JP2012062187A - シート接合体の製造方法及びシート接合体の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先行して処理領域へと搬送される第1の樹脂シート部材1aと、次の第2の樹脂シート部材1bとを接合してシート接合体を作製するシート接合体の製造方法であって、前記第2の樹脂シート部材の先端部を保持する第1の工程と、該第1の工程で保持された前記先端部に光吸収剤を塗布する第2の工程と、前記第1の樹脂シート部材を保持する第3の工程と、保持された部分が末端部を構成するように切断する第4の工程と、前記先端部と前記末端部とを前記光吸収剤を挟んで重ね合わせる第5の工程と、レーザー溶着することによって接合する第6の工程と、前記第1の樹脂シート部材に続いて前記第2の樹脂シート部材を前記処理領域へと搬送する第7の工程と、を有することを特徴とするシート接合体の製造方法。
【選択図】図1
Description
この種の偏光フィルムの製造方法としては、原反となる帯状のポリビニルアルコール系樹脂(PVA)フィルム等の樹脂シート部材がロール状に巻回されてなる原反ロールから原反フィルム(樹脂シート部材)を送り出して該原反フィルムの移動経路を規制し、原反フィルムをガイドする複数本のローラと各種の薬液浴とを備えた装置に通して延伸させる方法が採用されており、例えば、原反フィルムをその長手方向に移動させて膨潤浴や染色浴に連続して浸漬させた後に前後2箇所において前記ローラで原反フィルムをニップして、その間において張力を加えて前記延伸を実施させる方法が採用されたりしている。
このようなシート接合体の製造方法としては、従来、粘着テープや接着剤などの接着接合手段、リベットや糸などによる縫合接合手段またはヒートシーラーなどによる加熱溶融接合手段などが採用されている。
・粘着テープや接着剤などによる接着接合における問題点
膨潤浴、染色浴などに原反フィルムを浸漬させる工程において、接着剤の成分などが薬液に溶け出すことで、薬液を汚染し、製品への異物付着の要因となりうることに加え、接着剤が薬液に溶解されたり薬液の成分によって膨潤したりすることで接合強度が低下し、延伸工程において所望の延伸倍率に達する前に連結部に破断を生じさせるおそれを有する。
・リベットや糸などによる縫合接合における問題点
この方法では、原反フィルムにリベットや糸を通すための穴が穿設されることになるために連結部に張力が加わった場合に前記穴を起点とした破断を生じさせるおそれを有する。
このことを防止すべく穴数を減らして穴の間隔を広めに確保させると、張力が加わった際に、シワが生じやすくなって延伸ムラを生じさせるおそれを有する。
・ヒートシーラー等による加熱溶融接合における問題点
上記のような接着接合や縫合接合における問題点の解決を図り得る接合手段として、下記特許文献1及び2などに示すようなヒートシーラーによって接合する手段が知られている。
この方法では、接着接合に比べて薬液を汚染するおそれが低く、縫合接合のように穴を設ける必要がない。
しかし、ヒートシーラーでは、溶着領域、及び、その周辺は、溶着時に受けた熱によって変性して通常の部分に比べて硬化した状態となる傾向がある。
そのため、延伸時にこの溶着領域を挟んで張力が加えられるとこの硬化した箇所と通常の状態の箇所との境界部分に集中して応力が生じやすく、全体が所望の延伸倍率に至る前に当該領域が極端に延伸されるおそれを有する。
したがって、高い延伸倍率での延伸を実施させようとすると連結部において原反フィルムの破断を生じさせるおそれを有する。
しかしながら上記のような回避策を選択した場合においては、設定を変えるために作業が煩雑となる。また、連結部前後の延伸倍率は所望の倍率(5.25倍以上)とはなっていないことから、製品として用いることが出来ず、材料ロスを発生させるおそれがある。
2以上の帯状の樹脂シート部材のうち先行して処理領域へと搬送される第1の樹脂シート部材と、次の第2の樹脂シート部材とを接合してシート接合体を作製するシート接合体の製造方法であって、
前記第2の樹脂シート部材の先端部を保持する第1の工程と、
該第1の工程で保持された前記先端部に光吸収剤を塗布する第2の工程と、
上流側から搬入される前記第1の樹脂シート部材を蓄積し且つ蓄積した前記第1の樹脂シート部材を下流側に搬出することにより、前記第1の樹脂シート部材の搬入速度と搬出速度とを異ならしめるように構成されたシート蓄積部を介して前記第1の樹脂シート部材を前記処理領域へと搬送し、前記シート蓄積部の下流側では前記第1の樹脂シート部材の搬送を継続しつつ、上流側では前記第1の樹脂シート部材の搬送を停止すると共に前記第1の樹脂シート部材を保持する第3の工程と、
該第3の工程で保持された前記第1の樹脂シート部材を、保持された部分が末端部を構成するように切断する第4の工程と、
前記先端部と前記末端部とを前記光吸収剤を挟んで重ね合わせる第5の工程と、
該第5の工程で重ね合わされた前記先端部及び末端部を加圧しつつレーザー溶着することによって接合する第6の工程と、
前記先端部及び末端部への加圧と、前記先端部及び末端部の保持とを解除して前記第1の樹脂シート部材に続いて前記第2の樹脂シート部材を前記処理領域へと搬送する第7の工程と、
を有することを特徴とする。
また、レーザー溶着を行うことにより、例えば延伸処理される場合においては、第1及び第2の樹脂シート部材を連続して延伸処理するに際して、接合部と非接合部との境界において破断の発生を回避することが可能となり、接合部を延伸処理する場合においても延伸条件を変更することなく、連続的に延伸を加えられる。
加えて、シート蓄積部を介して第1の樹脂シート部材を搬送することから、上記末端部と上記先端部とを接合する間、第1の樹脂シート部材を保持しても、該第1の樹脂シート部材の処理領域への搬送を継続することが可能となる。
従って、接合部が薬液への含浸や延伸等の後段の処理領域で破断されることを抑制しつつ、接合に際して該処理領域への樹脂シート部材の搬送を停止することなく樹脂シート部材の接合が可能となる。
2以上の帯状の樹脂シート部材のうち先行して処理領域へと搬送される第1の樹脂シート部材と、次の第2の樹脂シート部材とを接合してシート接合体を作製するシート接合体の製造装置であって、
上流側から搬入される前記第1の樹脂シート部材を蓄積し且つ蓄積した前記第1の樹脂シート部材を下流側に搬出することにより、前記第1の樹脂シート部材の搬入速度と搬出速度とを異ならしめるように構成されており、下流側においては前記処理領域への前記第1の樹脂シートの搬送を継続しつつ、上流側においては前記第1の樹脂シートの搬送の停止を可能とするシート蓄積部と、
前記シート蓄積部よりも上流側に配置され、前記第1の樹脂シート部材の搬送停止に合わせて前記第1の樹脂シート部材を保持する第1の保持部と、
前記第1の樹脂シート部材を、前記第1の保持部に保持された部分が末端部を構成するように切断する切断部と、
前記第2の樹脂シート部材の先端部を保持する第2の保持部と、
前記第2の保持部に保持された先端部に光吸収剤を塗布する塗布部と、
前記先端部及び前記末端部の配置を、該先端部及び末端部が前記光吸収剤を挟んで重ね合わせられるように調整する配置調整部と、
前記先端部及び末端部の重ね合わせ部分を加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記重ね合わせ部分にレーザー光を照射して、前記先端部と前記末端部とをレーザー溶着により接合するレーザー光照射部と、
を備え、
前記加圧部による前記先端部及び末端部への加圧と、前記先端部及び末端部の保持とを解除することにより前記第1の樹脂シート部材に続いて前記第2の樹脂シート部材が前記処理領域へと搬送されるように構成されていることを特徴とする。
また、レーザー溶着を行うことにより、例えば延伸処理される場合においては、第1及び第2の樹脂シート部材を連続して延伸処理するに際して、接合部と非接合部との境界において破断の発生を回避することが可能となり、接合部を延伸処理する場合においても延伸条件を変更することなく、連続的に延伸を加えられる。
加えて、シート蓄積部を介して第1の樹脂シート部材を搬送することから、上記末端部と上記先端部とを接合する間、第1の樹脂シート部材を保持しても、該第1の樹脂シート部材の処理領域への搬送を継続することが可能となる。
従って、接合部が薬液への含浸や延伸等の後段の処理領域で破断されることを抑制しつつ、接合に際して該処理領域への樹脂シート部材の搬送を停止することなく樹脂シート部材の接合が可能となる。
まず、本実施形態のシート接合体の製造方法及びシート接合体の製造装置について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態の接合装置(製造装置)100の一例を模式的に示す概略側面図である。
また、かかる樹脂シート部材がロールトゥロールで搬送されることを考慮して、その厚みは1μm以上2mm以下であることが好ましく、10μm以上200μm以下であることが好ましい。
前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの形成材料であるポリマーの重合度は、一般に500〜10,000であり、1,000〜6,000の範囲であることが好ましく、1,400〜4,000の範囲にあることがより好ましい。
さらに、部分ケン化ポリビニルアルコールフィルムの場合、そのケン化度は、例えば、水への溶解性の点から、75モル%以上が好ましく、より好ましくは98モル%以上であり、98.3〜99.8モル%の範囲にあることがより好ましい。
なかでも、安価で且つ面内均一なレーザービームが容易に得られる半導体レーザーやファイバーレーザーが好ましい。
また、原反フィルムの分解を避けつつ溶融を促す目的においては、瞬間的に高いエネルギーが投入されるパルスレーザーよりも連続波のCWレーザーのほうが好ましい。
レーザー光の出力(パワー)、ビームサイズ及び形状、照射回数、更に走査速度などは、対象となる原反フィルム及び光吸収剤の光吸収率といった光学特性や原反フィルムを構成しているポリマーの融点、ガラス転移点(Tg)といった熱特性などの違いに対して適宜最適化されればよいが、レーザー光が照射された部分においてポリビニルアルコール系樹脂を効率的に流動化させて強固な接合を得るために、照射するレーザー光のパワー密度としては、200W/cm2〜10,000W/cm2の範囲内であることが好ましく、300W/cm2〜5,000W/cm2の範囲内であることがさらに好ましく、1,000W/cm2〜3,000W/cm2の範囲内であることが特に好ましい。
この照射スポット径(照射巾)としては、上記照射レーザーパワー密度を満たすパワーにて、新旧原反フィルム1a、1bの重ね合わせ幅の半値以上3倍以下が好ましい。
重ね合わせ幅の半値未満では、重ね合わせ部の未接合部が大きく、接合後に搬送する際にばたついて、良好な搬送性を阻害するおそれを有する。
また、3倍以上の巾でレーザー光を照射すると、接合及び延伸特性には影響は及ぼさないものの、エネルギー利用効率の観点からは好ましくない。
好ましくは、重ね合わせ幅と同値以上2倍以下である。
なお、新旧原反フィルム1a、1bの重ね合せ幅は、0.1mm以上10.0mm未満とすることが好ましく、0.5mm以上5mm未満とすることが更に好ましい。
これは、重ね合わせ幅が0.1mm未満では、繰り返し精度よく広幅な原反フィルム1を重ね合わせ配置することが難しいためであり、10.0mm以上になると、未接合部の形成を防止するためにレーザー光を10.0mm巾以上で照射する必要が生じることから必要なエネルギーが高くなり、省エネルギーの観点から好ましくないためである。
したがって、これらの条件を満たすことのできるレーザー光源を有するレーザー光照射部27を接合装置100に採用することが好ましい。
レーザー光の照射に際する加圧強度としては、0.5〜100kgf/cm2の範囲内であることが好ましく、10〜70kgf/cm2の範囲内であることが更に好ましい。
したがって、加圧部材としては、このような強度で加圧することが可能な部材であればそのガラス製部材の形状は特に限定されず、例えば、平板、円筒、球状のものを使用することが出来る。
ガラス製部材の厚みは特に限定されないが、薄すぎると歪みによって良好な加圧ができず、厚すぎるとレーザー光の利用効率が下がるため、レーザー光が透過する方向における厚みが3mm以上30mm未満であることが好ましく、5mm以上20mm未満であることが更に好ましい。
レーザー光の利用効率を高めるために、加圧部材として利用するガラス製部材は、用いるレーザー光波長に対して高い透明性を有することが好ましく、50%以上の光透過率を有していることが好ましく、70%以上の光透過率を有していることが更に好ましい。
すなわち、光透過性の良好なラバーシートやクッション性を有する透明樹脂シート等を備えた加圧部材を採用することもでき、例えば、背面側がガラス製部材で構成され、原反フィルムと接する前面側が透明ラバーシートで構成された加圧部28を採用することができる。
このクッション層の厚みは、50μm以上5mm未満であることが好ましく、1mm以上3mm未満が更に好ましい。
50μm未満であると、クッション性に乏しく、5mm以上の場合は、当該クッション層によってレーザー光の吸収や散乱が生じ、末端部1aaと先端部1baとの接触界面部に到達するレーザー光のエネルギーを低下させるおそれを有する。
このクッション層は、用いるレーザー光波長に対して30%以上の光透過率を有することが好ましく、50%以上が更に好ましい。
また、かかるクッション層と同様のクッション層を、ステージ26の上面に配することもできる。
例えば、フタロシアニン系吸収剤、ナフタロシアニン系吸収剤、ポリメチン系吸収剤、ジフェニルメタン系吸収剤、トリフェニルメタン系吸収剤、キノン系吸収剤、アゾ系吸収剤、ジインモニウム塩などを用いることが出来る。
また、800nm〜1200nmの波長を有するレーザー光を発するレーザー光源を用いる場合には、例えば、米国Gentex社製から商品名「Clearweld」として市販の光吸収剤を用いることが出来る。
下記の樹脂シート部材、条件を使用した。
・原反フィルム:トリアセチルセルロース樹脂(TAC)フィルム((株)富士フィルム社製、厚み80μm、巾1,330mm)
・重ね合わせ幅:1.5mm巾
・加熱溶融接合手段:レーザー
・レーザー:半導体レーザー(波長940nm、パワー80W、スポット径2mmφ、
パワー密度2,547W/cm2、走査速度70mm/sec、積算照射 量 102J/cm2、トップハットビーム)
・光吸収剤:商品名「Clearweld LD120C」(米国ジェンテックス社製、
波長940nmの光の吸収率30%、溶媒アセトン)、下側に配した新原 反フィルムの上面に5.0mm巾で10nL/mm2塗布
・加圧部材:溶融石英ガラスの平板(15mm厚)
・加圧条件:原反フィルム重ね合わせ部へ加重50kgf/cm2で押し付け
その結果、アキュムレータ32の上流側で旧TCAフィルムの搬送を停止し、新旧TACフィルムを接合している間、旧TACフィルムのケン化浴槽への搬送は良好であり、接合後、新旧TCAフィルムの搬送を開始した後においても、新旧TACフィルムのケン化浴槽への搬送は良好であった。また、ケン化浴槽の通過後、旧TACフィルムと新TACフィルムとの間に破断は認められず、その接合性は良好であった。
新旧の樹脂シート部材として、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)フィルム((株)クラレ社製、厚み75μm、巾3,000mm)を用い、図13に示すような延伸装置において延伸倍率が、膨潤浴では2.6倍、染色浴では3.4倍、架橋浴では3.6倍、延伸浴では6.0倍となるように延伸した後、洗浄浴を通過させたこと以外は実施例1と同様にして、旧PVAフィルムと新PVAフィルムとを接合し、旧PVAフィルムに引き続いて新PVAフィルムを延伸させた。
その結果、新旧PVAフィルムを接合している間、旧PVAフィルムの延伸装置への搬送は良好であり、接合後、新旧PVAフィルムの搬送を開始した後においても、新旧PVAフィルムの延伸装置への搬送は良好であった。また、延伸装置において各薬液槽を通過して延伸された後、旧PVAフィルムと新PVAフィルムとの間に破断は認められず、その接合性は良好であった。さらに、延伸倍率6.0倍の延伸においても破断は認められず、延伸性も良好であった。
接合手段として感圧型接着剤(アクリル系粘着剤;日東電工製、No.5000NS 160μm厚)を用い、該アクリル系粘着剤を新PVAフィルムの先端部の上面に貼付して、かかる先端部と旧PVAフィルムの末端部とを接合したこと以外は実施例2と同様にして、新旧PVAフィルムを延伸させた。
その結果、新旧PVAフィルムを接合している間、旧PVAフィルムの延伸装置への搬送は良好であり、接合後、新旧PVAフィルムの搬送を開始した後においても、新旧PVAフィルムの延伸装置への搬送は良好であった。しかし、延伸浴槽において、旧PVAフィルムと新PVAフィルムとの間に破断は認められた。
新PVAフィルムの先端部と旧PVAフィルムの末端部とをヒートシーラー(ニクロム線3mm巾、温度200℃、10秒)で接合したこと以外は実施例2と同様にして、新旧PVAフィルムを延伸させた。
その結果、新旧PVAフィルムを接合している間、旧PVAフィルムの延伸装置への搬送は良好であり、接合後、新旧PVAフィルムの搬送を開始した後においても、新旧PVAフィルムの延伸装置への搬送は良好であった。しかし、延伸倍率4倍の延伸時に、破断が生じたため、偏光フィルムを得るうえで目標とする延伸倍率5.25倍まで延伸することができなかった。
Claims (8)
- 2以上の帯状の樹脂シート部材のうち先行して処理領域へと搬送される第1の樹脂シート部材と、次の第2の樹脂シート部材とを接合してシート接合体を作製するシート接合体の製造方法であって、
前記第2の樹脂シート部材の先端部を保持する第1の工程と、
該第1の工程で保持された前記先端部に光吸収剤を塗布する第2の工程と、
上流側から搬入される前記第1の樹脂シート部材を蓄積し且つ蓄積した前記第1の樹脂シート部材を下流側に搬出することにより、前記第1の樹脂シート部材の搬入速度と搬出速度とを異ならしめるように構成されたシート蓄積部を介して前記第1の樹脂シート部材を前記処理領域へと搬送し、前記シート蓄積部の下流側では前記第1の樹脂シート部材の搬送を継続しつつ、上流側では前記第1の樹脂シート部材の搬送を停止すると共に前記第1の樹脂シート部材を保持する第3の工程と、
該第3の工程で保持された前記第1の樹脂シート部材を、保持された部分が末端部を構成するように切断する第4の工程と、
前記先端部と前記末端部とを前記光吸収剤を挟んで重ね合わせる第5の工程と、
該第5の工程で重ね合わされた前記先端部及び末端部を加圧しつつレーザー溶着することによって接合する第6の工程と、
前記先端部及び末端部への加圧と、前記先端部及び末端部の保持とを解除して前記第1の樹脂シート部材に続いて前記第2の樹脂シート部材を前記処理領域へと搬送する第7の工程と、
を有することを特徴とするシート接合体の製造方法。 - 前記第1の樹脂シート部材において前記第4の工程での切断によって生成された不要部を巻き取ることによって、該不要部を回収する第8の工程を有することを特徴とする請求項1に記載のシート接合体の製造方法。
- 前記樹脂シート部材は、熱可塑性樹脂フィルムの単層であることを特徴とする請求項1または2に記載のシート接合体の製造方法。
- 前記樹脂シート部材は、偏光フィルムを作製するためのポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシート接合体の製造方法。
- 2以上の帯状の樹脂シート部材のうち先行して処理領域へと搬送される第1の樹脂シート部材と、次の第2の樹脂シート部材とを接合してシート接合体を作製するシート接合体の製造装置であって、
上流側から搬入される前記第1の樹脂シート部材を蓄積し且つ蓄積した前記第1の樹脂シート部材を下流側に搬出することにより、前記第1の樹脂シート部材の搬入速度と搬出速度とを異ならしめるように構成されており、下流側においては前記処理領域への前記第1の樹脂シートの搬送を継続しつつ、上流側においては前記第1の樹脂シートの搬送の停止を可能とするシート蓄積部と、
前記シート蓄積部よりも上流側に配置され、前記第1の樹脂シート部材の搬送停止に合わせて前記第1の樹脂シート部材を保持する第1の保持部と、
前記第1の樹脂シート部材を、前記第1の保持部に保持された部分が末端部を構成するように切断する切断部と、
前記第2の樹脂シート部材の先端部を保持する第2の保持部と、
前記第2の保持部に保持された先端部に光吸収剤を塗布する塗布部と、
前記先端部及び前記末端部の配置を、該先端部及び末端部が前記光吸収剤を挟んで重ね合わせられるように調整する配置調整部と、
前記先端部及び末端部の重ね合わせ部分を加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記重ね合わせ部分にレーザー光を照射して、前記先端部と前記末端部とをレーザー溶着により接合するレーザー光照射部と、
を備え、
前記加圧部による前記先端部及び末端部への加圧と、前記先端部及び末端部の保持とを解除することにより前記第1の樹脂シート部材に続いて前記第2の樹脂シート部材が前記処理領域へと搬送されるように構成されていることを特徴とするシート接合体の製造装置。 - 前記第1の樹脂シート部材は、該第1の樹脂シート部材を巻き取り可能な送り出し部に装着されており、該送り出し部が、前記第1の樹脂シート部材において前記切断部による切断によって生成された不要部を巻き取ることによって、該不要部を回収するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載のシート接合体の製造装置。
- 前記樹脂シート部材は、熱可塑性樹脂フィルムの単層であることを特徴とする請求項5または6に記載のシート接合体の製造装置。
- 前記樹脂シート部材は、偏光フィルムを作製するためのポリビニルアルコール系樹脂フィルムであることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のシート接合体の製造装置。
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