JP5203127B2 - Equipment for modifying the film surface - Google Patents
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本発明は、水、水溶液又は水分散液の帯電微粒子をフィルムに衝突させることによりフィルム表面を改質する装置に関する。
The present invention relates to an apparatus for modifying a film surface by causing charged fine particles of water, an aqueous solution or an aqueous dispersion to collide with the film.
プラスチックフィルムに接着性、耐汚染性、易剥離性、反射防止性、防曇性等の機能を付与したり、金属フィルムに耐食性、接着性、耐汚染性、易剥離性等の機能を付与したりするために、樹脂や無機物を塗布法や蒸着法等によりコートすることが行われている。しかし、塗布法では薄膜を形成することができず、また蒸着法は薄膜の形成に優れているが、真空装置を必要とするので高コストである。 Gives plastic film functions such as adhesion, stain resistance, easy peelability, antireflection, antifogging, etc., and gives metal film functions such as corrosion resistance, adhesiveness, stain resistance, easy peelability, etc. For example, a resin or an inorganic substance is coated by a coating method or a vapor deposition method. However, the coating method cannot form a thin film, and the vapor deposition method is excellent in forming a thin film, but requires a vacuum device and is expensive.
特開2005-281679号(特許文献1)は、導電板上にプラスチックフィルムを載置し、導電板との間に電位差を設けた噴射ノズルから、樹脂組成物の溶液又は分散液を噴霧し、静電気力によりプラスチックフィルムに付着させる方法を記載している。しかし、噴射ノズルからサブミクロンオーダーの帯電微粒子を発生させることはできないので、この方法では薄膜を形成することができない。 JP-A-2005-281679 (Patent Document 1), a plastic film is placed on a conductive plate, and a resin composition solution or dispersion is sprayed from a spray nozzle provided with a potential difference between the conductive plate, It describes a method of attaching to a plastic film by electrostatic force. However, since it is not possible to generate charged microparticles on the order of submicron from the spray nozzle, this method cannot form a thin film.
従って本発明の目的は、水、水溶液又は水分散液の帯電微粒子を衝突させることによりフィルムの表面を改質する低コストな装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-cost apparatus for modifying the surface of a film by colliding charged fine particles of water, an aqueous solution or an aqueous dispersion.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、水、水溶液又は水分散液の帯電微粒子を電場によりフィルムに衝突させると、水、水溶液又は水分散液の分子がフィルム表面に強固に付着することを発見し、本発明に想到した。 As a result of diligent research in view of the above object, when the present inventors collide charged fine particles of water, an aqueous solution or an aqueous dispersion with a film by an electric field, the molecules of water, an aqueous solution or an aqueous dispersion adhere firmly to the film surface. I discovered this and came up with the present invention.
フィルムの表面を改質する本発明の装置は、(a) 前記フィルムを搬送するロールと、(b) 水、水溶液又は水分散液を収容する容器と、(c) 前記容器に浸漬された超音波振動子と、(d) 前記フィルムと水、水溶液又は水分散液との間に電位差を設ける手段であって、前記ロールの内部に配置された第一の電極と、前記容器内で前記超音波振動子の下に位置し、水、水溶液又は水分散液に浸漬された第二の電極とからなる手段と、(e) 前記ロールに接する前記フィルムと、水、水溶液又は水分散液とを逆極性に帯電させるように、前記第一の電極及び前記第二の電極に接続した直流電源とを具備し、前記ロールは前記容器を覆うカバーに囲まれた空間内に位置し、前記ロールと水、水溶液又は水分散液との間隔は電界強度が200〜1,200 V/mmとなるように設定されており、もって水、水溶液又は水分散液の超音波振動により発生した帯電微粒子が前記ロール上の前記フィルムに衝突することにより付着することを特徴とする。
The apparatus of the present invention for modifying the surface of a film comprises: (a) a roll for conveying the film; (b) a container for containing water, an aqueous solution or an aqueous dispersion ; and (c) an ultra-immersed in the container. and ultrasonic transducer, (d) the film of water, a means for providing a potential difference between the aqueous solution or dispersion, a first electrode disposed inside of the roll, the greater in the vessel Means comprising a second electrode located under a sonic vibrator and immersed in water, an aqueous solution or an aqueous dispersion; (e) the film in contact with the roll; and water, an aqueous solution or an aqueous dispersion. A DC power source connected to the first electrode and the second electrode so as to be charged in reverse polarity, the roll is located in a space surrounded by a cover covering the container, and the roll The distance from water, aqueous solution, or aqueous dispersion is set so that the electric field strength is 200 to 1,200 V / mm. Are characterized by having in water, charged particles generated by the ultrasonic vibration of the aqueous solution or dispersion adheres by impinging on the film on the roll.
水、水溶液又は水分散液の帯電微粒子を電場中でプラスチック等のフィルム表面に衝突させることにより、大気中でも帯電微粒子をフィルム表面に強固に付着させることができる。これにより、帯電微粒子はあたかも蒸着されたようにフィルム表面に付着する。得られた表面改質フィルムは、微粒子の成分に応じて優れた接着性、耐汚染性、易剥離性、反射防止性、防曇性等を有する。 By causing charged fine particles of water, an aqueous solution or an aqueous dispersion to collide with a film surface such as plastic in an electric field, the charged fine particles can be firmly attached to the film surface even in the air. As a result, the charged fine particles adhere to the film surface as if they were deposited. The obtained surface modified film has excellent adhesiveness, stain resistance, easy peelability, antireflection property, antifogging property and the like depending on the components of the fine particles.
[1] フィルム
表面改質するフィルムは、プラスチックフィルム、金属フィルム、及び金属薄膜を有するプラスチックフィルムのいずれでもよい。プラスチックフィルムは限定的ではなく、例えばポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリ塩化ビニル等からなるものを使用できる。金属フィルムも限定的ではなく、例えばアルミニウム、銅、ステンレススチール等からなるものを使用できる。金属薄膜はアルミニウム、銅等の蒸着又はめっきにより形成することができる。水等の帯電微粒子を強固に付着させるために、フィルム表面に親水性樹脂(例えばポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体)等のプライマー層を設けてもよい。
[1] Film The film whose surface is modified may be any of a plastic film, a metal film, and a plastic film having a metal thin film. The plastic film is not limited. For example, a film made of polyester (polyethylene terephthalate, etc.), polyamide, polyimide, polycarbonate, acrylic resin, polystyrene, polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polyvinyl chloride, or the like can be used. The metal film is not limited, and for example, a film made of aluminum, copper, stainless steel or the like can be used. The metal thin film can be formed by vapor deposition or plating of aluminum or copper. A primer layer such as a hydrophilic resin (eg, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer) is provided on the film surface to firmly adhere charged fine particles such as water. May be.
帯電微粒子を強固に付着させるために、プラスチックフィルムの表面にコロナ放電処理又はプラズマ放電処理により水酸基、カルボキシル基等の極性官能基を形成しておいてもよい。またフィルムに多数の微細な線状痕及び/又は穴を形成しておいてもよい。線状痕の深さはフィルムの厚さの1〜40%であるのが好ましく、平均幅は1〜10μmが好ましく、平均間隔は1〜100μmが好ましい。線状痕は、例えばWO2003/091003号に記載されている方法により形成することができる。微細穴の平均開口径は0.5〜20μmが好ましく、平均密度は500個/cm2以上が好ましい。 In order to firmly attach the charged fine particles, polar functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups may be formed on the surface of the plastic film by corona discharge treatment or plasma discharge treatment. In addition, a large number of fine linear marks and / or holes may be formed in the film. The depth of the linear marks is preferably 1 to 40% of the thickness of the film, the average width is preferably 1 to 10 μm, and the average interval is preferably 1 to 100 μm. A linear trace can be formed by the method described in WO2003 / 091003, for example. The average opening diameter of the fine holes is preferably 0.5 to 20 μm, and the average density is preferably 500 holes / cm 2 or more.
[2] 水、水溶液又は水分散液
水溶液又は水分散液に含有させる物質は樹脂、金属微粒子、無機微粒子、無機塩等であり、用途に応じて適宜選択する。樹脂は、プラスチックフィルム又はプライマー層の樹脂と同じであるのが好ましい。無機微粒子は金属酸化物、カーボン、ダイヤモンド等からなる。無機微粒子はコロイド状であるのが好ましい。水溶液及び水分散液の粘度は超音波振動子で霧化可能である限り制限されない。
[2] Water, aqueous solution or aqueous dispersion The substances to be contained in the aqueous solution or aqueous dispersion are resins, metal fine particles, inorganic fine particles, inorganic salts, and the like, which are appropriately selected according to the application. The resin is preferably the same as that of the plastic film or primer layer. The inorganic fine particles are made of metal oxide, carbon, diamond or the like. The inorganic fine particles are preferably colloidal. The viscosity of the aqueous solution and aqueous dispersion is not limited as long as it can be atomized with an ultrasonic vibrator.
[3] フィルムの表面改質
図1〜3はフィルムの表面改質装置の一例を示す。この装置は、フィルム10aの巻出機1aと、フィルム10aを帯電させる誘電体(プラスチック又はセラミックス)からなるロール2と、ロール2の内部に配置された電極2aと、ロール2の下側に配置された水、水溶液又は水分散液(以下単に水等という)4を入れた容器5と、容器5内で水等4に浸漬された電極5a及び複数の超音波振動子6と、ロール2及び容器5を覆うカバー7と、フィルム10aと水等4との間に電位差を設けるために電極3及び電極5aに接続した直流電源8と、乾燥炉9と、表面改質したフィルム10bの巻取機1bとを有する。
[3] Film surface modification FIGS. 1 to 3 show an example of a film surface modification apparatus. This apparatus includes an unwinding machine 1a for a
ロール2用のプラスチックは耐食性に優れたポリ塩化ビニル及びフッ素樹脂が好ましい。ロール2の周速は10〜500 m/分が好ましく、10〜300 m/分がより好ましい。 The plastic for roll 2 is preferably polyvinyl chloride or fluororesin having excellent corrosion resistance. The peripheral speed of the roll 2 is preferably 10 to 500 m / min, and more preferably 10 to 300 m / min.
超音波振動子6の振動数は1〜10 MHzであるのが好ましい。極力小さな帯電微粒子4aを発生させるため、図3に例示するように複数の超音波振動子6を用いるのが好ましい。水等4は室温でよいが、必要に応じて加熱してもよい。
The frequency of the ultrasonic transducer 6 is preferably 1 to 10 MHz. To generate as much as possible small charged
電極3と電極5aとの間に直流電圧(この例では、電極3にマイナス電圧、電極5aにプラス電圧)を印加すると、ロール2に接するフィルム10aは水等4と逆極性に帯電する。サブミクロンオーダーの帯電微粒子4aを得るために、ロール2と水等4との間隔Dは電界強度が200〜1,200 V/mmとなるように設定するのが好ましく、300〜1,000 V/mmがより好ましい。間隔Dは3〜10 cmとするのが好ましい。
When a DC voltage is applied between the electrode 3 and the
この状態で水等4を超音波振動子6で振動させると、帯電した水等4の帯電微粒子4aが発生する。90%以上の帯電微粒子4aの粒子径は好ましくは1μm以下であり、より好ましくは500 nm以下であり、例えば1〜100 nmである。帯電微粒子4aの粒子径は、微分型電気移動度分析器を用いて計測した電気移動度からストークスの法則により求めることができる。電場中での超音波振動により、水等4の粒子はレイリー分裂により微細化すると考えられる。
When water 4 is vibrated by the ultrasonic vibrator 6 in this state, charged
帯電微粒子4aは水等4とフィルム10aとの間の電場を高速で移動し、フィルム10aの表面に衝突する。衝突により帯電微粒子4aはさらに微細化すると考えられる。帯電微粒子4aの微細化はフィルム10aの表面への強固な付着に寄与していると考えられる。電場を除去した後でもフィルム10aの表面改質は失われないので、帯電微粒子4aはフィルム10aの表面に化学的に結合しているものと推測される。乾燥炉9での乾燥により、表面改質フィルム10bに吸着しただけの水を除去する。
The charged
誘電体製ロール2の代わりにステンレススチール等の金属製ロールを用いても良い。その場合、金属製ロールに電極2aを接触させる。金属製ロールをプラスチック、セラミックス等の誘電体でコーティングしても良い。この例では水等4が正に帯電し、フィルム10aが負に帯電するが、逆でもよい。
Instead of the dielectric roll 2, a metal roll such as stainless steel may be used. In that case, the
1a・・・巻出機
1b・・・巻取機
2・・・ロール
2a・・・電極
4・・・水等
4a・・・帯電微粒子
5・・・容器
5a・・・電極
6・・・超音波振動子
7・・・カバー
8・・・直流電源
9・・・乾燥炉
10a・・・フィルム
10b・・・表面改質フィルム
1a ・ ・ ・ Unwinding machine
1b ... Winding machine 2 ... Roll
2a ... Electrode 4 ... Water etc.
4a ... charged fine particles 5 ... container
5a ... Electrode 6 ...
10a ・ ・ ・ Film
10b ・ ・ ・ Surface modified film
Claims (3)
3. The film surface modification apparatus according to claim 1 , wherein a plurality of ultrasonic vibrators are immersed in the container.
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