JP2009254958A - フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テンション支持方式にて支持された可撓性支持体上にスロットダイを使用して均一な厚さの塗布膜を形成する。
【解決手段】スロットダイ１０の塗布液２が吐出されるスロット１３に対して可撓性支持体１の走行方向２５の下流側に配されたリップ１２の先端面は円筒面２１を有している。円筒面の半径をＲ、円筒面の可撓性支持体の走行方向における長さをＬとしたとき、Ｒ≧３０ｍｍ、２ｍｍ≦Ｌ≦２０ｍｍを満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スロットダイを用いて可撓性支持体に塗布液を塗布するフィルムの製造方法に関する。

ウエブ状の可撓性支持体に塗布液を塗布する工程は、光学フィルム、磁気記録テープ、接着テープ、写真用印画紙、オフセット版材、電池極板、燃料電池触媒層等の各製造において広く行われている。このようにして製造される光学フィルムとしては、例えば反射防止フィルム、防眩フィルム、光拡散フィルム、光補償フィルムなどを例示することができ、これらは陰極管表示装置（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置の表示画面に貼付され、その需要は年々高まっている。このような用途に用いられる光学フィルムの性能は、塗布膜の厚さ変動により大きく影響される。そのため、光学フィルムの分野では、より高度な塗布膜の厚さの均一性が求められる。

可撓性支持体に塗布液を塗布する塗布方式として、例えば、バーコータ方式、リバースロールコータ方式、グラビアロールコータ方式、エクストルージョンコータなどのスロットダイコータ方式などが挙げられ、これらの中では特にグラビアロールコータ方式が採用される場合が多い（例えば特許文献１）。

しかしながら、グラビアロールコータ方式では、塗布前の塗布液が空気に晒されているため塗布液の濃度変化が生じやすい。塗布前の塗布液の濃度が変化してしまうと、形成される塗布膜の膜厚が変化してしまう。高度な塗布膜厚の均一性が求められ、近年の需要の高まりにより大量生産が求められている光学フィルムをグラビアロールコータ方式で製造することは一般に困難である。

一方、スロットダイのスロットから塗布液を可撓性支持体上に吐出するスロットダイコータ方式では、塗布前の塗布液が空気に晒されることがなく、且つ、高速塗布が可能であるので、グラビアロールコータ方式の上記の問題は生じない。

特許文献２には、可撓性支持体をバックアップロールで支持しながら連続走行させ、可撓性支持体をバックアップロールとの間に挟むように配置されたスロットダイから、塗布液を可撓性支持体上に吐出して塗布する、バックアップロール支持方式のスロットダイコータ方式が記載されている。
特開２００６−９５４４３号公報 特開２００７−７５７９８号公報

スロットダイコータ方式にて可撓性支持体に塗布液を塗布する際の、可撓性支持体の支持方式としては、上記特許文献２に記載されたバックアップロール支持方式の他に、平行に配置された一対のロール間に可撓性支持体を架け渡し、一対のロール間に且つ可撓性支持体に対向してスロットダイを配置して、可撓性支持体上にスロットダイから塗布液を吐出する、いわゆるテンション支持方式が知られている。テンション支持方式は、バックアップロール支持方式に比べ、高速塗布が可能であるため生産性がよいことや、より薄い塗布膜の形成が可能であることから、優れた支持方式であるといえる。

可撓性支持体の支持方式が異なると要求される各種製造条件も異なる。つまり、塗布液の種類や粘度、可撓性支持体の走行速度や張力、スロットダイの構造（例えばリップ先端の形状など）などの諸条件を、各支持方式に適合するように適切に設定する必要がある。そして、製造しようとするフィルム（例えば光学フィルム）に応じてこれらの諸条件のうちの一つでも変更されると、これに応じて他の条件の変更が必要となる。従って、特許文献２に記載されたバックアップロール支持方式に関する各種製造条件をテンション支持方式のスロットダイコータ方式にそのまま適用することはできない。製造条件が適切に設定されていないと、安定して塗布することができなかったり、塗布膜に欠陥が生じたりする。

本発明の目的は、テンション支持方式にて支持された可撓性支持体にスロットダイを使用して塗布液を塗布する工程を備えるフィルムの製造方法において、均一な厚さの塗布膜を形成することにある。

本発明のフィルムの製造方法は、連続走行する可撓性支持体にスロットダイを使用して塗布液を塗布する工程を備えるフィルムの製造方法であって、前記可撓性支持体は一対のサポートロールの間に架け渡されており、前記スロットダイは前記一対のサポートロールの間に前記可撓性支持体に対向して配置され、前記スロットダイの前記塗布液が吐出されるスロットに対して前記可撓性支持体の走行方向の下流側に配された前記スロットダイのリップの先端面は、円筒面を有し、前記円筒面の半径をＲ、前記円筒面の前記可撓性支持体の走行方向における長さをＬとしたとき、Ｒ≧３０ｍｍ、２ｍｍ≦Ｌ≦２０ｍｍを満足することを特徴とする。

本発明によれば、テンション支持方式にて支持された可撓性支持体上にスロットダイを使用して均一厚さの塗布膜を形成することができる。

上記の本発明の製造方法において、前記円筒面の前記可撓性支持体の走行方向の上流側端における前記円筒面の接平面と、前記円筒面の前記可撓性支持体の走行方向の下流側端における前記円筒面の接平面とがなす角度θが、１６５°≦θ≦１７９°を満足することが好ましい。

また、前記可撓性支持体の厚さＤが、２５μｍ≦Ｄ≦１５０μｍを満足することが好ましい。

以下に本発明を、その一実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明はこの一実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明のフィルムの製造方法の一実施形態を示した、可撓性支持体（以下、単に「支持体」という）１の走行方向２５と平行な面に沿った断面図である。図１は、各部材の構成や配置を理解しやすいように誇張して描かれており、各部材の相対的な大きさや距離は実際の装置と一致していない。

支持体１は、可撓性を有する長尺のウエブ状物（フィルム、シート等）であって、その表面に塗布液２が塗布されて、塗布液による塗布膜３が形成される。支持体１の材料は、特に制限はなく、塗布膜３が形成された支持体１の用途に応じて適宜選択することができるが、例えば樹脂、具体的には、セルロースエステル（例えば、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（例えば、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、ノルボルネン系樹脂、非晶質ポリオレフィンなどを用いることができる。このうち、トリアセチルセルロース、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が好ましい。

支持体１は、互いに平行に、且つ、離間して配置された上流側サポートロール３１と下流側サポートロール３２との間に所定の張力が印加された状態で架け渡されて、矢印２５の方向に走行する。

サポートロール３１，３２の間に、支持体１に対向してスロットダイ１０が配置されている。スロットダイ１０は、支持体１に対して、サポートロール３１，３２が配置された側とは反対側に配置されている。

スロットダイ１０は、支持体１の走行方向２５の上流側に配置された上流側リップ１１と、下流側に配置された下流側リップ１２とを有する。上流側リップ１１と下流側リップ１２とは離間して配置され、両リップ１１，１２間の隙間は、塗布液２を支持体１に向かって吐出させるスロット１３を構成する。スロット１３の支持体１とは反対側は、塗布液２を滞留させることができるマニホールド（図示せず）と連通していても良い。この場合、塗布液は、マニホールドに流入し、スロット１３を通過して、支持体１上に吐出される。図１に示したスロットダイ１０の断面形状は、支持体１の幅方向（支持体１の長手方向（即ち、走行方向２５）と直交する方向）において、塗布膜２が形成される範囲にわたって一定である。

下流側リップ１２の支持体１と対向する先端面は、軸２１ｃを中心軸とする半径Ｒの円筒面２１と、円筒面２１に対して走行方向２５の上流側に位置する平面２２とからなる。

図１に示すように、円筒面２１の走行方向２５のほぼ全範囲にわたって支持体１が円筒面２１に沿って湾曲するように、スロットダイ１０はサポートロール３１，３２間に架け渡されて走行する支持体１を押し付けていることが好ましい。この結果、支持体１の幅方向と平行な方向に沿って見たとき、円筒面２１と上流側サポートロール３１との間の支持体１は、円筒面２１の走行方向２５の上流側端２１１における円筒面２１の接平面２１１ｐとほぼ平行となり、また、円筒面２１と下流側サポートロール３２との間の支持体１は、円筒面２１の走行方向２５の下流側端２１２における円筒面２１の接平面２１２ｐとほぼ平行となる。

平面２２は、支持体１との間隔が走行方向２５の下流側ほど小さくなるように支持体１に対して傾斜した傾斜面である。この結果、平面２２と支持体１との間に、断面が略楔状の塗布液の液溜まり２３が形成される。

スロット１３から吐出された塗布液２は、傾斜した平面２２によって形成された液溜まり２３に一時的に滞留する。これにより、支持体１の表面に塗布液２を確実に接触させることができる。その後、塗布液２は、支持体１の移動にともなって支持体１と円筒面２１との間に移動する。支持体１が上記のように円筒面２１に沿って湾曲しているので、支持体１と円筒面２１との間の間隔は走行方向２５においてほぼ一定である。

図１に示すように、円筒面２１の走行方向２５における長さをＬとしたとき、長さＬの下限値は２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上であり、その上限値は２０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下である。ここで、長さＬは、円筒面２１の上流側端２１１と下流側端２１２との間隔によって定義される。

円筒面２１の半径Ｒを一定にしたままで長さＬを小さくすると、支持体１を円筒面２１に沿って変形させるためには、サポートロール３１，３２間に架け渡された支持体１に対するスロットダイ１０の押し込み量を小さくしなければならない（即ち、図１においてスロットダイ１０の位置を低くしなければならない）。その結果、支持体１に対するスロットダイ１０の押し付け力が小さくなる。長さＬが前記下限値よりも小さくなると、スロットダイ１０が支持体１を十分な力で押さえ付けることができないので、支持体１上に均一厚さの塗布膜３を安定して形成することが困難となる。

一方、円筒面２１の半径Ｒを一定にしたままで長さＬを大きくすると、支持体１を円筒面２１に沿って変形させるためには、サポートロール３１，３２間に架け渡された支持体１に対するスロットダイ１０の押し込み量を大きくしなければならない（即ち、図１においてスロットダイ１０の位置を高くしなければならない）。その結果、支持体１に対するスロットダイ１０の押し付け力が大きくなる。長さＬが前記上限値よりも大きくなると、スロットダイ１０が支持体１を必要以上に大きな力で押さえ付けるので、支持体１と円筒面２１と間の単位面積当たりの圧力が大きくなる。その結果、支持体１と円筒面２１との間の間隔が狭くなる。更には、液溜まり２３内の塗布液２が円筒面２１側に移動せずに、上流側リップ１１よりも走行方向２５の上流側に漏れ出してしまうこともある。これらにより、支持体１上に所望する厚さを有する塗布膜３を形成することが困難となる。

円筒面２１の半径Ｒの下限値は３０ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上である。半径Ｒが前記下限値よりも小さいと、特に、光学フィルムに使用されるような厚さＤが比較的厚い支持体１上に所望する厚さを有する塗布膜３を形成することが困難となる。この理由は以下の通りである。支持体１の厚さＤが厚くなればなるほど、支持体１の曲げ剛性は大きくなり、支持体１を安定して走行させるためには、一対のサポートロール３１，３２間の支持体１により大きな張力を印加する必要がある。従って、支持体１とスロットダイ１０との間の圧力は大きくなる。一方、半径Ｒを小さくすると、円筒面２１に沿って支持体１を変形させるためには、サポートロール３１，３２間に架け渡された支持体１に対するスロットダイ１０の押し込み量を大きくしなければならない。従って、厚さＤが比較的厚い支持体１に対して、半径Ｒが前記下限値より小さい円筒面２１を用いると、支持体１と円筒面２１と間の単位面積当たりの圧力が大きくなり、上述した長さＬを大きくした場合と同様に、支持体１上に所望する厚さを有する塗布膜３を形成することが困難となるのである。

円筒面２１の半径Ｒの上限値は特に制限はないが、１５０ｍｍ以下、更には１００ｍｍ以下であることが好ましい。半径Ｒを大きくすると、支持体１を円筒面２１に沿って変形させるためには、サポートロール３１，３２間に架け渡された支持体１に対するスロットダイ１０の押し込み量を小さくしなければならない。その結果、支持体１に対するスロットダイ１０の押し付け力が小さくなる。半径Ｒが前記上限値より大きくなると、上述した長さＬを小さい場合と同様に、スロットダイ１０が支持体１を十分な力で押さえ付けることができないので、支持体１上に均一厚さの塗布膜３を安定して形成することが困難となる場合がある。

円筒面２１の走行方向２５の上流側端２１１における円筒面２１の接平面２１１ｐと、円筒面２１の走行方向２５の下流側端２１２における円筒面２１の接平面２１２ｐとがなす角度θの下限値は１６５°以上、更には１７０°以上が好ましく、その上限値は１７９°以下、更には１７７°以下が好ましい。

角度θを小さくすると、円筒面２１に沿って支持体１を変形させるためには、サポートロール３１，３２間に架け渡された支持体１に対するスロットダイ１０の押し込み量を大きくしなければならない。その結果、支持体１に対するスロットダイ１０の押し付け力が大きくなる。角度θが前記下限値よりも小さくなると、上述した長さＬが大きい場合や半径Ｒが小さい場合と同様に、支持体１と円筒面２１と間の単位面積当たりの圧力が大きくなるので、支持体１上に所望する厚さを有する塗布膜３を形成することが困難となる場合がある。

一方、角度θを大きくすると、円筒面２１に沿って支持体１を変形させるためには、サポートロール３１，３２間に架け渡された支持体１に対するスロットダイ１０の押し込み量を小さくしなければならない。その結果、支持体１に対するスロットダイ１０の押し付け力が小さくなる。角度θが前記上限値より大きくなると、上述した長さＬが小さい場合や半径Ｒが大きい場合と同様に、スロットダイ１０が支持体１を十分な力で押さえ付けることができないので、支持体１上に均一厚さの塗布膜３を安定して形成することが困難となる場合がある。

上記説明から明らかなように、本発明は、厚さＤが比較的厚い支持体１に塗布膜３を形成する場合に特に効果的である。支持体１の厚さＤは特に制限はなく、塗布膜３が形成された支持体１の用途に応じて適宜選択することができるが、その下限値は２５μｍ以上、さらには５０μｍ以上が好ましく、また、その上限値は１５０μｍ以下、さらには１１０μｍ以下が好ましい。一般に、支持体１の厚さＤが厚くなればなるほど、支持体１の曲げ剛性が大きくなり、支持体１を安定して走行させるためには一対のサポートロール３１，３２間の支持体１に印加する張力を大きくする必要がある。

厚さＤが前記下限値よりも小さいと、スロットダイ１０が支持体１を押さえ付ける力が不足して、支持体１上に均一厚さの塗布膜３を安定して形成することが困難となる場合がある。

厚さＤが前記上限値よりも大きいと、スロットダイ１０が支持体１を必要以上に大きな力で押さえ付けるために、支持体１の走行抵抗が増大したり、支持体１と円筒面２１との間の間隔が狭くなるので支持体１上に所望する厚さを有する塗布膜３を形成することが困難となったりする場合がある。

上記の実施形態は一例に過ぎず、本発明はこの実施形態に限定されず、種々に変更することができる。

例えば、上記の実施形態では、下流側リップ１２の先端面は円筒面２１及び平面２２の２種類の面で構成されていたが、本発明では、下流側リップ１２の先端面に上述した半径Ｒ及び長さＬに関する条件を満足する円筒面２１が形成されていれば良い。好ましくは、該円筒面２１は、下流側リップ１２の最も下流側の領域に形成されていることが好ましい。従って、この円筒面２１よりも上流側の領域は、平面２２以外の面（例えば曲面）が形成されていても良く、あるいは、複数種類の面（例えば、平面、円筒面などの組み合わせ）で構成されていても良い。

また、スロットダイが塗布液を吐出するスロットを複数有していても良い。図２は、２つのスロット１３１，１３２を有するスロットダイ１００の断面図である。第１スロット１３１は第１リップ１１１と第２リップ１１２との間に形成され、第２スロット１３２は第２リップ１１２と第３リップ１１３との間に形成される。矢印２５は図示しない支持体の走行方向を示す。第１スロット１３１に対して走行方向２５の下流側に配された第２リップ１１２の支持体と対向する先端面は、平面１１２ａとこれより下流側の半径Ｒ₂の円筒面１１２ｂとからなる。また、第２スロット１３２に対して走行方向２５の下流側に配された第３リップ１１３の支持体と対向する先端面は、平面１１３ａとこれより下流側の半径Ｒ₃の円筒面１１３ｂとからなる。本発明では、上述した半径Ｒ及び長さＬに関する条件を円筒面１１２ｂ，１１３ｂのうちの少なくとも一方が満足していれば良い。更には、円筒面１１２ｂ，１１３ｂの両方が満足していることが好ましい。スロットダイが３つ以上のスロットを備える場合も同様である。

本発明の利用分野は特に制限はないが、比較的厚い可撓性支持体上にテンション支持方式にて塗布膜を塗布する場合に利用することができる。特に、塗布膜の厚みの均一性に高い精度が要求される光学フィルムを製造する場合に好適に利用することができる。

図１は、本発明のフィルムの製造方法の一実施形態を説明する概略断面図である。 図２は、本発明のフィルムの製造方法において使用される別のスロットダイの概略構成を示した断面図である。

符号の説明

１ 可撓性支持体
２ 塗布液
３ 塗布膜
１０ スロットダイ
１１ 上流側リップ
１２ 下流側リップ
１３ スロット
２１ 円筒面
２１１ 円筒面の上流側端
２１１ｐ 上流側端での接平面
２１２ 円筒面の下流側端
２１２ｐ 下流側端での接平面
２２ 平面
２３ 液溜まり
２５ 可撓性支持体の走行方向
３１ 上流側サポートロール
３２ 下流側サポートロール
１００ スロットダイ
１１１ 第１リップ
１１２ 第２リップ
１１２ａ 平面
１１２ｂ 円筒面
１１３ 第３リップ
１１３ａ 平面
１１３ｂ 円筒面
１３１ 第１スロット
１３２ 第２スロット

Claims (3)

1. 連続走行する可撓性支持体にスロットダイを使用して塗布液を塗布する工程を備えるフィルムの製造方法であって、
   前記可撓性支持体は一対のサポートロールの間に架け渡されており、
   前記スロットダイは前記一対のサポートロールの間に前記可撓性支持体に対向して配置され、
   前記スロットダイの前記塗布液が吐出されるスロットに対して前記可撓性支持体の走行方向の下流側に配された前記スロットダイのリップの先端面は、円筒面を有し、
   前記円筒面の半径をＲ、前記円筒面の前記可撓性支持体の走行方向における長さをＬとしたとき、
   Ｒ≧３０ｍｍ
   ２ｍｍ≦Ｌ≦２０ｍｍ
   を満足することを特徴とするフィルムの製造方法。
2. 前記円筒面の前記可撓性支持体の走行方向の上流側端における前記円筒面の接平面と、前記円筒面の前記可撓性支持体の走行方向の下流側端における前記円筒面の接平面とがなす角度θが、１６５°≦θ≦１７９°を満足する請求項１に記載のフィルムの製造方法。
3. 前記可撓性支持体の厚さＤが、２５μｍ≦Ｄ≦１５０μｍを満足する請求項１又は２に記載のフィルムの製造方法。

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