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JP2008238678A - ポリマーフィルムの延伸方法 - Google Patents

ポリマーフィルムの延伸方法 Download PDF

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JP2008238678A
JP2008238678A JP2007084424A JP2007084424A JP2008238678A JP 2008238678 A JP2008238678 A JP 2008238678A JP 2007084424 A JP2007084424 A JP 2007084424A JP 2007084424 A JP2007084424 A JP 2007084424A JP 2008238678 A JP2008238678 A JP 2008238678A
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stretching
polymer film
tac film
base material
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Shinsuke Aoshima
伸介 青島
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Abstract

【課題】延伸時にフィルム及び接合テープが破損することがない。
【解決手段】先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とを、ポリエステル基材を基材とする両面接合テープ４１と、ＴＡＣフィルム製造時に用いたドープ用溶媒のアセトンを用いて接合する。両面接合テープ４１は、ＴＡＣフィルム３と同材質の基材と、基材上に設けられる粘着層とを有するものであり、粘着層は基材の両面に塗布されている。テンタ部５でＴＡＣフィルム３を延伸する。アセトンを塗布エリアＳＡにスプレーにより塗布する。ＴＡＣフィルム３の両側縁部を、耳切装置で切断する。ＴＡＣフィルム３のスリット状に切り離された耳屑を、カットブロアで細かくカットする。カットされた耳屑小片は、風送装置によりクラッシャーに送られ、粉砕されてチップとなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ポリマーフィルムの延伸方法に関するものである。
光学用途に用いられる各種のポリマーフィルムは、一般には流延ダイを用いてドープを支持体上に流延させ、これを支持体から剥ぎ取った後、乾燥工程を経て巻き取ることにより製造されている。これは、溶液製膜方法と呼ばれている代表的なフィルムの製造方法である。ポリマーとしてセルロースアシレートを用いており、セルロースアシレートとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が用いられている。
上記した溶液製膜を行う溶液製膜設備により製造されたＴＡＣフィルムは、平面性や機械的強度、光学特性等を改良するために、溶液製膜ラインとは別にオフラインで延伸することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のように、溶液製膜ラインとは別にオフラインで延伸する場合には、延伸を効率よく行うために連続して延伸することが好ましい。この場合には、先行するフィルムの後端に、後行するフィルムの先端を、接合テープを用いて接合することが考えられる。
特開２００２−３１１２４０号公報
しかしながら、ＴＡＣフィルムと接合テープとの剛性の違いにより、延伸時にＴＡＣフィルム及び接合テープが破損するという問題があった。このように、接合部による剛性の不均一に起因する接合部の破損という現象が発生すると、ＴＡＣフィルムを連続してオフライン延伸することができないという問題がある。したがって、新たなＴＡＣフィルムをオフライン延伸装置にセットする度に、先行するＴＡＣフィルムの後端部がテンタ部を通過した後に、後行するＴＡＣフィルムをテンタ部に送り込む必要があるため、ＴＡＣフィルムの損失部分が多くなり、さらには、テンタ部の調整作業及び送り込み作業により稼働時間が減少するという問題があった。このような問題は、ＴＡＣフィルムに限らず、他のポリマーフィルムにもある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、フィルムをオフラインで延伸するときに、フィルム及び接合テープが破損することがないポリマーフィルムの延伸方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のポリマーフィルムの延伸方法は、先行するポリマーフィルムの後端部に、後行するポリマーフィルムの先端部を延伸追従接合テープにより接合して前記ポリマーフィルムを連続させて供給する供給工程と、前記供給工程からの前記ポリマーフィルムの両側縁部を複数のクリップにより把持して搬送しながらフィルム幅方向に延伸する延伸工程と、を備えたことを特徴とする。
また、前記延伸追従接合テープは、前記ポリマーフィルムと同材質の基材と、この基材上に設けられる粘着層とを有すること、または、前記ポリマーフィルムと略同じ延伸挙動を延伸温度域で示す材質からなる基材と、この基材上に設けられる粘着層とを有することが好ましい。
さらに、前記ポリマーフィルム同士の接合における接合ラインがフィルム幅方向に交差して配置されることが好ましい。
また、延伸後の前記ポリマーフィルムの、フィルム幅方向中央部の製品部分からこの製品部分の両側に位置し前記クリップによる把持される部分をスリット状に切り離し耳屑とする裁断工程と、前記耳屑をカットブロアにより小片に切断して風送するカットブロア工程と、を備えることが好ましい。
本発明のポリマーフィルムの延伸方法によれば、先行するポリマーフィルムと後行するポリマーフィルムとを延伸追従接合テープにより接合したから、延伸後に、フィルム及びテープが破損することがない。
図１に示すように、オフライン延伸装置２は、ＴＡＣフィルム３を延伸するものであり、供給室４と、テンタ部５と、熱緩和室６と、冷却室７と、巻取室８とを備える。供給室４には、溶液製膜設備で製造され、ロール状にされたＴＡＣフィルム３が収納されており、供給ローラ９により、ＴＡＣフィルム３をテンタ部５に供給する。
テンタ部５に送られたＴＡＣフィルム３は、その両端部がクリップ１５（図２参照）で把持されて搬送されながら加熱され、ＴＡＣフィルム３がフィルム幅方向Ｂ（図２参照）に延伸される。テンタ部５は、ＴＡＣフィルム３を幅方向に１００．５％〜３００％延伸することが好ましい。
供給室４とテンタ部５との間には、リザーバ１０が設けられている。リザーバ１０では、後述するフィルム接合処理に必要な時間分以上のループを形成した後に、ＴＡＣフィルム３をテンタ部５に送り出している。
図２に示すように、テンタ部５は、ＴＡＣフィルム３をフィルム搬送方向Ａに搬送してフィルム幅方向Ｂに延伸するものであり、第１レール１１と、第２レール１２と、これらレール１１，１２に案内される第１,第２チェーン（エンドレスチェーン）１３，１４とを備えている。テンタ部２の内部は、高温状態に保持されている。また、必要に応じて、テンタ部５を、フィルム搬送方向Ａで複数のゾーンを分けて、ゾーン毎に、フィルム加熱条件を変えるようにしてもよい。例えば、フィルム搬送方向Ａに順に、予熱ゾーン、加熱ゾーン、熱緩和ゾーンを設けるとよい。
第１,第２チェーン１３,１４には、クリップ１５が一定の間隔で多数取り付けられている。このクリップ１５は、ＴＡＣフィルム３の側縁部を把持しながら、各レール１１，１２に沿って移動することで、ＴＡＣフィルム３をフィルム幅方向Ｂに延伸する。なお、本実施形態では、延伸前のＴＡＣフィルム３の幅を１００％としたとき、延伸後の幅が１０３％となるように延伸するが、これに限定されることなく、延伸倍率は所望の光学特性等に合わせて適宜変更されるものである。
第１,第２チェーン１３,１４は、原動スプロケット２１，２２及び従動スプロケット２３，２４の間に掛け渡されており、これらスプロケット２１〜２４の間では、第１チェーン１３は第１レール１１によって、第２チェーン１４は第２レール１２によって案内される。原動スプロケット２１，２２はテンタ出口２７側に設けられており、これらは図示しない駆動機構により回転駆動され、従動スプロケット２３，２４はテンタ入口２６側に設けられている。
図３に示すように、クリップ１５は、クリップ本体３１とレール取付部３２とから構成されている。クリップ本体３１は、略コ字形状のフレーム３３とフラッパ３４とから構成されており、フラッパ３４は、取付軸３３ａによりフレーム３３に回動自在に取り付けられている。フラッパ３４は鉛直状態となるフィルム把持位置（閉位置）と、開放部材４０に係合頭部３４ａが接触して斜めに回転した状態となる開放位置（図３参照）との間で変位し、通常は自重によりフィルム把持位置となるように付勢されている。フィルム把持位置ＰＡでは、フィルム把持面３３ｂとフラッパ下面３４ｂとによりＴＡＣフィルム３が把持される。
レール取付部３２は、取付フレーム３５と、ガイドローラ３６，３７，３８とから構成されている。取付フレーム３５には、第１チェーン１３または第２チェーン１４が取り付けられる。ガイドローラ３６〜３８は、原動スプロケット２１，２２の各支持面に接触するか、第１レール１１または第２レール１２の支持面に接触するかして、回転する。これにより、各スプロケット２１，２２や各レール１１，１２からクリップ本体３１が脱落することなく、各レール１１，１２に沿って案内される。
スプロケット２１〜２４に近接して、クリップ１５の開放部材４０が配置されている。この開放部材４０は、テンタ入口２６の従動スプロケット２３，２４では、フィルム把持位置ＰＡの前で、クリップ１５の係合頭部３４ａに接触してこれを開放状態にし、ＴＡＣフィルム３の側縁部の受け入れを可能にする。そして、フィルム把持位置ＰＡを通過するときに開放部材４０が前記係合頭部３４ａから離れ、クリップ１５が開放位置から把持位置にセットされて、ＴＡＣフィルム３の側縁部が把持される。同様にして、テンタ出口２７の原動スプロケット２１，２２では、ＴＡＣフィルム３の把持解除位置ＰＢで開放部材４０によりクリップ１５が開放位置にされて、ＴＡＣフィルム３の側縁部の把持が開放される。
図４及び図５に示すように、テンタ部５でＴＡＣフィルム３を連続して延伸させるために、供給室４にセットされたＴＡＣフィルム（先行フィルム）３ａの後端部と、新たなＴＡＣフィルム（後行フィルム）３ｂの先端部とを、日東電工（株）製のＮｏ．５３２のポリエステル基材を基材とする両面接合テープ（延伸追従接合テープ）４１を用いて接合する。両面接合テープ４１は、ＴＡＣフィルム３と略同じ延伸挙動を延伸温度域で示すポリエステル基材と、基材上に設けられる粘着層とを有するものであり、粘着層は基材の両面に塗布されている。
先行フィルム３ａの後端部と、後行フィルム３ｂの先端部とを両面接合テープ４１により接合するときには、先ず、先行フィルム３ａの後端部の上面に両面接合テープ４１を貼り付ける。次に、先行フィルム３ａの後端部の塗布エリアＳＡに、スプレーによりＴＡＣフィルム製造時に用いたドープ用溶媒の１つであるアセトンを塗布する。そして、後行フィルム３ｂの先端部を、先行フィルム３ａの後端部の上に載せて、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とを両面接合テープ４１により接合する。このとき、先行フィルム３ａの後端部の両側縁部と後行フィルム３ｂの先端部の両側縁部とを圧着させてアセトンにより接合する。ＴＡＣフィルム３の接合時、テンタ部５には、リザーバ１０に収納されていたＴＡＣフィルム３が搬送されるから、テンタ部５を停止させることなく、ＴＡＣフィルム３の接合を行うことができる。なお、この接合は、機械により自動的に行うようにしてもよいし、簡易システムの場合には、人手により行うようにしてもよい。また、両面接合テープ４１と塗布エリアＳＡとは、耳切装置４４（図１参照）による切り離しラインＩＬを跨ぐように貼り付け及び塗布されている。
両面接合テープ４１及びアセトンを用いて、先行フィルム３ａと後行フィルム３ｂとを接合し、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、ＴＡＣフィルム３及び両面接合テープ４１の延伸温度域における延伸挙動は略同じであり、延伸後のＴＡＣフィルム３及び両面接合テープ４１の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。なお、本実施形態では、延伸前のＴＡＣフィルム３のフィルム幅Ｗ１＝６９０ｍｍ、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とのフィルム搬送方向Ａにおけるオーバーラップ量＝１００ｍｍとしている。また、アセトンに代えて、酢酸メチル、ジオキソランにより溶着した場合にも、２００℃での１．４５倍の延伸後に、ＴＡＣフィルム３及び両面接合テープ４１の破損がない。
さらに、両面接合テープ４１を、東洋インキ（株）製のＲ３９０Ｓの基材なし素材から構成して、先行フィルム３ａと後行フィルム３ｂとを接合し、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３、両面接合テープ４１及び片面接合テープ４２の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。
また、図６に示すように、両面接合テープ４１に加えて、日東電工（株）製のＮｏ．３１Ｂのポリエステル基材からなる片面接合テープ（延伸追従接合テープ）４２により、先行フィルム３ａと後行フィルム３ｂとを接合し、１５０℃での１．２５倍の延伸、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３、両面接合テープ４１及び片面接合テープ４２の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。片面接合テープ４２は、ＴＡＣフィルム３と同材質の基材と、基材上に設けられる粘着層とを有するものであり、粘着層は基材の片面に塗布されている。
さらに、図７に示すように、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部との接合を、上記した両面接合テープ４１を用いた接合に代えて、片面接合テープ４２により、先行フィルム３ａと後行フィルム３ｂとの上下両面を接合し、１５０℃での１．２５倍の延伸、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３及び片面接合テープ４２の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。
また、図８に示すように、先行フィルム３ａと後行フィルム３ｂとを重ねずに、先行フィルム３ａの後端と後行フィルム３ｂの先端とを突き合わせた状態で、片面接合テープ４２により、先行フィルム３ａと後行フィルム３ｂとの上下両面を接合するようにしてもよく、この接合後、１５０℃での１．２５倍の延伸、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３及び片面接合テープ４２の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。
さらに、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部との接合を、上記した両面接合テープ４１を用いずに、図９に示すように、ヒートシーラ５０により接合し、２５０℃での３倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。
ヒートシーラ５０は、シールヘッド５１を備える。先行フィルム３ａの後端部を受台５２に載せ、この上に後行フィルム３ｂの先端部を載せた状態で、加熱させたシールヘッド５１を上方から加圧して、熱伝導により、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とを接合する。なお、ヒートシーラ５０に代えて、インパルスシーラにより、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とを接合するようにしてもよい。この場合にも、２５０℃での３倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。
また、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部との接合を、上記した両面接合テープ４１を用いずに、図１０に示すように、超音波接合装置５３により接合し、２５０℃での３倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。
超音波接合装置５３は、ＴＡＣフィルム３を、例えば、振幅０．０３ｍｍ、毎秒２万〜２万８千回で機械的に振動させて発熱させて溶着するものであり、振動子５４、ホーン５５、発信器５６を備える。振動子５４は２個設けられており、２個の振動子５４の間には永久磁石５７が配され、２個の振動子５４には、それぞれコイル５８が巻き掛けられている。発信器５６は、コイル５８を介して振動子５４を駆動させる。振動子５４は、電気振動を機械的振動に変換する。ホーン５５は、振動子５４による機械的振動を拡大して、受台５９に載せられた先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とにエネルギーを与える（振動させる）。先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とは、振動により発熱されて溶着される。
さらに、図１１に示すように、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部との接合ラインが、フィルム幅方向Ｂに対して傾斜（傾斜角度θ＝３０°）するように、両面接合テープ４１及び片面接合テープ４２により接合するようにしてもよい。先ず、図１１（Ａ）に示すように、先行フィルム３ａの後端と後行フィルム３ｂの先端とを、ＴＡＣフィルム３の幅方向に対して傾斜するようにカットし、傾斜に沿って両面接合テープ４１を先行フィルム３ａの後端部の上面に貼り付ける。
次に、図１１（Ｂ）に示すように、後行フィルム３ｂの先端部を、先行フィルム３ａの後端部の上に載せ、上記傾斜に沿って、片面接合テープ４２を、後行フィルム３ｂの先端部と先行フィルム３ａの後端部とに貼り付けて接合する。この接合後、１５０℃での１．２５倍の延伸、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３、両面接合テープ４１及び片面接合テープ４２の破損はなく、良好であった。これにより、ＴＡＣフィルム３を連続して延伸することができる。なお、このように接合部を斜めにすることにより、各接合テープ４１，４２をＴＡＣフィルム３とは異なる材質の基材から構成した場合にも、１５０℃での１．２５倍の延伸後、及び、２００℃での１．４５倍の延伸後のＴＡＣフィルム３、両面接合テープ４１及び片面接合テープ４２の破損はなく、良好であった。また、本実施形態では、延伸前のＴＡＣフィルム３のフィルム幅Ｗ１＝６９０ｍｍ、先行フィルム３ａの後端部と後行フィルム３ｂの先端部とのオーバーラップ量Ｒ１＝１００ｍｍ、片面接合テープ４２の長さＬ１＝８０ｍｍとしている。さらに、片面接合テープ４２を用いずに、両面接合テープ４１のみで接合した場合にも、１５０℃での１．２５倍の延伸、２００℃での１．４５倍の延伸を行ったところ、延伸後のＴＡＣフィルム３及び両面接合テープ４１の破損はなく、良好であった。
なお、上記した傾斜角度θは３０°に限定されることなく適宜変更可能である。また、先行フィルム３ａの後端をカットせずに（後端がＴＡＣフィルム３の幅方向と平行のまま）、両面接合テープ４１を、先行フィルム３ａの後端部の上面に、ＴＡＣフィルム３の幅方向に対して傾斜させて貼り付けるようにしてもよい。
図１に示すように、ＴＡＣフィルム３は、テンタ部５で延伸された後、耳切装置４４に送り出される。ＴＡＣフィルム３は、耳切装置４４によりその両側縁部が切り離しラインＩＬ（図４参照）で切り離され、切り離されたスリット状の側縁部である耳屑は、カットブロア４５で細かく小片にカットされる。カットされた耳屑小片は、図示しない風送装置によりクラッシャー４６に送られ、粉砕されてチップとなる。このチップはドープ調製用に再利用されるので、この方法はコストの点において有効である。
先行フィルム３ａ及び後行フィルム３ｂの耳屑は、アセトンにより溶着されているため、接合した状態のまま、再利用することができる。これにより、再利用時のテープ除去の手間を省くことができる。耳切装置４４によりその両側縁部が切り離されたＴＡＣフィルム３は、熱緩和室６に送られる。
熱緩和室６には、多数のローラ４７が備えられており、ＴＡＣフィルム３はローラ４７により熱緩和室６内を搬送されて熱緩和された後、冷却室７に送られる。なお、熱緩和室６では、送風機（図示せず）から所望の温度の風が送風される。このときの風の温度は、２０℃〜２５０℃であることが好ましい。
熱緩和後のＴＡＣフィルム３は、冷却室７で３０℃以下に冷却された後、巻取室８に送られる。巻取室８の内部には、巻取ローラ４８、プレスローラ４９が設けられている。巻取室８に送られたＴＡＣフィルム３は、巻取ローラ４８で巻き取られる。この際に、プレスローラ４９で押圧されて巻き取られる。
ＴＡＣフィルム３は、周知の溶液製膜方法で製造されるものであればよく、例えば、特開２００５−１０４１４８号公報に記載されているＴＡＣフィルムを用いることができる。特に、製膜速度の向上を図るべく、冷却した流延ドラムの周面に、ＴＡＣと溶媒とを含むドープを流延し、この流延膜が冷却ゲル化して自己支持性を有した後に剥ぎ取って、ピンテンタを経て乾燥させ巻取り収納したＴＡＣフィルムに対して、本発明を実施することにより、効率よく且つ無駄なく光学特性に優れたＴＡＣフィルムを製造することができる。
なお、本実施形態では、ポリマーフィルムとしてＴＡＣフィルム３を用いて説明を行ったが、ＴＡＣフィルム３に限定されることなく、本発明は各種ポリマーフィルムに適用可能である。
オフライン延伸装置を示す平面図である。 テンタ部を示す平面図である。 クリップを示す側面図である。 先行フィルムと後行フィルムと両面接合テープとを示す斜視図である。 先行フィルムと後行フィルムと両面接合テープとを示す側面図である。 先行フィルムと後行フィルムと両面接合テープと片面接合テープとを示す側面図である。 先行フィルムと後行フィルムと片面接合テープとを示す側面図である。 先行フィルムと後行フィルムと片面接合テープとを示す側面図である。 ヒートシーラを示す側面図である。 超音波接合装置を示す側面図である。 先行フィルムと後行フィルムとの接合部を、ＴＡＣフィルムの幅方向に対して傾斜させた実施形態の先行フィルムと後行フィルムと両面接合テープと片面接合テープとを示す平面図である。
符号の説明
２ オフライン延伸装置
３ ＴＡＣフィルム
５ テンタ部
１５ クリップ
４１ 両面接合テープ（延伸追従接合テープ）
４２ 片面接合テープ（延伸追従接合テープ）

Claims (5)

  1. 先行するポリマーフィルムの後端部に、後行するポリマーフィルムの先端部を延伸追従接合テープにより接合して前記ポリマーフィルムを連続させて供給する供給工程と、
    前記供給工程からの前記ポリマーフィルムの両側縁部を複数のクリップにより把持して搬送しながらフィルム幅方向に延伸する延伸工程と、を備えたことを特徴とするポリマーフィルムの延伸方法。
  2. 前記延伸追従接合テープは、前記ポリマーフィルムと同材質の基材と、この基材上に設けられる粘着層とを有することを特徴とする請求項１記載のポリマーフィルムの延伸方法。
  3. 前記延伸追従接合テープは、前記ポリマーフィルムと略同じ延伸挙動を延伸温度域で示す材質からなる基材と、この基材上に設けられる粘着層とを有することを特徴とする請求項１記載のポリマーフィルムの延伸方法。
  4. 前記ポリマーフィルム同士の接合における接合ラインがフィルム幅方向に交差して配置されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のポリマーフィルムの延伸方法。
  5. 延伸後の前記ポリマーフィルムの、フィルム幅方向中央部の製品部分からこの製品部分の両側に位置し前記クリップによる把持される部分をスリット状に切り離し耳屑とする裁断工程と、
    前記耳屑をカットブロアにより小片に切断して風送するカットブロア工程と、を備えることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のポリマーフィルムの延伸方法。
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