JP2004174411A

JP2004174411A - 塗布方法

Info

Publication number: JP2004174411A
Application number: JP2002345206A
Authority: JP
Inventors: Yasusuke Nakanishi; 庸介中西
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Toyobo Film Solutions Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】製膜工程において走行するフィルムの走行方向と逆方向に回転するアプリケーターロールで、フィルムに塗液を塗布する際、フィルムに傷欠点がない、良好で安定な塗布を行える塗布方法を提供する。
【解決手段】縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、フィルムの走行方向に対して逆方向に回転するアプリケーターロールで塗液を塗布し、これに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸する方法において、アプリケーターロールに接触する部分のフィルムの縦方向の張力を３００〜１０００Ｋｇ／ｍとすることを特徴とする、塗液の塗布方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックフィルムの製膜工程における塗液の塗布方法および塗膜を有するプラスチックフィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートフィルムに代表される二軸延伸ポリエステルフィルムは、タッチパネル用、ＣＲＴディスプレイ用などの高透明性が要求される光学用途フィルムのベースフィルムとして広く使用されおり、近年はＰＤＰ用、液晶用へも使用されつつある。またこれらのフィルムに機能性、例えば易接着性、易滑性、ガス遮断性、防湿性、制電性を付与する目的で、フィルムの製膜工程においてこれらの機能を備えた塗膜を塗布することが広く行なわれている。
【０００３】
これらの光学用途のフィルムはデイスプレイ等に使われることから高透明性の他に傷等の欠点がないことを要求されている。特にフィルムの擦り傷に関しては例えば特開２００２−４６１７１号公報のように製膜工程の縦延伸工程で発生するフィルムの擦り傷をなくしても、従来顕在化していなかった塗布工程で生じる細かい傷が発生していることが判り、これらをなくす必要があった。
【０００４】
製膜工程での塗布方法については、公知の技術が少ないが、例えば特開２００１−２７６７０８号公報に、メタリングバーによる塗布方法が開示されている。
しかし、バーに細線を巻いたメタリングバーでは、塗工部でフィルムと細線が接触しフィルムに擦り傷が入りやすく、特に光学用途のフィルムのように表面が平坦で滑りにくいフィルムに対しては擦り傷を消すことができなかった。また、特開平１１−１９８２２８号公報、特開平８−７１４７４号公報には、製膜工程での塗布方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−４６１７１号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２７６７０８号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平１１−１９８２２８号公報
【０００８】
【特許文献４】
特開平８−７１４７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、プラスチックフィルムに傷欠点を発生させない、良好で安定な塗布を行える塗液の塗布方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、フィルムの走行方向に対して逆方向に回転するアプリケーターロールで塗液を塗布しこれに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸する塗液の塗付方法において、アプリケーターロールに接触する部分のフィルムの縦方向の張力を３００〜１０００Ｋｇ／ｍとすることを特徴とする、塗液の塗布方法であり、また、
縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、フィルムの走行方向に対して逆方向に回転するアプリケーターロールで塗液を塗布し、これに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸することにより塗膜を有するフィルムを製造する方法であって、塗布の際にアプリケーターロールに接触する部分のフィルムの張力を３００〜１０００Ｋｇ／ｍとすることを特徴とする、フィルムを製造する方法である。
【００１１】
本発明には、好ましい態様として、
フィルムが、フィルムの耳を持ち上げる手段により支持される態様、
フィルムの耳を持ち上げる手段がガイド板である態様、
フィルムの耳を持ち上げる手段がロールである態様、
フィルムの耳を持ち上げる手段がテンターの入り口に設けられている態様、
アプリケーターロールが金属ロールまたはメッキロールであり、その表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１〜１．６μｍである態様、が包含される。
【００１２】
以下、図面を引用して本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の１つの実施態様を例示したものである。これは、フィルムに塗液を塗布するアプリケーターロールを含む塗布装置およびテンターの側面図である。
【００１４】
図１において、１はアプリケーターロール、２はピックアップロール、３は塗液、４は走行フィルム、５はロードセル、６は張力検出ロール、７はガイド板、８はテンター、９はクリップ、１０はフィルムの耳、１１はクロスガイダー、ａはフィルムの走行方向、ｂはアプリケーターロールの回転方向、ｃはピックアップロールの回転方向、ｄは塗工部である。
【００１５】
本発明における塗布方法は、ピックアップロールで汲み上げた塗液をアプリケーターロール上に移行させ、次いでアプリケーターロール上にある塗液（膜状塗液）を走行フィルムに剥離転写し塗布する。アプリケーターロールは走行フィルムと逆方向に回転させることで塗布筋や塗布斑がなく良好な塗布を行うことができる。
【００１６】
本発明における塗液の塗布は、製膜工程中の縦延伸後であり、これに続くテンターの前で行う。塗液の塗布が行なわれる塗工部ｄにおけるフィルムの縦方向の張力は、フィルムの単位幅当たり３００〜１０００Ｋｇ／ｍである。
【００１７】
フィルム張力を１０００Ｋｇ／ｍ以下とすることで、アプリケーターロールとの接触が弱くなりフィルムの擦り傷をなくすことができる。フィルムの張力が１０００Ｋｇ／ｍを越えるとフィルムに擦り傷が発生する。３００Ｋｇ／ｍ未満であると図３の１０に示すようにフィルムの両端の耳が垂れてしまいクリップでのつかみが不安定となり横延伸ができないことがある。
【００１８】
この耳のつかみを安定させるため、図２のようにテンターの入り口にフィルムの耳を持ち上げる装置を設けることが好ましく、ガイド板７や図４に示す一対のクロスガイダー（ニップロール）１１ａ、１１ｂを設けることが好ましい。
【００１９】
本発明においては、フィルムの擦り傷とフィルムの表面粗さに密接な関係があり、塗付層を設けたあとの最終延伸後のフィルムの表面粗さが、Ｒａ＝０．００１〜０．０３０μｍであることが好ましく、このときにはフィルムの擦り傷をなくすことができる。
【００２０】
本発明で適用することができる塗布方法をもう少し詳細に述べる。アプリケーターロールはロール自体の磨耗や耐久性の観点から金属ロールもしくはメッキロールが良く、例えばＷＣ（タングステンカーバイト）やＳＵＳ系のロール、表面メッキであればハードクロムメッキ、溶射であればＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）コートやＷＣコートを例示できる。
【００２１】
ロールの表面粗さは、フィルムへの擦り傷をなくすために表面研磨した平坦な鏡面がよく、表面粗さの最大高さＲｍａｘが、好ましくは０．１〜１．６μｍ、より好ましくは０．１〜０．４μｍである。この下限より平坦なロールの製作は可能であるが、日々使用すると表面に傷が入るため管理維持が困難である。一方、塗液の計量は、アプリケーターロールとピックアップロールの微小ギャップで行い、また両ロールの速度比を変えることで塗布量を変更できる。この塗布装置を図１に例示しているが、計量方法は図１に限定されるものでなく公知の方法を使用でき、例えば、ピックアップロールにドクターブレードを設けブレードの調整で塗液を計量する方法、ピックアップロールと図示しないグラビア計量ロールを用い計量する方法を例示できる。
【００２２】
塗付に用いる塗液は、プラスチックフィルムにどのような機能の塗膜を設けるかという目的により異なる。目的により、例えば易接着層、易滑層、ガス遮断層、防湿層、制電層等の機能性層を塗設するための機能成分を固形分として含む塗液を用いることができる。
【００２３】
塗液の固形分としては、上記の機能成分の他、塗膜とフィルムとの接着性を良好なものとするためバインダー成分も含めることができる。バインダー成分としては、例えばポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、アクリル変性ポリエステル、ポリエーテル、水溶性樹脂を用いることができる。
【００２４】
本発明における塗液は、水に前記の機能成分やバインダー成分が溶解および／または分散した水性塗液を使用することが特に好ましい。この水性塗液には機能成分やバインダー成分に、例えばフィラー、界面活性剤、酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、顔料、蛍光増白剤、可塑剤、架橋剤、潤滑剤、紫外線吸収剤等の成分を添加することができる。水性塗液の固形分濃度は通常、１〜３０ｗｔ％であるが、特に２〜２０ｗｔ％が望ましい。水性塗剤には少量の有機溶剤を含ませてもよい。
【００２５】
本発明においては、プラスチックフィルムの少なくとも片面に塗膜を設ける。
本発明においてプラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートの如きポリエステルフィルム、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２の如きポリアミドフィルム、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンの如きポリオレフィンフィルム、またそれぞれのポリマーをブレンドしたフィルムを例示できる。前記フィルムの中でもポリエステルフィルムを用いることが好ましい。
【００２６】
ポリエステルフィルムを構成するポエステルは、ジカルボン酸成分とグリコール成分とからなる結晶性線状ポリエステルであることが好ましい。このジカルボン酸成分としてはテレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸を例示することができる。これらの中、特にテレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸が好ましい。
【００２７】
またグリコール成分としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，６ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ビスフェノールＡ、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールを例示することができる。これらの中、特にエチレングリコールが好ましい。
【００２８】
前記ポリエステルは常法により製造することができるが、この平均分子量は１０，０００以上であることが好ましい。ポリエステルには、滑剤として、シリカ、アルミナ、カオリン、炭酸カルシュウム、酸化チタン、グラファイト、カーボンブラック、架橋シリコーン樹脂、メラミン樹脂、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂の微粒子を含有させることが好ましい。また所望により、例えば酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、顔料、蛍光増白剤、可塑剤、架橋剤、潤滑剤、紫外線吸収を添加することもできる。
【００２９】
本発明においては、プラスチックフィルムは従来から知られている方法、条件で、または当業界に蓄積されている方法、条件で製造することができる。例えばポリエステルフィルムの場合、ポリエステルを溶融押出し、急冷固化して未延伸フィルムとし、該未延伸フィルムを延伸、熱固定処理することで製造することができる。延伸は、通常ポリエステルの二次転移点以上の温度で、少なくとも縦方向、横方向の各方向に２倍以上、好ましくは３倍以上の倍率で行う。
【００３０】
本発明では、かかるプラスチックフィルム、特にポリエステルフィルムの製造過程において、塗液、好ましくは水性塗液を塗布し、その後乾燥、延伸処理を行う。すなわち縦延伸フィルムに水性塗液を塗布し、乾燥後または乾燥しつつ横方向に延伸する。必要なら更に縦方向や横方向に再延伸し、更に熱処理して積層フィルムとする。塗布位置での湿潤塗布量は、好ましくは１〜２０ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは２〜１２ｇ／ｍ^２である。塗布した後、好ましくは乾燥しつつ横方向に延伸するが、必要であれば更に縦方向及び／または横方向に再縦延伸し、熱処理することができる。乾燥、延伸後の塗膜厚さは、好ましくは０．００５〜３μｍ、さらに好ましくは０．０１５〜１μｍである。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明する。尚、例中の測定値、物性値は下記の方法で測定した。
【００３２】
（１）擦り傷Ａの個数
暗室にて二軸延伸ポリエステルフィルムをハロゲンライトで照射し、１０×１０ｃｍ四方の傷の個数を数え擦り傷Ａとした。このとき、明らかにサンプリングの際にできた傷（例えば、フィルムの長手方向ではなく、横に流れた様な傷）は個数から除外した。
【００３３】
（２）擦り傷Ｂの評価
塗布後でテンターに入る前の一軸延伸ポリエステルフィルムにハロゲンライトを照射し目視で擦り傷の状況を確認した。
擦り傷がない ○
擦り傷が目立つ ×
【００３４】
（３）クリップ外れ
テンターのクリップでフィルムの耳がつかめない回数を数えた。
【００３５】
（４）総合評価
擦り傷とクリップ外れでフィルムの製品レベルを総合判定した。
擦り傷がある ×：製品不可レベル
クリップ外れが２回以上 ×：製品不可レベル
クリップ外れ、擦り傷がともにない ○：製品レベル
【００３６】
（５）フィルムの張力（Ｔ）
張力検出ロール６の両端に取り付けたロードセル５の合力Ｆ（Ｋｇ）を測定し、フィルムと張力検出ロールの抱き角α（接触する範囲の中心角）、および塗工部のフィルム幅Ｂ（ｍ）を用い次式で求めた。
Ｔ（Ｋｇ／ｍ）＝Ｆ／２／Ｂ／ｓｉｎα
【００３７】
（６）表面粗さ（中心線表面粗さＲａ）
表裏両面に塗膜を設けたフィルムの表裏両画（塗膜面）を表面粗さ計（東京精密（株）サーフコム１１１Ａ）で測定し、その平均値を算出して表面粗さＲａとした。
【００３８】
（７）アプリケーターロールの表面粗さ（最大高さＲｍａｘ）
ロールの表面を表面粗さ計（東京精密（株）サーフコム１１１Ａ）で測定し、その凸部の高さの最大値と凹部の高さの最小値の差をＲｍａｘとした。
【００３９】
（８）固有粘度
オルソクロロフェノール溶媒による溶液の粘度を３５℃にて測定し求めた。
【００４０】
（９）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＪＩＳＫ２１７１に準じて、デュポン製ＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｔ２０００型示差熱量計（ＤＳＣ）にて、１０℃／分の昇温速度にて測定した。
【００４１】
［実施例１］
図１に示す装置を用い二軸延伸フィルムの製膜中に塗布を行った。
【００４２】
まず、カオリンを少量添加した固有粘度が０．６５ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ：７０℃）のペレットを１８０℃で４時間乾燥した後に、２７０〜３００℃に加熱された押出機に供給し、押出し成形ダイによりシート状に成形した。更に、このフィルムを表面温度２５℃の冷却ドラム上に静電気で密着固化させつつ、フィルムをクーリングナイフで空冷しながら、未延伸フィルムを得た。次いでこの未延伸フィルムを７５℃の加熱ロール群で予熱し、更に７５℃に加熱されたロールと５０℃に温調された一対のロールの周速差を利用し赤外線ヒーターで非接触に加熱しながら縦方向に３．１倍に縦延伸し、次いで２０〜５０℃のロール群で冷却し、製品部の厚みが６００μｍの一軸延伸フィルムを得た。この１０ｍ／分で製膜されている一軸延伸フィルムの製品部の片面に、後述の組成を有する塗液をフィルムスピードのおよそ１．２倍の周速で逆回転するアプリケーターロールにて塗布しテンターへと導いた。テンターはフィルム張力が９００Ｋｇ／ｍとなるよう速度調整し、該フィルムの両端をクリップで把持しながら１２０℃の熱雰囲気中で３．２倍に横延伸した。
【００４３】
こうして二軸延伸された厚み１８８μｍの二軸延伸フィルムを連続２４時間の間製膜し、擦り傷の個数を測定し表１に示した。得られたフィルムは製品レベルの擦り傷の無いフィルムであった。尚、フィルムの表面粗さＲａは０．０１０μｍであった。
アプリケーターロール：
材質表面ハードクロムメッキ
Ｒｍａｘ０．４μｍ
塗液：
酸成分がテレフタル酸（９０モル％）、イソフタル酸（６モル％）および５−スルホイソフタル酸カリウム（４モル％）、グリコール成分がエチレングリコール（９５モル％）およびネオペンチルグリコール（５モル％）の共重合ポリエステル（Ｔｇ＝６８℃）が８０重量％、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスカプリル酸アミドが５重量％、アクリル系樹脂微粒子（平均粒径：０．０３μｍ）が１０重量％およびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルが５重量％の組成からなる、固形分濃度８％の水性塗液。
【００４４】
［実施例２］
テンターの速度比率を落としてフィルム張力を４００Ｋｇ／ｍとし、テンターの入り口の前でフィルム両端の耳をガイド板で持ち上げた以外は実施例１と同様に塗布した。表１の通り擦り傷もなく、また連続２４時間の間、クリップ外れもなかった。
【００４５】
［比較例１］
テンターの速度比率を上げてフィルム張力を１２００Ｋｇ／ｍとした以外は実施例１と同様に塗布した。表１の通り擦り傷が多数発生した。
【００４６】
［比較例２］
テンターの速度比率を落としてフィルム張力を縦方向に２００Ｋｇ／ｍとした以外は実施例２と同様に塗布した。クリップ外れが発生し２４時間で製品ロールを得ることができなかった。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【発明の効果】
本発明のプラスチックフィルムの製膜工程における塗布方法によれば、擦り傷がなく安定な塗布を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施態様を示したアプリケーターロールを含む塗布装置とテンターの側面図である。
【図２】本発明の一つの実施形態を示す塗布装置の平面図である。
【図３】本発明の一つの実施形態を示すガイド板の図である。
【図４】本発明の一つの実施形態を示すクロスガイダーの図である。
【符号の説明】
１アプリケーターロール
２ピックアップロール
３塗液
４走行フィルム
５ロードセル
６張力検出ロール
７ガイド板
８テンター
９クリップ
１０フィルムの耳
１１ａ，１１ｂクロスガイダー
ａフィルムの走行方向
ｂアプリケーターロールの回転方向
ｃピックアップロールの回転方向
ｄ塗工部

Claims

縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、フィルムの走行方向に対して逆方向に回転するアプリケーターロールで塗液を塗布しこれに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸する塗液の塗付方法において、アプリケーターロールに接触する部分のフィルムの縦方向の張力を３００〜１０００Ｋｇ／ｍとすることを特徴とする、塗液の塗布方法。
フィルムが、フィルムの耳を持ち上げる手段により支持される、請求項１記載の塗布方法。
フィルムの耳を持ち上げる手段がガイド板である、請求項２記載の塗布方法。
フィルムの耳を持ち上げる手段がロールである、請求項３記載の塗布方法。
フィルムの耳を持ち上げる手段が、テンターの入り口に設けられている、請求項２記載の塗布方法。
アプリケーターロールが金属ロールまたはメッキロールであり、その表面粗さの最大高さＲｍａｘが０．１〜１．６μｍである、請求項１記載の塗布方法。
フィルムの塗膜の最終延伸後の表面粗さＲａが０．００１〜０．０３０μｍである、請求項１記載の塗布方法。
フィルムの最終延伸後の塗膜表面に傷がない、請求項１記載の塗布方法。
縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、フィルムの走行方向に対して逆方向に回転するアプリケーターロールで塗液を塗布し、これに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸することにより塗膜を有するフィルムを製造する方法であって、塗布の際にアプリケーターロールに接触する部分のフィルムの張力を３００〜１０００Ｋｇ／ｍとすることを特徴とする、フィルムを製造する方法。