、支持体の数は、フィルムの液中における滞留時間等により適宜決定することができる。
【００２１】
このような支持体を用いることにより、液処理槽内においてフィルムを非接触状態で支持することができ、かつフィルムに適度な張力を加えることができる。したがって、巻き出しから巻き取りまでの全工程にわたって一定の張力、通常、フィルム幅１ｍ当たり５〜５００Ｎ/、好ましくは１０〜３００Ｎを加えることができるため、フィルムを安定して
搬送することができる。
【００２２】
支持体から押し出す液の圧力は、支持体とフィルムとの間に間隙を生じさせることができる圧力であれば特に限定されないが、１〜５００ｋＰａであり、好ましくは５〜２００ｋＰａ、より好ましくは１０〜１００ｋＰａである。
【００２３】
また、支持体から押し出す液は、通常液処理槽内の液と同種のものが用いられ、例えば水溶液や有機溶剤などである。
水溶液としては、一般に用いられる水道水、イオン交換水、蒸留水、超純水などの不純物を取り除いた水；硫酸、硝酸などの酸およびこれらの酸に銅、亜鉛、錫などの金属イオンを溶解させた酸性水溶液；水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液、およびこれらのアルカリ性水溶液中に、錫などの金属イオンを溶解させたアルカリ性水溶液などが挙げられる。
【００２４】
有機溶剤としては、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素；ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素；ジクロロメタン、1,4-ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素；メタノール、エタノールなどのアルコール；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル；酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステルなどが挙げられる。
【００２５】
なお、本発明においては、フィルムの処理方法により適当な溶液を用いることができ、これらに限定されるものではない。また、支持体から押し出す液は、液処理槽内の液を循環して使用することができ、外部から供給してもよい。
【００２６】
本発明において処理に供されるフィルムを形成する有機ポリマーとしては、フィルムを形成できるものであれば特に限定されず、たとえば、主鎖にポリフェニレン、ポリアゾール、ポリイミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾ
イミダゾール構造などを有する重合体が挙げられる。さらに上記重合体がスルホン酸基を有していることが好ましく、ナフィオン（登録商標）などのパーフルオロスルホン酸系ポリマーも挙げることができる。
【００２７】
これらのフィルムの製造方法は特に限定されず、たとえばキャスティング法や押出成形法などの従来公知の方法が採用される。また、いわゆるフィルム状であってもシート状であってもよいが、膜厚としては、通常１〜１０００μｍ、好ましくは５〜２００μｍである。ただし、基材を有する場合はさらに薄い膜厚（１μｍ以下）でもよい。
【００２８】
本発明で用いられるフィルムは基材を有していてもよい。基材を有していることにより、フィルムの巻き出し工程において保護フィルムを剥離する際、またはフィルムを搬送する際に発生する皺や傷を低減することができる。さらに、液処理後に液中からフィルムを取り出した際に、フィルムの収縮によって発生する皺や傷を低減することができる。
【００２９】
本発明に係る処理方法は、たとえば、有機ポリマーを有機溶剤に溶解して溶液とした後、キャスティングにより基材上に流延し、フィルム状に成形する溶液流延法により製造したフィルムから溶媒を除去する方法に好適に用いることができる。この場合、液処理槽に充填される液および支持体から押し出される液としては、有機ポリマーが不溶であり、かつ、キャストに用いた有機溶媒が可溶な液が用いられる。具体的には、エタノールなどのアルコールや水が用いられるが、キャストに用いた有機溶媒が水に可溶な場合は、安全性やコストの面から水が望ましい。
【００３０】
フィルムを水に浸漬する際には、フィルム１重量部に対し、水が１０重量部以上、好ましくは３０重量部以上となるようにすることが好ましい。得られるフィルムの残存溶媒量をより少なくするためには、できるだけ大きな接触比を維持することが好ましい。また、浸漬に使用する水を一定流量で新たに供給し続けることで、常に水中の有機溶媒濃度を一定濃度以下に維持しておくことも、得られるフィルムの残存溶媒量の低減に有効である。フィルム中に残存する有機溶媒量の面内分布を小さく抑えるためには、水中の有機溶媒濃度を撹拌等によって均質化させることは効果がある。
【００３１】
フィルムを水に浸漬する際の水の温度は、好ましくは５〜８０℃の範囲である。高温ほど、有機溶媒と水との置換速度は速くなるが、フィルムの吸水量も大きくなるので、フィルムの弾性率が下がり、張力をかけて搬送することができなくなり、乾燥後に得られるフィルムの表面状態が荒れる懸念がある。通常、置換速度と取り扱いやすさから１０〜６０℃の温度範囲が好都合である。
【００３２】
浸漬時間は、初期の残存溶媒量や接触比、処理温度にもよるが、通常１分〜２４０時間の範囲である。好ましくは３分〜２４時間の範囲である。
次に、図面を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係るフィルムの処理方法に用いられる処理装置の一例を示す。図１に示すように、この処理装置では、処理に供されるフィルムを巻き出す手段としての巻き出し装置１と、巻き出し側のガイドローラ１１と、液処理槽２内に設けられた支持体としての水中ターンバー１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、エアナイフ１３と、巻き取り側のガイドローラ１４と、乾燥手段としてのドライヤー１５と、処理を施したフィルムを巻き取る手段としての巻き取り装置３とを有している。
【００３４】
巻き出し装置１から連続的に送り出されたフィルム１０は、液処理槽２中に上下に計３本設置された水中ターンバー１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周面に巻回されることにより、進行方向が反転され液処理槽２中において蛇行するように支持される。水中ターンバー１
２ａ、１２ｂ、１２ｃにはノズル（図示せず）が設けられており、水中ターンバー１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれとフィルム１０との間に液を押し出して、フィルムとの間を非接触状態としている。なお、図１では、支持体としてのターンバーは３本設置されているが、本発明ではフィルムの液中での滞留時間等により適宜変更することができる。
【００３５】
液処理槽２中において液と接触させたフィルム１０は、エアナイフ１３により付着した液が除去された後、ドライヤー１５により乾燥され、巻き取り装置３により巻き取られる。なお、液処理槽２中には、液供給管（図示せず）により液を供給するとともに、液排出管（図示せず）から液を排出することにより、液処理槽中の液の量が一定の量となるようにしている。液処理槽は、液処理に時間がかかる場合、数種類の処理を順次行う場合、液処理後に洗浄を行う場合など、必要に応じて２槽あるいはそれ以上の数の槽を連続で設けてもよい。
【００３６】
上記のような本発明によると、長尺の有機ポリマーフィルムを液中で移動させながら連続的に液と接触させる際に、フィルム表面を傷つけることなくフィルムを搬送することができる。また、フィルムを液処理槽内を蛇行させて搬送することができるため、フィルムの液中の滞留時間を長くすることができ、かつ処理装置を小型化することができる。
【００３７】
本発明の方法により処理されたフィルムは、電解質膜や光学部品用として有用であり、また、電子・電気部品、包装材料にも使用することができる。なかでも、燃料電池用部品やＴＦＴ型ＬＣＤ、ＳＴＮ型ＬＣＤ、ＰＤＰなどの表示デバイスの基板などの部品、導光板、保護フィルム、位相差フィルム、タッチパネル、透明電極基板、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤなどの光学記録基板などに用いられる。
［実施例］
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、得られたフィルムについては下記の方法により評価した。
【００３８】
［評価方法］
〈残溶媒〉
フィルム０．２ｇを溶媒ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）５ｇに浸漬させ一昼夜おいた後、ガスクロマトグラフ（島津製作所製ＧＣ−１４Ｂ）を用いて測定した。
【００３９】
〈表面性状〉
目視および光学顕微鏡５０倍にて判断し、皺および傷の大きさや頻度からＡ〜Ｃ（Ａ：良品、Ｂ：合格品だが用途によってはＮＧ品、Ｃ：ＮＧ品）の３ランクに分類した。
【００４０】
［製造例１］処理前フィルムの製造法
〈ポリマー合成〉
２,５−ジクロロ−４'−（４−フェノキシフェノキシベンゾフェノン）と４,４−ジク
ロロベンゾフェノンと、２,２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロプロパンから得られる４−クロロベンゾイル末端のオリゴマー（数平均分子量１１,２００）とから得られる共重合体（数平均分子量；５０,０００）をスルホン化し、スルホン酸当量２．０８ミリ当量／ｇのスルホン化ポリマーを得た。
【００４１】
〈キャスト〜一次乾燥〉
このスルホン化ポリマーを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とメタノールからなる混合溶媒（重量比１／１）に溶解して、該スルホン化ポリマーの１５ｗｔ％溶液を調製し、これをＰＥＴフィルム上に流延し、１５０℃のオーブンで１時間乾燥させることにより厚さ４０μｍのフィルムＡを得た。このフィルムの幅は４２０ｍｍであり、乾燥後の
膜中のＮＭＰ量は１４重量部であった。
【００４２】
〔実施例１〕非接触搬送水処理
図１に示した処理装置を用い、製造例１で得られたフィルムＡの溶媒抽出を行った。この処理装置の液処理槽は幅０．８ｍ×長さ０．８ｍ×高さ１ｍ（液浸０．８ｍ）の大きさであり槽にはイオン交換水が４００Ｌ／ｈ供給されている。液処理槽中には非接触式の水中ターンバーが上下に計３本設置されており、非接触でフィルムの進行方向が反転されフィルムのパスラインを蛇行させることで液中の滞留長さは３．０ｍの距離が得られている。この中にフィルムＡを０．１ｍ／ｍｉｎの速度で非接触搬送しＮＭＰの抽出を行った。抽出後に８０℃の熱風ドライヤーで５分間乾燥しフィルムＡ−１を得た。この処理を行ったフィルムＡ−１の評価結果を表１に示す。
【００４３】
〔比較例１〕ロール搬送水処理
図２に示した処理装置を用いたこと以外は実施例１と同じ条件で抽出を行った。装置の違いは非接触ターンバーの代わりにロール２２ａ、２２ｂ、２２ｃを用いて、ロールとフィルム１０を接触させてフィルムの反転を行っていることである。またロールの駆動は行っていない。水槽のサイズや液中の滞留長、フィルムの搬送速度などは全て同じ条件である。この処理を行って得られたフィルムＡ−２の評価結果を表１に示す。
【００４４】
〔比較例２、３〕支持体なし
図３に示した水槽を用いて製造例１で得られたフィルムＡの処理を行った。この装置にはロールなどのフィルムの支持体がなく、フィルムを垂らして液中を通過させている。前後のニップロール３１、３２を同じ速度で回転させることで、フィルム１０に張力をかけずに液処理槽２内にあるフィルムの長さを一定に保っている。この方法では支持体がないため、液中を蛇行させることができず、液中での滞留長さは約１ｍとなった。また、この方法におけるフィルムの搬送速度は表１に示した通りである。この処理を行って得られたフィルムＡ−３、Ａ−４の評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2006007717.tif 000002
【００４６】
表１に示すように、本発明の処理法（実施例１）により得られたフィルムは、表面に皺や傷などが発生しておらず、フィルム中の残留溶媒量が充分に低減されていた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る液中非接触搬送によりフィルムと液とを接触させるための装置の一例を示す概略図である。
【図２】ロールサポート搬送によりフィルムと液とを接触させるための装置の一例を示す概略図である。
【図３】非接触、非張力搬送によりフィルムと液とを接触させるための装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  …フィルム巻出し装置
２  …液処理槽
３  …フィルム巻取り装置
１０…フィルム
１１…ガイドローラ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…支持体（水中ターンバー）
１３…エアナイフ
１４…ガイドローラ
１５…ドライヤー
【図１】
2006007717.tif 000003
【図２】
2006007717.tif 000004
【図３】
2006007717.tif 000005