JP2006095489A - 塗布膜の硬化方法、装置及び光学フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えることができる塗布膜の硬化方法、装置及び光学フィルムを提供する。
【解決手段】走行する帯状の支持体１６の表面に形成された塗布膜に紫外線照射手段５０により紫外線を照射して塗布膜を硬化させる塗布膜の硬化方法。紫外線照射手段の照射面に対し、所定間隔をもって対向させて支持体の表面を配置するとともに、照射面の周縁より支持体に向かって張り出し部材５６Ａを延設し、張り出し部材により照射面と支持体との間に密閉空間を形成し、密閉空間内部に不活性ガスを供給しながら紫外線を照射する方法である。張り出し部材５６Ａの先端部を１５０°Ｃ以上の耐熱性を有する樹脂材又は１５０°Ｃ以上の耐熱性を有するゴム材で形成するとともに、張り出し部材の先端部と支持体の表面との間隔を５ｍｍ以下とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は塗布膜の硬化方法、装置及び光学フィルムに係り、特に、低酸素濃度のもとで塗布膜を硬化させるのに好適な塗布膜の硬化方法、装置、及びこれにより製造された光学フィルムに関する。

近年、光学フィルムの需要が増加しつつある。この光学フィルムとしては、液晶セルに位相差板として使用される光学補償フィルムや、反射防止フィルム、防眩性フィルム等の各種の機能を有するフィルムが代表的である。

このような光学フィルムの製造方法の代表的なものとして、帯状可撓性の支持体（以下、「ウェブ」と言う）の表面に各種塗布装置を使用して塗布液を塗布し、これを乾燥させ、その後に硬化させて各種組成の塗布層を形成する方法が挙げられる。この硬化にはＵＶ硬化手段が採用されることが多い。

このようなＵＶ硬化工程における、硬化効率は重要である。特に酸素が介在すると、その重合／架橋過程において阻害因子となり、塗布層の強度や下地基材であるウェブと塗布層との結合性が低下することになり、ひいては塗布層の硬度や密着力などが低下することが知られている。

一般的に、光学フイルム等に代表される、ディスプレー材料に要求される性能品質は非常に高い品質が要求される。たとえば、耐傷性については、フイルムの使用環境や製造プロセスにおけるキズ防止などから高いレベルが要求されるが、これらの性能は膜を構成する高分子樹脂の強さに大きく依存する。

これらは通常、モノマーといわれる低分子の樹脂をＵＶ光により重合させ高分子化して形成されるが、ＵＶ照射の下では通常酸素濃度を低下させる場合が多い。これは、ＵＶ照射の下では、開始剤より発生するラジカルが樹脂の重合に大きな役割を果たすが、酸素が存在するとこのラジカルが消失してしまう。したがって、酸素濃度を下げることがきわめて重要である。

このような酸素の介在に対処する方法や装置としては、従来より各種の提案がなされている（特許文献１等参照。）。

この提案は、ＵＶ照射部分を不活性ガスで充填し酸素を除去する構成を採用している。具体的には、照射部分全体を金属部材などで覆い、その中に不活性ガスを導入し噴出させる。

この場合、酸素濃度を低下させる手段としては、窒素ガスなどの不活性ガスによるパージが一般的である。その際、いかにして酸素を速やかに、かつ徹底的に除去するかが重要であると同時に、外部より入ってくる酸素をいかに排除するかが重要である。
特開平１１−１０４５６２号

しかしながら、特許文献１で提案されているような構成のものでは、昨今の要求には充分には対応しきれていないのが実状である。すなわち、この構成では、ウェブが巻き掛けられるローラを包むようにケースが設けられているが、このケースの内容積が大きいことと、ウェブが出入するスリットの開口幅が５ｍｍ程度と広いことより、ケース内の酸素濃度を低下させるためには、非常に多くの不活性ガスのパージが必要である。したがって、不活性ガス（通常は窒素ガス）の使用により大幅なコストアップを生じる。

また、ケースの外部より酸素の進入を防ぐために、ウェブが出入するスリットの開口幅を極力小さくしたいが、ウェブの走行によるバタツキや、ケースの寸法精度及びケースのＵＶ照射による熱膨張などの変形により、ケースがウェブやローラ等と接触する可能性が高く、スリットの開口幅をあまり小さくできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えることができる塗布膜の硬化方法、装置及び光学フィルムを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、走行する帯状の支持体の表面に形成された塗布膜に紫外線照射手段により紫外線を照射して前記塗布膜を硬化させる塗布膜の硬化方法において、前記紫外線照射手段の照射面に対し、所定間隔をもって対向させて前記支持体の表面を配置するとともに、前記照射面の周縁より前記支持体に向かって張り出し部材を延設し、該張り出し部材により前記照射面と前記支持体との間に密閉空間を形成し、該密閉空間内部に不活性ガスを供給しながら紫外線を照射する方法であって、前記張り出し部材の先端部を樹脂材又はゴム材で形成することを特徴とする塗布膜の硬化方法を提供する。

また、本発明は、前記目的を達成するために、帯状の支持体の表面に形成された塗布膜に紫外線を照射して該塗布膜を硬化させる紫外線照射手段と、前記支持体を走行させるとともに、前記紫外線照射手段の照射面に対し、所定間隔をもって対向させて前記支持体の表面を配置させる支持体走行手段と、前記紫外線照射手段の照射面の周縁より前記支持体に向かって延設された張り出し部材により前記照射面と前記支持体との間に密閉空間を形成する囲いと、前記密閉空間内部に不活性ガスを供給するガス供給手段と、を備える塗布膜の硬化装置であって、前記張り出し部材の先端部が１５０°Ｃ以上の耐熱性を有する樹脂材又は１５０°Ｃ以上の耐熱性を有するゴム材で形成されているとともに、前記張り出し部材の先端部と前記支持体の表面との間隔が５ｍｍ以下となっていることを特徴とする塗布膜の硬化装置を提供する。

本発明によれば、張り出し部材の先端部が樹脂材又はゴム材で形成されているので、低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えることができる。また、張り出し部材の寸法精度及び張り出し部材等のＵＶ照射による熱膨張などの変形により、万一張り出し部材の先端部が支持体の表面と接触しても、張り出し部材の先端部が樹脂材又はゴム材で形成されているので、塗布層の品質に与える影響は非常に少ない。

なお、前記密閉空間内部の酸素濃度を５００ｐｐｍ以下に制御することが好ましい。

本発明において、前記張り出し部材の先端部の樹脂材又はゴム材が１５０°Ｃ以上の耐熱性を有することが好ましい。このように、張り出し部材の先端部が耐熱性を有するので、ＵＶ照射による熱で劣化することはない。なお、樹脂材又はゴム材の１５０°Ｃ以上の耐熱性とは、表面が１５０°Ｃ以上になっても、軟化したり、変質したりしないことを意味する。この耐熱性は、２００°Ｃ以上であることがより好ましい。

また、本発明において、前記張り出し部材の先端部と前記支持体の表面との間隔を５ｍｍ以下とすることが好ましい。このように、張り出し部材の先端部と支持体の表面との間隔が５ｍｍ以下（たとえば、２ｍｍ、３ｍｍ等）となっているので、不活性ガスの使用量を抑えることができ、本発明の効果が一層発揮できる。

また、本発明において、前記張り出し部材の先端部がポリイミドよりなることが好ましい。このようなポリイミドよりなる先端部であれば、充分な耐熱性を有するうえに、万一張り出し部材の先端部が支持体の表面と接触しても、柔軟な部材であるので、塗布層の品質に与える影響は非常に少ない。

また、本発明において、前記支持体が前記紫外線照射手段の照射面に対向配置されている箇所において、該支持体がローラ部材に巻き掛けられて支持されていることが好ましい。また、本発明において、前記張り出し部材が、前記ローラ部材及び該ローラ部材に巻き掛けられている前記支持体に対向配置されていることが好ましい。支持体の支持方法は、各種の構成が採用できるが、このような支持方法であれば、支持体の振れなどがなく、安定的に支持体と張り出し部材との間隔を狭く維持することができ、塗布層の品質を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えるのに好適である。

また、本発明は、前記の塗布膜の硬化方法を使用して前記支持体の表面に形成された塗布膜を硬化させ塗布層を形成したことを特徴とする光学フィルムを提供する。

本発明によれば、前記の塗布膜の硬化方法により塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を良好にできるので、光学フィルムとして良好な品質が得られる。

本発明において、前記塗布層の硬度がＪＩＳ Ｋ５６００−５−４で規定する鉛筆硬度で２Ｈ以上であることが好ましい。このような鉛筆硬度であれば、光学フィルムとして好ましい。なお、この鉛筆硬度の測定は、荷重５００ｇで行うものとする。

以上説明したように、本発明によれば、張り出し部材の先端部が樹脂材又はゴム材で形成されているので、低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えることができる。また、張り出し部材の寸法精度及び張り出し部材等のＵＶ照射による熱膨張などの変形により、万一張り出し部材の先端部が支持体の表面と接触しても、張り出し部材の先端部が樹脂材又はゴム材で形成されているので、塗布層の品質に与える影響は非常に少ない。

以下、添付図面に従って本発明に係る塗布膜の硬化方法、装置及び光学フィルムの好ましい実施の形態について詳説する。図１は、本発明に係る塗布膜の硬化方法、及び装置が適用される光学フィルムの製造ラインを説明する説明図である。図２及び図３は、この製造ラインのうち、塗布膜の硬化装置の一例を示すもので、図２は、斜視図であり、図３は断面図である。

光学フィルムの製造ライン１０は、図１に示されるように、送り出し機６６から予めポリマー層が形成された透明支持体であるウエブ１６が送り出されるようになっている。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされて除塵機７４に送りこまれるようになっている。除塵機７４は、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除くことができるようになっている。

除塵機７４の下流には、グラビア塗布装置１００が設けられており、塗布液がウエブ１６に塗布できるようになっている。グラビア塗布装置１００の詳細については後述する。

グラビア塗布装置１００の下流には、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８が順次設けられており、ウエブ１６上に液晶層が形成できるようになっている。更に、この下流には塗布膜の硬化装置である紫外線照射装置５０が設けられており、紫外線照射により、液晶を架橋させ、所望のポリマーを形成できるようになっている。そして、この下流に設けられた巻取り機８２により、ポリマーが形成されたウエブ１６が巻き取られるようになっている。

グラビア塗布装置１００は、上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８でガイドされて走行するウエブ１６に対して、回転駆動されるグラビアローラ１２によりウエブ１６に所期の膜厚の塗布液を塗布する装置である。

グラビアローラ１２、上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、ウエブ１６の幅と略同一の長さを有する。グラビアローラ１２は、図１の矢印に示される方向に回転駆動される。この回転方向は、ウエブ１６の走行方向に対して逆転方向となる。なお、図１とは逆の順転の駆動による塗布も、塗布条件によっては採用できる。

グラビアローラ１２の駆動方法は、インバータモータによるダイレクト駆動（軸直結）であるが、各種モータと減速機（ギアヘッド）との組み合わせ、各種モータよりタイミングベルト等の巻き掛け伝達手段による方法であってもよい。

グラビアローラ１２表面のセル（ｃｅｌｌ）形状は、公知のピラミッド型、格子型及び斜線型等のいずれであってもよい。すなわち、塗布速度、塗布液の粘度、塗布層厚等により適宜のセルを選択すればよい。

グラビアローラ１２の下方には、液受けパン１４が設けられており、この液受けパン１４には塗布液が満たされている。そして、グラビアローラ１２の約下半分は塗布液に浸漬されている。この構成により、グラビアローラ１２表面のセルに塗布液が供給されることとなる。

塗布前に塗布液の余剰分を掻き落とすべく、グラビアローラ１２の約１０時の位置にその先端が接するようにドクターブレード１５が設置されている。このドクターブレード１５は、基端部の回動中心１５Ａを中心として、図１の矢印方向に、図示しない付勢手段により付勢されている。

上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、グラビアローラ１２と平行な状態で支持されている。そして、上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、両端部分を軸受部材（ボール軸受等）により回動自在に支持され、駆動機構を付されない構成のものが好ましい。

上述したグラビア塗布装置１００は、特に薄層塗布に有効であるので、たとえば、ウエット塗布量が１０ｍｌ／ｍ² 以下（塗布時の膜厚が１０μｍ以下）の超薄層塗布を行う光学フィルムの製造ラインに好適に適用できる。

本実施の形態において、グラビア塗布装置１００は、クリーンルーム等の清浄な雰囲気に設置するとよい。その際、清浄度はクラス１０００以下が好ましく、クラス１００以下がより好ましく、クラス１０以下が更に好ましい。

本発明において、塗布される塗布液の塗布層の数は単層に限定されるものではなく、必要に応じて逐次多層塗布方法及び同時多層塗布方法にも適用できる。

なお、塗布液の塗布方法としては、上述したグラビア塗布装置１００以外に、バーコータ、ロールコータ（トランスファロールコータ、リバースロールコータ等）、ダイコータ、エクストルージョンコータ、ファウンテンコータ、カーテンコータ、ディップコータ、スピンコータ、スプレーコータ、インクジェットコータ、又はスライドホッパ等が採用できる。

また、図１に示される光学機能フィルムの製造ラインにおいて、ウエブ１６のテンションとしては、１００〜３００Ｎ／ｍにすることが好ましい。

次に、本発明の特徴部分である紫外線照射装置５０について説明する。図１〜図３に示されるように、紫外線照射装置５０は、紫外線ランプハウス５２と、支持ローラ５４と、紫外線ランプハウス５２の照射面の四周の周縁よりウエブ１６に向かって延設された張り出し部材５６Ａにより照射面とウエブ１６との間に密閉空間を形成する囲い５６と、この密閉空間内部に不活性ガスを供給する図示しないガス供給手段とよりなる。

紫外線ランプハウス５２は、ウエブ１６の表面に形成された塗布膜に紫外線を照射してこの塗布膜を硬化させる紫外線照射手段であり、図２に示されるように、内部に紫外線ランプ５２Ａと反射ミラー５２Ｂが配されている。そして、紫外線ランプハウス５２の照射面である先端面には、石英ガラスが全面を覆って配されている。

支持ローラ５４は、ウエブ１６が紫外線ランプハウス５２の照射面に対向配置されている箇所において、ウエブ１６を巻き掛けて支持するローラ部材であり、ウエブ１６の幅と略同一、又はウエブ１６の幅より若干大き目の長さを有する。

囲い５６を形成する張り出し部材５６Ａの先端部は１５０°Ｃ以上の耐熱性を有する樹脂材であるポリイミドシートにより形成されている。また、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）が５ｍｍ以下となっている。

このような構成とすることにより、張り出し部材５６Ａの先端部が耐熱性を有する部材で形成されており、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔が５ｍｍ以下（たとえば、２ｍｍ、３ｍｍ等）となっているので、低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えることができる。

また、張り出し部材５６Ａの寸法精度及び張り出し部材５６Ａ等のＵＶ照射による熱膨張などの変形により、万一張り出し部材５６Ａの先端部がウエブ１６の表面と接触しても、張り出し部材５６Ａの先端部が樹脂材（たとえば、フッ素樹脂）で形成されているので、塗布層の品質に与える影響は非常に少ない。

また、ウエブ１６が振動して、万一張り出し部材５６Ａの先端部に接触した場合にも、この部分が樹脂材で形成されていれば、ウエブ１６が切断されるような事態を極力抑えることができる。

なお、張り出し部材５６Ａの先端部を、樹脂材であるポリイミドシートに代えて１５０°Ｃ以上の耐熱性を有するゴム材で形成してもよい。このようなゴム材としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等が採用できる。この場合には、張り出し部材５６Ａの先端部の軟化による変形を防ぐことができ、より効果的に酸素濃度を低下させることができる。

また、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を、紫外線ランプハウス５２の照射面の四周の周縁で全て同一寸法にせずに、紫外線ランプハウス５２の長辺方向と、短辺方向とで異ならせる構成も採用できる。

すなわち、図２に示されるように、紫外線ランプハウス５２の短辺方向では、張り出し部材５６Ａの先端部は支持ローラ５４に面しており、ウエブ１６には面していない。したがって、この間隔Ｇを非常に小さくとっても（たとえば、０〜１ｍｍ）、最悪の場合でも、張り出し部材５６Ａの先端部が支持ローラ５４に接触するだけであり、塗布層の品質に与える影響は非常に少ない。

なお、この場合、紫外線ランプハウス５２の長辺方向における、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔Ｇを、たとえば、１〜３ｍｍとできる。

次に、光学フィルムに使用される各種材料について説明する。

ウエブ１６はその用途により適宜好ましいものが選択され、具体的には透明支持体が用いられる。透明支持体としては、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。プラスチックフィルムを形成するポリマーとしては、セルロースエステル（例：トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル（例：ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）、ポリスチレン、ポリオレフィンなどが挙げられる。

塗布液は、特に限定されないが、固形分濃度０．０１〜５０重量％で、粘度０．１〜３０ｃＰ、塗布量３０ｃｃ／ｍ² 以下のものが本発明の効果が得られやすく、また、水系でも有機溶剤系でもよい。水系のバインダとしては、ゼラチンやＰＶＡなど水に溶解し、乾燥後膜を形成するものなら何でもよい。また、溶剤系のバインダとしては、モノマーでもポリマーでもよいが、たとえばモノマーの場合、二以上のエチレン性不飽和基を有するモノマー、多価アルコールと（メタ）アクリル酸とのエステル（例：エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，２，３−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート）、ビニルベンゼン及びその誘導体（例：１，４−ジビニルベンゼン、４−ビニル安息香酸−２−アクリロイルエチルエステル、１，４−ジビニルシクロヘキサノン）、ビニルスルホン（例、ジビニルスルホン）、アクリルアミド（例、メチレンビスアクリルアミド）及びメタクリルアミドが含まれる。

更に、以下の無機超微粒子を添加することができる。チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモン及びジルコニウムの酸化物からなる粒径１００ｎｍ以下の超微粒子、好ましくは５０ｎｍ以下の超微粒子。このような超微粒子の例としては、ＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｓｂ₂ Ｏ₂ 、ＩＴＯ、ＺｒＯ₂ 等が挙げられる。

バインダ中の上記微粒子の含有量は、塗布液の全重量の１０〜９０重量％であることが好ましく、２０〜８０重量％であると更に好ましい。その他のバインダの例としては、架橋性のフッ素高分子化合物があり、パーフルオロアルキル基含有シラン化合物（たとえば（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラデシル）トリエトキシシラン）等の他、含フッ素モノマー成分と架橋性基付与のためのモノマー成分を構成成分とする含フッ素共重合体が挙げられる。

上記含フッ素モノマー成分の具体例としては、たとえばフルオロオレフィン類（たとえばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール等）、（メタ）アクリル酸の部分又は完全フッ素化アルキルエステル誘導体類（たとえばビスコート６ＦＭ（大阪有機化学製）やＭ−２０２０（ダイキン製）等）、完全又は部分フッ素化ビニルエーテル類等である。

架橋性基付与のためのモノマー成分としてはグリシジルメタクリレートのように分子内に予め架橋性官能基を有する（メタ）アクリレートモノマーの他、カルボキシル基やヒドロキシル基、アミノ基、スルホン酸基等を有する（メタ）アクリレートモノマー（たとえば（メタ）アクリル酸、メチロール（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アリルアクリレート等）が挙げられる。後者は共重合の後、架橋構造を導入できることが特開平１０−２５３８８及び特開平１０−１４７７３９に知られている。

また上記含フッ素モノマーを構成単位とするポリマーだけでなく、フッ素原子を含有しないモノマーとの共重合体を用いてもよい。

併用可能なモノマー単位には特に限定はなく、たとえばオレフィン類（エチレン、プロピレン、イソプレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等）、アクリル酸エステル類（アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸２−エチルヘキシル）、メタクリル酸エステル類（メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、エチレングリコールジメタクリレート等）、スチレン誘導体（スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等）、ビニルエーテル類（メチルビニルエーテル等）、ビニルエステル類（酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、桂皮酸ビニル等）、アクリルアミド類（Ｎ−ｔｅｒｔブチルアクリルアミド、Ｎ−シクロヘキシルアクリルアミド等）、メタクリルアミド類、アクリロニトリル誘導体等を挙げることができる。

溶剤としてはアルコール類、ケトン類が主に使用され、アルコールではメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどが主に使用される。ケトンではメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどが主に使用される。その他ではトルエンやアセトンなども使用される。これらは単独の場合もあるが、混合されて使用される場合もある。

次に、図１に示される光学フィルムの製造ラインを使用した光学フィルムの製造方法について説明する。先ず、送り出し機６６から、厚さが４０〜３００μｍのウエブ１６が送り出される。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされて除塵機７４に送りこまれ、これにより、ウエブ１６の表面に付着した塵が取り除かれる。そして、グラビア塗布装置１００により塗布液がウエブ１６に塗布される。

塗布が終了した後には、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８を経て、光学機能層が形成される。更に紫外線照射装置５０により光学機能層を照射し、塗布膜を架橋させることにより、所望のポリマーが形成される。この際、張り出し部材５６Ａの先端部が耐熱性を有する樹脂材又はゴム材で形成されており、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔が５ｍｍ以下（たとえば、２ｍｍ、３ｍｍ等）となっているので、低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させるとともに、不活性ガスの使用量を抑えることができる。

また、張り出し部材５６Ａの寸法精度及び張り出し部材５６Ａ等のＵＶ照射による熱膨張などの変形により、万一張り出し部材５６Ａの先端部がウエブ１６の表面と接触しても、張り出し部材５６Ａの先端部が樹脂材又はゴム材で形成されているので、塗布層の品質に与える影響は非常に少ない。

そして、このポリマーが形成されたウエブ１６は巻取り機８２により巻き取られる。

以上、本発明に係る塗布膜の硬化方法、装置及び光学フィルムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

たとえば、本実施形態では、囲い５６が紫外線ランプハウス５２の照射面の四周の周縁よりウエブ１６に向かって延設された張り出し部材５６Ａにより構成されているが、この囲い５６を紫外線ランプハウス５２とは別の支持部材により支持する構成も採用できる。

このように、囲い５６を紫外線ランプハウス５２とは別の支持部材により支持すれば、紫外線ランプハウス５２が熱変形しても、この変形の影響が囲い５６に伝わりにくく、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）が変動しにくい。

なお、この構成では、密閉空間を維持できるように、囲い５６と紫外線ランプハウス５２との間の密閉をシリコーンシーラント等の柔軟な密閉部材で行えばよい。

次に、本発明の実施例を説明する。本発明の実施例として、図１に示される光学フィルムの製造ライン１０を使用して光学フィルムの製造を行った。

ウェブ１６には、幅が８００ｍｍで厚さが８０μｍＴＡＣ（トリアセチルセルロースフィルム）を使用した。

グラビア塗布装置１００に使用する防眩層用塗布液は、以下のように調整した。ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとの混合物（ＤＰＨＡ、日本化薬（株）製）７５ｇ、粒径約３０ｎｍの酸化ジルコニウム超微粒子分散物含有ハードコート塗布液（デソライトＺ−７４０１、ＪＳＲ（株）製）２４０ｇを、５２ｇのメチルエチルケトン／シクロヘキサノン＝５４／４６重量％の混合溶媒に溶解した。

得られた溶液に、光重合開始剤（イルガキュア９０７、チバファインケミカルズ（株）製）１０ｇを加え、攪拌溶解した後に、２０重量％の含フッ素オリゴマーのメチルエチルケトン溶液からなるフッ素界面活性剤（メガファックＦ−１７６ＰＦ、大日本インキ（株）製）０．９３ｇを添加した（なお、この溶液を塗布、紫外線硬化させて得られた塗布膜の屈折率は１．６５であった。）。

更に、この溶液に個数平均粒径２．０μｍ、屈折率１．６１の架橋ポリスチレン粒子（ＳＸ−２００ＨＳ、綜研化学（株）製）２０ｇを、８０ｇのメチルエチルケトン／シクロヘキサノン＝５４／４６重量％の混合溶媒に高速ディスパにて５０００ｒｐｍで１時間攪拌分散し、孔径１０μｍ、３μｍ、１μｍのポリプロピレン製フィルタ（それぞれＰＰＥ−１０、ＰＰＥ−０３、ＰＰＥ−０１、いずれも富士写真フイルム（株）製）にて濾過して得られた分散液２９ｇを添加、攪拌した後、孔径３０μｍのポリプロピレン製フィルタで濾過して防眩層用塗布液を調製した。

ウエブ１６の走行速度を２０ｍ／分に設定して、グラビア塗布装置１００でウェブ１６に塗布液を塗布し、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８で９０°Ｃに１分間保持させた後、紫外線照射装置５０における紫外線照射により、塗布層を架橋させ、ポリマー層を形成させた。

紫外線照射装置５０における照射条件として、２００Ｗ／ｃｍの出力で、３００ｍＪ／ｃｍ² の照射量とした。

実施例の紫外線照射装置５０における張り出し部材５６Ａの先端部の材質として、厚さ０．２ｍｍのポリイミドシートを使用した。張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を０〜５ｍｍまで変化させた。

これに対し、比較例（従来例）では、紫外線照射装置は金属製（ステンレス鋼）であり、張り出し部材も先端部まで金属製（ステンレス鋼）である。そして、張り出し部材の先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を全周に亘って８ｍｍとした。

密閉空間内部に供給する不活性ガスとして窒素ガスを使用し、流量を２種類の条件（４００Ｌ／分と８００Ｌ／分）で供給した。その際、密閉空間内部と連通するサンプリング配管と、これに接続された酸素濃度計により、密閉空間内部の気体をサンプリング（吸引により）し、紫外線照射中における酸素濃度を測定した。

得られた光学フィルムの品質評価として、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４で規定する鉛筆硬度を行った。なお、この鉛筆硬度の測定は、荷重５００ｇで行った。鉛筆硬度の測定結果の判定は、５回の試験を行い、キズなしが３／５以上で「良」と判定し、キズなしが２／５以下で「不良」と判定した。

以上、実施例と比較例の評価結果を図４の表に纏める。

例１の比較例〜例４の実施例では、窒素ガスの流量を８００Ｌ／分とした。

例１の比較例は、既述したように、張り出し部材の先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を全周に亘って８ｍｍ（すなわち、幅部分もサイド部も８ｍｍ）であり、この状態での酸素濃度は０．１％であった。なお、試験的に窒素ガスの流量を増加させて行ったところ、約１６００Ｌ／分の流量で酸素濃度が０．０５％に低下した。

例１の比較例における鉛筆硬度試験では、２Ｈのものでキズなしは０／５であった。したがって、判定は「不良」であり、鉛筆硬度は２Ｈ以下である。

例２の実施例は、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を全周に亘って５ｍｍ（すなわち、幅部分もサイド部も５ｍｍ）としたものであり、この状態での酸素濃度は０．０５％であった。

例２の実施例における鉛筆硬度試験では、２Ｈのものでキズなしは３／５であった。したがって、判定は「良」であり、鉛筆硬度は２Ｈである。

例３の実施例は、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を全周に亘って３ｍｍ（すなわち、幅部分もサイド部も３ｍｍ）としたものであり、この状態での酸素濃度は０．０２％であった。

例３の実施例における鉛筆硬度試験では、２Ｈのものでキズなしは５／５であった。したがって、判定は「良」であり、鉛筆硬度は３Ｈ以上である。

例４の実施例は、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を長辺方向（すなわち、幅部分）で５ｍｍとし、短辺方向（すなわち、サイド部分）で０ｍｍとしたものである。すなわち、短辺方向の張り出し部材５６Ａの先端部と支持ローラ５４の表面とが接する状態にある。この状態での酸素濃度は０．０３％であった。

例４の実施例における鉛筆硬度試験では、２Ｈのものでキズなしは５／５であった。したがって、判定は「良」であり、鉛筆硬度は２Ｈである。

例５及び例６の実施例では、窒素ガスの流量を４００Ｌ／分とした。

例５の実施例は、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を全周に亘って３ｍｍ（すなわち、幅部分もサイド部も３ｍｍ）としたものであり、この状態での酸素濃度は０．０５％であった。

例５の実施例における鉛筆硬度試験では、２Ｈのものでキズなしは４／５であった。したがって、判定は「良」であり、鉛筆硬度は３Ｈ以上である。

例６の実施例は、張り出し部材５６Ａの先端部とウエブ１６の表面との間隔（図３のＧ）を長辺方向（すなわち、幅部分）で５ｍｍとし、短辺方向（すなわち、サイド部分）で０ｍｍとしたものである。すなわち、短辺方向の張り出し部材５６Ａの先端部と支持ローラ５４の表面とが接する状態にある。この状態での酸素濃度は０．０５％であった。

例６の実施例における鉛筆硬度試験では、２Ｈのものでキズなしは４／５であった。したがって、判定は「良」であり、鉛筆硬度は２Ｈである。

以上の結果より、本発明の紫外線照射装置５０によれば、低酸素濃度の下で塗布膜を硬化させ、塗布層の品質（硬度、密着性、 等）を向上させることができることが解った。

本発明に係る塗布膜の硬化方法及び装置が適用される光学フィルムの製造ラインの構成図 図１の塗布膜の硬化装置の構成を示す斜視図 図１の塗布膜の硬化装置の構成を示す断面図 実施例の結果を示す表

符号の説明

１０…光学フィルムの製造ライン、１２…グラビアローラ、１４…液受けパン、１５…ドクターブレード、１６…ウエブ、１７、１８…ガイドローラ、５０…紫外線照射装置、５２…紫外線ランプハウス、５４…支持ローラ、５６…囲い、５６Ａ…張り出し部材、６６…送り出し機、６８…ガイドローラ、７０…プレ塗布装置、７６…乾燥ゾーン、７８…加熱ゾーン、８２…巻取り機

Claims (10)

1. 走行する帯状の支持体の表面に形成された塗布膜に紫外線照射手段により紫外線を照射して前記塗布膜を硬化させる塗布膜の硬化方法において、
   前記紫外線照射手段の照射面に対し、所定間隔をもって対向させて前記支持体の表面を配置するとともに、前記照射面の周縁より前記支持体に向かって張り出し部材を延設し、該張り出し部材により前記照射面と前記支持体との間に密閉空間を形成し、
   該密閉空間内部に不活性ガスを供給しながら紫外線を照射する方法であって、
   前記張り出し部材の先端部を樹脂材又はゴム材で形成することを特徴とする塗布膜の硬化方法。
2. 前記張り出し部材の先端部の樹脂材又はゴム材が１５０°Ｃ以上の耐熱性を有する請求項１に記載の塗布膜の硬化方法。
3. 前記張り出し部材の先端部と前記支持体の表面との間隔を５ｍｍ以下とする請求項１又は２に記載の塗布膜の硬化方法。
4. 前記張り出し部材の先端部がポリイミドよりなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布膜の硬化方法。
5. 前記支持体が前記紫外線照射手段の照射面に対向配置されている箇所において、該支持体がローラ部材に巻き掛けられて支持されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布膜の硬化方法。
6. 前記張り出し部材が、前記ローラ部材及び該ローラ部材に巻き掛けられている前記支持体に対向配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の塗布膜の硬化方法。
7. 前記密閉空間内部の酸素濃度を５００ｐｐｍ以下に制御する請求項１〜６のいずれか１項に記載の塗布膜の硬化方法。
8. 前記請求項１〜７のいずれか１項に記載の塗布膜の硬化方法を使用して前記支持体の表面に形成された塗布膜を硬化させ塗布層を形成したことを特徴とする光学フィルム。
9. 前記塗布層の硬度がＪＩＳ Ｋ５６００−５−４で規定する鉛筆硬度で２Ｈ以上である請求項８に記載の光学フィルム。
10. 帯状の支持体の表面に形成された塗布膜に紫外線を照射して該塗布膜を硬化させる紫外線照射手段と、
    前記支持体を走行させるとともに、前記紫外線照射手段の照射面に対し、所定間隔をもって対向させて前記支持体の表面を配置させる支持体走行手段と、
    前記紫外線照射手段の照射面の周縁より前記支持体に向かって延設された張り出し部材により前記照射面と前記支持体との間に密閉空間を形成する囲いと、
    前記密閉空間内部に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
    を備える塗布膜の硬化装置であって、
    前記張り出し部材の先端部が１５０°Ｃ以上の耐熱性を有する樹脂材又は１５０°Ｃ以上の耐熱性を有するゴム材で形成されているとともに、前記張り出し部材の先端部と前記支持体の表面との間隔が５ｍｍ以下となっていることを特徴とする塗布膜の硬化装置。
    
    

Images