CN102343318B - 滑动涂布装置、使用所述装置的涂布方法和使用所述方法制造光学膜的方法 - Google Patents

滑动涂布装置、使用所述装置的涂布方法和使用所述方法制造光学膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供滑动涂布装置、使用所述装置的涂布方法和使用所述方法制造光学膜的方法。用于制造光学膜的方法在起偏振片加工中的层合步骤中的可输送性和层合适用性方面优越。滑动涂布装置包括通过涂布液的液滴将一种或多种在滑动面上向下流动的涂布液涂敷在连续滑动带状支撑体的表面上，所述液珠由滑动面下端的唇边前端与所述支撑体的所述表面之间的唇边间隙中的涂布液形成，并且还具有安置在所述滑动面两端的导流板，所述导流板引导涂布液流下，其中提供所述导流板以使导流板下端从唇边前端缩回大于0mm至小于4mm。

Description

滑动涂布装置、使用所述装置的涂布方法和使用所述方法制造光学膜的方法
技术领域
本发明涉及滑动涂布装置、使用所述装置的涂布方法和使用所述方法制造光学膜的方法，并且具体地涉及：具有配备在滑动涂布料斗的滑动面两端的导流板以使所述导流板引导在滑动面上向下流动的涂布液的滑动涂布装置，使用所述装置的涂布方法和使用所述方法制造光学膜的方法。
背景技术
当通过使用滑动涂布装置将涂布液涂敷于连续移动带状支撑体(以下也称作料片(web))上时，滑动涂布装置具有安置在涂布液流下的滑动面两端的导流板。该导流板具有通过使液体接触表面与从滑动面流下的涂布液的两端接触，稳定地将要涂敷在料片上的涂布液向下引导至滑动面前端的唇边前端的作用。
日本专利申请公开号5-4065公开了具有配置于其上的导流板的滑动液珠(slide bead)涂布装置，所述涂布装置即使在将液体高速涂敷以形成薄膜时也能够使液体稳定涂布。该涂布装置还具可挠性片，所述可挠性片与支撑体从模(dice)前缘的宽度方向的两端(唇边前端)接近或接触。
另外，日本专利申请公开号2005-58922公开了滑动液珠涂布装置，所述涂布装置不仅可以防止厚涂层和涂布膜宽度端部的边缘不规则性，还能防止端部内侧归因于缩流的厚涂层。在该涂布装置中，导流板前端部由具有高可湿性的亲水性材料形成，并且导流板的后端部由具有低可湿性的拒水性材料形成。
此外，日本专利申请公开号2000-262948公开了一种滑动液珠涂布装置，所述涂布装置通过涂敷高粘度液体同时向滑动面的两端提供具有低粘度的辅助液体而防止颈缩(neck-in)现象和厚膜。
发明内容
然而，即使通过使用日本专利申请公开号5-4065、日本专利申请公开号2005-58922和日本专利申请公开号2000-262948中的滑动液珠涂布装置，当涂布具有低粘度的涂布液时，会出现在涂布膜的端部形成厚涂层的问题。此外，在某些情形下出现在涂布膜的宽度端部出现条痕的问题。
本发明针对这样的情况而设计，并且目标是提供可以防止在涂布膜的端部形成厚涂层并且防止涂布膜的端部出现条痕的滑动涂布装置，并且提供使用该装置的涂布方法。
为了实现上述目标，本发明的第一方面提供了一种滑动涂布装置，所述滑动涂布装置将一种或多种在滑板的面上向下流动的涂布液通过所述涂布液的液珠(bead)涂布到连续移动带状支撑体的表面上，所述液珠由在所述滑板的所述面的下端的唇边前端与支撑体的所述表面之间的唇边间隙中的涂布液体形成，所述滑动涂布装置包括：滑板；安置在所述滑板的所述面两端的导流板，所述导流板引导涂布液流下并且按照导流板的下端短于唇边前端在大于0mm并且小于4mm的范围内的方式安置。
为了实现上述目标，本发明的第二方面还提供了一种滑动涂布方法，所述涂布方法包括通过使用根据第一方面的滑动涂布装置涂敷涂布液。
按照常规，在滑板面的两端提供了导流板以便引导涂布液流下，并防止涂布液向宽度方向散布。防止涂布液向宽度方向散布的目的是防止涂布液流到所要涂布的支撑体的背面，并且据此通常公认的是导流板覆盖两端至少直到滑板面下端的唇边前端。
然而，如果使用具有低粘度的涂布液，当所述液体在滑板面上流动以形成唇边和支撑体之间的液珠时，涂布液变得不仅容易向支撑体的传送方向(加工方向：MD)流动，而且也容易向间隙方向(CD)流动，所述间隙形成于所述唇边和支撑体之间。因此，涂布膜的端部扩散出由导流板形成的规则宽度，这引起如厚涂层和条纹缺陷(边缘撕裂)的涂敷缺陷。
作为大量研究的结果，发明人发现上述涂敷缺陷起因于以下结构：其中提供导流板使得其接近支撑体至等于涂敷间隙(涂布间隙)的距离。发明者发现当两块导流板和支撑体彼此接近，沿导流板移动的液体由于毛细作用力流至空隙(间隙)中并且扩散至规则宽度之外。换言之，采用日本专利申请公开号5-4065中的覆盖导流板直至唇边前端或使导流板的前端凸出至比唇边前端更接近支撑体的方法，不能在宽度方向均匀涂敷具有低粘度的涂布液。
因而，本发明的发明人决定以下列方式提供导流板：导流板的下端短于唇边前端(从唇边前端缩回)大于0mm至小于4mm，以便防止在涂布膜的端部形成厚涂层并防止在涂布膜的端部出现条痕。
本发明的第二方面可以提供一种使用滑动涂布装置的涂布方法，其可以防止在涂布膜的端部形成厚涂层并防止在涂布膜的端部出现条痕。
尤其当涂布液的粘度小于10mPa·s时，本发明显示出上述效果。这是因为当涂布液的粘度是10mPa·s以上时，本发明可以消除在传统类型的涂布装置中如日本专利申请公开号5-4065或日本专利申请公开号2005-58922中的由于浸润和涂布液的扩散引起的厚涂层和在涂布膜端部条痕的形成的问题。
尤其当涂布液形成的涂布膜的总厚度在40g/m2以下时，本发明显示出所述效果。这里，涂布液的涂布膜的总厚度是指，当多种涂布液重叠时，所重叠的涂布膜的所有膜厚度之和，以及在滑板面所涂敷的湿涂布膜的总厚度。这是因为当涂布液的涂布膜的总厚度很厚时，即使在宽度方向的端部在一定程度上存在厚涂层，在很多情况下该厚涂层不会导致产品中的问题。与此相反，当涂布液的涂布膜的总厚度较薄，端部上的厚涂层部分在很多产品中是致命的。
此外，尤其当支撑体的移动速度为50米/分钟以下时，本发明显示出所述效果。当假设涂布液的涂布膜的总厚度恒定并且假设支撑体的移动速度较小时，支撑体将涂布液向传送方向牵引的力量变小。于是，使涂布液分散并且润湿导流板和支撑体之间的空隙的毛细作用力相对地变得作用较大，并且端部上的厚涂层倾向于加重。据此，当支撑体的移动速度变小时，本发明的必要性增加。
通过用根据本发明的滑动涂布方法涂敷涂布液而制造的光学膜可以使涂布膜端部防止具有厚涂层并且防止了产生条痕。
本发明可以提供一种可以防止涂布膜的两端形成厚涂层并且防止涂布膜的端部出现条痕的滑动涂布装置；一种使用所述装置的涂布方法，以及一种使用所述方法制造光学膜的方法。
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的滑动涂布装置的侧截面图；
图2是描述滑动涂布料斗的透视图；
图3是根据本发明实施方案的滑动涂布装置的俯视图；
图4是显示了当改变导流板的下端位置时，研究涂布膜厚度的结果曲线；并且
图5A和5B是显示了实施例的条件和结果的表格。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方案。然而，本发明不限于这里描述的实施方案。
图1是根据本实施方案的滑动涂布装置10的侧截面图，图2是描述了滑动涂布料斗12的透视图，并且图3是根据本实施方案的滑动涂布装置10的俯视图。随便提及，下面将描述与料片(支撑体)14接触的下层涂布液L1和上层涂布液L2的双层涂敷的实例作为多层滑动液珠涂敷的一个实例，但是本发明可以包括单层涂布和三层以上的涂布。
如图1至图3中所述描述的，滑动涂布装置10主要包括滑动涂布料斗12和使料片14能够连续移动的垫辊16。滑动涂布料斗12具有朝向垫辊16一侧向下倾斜的、形成于滑动涂布料斗12的上表面的滑动面18，并且所述滑动面18具有在其下平行形成的两个狭缝20和22的细小排出口。从涂布液流动方向的下游侧，这两个狭缝20和22应该被称作用于下层涂布液L1的第一狭缝20以及用于上层涂布液L2的第二狭缝22。
将涂布液L1和L2通过各自的狭缝20和22挤出至滑动面18上。被挤出在滑动面18上的相应的涂布液L1和L2在滑动面18上向下流动的同时相继重叠，形成多层涂布液，并且到达滑动面18下端的唇边前端26而不彼此混合。通过在滑动面18两端平行配置的一对导流板28和28引导在滑动面18上的涂布液流下(落下)。到达唇边前端26的涂布液在唇边前端26与绕在垫辊16周围的移动料片14的表面之间的间隙30中形成涂布液的液珠，并且通过该涂布液的液珠而被涂敷在料片14的表面上。
可以根据光学膜的用途考虑多种类型的液体组合用于涂布液L1和L2，并且例如，可以考虑形成硬涂层的涂布液和形成导电硬涂层的涂布液的组合。
本实施方案中使用的料片包括纸、塑料膜、金属、树脂涂布的纸和合成纸。塑料膜的材料，例如，包括：聚烯烃例如聚乙烯和聚丙烯；乙烯基聚合物例如聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯；聚酰胺例如尼龙66和尼龙6；聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯；以及乙酸纤维素例如聚碳酸酯、三乙酸纤维素和二乙酸纤维素。此外，用于树脂涂布的纸的树脂典型地是包括聚乙烯的聚烯烃，但是不必限于聚烯烃。另外，金属料片包括，例如，铝料片。
当通过导流板28引导并在滑动面18上向下流动时，从狭缝20和22挤出在滑动面18上的涂布液L1和L2重叠，并且形成多层涂布液。该涂布液浸润并且向导流板28散布，并且因此，在与导流板28接触的两个端面涂布液层变厚。在本实施方案中，当形成这样的多层涂布液时，按使导流板的下端变得短于唇边前端在大于0mm并且小于4mm的范围内的方式提供导流板28。
为了引导涂布液流下并防止涂布液向宽度方向扩散，通常将导流板置于滑动面上的两端。防止涂布液向宽度方向扩散的目的是防止涂布液流至所要涂布的支撑体的背面，并且因此通常公认的是导流板覆盖两端以至少达到滑动面的下端的唇边前端。
然而，在本实施方案中，配置导流板以使导流板的下端变得短于唇边前端，所短的范围为大于0mm至小于4mm，以防止在涂布膜的两个宽度端形成厚涂层并防止在涂布膜的两个宽度端出现条痕。换言之，使导流板28缩回以使导流板28的下端与唇边前端26之间的距离落入大于0mm并且小于4mm的范围内，这被描绘在图3中。
因此，它能够防止在涂布膜的宽度端形成厚涂层并防止在涂布膜的宽度端出现条痕。
通过根据本实施方案的滑动涂布装置涂布并制造的光学膜可以防止在涂布膜的宽度端形成厚涂层并防止在涂布膜的宽度端出现条痕。
图4是显示了当改变导流板的下端位置时，研究涂布膜厚度的结果曲线。该实验在以下条件下进行：使用具有7.5mPa·s粘度的涂布液作为单层涂层并且涂敷宽度被固定在130mm。此外，该实验在以下条件下进行：导流板下端的位置从唇边前端缩回；导流板下端的位置与唇边前端相同；导流板下端的位置从唇边前端伸出。作为条件参数，此时，缩回长度和伸出长度相应地被设为1mm和0.1mm。
如从图4中的曲线中所明白的，可以通过导流板的下端从唇边前端缩回的结构防止在涂布膜的端部形成厚涂层(边缘隆起)。因此，即使当以后将通过干燥和固化处理的光学膜卷起形成辊形时，也可以通过用于减少光学膜上的边缘隆起的结构防止在辊上出现褶皱，并且可以提供高质量的光学膜。
此外，在将涂布液涂敷在料片上以后，优选地将根据本实施方案的光学膜以料片的形式输送至加热区以干燥溶剂。
有多种信息可以用于干燥溶剂的方法。具体信息包括日本专利申请公开号2001-286817、日本专利申请公开号2001-314798、日本专利申请公开号2003-126768、日本专利申请公开号2003-315505、日本专利申请公开号2004-34002。优选地将干燥区中的温度设为25℃至140℃，优选地将干燥区的前半部分中的温度设得相对低，并且将干燥区的后半部分中的温度设得相对高。然而，温度优选地不高于除了溶剂以外每层涂布组合物中所含有的组分开始挥发的温度。例如，在可商购的伴随紫外固化树脂使用的自由基光致发生剂中，有一种其组成在120℃的热空气中几分钟挥发约百分之几十，并且在单官能或双官能丙烯酸酯单体中，有一种在100℃的热空气中挥发开始。在这种情况下，如上所述，优选地干燥区中的温度不高于除了溶剂以外每层涂布组合物中所含有的组分开始挥发的温度。
另外，关于在将涂布液涂敷在料片上之后供给的干燥风，当所施用的组合物的固体浓度为1至50％时，优选地涂布膜表面上的风速在0.1至2米/秒的范围内，以防止干燥的不均匀。
此外，在将涂布液涂敷在料片之上以后，优选地将在干燥区中和支撑体的液体涂敷面相反的面接触的传送辊的温度与支撑体的温度之间的区别设置在0℃至20℃的范围内，因为可以防止归因于传送辊上热传递的不均匀性的干燥不均匀性。
在将溶剂干燥之后，使根据本实施方案的光学膜以料片的形式通过每个涂布膜通过电离辐射和/或热而固化的区域，并且涂布膜在该区域固化。对本发明中离子辐射的类型没有特殊的限制，但是可以根据形成膜的可固化组合物的类型适当地选自：紫外线、电子束、近紫外线、可见光、近红外线、红外线、X射线等。其中，紫外线和电子束是优选的，并且从容易操作和容易获得高能量的角度紫外线是特别优选的。
只要光源发出紫外线，可以使用任意光源作为用于光聚合紫外活性化合物的紫外线的光源。可用光源包括，例如，低压水银灯、中压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、碳弧灯、金属卤化物灯和氙灯。可用光源还包括ArF受激准分子激光器、KrF受激准分子激光器、受激准分子灯和同步辐射。在光源中，优选的可用光源是超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、碳弧灯、氙弧灯和金属卤化物灯。
另外，类似地也可以使用电子束。电子束可以包括从宽范围的电子束加速器射出的电子束，所述电子束加速器例如Cockcroft-Walton型、Van deGraaff型、共振变换型、绝缘核变换型、直线型、地那米(dynamitron)型和高频型，并且所述电子束具有50至1,000keV、并且优选地100至300keV的能量。
照射条件取决于每种灯而变化，但是光照的量优选地是10mJ/cm2以上，更优选是50mJ/cm2至10,000mJ/cm2，并且特别优选是50mJ/cm2至2,000mJ/cm2。此时，在料片的宽度方向照射量的分布当包括两端时相对中心的照射最大量优选地是50至100％，并且更优选是80至100％。
在本实施方案中，优选的是在氧气浓度为1,000ppm以下，优选地500ppm以下，更优选100ppm以下并且最优选50ppm以下的气氛中，在将膜加热至具有50℃以上的表面温度从用电离辐射照射开始的时间起0.5秒以上的状态下，通过用电离辐射照射各层的处理固化料片上的硬涂布层和导电硬涂布层。
同样优选的是在具有低氧气浓度的气氛中加热各层的同时和/或连续地用电离辐射照射。
用电离辐射照射各层的时间期间优选地是0.7秒以上并且60秒以下，并且更优选是0.7秒以上和10秒以下。当时间期间是0.5秒以下时，固化反应不能够完成并且不能将各层充分地固化。另一方面，不优选的是将低氧气浓度的条件保持过长时间期间，因为需要大的设备和大量的非活性气体。
作为用于将氧气浓度控制在1,000ppm以下的技术，优选的是将气氛用另一种气体替换，并且特别优选将气氛用氮气替换(氮气吹扫)。
可以将非活性气体供应至电离辐射照射室(也称作“反应室”)，在所述室中进行通过电离辐射的固化反应，并且将其设置为非活性气体向反应室中料片的进入侧吹出的状态。因此，可以除去随着传送料片一同携带的空气，有效地降低了反应室中的氧气浓度并且有效地降低了氧气严重地妨碍固化的极端表面(extreme surface)上的实质氧气浓度。可以通过调节反应室中气体供应和排气之间的平衡控制在反应室中料片的进入侧的非活性气体的流动方向。
同样优选的是将直接在料片的表面上喷射非活性气体用作除去其所携带的空气的方法。
还可以更有效地进行固化的是在上述反应室之前提供前室并且预先除去料片表面上的氧气。另外，优选将构成料片进入电离辐射反应室或前室的进入侧的侧面与料片的表面之间的空隙设为优选地0.2至15mm，更优选0.2至10mm，并且最优选0.2至5mm，以便有效地使用非活性气体。
实施例
接下来，将在下面描述根据本实施方案的滑动涂布装置10的实施例。
滑动涂布料斗12的结构类似于图1至图3中所描绘的。
如图5A和5B的表格中所示，在将唇边前端26与料片14的表面之间的间隙CL在50μm至200μm的范围内改变，将涂布速度在20米/分钟至60米/分钟的范围内改变的同时，用滑动涂布装置10将涂布液涂敷在料片上。之后，将具有图5A和5B的表格中所示的粘度和表面张力的涂布液通过狭缝20和22挤出到滑动面18上以使涂布膜具有表中所示的厚度。作为信息，当在图5A和5B的表中仅涂敷下层时，未使用狭缝22。
这里，在改变导流板28的前端(下端)位置的同时进行实验。导流板下端的位置从唇边前端缩回的实验用负号(-)描述，导流板下端的位置与唇边前端相同的实验用零(0)描述，导流板下端的位置从唇边前端伸出的实验用正号(+)描述。
这里，用接触型连续厚度计评价涂布膜的端部。
从该评价明白的是，通过使导流板的下端比唇边前端短大于0mm至小于4mm，可以防止在涂布膜的端部形成厚涂层并防止在涂布膜的端部出现条痕。

Claims (3)

1.一种滑动涂布方法，所述方法包括通过使用滑动涂布装置将一种或多种在滑板的面上向下流动的涂布液通过所述涂布液的液珠涂敷在连续移动带状支撑体的表面上，所述液珠由所述滑板的所述面的下端的唇边前端与所述支撑体的所述表面之间的唇边间隙中的涂布液形成，所述滑动涂布装置包括：
所述滑板；和
导流板，所述导流板配置在所述滑板的所述面的两端使得导流板在纵向上的每一边缘相互平行，所述导流板引导所述涂布液流下而不改变涂布液的宽度并被以下列方式提供：所述导流板的下端从所述唇边前端缩回大于0mm至小于4mm，
其中所述涂布液的粘度小于10mPa·s，并且
其中所述带状支撑体的移动速度是50米/分钟以下。
2.根据权利要求1所述的滑动涂布方法，其中所述涂布液形成的涂布膜的总厚度为40g/m2以下。
3.一种用于制造光学膜的方法，在所述光学膜上用根据权利要求1至2中任一项所述的滑动涂布方法涂敷涂布液。
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