(57)【要約】【課題】フィルム状に押出された溶融ポリマーを、冷却ロールおよびタッチロールに密着させてフィルムを製造する際に、該冷却ロールまたはタッチロールに付着する低分子量の添加剤、重合体の低分子量化合物等を連続的に効率よく清掃除去し、もって良好な品質のフィルムを長時間連続的に製造する方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】溶融したセルロースエステルを冷却ロールとタッチロールとの間に押圧しながら流延しフィルム状に形成するセルロースエステルフィルムの製造方法において、該製造方法は、前記冷却ロールおよびタッチロールから選ばれる少なくとも一方に不織布を介して弾性ロールを押しつけ該冷却ロールまたはタッチロールを清掃する工程を有し、該弾性ロールは、５０〜１５０℃であることを特徴とするセルロースエステルフィルムの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融したセルロースエステルを冷却ロールとタッチロールとの間に押圧しながら流延しフィルム状に形成するセルロースエステルフィルムの製造方法において、該製造方法は、前記冷却ロールおよびタッチロールから選ばれる少なくとも一方に不織布を介して弾性ロールを押しつけ該冷却ロールまたはタッチロールを清掃する工程を有し、該弾性ロールは、５０〜１５０℃であることを特徴とするセルロースエステルフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記セルロースエステルフィルムが液晶表示装置用光学フィルムであることを特徴とする請求項１記載のセルロースエステルフィルムの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の冷却ロールまたはタッチロールを清掃する工程を有することを特徴とするセルロースエステルフィルムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融したセルロースエステルをフィルム状に成形する冷却ロールまたはタッチロールの清掃方法と装置に関し、更に詳しくはフィルム状に押出された溶融ポリマーを、冷却ロールおよびタッチロールに密着させてフィルムを製造する際に、該冷却ロールまたはタッチロールに付着する低分子量の添加剤、重合体の低分子量化合物等を連続的に効率よく清掃除去し、もって良好な品質のフィルムを長時間連続的に製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロースエステルフィルムを高速でキャストする方法として、溶融したセルロースエステルをダイスから押出し、冷却ロールおよびタッチロールとに押圧しながらフィルム状に形成させるキャスト方法が知られている。
【０００３】
この方法では、フィルムから昇華した低分子量の添加剤、重合体の低分子量化合物等が冷却ロール面に堆積する現象が発生する。この堆積物は、フィルムの表面に転写したり、堆積物の一部が剥離してフィルムに付着して品質欠点になり易い。
【０００４】
従来からフィルムの生産を中断することなくオンラインで冷却ロールまたはタッチロール面の堆積物を清掃する方法や装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、繊維のシート状集合体を冷却ロールに接触させてロールを清掃する方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、ここで開示されている方法は、ポリエステル等温度による溶融粘度が大きく変化しない重合体をキャストする場合には使用できるものの、温度による溶融粘度の変化が大きいセルロースエステル、さらには製造中に複屈折の発生を抑制することが必要な液晶表示装置等に光学用途に使用されるセルロースエステルフィルムの製造には、不織布を接することによる冷却ロールの温度調整が困難となり、特に、冷却ロールとタッチロールとの間で押圧することによりフィルムを形成する方法では、両方のロールの温度調整にも影響を及ぼし、そのままでは使用することができなかった。
【０００７】
特許文献２では、堆積物を溶解する溶剤を用いて冷却ロール面を洗浄し、溶剤を吸引除去する方法が提案されている。この方法は、製造装置が大掛りにならざるを得ない。
【特許文献１】特開２００１−１２９８６６号公報
【特許文献２】特開２００６−８２２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は、上記の問題を解消し、フィルム状に押出された溶融ポリマーを、冷却ロールおよびタッチロールに密着させてフィルムを製造する際に、該冷却ロールまたはタッチロールに付着する低分子量の添加剤、重合体の低分子量化合物等を連続的に効率よく清掃除去し、もって良好な品質のフィルムを長時間連続的に製造する方法および装置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】
本発明の目的は、以下によって達成された。
１．  溶融したセルロースエステルを冷却ロールとタッチロールとの間に押圧しながら流延しフィルム状に形成するセルロースエステルフィルムの製造方法において、該製造方法は、前記冷却ロールおよびタッチロールから選ばれる少なくとも一方に不織布を介して弾性ロールを押しつけ該冷却ロールまたはタッチロールを清掃する工程を有し、該弾性ロールは、５０〜１５０℃であることを特徴とするセルロースエステルフィルムの製造方法。
２．前記セルロースエステルフィルムが液晶表示装置用光学フィルムであることを特徴とする前記１記載のセルロースエステルフィルムの製造方法。
３．前記１または２記載の冷却ロールまたはタッチロールを清掃する工程を有することを特徴とするセルロースエステルフィルムの製造装置。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明により、フィルム状に押出された溶融ポリマーを、冷却ロールおよびタッチロールに密着させてフィルムを製造する際に、該冷却ロールまたはタッチロールに付着する低分子量の添加剤、重合体の低分子量化合物等を連続的に効率よく清掃除去し、もって良好な品質のフィルムを長時間連続的に製造する方法および装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明について説明する。
＜冷却ロール＞
本発明の冷却ロールには特に制限はないが、高剛性の金属ロールで内部に温度制御可能な熱媒体または冷媒体が流れるような構造を備えるロールであり、大きさは限定されないが、溶融押出されたフィルムを冷却するのに十分な大きさであればよく、通常冷却ロールの直径は１００ｍｍから１ｍ程度である。
【００１２】
冷却ロールの表面材質は、炭素鋼、ステンレス、アルミニウム、チタンなどが挙げられる。更に表面の硬度をあげたり、樹脂との剥離性を改良するため、ハードクロムメッキや、ニッケルメッキ、非晶質クロムメッキなどや、セラミック溶射等の表面処理を施すことが好ましい。
【００１３】
冷却ロール表面の表面粗さは、Ｒａで０．１μｍ以下とすることが好ましく、更に０．０５μｍ以下とすることが好ましい。ロール表面が平滑であるほど、得られるフィルムの表面も平滑にできるのである。もちろん表面加工した表面は更に研磨し上述した表面粗さとすることが好ましい。
【００１４】
本発明の冷却ロールは少なくとも一つであり、二つ以上有しているのが好ましい。一つしかない場合、冷却ロールの表面温度Ｔｒは、Ｔｇ−５０≦Ｔｒ≦Ｔｇに設定されることが好ましい。
【００１５】
二つ以上の場合、第１冷却ロールと第２冷却ロールの表面温度は、Ｔｇ−５０≦Ｔｒ１≦Ｔｇ、Ｔｇ−５０≦Ｔｒ２≦Ｔｇに設定されることが好ましい。さらに好ましくは、Ｔｒ２＜Ｔｒ１であり、０＜Ｔｒ１−Ｔｒ２＜５０である。
【００１６】
このことにより、冷却ロール上への添加剤の凝結量がコントロールされ、さらにセルロースフィルムに再溶融されることになる。
【００１７】
セルロースエステルフィルムと第１および第２冷却ロールとの接触時間によっても再溶解を促進することができるが、本発明においては１．０秒以上、３．０秒以下が好ましい。
【００１８】
なお、接触時間は、フィルムとローラとが接しはじめる接点と剥離されはじめる接点との円周の距離と、フィルムの搬送速度から算出した秒数で表した。
【００１９】
第２冷却ロールの周速度Ｒ２は第１冷却ロールの周速度Ｒ１よりも大きいことが好ましい。つまりこの２つのロール間のフィルムに張力が働き、フィルムと第１ロールとの密着性が高まる。この周速度の比は１．００〜１．０５の範囲が好ましく、１．０５を超えるとフィルムが破断する危険性がある。同様に、第３以降のロール周速度がその直前の冷却ロールの周速度より大きいことが好ましい。
＜タッチロール＞
本発明のタッチロールとしては、特開平０３−１２４４２５号、特開平０８−２２４７７２号、特開平０７−１００９６０号、特開平１０−２７２６７６号、ＷＯ９７−０２８９５０、特開平１１−２３５７４７号、特開２００２−３６３３２号、特開２００５−１７２９４０号や特開２００５−２８０２１７号に記載されているような表面が薄膜金属スリーブ被覆シリコンゴムロールを使用することができるが、弾性を有するタッチロールであることが好ましい。
【００２０】
本発明で用いるタッチロールは、金属製外筒と内筒との２重構造になっており、その間に冷却流体を流せるように空間を有しているものである。
【００２１】
更に、金属製外筒は弾性を有していることにより、タッチロール表面の温度を精度よく制御でき、かつ適度に弾性変形する性質を利用して、長手方向にフィルムを押圧する距離が稼げるとの効果を有することにより、液晶表示装置で画像を表示したときに、明暗のスジや斑点むらがないという本発明の効果が得られるのである。
【００２２】
金属製外筒の肉厚の範囲は、０．００３≦（金属製外筒の肉厚）／（タッチロール半径）≦０．０３であれば、適度な弾性となり好ましい。タッチロールの半径が大きければ金属外筒の肉厚が厚くても適度に撓むのである。
【００２３】
タッチロールの直径は１００ｍｍ〜６００ｍｍが好ましい。金属製外筒の肉厚があまり薄すぎると強度が不足し、破損の懸念がある。一方、厚すぎると、ロール質量が重くなりすぎ、回転むらの懸念がある。従って、金属外筒の肉厚は、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
金属外筒表面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下とすることが好ましく、更に０．０５μｍ以下とすることが好ましい。ロール表面が平滑であるほど、得られるフィルムの表面も平滑にできるのである。
【００２５】
金属外筒の材質は、平滑で、適度な弾性があり、耐久性があることが求められる。炭素鋼、ステンレス、チタン、電鋳法で製造されたニッケルなどが好ましく用いることができる。更にその表面の硬度をあげたり、樹脂との剥離性を改良するため、ハードクロムメッキや、ニッケルメッキ、非晶質クロムメッキなどや、セラミック溶射等の表面処理を施すことが好ましい。表面加工した表面は更に研磨し上述した表面粗さとすることが好ましい。
【００２６】
内筒は、炭素鋼、ステンレス、アルミニウム、チタンなどの軽量で剛性のある金属製内筒であることが好ましい。内筒に剛性をもたせることで、ロールの回転ぶれを抑えることができる。内筒の肉厚は、外筒の２〜１０倍とすることで十分な剛性が得られる。
【００２７】
内筒には更にシリコーン、フッ素ゴムなどの樹脂製弾性材料が被覆されていてもよい。
【００２８】
冷却流体を流す空間の構造は、ロール表面の温度を均一に制御できるものであればよく、例えば、巾方向に行きと戻りが交互に流れるようにしたり、スパイラル状に流れるようにすることでロール表面の温度分布の小さい温度制御ができる。
【００２９】
冷却流体は、特に制限はなく、使用する温度域に合わせて、水やオイルを使用できる。
【００３０】
タッチロールの表面温度Ｔｒ０は、フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）より低いことが好ましい。Ｔｇより高いと、フィルムとロールとの剥離性が劣る場合がある。Ｔｇ−５０℃〜Ｔｇであることが更に好ましい。
【００３１】
本発明で用いるタッチロールは、巾方向の中央部が端部より径が大きいいわゆるクラウンロールの形状とすることが好ましい。
【００３２】
タッチロールは、その両端部を加圧手段でフィルムに押圧するのが一般的であるが、この場合、タッチロールが撓むため、端部にいくほど強く押圧されてしまう現象がある。ロールをクラウン形状にすることで高度に均一な押圧が可能となるのである。
【００３３】
本発明で用いるタッチロールの幅は、フィルム幅よりも広くすることで、フィルム全体を冷却ロールに密着できるので好ましい。また、ドロー比が大きくなると、フィルムの両端部がネックイン現象により耳高（端部の膜厚が厚くなる）になる場合がある。
【００３４】
この場合は、耳高部を逃げるように、金属製外筒の幅をフィルム幅より狭くしてもよい。あるいは、金属製外筒の外径を小さくして耳高部を逃げてもよい。
【００３５】
金属製タッチロールの具体例としては、特許第３１９４９０４号、特許第３４２２７９８号、特開２００２−３６３３２号、特開２００２−３６３３３号に記載されている成形用ロールが挙げられる。
【００３６】
タッチロールの撓みを防止するため、冷却ロールに対してタッチロールの反対側にサポートロールを配してもよい。
【００３７】
タッチロールの表面温度Ｔｒ０を更に均一にするため、タッチロールに温調ロールを接触させたり、温度制御された空気を吹き付けたり、液体などの熱媒体を接触させてもよい。
【００３８】
本発明では、更に冷却ロールへのタッチロール押圧時のタッチロール線圧を１ｋｇ／ｃｍ以上、１５ｋｇ／ｃｍ以下、タッチロール側フィルム表面温度Ｔｔを、Ｔｇ＜Ｔｔ＜Ｔｇ＋１１０℃とすることが好ましい。
【００３９】
タッチロール線圧をこの範囲とすることで液晶表示装置で画像を表示した際の明暗のスジや斑点状むらのない偏光板保護フィルムが得られるのである。
【００４０】
線圧とは、タッチロールがフィルムを押圧する力を押圧時のフィルム幅で除した値である。線圧を上記の範囲にする方法は、特に限定はなく、例えば、エアーシリンダーや油圧シリンダーなどでロール両端を押圧することができる。
【００４１】
サポートロールによりタッチロールを押圧することで、間接的にフィルムを押圧してもよい。
【００４２】
タッチロールでフィルムを押圧する際のフィルム温度は、高いほど、ダイラインに起因する明暗のスジが改良されるのだが、あまり高すぎると、斑点状むらが劣化する。これは、フィルム中から揮発成分が揮発し、タッチロールで押圧する際に均一に押圧されないためと予想している。低すぎるとダイラインに起因する明暗のスジが改善されない。
【００４３】
押圧時のフィルム温度を上記範囲にする方法は特に限定はないが、例えば、ダイと冷却ロール間の距離を近づけて、ダイと冷却ロール間での冷却を抑制する方法やダイと冷却ロール間を断熱材で囲って保温したり、あるいは熱風や赤外線ヒーターやマイクロ波加熱等により加温する方法が挙げられる。
＜弾性ロール＞
本発明の弾性ロールは、不織布を介して冷却ロールまたはタッチロールに押しつけられる（以下、押しつけ弾性ロールを呼ぶ）。
【００４４】
本発明の押しつけ弾性ロールの材料としては、金属製の支柱に樹脂層である外筒を被覆したものが好ましい。前記タッチロールの金属製外筒以外の部分については、前記タッチロールの構成をそのまま使用することができる。
【００４５】
本発明の押しつけ弾性ロールに使用される樹脂の材質としては、天然ゴム、ＳＢＲ、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ＣＳＭ、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどが使用できるが、シリコーンゴムが特に好ましい。
【００４６】
この樹脂層の厚みは０．１ｍｍから２０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは１ｍｍから６ｍｍである。
【００４７】
本発明の押しつけ弾性ロールの直径は、樹脂層を含め５０〜１０００ｍｍであり、１００〜８００ｍｍが好ましい。
【００４８】
本発明の押しつけ弾性ロールは温度調整することが可能な加熱ロールであることが好ましく、加熱方法としては、熱媒体加熱方式、誘電過熱方式、電気ヒーター方式などが好適であるが、誘電加熱方式が特に好ましい。
【００４９】
本発明の押しつけ弾性ロールの温度は５０℃から１５０℃であることが好ましく、より好ましくは８０℃から１３０℃である。
【００５０】
本発明の押しつけ弾性ロールは、冷却ロール、タッチロールまたは両ロールに適用することができる。
＜不織布＞
本発明の不織布の材質としては、セルロース系、ポリウレタン系、ポリエステル系、アクリル系等が好ましい。市販の不織布としては、旭化成せんい株式会社のベンリーゼ、日本バイリーン株式会社製の不織布、または小津産業社製のベンコット（登録商標）を好ましく用いることができる。
＜清掃方法＞
不織布は、シート形状の巻物として使用される。ロール状に巻かれた不織布を、巻き取りロールで巻き取りながら、その途中で清掃すべきロールに押圧ロールで押圧することにより使用される。
【００５１】
不織布の巻き取りは、清掃されるロールと反対方向に駆動されていても、同方向に駆動されていても、また停止し汚染の程度により巻き取っても清掃効果を発揮するが、反対回転方向で駆動されることが特に好ましい。
【００５２】
また、押し付け弾性ロールは不織布と同じ速度で同じ方向に回転させることが好ましいが、回転方向、回転速度等は、清掃の効率等と勘案し適宜定めることができる。
【００５３】
駆動速度は、１ｍｍ／ｍｉｎから１００ｍｍ／ｍｉｎの範囲が好ましく、より好ましくは２ｍｍ／ｍｉｎから１０ｍｍ／ｍｉｎである。
【００５４】
押しつけ弾性ロールの押し付け圧力は０．２ｋｇ／ｃｍから５ｋｇ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５ｋｇ／ｃｍから３ｋｇ／ｃｍである。
【００５５】
押し付け圧力は、エアーシリンダーを使用しエアー圧を調整することにより容易に調整することができる。
【００５６】
本発明の不織布の巻きだし部、押しつけロール部および不織布の巻き取り部を有するロール清掃機により清掃されるロールとしては、ダイスからの溶融樹脂を密着させるためのタッチロール、溶融樹脂を冷却するための冷却ロール、フィルムを縦方向に延伸するための縦延伸機の加熱ロールおよび冷却ロールなどが挙げられる。
【００５７】
本発明のロール清掃機は本発明のセルロースエステルフィルムの製造装置の一部として組み入れることができ、セルロースエステルフィルムの製造中に常時使用することが可能だが、製造を停止した時に使用することもできる。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
実施例１
８０℃で６時間乾燥済み（水分率２００ｐｐｍ）のアセチル基の置換度１．３０、プロピオニル基の置換度１．２３、数平均分子量６００００のセルロースアセテートプロピオネート１００質量部、可塑剤６２を１０質量部、Ｔｉｎｕｖｉｎ９００（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）１．２質量部、Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）０．５質量部、ＩｒｇａｆｏｓＰ−ＥＰＱ（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）０．３質量部、ＳｕｍｉｌｉｚｅｒＧＳ（住友化学株式会社製）０．２質量部、シーホスターＫＥＰ−３０（株式会社日本触媒製）０．１質量部を真空ナウターミキサーで８０℃、１Ｔｏｒｒで３時間混合しながら更に乾燥した。
【００５９】
得られた混合物を２軸式押し出し機を用いて２３５℃で溶融混合しペレット化した。この際、混錬時のせん断による発熱を抑えるためニーディングディスクは用いずオールスクリュータイプのスクリューを用いた。
【００６０】
また、ベント孔から真空引きを行い、混錬中に発生する揮発成分を吸引除去した。なお、押出機に供給するフィーダーやホッパー、押出機ダイから冷却槽間は、乾燥窒素ガス雰囲気として、樹脂への水分の吸湿を防止した。
【００６１】
セルロースエステルフィルムの製膜は図１に示す製造装置で行った。
【００６２】
第１冷却ロール６−１及び第２冷却ロール６−２は直径４０ｃｍのステンレス製とし、表面にハードクロムメッキを施した。又、内部には温度調整用のオイル（冷却用流体）を循環させて、ロール表面温度を制御した。
【００６３】
タッチロール５は、直径２０ｃｍの弾性タッチロールとし、内筒と外筒はステンレス製とし、外筒の表面にはハードクロムメッキを施した。外筒の肉厚は２ｍｍとし、内筒と外筒との間の空間に温度調整用のオイル（冷却用流体）を循環させてタッチロールの表面温度を制御した。
【００６４】
ペレット（水分率５０ｐｐｍ）を、１軸押出機を用いてダイス４から表面温度Ｔｒ１が９０℃の第１冷却ロール上に溶融温度Ｔｍでフィルム状に溶融押し出し８０μｍのキャストフィルムを得た。
【００６５】
この際、ダイス４のリップクリアランス１．５ｍｍ、リップ部平均表面粗さＲａ０．０１μｍのＴダイを用いた。また、第１冷却ロール上でフィルムを２ｍｍ厚の金属表面を有する弾性タッチロール５を用い、線圧１０ｋｇ／ｃｍで押圧した。
【００６６】
押圧時のタッチロール側のフィルム温度は、１８０℃±１℃であった。（ここでいう押圧時のタッチロール側のフィルム温度は、第１冷却ロール６−１上のタッチロール５が接する位置のフィルムの温度を、非接触温度計を用いて、タッチロール５を後退させてタッチロールがない状態で５０ｃｍ離れた位置から幅方向に１０点測定したフィルム表面温度の平均値を指す。）
このフィルムのガラス転移温度Ｔｇは１３６℃であった。なお、弾性タッチロール５の表面温度Ｔｒ０は９０℃、第２冷却ロール６−２の表面温度Ｔｒ２は９０℃とした。
【００６７】
なお、弾性タッチロール５、第１冷却ロール６−１、第２冷却ロール６−２の各ロールの表面温度Ｔｒ０ｔ、Ｔｒ１、Ｔｒ２は、ロールにフィルムが最初に接する位置から回転方向に対して９０°手前の位置のロール表面の温度を非接触温度計を用いて幅方向に１０点測定した平均値を各ロールの表面温度とした。
【００６８】
ロールとフィルムの接触時間はＴｒ１、Ｔｒ２ともに等しくなるよう、フィルムの引き回しを調整した。この接触時間は１．２秒であった。
【００６９】
第２冷却ロール６−２と第１冷却ロール６−１の周速度は独立に変更可能であるが、この比（Ｒ２／Ｒ１）を１とした。
【００７０】
弾性タッチロール５に、内筒が誘電加熱方式のステンレスロール（直径１００ｍｍ）の表面に厚さ２ｍｍのシリコーンゴムを巻いた押し付け弾性ロール１を、不織布巻きだし部２から巻き取り部３にかけてベンコット（厚み２ｍｍ小津産業（株）製）を介して１ｋｇ／ｃｍで押し付けた。
【００７１】
不織布の駆動は、弾性タッチロール５と反対回転方向に１５０ｍｍ／時の速度で行った。
【００７２】
本発明の効果は弾性タッチロール５に付着した汚れ、および最終的に得られたフィルム７の汚れを目視で確認した。評価レベルは下記に示した。
【００７３】
なお、清掃装置を使用しない場合を、比較３とした。
【００７４】
○    弾性タッチロールに汚れが全く見られず、フィルムへの汚れ転写もない。
【００７５】
×    弾性タッチロールに汚れが見え、フィルムへの汚れ転写が見られる。
【００７６】
××  弾性タッチロールの全面が汚れ、フィルムのほぼ全面へ転写した。
【００７７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施態様の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  押しつけ弾性ロール
２  不織布巻きだし部
３  不織布巻き取り部
４  ダイス
５  タッチロール
６−１、６−２  冷却ロール
７  セルロースエステルフィルム
【図１】
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