特許 5990213 延伸フィルムの製造方法及びフィルム延伸設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5990213

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】延伸フィルムの製造方法及びフィルム延伸設備

(51)【国際特許分類】

   B29C 55/06 20060101AFI20160825BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20160825BHJP

   B65H 23/04 20060101ALI20160825BHJP

   B29L 7/00 20060101ALN20160825BHJP

【ＦＩ】

   B29C55/06

   G02B5/30

   B65H23/04

   B29L7:00

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-74267(P2014-74267)

(22)【出願日】2014年3月31日

(65)【公開番号】特開2015-196283(P2015-196283A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2015年6月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075281

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 和憲

(72)【発明者】

【氏名】吉田 哲也

【審査官】 今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２６８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１７７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１６０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ５５／０６

Ｂ６５Ｈ ２３／０４

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｂ２９Ｌ ７／００

(57)【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る上流側ローラ及び下流側ローラを回転駆動し前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの周速度に差を設けて、前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの間のフィルムに張力を付与する搬送工程と、
前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの間のフィルムを覆う加熱炉は、前記搬送方向に昇温ゾーン、延伸温度保持ゾーン、冷却ゾーンを有し、前記昇温ゾーンでフィルムを２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲の昇温速度で昇温する加熱炉内昇温工程と、
フィルムのガラス転移温度Ｔｇを基準にして、（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋１０）℃以下の範囲内の延伸温度Ｔｅに、フィルムを前記延伸温度保持ゾーンで保持する加熱炉内延伸温度保持工程と、
前記冷却ゾーンでフィルムを冷却する加熱炉内冷却工程と、
前記加熱炉の入口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下にする予熱工程と
を含み、
延伸前のフィルムの幅Ｗ１を基準にして、前記昇温ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０１が、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０１≦（Ｗ１×３．０）の範囲内であり、
前記延伸温度保持ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０２が、Ｗ１≦Ｌ０２≦（Ｗ１×５．０）の範囲内であり、
前記冷却ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０３が、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０３≦（Ｗ１×３．０）の範囲内である延伸フィルムの製造方法。

【請求項2】

前記加熱炉内冷却工程は、フィルムを２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下の範囲内の冷却速度で冷却し、
前記加熱炉の出口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下で且つ（Ｔｇ−５）℃以下にする請求項１記載の延伸フィルムの製造方法。

【請求項3】

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る上流側ローラ及び下流側ローラを有し、前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの周速度に差を設けて、前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの間のフィルムに張力を付与するフィルム搬送機構と、
前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの間のフィルムを覆い、前記搬送方向に昇温ゾーン、延伸温度保持ゾーン、冷却ゾーンを有する加熱炉と、
前記昇温ゾーンでフィルムを２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲内の昇温速度で昇温する加熱炉内昇温機構と、
フィルムのガラス転移温度Ｔｇを基準にして、（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋１０）℃以下の範囲内の延伸温度Ｔｅに、フィルムを前記延伸温度保持ゾーンで保持する加熱炉内延伸温度保持機構と、
前記冷却ゾーンでフィルムを冷却する加熱炉内冷却機構と、
前記加熱炉の入口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下にする予熱機構と
を備え、
延伸前のフィルムの幅Ｗ１を基準にして前記昇温ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０１が、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０１≦（Ｗ１×３．０）の範囲内であり、
前記延伸温度保持ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０２が、Ｗ１≦Ｌ０２≦（Ｗ１×５．０）の範囲内であり、
前記冷却ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０３が、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０３≦（Ｗ１×３．０）の範囲内であるフィルム延伸設備。

【請求項4】

前記加熱炉内冷却機構は、フィルムを２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下の範囲内の冷却速度で冷却し、前記加熱炉の出口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下にする請求項３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度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、セルロースアシレートフィルムやノルボルネン系樹脂フィルム等の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に、剥がしてフィルムとする。また、溶融製膜法は、熱可塑性樹脂を溶融して押出機でダイから支持体、例えば冷却ドラム上に押し出した後に、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は、縦方向（搬送方向）、横方向（幅方向）、さらには縦横方向に延伸することによって、所望の厚さにされる。また、延伸によって面内レタデーション（Ｒｅ）や厚み方向のレタデーション（Ｒｔｈ）を発現させることができる。これにより、例えば液晶表示装置の位相差フィルムとして使用する際に、視野角を拡大することができる（特許文献１〜４）。

【0004】

特許文献１に記載の飽和ノルボルネンフィルムの製造方法では、縦延伸する工程と、１．０５〜２．２倍の延伸倍率で横延伸する工程とを含み、ニップローラ表面との接着や粘着により発生する粘着跡を低減し、微細な面状むらの発生を抑えている。縦延伸する工程では、２対以上のニップローラを用い、ニップローラの芯間距離Ｌを縦延伸前のフィルムの幅Ｗで割った縦横比（Ｌ／Ｗ）が１０以上２０以下としている。縦延伸倍率は、１．１倍〜２．５倍であり、延伸温度はガラス転移温度をＴｇとしたときに、（Ｔｇ＋５）℃以上（Ｔｇ＋３０）℃以下の範囲である。

【0005】

特許文献２に記載の飽和ノルボルネンフィルムの製造方法では、微細な面状むらの発生を抑えるために、延伸ゾーンの外側に配置された２対以上のニップローラを用いて縦延伸している。縦延伸温度は、（Ｔｇ＋５）℃以上（Ｔｇ＋３０）℃以下であり、ニップローラの温度は、入口側及び出口側のいずれも（Ｔｇ−１５０）℃以上（Ｔｇ）℃未満であり、縦延伸倍率は１．８倍〜３．０倍である。

【0006】

特許文献３に記載の位相差フィルムの製造方法では、ガラス転移温度Ｔｇ近辺の温度雰囲気下で縦延伸して、位相差フィルムの面内で遅相軸の方向を同一方向に揃えている。この縦延伸において、予熱、延伸、冷却の３つのゾーンに分け、この内の延伸ゾーンと冷却ゾーンの長さを調整して、幅が縮むネックインが９５％終了後から１００％終了するまでの距離Ｌ２をネックインが開始から９５％終了するまでの距離Ｌ１以上の長さにしている。

【0007】

特許文献４に記載の延伸フィルムの製造方法では、予熱ローラによる予熱工程、フロート方式の加熱装置による加熱工程、除熱ローラによる除熱工程の順に、熱可塑性樹脂フィルムを通過させている。そして、予熱ローラと除熱ローラとの周速度の差を利用し、縦延伸している。加熱工程は、フィルムの流れ方向に３つ以上の区画に分けて行われる。各区画は下流に向かうに従い次第に昇温（Ｔ１，Ｔ２，・・・Ｔｎ）され、隣接する区間どうしの温度差は１０℃以内で、Ｔ１は（Ｔｇ−５）℃以上（Ｔｇ＋５）℃以下の温度範囲に制御される。これにより、高い遅相軸精度を有し平面性が良好な延伸フィルムを得ている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４７９４１３２号公報

【特許文献2】特許第５３４６８９５号公報

【特許文献3】特開２００３−１３１０３３号公報

【特許文献4】特開２００９−２１４３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

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以上６０μｍ以下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、上記特許文献１〜４のような縦延伸方法によっても、フィルム表面に擦り傷や波形変形（ツレシワ）の面状むらが発生することがある。この面状むらは、フィルム幅方向に波形が連続しフィルム送り方向に長い。このため、擦り傷や波形変形の発生を抑えたいという要望がある。また、波形変形による面状むらによって、位相差や遅相軸の向き等の光学特性が不均一になる。

【0010】

例えば、特許文献１，２に記載の縦延伸方法では、加熱炉内の昇温条件や冷却条件が考慮されていない。このため、加熱炉内で延伸温度まで昇温する際に、加熱によるフィルムの収縮により、波形変形が発生して、面状むらとなる。冷却時も同様に、延伸温度から冷却する際に、長手方向のフィルム温度差により、波形変形が発生し、面状むらとなる。

【0011】

特許文献３に記載の縦延伸方法では、予熱、延伸、冷却の３つのゾーンに分けて温度を制御しているが、予熱時の昇温速度や、延伸装置に入ったときのフィルム温度から延伸温度までの昇温速度について考慮されていない。このため、波形変形が発生して、特許文献１，２に記載の縦延伸方法と同じように面状むらとなる。

【0012】

特許文献４に記載の縦延伸方法では、加熱装置内を区分けし、その温度を徐々に上げることが記載されているが、温度だけで昇温速度は決まらず、適正に昇温速度が制御されていない。このため、波形変形を確実に抑制することができないため、面状むらとなる。

【0013】

本発明はこのような課題を解決するものであり、フィルムに擦り傷や波形変形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】

【0014】

上記目的を達成するために、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。本発明方法は、搬送工程と、加熱炉内昇温工程と、加熱炉内延伸温度保持工程と、加熱炉内冷却工程と、予熱工程とを含む。搬送工程では、搬送方向に離間して配置される上流側ローラ及び下流側ローラを回転駆動し上流側ローラ及び下流側ローラの周速度に差を設けて、上流側ローラ及び下流側ローラの間のフィルムに張力を付与する。加熱炉内昇温工程は、上流側ローラ及び下流側ローラの間のフィルムを覆う加熱炉が搬送方向に昇温ゾーン、延伸温度保持ゾーン、冷却ゾーンを有し、昇温ゾーンでフィルムを２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲の昇温速度で昇温する。加熱炉内延伸温度保持工程は、フィルムのガラス転移温度Ｔｇを基準にして、（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋１０）℃以下の範囲内の延伸温度Ｔｅに、フィルムを延伸温度保持ゾーンで保持する。加熱炉内冷却工程では、冷却ゾーンでフィルムを冷却する。予熱工程は、加熱炉の入口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下にする。昇温ゾーン、延伸温度保持ゾーン、冷却ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０１，Ｌ０２，Ｌ０３は、延伸前のフィルムの幅Ｗ１を基準にして、以下の長さとする。昇温ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０１は、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０１≦（Ｗ１×３．０）の範囲内である。延伸温度保持ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０２は、Ｗ１≦Ｌ０２≦（Ｗ１×５．０）の範囲内である。冷却ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０３は、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０３≦（Ｗ１×３．０）の範囲内である。このように長さ範囲を規定することにより、擦り傷や波形変形の発生がより一層確実に抑えられる。

【0015】

なお、加熱炉内冷却工程は、フィルムを２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下の範囲内の冷却速度で冷却し、加熱炉の出口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下で且つ（Ｔｇ−５）℃以下にすることが好ましい。この場合には、フィルムを冷却する際の急激な冷却が防止され、幅方向にフィルムが収縮する際のしわの発生が抑えられる。また、下流側ローラ上でのフィルム変形が防止され、波形変形の発生を抑えることができる。

【0017】

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するフィルム延伸設備であって、フィルム搬送機構と、加熱炉と、加熱炉内昇温機構と、加熱炉内延伸温度保持機構と、加熱炉内冷却機構と、予熱機構とを備える。フィルム搬送機構は、搬送方向に離間して配置される上流側ローラ及び下流側ローラを有し、上流側ローラ及び下流側ローラの周速度に差を設けて、上流側ローラ及び下流側ローラの間のフィルムに張力を付与する。加熱炉は、上流側ローラ及び下流側ローラの間のフィルムを覆い、搬送方向に昇温ゾーン、延伸温度保持ゾーン、冷却ゾーンを有している。加熱炉内昇温機構は、昇温ゾーンでフィルムを２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲内の昇温速度で昇温する。加熱炉内延伸温度保持機構は、フィルムのガラス転移温度Ｔｇを基準にして、（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋１０）℃以下の範囲内の延伸温度Ｔｅに、フィルムを延伸温度保持ゾーンで保持する。加熱炉内冷却機構は、冷却ゾーンでフィルムを冷却する。予熱機構は、加熱炉の入口のフィルムの温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する。昇温ゾーン、延伸温度保持ゾーン、冷却ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０１，Ｌ０２，Ｌ０３は、延伸前のフィルムの幅Ｗ１を基準にして、以下の長さとする。昇温ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０１は、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０１≦（Ｗ１×３．０）の範囲内である。延伸温度保持ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０２は、Ｗ１≦Ｌ０２≦（Ｗ１×５．０）の範囲内である。冷却ゾーンのフィルム搬送方向長さＬ０３は、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０３≦（Ｗ１×３．０）の範囲内である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、上流側ローラの表面上でのフィルムの変形が防止され、擦り傷の発生が抑えられる。また、延伸前のフィルムに対して急激に温度が上がることが防止され、波形変形の発生が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【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。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（フィルム延伸設備）
図１に示すように、本発明のフィルム延伸設備１０は、前工程装置１１、予熱機構１２、縦延伸装置１３、冷却機構１４、後工程装置１５を備える。前工程装置１１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１６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１６を引き出して、フィルム１６を予熱機構１２に供給する。後工程装置１５としては、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１６が巻き取られる。冷却機構１４は、縦延伸されたフィルム１６を後工程装置１５で処理可能な温度まで冷却する。

【0021】

延伸するフィルム１６は帯状の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のフィルム１６が好ましい。

【0022】

予熱機構１２はテンション調節部及び予熱炉を備えている。テンション調節部は、例えばテンションローラ、１対のフリーローラ、及びシフト機構を有する。１対のフリーローラはフィルム１６の搬送方向に離間して設けられ、テンションローラは１対のフリーローラの間に設けられている。シフト機構はテンションローラを昇降させて、予熱機構１２内のフィルム１６のテンションを一定に維持する。予熱炉は、フィルム１６が加熱炉２７のフィルム入口で、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下の範囲内の一定温度になるように、予熱する。なお、Ｔｅは延伸温度であり、フィルム１６のガラス転移温度をＴｇとしたときに、（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋１０）℃以下の範囲内の一定温度である。

【0023】

予熱炉は、フィルム１６を（Ｔｅ−２０）℃以上に予熱することにより、縦延伸装置１３の上流側ローラ２５でのフィルム１６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、上流側ローラ２５上で波板状のシワの発生が抑えられる。また、予熱炉で、フィルム１６を（Ｔｅ−５）℃以下で且つ（Ｔｇ−５）℃以下に予熱することにより、予熱炉内でフィルム１６が延伸されることがなく、縦延伸装置１３で均一に延伸することができる。なお、予熱炉による予熱に代えて、または加えて、後述する縦延伸装置１３の上流側ローラ２５によって予熱してもよい。

【0024】

予熱機構１２を経て一定温度に予熱されたフィルム１６は、縦延伸装置１３に送られる。縦延伸装置１３は、上流側ローラ２５、下流側ローラ２６、加熱炉２７を備える。上流側ローラ２５はガイドローラ２５ａ，２５ｂとニップローラ２５ｃとを有し、モータ３０によって回転駆動される。ニップローラ２５ｃは上流側ローラ２５との間でフィルム１６を挟持する。ガイドローラ２５ａは上流側ローラ２５へフィルム１６を案内する。ガイドローラ２５ｂは上流側ローラ２５を通過したフィルム１６を加熱炉２７に案内する。モータ３０は、ドライバ３０ａを介してコントローラ３２に接続されている。コントローラ３２は、モータ３０を制御して、上流側ローラ２５の回転速度を変更する。

【0025】

下流側ローラ２６も、上流側ローラ２５と同様に構成されており、入口ガイドローラ２６ａ、ニップローラ２６ｃ、出口ガイドローラ２６ｂを有し、モータ３５によって回転駆動される。コントローラ３２は、モータ３５を制御して、下流側ローラ２６の回転速度を変更する。

【0026】

上流側ローラ２５と下流側ローラ２６との間には、周速度差が設けられている。この周速度差によって各ローラ２５，２６間のフィルム１６に搬送方向に張力が付与され、フィルム１６は搬送方向に引き延ばされて縦延伸される。上流側ローラ２５と下流側ローラ２６の周速度差は延伸倍率によって適宜変更され、上流側ローラ２５の周速度は例えば１０ｍ／ｍｉｎ以上８０ｍ／ｍｉｎ以下の範囲内で設定されることが好ましい。１０ｍ／ｍｉｎ以上とすることにより製造効率が低下することがない。また、８０ｍ／ｍｉｎ以下とすることにより、フィルム１６と上流側ローラ２５との接触時間を確保することができる。これら上流側ローラ２５、下流側ローラ２６、モータ３０，３５、コントローラ３２によってフィルム搬送機構が構成される。フィルム搬送機構により、上流側ローラ２５及び下流側ローラ２６の間のフィルム１６に張力を付与するフィルム搬送工程が行われる。

【0027】

加熱炉２７は、上流側ローラ２５と下流側ローラ２６との間のフィルム１６を覆い、フィルム１６を昇温し、保持し、冷却する。加熱炉２７は第１仕切り板２７ａ及び第２仕切り板２７ｂを備えている。第１仕切り板２７ａは昇温ゾーン４０と延伸温度保持ゾーン４１との間に配置され、これらゾーン４０，４１を仕切っている。第２仕切り板２７ｂは、延伸温度保持ゾーン４１と冷却ゾーン４２との間に配置され、これらゾーン４１，４２を仕切っている。仕切り板２７ａ，２７ｂにはフィルム１６を通過させるために開口が形成されている。

【0028】

各ゾーン４０〜４２内には、温調ノズル４４〜４６が配置されている。温調ノズル４４は、昇温ゾーン４０内でフィルム１６を上下方向から挟むように配置されている。温調ノズル４４には配管４７を介して温度調節器５０、送風機５４が接続されている。送風機５４からの風は温度調節器５０で温度が一定範囲に調節された後に、温調ノズル４４からフィルム１６に向かって吹き出す。温調ノズル４４、温度調節器５０、送風機５４によって、加熱炉内昇温機構が構成され、加熱炉内昇温工程が行われる。

【0029】

温調ノズル４４は、フィルム１６の全面に均一に風を送れるものであればよく、例えば、フィルム幅方向にスリット状に長く延びた吹き出し口を有し、これら吹き出し口はフィルム搬送方向に離間して複数個、例えば３個設けられている。これら温調ノズル４４は、フィルム搬送方向に一定ピッチで配置されている。温調ノズル４４から温度調節された風がフィルム１６に向けて吹き付けられることにより、フィルム１６は昇温ゾーン４０内で所定の昇温速度で昇温され、昇温ゾーン４０の出口では延伸温度Ｔｅにされる。昇温速度は、フィルム１６の搬送速度に応じて調整される。昇温速度の調整は、温調ノズル４４に供給する風の温度と風量を変化させることにより行われる。

【0030】

延伸温度保持ゾーン４１も、昇温ゾーン４０と同様に、温調ノズル４５、配管４８、温度調節器５１、送風機５５を有する。これら延伸温度保持ゾーン４１をフィルム１６が通過する際に、温調ノズル４５からの風の吹き出しにより、フィルム１６は一定温度に保持される。一定温度の保持は、温調ノズル４５に供給する風の温度と風量を変化させることにより行われる。

【0031】

冷却ゾーン４２も、昇温ゾーン４０と同様に、温調ノズル４６、配管４９、温度調節器５２、送風機５６を有する。これら冷却ゾーン４２をフィルム１６が通過する際に、温調ノズル４６からの風の吹き出しにより、フィルム１６は冷却ゾーン４２内で所定の冷却速度で冷却される。冷却速度は、フィルム１６の搬送速度に応じて調整され、温調ノズル４６に供給する風の温度と風量を変化させることにより行われる。

【0032】

なお、各ゾーン４０〜４２において、温調ノズル４４〜４６からの風の吹き出しによって、フィルム１６を加熱しているが、単に各ゾーン４０〜４２内に温調された風を送ることで、フィルム１６を加熱してもよい。

【0033】

昇温ゾーン４０のフィルム搬送方向長さＬ０１は、延伸前のフィルム１６の幅をＷ１としたときに（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０１≦（Ｗ１×３．０）の範囲内に設定される。延伸温度保持ゾーン４１のフィルム搬送方向長さＬ０２は、Ｗ１≦Ｌ０２≦（Ｗ１×５．０）の範囲内に設定される。冷却ゾーン４２のフィルム搬送方向長さＬ０３は、（Ｗ１×０．５）≦Ｌ０３≦（Ｗ１×３．０）の範囲内に設定される。この場合には、擦り傷や波形変形の発生をより一層確実に抑えることができる。

【0034】

上流側ローラ２５、下流側ローラ２６には、図示しない温調媒体循環部から個別に温調媒体、例えばオイルや加圧蒸気が供給される。この温調媒体の循環供給によって、各ローラ２５，２６は所望の表面温度に設定される。例えば、上流側ローラ２５の表面温度は予熱工程出口の温度以上Ｔｇ−５℃以下であり、下流側ローラ２６の表面温度はＴｅ−２０℃以上冷却ゾーン出口温度以下である。これら各ローラ２５，２６にフィルム１６が接触することにより、フィルム１６は各ローラ２５，２６の表面温度と同じ温度に加熱、または冷却される。

【0035】

Ｔｇは、以下の動的粘弾性測定装置を用いて求める。本発明のフィルム試料（未延伸）５ｍｍ×３０ｍｍを、動的粘弾性測定装置（バイブロン：ＤＶＡ−２２５（アイティー計測制御（株）製））で、つかみ間距離２０ｍｍ、昇温速度２℃／分、測定温度範囲３０℃〜２５０℃、周波数１Ｈｚで測定し、損失弾性率と貯蔵弾性率の比である損失正接(tanδ)のピーク温度をガラス転移温度Ｔｇとする。乾燥済みのフィルムの場合は、２５℃、相対湿度６０％で２時間以上調湿した後に測定を行う。溶剤が含まれるフィルムを延伸する場合のＴｇは、以下の通りとする。溶剤を含むフィルムで上記の動的粘弾性測定を行い、Ｔｇをもとめる。この時の測定開始と測定終了時の溶剤含有量の平均をそのフィルムの溶剤含有量とする。測定開始と終了時の溶剤含有量は、測定操作と同じ温度履歴を与えた別のフィルムの重量変化から算出する。溶剤含有量の異なるフィルムを複数測定して、横軸溶剤含有量、縦軸Ｔｇのグラフを得る。延伸工程の溶剤含有量は、延伸操作を行う未延伸の状態で、延伸ゾーンの入口で測定したフィルム厚みと、加熱炉から出てきたフィルムを乾燥させたものの厚みから溶剤含有量を算出する。この溶剤量のときのＴｇを前述のグラフから読み取り、これを、延伸温度を決めるためのＴｇとする。

【0036】

（延伸フィルム製造方法）
次に、図１に示すフィルム延伸設備１０を用いて、延伸フィルムを製造する方法について説明する。前工程装置１１から送られてくるフィルム１６は、予熱機構１２によって予熱工程が行われる。予熱工程では、フィルム１６を予熱炉内に通過させ、加熱炉２７の入口のフィルム１６の温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下に予熱する。

【0037】

予熱されたフィルム１６は、上流側ローラ２５及び下流側ローラ２６によって、加熱炉２７内を通過する。この通過中にフィルム１６に対して、昇温ゾーン４０で加熱炉内昇温機構によって、加熱炉内昇温工程が行われる。加熱炉内昇温工程では、温調ノズル４４から温度調節された風がフィルム１６に吹き付けられて、フィルム１６が２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲の昇温速度で昇温される。なお、昇温速度は好ましくは２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下であり、より好ましくは２℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下である。昇温速度が２℃／ｓ未満では、昇温ゾーン４０の長さが長くなりすぎて生産性が低下する。また、２０℃／ｓを超えると波形変形が生じる。昇温工程によって、昇温ゾーン４０の出口におけるフィルム１６の温度は、延伸温度Ｔｅにされる。

【0038】

昇温ゾーン４０で昇温されたフィルム１６は延伸温度保持ゾーン４１で加熱炉内延伸温度保持機構によって加熱炉内延伸温度保持工程が行われる。加熱炉内延伸温度保持工程では、温調ノズル４５から温度調節された風がフィルム１６に吹き付けられて、フィルム１６が延伸温度Ｔｅに保持される。延伸温度Ｔｅは、フィルム１６のガラス転移温度をＴｇとしたときに、（Ｔｇ−３０）℃以上（Ｔｇ＋１０）℃以下の範囲内の一定温度である。なお、延伸温度Ｔｅは好ましくはＴｇ−２５℃以上Ｔｇ＋５℃以下であり、より好ましくはＴｇ−２０℃以上Ｔｇ＋５℃以下である。延伸温度が（Ｔｇ−３０）℃未満、または、Ｔｇ＋１０℃を超える場合には延伸ムラが発生して光学特性が不均一となる。

【0039】

上流側ローラ２５と下流側ローラ２６との間には、周速度差が設けられている。この周速度差によって各ローラ２５，２６間のフィルム１６は、搬送方向に引き延ばされて縦延伸される。このとき、縦延伸倍率は、１．０５倍以上２．００倍以下の範囲内であることが好ましい。縦延伸倍率が１．０５以上２．００以下の範囲内の場合には、フィルム１６に厚みムラが生じることを抑制でき、発現するレタデーションの変動を抑制することができる。なお、縦延伸倍率は、延伸後のフィルム長さを初期状態のフィルム長さで割った比である。

【0040】

延伸温度保持ゾーン４１で加熱されたフィルム１６は冷却ゾーン４２で加熱炉内冷却機構によって加熱炉内冷却工程が行われる。加熱炉内冷却工程では、温調ノズル４４から温度調節された風がフィルム１６に吹き付けられて、フィルム１６が２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下の範囲の冷却速度で冷却される。なお、冷却速度は好ましくは２℃／ｓ以上１２℃／ｓ以下であり、より好ましくは２℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下である。冷却速度が２℃／ｓ未満では、冷却ゾーン４２が長くなりすぎ生産性が劣り、１５℃／ｓを超えると波形変形が生じる。冷却工程によって、冷却ゾーン４２の出口（加熱炉２７の出口）におけるフィルム１６の温度は、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下で且つ（Ｔｇ−５）℃以下の範囲内の温度にされる。

【0041】

縦延伸装置１３で縦延伸されたフィルム１６は冷却機構１４に送られて、後工程装置１５で処理可能な温度まで冷却される。後工程装置１５がフィルム巻取り機の場合には、フィルム１６はロール状に巻き取られる。また、後工程装置１５がクリップテンタを備えている場合には、クリップテンタにより横延伸される。クリップテンタでは、周知のようにクリップによりフィルム１６の両側縁部が把持され、フィルム１６の搬送に伴いクリップがフィルム幅方向に移動し、フィルム１６を横延伸する。横延伸後のフィルム１６は、フィルム巻取り機によりロール状にフィルム１６が巻き取られる。

【0042】

なお、予熱機構１２は、予熱炉によりフィルム１６を予熱しているが、これに代えて、または加えて上流側ローラ２５で予熱してもよい。

【0043】

本実施形態では、予熱工程により、加熱炉２７の入口でのフィルム１６の温度を、（Ｔｅ−２０）℃以上（Ｔｅ−５）℃以下の範囲内で且つ（Ｔｇ−５）℃以下に予熱している。これにより、上流側ローラ２５の表面上でフィルム１６の熱による変形が防止され、擦り傷の発生が抑えられる。また、加熱炉２７を入口から出口までの間で、昇温ゾーン４０、延伸温度保持ゾーン４１、冷却ゾーン４２の３つのゾーン４０〜４２に分けて、昇温ゾーン４０で２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲の昇温速度で徐々に昇温している。これにより、加熱炉２７内に入ったフィルム１６が急激に温度上昇することがなくなる。したがって、フィルム１６に波形変形が発生することがなく、且つ光学特性の均一性も向上する。

【0044】

冷却ゾーン４２で２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下の範囲の冷却速度で徐々に冷却するため、延伸ゾーンで縦延伸されたフィルム１６の温度が急激に下降することがなくなる。したがって、収縮によるシワの発生を抑えることができ、且つ光学特性の均一性も向上する。

【0045】

延伸前のフィルム１６の幅をＷ１としたときに、昇温ゾーン４０のフィルム搬送方向長さＬ０１及び冷却ゾーン４２のフィルム搬送方向長さＬ０３を、（Ｗ１×０．５）以上（Ｗ１×３．０）以下とし、延伸温度保持ゾーン４１のフィルム搬送方向長さＬ０２をＷ１以上（Ｗ１×５．０）以下とすることにより、縦延伸時のフィルム１６への擦り傷や波形変形の発生をより一層確実に抑えることができる。

【0046】

上記実施形態では、縦延伸装置１３としてニップ方式の上流側ローラ２５及び下流側ローラ２６を用いたが、ニップ方式に限らず、溝付き加工ロールなどの高保持力ローラを用いてもよい。

【実施例】

【0047】

（実験１）
フィルム１６として、厚みが５５μｍ、幅が１０００ｍｍであり、Ｔｇが１６５℃のセルロースアシレートフィルムを用い、図１に示すフィルム延伸設備１０にて、予熱、縦延伸、冷却を行った。前工程装置１１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１６を引き出して予熱機構１２に送出し、後工程装置１５として、フィルム巻取り機を用い、フィルム１６を巻き取ってフィルムロールとした。予熱機構１２では、フィルム１６を１３０℃に予熱した。加熱炉２７では、入口温度を１３０℃とし、出口温度を１３８℃とし、昇温ゾーン４０で８℃／ｓの昇温速度で昇温し、延伸温度保持ゾーン４１では１５０℃の温度に保持し、冷却ゾーン４２で４．８℃／ｓの冷却速度で冷却した。冷却機構１４ではフィルム１６を８０℃に冷却した。延伸倍率を１．５倍とし、昇温ゾーン長さＬ０１を１ｍ、延伸温度保持ゾーン長さＬ０２を３ｍ、冷却ゾーン長さＬ０３を１ｍとした。加熱炉入口の温度、昇温ゾーン４０の昇温速度及び冷却ゾーン４２の冷却速度（加熱風温度や風速、冷却風温度や風速の変更も含まれる）、昇温ゾーン長さＬ０１、冷却ゾーン長さＬ０３を下記表１のように変えて、それ以外の条件は実験１と同じにして、実験２〜実験６を行った。さらに、フィルムの種類をノルボルネン系樹脂(Ｔｇ：１５０℃)に変え且つ加熱炉入口の温度、昇温ゾーン４０の昇温速度及び冷却ゾーン４２の冷却速度（加熱風温度や風速、冷却風温度や風速の変更も含まれる）を下記表１のように変えて、それ以外の条件は実験１と同じにして、実験７〜実験９を行った。

【0048】

【表1】

【0049】

得られた延伸フィルムについて、外観(波形変形)と光学特性のムラを評価した。外観は、フィルムを平板上に静置し、そのフィルムの幅方向各位置(１ｍｍピッチ)での、平板からの高さを、レーザー変位計（（株）キーエンス製ＬＫ−Ｇ３０００Ｖ）を用いて測定し、その高さの最大値を外観評価結果とした。高さが１ｍｍ以下の場合を実害無しとして評価Ａとし、高さが１ｍｍを超えて３ｍｍ以下の場合を評価Ａよりも波形変形があるものの実害無しとして評価Ｂとした。高さが３ｍｍを超える場合を、実害有りとして評価Ｃとした。

【0050】

光学特性のムラは、フィルムの幅方向各位置(１ｍｍピッチ)の位相差(レタデーション)を、位相差測定装置(大塚電子ＲＥ−１００)を用いて測定した結果の、波状のレタデーションの変動の個々の波の大きさを数値化して、その平均値を光学特性のムラの値とした。ムラの値が２ｎｍ以下の場合を実害無しとして評価Ａとし、ムラの値が２ｎｍを超えて５ｎｍ以下の場合を、評価Ａよりも光学ムラがあるものの実害無しとして評価Ｂとし、ムラの値が５ｎｍを超える場合を、実害有りとして評価Ｃとした。

【0051】

表１に示されるように、昇温速度を８℃／ｓとし、冷却速度を４．８℃／ｓとした実験１では、外観評価及び光学特性評価ともにＡとなった。これに対して、冷却風温度を４０℃とし、風速を２５ｍ／ｓとして冷却速度を１６℃／ｓとした以外は実験１と同じ条件とした実験２では、外観評価及び光学特性評価ともにＢとなった。また、予熱温度及び延伸温度を変えて昇温速度を２℃／ｓとし、冷却出口温度及び冷却風温度を変えて冷却速度を２ｍ／ｓとした以外は実験１と同じ条件とした実験３では、外観評価及び光学特性評価ともにＡとなった。また、予熱温度及び昇温ゾーン長さＬ０１を変えて昇温速度を２０℃／ｓとし、冷却ゾーン長さＬ０３、冷却風温度、風速を変えて冷却速度を１５ｍ／ｓとした以外は実験１と同じ条件とした実験４では、外観評価及び光学特性評価ともにＡとなった。

【0052】

これに対して、予熱温度及び加熱風温度を変えて昇温速度を２２℃／ｓとした以外は実験１と同じ条件とした実験５では、外観評価及び光学特性評価ともにＣとなった。また、予熱温度及び熱風温度を変えて昇温速度を２２℃／ｓとし、冷却風温度及び風速を変えて冷却速度を１６℃／ｓとした以外は実験１と同じ条件とした実験６では、外観評価及び光学特性評価ともにＣとなった。以上のように、昇温速度を２℃／ｓ以上２０℃／ｓ以下の範囲内とした実験１〜４では、外観評価及び光学特性評価が共にＢ以上であり、実用上問題のない評価となった。また、昇温速度が２２℃／ｓとなり、２０℃／ｓを超えた実験５及び実験６では、外観評価及び光学特性評価が共にＣとなり、実用上問題があることが判った。さらに、冷却速度を２℃／ｓ以上１５℃／ｓ以下の範囲とした実験１，２，４では外観評価及び光学特性評価が共にＡであったのに対し、冷却速度を１５℃／ｓを超えた１６ｍ／ｓとした実験２、実験６では外観評価がＢ，Ｃとなり、評価が下がることが判った。なお、実験６では、外観評価は実験３の評価Ｃと同じではあるが、実験３の評価Ｃよりも高さの最大値が大きく波形変形が大きいことが判った。

【0053】

フィルム種類をセルロースアシレートからノルボルネン系樹脂に変え、昇温速度を８℃／ｓとし、冷却速度を４．８℃／ｓとした実験７では、外観評価及び光学特性評価ともにＡとなった。これに対して、昇温速度を８℃／ｓとし、冷却速度が１５℃／ｓを超えた１６℃／ｓとした実験６では、外観評価及び光学特性評価ともにＢとなった。さらに、昇温速度が２０℃／ｓを超え２２℃／ｓとし、冷却速度が１５℃を超え１６℃／ｓとした実験７では、外観評価及び光学特性評価ともにＣとなった。

【0054】

以上の実験結果から、昇温ゾーンにおける昇温速度は２０℃／ｓ以下が良いことが判る。また、冷却ゾーンにおける冷却速度は１５℃／ｓ以下が良いことが判る。なお、昇温速度や冷却速度の下限値は生産性の低下をどこまで許容できるかによって決定される。

【符号の説明】

【0055】

１０ フィルム延伸設備
１３ 縦延伸装置
１６ フィルム
２５ 上流側ローラ
２６ 下流側ローラ
２７ 加熱炉
４０ 昇温ゾーン
４１ 延伸温度保持ゾーン
４２ 冷却ゾーン
４４〜４５ 温調ノズル
４７〜４９ 配管
５０〜５２ 温度調節器
５４〜５６ 送風機

【図1】