JP2008050428A

JP2008050428A - フィルム巻取り式紫外線処理装置

Info

Publication number: JP2008050428A
Application number: JP2006226305A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shirai; 励白井; Yuki Watanabe; 祐樹渡邉; Kunio Ishii; 邦夫石井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】
連続で走行する長尺かつ幅広なフィルムである支持体と機能層との間の密着性の向上方法を提供する。
【解決手段】
長尺かつ幅広なフィルムである支持体を連続的に搬送する巻きだし手段、該支持体表面に紫外線処理を施す紫外線処理手段、該支持体を連続的に巻き取る巻き取り手段を有するフィルム巻き取り式紫外線処理装置において、該紫外線処理手段が、光の波長１７２ｎｍにピークを持つ紫外線を該支持体表面に照射する機構を有するフィルム巻き取り式紫外線処理装置を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、トリアセチルセルロース（以下ＴＡＣと称する）フィルムとポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと称する）層で代表される様な、機能層、又は機能層と該機能層に積層する他の機能層との間の密着性を向上させるフィルム巻取り式紫外線処理装置に関する。

ＴＡＣフィルムを支持体とし、その表面に機能層を設けたり、該機能層の表面にさらに他の機能層を積層したりすることで作製される、いわゆる光学フィルムの製造において、該支持体に機能層を設ける際、または、機能層に他の機能層を積層する際、互いの組成が大きく異なると、得てして充分な密着性が得られないことが多い。

例えば、偏光板用の保護フィルムに、ヨウ素や染料を吸着配向させたポリビニルアルコールフィルムを貼り合わせた偏光板の場合、保護フィルムとポリビニルアルコールフィルムとの密着性の向上が問題となる。

また、液晶ディスプレイに代表される各種ディスプレイの表面には、透明基材フィルム上に耐擦傷性機能を有するハードコート層が設けられ、外光の反射によるコントラスト低下や像の映り込みを防止するための反射防止層をハードコート層に積層する。この場合、ハードコート層と反射防止層で組成が大きく異なる場合、充分な密着性が得られない。

そのため、従来から積層又は密着させる面を強アルカリ液に浸漬させ、鹸化処理することで表面を親水化させ、密着性を向上させることが図られてきた。例えば、特許文献１のように、三酢酸セルロース上に光学異方性層を積層する際、密着性を改良するために、三酢酸セルロースを鹸化することが効果的であることが知られている。

また、密着性を向上させる手法として、コロナ処理面あるいは紫外線（以下ＵＶと称する）オゾン処理がある。例えば、特許文献２のように、偏光子保護フィルムと偏光子フィルムとの密着性を向上させるために、コロナ処理あるいはＵＶオゾン処理を施すことが知られている。

さらに、特許文献３のように、フッ素樹脂表面を低温プラズマ処理した後、エキシマレーザー光又はＡｒＦエキシマレーザー光照射処理に付すことを特徴とする表面改質法が知られている。
特開平８−９４８３８号公報特開２００２−３２８２２４号公報特開平６−２２０２２８号公報

しかしながら、アルカリ処理に関しては、廃液等の環境負荷や高濃度のアルカリ溶液を使用することによる安全面での問題がある。また、独立した大型の設備が必要となるため、工程が複雑化するという欠点がある。

また、従来のＵＶオゾン処理あるいはコロナ処理による表面処理は、アルカリ処理のような環境・安全面での問題や工程の複雑化といった問題は比較的少ない。しかしながら、従来のＵＶオゾン処理に関しては処理時間が遅く、コロナ処理に関しては、高速走行処理は可能だが、効果が弱いという欠点がある。

また、低温プラズマ処理した後エキシマレーザー光又はＡｒＦエキシマレーザー光照射処理減圧下での処理をする場合、低温プラズマ処理については真空雰囲気下で行うため大型装置が必要となり、レーザー光による処理は、均一処理が難しい。また、どちらも連続して走行する長尺かつ幅広なフィルムを均一に処理するには不向きである。

従って、本発明は、連続で走行する長尺かつ幅広なフィルムである支持体と機能層、又は機能層と該機能層に積層する他の機能層との間の密着性の向上を図ることを課題とした。

本発明は、前記課題を鑑みてなされたものであって、走行する長尺かつ幅広なフィルムである支持体と機能層、又は機能層と該機能層に積層する他の機能層との間の密着性を向上させるために、より簡略化された設備で、かつ連続して均一な表面改質を高速で行うことを目的とするものである。

具体的には、請求項１にかかる発明は、長尺かつ幅広なフィルムである支持体を連続的に搬送する巻き出し手段、
該支持体表面に紫外線処理を施す紫外線処理手段、
該支持体を連続的に巻き取る巻き取り手段
を有することを特徴とするフィルム巻取り式紫外線処理装置において、
該紫外線処理手段が、光の波長が１７２ｎｍにピークを持つ紫外線を該支持体表面に照射する機構を有することを特徴とするフィルム巻取り式紫外線処理装置を提供するものである。

ちなみに、実際の発光は数ｎｍの幅で発光するので、±２ｎｍ程度のピークのずれが起こることがある。

また、請求項２にかかる発明は、前記紫外線処理手段が、紫外線処理空間の酸素濃度を０．００１〜２０．８％の範囲内で調節することができる窒素供給機構を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置を提供するものである。

また、請求項３にかかる発明は、前記紫外線処理手段が、紫外線処理空間の湿度を２５〜９０％の範囲内で調節することができる水蒸気供給機構を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置を提供するものである。

また、請求項４にかかる発明は、前記紫外線処理手段が、紫外線処理空間での該基材表面温度を２０〜６０℃の範囲内で調節することができる基材温度調節機構を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置を提供するものである。

また、請求項５にかかる発明は、紫外線照射によるフィルム改質を複数回連続で実施することが可能である請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置を提供するものである。

本発明の構造を用いることにより、走行する長尺かつ幅広なフィルムである支持体と機
能層、又は機能層と該機能層に積層される他の機能層との間の密着性を、より簡略化された設備で、かつ連続して均一な表面改質を高速で行うことで向上させるという効果を発現する。

本発明の実施形態を、図面に従って述べる。

走行する長尺かつ幅広なフィルムである支持体と機能層、又は機能層と該機能層に積層される他の機能層との間の密着性を向上させるために、次のような順序で表面処理を行うのがよい。

一般的には紫外線を照射することにより、大気中の酸素からオゾンが生成し、そのオゾンから分離した酸素ラジカルが処理表面の主鎖に導入される。しかし酸素がオゾン変化する際に紫外線の持つエネルギーを吸収してしまう為、その処理効果が弱まってしまうと言う問題がある。

第一に酸素濃度を０．０１％以下にした処理空間で紫外線処理をすることが望ましい。従来よりエネルギーの高い１７２ｎｍにピークを持つ紫外線を照射する際に、紫外線を吸収してしまう酸素が少ないため紫外線の持つエネルギーを直接炭素と酸素の結合を高速で切断することができる。

より密着性を向上させるために、第二に、処理空間で酸素濃度を１０％〜２０．８％、湿度を９０％にした処理空間にて紫外線を照射することが望ましい。これにより、結合が切断されると同時に、処理表面の酸素含有率を高め、より多くのヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基などの親水基を導入できる。

また窒素は乾燥した状態で供給されることからＴＡＣフィルムの水分も失わせてしまい、フィルムを変質させてしまうが、加湿器を通して蒸留水、または純水と共に処理空間に供給することでフィルム自体の含有水分を変化させることなく処理が可能となる。

処理の順序に関しては、第一に高エネルギー処理である酸素濃度が低い処理、第二に高効率で表面分子に酸素を導入できる紫外線処理を施すのがよい。しかし、フィルムの搬送速度が高速になるとその処理効果が十分に取れない場合は酸素濃度、湿度を変化させた紫外線照射処理を繰り返すことが必要である。

さらに効率よく酸素ラジカルを生成させるために窒素以外に、不活性ガス、二酸化炭素、一酸化炭素、過酸化水素のうち１種又は２種以上のガスを入れるとよい。好ましくは、紫外線吸収の少ない窒素雰囲気がよい。

紫外線照射装置において処理空間上でフィルムを２０℃〜６０℃でロール表面を調節できる温調ロールを利用して巻き取ることが望ましい。

ＴＡＣフィルム表面を温調することで、処理を高速化また安定化させられる。特に酸素濃度を低下させた処理空間では高温で、加湿した処理空間では低温で処理することが望ましい。

透明基材フィルム１は、アセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系フィルム、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等のポリエステル系フィルム、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系フィルム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

積層される機能層２又は３は、例えば、高硬度、反射防止、防眩、偏光などの機能を有し、組成としては、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、アミド系、ポリビニルアルコール系、エポキシ系、シリコーン系等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、該機能層には、シリカ、二酸化チタン等の微粒子や、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質、フッ素系材料が添加されているものを含んでいてもよい。

光学フィルム４とは、透明基材フィルム１に機能層を１種又は２種以上積層することで、例えば、高硬度、反射防止、防眩、偏光などの機能を発現するフィルムである。

透明基材フィルムに厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースを用い表面に、はじめに酸素濃度０．００５％、湿度３０％、基板温度６０℃で紫外線処理を施す。

次に酸素濃度５％、湿度８０％、基板温度３０℃の環境下、続いて２０％、湿度４０％、基板温度４０℃にて紫外線処理を実施した。

水蒸気の導入にはスプレーイングシステム社製ミニフォッガーを使用し、通常は圧縮空気を用いるが今回は酸素濃度を調節するために高圧窒素ガスを使用した。

エキシマ紫外線処理は、ＵＥＥＸ５０３（岩崎電気（株）製）を用い、大気中でランプ照射面とフィルムとの距離を２ｍｍに設定した。また、フィルムの搬送速度を１．５ｍ／ｍｉｎとした。

光学フィルムの概念的拡大断面図である。巻取り装置の全体概略側面図である。エキシマＵＶ処理装置処理空間の概略側面図である。

符号の説明

１…透明基材フィルム（ＴＡＣフィルム）
２…機能層（ＰＶＡ層）
３…２と組成の異なる機能層
４…光学フィルム（偏光板）
５…フィルム巻出し、巻取り部機構
６…アキューム（滞留、フィルムは停止してもロールが進行できる為の）機構
７…紫外線処理装置
８…フィルム
９…紫外線照射ランプ
１０…集光板
１１…加湿器
１２…ガス（窒素）供給機構
１３…水供給機構

Claims

長尺かつ幅広なフィルムである支持体を連続的に搬送する巻き出し手段、
該支持体表面に紫外線処理を施す紫外線処理手段、
該支持体を連続的に巻き取る巻き取り手段
を有することを特徴とするフィルム巻取り式紫外線処理装置において、
該紫外線処理手段が、光の波長が１７２ｎｍにピークを持つ紫外線を該支持体表面に照射する機構を有することを特徴とするフィルム巻取り式紫外線処理装置。
前記紫外線処理手段が、紫外線処理空間の酸素濃度を０．００１〜２０．８％の範囲内で調節することができる窒素供給機構を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置。
前記紫外線処理手段が、紫外線処理空間の湿度を２５〜９０％の範囲内で調節することができる水蒸気供給機構を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置。
前記紫外線処理手段が、紫外線処理空間での該基材表面温度を２０〜６０℃の範囲内で調節することができる基材温度調節機構を有することを特徴とする請求項１に記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置。
紫外線照射によるフィルム改質を複数回連続で実施することが可能である請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム巻取り式紫外線処理装置。