JP2010076028A

JP2010076028A - 積層フィルム

Info

Publication number: JP2010076028A
Application number: JP2008246029A
Authority: JP
Inventors: Chikahisa Uchiumi; 京久内海
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Also published as: EP2172331A1; EP2172331B1; US20100075121A1

Abstract

【課題】無機膜のような硬質薄膜を有する積層体を裁断した場合に、硬質薄膜の割れを発生させることなく裁断された積層フィルムを提供する。
【解決手段】長尺状の支持体Ｆに該支持体Ｆよりも硬質で薄い硬質薄膜１４を設けた積層体１０を裁断した積層フィルム端面１６を該端面の垂直方向からみた、前記硬質薄膜１４が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが５以上になるように断裁する。
【選択図】図４

Description

本発明は積層フィルムに係り、特に、長尺状の支持体に該支持体よりも硬質で薄い硬質薄膜を設けた積層体を裁断した積層フィルムに関する。

光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池などの各種装置では、機能性フィルム（機能性シート）として、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタ、反射防止フィルム等の光学フィルムが利用されている。このような機能性フィルムの一例としては、プラスチックフィルム等の基材上に、ポリマーを主成分とする有機膜が成膜され、その上に無機物からなる無機膜が真空製膜法により硬質薄膜として成膜された機能性フィルム（積層フィルム）が知られている。

ところで、積層フィルムを製造するフィルム製造装置では、長尺状のフィルムを、製品幅に合わせて長手方向に裁断する裁断工程が行われる。裁断工程は一般に、回転下刃と回転上刃との間に長尺状のフィルムを通過させることによって行われる（例えば、特許文献１〜３）。
特開平６−１６８４４４号公報特開平８−２７９１４８号公報特開平９−１５３２１２号公報

しかしながら、このような裁断において、上述の無機膜のような硬質薄膜を有するフィルムを裁断した場合、硬質薄膜が割れてしまうことがある。硬質薄膜が割れた場合には、製品の品質が低下したり、割れた破片がフィルム表面に再付着したりするという不具合が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みて成されたもので、硬質薄膜の割れを発生させることなく積層体が裁断された積層フィルムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、前記目的を達成するために、長尺状の支持体に該支持体よりも硬質で薄い硬質薄膜を設けた積層体を裁断した積層フィルムであって、
裁断された端面を該端面の垂直方向からみた、前記硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが、５以上であることを特徴とする。

本発明の発明者は、裁断工程における硬質薄膜の割れの発生要因として、裁断時に支持体が大きく変形し、この支持体の変形に硬質薄膜が追いつけないためであるという知見を得た。そこで本発明の発明者は、硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａを５以上であるように積層体を切断しておけばよいという知見を得た。

本発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、請求項１によれば、長尺状の支持体に該支持体よりも硬質で薄い硬質薄膜を設けた積層体を裁断した積層フィルムであって、裁断された端面を該端面の垂直方向からみた、前記硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが、５以上であるように切断することで硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができる。

なお、ここで、ダレ量Ａは、エッジ（端部）傾斜変形部のフィルム厚み方向の長さ、ダレ長さＢは、エッジ傾斜変形部のフィルム幅方向の長さである。

そして、本発明において、ダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａは、レーザー顕微鏡（ＯＬＳ３０００、オリンパス社製）により測定することができる。

請求項２の発明は請求項１の発明において、前記硬質薄膜は、複数層設けられていることを特徴とする。

請求項２によれば、硬質薄膜が複数層設けられている場合においても、硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが５以上であることで、硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができる。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記硬質薄膜は、前記支持体の両面に設けられていることを特徴とする。

請求項３によれば、硬質薄膜が支持体の両面に設けられている場合においても、硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａがそれぞれ５以上であることで、硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができる。

請求項４の発明は請求項１〜３の発明において、前記積層体は、前記硬質薄膜の下層として該硬質薄膜よりも軟らかい緩衝層を有することを特徴とする。

請求項４によれば、硬質薄膜の下層に緩衝層を有することで、更に硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができる。

本発明によれば、無機膜のような硬質薄膜を有する積層体を裁断した場合に、硬質薄膜の割れを発生させることなく裁断された積層フィルムを提供することができる。

以下添付図面に従って本発明の積層フィルムの好ましい実施形態について説明する。まず、本発明の積層フィルムに係る裁断装置で裁断するのに適した積層体について説明する。

図１は積層体の概念図である。同図に示す積層体１０は、基材Ｆ（フィルム原反）の表面に、所定のポリマーを主成分とする有機膜１２が成膜（形成）され、さらにこの有機膜１２の上に真空成膜法によって無機膜１４が成膜される。

基材Ｆの種類は特に限定するものではなく、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シートなど、有機膜１２及び真空成膜による無機膜１４の成膜が可能なものであれば、ガスバリアフィルム、光学フィルム、保護フィルムなどの各種の機能性フィルムに利用されている各種の基材（ベースフィルム）が、全て利用可能である。また、基材Ｆは、表面に、保護膜や接着膜など、各種の膜が形成されているものであってもよい。

有機膜１２は、放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを主成分とする膜である。具体的には、使用されるモノマー又はオリゴマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を２個以上有し、光の照射によって付加重合するモノマー又はオリゴマーであることが好ましい。そのようなモノマー及びオリゴマーとしては、分子中に少なくとも１個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で１００℃以上の化合物を挙げることができる。その例としては、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート及びフェノキシエチル（メタ）アクリレートなどの単官能アクリレートや単官能メタクリレート；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）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、ジペンタエリスリトールヘキサ（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、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（アクリロイルオキシプロピル）エーテル、トリ（アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、トリ（アクリロイルオキシエチル）シアヌレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパンやグリセリン等の多官能アルコールにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加した後（メタ）アクリレート化したもの等の多官能アクリレートや多官能メタクリレートを挙げることができる。

更に特公昭４８−４１７０８号公報、特公昭５０−６０３４号公報及び特開昭５１−３７１９３号公報に記載されているウレタンアクリレート類；特開昭４８−６４１８３号公報、特公昭４９−４３１９１号公報及び特公昭５２−３０４９０号公報に記載されているポリエステルアクリレート類；エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能アクリレートやメタクリレートを挙げることができる。

これらの中で、トリメチロールプロパントリ（メタ）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、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートが好ましい。また、この他、特開平１１−１３３６００号公報に記載の「重合性化合物Ｂ」も好適なものとして挙げることができる。

使用される光重合開始剤又は光重合開始剤系としては、米国特許第２３６７６６０号明細書に開示されているビシナルポリケタルドニル化合物、米国特許第２４４８８２８号明細書に記載されているアシロインエーテル化合物、米国特許第２７２２５１２号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第３０４６１２７号明細書及び同第２９５１７５８号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第３５４９３６７号明細書に記載のトリアリールイミダゾール２量体とｐ−アミノケトンの組み合わせ、特公昭５１−４８５１６号公報に記載のベンゾチアゾール化合物とトリハロメチル−ｓ−トリアジン化合物、米国特許第４２３９８５０号明細書に記載されているトリハロメチル−トリアジン化合物、米国特許第４２１２９７６号明細書に記載されているトリハロメチルオキサジアゾール化合物等を挙げることができる。特に、トリハロメチル−ｓ−トリアジン、トリハロメチルオキサジアゾール及びトリアリールイミダゾール２量体が好ましい。

また、この他、特開平１１−１３３６００号公報に記載の「重合開始剤Ｃ」も好適なものとしてあげることができる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２であることが好ましく、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

有機膜１２の成膜方法としては、通常の溶液塗布法、あるいは真空成膜法等を挙げることができる。溶液塗布法としては、例えばディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法、或いは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。塗布後は、ヒータや温風等で塗布液を乾燥させた後、ＵＶ（紫外線）照射し、放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを重合させることが好ましい。

なお、アクリレートやメタクリレートは、空気中の酸素によって重合阻害を受ける。従って、本発明において、有機膜１２としてこれらを利用する場合には、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。また、１００Ｐａ以下の減圧条件下で２Ｊ／ｃｍ^２以上のエネルギーを照射して紫外線重合を行うのが特に好ましい。

本発明において、モノマーの重合率は８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。ここでいう重合率とはモノマー混合物中の全ての重合性基（例えばアクリレートやメタクリレートであれば、アクリロイル基およびメタクリロイル基）のうち、反応した重合性基の比率を意味する。

また、有機膜１２は、平滑で、膜硬度が高いことが好ましい。有機膜１２の平滑性は１０μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。

さらに有機膜１２の膜硬度は、ある程度以上の硬さを有することが好ましい。好ましい硬さとしては、ナノインデンテーション法で測定したときの押し込み硬度として１００Ｎ／ｍｍ²以上が好ましく、２００Ｎ／ｍｍ²以上がより好ましい。また、鉛筆硬度としてはＨＢ以上の硬さを有することが好ましく、Ｈ以上の硬さを有することがより好ましい。

無機膜１４の種類は、特に限定されるものではなく、各種の無機物が利用可能である。また、無機膜１４の製造方法は特に限定するものではないが、真空成膜法によって成膜することが好ましく、たとえば、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等が用いられる。

無機膜１４の硬度は、ＨＲＣ７０以上であることが好ましい。このような硬度の無機膜１４は、裁断時に割れが発生しやすいため、本発明の効果が顕著になる。また、無機膜１４の厚みは、１００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下が特に好ましい。このように薄い無機膜１４は、裁断時に割れが発生しやすいため、本発明の効果が顕著になる。

なお、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイのような表示装置など各種のデバイスや装置の保護フィルムを製造する場合、無機膜１４として酸化ケイ素膜等が成膜される。

また、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する場合、無機膜１４として、目的とする光学特性を有する、あるいは発現する材料からなる膜が成膜される。

なお、本発明の積層フィルムは、積層体の基材がシート状であってもよい。そして、積層体の構成は、基材Ｆ、有機膜１２、無機膜１４の三層に限定されるものではなく、基材Ｆと無機膜１４の二層であってもよい。また、基材Ｆと無機膜１４との間に複数層の有機膜１２を設けた構成であってもよい。さらに、有機膜１２と無機膜１４とからなる積層を複数層設けた構成であってもよい。

図２は、積層体の裁断装置４０の構成の一例を模式的に示す斜視図である。同図に示す裁断装置４０は、長尺状の積層体１０を製品幅で裁断して積層フィルム１０’とする装置である。積層フィルム１０’は、フィードローラ３４等の走行手段によって図２の矢印方向に走行するようになっており、積層体１０の走行方向に上流側に裁断装置４０が配置される。

図３は、図２の裁断装置４０を示す正面図である。同図に示すように、裁断装置４０は、上下対になった複数対の回転上刃４２と回転下刃４４を備える。回転上刃４２と回転下刃４４の材質は、ＳＫ材、ＳＵＳ材等が使われ、タングステンカーバイト等も好適に用いられる。

回転下刃４４は円筒状に形成されており、シャフト４８を介して装置本体（不図示）に回動自在に支持される。また、回転下刃４４は、シャフト４８を介してモータ（不図示）に接続され、このモータによって回転駆動される。回転下刃４４の回転方向と周速は特に限定するものではないが、たとえば積層体１０の走行方向と同じ方向に、且つ、積層体１０の走行速度に等しい周速で回転するように制御される。

回転下刃４４は、三つに分割されており、回転下刃４４同士の間にはスペーサ４９が配設されている。三つの回転下刃４４のうち、中央の回転下刃４４の幅は、製品幅と同じ寸法になっており、その両側面４４ａが円形の裁断面として作用するようになっている。

一方、回転上刃４２は薄い円盤状に形成されている。この回転上刃４２は、シャフト４６を介して装置本体（不図示）に回動自在に支持されており、シャフト４６は、前述のシャフト４８と平行に配置される。なお、シャフト４６は、連れ回りでも、不図示のモータによって回転駆動されるようにしてもよい。回転上刃４２の回転方向と周速は特に限定するものではないが、たとえば積層体１０の走行方向と同じ方向に、且つ、積層体１０の走行速度と等しい周速で回転するように設定される。

回転上刃４２は、その下端部が回転下刃４４同士の間に入り込むように（すなわち、側方から見てオーバーラップするように）配置されている。オーバーラップ量は、たとえば、回転下刃４４がφ１０〜１２インチのときに０．５ｍｍ程度になるように設定される。なお、回転上刃４２は、回転下刃４４の側面４４ａに対向する側面４２ａが裁断面として作用するようになっている。

このような裁断において、上述の無機膜のような硬質薄膜を有する積層体を裁断した場合、硬質薄膜が割れてしまうことがある。硬質薄膜が割れた場合には、製品の品質が低下したり、割れた破片が裁断された積層フィルムの表面に付着したりするという不具合が生じる。

そこで、本願発明者は、硬質薄膜の割れが発生することのない積層フィルムを得るためには、図４に示した積層フィルム１０’において硬質薄膜１４が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが５以上であることで達成することができるという知見を得た。なお、図４は、積層体１０を裁断した積層フィルム１０’の端面１６をその端面の垂直方向からみた断面図である。

本発明の発明者は、裁断工程における硬質薄膜の割れの発生要因として、裁断時に支持体が大きく変形し、この支持体の変形に硬質薄膜が追いつけないためであるという知見を得た。そこで、本発明の発明者は、硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａを５以上であるように積層体を切断しておけばよいという知見を得た。

このように硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａを５以上であるように積層フィルムを得ることで、硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができる。

なお、上記実施形態では、耳部を切除する裁断を例に説明したが、所定長さに切り揃える裁断をした硬質薄膜１４が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａについても同様に成り立つ。

そして、実施形態では、基材Ｆ、有機膜１２、無機膜１４から成る積層体１０を裁断した例で説明したが、本発明では、無機膜が複数層設けられた積層体の裁断においても成り立つし、無機膜が基材Ｆの両面に設けられている積層体の裁断においても成り立つ。また、有機膜と無機膜とからなる積層が基材Ｆに複数層設けられている積層体の裁断においても本発明は成り立つ。すなわち、無機膜（硬質薄膜）が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが５以上であることで、硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができる。

支持体（基材）、緩衝層（有機膜）、硬質薄膜（無機膜）の材質や厚みなどの条件を変えた積層体１０に対して、図２及び図３の裁断装置４０で裁断を行った。そして、裁断した積層フィルム１０’について硬質薄膜の割れの有無を下記の基準で評価した。
×：肉眼で硬質膜の割れが認められる。
△：肉眼では確認できないが、光学顕微鏡（×５００）で割れが認められる。
○：光学顕微鏡（×５００）でも割れや離脱が認められない。

表１に積層フィルムの条件と評価の結果を示す。

なお、表１以外の条件として、支持体の厚みを７０μｍ、緩衝層を設けた積層体（実施例４以外）については、緩衝層の材質をＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）、緩衝層の硬度をＨｃ８３、緩衝層の厚みを１．０μｍとした。また、表１において、ＰＣはポリカーボネート、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレートを意味する。

裁断装置の条件は、実施例１〜４については、回転上刃４２の角度θ_１を３０°、回転下刃４４の角度θ_２を９０°、回転上刃４２の径をφ１５０、回転下刃４４の径をφ１３５、噛合量を０．２５ｍｍ、積層体の搬送速度を１０ｍｍ／分、回転上刃４２及び回転下刃４４の周速を１０ｍ／分とした。そして、比較例１及び２については、回転上刃４２の角度θ_１を９０°にした以外は実施例１〜４と同じ条件にした。

また、表１のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａは、レーザー顕微鏡（ＯＬＳ３０００、オリンパス社製）により測定した。

表１から分かるように、硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが３又は４の比較例１及び２では、割れが認められた。そして、比Ｂ／Ａが５、１０又は２５の実施例１〜４では、割れや離脱が認められなかった。

したがって、無機膜（硬質薄膜）が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが５以上であることで、硬質薄膜の割れが抑制された積層フィルムを得ることができることが分かる。

積層体を示す概念図積層体の裁断装置の構成を模式的に示す斜視図積層体の裁断装置の構成を示す正面図裁断装置で裁断された積層フィルムを示す正面図

符号の説明

１０…積層体、１０’…積層フィルム、１２…有機膜（緩衝層）、１４…無機膜（硬質薄膜）、１６…溝、３４…フィードローラ、４０…裁断装置、４２…回転上刃、４４…回転下刃、４６…シャフト、４８…シャフト、４９…スペーサ、Ａ…ダレ量、Ｂ…ダレ長さ、Ｆ…基材（支持体）

Claims

長尺状の支持体に該支持体よりも硬質で薄い硬質薄膜を設けた積層体を裁断した積層フィルムであって、
裁断された端面を該端面の垂直方向からみた、前記硬質薄膜が設けられた面のダレ量Ａとダレ長さＢとの比Ｂ／Ａが、５以上であることを特徴とする積層フィルム。
前記硬質薄膜は、複数層設けられていることを特徴とする請求項１に記載の積層フィルム。
前記硬質薄膜は、前記支持体の両面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層フィルム。
前記積層体は、前記硬質薄膜の下層として該硬質薄膜よりも軟らかい緩衝層を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の積層フィルム。