JP2018053209A - 複層フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯状の基材と、前記基材の面上に形成された塗工層とを備える複層フィルムの製造方法であって、連続走行する前記基材の前記面に大気圧以上、酸素濃度0.05重量%以上0.55重量%以下かつ水分含有量5mg/m3以下の環境下でコロナ放電処理を行う、放電処理工程と、前記放電処理工程の後に、前記基材の前記コロナ放電処理された前記面に塗工液を塗布して前記塗工層を形成する、塗布工程と、を含む複層フィルムの製造方法。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明は以下の通りである。
連続走行する前記基材の前記面に大気圧以上、酸素濃度0.05重量%以上0.55重量%以下かつ水分含有量5mg/m3以下の環境下でコロナ放電処理を行う、放電処理工程と、
前記放電処理工程の後に、前記基材の前記コロナ放電処理された前記面に塗工液を塗布して前記塗工層を形成する、塗布工程と、
を含む複層フィルムの製造方法。
〔2〕 前記放電処理工程を、前記環境を形成し得る手段を備えたコロナ放電処理装置を用いて行う、〔1〕に記載の製造方法。
〔3〕 前記コロナ放電処理を5W・min/m2以上100W・min/m2以下で行う、〔2〕に記載の製造方法。
〔4〕 前記環境を形成し得る手段が、前記放電処理を行う環境を囲繞するチャンバーを含み、
前記放電処理工程が、前記チャンバー内へ不活性ガス及び乾燥空気を供給することを含み、
前記不活性ガスの流量X(L/min)、及び乾燥空気流量Y(L/min)が、0.002≦Y/X≦0.025の関係を満たす、〔2〕又は〔3〕に記載の製造方法。
〔5〕 前記環境を形成し得る手段が、前記放電処理を行う環境を囲繞するチャンバーを含み、
前記放電処理工程が、前記チャンバー内へ不活性ガス及び乾燥空気を供給することを含み、
前記チャンバーの幅W(mm)、及び前記チャンバーへの前記不活性ガスの流量X(L/min)が、0.05≦X/W≦0.30の関係を満たす、〔2〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の製造方法。
〔6〕 前記環境を形成し得る手段が、前記放電処理を行う環境を囲繞するチャンバーを含み、
前記放電処理工程が、前記チャンバー内へ気体を供給することを含み、
前記チャンバーの幅W(mm)、及び前記チャンバーへの前記気体の流量Z(L/min)が、5.05×10−2≦Z/W≦3.03×10−1の関係を満たす、〔2〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の製造方法。
〔7〕 前記基材が脂環式構造含有重合体を含む樹脂のフィルムである、〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の製造方法。
〔8〕 前記放電処理工程の後、前記塗布工程の前に、前記基材を除電する工程をさらに含む、〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の製造方法。
図1は、本発明の複層フィルムの製造方法を実施するための製造装置、及びそれによる本発明の製造方法の操作の一例を概略的に示す模式図である。図1において、製造装置10は、製造ラインの上流から順に、コロナ放電処理装置100、塗工装置300、掻取装置400、及び延伸装置500を有している。製造装置10を用いた本発明の製造方法の操作においては、フィルムロール60から長尺の基材フィルム30を繰り出し、A1の方向に搬送し、コロナ放電処理装置100によりコロナ放電処理を行い、塗工装置300により塗工液を塗布し、掻取装置400により余剰の塗工液を掻取し、延伸装置500により延伸処理を行い、これにより複層フィルム90を得て、巻き取り、フィルムロール80とする。
本発明の製造方法は、連続走行する基材の面に、特定の環境下でコロナ放電処理を行う、放電処理工程を含む。そのような放電処理工程は、そのような環境を形成し得る手段を備えたコロナ放電処理装置を用いて行う。図1に示す例においては、当該工程は、コロナ放電処理装置100を用いて行う。
図1に示すコロナ放電処理装置100のより具体的な構造を、図2〜図3に示す。
図2は、図1の例に示すコロナ放電処理装置100を、そのロール111の軸112に垂直な方向から観察した状態を概略的に示す正面図である。図2に示す通り、コロナ放電処理装置100は、軸112を中心に回転しうる円筒形のロール111と、ロール111の下部に、ロール111に近接して設けられる筺体120と、筺体120の内部に設けられるコロナ放電用電極131とを備える。
図2〜図3に示したコロナ放電処理装置100を用いた放電処理工程における操作の例を説明する。この例の放電処理工程においては、基材フィルム30に適切な張力を付与してロール111に接触させ、ロール111を回転させ、基材フィルム30を、矢印A1に示す方向に搬送する。これにより、ロール111とスリットブロック122Fとの間の隙間が、チャンバーの外部から内部に基材フィルム30を導入する導入口として働き、ロール111とスリットブロック122Bとの間の隙間が、チャンバーの内部から外部に基材フィルム30を導出する導出口として働く。さらに、電極131に通電し、ロール111に向かってコロナ放電を発生させ、それにより、基材フィルム30に、連続的なコロナ放電処理を施す。
放電処理環境内の酸素濃度は、0.05重量%以上0.55重量%以下に調節する。酸素濃度は、好ましくは0.4重量%以下である。放電処理環境に酸素が存在することにより、コロナ放電処理を受けた基材表面上に極性基が付与され、所望の改質処理が達成される。そして、酸素濃度を前記下限以上とすることにより、短時間でかかる極性基の付与を達成しうるので、効率的な放電処理が可能となる。しかしながら、減圧を伴わない環境下で、酸素濃度が高すぎると、不均一なコロナ放電が発生しうる。また、酸素濃度が高すぎると、副生成物による不所望な異物の発生が多くなる。そこで、酸素濃度を前記下限以上で且つ前記上限以下とすることにより、減圧を伴わない環境においても、良好なコロナ放電を達成し、基材表面への極性基の付与を効率的に行うことができ、且つ異物の発生を低減することができる。
例えば、チャンバー内へ供給するガスを不活性ガスのみ(Y/X=0)とした場合、酸素の供給源は、チャンバーの隙間から流入する空気のみとなり、その主なものは、基材フィルム30に随伴して隙間A31Fから流入する空気となる。この場合においては、チャンバー内の酸素濃度の調節は、不活性ガスの供給量の調節により行うことになる。その際に供給する不活性ガスの量は比較的少量となり、酸素の流入量は不安定なものとなるため、放電処理の操作において、酸素濃度が設定した値より高い値になったら不活性ガスの導入量を上げ、酸素濃度が設定した値より低い値になったら不活性ガスの導入量を下げる、といった制御を継続的に行う必要が生じる。また、そのような気体の供給を行った場合、チャンバーを構成する部分筐体の隙間からの気体の流入が多くなり、異物の発生が増大しうる。
これに対し、Z/W又はX/Wが上に述べた関係を満たす場合、チャンバー内へ、比較的多量の気体を供給することになる。その結果、チャンバー内の酸素濃度が、随伴流等のチャンバーの隙間から流入する空気による影響を受ける程度が低下する。その結果、継続的な制御を行わず、例えばY/Xの値をある値に設定したら、放電処理の操作においてそれを変更せず定量の気体供給を維持するといった操作のみであっても、チャンバー内の酸素濃度を所望の値に維持することが可能となる。これにより、チャンバー内の酸素濃度を、容易に安定して所望の範囲に調節することができる。また、水分含有量についても、同様の原理により容易に安定して所望の範囲に調節することができる。
そのため、隙間A31Fの広さはある程度以上狭いものとすることが好ましい。具体的には、導入口の隙間A31Fの広さは、好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下である。一方円滑なフィルムの搬送を行う観点から、隙間A31Fの広さの下限は、例えば0.5mm以上としうる。
また、吹き出し口(II)からの気体の吹き出し速度はある程度以上速いことが好ましく、そのため吹き出し口の隙間A32の広さは、ある程度以上狭いものとすることが好ましい。具体的には、吹き出し口の隙間A32の広さは、好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下である。隙間A32に広さの下限は、例えば0.2mm以上としうる。
本発明の製造方法では、放電処理工程の後、塗布工程の前に、任意に、基材を除電する工程を行うことが好ましい。除電工程は、図1の例では、製造ライン中の放電処理装置100の下流であって塗工装置300の上流である任意の位置において行いうる。
放電処理工程と、必要に応じて除電工程とに供された基材の表面においては、極性基が付与されうる。処理された基材表面の極性基の量は、X線光電子分光(XPS)により測定しうる。処理された基材表面の極性基の割合は、C−C結合、C−O結合、C=O結合、C(=O)O結合、およびO−C(=O)O結合の合計を100%とした場合のC−C結合以外の結合由来のピーク強度の割合で、20〜100%であることが好ましい。
本発明の製造方法は、放電処理工程の後、又は放電処理工程及びその後の除電工程の後に、基材のコロナ放電処理された面に塗工液を塗布して塗工層を形成する塗布工程を含む。
本発明の製造方法では、上に述べた工程の他に、任意の工程を行いうる。例えば、塗工液の層に対して加熱等の操作を行い、それにより塗工液の層を硬化させ、塗工層を形成する工程を行いうる。また、基材を延伸し、それにより得られる複層フィルムの面積、厚み、及び光学特性を所望の範囲に調整しうる。かかる延伸の工程は、塗工液の層の硬化の工程の後に行うことができる、または、延伸は、通常基材を加熱して、そのガラス転移温度に近い温度において行うので、延伸の工程と、塗工液の層の硬化の工程とを同時に行うことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、更に変更して実施してもよい。
本発明の製造方法に用いうる基材について説明する。基材としては、通常、フィルム状の部材を用いる。中でも、基材として、樹脂フィルムを用いることが好ましい。基材を形成する樹脂のうち、好ましい例としては、脂環式構造含有重合体を含む樹脂(以下、適宜「脂環式構造含有重合体樹脂」という。)が挙げられる。脂環式構造含有重合体樹脂は、透明性、低吸湿性、寸法安定性および軽量性などに優れ、光学フィルムに適している。
本発明の製造方法に用いうる塗工液について説明する。
塗工液としては、基材への放電処理工程により、基材の当該液に対する濡れ性を高めうる液体であって、塗工層を設けるのに適したものを適宜用いうる。特に、塗工液としては、溶媒と、塗工液を乾燥させたあとに塗工層に残留し得る物質(以下において単に「固形分」ということがある。)とを含む液体を用いうる。
具体的な溶媒の例としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等の有機溶媒;などが挙げられる。中でも通常は、水を用いる。また、塗工液が含む溶媒は、1種類でもよく、2種類以上でもよい。
本発明の製造方法により製造される複層フィルムは、基材と、この基材に形成された塗工層とを備える。ここで、塗工層の乾燥厚みは、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上であり、好ましくは120nm以下、より好ましくは100nm以下である。
また、複層フィルムは、延伸フィルムとして用いてもよい。すなわち、基材として延伸フィルムを用いてその上に塗工層を形成してもよいし、基材(延伸フィルムでも未延伸のフィルムでもよい)の上に塗工層を形成して複層フィルムを製造した後にさらに延伸して用いてもよい。
(1−1.塗工液の製造)
ポリウレタンの水分散体(第一工業製薬社製「スーパーフレックス210」)をポリウレタンの量で100部と、架橋剤としてエポキシ化合物(ナガセケムテックス社製「デナコールEX313」)15部と、不揮発性塩基としてアジピン酸ジヒドラジド2部と、滑材としてシリカ粒子の水分散液(日産化学社製「スノーテックスZL」;平均粒子径85nm)をシリカ粒子の量で10部と、濡れ剤としてアセチレン系界面活性剤(エアープロダクツアンドケミカル社製「サーフィノール440」)を固形分合計量に対して0.5重量%と、水とを配合して、固形分濃度4%の液状組成物を、塗工液として得た。かかる塗工液の粘度は1.2mPa・sであった。
ノルボルネン重合体を含む脂環式オレフィン樹脂(日本ゼオン社製「ZEONOR」;ガラス転移温度126℃)のペレットを、100℃で5時間乾燥した。このペレットを押出機に供給し、押出機内で溶融させ、ポリマーパイプ及びポリマーフィルターを経て、Tダイからキャスティングドラム上にシート状に押し出し、冷却して、厚み80μm、幅2100mmの長尺の基材フィルムを得た。得られた基材フィルムの幅方向の両端部及びを裁断して除去し、幅を1700mmとして、巻き取り、フィルムロールとした。
図1に概略的に示す製造装置10を用いて、複層フィルムの製造を行った。
コロナ処理したフィルムには、除電機(キーエンス製 SJ−HA)にて除電を行った。
以下の事項を変更した他は、実施例1と同じ操作により、複層フィルムを製造して検査した。
・(1−3)の複層フィルムの製造におけるコロナ放電処理で、乾燥空気の導入量を3L/minから6L/minに変更した。放電処理中に、チャンバー内の酸素濃度を、酸素濃度計測装置151によりモニターしたところ、気体の導入量の調節等を特に行わなくても、チャンバー内の酸素濃度は安定的に0.4%に保たれた。チャンバー内の環境の水分含有量は1.7mg/m3であった。
以下の事項を変更した他は、実施例1と同じ操作により、複層フィルムを製造して検査した。
・(1−3)の複層フィルムの製造におけるコロナ放電処理で、乾燥空気を導入しなかった。放電処理中に、チャンバー内の酸素濃度を、酸素濃度計測装置151によりモニターしたところ、チャンバー内の酸素濃度は安定しなかったので、チャンバー内の酸素濃度が0.2〜0.3%となるように、窒素ガスの導入量を110〜150L/minの範囲で調節した。チャンバー内の環境の水分含有量は35mg/m3であった。
30:基材フィルム
60:フィルムロール
80:フィルムロール
90:複層フィルム
100:コロナ放電処理装置
111:ロール
112:軸
120:筺体
120A:端部の部分筐体
120B:中央の部分筐体
120C:端部の部分筐体
121B:筐体後面壁
121F:筐体前面壁
122B:スリットブロック
122F:スリットブロック
123F:吹き出し口(II)
124B:支持部材
124F:支持部材
126:管
131:コロナ放電用電極
134:支持部材
141:吹き出し口(I)
142:排気口
143:導管
151:酸素濃度計測装置
300:塗工装置
400:掻取装置
500:延伸装置
A1:ロール搬送方向
A201:基材が導かれる領域
A202:筐体の幅
A31B:隙間
A31F:隙間
A32:隙間
A33:隙間
Claims (8)
- 帯状の基材と、前記基材の面上に形成された塗工層とを備える複層フィルムの製造方法であって、
連続走行する前記基材の前記面に大気圧以上、酸素濃度0.05重量%以上0.55重量%以下かつ水分含有量5mg/m3以下の環境下でコロナ放電処理を行う、放電処理工程と、
前記放電処理工程の後に、前記基材の前記コロナ放電処理された前記面に塗工液を塗布して前記塗工層を形成する、塗布工程と、
を含む複層フィルムの製造方法。 - 前記放電処理工程を、前記環境を形成し得る手段を備えたコロナ放電処理装置を用いて行う、請求項1に記載の製造方法。
- 前記コロナ放電処理を5W・min/m2以上100W・min/m2以下で行う、請求項2に記載の製造方法。
- 前記環境を形成し得る手段が、前記放電処理を行う環境を囲繞するチャンバーを含み、
前記放電処理工程が、前記チャンバー内へ不活性ガス及び乾燥空気を供給することを含み、
前記不活性ガスの流量X(L/min)、及び乾燥空気流量Y(L/min)が、0.002≦Y/X≦0.025の関係を満たす、請求項2又は3に記載の製造方法。 - 前記環境を形成し得る手段が、前記放電処理を行う環境を囲繞するチャンバーを含み、
前記放電処理工程が、前記チャンバー内へ不活性ガス及び乾燥空気を供給することを含み、
前記チャンバーの幅W(mm)、及び前記チャンバーへの前記不活性ガスの流量X(L/min)が、0.05≦X/W≦0.30の関係を満たす、請求項2〜4のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記環境を形成し得る手段が、前記放電処理を行う環境を囲繞するチャンバーを含み、
前記放電処理工程が、前記チャンバー内へ気体を供給することを含み、
前記チャンバーの幅W(mm)、及び前記チャンバーへの前記気体の流量Z(L/min)が、5.05×10−2≦Z/W≦3.03×10−1の関係を満たす、請求項2〜5のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記基材が脂環式構造含有重合体を含む樹脂のフィルムである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記放電処理工程の後、前記塗布工程の前に、前記基材を除電する工程をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
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