JP2016165709A - 積層フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
基材フィルムを高速で搬送しつつ、塗布スジや塗布ムラの発生を抑制することができる、積層フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明の積層フィルムの製造方法は、キスリバース型のグラビア塗布装置を用いて基材フィルムに塗液を塗布して積層フィルムを製造する方法であって、
グラビアロールと基材フィルムとの抱き角を０．１°以上１０°以下とし、
上流側ガイドロールから基材フィルムが離れ始める点と下流側ガイドロールに基材フィルムが接し始める点とを結ぶ直線が、上流側ガイドロールから下流側ガイドロールに向かって水平方向に対して２°以上１０°以下の角度で下向きになるようにして、基材フィルムに塗液を塗布して積層フィルムを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、キスリバース型グラビア塗布方法を用いた積層フィルムの製造方法に関し、詳しくは高速でかつ塗布スジや塗布ムラの発生を抑制する積層フィルムの製造方法に関する。

基材に対して塗工液を均一な厚さで塗工することができるグラビアロールを用いた塗布方式は一般的に知られており、特に薄膜の塗布可能な塗工方法としてキスリバース型グラビア塗工方法は最適な塗工方法である。

このキスリバース型グラビア塗工方法は塗布液をグラビアロールのセルに一旦保持した後に、連続搬送する基材フィルムにグラビアロールが接触することによってセル内の塗布液が基材フィルム上に塗布される方法であるため、高速で塗工しようとすると塗布外観の品位に欠けるため、これまで各種の試みがなされている。

例えば、特許文献１には、塗工端部グラビアロールの後下周面に波立ち防止ブレードを接触させることでムラのない塗工を実現可能な塗布方法が開示されている。さらに、特許文献２には、塗工端部の盛り上がりなく、塗布液が基材裏面側への回り込むことを防止することで、塗布幅方向の厚みプロファイルを均一にする塗布方法が開示されている。また、特許文献３には、グラビアロールの直径を限定し、かつ撓みを付与することで、広幅で高速塗工可能な塗布方法が開示されている。

一方、画像表示装置やタッチパネル等には、反射防止機能、防眩機能、ハードコート機能、帯電防止機能、色補正機能等の機能を有する光学フィルムが、画像表示面や表示装置（タッチパネル）の内部に用いられている。特に近年ではこれらの光学フィルムの基材フィルムの薄膜化が進んでいるため、上記機能に加えて透過率が高いことはもちろんであるが、塗布スジや塗布ムラ等の欠点の抑制が要求されている。

特開２００８−１００１８１号公報 特開２０１１−１９４３８１号公報 特開２００７−２８９８０９号広報

前述の特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の技術では、キスリバース型グラビア塗布方法を構成する設備であるグラビアロールや塗布液の供給に関わる検討がなされていたが、基材フィルムとグラビアロールとの位置関係する検討はなされておらず、塗布幅方向に発生する局所的な塗布スジや塗布ムラの抑制と高速塗工を両立する面で不足していた。

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、積層フィルムの製造方法において、基材フィルムを高速で、かつ塗布スジや塗布ムラの発生を抑制することができる製造方法を提供せんとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、次によって解決することを見出し、本発明に至ったものである。
本発明の積層フィルムの製造方法は、キスリバース型のグラビア塗布装置を用いて基材フィルムに塗液を塗布して積層フィルムを製造する方法であって、
前記グラビア塗布装置として、基材フィルムの下側から塗液を塗布するためのグラビアロール、このグラビアロールの搬送方向上流側にあって基材フィルムを上側から押さえて搬送位置を規制するための上流側ガイドロール、および前記グラビアロールの搬送方向下流側にあって基材フィルムを上側から押さえて搬送位置を規制するための下流側ガイドロールを少なくとも備えた塗布装置を用い、
前記グラビアロールと前記基材フィルムとの抱き角を０．１°以上１０°以下とし、
前記上流側ガイドロールから前記基材フィルムが離れ始める点と前記下流側ガイドロールに前記基材フィルムが接し始める点とを結ぶ直線が、上流側ガイドロールから下流側ガイドロールに向かって水平方向に対して２°以上１０°以下の角度で下向きになるようにして、前記基材フィルムに塗液を塗布して積層フィルムを製造する。

本発明によれば、基材フィルムを高速で搬送しつつ、塗布スジや塗布ムラの発生を抑制して基材フィルムに塗液を塗布して、積層フィルムを製造することができる。

本発明のキスリバース型のグラビア塗布装置の模式側面図。 上流側ガイドロールと下流側ガイドロールとの位置関係を示す図。

本発明の積層フィルムの製造方法は、キスリバース型のグラビア塗布装置を用いて基材フィルムに塗液を塗布して積層フィルムを製造する。本発明の積層フィルムの製造方法に用いるキスリバース型のグラビア塗布装置を図面を用いて説明する。

図１は本発明におけるキスリバース型のグラビア塗布装置の概略側面図である。キスリバース型のグラビア塗布装置とはバックアップロールを配せずに図１に示すようにグラビアロール１を基材フィルム３の進行方向とは反対方向へ回転し、平滑な塗工面を得られるシェアー効果を与える塗布装置として一般的に知られており、特に薄膜の均一な塗布に好適である。

本発明で用いるグラビア塗布装置９は、基材フィルム３に塗液を塗布するためのグラビアロール１、グラビアロール１の搬送方向上流側に位置する上流側ガイドロール４、およびグラビアロール１の搬送方向下流側に位置する下流側ガイドロール５を少なくとも備えている。そして、基材フィルム３を、グラビアロール１の上側、上流側ガイドロール４と下流側ガイドロール５の下側を通し、グラビアロール１が基材フィルム３の下側から塗液６を塗布し、上流側ガイドロール４と下流側ガイドロール５が基材フィルム３を上側から押さえて搬送位置を規制するようにする。

図１と合わせて図２を参照する。図２は上流側ガイドロールと下流側ガイドロールとの位置関係を示す図である。基材フィルムを高速で搬送しつつ、塗布スジや塗布ムラの発生を抑制する観点から、グラビアロール１、上流側ガイドロール４および下流側ガイドロール５の位置関係が重要となる。具体的には、以下の（１）と（２）の条件を満たすような位置関係となるように各ロールを配置することが重要である。
（１）グラビアロール１と基材フィルム３との抱き角度７を０．１°以上１０°以下とする。
（２）上流側ガイドロール４から基材フィルム３が離れ始める点８と下流側ガイドロール５に基材フィルム３が接し始める点９とを結ぶ直線１１が、上流側ガイドロール４から下流側ガイドロール５に向かって水平方向１１に対して２°以上１０°以下の角度１２で下向きになるようにする（以下、上流側と下流側ガイドロールの水平方向に対する角度１２とする。）。

グラビアロール１と基材フィルム３との抱き角度７が０．１°未満になると、基材フィルムのシワや厚みムラなどにより塗布抜けが発生してしまう。また、グラビアロール１と基材フィルム３との抱き角度が１０°より大きくなると、グラビアロール１と基材フィルム３に挟まれた塗布液の形状が不安定になるため、塗布スジや塗布ムラが発生してしまう。塗布スジや塗布ムラの発生を抑制する観点から、抱き角度７の上限は５°以下が好ましく、２°以下がより好ましい。

上流側と下流側ガイドロールの水平方向に対する角度１３が２°未満になると、基材フィルムを２０ｍ／分以上の高速で搬送した場合において、グラビアロール１と基材フィルム３に挟まれた塗布液が基材フィルム３に追従できずに不安定になるため、塗布スジが発生してしまう。また、上流側と下流側ガイドロールの水平方向に対する角度１３が１０°より大きくなると、グラビアロール１と基材フィルム３に挟まれた塗布液の形状が不安定になるため、塗布スジや塗布ムラが発生してしまう。上流側と下流側ガイドロールの水平方向に対する角度１３の下限は３°以上が好ましく、上限は８°以下が好ましい。

本発明で用いるグラビア塗布装置１０では、グラビアロールとして、ロール表面に斜線型セルが形成され、ロールの直径が２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下のグラビアロールを用いることが好ましい。

基材フィルムを高速で搬送しつつ、塗布スジや塗布ムラの発生を抑制とする観点から、グラビアロール１のセル形状は斜線型であることが好ましい。なお、斜線型セルのグラビアロールはロール周面に螺旋状の斜線彫刻溝からなるセルが形成されたものである。斜線角度は特に限定されないが、高速塗工と塗工外観品位の両立の観点から３０°以上７５°以下が好ましい。斜線角度の下限は４０°以上がより好ましい。斜線角度の上限は６０°以下がより好ましい。線数は１インチ（２５．４ｍｍ）当たり３０線以上３００線以下の範囲が好ましい。線数の下限は５０線以上がより好ましく、８０線以上が特に好ましい。線数の上限は２５０線以上がより好ましく、２００線以下が特に好ましい。セルの深度は２０μｍ以上３００μｍ以下の範囲が好ましい。セルの深度の下限は３０μｍ以上がより好ましく、４０μｍ以上が特に好ましい。セルの深度の上限は２００μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下が特に好ましい。

グラビアロール１の直径が８０ｍｍ以下であると、基材フィルム３とグラビアロール１の接触角度が十分に大きくなり、グラビアロール１と基材フィルム３に挟まれた塗布液の形状が安定し、塗布スジや塗布ムラの発生が抑制できる。また、グラビアロール１の直径が２０ｍｍ以上であると、キスリバース型グラビア塗布方法が容易に実現できる。グラビアロール１の直径のより好ましい範囲は４０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である。

本発明における基材フィルムは特に限定はされないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブチレン等のポリオレフィン樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、アートン樹脂フィルム、エポキシ樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、ポリエーテルイミド樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリスルフォン樹脂フィルム、ポリフェニレンサルファイド樹脂フィルム、ポリエーテルスルフォン樹脂フィルムなどが好ましく用いられる。また、基材フィルムの厚みは１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲が適当であり、２０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲が好ましく、特に２０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が好ましい。

本発明の積層フィルムの製造方法に好適に用いられる塗布液は、比較的低粘度の塗布液であり、塗布液の粘度（２３℃）は、具体的には５０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、４０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、更に３０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、特に１５ｍＰａ・ｓ以下が好ましい。塗布液の下限粘度は、１ｍＰａ・ｓ程度である。また、塗布液のＷｅｔ塗布量は１ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ^２以下の範囲が好ましく、２ｇ／ｍ^２以上４０ｇ／ｍ^２以下の範囲がより好ましく、特に３ｇ／ｍ^２以上３０ｇ／ｍ^２以下の範囲が好ましい。

本発明の積層フィルムの製造方法によって基材上に形成された塗布膜の乾燥厚みは、０．０５μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましく、０．１μｍ以上８μｍの範囲がより好ましく、特に０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲が好ましい。

本発明の積層フィルムの製造方法は、例えば光学ラミネートフィルム、ハードコートフィルム、反射防止フィルム、近赤外線遮蔽フィルムなどの光学フィルムやディスプレイ用フィルターの機能層の塗布に好適である。かかる機能層としては、ハードコート層、反射防止層、近赤外線遮蔽層等がある。これらの機能層は一般的に樹脂成分が含まれており、本発明のグラビアロールを用いた塗布方法は、樹脂成分を含む塗布液であることが好ましい。

本発明の積層フィルムの製造方法に好適な塗布液は、樹脂成分が塗布液の固形分総量１００質量％に対して１０質量％以上含まれていることが好ましく、１５質量％以上含まれていることがより好ましく、更に２０質量％以上含まれていることが好ましく、特に２５質量％以上含まれていることが好ましい。上限は９８質量％程度である。本発明では、樹脂成分として常温で液状の重合性モノマー（例えばアクリル系モノマー）を用いる場合、該重合性モノマーは固形分として取り扱う。

本発明の積層フィルムの製造方法は、特に限定はされないが、光学ラミネートフィルムに積層される接着層若しくは粘着層、ハードコートフィルム、反射防止フィルム、ディスプレイ用フィルターに積層されるハードコート層の塗布に好適である。

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。

［測定および評価方法］
実施例中に示す測定や評価は次に示すような条件で行った。

（１）塗布層の乾燥膜厚の測定
得られた積層フィルムのロールから任意の位置で２００ｍｍ×３００ｍｍの大きさにフィルムを切り出し、積層フィルムの塗布層とは反対側の基材面に＃３２０〜４００の耐水サンドペーパーで均一に傷をつけた後、黒マジックインキ（登録商標）を塗り、塗布層とは反対側の面からの反射を完全になくした状態にして、島津製作所（株）の分光光度計ＵＶ−３１５０を用いてハードコート層表面の反射スペクトル（４５０〜６００ｎｍ）を測定し、得られた反射スペクトルと塗布層の屈折率から、上記分光光度計ＵＶ−３１５０に組み込まれた専用ソフトで塗布層の乾燥膜厚を求めた。

（２）塗布スジの評価
得られた積層フィルムのロールから任意の位置で１０００ｍｍ×１０００ｍｍの大きさにフィルムを切り出した。その後、積層フィルムの塗布層側の表面を三波長蛍光灯下にて表面を観察し、次の基準で塗布スジを評価した。
○：塗布スジが視認されない。
△：塗布スジが１本以上５本以下視認される。
×：塗布スジが５本以上視認される。

（３）塗布ムラの評価
得られた積層フィルムのロールから任意の位置で１０００ｍｍ×１０００ｍｍの大きさにフィルムを切り出し、塗布層とは反対側の面に黒粘着テープ（日東電工製“ビニルテープＮｏ．２１ トクハバ 黒”）を貼り付けた。その後、積層フィルムの塗布層側の表面を三波長蛍光灯下にて表面を観察し、次の基準で塗布ムラを評価した。
◎：塗布ムラが視認されない。
○：塗布ムラが僅かに視認される。
△：塗布ムラが明確に視認される。
×：塗布ムラが強く視認される。

（実施例１）
以下の要領で積層フィルムを製造した。
グラビアロール、グラビアロールの搬送方向上流側に位置する上流側ガイドロールグラビアロールの搬送方向下流側に位置する下流側ガイドロールを備えたキスリバース型のグラビア塗布装置を用いた。基材フィルムが、グラビアロールの上側、上流側と下流側のガイドロールの下側を通るパスラインとし、グラビアロールと基材フィルムとの抱き角度が２°、上流側ガイドロールから基材フィルムが離れ始める点と下流側ガイドロールに基材フィルムが接し始める点とを結ぶ直線が、上流側ガイドロールから下流側ガイドロールに向かって水平方向に対して７°となるように各ロールの位置を調整した。この塗布装置を用いて、基材フィルム（両面に易接着層が積層された光学用易接着ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製の「ルミラー（登録商標）」；厚み５０μｍ））の一方の面に、ハードコート層の乾燥膜厚が３μｍとなるように、下記のハードコート層形成用塗布液を塗布し、１００℃で乾燥後、高圧水銀ＵＶランプ(１２０Ｗ/ｃｍ)の紫外線を積算光量４５０ｍＷ／ｃｍ２にて照射して硬化させた後、ロール状に巻き取った。巻き取り長さは３００ｍである。

用いたグラビアロールの仕様を下記に示す。
・外径；５５ｍｍ
・線数；１インチ当たり１５０線、
・斜線型セルの斜線角度（グラビアロールの軸方向に対する角度）；４５°
・セル形成領域の長さ（塗布幅）；１０００ｍｍ。

＜塗布液＞
紫外線硬化性樹脂７０質量部、シリカ粒子２７質量部、光重合開始剤３質量部を、有機溶媒（メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンの混合溶媒）に溶解・分散した塗布液を用意した。この塗布液の固形分濃度は３５質量％で、粘度（２３℃）は７ｍＰａ・ｓであった。

（実施例２〜５及び比較例１、３）
グラビアロールと基材フィルムとの抱き角度および上流側と下流側ガイドロールの水平方向に対する角度を表１に記載した通りとした以外は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１に示した。

１ グラビアロール
２ ドクターブレード
３ 基材フィルム
４ 上流側ガイドロール
５ 下流側ガイドロール
６ 塗布液
７ 抱き角度
８ 上流側ガイドロールから基材フィルムが離れ始める点
９ 下流側ガイドロールに基材フィルムが接し始める点
１０ キスリバース型のグラビア塗布装置
１１ 点７と点８とを結ぶ直線
１２ 水平方向を示す線
１３ 上流側と下流側ガイドロールの水平方向に対する角度

Claims (3)

1. キスリバース型のグラビア塗布装置を用いて基材フィルムに塗液を塗布して積層フィルムを製造する方法であって、
   前記グラビア塗布装置として、基材フィルムの下側から塗液を塗布するためのグラビアロール、このグラビアロールの搬送方向上流側にあって基材フィルムを上側から押さえて搬送位置を規制するための上流側ガイドロール、および前記グラビアロールの搬送方向下流側にあって基材フィルムを上側から押さえて搬送位置を規制するための下流側ガイドロールを少なくとも備えた塗布装置を用い、
   前記グラビアロールと前記基材フィルムとの抱き角を０．１°以上１０°以下とし、
   前記上流側ガイドロールから前記基材フィルムが離れ始める点と前記下流側ガイドロールに前記基材フィルムが接し始める点とを結ぶ直線が、上流側ガイドロールから下流側ガイドロールに向かって水平方向に対して２°以上１０°以下の角度で下向きになるようにして、前記基材フィルムに塗液を塗布する、積層フィルムの製造方法。
2. 前記グラビアロールとして、ロール表面に斜線型セルが形成され、ロールの直径が２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であるグラビアロールを用いる、請求項１の積層フィルムの製造方法。
3. 前記グラビアロールの傾斜型セルの傾斜角度が、ロール軸方向に対して３０°以上７５°以下である、請求項２の積層フィルムの製造方法。

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