JP2010253758A - 凹凸形状形成方法 - Google Patents

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忠嗣 奥村
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Abstract

【課題】基板の上に形成した樹脂層の表面に、凹凸形状のパターンの変更、凸部の高さの変更が容易な凹凸形状を形成する凹凸形成方法の提供。
【解決手段】基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を有する塗布液を塗布し、形成された塗膜の表面に凹凸形状を形成させる凹凸形状形成方法において、前記基材上に、重合開始剤及び前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む凹凸形状形成用塗布液を塗布し、塗膜を形成した後、前記基材の凹凸形状を形成させる所定位置に重合開始剤を含有した液体を局所塗布し、活性エネルギー線を照射することで前記凹凸形状を形成させることを特徴とする凹凸形状形成方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、基材上に形成された塗膜の表面に凹凸形状を形成する凹凸形成方法に関する。
樹脂基材の表面に凹凸形状を有した材料を使用した製品として、光学フィルム、光学レンズ、液晶表示装置、異方導電性フィルム、研磨パッド、配線板用材料、半導体用材料等が知られている。
樹脂基材の表面に凹凸形状を得るための方法は、これまでに多くの検討がされて来た。例えば、特開2000−171793号公報には、レジスト膜を形成し、このレジスト膜に対して所定のマスクパターンで露光、現像を行って凹凸を形成した後、ベーキング処理を行ってレジスト膜の表面をなだらかにし、所望の傾斜面を有した滑らかな凹凸形状を形成する方法が開示されている。しかしながら、特開2000−171793号公報に記載の技術では、凹凸形状の大きさ、パターンの変更を行う毎にマスクを作製しなければならなく、更に現像処理、ベーキング処理等煩雑な工程を必要とする。
特開2002−1813号公報に、ローレット付きローラである一対のローラで挟むことにより、表面を凹凸状に変形させる方法がされている。しかしながら特開2002−1813号公報に記載の方法では、凹凸状のパターンを変えるには新たに必要とするパターンを有したローレット付きローラに交換する必要があり汎用性に欠ける。
特開2002−221716号公報には、収縮率が異なる2種類の感光性樹脂層の表面に露光エネルギーを有する光を照射することで熱的変形特性の分布を形成し、更に熱処理によって熱収縮させて、この感光性樹脂層の表面にランダムな皺状凹凸を形成する方法が開示されている。しかしながら、特開2002−221716号公報に記載の技術では、皺状凹凸の形状を変えるには感光性樹脂の種類にを変えて対応するため変更範囲が狭く、要望に対する対応力に欠ける。
特開2005−173340号公報には、活性エネルギー線硬化型樹脂を使用し、皮膜を形成した後、パターン化したマスクを介して活性エネルギー線を照射し凹凸形状を形成する方法が開示されている。しかしながら、特開2005−173340号公報に記載の技術では、凹凸形状の大きさ、パターンの変更を行う毎にマスクを作製を必要とするため要望に対する対応力に欠ける。又、凸部の高さを高くすることが難しい。
この様にこれまでにいろいろな方法が検討されてきたが、何れも特定の凹凸形状を作製するには向いているが、作業性が悪い、汎用性に欠ける等の欠点があり、これらの対応としてインクジェットヘッドを用いた方法が検討されている。
例えば、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含んだ塗布液を、インクジェット法で基板の上に点状に射出して、基板の上に凹凸形状を形成する方法が知られている(特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の技術は、凹凸形状の大きさ、パターンの変更に対しては自由度はある。しかしながら、凸部の高さを高くするためには、射出する塗布液の粘度を高くし、着弾した後の広がりを抑える、又は射出する液滴量を多くする方法が挙げられる。しかし、塗布液の粘度を高くした場合は、インクジェットヘッドの機能に依存し限度があることが判った。又、射出する液滴量を多くする場合、凸部の大きさに限度が生じ微細な凹凸形状を形成することが困難となることが判った。
この様な状況から、インクジェットヘッドの機能に依存することなく、基板の上に形成した樹脂層の表面に、凹凸形状のパターン変更、凸部の高さ変更が容易な凹凸形状を形成する凹凸形状形成方法の開発が望まれている。
特開2006−146063号公報
本発明は、上記状況を鑑みなされたものであり、その目的は、基板の上に形成した樹脂層の表面に、凹凸形状のパターン変更、凸部の高さ変更が容易な凹凸形状を形成する凹凸形成方法を提供することである。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
1.基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を有する塗布液を塗布し、形成された塗膜の表面に凹凸形状を形成させる凹凸形状形成方法において、
前記基材上に、重合開始剤及び前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む凹凸形状形成用塗布液を塗布し、塗膜を形成した後、
前記基材の凹凸形状を形成させる所定位置に重合開始剤を含有した液体を局所塗布し、活性エネルギー線を照射することで前記凹凸形状を形成させることを特徴とする凹凸形状形成方法。
2.前記活性エネルギー線の照射は、重合開始剤を含有した液体を局所塗布した後、60秒以内に行うことを特徴とする前記1に記載の凹凸形状形成方法。
3.前記重合開始剤を含有した液体に含まれる重合開始剤の濃度は、凹凸形状形成用塗布液に含まれる重合開始剤の濃度に対して、0.5倍から3.0倍であることを特徴とする前記1又は2に記載の凹凸形状形成方法。
基板の上に形成した樹脂層の表面に、凹凸形状のパターンの変更、凸部の高さの変更が容易な凹凸形状を形成する凹凸形成方法を提供することが出来た。
連続搬送される可撓性基材の上に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の塗膜面に凹凸形状を形成する凹凸形成工程の模式図である。 図1に示される第2塗布工程の局所塗布装置と可撓性基材と位置関係を示す概略平面図である。 局所塗布装置として複数のインクジェットヘッドを使用した時の配列の一例を示す概略平面図である。 図1に示すインクジェットヘッドの一例を示す部分破断面を含む概略斜視図である。 図1に示す凹凸形成工程で可撓性基材の上に凹凸形状が形成されるまでの概略フロー図である。
以下、本発明を実施するための形態を図1から図5を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は連続搬送される可撓性基材の上に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の塗膜面に凹凸形状を形成する凹凸形成工程の模式図である。
図中、1は凹凸形成工程を示す。凹凸形成工程1は、可撓性基材2を供給する供給工程101と、可撓性基材2の表面に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む凹凸形状形成用塗布液を塗布し塗膜を形成する第1塗布工程102と、塗膜から溶媒を除去する第1溶媒除去工程103と、形成された塗膜面に重合開始剤を局所塗布する第2塗布工程104と、第1塗布工程102と第2塗布工程104とでされ形成された塗膜の溶媒を除去する第2溶媒除去工程105と、塗膜面の全面に活性エネルギー線を照射する活性エネルギー線照射工程106と、巻き取り回収工程107とを有している。
塗布工程102は、供給工程101から供給されてくる可撓性基材2を保持するバックアップロール102aと、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む凹凸形状形成用塗布液をバックアップロール102aに保持された可撓性基材2に塗布するダイコーター102bとを使用している。
可撓性基材2に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の塗膜を形成する方法は、特に限定はなく、例えば一定の塗布液を塗布した後に不要分を削除して塗膜を形成する後計量型塗布方式、必要な塗布液膜を形成する量だけ塗布液を吐出させて支持体上に塗布液を塗布する前計量型塗布方式であっても構わなく、必要に応じて適宜選択することが可能である。後計量型塗布方式としては、ブレード塗布法、エアーナイフ塗布法、ワイヤーバー塗布法、グラビア塗布法、リバース塗布法、リバースロール塗布法が知られている。
前計量型塗布方式としては、スリット型ダイコーターを用いたエクストルージョン塗布法、スライドコーターを用いたスライド塗布法、カーテン塗布法、インクジェットヘッドを用いた塗布法が知られている。本図は前計量型塗布方式で塗布している場合を示している。
第1溶媒除去工程103は、第1塗布工程102で可撓性基材2の上に形成された塗膜から溶媒を除去するための溶媒除去手段を使用している。溶媒除去手段としては特に限定はなく、例えば、温風吹き付け装置、加熱装置等が挙げられる。
溶媒除去手段で溶媒を除去する条件は使用する溶媒、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の種類等により変わるため一義的に決めることは困難であるが、第2塗布工程104に入る時の残留溶媒量を、重合開始剤の拡散、凸部の形状安定性、硬化反応の阻害等を考慮し、0.001g/mから0.1g/mになる様な条件を適宜決めることが好ましい。
残留溶媒量は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜を形成した基材を10cm角に切り出し質量を測定し、その後オーブンにて110℃30分加熱し再度質量を測定した。この質量差より算出した1m当たりの溶媒量を残留溶媒量とした。
又、第1溶媒除去工程103は、使用する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の種類によっては使用しない場合もある。
第2塗布工程104は、第1塗布工程102で可撓性透明支持体2の上に形成された塗膜面に重合開始剤を局所塗布を行う局所塗布装置としてインクジェットヘッド3を使用している。第2塗布工程104付いては図2、図3で詳細に説明する。
局所塗布とは、重合開始剤を含んだ塗布液を全面に塗布するのではなく、点状に塗布することを言う。局所塗布された部分は重合開始剤の濃度が、局所塗布されなかった部分よりも高くなっている。
局所塗布装置としては、重合開始剤を含んだ塗布液を制御して点状に塗布することが出来る装置であれば特に限定はなく、例えば、インクジェットヘッド、スプレー、ディスペンサーが挙げられ、これらの中でインクジェットヘッドが好ましい装置として挙げられる。
重合開始剤を含んだ塗布液に含まれる重合開始剤の濃度は、硬化反応を促進するために活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含んだ塗布液に含まれる重合開始剤の濃度より高くすることが好ましい。具体的には、重合開始剤を含んだ塗布液に含まれる重合開始剤の濃度は、凹凸形状形成用塗布液に含まれる重合開始剤の濃度に対して、凸部の高さ、重合反応促進、重合反応阻害等を考慮し、0.5倍から3.0倍であることが好ましい。
第2溶媒除去工程105は、第2塗布工程104で可撓性基材2の上に第1塗布工程102と、第2塗布工程104形成された塗膜から溶媒を除去するための溶媒除去手段を使用している。溶媒除去手段としては特に限定はなく、第1塗布工程102と同じ装置を使用することが可能である。
溶媒除去手段で溶媒を除去する条件は、重合開始剤塗布液に使用する溶媒、重合開始剤化合物の種類、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の種類等により変わるため一義的に決めることは困難であるが、活性エネルギー線照射工程106に入る時の残留溶媒量を、重合開始剤の拡散、凸部の形状安定性、硬化反応の阻害等を考慮し、0.001g/mから0.1g/mになる様な条件を適宜決めることが好ましい。
活性エネルギー線照射工程106は、可撓性基材2の上に第1塗布工程102と、第2塗布工程104形成された塗膜の全面に活性エネルギー線を照射する照射装置106aを使用している。
全面に活性エネルギー線を照射することで凹凸形状を形成した塗膜面が形成される。凹凸形状は以下に示す過程を経て形成されると推測される。
1.局所塗布された部分が重合開始剤の濃度が高いため、局所塗布されなかった部分よりも重合反応の速度が早くなる。
2.これに伴い重合反応の速度に差が生じ、局所塗布された部分に活性エネルギー線硬化型樹脂の移動が生じ。
3.この結果、局所塗布された部分と、局所塗布されなかった部分とで高さに差が生じ、凹凸形状が形成される。
第2塗布工程104で重合開始剤を含んだ塗布液が局所塗布された後、活性エネルギー線照射工程106で塗膜の全面に活性エネルギー線を照射するまでの時間は、重合開始剤の拡散、凸状部の形状安定性等を考慮し、60sec以下が好ましい。より好ましくは、30sec以下である。
本発明に使用することが出来る活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、γ線等で、パターン状に形成された活性エネルギー線硬化型樹脂を活性化させるエネルギー源であれば制限なく使用出来るが、紫外線、電子線が好ましい。特に取り扱いが簡便で高エネルギーが容易に得られるという点で紫外線が好ましい。紫外線の光源としては、紫外線を発生する光源であれば何れも使用出来る。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることが出来る。又、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、エキシマランプ又はシンクロトロン放射光等も用いることが出来る。スポット状の活性エネルギー線を照射するには紫外線レーザーを使用することが好ましい。
照射条件はそれぞれの光源によって異なるが、照射光量は1mJ/cm以上が好ましく、更に好ましくは、20mJ/cmから10000mJ/cmであり、特に好ましくは、50mJ/cmから2000mJ/cmである。
又、電子線も同様に使用出来る。電子線としては、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される50keVから1000keV、好ましくは100keVから300keVのエネルギーを有する電子線を挙げることが出来る。
本発明においては、活性エネルギー線照射の時の雰囲気中の酸素濃度が10%以下、特に1%以下であることが好ましい。該雰囲気にするには窒素ガス等を導入することが有効である。
又、本発明においては、活性エネルギー線の硬化反応を効率的に進めるため、可撓性透明支持体を加熱することも出来る。加熱方法としては、特に制限はないが、ヒートプレート、ヒートロール等の使用が挙げられる。
加熱温度としては、使用する活性光線硬化型樹脂の種類により一概には規定出来ないが、基材フィルムへの熱変形等の影響を与えない温度範囲であることが好ましく、30℃から200℃が好ましく、更に50℃から120℃が好ましく、特に好ましくは70℃から100℃である。
図2は図1に示される第2塗布工程の局所塗布装置と可撓性基材と位置関係を示す概略平面図である。尚、本図は局所塗布装置の一例としてインクジェットヘッドを使用した場合を示している。
図中、θは可撓性基材2の面と、インクジェットヘッド3のノズル吐出口3d1(図4を参照)列の中心を結ぶ線と、可撓性基材2の搬送方向(図中の矢印方向)とのなす角度を示す。角度θは、被塗布体の幅に対するヘッドの大きさ、配設するヘッドの数、塗膜面の安定性を考慮し、+45°から−45°が好ましい。
θ1は可撓性基材2の搬送方向(図中の矢印方向)に対して反時計回りの方向(可撓性基材2の搬送方向と同じ方向)にインクジェットヘッド3を配設(点線で示した枠)する角度を示す。本発明では可撓性基材2の搬送方向(図中の矢印方向)に対して反時計回りの方向を−とする。本図では角度θ1が−45°の場合を示す。
θ2は可撓性基材2の搬送方向(図中の矢印方向)に対して時計回りの方向(可撓性基材2の搬送方向と逆方向)にインクジェットヘッド3を配設(点線で示した枠)する角度を示す。本発明では可撓性基材2の搬送方向(図中の矢印方向)に対して時計回りの方向を+とする。本図では角度θ2が+45°の場合を示す。本図に示されるインクジェットヘッド3は、可撓性基材2の搬送方向(図中の矢印方向)に対して90°に配設した場合を示している。
本図に示される様に、インクジェットヘッド3の角度を変えて配設することで、インクジェットヘッド3のノズル吐出口から吐出する液滴が可撓性基材2上に着弾した時、幅手方向の液滴の間隔が狭くなるため幅手方向の重合開始剤の塗布密度を上げることが可能となり、活性エネルギー線照射工程106(図1参照)で形成される凸状物の間隔を制御することが出来る。
図3は局所塗布装置として複数のインクジェットヘッドを使用した時の配列の一例を示す概略平面図である。
図3の(a)に付き説明する。
図中、3aから3eはインクジェットヘッドを示す。本図は、インクジェットヘッド3aから3eの各ノズル吐出口の中心を結ぶ線と被塗布体の搬送方向とのなす角度を90°で、千鳥状に配置した場合を示している。
図3の(b)に付き説明する。
図中、3fから3mはインクジェットヘッドを示す。本図は、インクジェットヘッド3fから3mの各ノズル吐出口の中心を結ぶ線と被塗布体の搬送方向とのなす角度を−45°に配置した場合を示している。
図2、図3に示すインクジェットヘッドの配置は、可撓性基材2の上に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の塗膜面に形成する凹凸形状物の大きさ、パターンにより適宜選択することが可能となっている。
図1から図3に示すインクジェットヘッド3としては特に限定はなく、例えば発熱素子を有し、この発熱素子からの熱エネルギーにより塗布液の膜沸騰による急激な体積変化によりノズルから射出液体を吐出させるサーマルタイプのヘッドでもよいし、インク圧力室に圧電素子を備えた振動板を有しており、この振動板によるインク圧力室の圧力変化で射出液体を吐出させる剪断モード型(ピエゾ型)のヘッドであってもよい。
図4は図1に示すインクジェットヘッドの一例を示す部分破断面を含む概略斜視図である。尚、本図は剪断モード型(ピエゾ型)インクジェットヘッドの場合を示している。
図中、3はインクジェットヘッドを示す。インクジェットヘッド3には圧電性基盤を駆動させるための制御部(不図示)がコネクタを介して接続されている。制御部(不図示)により、塗布液射出時の圧電性基盤の動作強度や周波数の選択等が行われる。
インクジェットヘッド3は、上層圧電性基盤3b1と下層圧電性基盤3b2とを接合して形成された圧電性基盤3bと、天板3cと、ノズル板3dとを有している。
圧電性基盤3bには、研削加工を施すことによりノズル板3d側が開口し、反対側が閉塞している互いに平行な所定の長さを有する複数のノズル3b3と、ノズル3b3の閉塞した側につながる平坦な面3b4と、ノズル(インク圧力室)3b3の両側に側壁3b5とを有している。複数のノズルは交互に塗布液圧力室用のノズルと空気圧力室用のノズルとして使用する場合もある。本図は塗布液圧力室用として使用した場合を示している。3c2は圧電性基盤3bの上面を覆う第1天板を示し、3c1は第1天板の上面を覆う第2天板を示す。
3eは重合開始剤を含む塗布液の供給管を示す。供給管3eより供給された塗布液はノズル吐出口3d1より吐出する様になっている。3c3は供給管3eから供給された塗布液の貯留部を示し、各ノズル3b3に連通した各塗布液供給口3c4より各塗布液圧力室用のノズル3b3に供給される様になっている。各ノズル3b3は第1天板3c2とノズル板3dとにより覆われることで複数の密閉されたチャネル(塗布液圧力室)が形成される様になっている。
3d1は各側壁の剪断変形に伴い、塗布液圧力室の圧力変化で塗布液を液滴の状態で吐出させるノズル吐出口を示す。ノズル吐出口の間隔は、0.02mmから0.3mmが好ましい。3fは塗布液のエアー抜きなどに使用される配管を示す。3fは塗布液射出時にはバルブ等により密閉される構造となっている。
第1天板及び第2天板の材料は特に限定されず、例えば有機材料からなってもよいが、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等が挙げられる。
ノズル板3dを構成する基材としては、金属や樹脂が使用される。例えばステンレス、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等が好ましく採用出来る。特に好ましくはポリイミド樹脂で、Dupont社製:カプトンや宇部興産(株)製:ユーピレックス等が寸法安定性、耐インク性、耐熱性等に優れているので好ましい。
図5は図1に示す凹凸形成工程で可撓性基材の上に凹凸形状が形成されるまでの概略フロー図である。
(a)に付き説明する。尚、図面上で右側は左側の平面図のA−A′に沿った概略断面図である。第1塗布工程102(図1参照)で可撓性基材2の上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む凹凸形状形成用塗布液塗布し、第1溶媒除去工程103で必要とする残留溶媒量になるまで溶媒を除去した塗膜201が形成された状態を示す。塗膜201の厚さは必要に応じて適宜設定することが可能である。
(b)に付き説明する。尚、図面上で右側は左側の平面図のB−B′に沿った概略断面図である。第1溶媒除去工程103で必要とする残留溶媒量になるまで溶媒を除去した塗膜201の上に第2塗布工程104(図1参照)で重合開始剤を含んだ塗布液が局所塗布装置としてインクジェットヘッド3で点状に塗布された後、第2溶媒除去工程105(図1参照)で必要とする残留溶媒量になるまで溶媒を除去した重合開始剤を含んだ点状の塗膜202が形成された状態を示す。点状の塗膜202は塗膜201よりも重合開始剤の濃度が高くなっている。又、第2塗布工程104(図1参照)で重合開始剤を含んだ塗布液がインクジェットヘッド3から射出され塗膜201の上に着弾した時、重合開始剤を含んだ塗布液の一部は塗膜201を溶解し塗膜201の中に入り込むため、着弾した周囲も重合開始剤の濃度が塗膜201よりも高くなっている。
(c)に付き説明する。尚、図面上で右側は左側の平面図のC−C′に沿った概略断面図である。第2溶媒除去工程105(図1参照)での処理が終了した点状の塗膜202及び塗膜201の全面に活性エネルギー線照射工程106で活性エネルギー照射が照射されることで可撓性基材2の上に形成された塗膜201の表面に凸部203aと凹部203bとを有する凹凸形状203が形成された状態を示す。点状の塗膜202は重合開始剤の濃度が塗膜201より高いため活性エネルギー線照射工程106で活性エネルギー線が照射されることで重合反応が周囲よりも早く進み、周囲の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を引き寄せる塗膜201の面よりも高くなり凸部203aが形成される。又、凹部203bは、凸部203aにより活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が使われるため塗膜201の面よりも低くなり形成される。
本図に示す様に可撓性基材2の塗膜201面上に形成された凹凸形状203の、凸部の高さ、密度、凹部及び凸部の大きさ、パターンは、インクジェットヘッド3(図1参照)で射出され重合開始剤を含んだ塗布液の液滴の大きさ、密度、パターンにより制御することが可能となっている。凹部及び凸部の大きさは、インクジェットヘッド3(図1参照)から射出される液滴の大きさにより変えることが可能である。又、密度、パターンは図2に示すインクジェットヘッド3(図1参照)の配置により変えることが可能である。凸部の高さは、重合開始剤の濃度により得ることが可能である。
図1から図5に示す様に、本発明の凹凸形状形成方法により次の効果が挙げられる。
1.重合開始剤の局在化パターン変更、局在量変更で凹凸形状の凸部の高さの制御が容易になり、任意の場所に微細な凹凸を形成することが可能になり、必要とする反射特性に対する対応が容易となった。
2.インクジェットヘッドで粘度の高い活性エネルギー線硬化型樹脂を含む塗布液(凹凸形状形成用塗布液)を射出する必要がないため、IJ射出能力に依存せずに凹凸形状の形成が可能となった。
3.凹凸形状の密度、パターンの変更が容易になり、必要とする反射特性に対する対応が容易となった。
次に、本発明の凹凸形成方法に係わる材料に付き説明する。
(基材)
基材としては種類に制限はなく、プラスチックフィルム、金属シート、ガラス等を用いることが出来る。プラスチックフィルムとしては、ポリオレフィンフィルム(例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなど)、ポリエステルフィルム(例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレン2,6−ナフタレートフィルムなど)、ポリアミドフィルム(例えば、ポリエーテルケトンフィルムなど)、セルロースアセテートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルムなど)などが挙げられる。又、金属シートではアルミニウム板が代表的である。又、用いる可撓性帯状基材の厚さ・幅についても、特に制限はない。
(凹凸形状形成用塗布液)
凹凸形状形成用塗布液としては、活性エネルギー線硬化型樹脂、重合開始剤を有機溶媒溶解した液が使用される。本発明に有用な活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を含む塗布液において、光重合開始剤は、一般的には、例えば活性光線硬化型エポキシ樹脂(プレポリマー)100質量部に対して0.1質量部〜15質量部の使用が好ましく、更に好ましくは、1質量部から10質量部の範囲の添加が好ましい。
(活性エネルギー線硬化樹脂)
本発明に使用する活性エネルギー線硬化樹脂とは、紫外線や電子線のような活性光線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂である。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性光線照射によって硬化する樹脂でもよい。
活性エネルギー線硬化型樹脂としては、分子中に重合性不飽和結合又はエポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー及び/又はモノマーが、エネルギー線の照射により硬化してなる樹脂である。
紫外線及び電子線硬化型樹脂としては特に制限はなく、従来から使用されているものの中から、適宜選択して用いることが出来る。この紫外線硬化型樹脂は、光重合性プレポリマー、又は光重合性モノマー、光重合開始剤や光増感剤を含有するものである。又、電子線硬化型樹脂は、光重合性プレポリマー又は光重合性モノマーを含有するものである。
前記光重合性プレポリマーとしては、例えばポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリオールアクリレート系等が挙げられる。これらの光重合性プレポリマーは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。又,光重合性モノマーとしては、例えばポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(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、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
紫外線硬化性樹脂の具体例としては、例えば、アデカオプトマーKR、BYシリーズのKR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、旭電化工業(株)製)、コーエイハードのA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学工業(株)製)、セイカビームのPHC2210(S)、PHCX−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業(株)製)、KRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー(株))、RC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、大日本インク化学工業(株)製)、オーレックスNo.340クリヤ(中国塗料(株)製)、サンラッドH−601、RC−750、RC−700、RC−600、RC−500、RC−611、RC−612(以上、三洋化成工業(株)製)、SP−1509、SP−1507(以上、昭和高分子(株)製)、RCC−15C(グレース・ジャパン(株)製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成(株)製)、又はその他の市販のものから適宜選択して利用することが出来る。
(重合開始剤)
重合開始剤としては、ラジカル反応型でもイオン反応型でもよく、アセトフェノン類、ブチルフェノン類、ベンゾフェノン類、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類、オキセタン化合物等が挙げられる。又、光増感剤としてn−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等を混合して用いることが出来る。
以下、実施例を挙げて本発明の具体的な硬化を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
図1に示す凹凸形成工程を使用し、以下に示す方法で基材の上に凹凸形状を形成した。
(基材の準備)
厚さ100μm、塗布幅600mm、長さ1000mのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを準備した。
(凹凸形状形成用塗布液の調製)
ビームセット575CB
(荒川化学工業(株)製 ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂、
重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン5.0質量%))
50質量%
メチルエチルケトン 50質量%
B型粘度計(東京計器(株)製)を使用した液温度25℃の粘度は、80mPa・sであった。
(凹凸形状形成用塗布液の塗布)
図1に示す凹凸形成工程を使用し、第1塗布工程で準備したPETフィルムにエクストルージョンコーターで調製した凹凸形状形成用塗布液を速度10m/minで塗布した後、第1溶媒除去工程で残留溶媒量が0.1g/mになるように溶媒除去を行った。尚、第1溶媒除去工程終了時での膜厚が20μmとなる様に塗布液流量を調整した。尚、膜厚は、塗布流量と塗布速度とから計算で求めた値を示す。
残留溶媒量は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜を形成した基材を10cm角に切り出し質量を測定し、その後オーブンにて110℃30分加熱し再度質量を測定した。この質量差より算出した1m当たりの溶媒量を残留溶媒量とした。
(重合開始剤を含む塗布液の調製)
重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン) 5質量%
溶媒メチルエチルケトン 95質量%
尚、重合開始剤の量は、凹凸形状形成用塗布液の塗布液の重合開始剤の量の1.0倍である。
B型粘度計(東京計器(株)製)を使用した液温度20℃の粘度は、1.5mPa・sであった。
(重合開始剤を含む塗布液の塗布)
引き続き、図1に示す第2塗布工程で図4に示すインクジェットヘッドを図3(a)に示す様に配置し、準備した重合開始剤を含む塗布液をインクジェットヘッドから以下に示す条件で液滴を射出し、基材上に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜の表面に着弾させ、第2溶媒除去工程で残留溶媒量が0.1g/mになるように溶媒を除去し、点状塗膜を形成した。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜を形成した基材の搬送速度は、10m/minで行った。残留溶媒量の測定は、第1溶媒除去工程での残留溶媒量の測定と同じ方法で行った。
インクジェットの射出は、射出温度25℃、駆動周波数20kHz、射出量3pl、点状塗膜間の距離を0.5mmで図5(b)に記載のパターンになるように射出した。
(活性エネルギー線の照射)
重合開始剤を含む塗布液が点状に塗布された後、60sec後に、図1に示す活性エネルギー線照射工程で活性エネルギー線として120W高圧水銀灯を使用し、30sec照射し硬化処理を行い、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜面に凹凸形状を形成した基材を作製し試料No.101とした。
(比較試料No.102の作製)
試料No.101と同じ基材を使用し、試料No.101と同じ凹凸形状形成用塗布液を直接、試料No.101と同じインクジェットヘッドを使用し、試料No.101と同じ射出条件で塗布し、試料No.101と同じ条件で活性エネルギー線を照射し凸部を形成し凹凸形状を有する基材を作製し試料No.102とした。
(比較試料No.103の作製)
試料No.101と同じ基材を使用し、同じ凹凸形状形成用塗布液を直接、試料No.101と同じインクジェットヘッドを使用し、凹凸形状形成用塗布液温度を60℃まで上げ、粘度を20mPa・sまで下げた以外は試料No.101と同じ射出条件で塗布し、試料No.101と同じ条件で活性エネルギー線を照射し凹凸形状を形成した基材を作製し試料No.103とした。
評価
作製した試料No.101から103に付き、凸部の高さとそのバラツキσnで凹凸を測定した結果を表1に示す。
凸部の高さの測定方法
各試料、塗布先頭から100m、200m、300m、600m、900m位置から100mm×100mmの大きさでサンプル試料が塗布幅中央と合うように採取し、各サンプル試料を表面粗さ測定器SURFPAK−SJ((株)ミツトヨ製)の試料台に四隅を固定して載せ、測定子をサンプルの端から3cmの場所に置いて測定長さ5cmで、1cm間隔で5回走査し、凸部の高さとそのバラツキσnを測定。尚、各試料の凸部の高さは、5回測定した平均値を示す、バラツキは各試料の平均値のバラツキを示す。
Figure 2010253758
本発明試料No.101はバラツキも小さく安定に凹凸形成することが出来たが、インクジェットヘッドで凹凸形状形成用塗布液を直接基材に射出した試料No.102は、粘度が高いため射出不能で凹凸形成が出来なかった。又、液温度を上げて粘度を下げ射出可能とした試料No.103は、温度を上げたためにインクジェットヘッドで凹凸形状形成用塗布液に使用したメチルエチルケトンの蒸発が促進され汚れが付着し、射出不安定となり表面粗さのバラツキが大きくなってしまった。
実施例2
図1に示す凹凸形成工程を使用し、以下に示す方法で基材の上に凹凸形状を形成した。
(基材の準備)
実施例1で作製した試料No.101の作製に使用したものと同じPETフィルムを準備した。
(凹凸形状形成用塗布液の調製)
実施例1で作製した試料No.101と同じ凹凸形状形成用塗布液を調製した。
(凹凸形状形成用塗布液の塗布)
実施例1で作製した試料No.101と同じ方法、条件で準備した凹凸形状形成用塗布液を塗布した。
(重合開始剤を含む塗布液の調製)
実施例1で作製した試料No.101に使用した重合開始剤を含む塗布液と同じ塗布液を準備した。
(重合開始剤を含む塗布液の塗布)
実施例1で作製した試料No.101と同じ方法、条件で準備した重合開始剤を含む塗布液を点状に塗布し乾燥した。
(活性エネルギー線の照射)
重合開始剤を含む塗布液が点状に塗布された後、表2に示す様に活性エネルギー線を照射するまでの時間を変え、図1に示す活性エネルギー線照射工程で活性エネルギー線として120W高圧水銀灯を使用し、30sec照射し硬化処理を行い、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜面に凹凸形状を形成した基材を作製し試料No.201から204とした。
評価
作製した試料No.201から204に付き、凸部の高さそのバラツキσnを実施例1と同じ試験方法で試験した結果を表2に示す。
Figure 2010253758
活性エネルギー線の照射を重合開始剤を含有した液体を局所塗布した後、60秒以内に行う本発明の凹凸形状形成方法により、安定した凹凸形状が形成することが確認された。本発明の有効性が確認された。
実施例3
図1に示す凹凸形成工程を使用し、以下に示す方法で基材の上に凹凸形状を形成した。
(基材の準備)
実施例1で作製した試料No.101と同じPETフィルムを準備した。
(凹凸形状形成用塗布液の調製)
実施例1で作製した試料No.101と同じ凹凸形状形成用塗布液を調製した。
(凹凸形状形成用塗布液の塗布)
実施例1で作成した試料No.101と同じ方法、条件で準備した凹凸形状形成用塗布液を塗布した。
(重合開始剤を含む塗布液の調製)
実施例1で作製した試料No.101に使用した重合開始剤を含む塗布液を調製する時、表3に示す様に凹凸形状形成用塗布液に含まれる重合開始剤の濃度に対して、重合開始剤の濃度を変えて塗布液を調製した。
(重合開始剤を含む塗布液の塗布)
実施例1で作製した試料No.101と同じ方法、条件で準備した重合開始剤を含む塗布液を点状に塗布し乾燥した。
(活性エネルギー線の照射)
重合開始剤を含む塗布液が点状に塗布された後、60sec後に、図1に示す活性エネルギー線照射工程で活性エネルギー線として120W高圧水銀灯を使用し、30sec照射し硬化処理を行い、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む塗膜面に凹凸形状を形成した基材を作製し試料No.301から306とした。
評価
作製した試料No.301から306に付き、凸部の高さそのバラツキσnを実施例1と同じ試験方法で試験した結果を表3に示す。
Figure 2010253758
重合開始剤を含有した液体に含まれる重合開始剤の濃度を、凹凸形状形成用塗布液に含まれる重合開始剤の濃度に対して、0.5倍から3.0倍にして行う本発明の凹凸形状形成方法により、安定した凹凸形状が形成すること及びその倍率に応じて凸量を高くすることが出来ることが確認された。本発明の有効性が確認された。
1 凹凸形成工程
101 供給工程
102 第1塗布工程
103 第1溶媒除去工程
104 第2塗布工程
105 第2溶媒除去工程
106 活性エネルギー線照射工程
107 巻き取り回収工程
2 可撓性基材
201、202 塗膜
203 凹凸形状
203a 凸部
203b 凹部
3、3aから3e、3fから3m インクジェットヘッド
θ、θ1、θ2 角度

Claims (3)

  1. 基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を有する塗布液を塗布し、形成された塗膜の表面に凹凸形状を形成させる凹凸形状形成方法において、
    前記基材上に、重合開始剤及び前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を含む凹凸形状形成用塗布液を塗布し、塗膜を形成した後、
    前記基材の凹凸形状を形成させる所定位置に重合開始剤を含有した液体を局所塗布し、活性エネルギー線を照射することで前記凹凸形状を形成させることを特徴とする凹凸形状形成方法。
  2. 前記活性エネルギー線の照射は、重合開始剤を含有した液体を局所塗布した後、60秒以内に行うことを特徴とする請求項1に記載の凹凸形状形成方法。
  3. 前記重合開始剤を含有した液体に含まれる重合開始剤の濃度は、凹凸形状形成用塗布液に含まれる重合開始剤の濃度に対して、0.5倍から3.0倍であることを特徴とする請求項1又は2に記載の凹凸形状形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023037712A1 (ja) * 2021-09-08 2023-03-16 サカタインクス株式会社 デジタルエンボスの作成方法

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