溶液浓缩装置及方法

专利名称：溶液浓缩装置及方法
技术领域：
本发明涉及溶液浓缩装置及方法，具体涉及利用闪蒸法浓缩聚合物溶液的溶液浓缩装置及方法。
背景技术：
在利用溶液制膜方法，制造例如纤维素酰化物薄膜的时候，聚合物溶液(以下，称为胶浆(dope))的调制，为了缩短溶解时间、或减少未溶解物的残存，屡次进行将分散溶解时的聚合物浓度(以下，称为低浓度胶浆)降低到流塑时的浓度以下，以易于溶解。低浓度胶浆，通过浓缩工序被浓缩成规定的浓度(以下，称为高浓度胶浆)，作为高浓度胶浆流塑。胶浆的浓缩，以往利用闪蒸浓缩法或薄膜式蒸发浓缩法进行。其中，闪蒸浓缩法，尤其是采用专利文献1中记载的喷雾闪蒸法的闪蒸浓缩法，如图8所示，在从喷嘴148向容器141内放出被过滤装置152过滤的低浓度胶浆147时，引起液体的微粒化，通过增加伴随其的蒸发液的表面积可得到高蒸发性能。从浓缩胶浆144挥发的气化溶剂144b，经由配管150被送到冷凝器149，在此被冷凝、回收。此外，在将浓缩了的胶浆144作为高浓度胶浆151送入过滤装置153后，供给薄膜生产线。在容器141中，设有通过电机146旋转的搅拌叶片145、和套142，向套142内流入介质143。
但是，在采用上述的喷雾闪蒸法的溶液浓缩装置中，由于通过喷嘴148在浓缩胶浆144的液面144a的上方，放出低浓度胶浆147，因此存在冷凝面141a上飞溅附着微粒液147a，在溶液干燥后容易发生溶质形成的结皮147b的缺陷。该结皮147b的发生，因随着溶液的组成比的变化，产生容器141内的污染，所以成为问题。此外，为了不使与容器内面接触的浓缩胶浆144干燥，需要使内面温度低于胶浆的沸点，但在以往的闪蒸浓缩法中，如果降低内面温度，就存在从胶浆144气化了的溶剂(以下，称为气化溶剂)144b在内面再冷凝，混入胶浆144中，稀释胶浆，浓缩效率下降的问题。另外，为了均匀地使溶剂气化，需要足够放出液体的空间和液表面积，存在容器141大型化的问题。
对此，本发明人，如专利文献2所示，提出了在由闪蒸部和冷凝部构成的容器内，通过喷嘴向所述闪蒸部内的溶液中输送溶液，在所述冷凝部冷凝利用闪蒸法从溶液气化的溶剂，从所述容器分离取出该冷凝了的溶液、和利用所述闪蒸法浓缩了的溶液的溶液浓缩装置。根据该溶液浓缩装置，可抑制结皮，进行高效率的浓缩。
专利文献1美国专利第4414341号专利文献2特开2004-66136号公报但是，在专利文献2的溶液浓缩装置中，存在当在浓缩胶浆内放出闪蒸气体时，浓缩胶浆从液面飞溅，混入到在冷凝部被分离的溶剂中，造成污染的问题。此外，当在溶液中进行闪蒸蒸发时，如果容器内的溶液与超过溶液的沸点的喷嘴外表面接触，接触的溶液就沸腾，固体成分粘附在喷嘴外表面上。该粘附的固体成分随着时间变化，在容器内剥落到溶液中，成为溶液中的杂质。存在该杂质在闪蒸浓缩后的下游工序中，加大过滤负荷的问题。另外，如果停止浓缩装置，在该停止中，溶剂气体滞留在喷嘴内，在达到沸点以上的喷嘴内表面干燥喷嘴内部的溶液，从而存在堵塞喷嘴的问题。

发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种溶液浓缩装置及其方法，能够抑制溶液混入冷凝部分离的溶剂中造成的污染的发生、和溶液中杂质的产生，并且防止堵塞喷嘴。
为达到上述目的，本发明的溶液浓缩装置，在由闪蒸部和冷凝部构成的容器内，从喷嘴的出口向所述闪蒸部内的溶液中输送溶液，由所述冷凝部冷凝利用闪蒸法从溶液气化的溶剂，从所述容器分离取出该冷凝的液体、和利用所述闪蒸法浓缩的溶液，其特征在于，将所述喷嘴的每1个出口从所述溶液最终气化的溶剂量，设定为由以下数学式(1)规定的量X以下，
每1个所述喷嘴的出口的从所述溶液最终气化的溶剂量设定在由以下数学式(1)规定的量X以下，X＝1.5×(to/tb)×(Pb/Po)(mol/s)............(1)其中，to273(K)、tb溶液的沸点(K)、Po1.01×105(Pa)、Pb容器内压(Pa)。
此外，本发明，其特征在于，将来自所述喷嘴出口的溶液的流速设定在10mol/(m2·s)以上、2000mol/(m2·s)以下。本发明，其特征在于，所述冷凝部具有接收器，在将从所述溶液的气液界面位置到所述接收器的高度设定为H时，将所述溶剂量X和高度H的关系设定为在X＜0.3(mol/s)时，为0.1m≤H≤2.0m、在0.3(mol/s)≤X≤0.6(mol/s)时，为0.5m≤H≤2m、在0.6(mol/s)＜X时，为1.0m≤H≤2.0m。
此外，在将所述溶液的气液界面的面积设定为S时，将所述溶剂量X和面积S的关系设定为在X＜0.3(mol/s)时，为0.008m2≤S≤7.0m2、在0.3(mol/s)≤X≤0.6(mol/s)时，为0.7m2≤S≤7.0m2、在0.6(mol/s)＜X时，为1.7m2≤S≤7.0m2。
此外，具备多个所述喷嘴出口，将这些多个出口的开口中心间间距设定在100mm以上。此外，所述喷嘴在所述容器外具备压力调节阀，检测从所述压力调节阀到所述出口的喷嘴内压。此外，将所述喷嘴和容器内溶液的接触面温度设定在低于溶液的沸点+2℃。所述喷嘴在外表面具有绝热部件。此外，将所述绝热部件形成的喷嘴管壁的内侧基准总传热系数设定在1.0W/m2以下。此外，所述绝热部件由绝热层构成，所述绝热层具有由内管和外管构成的双重管结构，所述内管和外管的间隙设定在5mm以上30mm以内，在从所述喷嘴贯通容器的部分到所述出口之间，在所述内管和外管的间隙内，不具有间隙保持部件。
本发明的溶液浓缩装置，其特征在于，具备冷却循环部，其由用于使在所述容器浓缩的溶液返回到所述喷嘴的循环路、和冷却该循环路中的溶液的冷却部构成，所述冷却循环部在停止向喷嘴送液时运行，将滞留在所述喷嘴中的溶剂气体置换成溶液。
本发明的溶液浓缩方法，在由闪蒸部和冷凝部构成的容器内，从喷嘴的出口向所述闪蒸部内的溶液中输送溶液，由所述冷凝部冷凝利用闪蒸法从溶液气化的溶剂，从所述容器分离取出该冷凝的液体、和利用所述闪蒸法浓缩的溶液，所述溶液浓缩方法的特征在于，每1个所述喷嘴的出口的从所述溶液最终气化的溶剂量设定在由以下数学式(1)规定的量X以下，X＝1.5×(to/tb)×(Pb/Po)(mol/s)............(1)其中，to273(K)、tb溶液的沸点(K)、Po1.01×105(Pa)、Pb容器内压(Pa)。另外，将来自所述喷嘴出口的溶液的流速设定在10mol/(m2·s)以上、2000mol/(m2·s)以下。
根据本发明，可提供一种溶液浓缩装置，其在由闪蒸部和冷凝部构成的容器内，从喷嘴的出口向所述闪蒸部内的溶液中输送溶液，在所述冷凝部冷凝利用闪蒸法从溶液气化的溶剂，从所述容器分离取出该冷凝了的液体、和利用闪蒸法浓缩的溶液，其中，在将to设定为273(K)、将tb设定为溶液的沸点(K)、将Po设定为1.01×105(Pa)、将Pb设定为容器内压(Pa)时，由于将每个所述喷嘴的出口从所述最终气化的溶剂量设定在由以下数学式(1)规定的量X以下，所以可防止在闪蒸蒸发时溶液飞溅，成为飞沫，该飞沫混入到冷凝部。由此，溶液不会混入到分离过的溶剂中。所以，在后续的蒸发精制工序等中，不会发生固形物的析出故障，容易进行溶剂的精制。
X＝1.5×(to/tb)×(Pb/Po)(mol/s)............(1)此外，通过将来自喷嘴出口的溶液的流速设定在10mol/(m2·s)以上、2000mol/(m2·s)以下，同样能够抑制飞沫的发生及飞溅，能够抑制溶液向分离过的溶剂中的混入。如果低于10mol/(m2·s)，容易在喷嘴前端部产生泡，由于泡、和溶剂的接触时间长，所以浓缩效率下降。此外，如果超过2000mol/(m2·s)，则来自液面的飞沫的飞溅变得激烈。
通过将多个出口的开口中心间的间距设定在100mm以上，泡间不会相连地增大，可抑制飞沫的发生。该间距越宽越好，但如果增大间隙，由于导致容器容量的增大，所以，优选在100mm以上500mm以下。
所述喷嘴在所述容器外具备压力调整阀，通过检测从所述压力调整阀到喷嘴开口的喷嘴内压，能够自动判定喷嘴堵塞，谋求迅速的对应。此外，通过将喷嘴和容器内溶液的接触面温度设定在低于溶液的沸点+2℃，能够抑制在喷嘴外表面的溶液的沸腾，能够防止溶液中的固体成分的粘附。
通过所述喷嘴在外表面具有绝热部件，能够将喷嘴和容器内溶液的接触面温度保持在溶液的沸点+2℃。此外，通过将利用所述绝热部件的喷嘴管壁的内侧基准总传热系数设定在1.0W/m2K以下，能够高效率地绝热。
所述绝热部件由绝热层构成，该绝热层具有由内管和外管构成的双重管结构，将所述内管和外管的间隙规定在5mm以上30mm以内。如果低于5mm，绝热效果下降，如果超过30mm，除容积增大外，绝热效果也不那么变化。此外，通过在从喷嘴贯通容器的部分到喷嘴出口之间，形成在内管及外管的间隙内不具有间隙保持部件的结构，间隙保持部件不会成为传热部件，不会降低绝热效果。
通过具备由用于使被所述容器浓缩的溶液返回到所述喷嘴的循环路、和冷却该循环路中的溶液的冷却部构成的冷却循环部，所述冷却循环部在停止向喷嘴送液时工作，将滞留在所述喷嘴中的溶剂气体置换成溶液，不会在喷嘴内滞留溶剂气体，在达到沸点以上的喷嘴内表面上干燥、粘附喷嘴内部的溶液，即使在停止向喷嘴送液，中断浓缩的状态下，也不会堵塞喷嘴。


图1是采用本发明的溶液浓缩方法的胶浆生产线的概略图。
图2是概略表示本发明的溶液浓缩装置的剖视图。
图3从下面观察的溶液浓缩装置内的闪蒸喷嘴的状态的俯视图。
图4是缺欠地表示外管的一部分的闪蒸喷嘴的俯视图。
图5是图4中的V-V线剖视图。
图6是表示过滤装置的过滤量和压力比的关系的曲线图。
图7是表示薄膜生产线的概略图。
图8是概略表示以往的利用闪蒸蒸发的溶液浓缩装置的剖视图。
图中10-胶浆生产线，40-过滤装置，43-调节阀，44-溶液浓缩装置，45-闪蒸喷嘴，45a-分支部，45b-喷嘴本体，45c-安装部，46-内管，47-外管，50-溶液浓缩装置本体，51、52、53-外套，55a-冷凝面，56-浓缩胶浆，56a-液面，57-溶剂，57a-气化溶剂，57b-冷凝溶剂，65-液面检测传感器，66-泵，66a-控制器，67-高浓度胶浆，71-二次过滤装置，72-压力表，73-堵塞判断部，74-冷却循环部，80-薄膜生产线，91-薄膜。
具体实施例方式
以下，说明构成本发明中采用的胶浆的溶质(聚合物及添加剂)和溶剂。然后，依次说明采用本发明的溶液浓缩方法的胶浆制造方法、采用该胶浆的溶液制膜方法、制造的薄膜、采用薄膜的光学用制品。另外，关于胶浆，通过采用纤维素三醋酸酯(以下，称为TAC)溶液(胶浆)的例进行说明，但本发明并不限定于该溶液。例如，也能够在将TAC代替为其它聚合物的聚合物溶液(胶浆)的浓缩中应用本发明。此外，也可以作为溶质采用难在溶剂中溶解的低分子化合物(单体)或低聚物，在调制了低浓度溶液后，利用本发明的溶液浓缩方法浓缩，制造高浓度溶液。
本发明中采用的聚合物不特别限定。作为本发明中采用的聚合物，只要能够溶解于1种以上的适当的有机或无机的溶剂中，可将该溶液供给制膜，就不特别特限制。作为如此的聚合物的例子，可列举纤维素酰化物(cellulose acylate)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚乙烯醇系树脂、聚丙烯腈、芳香族聚酰胺等聚酰胺树脂、芳香族聚酰亚胺、聚酯酰胺、聚酰胺亚胺、聚丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸树脂、聚酯树脂、纤维素系高分子、硅树脂、氟树脂等。优选，在这些聚合物中采用纤维素酯。此外，在纤维素酯中，优选采用纤维素酰化物，尤其优选使用纤维素醋酸酯。另外，在该纤维素醋酸酯中，最优选使用其平均乙酰化度为57.5～62.5％的纤维素三醋酸酯(TAC)。所谓乙酰化度，表示每一纤维素单位重量的结合醋酸量。乙酰化度，根据ASTMD-817-91(纤维素醋酸酯等的试验方法)中的乙酰化度的测定及计算。在本发明中，使用纤维素酰化物粒子，使用的粒子的90重量％以上具有0.1～4mm的粒径，优选具有1～4mm。此外，优选95重量％以上、更优选97重量％以上、进而优选98重量％以上、最优选99重量％以上的粒子具有0.1～4mm的粒径。另外，优选使用的粒子的50重量％以上具有2～3mm的粒径。优选70重量％以上、更优选80重量％以上、最优选90重量％以上的粒子具有2～3mm的粒径。优选，纤维素酰化物的粒子形状具有尽量接近球形的形状。
作为本发明中使用的添加剂，有可塑剂、紫外线吸收剂等。作为可塑剂，可采用磷酸酯系(例如，磷酸三苯酯(以下，称为TPP)，磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸辛苯基二苯酯、联苯二苯基磷酸酯(以下，称为DBP)、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯等)、酞酸酯系(例如，邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯等)、乙醇酸酯系(例如，甘油三醋酸酯、三丁酸甘油酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯(以下，也称为乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙基酯)、甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯等)、醋酸酯系(例如，二季戊四醇六醋酸酯、二三羟甲基丙烷四醋酸酯等)及其它可塑剂。
也能够在胶浆中添加紫外线吸收剂。例如，能够采用羟基苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络盐系化合物及其它紫外线吸收剂。尤其优选的紫外线吸收剂，是苯并三唑系化合物或二苯甲酮系化合物。另外，也可以根据需要，在胶浆的调制前或调制后的任一阶段，在胶浆中添加多种添加剂，例如脱模剂、剥离促进剂、氟基表面活性剂等。
作为本发明中采用的溶剂，有卤代烃、酯类、酮类、醚类、醇类等，但不特别限定。溶剂只要是市售品的纯度，就不需要特别限制。溶剂，可以单独(100重量％)使用，也可以混合碳数1～6的醇、酮、酯、醚地使用。关于可使用的溶剂的例子，可列举卤代烃(例如，二氯甲烷、三氯甲烷等)、酯类(例如，醋酸甲酯、甲基甲酸盐(ホルメ一ト)、醋酸乙酯、醋酸戊酯、醋酸丁酯等)、酮类(例如，丙酮、丁酮、环己酮等)、醚类(例如，二氧杂环己烷、二氧杂环戊烷、氧杂环戊烷、二乙醚，甲基-t-丁基醚等)、醇类(例如，甲醇、乙醇等)等。另外，优选预先脱水处理所用的溶剂。此外，作为本发明中采用的溶剂，从环境保护这点考虑，优选采用醋酸甲酯。可以单独采用醋酸甲酯，也可以作为混合有其它溶剂的混合溶剂使用。另外，由于本发明的特征在于抑制结皮的发生，所以对于易发生结皮的溶剂和溶质的组合，即溶解度低的溶剂和溶质的组合，特别发挥其效果。尤其在作为聚合物采用TAC时，在以溶解能力差的醋酸甲酯为主溶剂的情况下，更能得到显著的效果。
图1表示可用于本发明的溶液浓缩方法的胶浆生产线10，但本发明的溶液浓缩方法中采用的胶浆生产线，并不限定于图示的方式。胶浆的制造工序是，首先打开阀12，从溶剂罐11向溶解罐13输送溶剂。接着，一边计量一边向溶解罐13送入装在计量器14中的TAC。
另外，进行阀16的开关操作，从添加剂罐15向溶解罐13送入所需量的添加剂溶液。添加剂，除作为溶液送入的方法以外，例如，在添加剂在常温下是液体的情况下，也能以该液体的状态送入溶解罐13。此外，在添加剂是固体的情况下，也可以采用计量器送入溶解罐13。添加剂的种类不限定于1种。在此种情况下，也可以采用在添加剂罐15中装入多种添加剂的方法，或采用多个添加剂罐，通过各自独立的配管向溶解罐送入的方法等。
按溶剂、TAC、可塑剂的顺序向溶解罐13投入，但投入顺序也可以适宜变更。例如，也可以在计量了TAC，将其送入溶解罐13后，输送优选量的溶剂。此外，不一定必须预先向溶解罐13送入添加剂，也可以在后续的工序中，在混合了TAC和溶剂的胶浆中混合添加剂。
溶解罐13具有外套17、由叶片构成的搅拌叶片19a和溶解器式的偏芯搅拌轴19b。使介质在外套17中循环流动，将溶解罐13内的溶剂等的温度调节到一定温度。此外，通过电机18a旋转搅拌叶片19a，由电机18b旋转偏芯搅拌轴19b。通过搅拌叶片19a，使溶解罐13内的溶质溶解于溶剂中，得到粗溶解溶液20。
将粗溶解溶液20送入调制罐21。调制罐21具备外套22、电机23、搅拌叶片24及冷凝器(condensor)25。冷凝器25使气化了的溶剂返回到液体中。粗溶解溶液20，在通过泵26经过流量计27、分析仪28后，被送入加热装置29。通过加热溶解粗溶解溶液20进行溶解，成为低浓度胶浆30。该低浓度胶浆30，在通过温度计31后，由切换阀(3通阀)32返回到调制罐21。
气化的溶剂通过冷凝器25被液化，并返回到调制罐21。基于由流量计27的流量值，调节泵26的粗溶解溶液20的送液流量，达到最佳量。关于分析仪28，例如可采用近红外线工艺分析仪。利用该分析仪28能够测定浓缩前的低浓度胶浆30的组成比。关于加热装置29，采用具备静止型混合器的多管式热交换器。基于用温度计31测定的值调整加热温度。另外，浓缩前的低浓度胶浆30的各数值优选在如下所述范围内，即聚合物浓度为5重量％～30重量％、温度30℃时的粘度为0.1Pa·s～100Pa·s、温度30℃时的残存气体量为10mg/L～500mg/L、温度为50℃～180℃，但也不限定于这些数值范围。
如果用温度计31计测的低浓度胶浆30的温度达到正常值，就通过温度计31的指示，利用切换阀32切换流路。低浓度胶浆30通过切换阀32，经过过滤装置40、压力表41、温度计42和调节阀43，在溶液浓缩装置44内从闪蒸喷嘴45送出，闪蒸蒸发，成为高浓度胶浆。关于采用溶液浓缩装置44的本发明的溶液浓缩方法，参照图2～图5，在后面详细说明。另外，浓缩前的低浓度胶浆的制造方法，并不限定于所述的方法。例如，在图1中采用胶浆生产线10连续地进行，但也可以是以间歇式制造低浓度胶浆，以间歇单位使其在溶液浓缩装置44内闪蒸蒸发。
如图2所示，溶液浓缩装置44，具备容器50、和覆盖该容器50的第1外套51、第2外套52、第3外套53。在各外套51～53上设有独立的配管，经由各配管供给介质。通过该介质的循环，将容器50的各部分控制在适当的温度条件下。容器50，由闪蒸部54和设在其上部的冷凝部55构成。介质通过在外套51、52中用作加热用，在外套53中用作冷却用，加热闪蒸部54，冷却冷凝部55。闪蒸部54和冷凝部55，可在作为另一体制作后，作为装置本体组合，也可以作为一整体制作。
冷凝部55被形成圆锥状。另外，通过倾斜的圆锥状的冷凝面55a，利用重力回收冷凝溶剂57b。在冷凝部55的下部设有接收器58。接收器58由从闪蒸部54的内壁延伸设置的侧板58a和底板58b构成，形成环状。
闪蒸喷嘴45以位于浓缩胶浆56内的方式水平地安装在容器50中。另外，如图1所示，利用压力表41控制阀43的开关，以一定压力使低浓度胶浆30从闪蒸喷嘴45闪蒸蒸发。通过低浓度胶浆30的蒸发，激烈地产生浓缩胶浆56的溶剂的气化，浓缩胶浆56可成为高浓度胶浆。
图3表示在闪蒸喷嘴45的容器50内的配置例，是从下面观察闪蒸喷嘴45的俯视图。图4是表示闪蒸喷嘴45的分支部45a的图示，缺欠地示出外管47的一部分。图5是图4中的V-V线剖视图。如图3～图5所示，闪蒸喷嘴45形成内管46和外管47的双重结构。内管46及外管47，在本实施方式中，采用7个T字型分支配管部件(T型管)46a、47a、或L字型配管部件(弯管接头)46b、47b、管46c、47c、管底47d、减压阀等，通过焊接形成一体化。分支部45a具有8个喷嘴本体(出口)45b。各喷嘴本体45b被配置排列成2×4。
在闪蒸喷嘴45的底部上固定法兰盘，作为安装部45c。该安装部45c可安装在容器50侧的安装部50a上。
喷嘴本体45b的根数或配置例，根据容器50的容量或低浓度胶浆30的送液量而定。喷嘴本体45b的个数或配置例并不限定于图示例的方式，可以适宜变更。例如，可以变更为2×4的配置例，也可以形成3×4或4×4的配置例。此外，也可以代替阵列配置，形成环状配置。在环状配置的情况下，不局限于单重配置，也可以双重或多重地配置。此外，关于内管46及外管47的材质，可采用SUS304、SUS316、SUS316L、哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金(ハステロイC)(注册商标)、钛等。
在本实施方式中，通过设置8根喷嘴本体45b，能够将来自各喷嘴本体45b的低浓度胶浆30的流量控制在2000mol/(m2·s)以下。由此，可高效率地进行闪蒸蒸发，同时飞沫不会从浓缩胶浆56的液面(气液界面)56a飞入冷凝部55，可抑制浓缩胶浆56向冷凝部55的混入。此外，如果来自各喷嘴本体45b的低浓度胶浆30的流量超过2000mol/(m2·s)，浓缩胶浆56容易从液面56a成为飞沫飞起，因该飞沫浓缩胶浆混入冷凝部55。此外，如果溶液的流量低于10mol/(m2·s)，则由于容易在喷嘴前端部生长泡，泡和溶液的接触时间延长，所以浓缩效率下降，不能进行高效率的闪蒸蒸发。
不特别限定多个喷嘴本体45b的中心间间距P1、P2，但优选在100mm以上500mm以下，更优选在150mm以上400mm以下的范围内。如果低于100mm，来自喷嘴本体45b的泡相互间相连增大，容易产生飞沫，各飞沫容易溅到冷凝面55a上。因此，发生浓缩胶浆56向冷凝了的溶剂中的混入。此外，如果间距P超过500mm，虽然防止飞沫发生及防止飞散的效果提高，但是导致容器容量的增大，所以不优选。
如图4及图5所示，闪蒸喷嘴45的内管46及外管47，通过焊接T型管接头46a、47a、或弯管接头46b、47b、管46c、47c等配管部件而构成，形成在内管46及外管47之间不配置衬垫的构成。即，只在各喷嘴本体45b的前端和闪蒸喷嘴45贯通容器50的安装部45c上，焊接内管46和外管47，由于不具有衬垫等间隙保持部件，所以不会从该部分传热。在内管46和外管47的间隙内，封入或通入氩气等。此外，也可以根据需要形成真空。另外，也可以装入间隙保持部件，在此种情况下，优选将其传热率设定在0.01W/mK。
如此，可通过由内管46及外管47构成的双重管结构构成绝热层。不特别限定内管46及外管47的间隙，但优选在5mm以上30mm以内。如果间隙低于5mm，则难确保绝热性，如果超过30mm，由于闪蒸喷嘴45的整体容积增大，绝热效果也不那么提高，造成浪费。如此，通过形成由内管46和外管47构成的双重管结构的绝热层，能够使喷嘴45和容器50内的溶液的接触面温度低于溶液的沸点+2℃。尤其，通过利用绝热部件将喷嘴45的管壁的内侧基准总传热系数设定在1.0W/m2K以下，能够抑制来自超过沸点的喷嘴内部溶液的传热对喷嘴外表面的加热。能够防止溶液的沸腾造成的溶液中的固体物的粘附。此外，优选将外管的外表面和浓缩胶浆的接触面形成抛光研磨200目以上。由此，不会阻碍溶液沿喷嘴表面的流动，能够抑制来自喷嘴表面的传热对溶液的加热。
另外，也可以代替具有绝热效果，使介质在内管46和外管47之间循环。此外，也可以将间隙形成三重结构，在内侧间隙和外侧间隙中分别循环改变了温度的介质，将中间间隙作为绝热层。此外，也可以代替形成双重管结构或多重管结构，另外用胶浆的溶剂不侵入的材质对喷嘴外表面进行涂敷加工。
如图2所示，优选，从液面56a到所述接收器58的侧板58a的上端边缘的高度H，基于由所述数学式(1)得出的溶剂量X，按以下规定。
在X＜0.3(mol/s)时，为0.1m≤H≤2.0m、在0.3(mol/s)≤X≤0.6(mol/s)时，为0.5m≤H≤2m、在0.6(mol/s)＜X时，为1.0m≤H≤2.0m。
如果高度H小于规定值，则容易引起溶液向冷凝溶剂中的混入，此外，如果高度H大于规定值，则由于气化溶剂在容器内部壁面上的冷凝量增加，稀释浓缩溶液，因而浓缩效率下降。
此外，优选，图3中剖面线所示的液面的面积S，基于由所述数学式(1)得出的溶剂量X，按以下规定。
在X＜0.3(mol/s)时，为0.008m2≤S≤7.0m2、在0.3(mol/s)≤X≤0.6(mol/s)时，为0.7m2≤S≤7.0m2、在0.6(mol/s)＜X时，为1.7m2≤S≤7.0m2如果液面的面积小于规定值，则容易受容器内部壁面的影响，从喷嘴产生的泡相互间容易相连，溶液容易从液面溅出。此外，如果面积S大于规定值，容器内的溶液的流动混合变弱，容易发生浓度分布。
如图1所示，在调节阀43和闪蒸喷嘴45之间安装有压力表72，通过基于该压力表72的信号，由堵塞判断部73监视压力，可监测闪蒸喷嘴45的堵塞。即，在由压力表72的检测压力低于一定值时，通过堵塞判断部73判定闪蒸喷嘴45堵塞，发出报警。
此外，在泵66和流量计70之间设有冷却循环部74。冷却循环部74，由冷却器75、配置在其下游的静止混合器76、切换阀77a、77b、77c及流量调节阀77d构成。该冷却循环部74，在中断闪蒸蒸发的时候，使来自容器50的高浓度胶浆67循环，送入闪蒸喷嘴45。此外，以通过闪蒸喷嘴45的胶浆不超过溶液的沸点+2℃的方式，通过冷却器75冷却来自泵66的胶浆。切换阀77a、77b、77c，在中断闪蒸蒸发的时候进行切换操作，使正朝薄膜生产线80输送的高浓度胶浆67返回到闪蒸喷嘴45，在闪蒸喷嘴45和容器50之间，经由该冷却循环部74使高浓度胶浆67循环。通过具有如此的冷却循环部74，在一时中断闪蒸蒸发的情况下，能够抑制因溶剂气体滞留在喷嘴45内，达到沸点以上的喷嘴内表面干燥喷嘴内部的溶液而发生喷嘴45的闭塞。
优选，向溶液浓缩装置44送入(闪蒸蒸发)低浓度胶浆30时的压力，在构成低浓度胶浆30的溶剂的其温度的饱和蒸汽压(MPa)～其饱和蒸汽压(MPa)+5(MPa)的范围，能够高效率地浓缩浓缩胶浆。如果在饱和蒸汽压以下，有时引起溶剂的沸腾，发生结皮等。此外，如果溶液的温度降低到沸点以下，用于闪蒸蒸发的热量不足，冷凝效率下降。另外，如果在饱和蒸汽压(MPa)+5(MPa)以上，则额外需要设备的耐压结构，在成本等上不利。但是，本发明并不限定于此范围。
如果气化的溶剂(以下，称为气化溶剂)57a达到冷凝部55的冷凝面55a，就冷凝成为液体(以下，称为冷凝溶剂)57b。冷凝溶剂57b，通过冷凝面55a的表面张力形成球状或润湿扩展，通过重力沿着冷凝面55a向下方落下，储存在接收器58中。储存在接收器58中的溶剂57，通过配管60、调节阀61、流量计62，由回收罐63回收。然后，溶剂57被送入蒸发精制设备64，在被精制后，可作为溶剂再利用。此外，在容器50中安装有用于测定其内的压力的压力表59，基于其值进行低浓度胶浆的闪蒸蒸发量的控制、或闪蒸部54、冷凝部55的温度控制等，以使容器50内的压力保持在一定的压力下。另外，为了使冷凝面55a的表面张力达到优选的值，优选由SUS304、SUS316、SUS316L、哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金(注册商标)、钛(チタン)(注册商标)等形成容器50的内壁的材质。此外，如果在凝集面55a上设置朝回收液体的方向的突条或槽，能够利用冷凝面的表面张力不使冷凝液落在闪蒸部地回收冷凝液，因此更优选此结构。
浓缩胶浆56的液面56a，由液面检测传感器65测定，将其值发送给安装在泵66上的控制器66a。通过控制器66a调整泵66的送液量，同时从溶液浓缩装置44抽出高浓度胶浆67。优选，根据浓缩胶浆56的流量确定容器50的容量，以便平均滞留时间在0.5分钟～40分钟的范围。在此种情况下，优选，在容器50内，气体的容积(气体容纳量)为3％～60％。另外，气体容纳量，从气体和溶液的体积的和(Vg)及溶液的体积(VL)，按{(Vg-VL)/Vg}×100(％)定义。如果在这些范围内，就作为浓缩胶浆56在容器50内存储低浓度胶浆30，可作为溶剂57高效率地取出从浓缩胶浆56产生的气化溶剂57a，此外，也容易确保溶液浓缩装置44的设置位置。另外，根据本发明，由于浓缩胶浆56在溶液浓缩装置44内滞留的平均时间非常短，在0.5分钟～20分钟的范围，所以几乎不会导致胶浆的变性。另外，在本发明中，所用的溶液浓缩装置44，并不限定于上述的各数值范围。
如图2所示，液面56a与容器50相接的部分56b，是最容易因液面56a的变动而发生结皮的部位。因此，优选，采用安装在闪蒸部54上的2个外套51、52，更严格地进行温度控制。即，第1外套51的介质，以浓缩胶浆56容易气化的方式使加热介质流动。第2外套52的介质，如果采用浓缩胶浆56中的溶剂在容器50内达不到气液平衡的温度的加热介质，由于即使附着气化溶剂57a也抑制气化，所以没有发生结皮的顾虑。另外，在本发明中，在从混合溶剂调制胶浆时，以气液平衡温度最低的溶剂为基准。在第3外套53中流动冷却介质，以达到在冷凝面55a上容易冷凝、液化气化溶剂57a的温度。
通过如此按每个外套变化介质，能够以多个温度条件保持容器50的内壁面，可高效率地进行胶浆的浓缩。具体是，采用从20℃～70℃的范围内达到基准温度的第1外套51的介质、从10℃～60℃的范围内达到基准温度的第2外套52的介质、从-10℃～20℃的范围内达到基准温度的第3外套的介质，通过将这些介质的温度的变动幅度设定为±1℃，能够抑制胶浆的浓缩条件的变化。另外，在图2中表示分3个分区变更温度条件，但本发明也不限定于3个分区，也可以分2个分区或4个分区以上变更温度条件。
如果在容器50的气相部分的绝对压力在500hPa～1100hPa的范围内进行，则可高效率地进行来自浓缩胶浆56中的气体(气泡)的上浮及分离，因而优选此范围，但本发明并不限定于此范围。此外，采用近红外工艺分析仪69，分析高浓度胶浆67的组成比，确认达到作为目的的组成比。另外，高浓度胶浆67，在通过流量计70、二次过滤装置71后，被薄膜生产线80采用。另外，在二次过滤装置71中设有未图示的压力表。此外，本发明所用的分析仪28、69，并不限定于近红外线工艺分析仪。例如，也可采用超声波传播速度测定仪等公知的分析仪。
优选，浓缩后的高浓度胶浆67，在聚合物浓度为12重量％～40重量％、温度30℃时的粘度为1Pa·s～200Pa·s、温度30℃时的残存气体量为1mg/L～200mg/L、温度为20℃～60℃的各数值范围内，但也不限定于这些数值范围。此外，在一度进行了本发明的溶液浓缩方法时，由于高浓度胶浆67的聚合物浓度和低浓度胶浆30的聚合物浓度的差在1重量％～15重量％，可高效率地进行浓缩，同时抑制胶浆品质劣化，所以优选此范围，但也不限定于这些数值范围。
如前所述，优选，浓缩前的低浓度胶浆的粘性在30℃为0.1Pa·s～100Pa·s的低粘性，以易于进行在胶浆生产线10中的送液。可是，如果以该低浓度胶浆30的原状，采用图7所示的薄膜生产线80进行制膜，由于凝胶膜89中的溶剂量大，所以为了得到具有自支持性的薄膜，需要延长流塑带，延长干燥时间。因此，通过采用本发明的溶液浓缩方法进行浓缩，提高粘性(优选1Pa·s～200Pa·s)，可提高凝胶膜的粘性。因此，可缩短凝胶膜成为具有自支持性的薄膜的时间，能够谋求降低成本，同时谋求装置和小型化。
低浓度胶浆30的流量，由安装在泵26的下游侧的流量计27(参照图1)测定，根据该测定值调节送液量。此外，浓缩后的高浓度胶浆67，由液面检测传感器65检测，基于该值控制器66a控制泵66，以使液面(参照图2)56a达到固定。
在向过滤装置40输送低浓度胶浆30时，若将达到规定过滤压力为止的过滤量(浓缩前定速过滤固体成分量)设定为V0，则在向二次过滤装置71输送高浓度胶浆67时，将到达到规定过滤压力的固体成分的过滤量(浓缩后定速过滤固体成分量)设定为V1。此时，优选按式(1)计算的过滤寿命变化率在50％以下。
过滤量变化率(％)＝{(V0-V1)/V0}×100……(1)具体是，低浓度胶浆30的流量定速在60kg/hr～1200kg/hr的范围，高浓度胶浆67的流量定速在59kg/hr～1190kg/hr的范围。另外，测定过滤装置40达到规定过滤压力(PL)为止的过滤量V0、和二次过滤装置71达到所定过滤压力(PH)为止的过滤量V1。另外，在本发明中，优选过滤装置40的浓缩前定速过滤固体成分量V0，在100kg/m2～20000kg/m2的范围。此外，优选二次过滤装置71的浓缩后定速过滤固体成分量V1，在60kg/m2～20000kg/m2的范围。此外，优选，过滤装置40的规定过滤压力(PL)在0.5MPa～2.0MPa的范围，二次过滤装置71的规定过滤压力(PH)在0.5MPa～3.0MPa的范围。另外，本发明所用的过滤装置40、71的性能，并不限定于所述的各数值范围。
通过控制这些各项条件，可抑制在容器50内的结皮的发生，能够确认结皮混入造成的二次过滤装置71的过滤负荷的变化。关于过滤负荷，采用图6说明。图6的横轴表示二次过滤装置的浓缩后过滤量V1(g/cm2)。此外，纵轴表示二次过滤装置的相对于初期压力(Po)的运转时的压力(PH)的压力比(PH/Po)。用○图解表示采用本发明的溶液浓缩方法得到的实验数据，用实线连接。此外，用△图解表示采用设在先前说明的以往的溶液浓缩方法所用的装置140的下游侧的二次过滤装置153进行的实验数据，用虚线连接。从图6看出，在本发明中，由于抑制了在装置140内的结皮的发生，所以不产生急剧的压力变动。但是，在以往的方法中，在装置140内发生大量的结皮，该结皮混入高浓度胶浆中，引起二次过滤装置153的过滤器(未图示)的堵塞，压力比急剧上升。以往，如果产生如此的过滤器的堵塞，通过切换为未图示的另一二次过滤装置进行应对。但是，由于切换二次过滤装置，所以因伴随替换的流量变动，难进行组成比等均匀的高浓度胶浆的连续的制造。此外，过滤装置内的残留胶浆的损耗也增加。另外，需要多余的用于清洗的溶剂、时间。但是，根据本发明，由于可增大过滤量V1，从而能够大幅度延长切换二次过滤装置的时间。
图7中示出薄膜生产线80。装有所述的高浓度胶浆67的胶浆用罐81，经由泵82和过滤装置83与流塑模84连接。此外，在胶浆用罐81中安装有通过电机(未图示)旋转的搅拌叶片85，通常使高浓度胶浆67保持均匀。对于此阶段的高浓度胶浆67，也可以混合可塑剂、紫外线吸收剂等添加剂。
在流塑模84的下方，设有被缠绕在旋转辊86、87上的流塑带88，该流塑带88，随着用未图示的驱动装置旋转旋转辊86、87而旋转。高浓度胶浆67，由泵82从胶浆用罐81输送，在通过过滤装置83除去杂质后，被送入流塑模84。通过流塑模84在流塑带88上流塑高浓度胶浆67，形成凝胶膜89。一边用流塑带88传送凝胶膜89，一边缓慢凝胶化到具有自支持性，通过剥取辊90从流塑带87剥离，形成薄膜91。
薄膜91一边由拉幅机92输送一边被干燥。另外，在拉幅机中至少进行在薄膜宽度方向的延伸。此外，在图7中，在无接头支持体即流塑带88上流塑高浓度胶浆67，但本发明并不限定于图示的方式，例如，也适用于在旋转滚筒上流塑的溶液制膜方法。
从拉幅机92送到干燥区93的薄膜91，被卷绕在多个辊94上，一边传送一边干燥。干燥后的薄膜91，在被冷却区95冷却后，被卷绕在卷绕机96上。另外，从冷却区95送出的薄膜91，也可以在卷绕前进行切边处理或附加滚花。
在本实施方式中，说明了采用单个流塑模的单层流塑法，但本发明的溶液制膜方法，并不限定于单层流塑法。例如，也可以采用多支管流塑模，或具有进给区段的流塑模，一同流塑多层地制膜。此外，也可以采用多个流塑模，利用逐次流塑法制膜。
本发明中采用的溶剂，在溶液浓缩的前后，可以变化组成，也可以不变化组成。例如，在变化了组成时，通过在含有高沸点溶剂(例如，n-丁醇，甲醇等)的混合溶剂中溶解溶质，得到低浓度胶浆。在流塑剥取时，需要甲醇或n-丁醇等弱溶剂，但这些溶剂使胶浆的溶解性恶化。所以，优选在低浓度胶浆中尽量少含有，在浓缩后提高比率。利用本发明的浓缩法的低沸点溶剂容易气化、高沸点溶剂容易残留的特点。
此外，在本发明所用的溶剂采用混合溶剂时，优选，组合容易溶解溶质的良好溶剂、和难溶解的弱溶剂。在制作低浓度胶浆时，为了谋求缩短溶解时间，采用良好溶剂的组成比高的。此外，在溶质采用聚合物时，多不溶解聚合物地使弱溶剂膨润。通过采用本发明的溶液浓缩方法，有选择地除去良好溶剂，可得到弱溶剂的组成比相对高的高浓度胶浆。如果采用图7所示的薄膜生产线80，流塑该高浓度胶浆，容易得到在流塑带88上聚合物膨润的凝胶膜89，能够缩短成为具有自支持性的薄膜91的时间。
从得到的薄膜91上，在其宽度方向在5处采5cm2的样品。在交叉偏振镜下观察这些样品，将亮点缺陷的数量的平均值设定在基准值以下。此外，为了使从低浓度胶浆30制膜的薄膜也达到基准值以下，规定胶浆制造方法、溶液浓缩方法、溶液制膜方法的各条件。由此，能够确认抑制了容器50内的结皮的发生。例如，在，本发明中，将基准值规定为，尺寸20μm以上的杂质为0个/5cm2，10μm以上低于20μm的杂质为10个/5cm2，5μm以上低于10μm的杂质为10个/5cm2。得知，只要分别从低浓度胶浆、高浓度胶浆制膜的薄膜达到该基准值以下，就能够制造在实用上制造胶浆时特性无变化的胶浆。另外，可从该高浓度胶浆高效率地得到不产生问题的薄膜。另外，在本发明中，所述基准值不局限于所述的值，也可以变更，以使作为目的的薄膜具有必要的性能。
按所述的溶液制膜方法制膜的薄膜，能够用作偏振片保护膜。通过在由聚乙烯醇等形成的偏振膜的两面上粘贴该偏振片保护膜，能够形成偏振片。另外，也能够用作在薄膜上粘贴光学补偿片的光学补偿薄膜、在薄膜上叠层防眩层的反射防止膜等光功能制膜。还可从这些制品，构成液晶表示装置的一部分。
以下，通过举例实施例详细说明本发明，但本发明的方式并不限定于此。此外，在说明中，按实施例1详细说明，关于比较例1、2，对于与实施例1相同的地方，省略说明。
如图1所示，在内容积为10000L的不锈钢制溶解罐13中，充分搅拌·分散下记所示的胶浆的原料，同时采用计量器14，缓慢添加TAC粉体(薄片状)，装入到整体达到7000kg。另外，溶剂即二氯甲烷、甲醇、乙醇及1-丁醇，全部利用其含水率在0.2重量％以下的。
在实施例1中，作为胶浆的原料，采用下记所示原料。
TAC粒子(为置换度2.83、粘均聚合度320、含水率0.4质量％、二氯甲烷溶液中的6质量％的粘度305mPa·s、平均粒径1.5mm、基准偏差0.5mm的粉体) 17重量份二氯甲烷63重量份甲醇5重量份乙醇5重量份1-丁醇 5重量份可塑剂(二季戊四醇六醋酸酯) 1.2重量份可塑剂(TPP) 1.2重量份UV剂a(2，4-双-(n-辛基硫代)-6-(4-羟基-3，5-二-tert-丁基苯胺基)-1，3，5-三嗪 0.2重量份UV剂b2-(2’-羟基-3’，5’-二-tert-丁基苯)-5-氯苯并三唑0.2重量份UV剂c2-(2’-羟基-3’，5’-二-tert-氨基苯)-5-氯苯并三唑0.2重量份C12H25OCH2CH2OP(＝O)(OK)20.4重量份微粒(二氧化硅(粒径20nm)，莫氏硬度大约7)0.05重量份通过以分散的开始温度为20℃，最终达到温度为35℃地调整外套17内的介质，得到了TAC膨润的粗溶解溶液20。将粗溶解溶液20送入调制罐21，在利用泵26向加热装置29转送液体时，采用近红外线工艺分析仪(横河电机公司制，HR-800型)28，计测了低浓度胶浆30的组成，结果TAC浓度为17重量％。另外，通过加热装置29将低浓度胶浆30升温到80℃。
通过温度计31的指示，在热交换器29的出口的温度达到80℃后，切换切换阀32，经由过滤装置40、压力表41、温度计42，从闪蒸喷嘴45向溶液浓缩装置44中闪蒸蒸发低浓度胶浆30。闪蒸喷嘴采用通过如图3～图5所示的分支部45a具有8根喷嘴本体45b的闪蒸喷嘴45。另外，通过热交换器29及调节阀43分别调节低浓度胶浆30，使温度达到80℃(利用温度计42测定)、压力达到1.1MPa(利用压力表41测定)。此外，低浓度胶浆30的流量设定为100L/min，其粘度为20Pa·s(将胶浆的温度设为30℃，利用旋转式粘度计测定)，低浓度胶浆30中含有的溶存气体量(在30℃、101.3kPa时的测定值)，为150mg/L。
容器50的材质采用SUS316L。采用容器50内的容量为5000L，浓缩胶浆56的最大容量为3000L(通常为2000L)，冷凝面55a的表面积为9m2的容器。通过一边利用液面检测传感器65检测液面56a，一边由控制器66a控制泵66，将液面56a保持在一定的高度。此时的浓缩胶浆56的容量为2000L。此外，在第3外套53中通入7℃的冷却水。此时，制冷剂入口温度为7℃，制冷剂出口温度为10℃，制冷剂流量为1m3/min。在冷凝面55a冷凝在容器50内蒸发了的气化溶剂57a，作为冷凝溶剂57b。冷凝溶剂57b，沿着冷凝面55a流下，从接收器58通过配管60靠重力送液，一边通过调节阀61使流量保持稳定，一边收集在回收罐63中。
以使由压力表59计测的容器50内的气相的压力比大气压低大约1kPa(装置本体内气相绝对压1010hPa)，液面56a的振动在±20mm以下的方式，控制闪蒸蒸发。关于送入安装在闪蒸部54上的第2外套52内的介质，采用温度为35℃的水，将装置本体接液部的内壁温度设定在35℃。以闪蒸蒸发时的排出压力的振动在±0.1MPa以内的方式，采用调节阀43调节。用流量计27、70计测胶浆生产线10中的流量变动，以达到±1％以下的方式调整了输送液。
如图3～图5所示，闪蒸喷嘴45，以50A的管作为内管46，以80A的管作为外管47地构成外套，使其向8根喷嘴本体45b分支。在内管46和外管47的间隙中注入空气，成为空气绝热层。相当于气化溶剂的流量为0.65mol/s。此外，喷嘴表面的内侧基准总传热系数为0.5W/m2K。
利用近红外工艺分析仪69测定了得到的高浓度胶浆67的TAC浓度，结果为21重量％。此外，高浓度胶浆的温度为38℃、粘度为60Pa·s(将胶浆的温度设定为30℃，利用旋转式粘度计测定)。从溶液浓缩装置44的抽出流量为84L/min。另外，该高浓度胶浆的沸点为40℃，溶存气体量(在30℃、101.3kPa下测定)为20mg/L。装置本体内的胶浆的平均滞留时间为25min。在过滤装置40达到规定压力(PL)1.0MPa时，过滤固体成分量V0为1500kg/m2。此外，在二次过滤装置71达到规定压力(PH)2.0MPa时，过滤固体成分量V1为1400kg/m2。过滤量变化率为7％，测定了冷凝溶剂中的固体物污染量，结果为20ppm。测定是通过在120℃8小时加热100mL的冷凝溶剂进行的，测定了残渣的重量。在冷凝溶剂的蒸馏精制时没有问题。此外，通过图1所示的冷却循环部74，将冷却了的高浓度胶浆的介质返回到闪蒸喷嘴45，进行利用冷却循环部74使其循环的循环冷却。通过该循环冷却在冷凝停止中喷嘴不会堵塞。
(薄膜的制造)采用图7所示的薄膜生产线80，在通过20℃的旋转辊86、87从流塑模84移动的流塑带88上，以流塑速度为100m/min，以干燥后的薄膜91的膜厚达到80μm的方式，流塑了高浓度胶浆67。作为凝胶膜89在流塑带88上使其移动3分钟，通过剥取辊90作为薄膜91剥取。一边利用拉幅机92延伸薄膜91一边使其干燥。另外，将薄膜91送入到调温到100℃～150℃的温度范围的干燥区93。一边在辊94上卷绕薄膜91一边传送10分钟。接着，送入冷却区95，在使薄膜91的温度降到室温后，卷绕在卷绕机96上。
测定了得到的薄膜91的厚度方向的延迟值(Rth)，结果为15nm。得知，利用本发明的溶液制膜方法得到的薄膜，光学特性优异。另外，所谓厚度方向的Rth，由下记式(2)表示。
Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d…………(2)所述式中的nx，ny，nz，分别表示横向(薄膜的宽度方向)、纵向(薄膜的流塑方向)、薄膜的厚度方向的折射率，是采用偏振光椭圆率测量仪(偏振解析仪)，以波长632.nm测定的值。此外，d表示薄膜的平均厚度(nm)。
代替实施例1中的闪蒸喷嘴45，没有分支部45a的喷嘴本体为采用1个闪蒸喷嘴，且没有绝热结构的喷嘴本体。此外，形成没有冷却循环部74的结构。除此以外，按与实施例相同的条件进行了闪蒸蒸发。低浓度胶浆向闪蒸喷嘴的流量为11000mol/(m2·s)。其结果，在冷凝溶剂中混入2000ppm的固体成分，在蒸馏精制工序中发生固体物的析出故障。另外，在进行了500小时的连续运转时，在喷嘴外表面上粘着固形物，剥离的固体物混入浓缩胶浆56中。其结果，到500小时二次过滤装置71达到规定压力(2.0MPa)时的过滤固体成分量V0为1400kg/m2，过滤量变化率为7％，但在500小时以后，过滤固体成分量V0下降到720kg/m2，过滤量变化率为52％。此外，在重复浓缩装置的运转停止时，在10次中按1次的比例发生喷嘴的堵塞。
在比较例2中，采用图8所示的以往的溶液浓缩装置140，通过闪蒸蒸发低浓度胶浆制作了高浓度胶浆144。容器141内的胶浆144的容量为7000L，冷凝面141a的面积为12m2，材质为SUS316。按与实施例1相同的条件，在溶解罐中装入原料，得到低浓度胶浆147。低浓度胶浆147，为温度80℃、压力1.1MPa，流量为2.5L/min，粘度为20Pa·s(将胶浆的温度设定为30℃，利用旋转式粘度计测定)，溶存气体量为150mg/L。低浓度胶浆147的TAC浓度为17重量％。关于套142的介质143，采用温度为35℃的水，将接液部的温度设定为35℃。另外，在利用过滤装置152过滤了低浓度胶浆147后，使其朝液面144a闪蒸蒸发。此时的容器141内的气相的绝对压力为1200hPa。
得到的高浓度胶浆151的TAC浓度为21重量％。此外，高浓度胶浆151的温度为38℃、粘度为60Pa·s(将胶浆的温度设定为30℃，利用旋转式粘度计测定)、沸点为40℃、溶存气体量为10mg/L、胶浆的装置本体内平均滞留时间为83min。从溶液浓缩装置140的抽出流量为84L/min。另外，在利用二次过滤装置153过滤后，制成薄膜。测定了得到的薄膜的厚度方向的延迟值(Rth)，结果为16nm。此外，在胶浆生产线的运转中，在过滤装置152达到规定压力(PL)1.0MPa时，过滤固体成分量V0为1500kg/m2。此外，在二次过滤装置153达到规定压力(PH)2.0MPa时，过滤固体成分量V1为700kg/m2。过滤量变化率为53％，在容器141内发生大量结皮。
采用按实施例1制膜的薄膜，制作了反射防止膜，进行了其评价。
(防眩层用涂敷液A的调制)在439g的丁酮/环己酮＝50重量％/50重量％的混合溶剂中，溶解了二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA，日本化药(株)制)125g、双(4-甲基丙烯酰基苯硫基)硫化物(MPSMA，住友精化(株)制)125g。在得到的溶液中，加入在49g的丁酮中溶解了光聚合引发剂(イルガキュア907，チバガイギ一社制)5.0g及光增感剂(カヤキュア一DETX，日本化药(株)制)3.0g的溶液。通过涂敷该溶液，进行紫外线固化得到的涂敷层的折射率为1.60。另外，在该溶液中添加平均粒径2μm的交联聚苯乙烯粒子(商品名SX-200H、综研化学(株)制)10g，用高速搅拌器，以5000rpm搅拌、分散1小时后，用孔径30μm的聚丙烯制过滤器过滤，调制好防眩层的涂敷液A。
(防眩层用涂敷液B的调制)在环己酮104.1g、丁酮61.3g的混合溶剂中，一边用气体搅拌器搅拌，一边添加含有氧化锆分散物的硬膜涂敷液(デソライトKZ-7886A，JSR(株)制)217.0g。通过涂敷、紫外线固化该溶液得到的涂敷层的折射率为1.61。另外，该溶液中添加平均粒径2μm的交联聚苯乙烯粒子(商品名SX-200H、综研化学(株)制)5g，在用高速搅拌器，以5000rpm搅拌、分散1小时后，用孔径30μm的聚丙烯制过滤器过滤，调制好防眩层的涂敷液B。
(防眩层用涂敷液C的调制)将二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA，日本化药(株)制)91g、含有氧化锆分散物的硬膜涂敷液(デソライトKZ-7115、JSR(株)制)199g、及含有氧化锆分散物的硬膜涂敷液(デソライトKZ-7161、JSR(株)制)19g，溶解在52g的丁酮/环己酮＝54重量％/46重量％的混合溶剂中。在得到的溶液中，加入光聚合引发剂(イルガキュア907，チバガイギ一公司制)10g。通过涂敷、紫外线固化该溶液得到的涂敷层的折射率为1.61。另外，在该溶液中添加、搅拌分散液29g，该分散液是通过在80g的丁酮/环己酮＝54重量％/46重量％的混合溶剂中，用高速搅拌器，以5000rpm 1小时搅拌分散平均粒径2μm的交联聚苯乙烯粒子(商品名SX-200H，综研化学(株)制)20g而成的，然后用孔径30μm的聚丙烯制过滤器过滤，调制好防眩层的涂敷液C。
(硬膜层用涂敷液D的调制)添加了在62g的丁酮及88g的环己酮中溶解有紫外线固化性硬膜组成物(デソライトKZ-7689，72重量％，JSR(株)制)250g的溶液。通过涂敷、紫外线固化该溶液得到的涂敷层的折射率为1.53。另外，用孔径30μm的聚丙烯制过滤器过滤该溶液，调制好硬膜层的涂敷液D。
(低折射率层用涂敷液的调制)在折射率1.42的热交联性含氟聚合物(TN-049，JSR(株)制)20093g中，添加、搅拌MEK-ST(平均粒径10nm～20nm、固体成分浓度30重量％的SiO2溶胶的MEK(丁酮)分散物，日产化学(株)制)8g、及丁酮100g，然后用孔径1μm的聚丙烯制过滤器过滤，调制好低折射率层用涂敷液。
在按实施例1制作的80μm厚的TAC薄膜上，采用棒涂料器涂敷所述硬膜层用涂敷液D，在120℃干燥后，采用160W/cm的空气冷却金属卤化灯(アイグラフィックス(株)制)，照射照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2的紫外线，使涂敷层固化，形成厚2.5μm的硬膜层。在其上，用棒涂料器涂敷上述防眩层用涂敷液A，用与上述硬膜层相同的条件干燥，进行紫外线固化，形成厚度大约1.5μm的防眩层。另外，在其上用棒涂料器涂敷上述低折射率层用涂敷液，在80℃干燥后，另外在120℃热交联10分钟，形成厚0.096μm的低折射率层。对得到的反射防止膜，进行了以下所述的评价。
(1)镜面反射率及累计(積分)反射率在分光光度计V-550(日本分光(株)制)上安装拾波器ARV-474，在380nm～780nm的波长区，测定入射角5°中的射出角-5°的镜面反射率，计算450nm～650nm的平均反射率，评价了防反射性。只要镜面反射率在5％以下，实用上就无问题。此外，累计反射率，是通过在分光光度计V-550(日本分光(株)制)上安装拾波器ILV-471，在380nm～780nm的波长区，测定入射角5°中的累计反射率，计算了450nm～650nm的平均反射率。只要累计反射率在10％以下，实用上就无问题。
(2)浊度采用浊度测定仪MODEL 1001DP(日本电色工业(株)制)，测定了得到的反射防止膜的浊度。只要浊度在15％以下，实用上就无问题。
(3)铅笔硬度评价作为耐损伤性的指标，进行了在JIS K 5400中记载的铅笔硬度评价。在温度25℃、湿度60％RH下2小时调湿反射防止膜后，采用JIS S 6006中规定的3H的试验用铅笔，在1kg的负载下，进行了在n＝5的评价中完全未发现损伤(○)、在n＝5的评价中有1或2个损伤(△)、在n＝5的评价中有3个以上损伤(×)这3个阶段的评价。
(4)接触角测定作为表面的耐污染性的指标，在温度25℃、湿度60％RH下2小时调湿反射防止膜后，测定与水的接触角，作为指纹附着性的指标。接触角只要在90°～180°的范围内，实用上就无问题。
(5)色调通过从所述测定的镜面反射光谱，计算表示相对于CIE基准光源D65的5°入射光的正反射光的色调的CIE1976L*a*b*色空间的L*值、a*值、b*值，评价了反射光的色调。关于色调，只要在各自的空间中，在L*为0～+15、a*为0～+20、b*为-30～0的范围，实用上就无问题。
(6)动摩擦系数测定作为表面光滑性的指标用动摩擦系数进行了评价。动摩擦系数，采用在25℃、相对湿度60％RH下2小时调湿反射防止膜后，通过HEIDON-14动摩擦测定机，在φ5mm不锈钢钢球、负载重100g、速度60cm/min的条件下测定的值。只要动摩擦系数在0.15以下，实用上就无问题。
(7)防眩性评价对制作的反射防止膜映照无隔栅的裸露荧光灯(8000cd/m2)，按完全弄不清荧光灯的轮廓(◎)、稍微弄清荧光灯的轮廓(○)、荧光灯模糊但能识别轮廓(△)、荧光灯几乎不模糊(×)的基准，评价了该反射像的模糊程度。
(8)涂敷层的面状评价目视观察反射防止膜的涂敷层的表面，按涂敷层表面平滑(◎)、涂敷层表面平滑但发现少量杂质(○)、涂敷层表面出现弱的凹凸并清楚观察到杂质的存在(△)、在涂敷层表面看见凹凸并多处发现杂质(×)这4个阶段评价了其面状。
接着，采用实施例1的薄膜，将防眩层用涂敷液A代替为防眩层用涂敷液B，制作了其它条件相同的反射防止膜。此外，将防眩层用涂敷液A代替为防眩层用涂敷液C，也制作了其它条件相同的反射防止膜。对制作的所有反射防止膜，都进行了所述的评价。表1中汇总示出其结果。
表1

从表1得出，由从采用本发明的溶液浓缩方法得到的胶浆溶液制膜的薄膜形成的反射防止膜，防眩性、防反射性优异，且色调弱，此外反映铅笔硬度、指纹附着性、动摩擦系数等膜物性的评价的结果也良好。
偏振片，是通过在延伸聚乙烯醇，吸附碘的偏振元件的两面，利用聚乙烯醇系粘合剂贴合按实施例1得到的薄膜而制成的。将该偏振片在60℃、90％RH的气氛下暴露了500小时。
通过分光光度计求出可视区的并行透过率Yp、直行透过率Yc，基于下式确定了偏振度P。
P＝((Yp-Yc)/(Yp+Yc)1/2)×100(％)在采用从实施例1制造的薄膜构成的所有偏振片中，偏振度都在99.6％以上，发现了充分的耐久性。因而得出，从采用本发明的溶液浓缩方法得到的胶浆溶液制膜的薄膜，优选用于偏振片保护膜(偏振片保护薄膜)，制作的偏振片的光学特性优异。
接着，采用按实施例1制膜的薄膜，制作了防眩性反射防止偏振片。在采用该偏振片制作了将反射防止层配置在最表层的液晶显示装置时，由于没有外光的映入，所以可得到优异的对比度，由于防眩性而反射像不醒目，具有优异的视觉识别性，指纹样子(指紋付)也良好。因而得出，利用本发明的溶液浓缩方法制膜的薄膜，作为光学功能性膜具有优异的性质，优选作为液晶显示装置的一部分采用该膜。
权利要求
1.一种溶液浓缩装置，在由闪蒸部和冷凝部构成的容器内，从喷嘴的出口向所述闪蒸部内的溶液中输送溶液，由所述冷凝部冷凝利用闪蒸法从溶液气化的溶剂，从所述容器分离取出该冷凝的液体、和利用所述闪蒸法浓缩的溶液，所述溶液浓缩装置的特征在于，每1个所述喷嘴的出口的从所述溶液最终气化的溶剂量设定在由以下数学式(1)规定的量X以下，X＝1.5×(to/tb)×(Pb/Po)(mol/s)............(1)其中，to273(K)、tb溶液的沸点(K)、Po1.01×105(Pa)、Pb容器内压(Pa)。
2.如权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于，将来自所述喷嘴出口的溶液的流速设定在10mol/(m2·s)以上、2000mol/(m2·s)以下。
3.如权利要求1或2所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述冷凝部具有接收器，在将从所述溶液的气液界面位置到所述接收器的高度规定为H时，将所述溶剂量X和高度H的关系设定为在X＜0.3(mol/s)时，为0.1m≤H≤2.0m、在0.3(mol/s)≤X≤0.6(mol/s)时，为0.5m≤H≤2m、在0.6(mol/s)＜X时，为1.0m≤H≤2.0m。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的溶液浓缩装置，其特征在于，在将所述溶液的气液界面的面积设定为S时，将所述溶剂量X和面积S的关系设定为在X＜0.3(mol/s)时，为0.008m2≤S≤7.0m2、在0.3(mol/s)≤X≤0.6(mol/s)时，为0.7m2≤S≤7.0m2、在0.6(mol/s)＜X时，为1.7m2≤S≤7.0m2。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的溶液浓缩装置，其特征在于，具备多个所述喷嘴出口，这些多个出口的开口中心间间距设定在100mm以上。
6.如权利要求1～5中任何一项所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述喷嘴在所述容器外具备压力调节阀，检测从所述压力调节阀到所述出口的喷嘴内压。
7.如权利要求1～6中任何一项所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述喷嘴和容器内溶液的接触面温度设定在低于溶液的沸点+2℃。
8.如权利要求7所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述喷嘴在外表面具有绝热部件。
9.如权利要求8所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述绝热部件形成的喷嘴管壁的内侧基准总传热系数设定在1.0W/m2以下。
10.如权利要求8或9所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述绝热部件由绝热层构成，所述绝热层具有由内管和外管构成的双重管结构，所述内管和外管的间隙设定在5mm以上30mm以内，在从所述喷嘴贯通容器的部分到所述出口之间，在内管和外管的间隙内，只封入有空气或氩气。
11.如权利要求1～10中任何一项所述的溶液浓缩装置，其特征在于，具备冷却循环部，该冷却循环部由用于使在所述容器中浓缩的溶液返回到所述喷嘴的循环路、和冷却该循环路中的溶液的冷却部构成，所述冷却循环部在停止向喷嘴输送液体时运行，将滞留在所述喷嘴中的溶剂气体及溶液置换成被冷却的溶液。
12.一种溶液浓缩方法，在由闪蒸部和冷凝部构成的容器内，从喷嘴的出口向所述闪蒸部内的溶液中输送溶液，由所述冷凝部冷凝利用闪蒸法从溶液气化的溶剂，从所述容器分离取出该冷凝的液体、和利用所述闪蒸法浓缩的溶液，所述溶液浓缩方法的特征在于，每1个所述喷嘴的出口的从所述溶液最终气化的溶剂量设定在由以下数学式(1)规定的量X以下，X＝1.5×(to/tb)×(Pb/Po)(mol/s)............(1)其中，to273(K)、tb溶液的沸点(K)、Po1.01×105(Pa)、Pb容器内压(Pa)。
13.如权利要求12所述的溶液浓缩方法，其特征在于，将来自所述喷嘴出口的溶液的流速设定在10mol/(m2·s)以上、2000mol/(m2·s)以下。
全文摘要
本发明提供一种溶液浓缩装置及其方法，在闪蒸浓缩法中，可防止胶浆向冷凝分离过的溶剂中的混入。在容器(50)的下部设置闪蒸部(54)，在上部设置冷凝部(55)。在闪蒸部(54)中设置闪蒸喷嘴(45)，使喷嘴本体(45b)位于浓缩胶浆(56)内。通过分支部(45a)使闪蒸喷嘴(45)分支为8个喷嘴本体(45b)。通过设定8个喷嘴本体(45b)，使每个喷嘴本体(45b)的所述溶液的流速在2000mol/(m
文档编号B01D3/00GK101069780SQ20071009145
公开日2007年11月14日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月31日
发明者片井幸祐, 田中宏昌, 大场晴之, 武地庆雄 申请人:富士胶片株式会社