JP2015174021A - 塗布物の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法で熱寸法安定性に優れ、熱シワの発生を抑制することのできる塗布物の製造装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】アニール装置２の内部に基材５の搬入口と搬出口に基材を支持するガイドロール２ｃを設置し、さらに温度制御ロールとして搬入口から順に加熱ロール２ａと冷却ロール２ｂを交互に設置し、前記基材を前記ロールと接触させてアニール処理を施す。【選択図】図１

Description

本発明は、塗布物の製造装置および製造方法に関するものである。特に、熱寸法安定性や熱シワの抑制に優れ、例えば、光学フィルムやバリア性のある包装用フィルムを製造する際に用いられる塗布物の製造装置および製造方法に関するものである。

ウェットコーティング技術を用いて製造される光学フィルムやバリア性のある包装用フィルム製品は、一般に基材としてプラスチックフィルムを用い、有機溶剤を溶媒とした塗布液を塗布することが多いが、塗布後の乾燥工程において、基材として用いたプラスチックフィルムが乾燥炉での熱による収縮を引き起こし、塗膜の割れや剥離を生じる。またプラスチックフィルムに波を打ったようなシワ(熱シワ)が発生し、外観上の不良や光学特性が損なわれるなどの問題が発生し大きな課題となっている。

プラスチックフィルムは乾燥工程での高い熱がかかることで、寸法安定性が低下することから、これまで熱による寸法安定性低下を防止するための手法が提案されている。

例えば、特許文献1にはプラスチックフィルムを製造する際に、主成分となるポリマーの他に別のポリマーを混合し、ポリマーの構造を変化させることで熱によるプラスチックフィルムの寸法安定性を作り出している。

しかしながら、光学フィルムやバリア性のある包装用フィルムを製造する際に、基材となるプラスチックフィルムを製造することは多大なコスト増加につながるので、特許文献1の方法は光学フィルムやバリア性のある包装用フィルムを製造するには向いていない。

また、特許文献２には基材となるプラスチックフィルムをアニール専用の装置を用いて単独でアニール処理することで熱による寸法安定性を向上させている。

しかしながら、アニール専用の装置を用いて単独でアニール処理をした場合、アニール処理をした基材を巻き取った後、塗布液を塗布するために、アニール処理した基材を運搬し、塗布装置に取り付ける作業が生じ、膨大な時間の損失が起こる。

特開２０１１−１８４６１７ 特開２００１−３２２１６６

本発明は上記の問題を解決し、簡易な方法で熱寸法安定性に優れ、熱シワの発生を抑制することのできる塗布物の製造装置およびその製造方法を提出することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、搬送中の帯状の基材に、加熱処理(アニール処理)を行う処理装置(以降はアニール装置と呼称する)と前記搬送中の帯状基材に有機溶剤を塗布し塗布膜を形成する塗布装置と前記搬送中の帯状基材を通過させることにより塗布膜を乾燥する乾燥装置を有する塗布物の製造装置において、前記アニール装置は前記搬送中の帯状基材の塗布膜を形成する側に設置された天板と、前記搬送中の帯状基材の塗布膜を形成する側とは反対側に設置された底板と、右側板と左側板からなる側板と、前記搬送中の帯状基材が搬入する搬入口を備えた正面板と前記搬送中の帯状基材を搬出する搬出口を備えた後板を有し、各板が接合された箱型の形状をしており、前記アニール装置の内部には温度制御可能なロールを有し、前記帯状基材が前記ロールと接触させてアニール処理を施すことを特徴とする塗布物の製造装置であって、前記アニール装置内部の基材搬送入口部及び出口部に基材を支持するガイドロールが設置され、基材搬送方向に対して入口部ガイドロール直後に加熱ロールが設置され、前記加熱ロールと冷却ロールが交互に設置されていることを特徴とする塗布物の製造装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、基材搬送方向に対して前記入口部ガイドロールから前記加熱ロールと前記冷却ロールが少なくとも２回交互に繰り返し設置されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記加熱ロールの表面温度が１００℃以上２３０℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記冷却ロールの表面温度が５℃以上３０℃以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項５に係る発明は、前記加熱ロールが電気抵抗によりロール表面が発熱する機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項６に係る発明は、前記冷却ロールがロール内部を冷水が循環することによりロール表面を冷却する機能を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項７に係る発明は、前記加熱ロールは電気抵抗によりロール表面が発熱する機能を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項８に係る発明は、前記冷却ロールの内部に流れる冷水の流量を調整することによりロール表面が冷却する機能を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置である。

本発明の請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置を用いて、前記基材にアニール処理を行い、前記塗布液を塗布し乾燥することを特徴とする塗布物の製造方法である。

本発明の塗布物の製造装置および製造方法によれば、例えば光学フィルムやバリア性のある包装用フィルムを製造する際に用いられ、熱寸法安定性や熱シワの抑制に優れた製品を提供することができ、その工業的価値は極めて高い。

本発明の塗布物の製造装置を側面から見た概略図。 本発明におけるアニール装置を基材の搬入側から見た断面概略図。 本発明におけるアニール装置を側面から見た断面概略図。 本発明におけるアニール装置の斜視断面概略図。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の塗布物の製造装置を側面から見た概略図である。塗布物の製造装置１において、基材巻出し部からアニール装置２、塗布部３、乾燥部４の工程から構成されている。

アニール装置２において、帯状の基材５にアニール処理を施し、塗布部３において帯状の基材上５に塗膜が塗布される。塗膜が形成された基材は、乾燥部４に搬送され乾燥される。

図２は図１に示した前記アニール装置２における基材５の搬入側からみた断面概略図である。なお、図２は搬入側、搬出側いずれにも共有の断面図である。アニール装置２には、加熱ロール２ａと冷却ロール２ｂ設置され、天板６と底板７と右側板８と左側板９を備えた基材を囲む箱型の形状をしており、外気の流れの影響を極力除外している。

図３は図１に示したアニール装置２を側面から見た断面概略図であり、図４はアニール装置２を斜視した斜視断面図である。なお、本発明の実施形態の一例であり、この実施形態に限定されるものではない。アニール装置２内部には、アニール装置２の入口に基材５を支持する入口ガイドロール２ｃと、出口に基材５を支持する出口ガイドロール２ｄが設置されている。基材５の搬入口１２と搬出口１３を有し、基材５は搬入口１２からアニール装置内部に搬入され、搬出口１３からアニール装置外部へ搬出される。

さらに、入口ガイドロール２ｃの直後のロールとして加熱ロール２ａを設置し、加熱ロール２ａと冷却ロール２ｂが基材搬入側から順番に交互に配置されている。このとき４本のロールは互いに接触しなければ配置の間隔は限定されないが、配置の間隔は近いほうが好ましい。基材は搬入口側の入口ガイドロール２ｃ上を通り、加熱ロール２ａと冷却ロール２ｂに基材を沿わせるように交互に接触したのち、搬出口側の出口ガイドロール２ｄ上を通り、アニール装置２より搬出される。

塗工前の基材に加熱ロールと冷却ロールを交互にテンションをかけてアニール処理を行うことにより、加熱ロールによってフィルムに熱をかけると配向緩和としてフィルム内部の非晶部が動き、冷却ロールによって局所的に高密度化（硬質化）され、高密度化することによって収縮やシワの発生を抑制することができる。

本発明の加熱ロール２ａは、電気抵抗によりロール表面が発熱する機能を有しており、前記電気抵抗によりロール表面が発熱する機能を有するロール２ａにかかる電圧を調整することで温度を制御する手段を有している。

加熱ロール２ａは、ロール表面での幅方向の温度分布を良くするため、ロール表面の電圧を調整できる制御手段をロール表面の幅方向に個別に設置することが好ましく、ロールの中心部、右側部、左側部の計３個所で制御するのがより好ましい。

アニール装置２内部に設置された電気抵抗により加熱ロール２ａは熱を持ったまま基材に触れるので、ロールの凹凸が基材に転写しないよう、ロールの表面は滑らかな形状であることが好ましい。

本発明のアニール装置２内部に設置された冷却ロール２ｂは、ロール内部を流れる冷水の流量を調整することでロール表面の温度を制御する手段を有している。

アニール装置２内部に設置された冷却２ｂは、ロール表面での幅方向の温度分布を良くするためアニール装置２の右側と左側の両方から冷水をロール内部に循環させることが好ましい。

アニール装置２内部に設置された冷却ロール２ｂは、加熱ロール２ａで加熱された基材に触れるので、ロールの凹凸が基材に転写しないよう、ロールの表面は滑らかな形状であることが好ましい。

本発明の前記アニール装置２は、搬送される基材に対して、アニール装置２内部に設置された加熱ロール２ａと冷却ロール２ｂに交互に接触させることでアニール処理することを特徴としている。

アニール装置２内部に設置された加熱ロール２ａで、搬送される基材を加熱した後すぐに冷却ロール２ｂで基材を急速に冷却することで基材の熱寸法性安定性に優れ、熱シワの発生を抑制することができ、また低い温度でアニールを行うことで基材の劣化を防ぐ効果を示す。また、加熱と冷却を２回連続で行うことで、１回ではアニールの効果が届いていない部分の補填ができ、より基材の熱寸法性安定性に優れ、熱シワの発生を抑制することができる。さらに、１回でアニールの効果を得る温度より低い温度で１回アニールを行うのと同等の効果を得ることができ、ロール表面の温度が安定するまでの時間の短縮が行え、作業効率の向上が期待できる。

加熱ロール２ａの表面温度は、通常は１００℃以上２３０℃以下、より好ましくは１００℃以上２００℃以下がよい。この温度範囲外では熱寸法安定性が得られず、また基材の熱シワ発生を抑制することが困難となり、ともに発明の目的が達成できない。

冷却ロール２ｂの表面温度は、通常５℃以上３０℃以下、好ましくは１０℃以上２０℃以下がよい。この温度範囲外では加熱された基材を急速に冷却することができず熱寸法安定性が得られない。また基材の熱シワ発生を抑制することが困難となり、ともに発明の目的が達成できない。また、５℃以下のように低すぎると、冷却ロールが結露する場合があり品質の安定性が低下するため好ましくない。

基材をアニール処理する際には、温度とともにアニール処理をする時間も影響を及ぼす。アニール処理の時間は、処理時の基材の最高温度で１〜６０秒、さらに好ましくは３~３０秒がよい。この時間範囲外では熱寸法安定性および熱シワ発生を抑制することが困難となる。

本発明における塗布部３は、グラビア、ダイ、ウェブテンション等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

本発明における乾燥部４は、乾燥方式として熱風乾燥、ＩＲヒーター乾燥等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

本発明で用いられる帯状の基材５としては、用途によって様々なものを使用することができる。基材を構成する成分としては、例えば、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。また、基材は単層からなっているものや複数層からなっているものでもよい。なお、基材の厚さは５０〜２５０μｍのものが用いられる。

また、基材の搬送速度は制約事項ではないが、５〜１００ｍ／ｍｉｎ程度の一般的な速度で操作することが好ましい。

本発明の塗布物の製造装置および製造方法は、様々な製品に対して用いることができる。特に、基材にプラスチックフィルムを用いて、有機溶剤を溶媒とする塗布液の塗布に対して効果がある。例えば、ハードコードフィルム、反射防止フィルム、光拡散フィルムといった光学フィルムや水蒸気や空気の進入を防ぐバリア性のある包装フィルムなどが挙げられる。

［実施例１］
＜塗膜作製＞
搬送される帯状の基材５として、幅１３４０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）を用意し、反射防止フィルム塗布液について、溶媒としてトルエンを用いた粘度約５．０ｍＰａ・ｓの塗布液を用意した。
アニール工程において、搬送速度を１０ｍ/ｍiｎに設定し、加熱ロールの表面温度を１００℃、冷却ロールの表面温度を５℃に設定して基材５を搬送し、加熱を約１０秒間、冷却を約１０秒間行う処理を連続で２回実施した。
塗布工程においては、減圧方式のダイヘッドを用いた塗布部３において塗布液を基材５に塗布した。引き続いて、乾燥工程においては、熱風乾燥を用いた全長約１０ｍの乾燥部４に塗布液を塗布した基材５を搬送し、乾燥を完了させ、反射防止フィルムを得た。
＜特性評価方法＞
（熱収縮率測定）
サンプルを幅方向１０ｍｍ、流れ方向３００ｍｍで切り出し、切り出したサンプルの流れ方向に２００ｍｍ間隔で印をつけその印の間隔を正確に定規で測定し、測定値をＬ_０（ｍｍ）とする。このサンプルを１５０℃のオーブンで３０分間加熱し、室温で冷却してから再び印の間隔を定規で正確に測定し、測定値をＬ（ｍｍ）とする。熱収縮率＝（Ｌ_０−Ｌ）／Ｌ_０×１００（％）として値を算出した。熱収縮率値として０〜１．０％を「良」、１．０〜１．５％を「可」、１．５％以上のものを「不良」として評価した。
（熱シワ抑制）
目視による確認を実施し、熱シワが発生していないものを「良」、熱シワが発生しているものを「不良」として評価した。
（総合評価）
各評価項目の結果をもとに、総合評価を行った。評価基準は全ての評価項目において良好な結果を示したものを「良」、各評価項目で品質上問題はないレベルのものを△：「可」、各評価項目で品質上問題があるレベルのものを×：「不良」とし、○：「良」＞△：「可」＞×：「不良」でランク評価して可以上を合格とした。

［実施例２］
冷却ロールの表面温度を１０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［実施例３］
冷却ロールの表面温度を２０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［実施例４］
冷却ロールの表面温度を３０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［実施例５］
加熱ロールの表面温度を１８０℃、冷却ロールの表面温度を２０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［実施例６］
加熱ロールの表面温度を２３０℃、冷却ロールの表面温度を２０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［比較例１］
加熱ロールの表面温度を１００℃、冷却ロールの表面温度を３５℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［比較例２］
加熱ロールの表面温度を８０℃、冷却ロールの表面温度を２０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

［比較例３］
加熱ロールの表面温度を２５０℃、冷却ロールの表面温度を２０℃に設定した以外は、実施例１と同様にした。

表１に示すように、実施例１〜６及び比較例１〜３の結果から、加熱ロールの表面温度が１００〜２３０℃の温度範囲、さらに冷却ロールの表面温度が５〜３０℃の温度範囲にある場合に熱収縮率評価及び熱シワ抑制に対して良好な結果を得た。それ以外の温度範囲の場合には、熱収縮率が大きく、また熱シワも目視確認で不良と判断できるレベルにあり、アニール処理したフィルムに塗工膜を形成した場合に不良となるレベルの状態であることを確認した。

本発明の塗布物の製造装置および製造方法は、有機溶剤を溶媒とする塗布液の塗布に対して広く利用でき、熱寸法性安定性が良く、熱シワを抑制した平面性の優れた製品を提供するのに効果的であることを確認した。

１ 塗布物の製造装置
２ アニール装置
２ａ 加熱ロール
２ｂ 冷却ロール
２ｃ 入口ガイドロール
２ｄ 出口ガイドロール
３ 塗布部
４ 乾燥部
５ 基材
６ 天板
７ 底板
８ 右側板
９ 左側板
１０ 正面板
１１ 後板
１２ 搬入口
１３ 搬出口

Claims (9)

1. 搬送中の帯状の基材に、加熱処理(アニール処理)を行う処理装置(以降はアニール装置と呼称する)と前記搬送中の帯状基材に有機溶剤を塗布し塗布膜を形成する塗布装置と前記搬送中の帯状基材を通過させることにより塗布膜を乾燥する乾燥装置を有する塗布物の製造装置において、前記アニール装置は前記搬送中の帯状基材の塗布膜を形成する側に設置された天板と、前記搬送中の帯状基材の塗布膜を形成する側とは反対側に設置された底板と、右側板と左側板からなる側板と、前記搬送中の帯状基材が搬入する搬入口を備えた正面板と前記搬送中の帯状基材を搬出する搬出口を備えた後板を有し、各板が接合された箱型の形状をしており、前記アニール装置の内部には温度制御可能なロールを有し、前記帯状基材が前記ロールと接触させてアニール処理を施すことを特徴とする塗布物の製造装置であって、
   前記アニール装置内部の基材搬送入口部及び出口部に基材を支持するガイドロールが設置され、
   基材搬送方向に対して入口部ガイドロール直後に加熱ロールが設置され、
   前記加熱ロールと冷却ロールが交互に設置されていることを特徴とする塗布物の製造装置。
2. 基材搬送方向に対して前記入口部ガイドロールから前記加熱ロールと前記冷却ロールが少なくとも２回交互に繰り返し設置されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布物の製造装置。
3. 前記加熱ロールの表面温度が１００℃以上２３０℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布物の製造装置。
4. 前記冷却ロールの表面温度が５℃以上３０℃以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置。
5. 前記加熱ロールが電気抵抗によりロール表面が発熱する機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置。
6. 前記冷却ロールがロール内部を冷水が循環することによりロール表面を冷却する機能を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置。
7. 前記加熱ロールは電気抵抗によりロール表面が発熱する機能を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置。
8. 前記冷却ロールの内部に流れる冷水の流量を調整することによりロール表面が冷却する機能を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗布物の製造装置を用いて、前記基材にアニール処理を行い、前記塗布液を塗布し乾燥することを特徴とする塗布物の製造方法。

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