JP5525368B2 - スライド塗布方法及びその方法を用いた光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、スライド塗布装置及びその装置を用いた塗布方法及びその方法を用いた光学フィルムの製造方法に係り、特に、スライド塗布ホッパーのスライド面上の両端部にガイド板を設けて、スライド面を流下する塗布液をガイドするようにしたスライド塗布装置及びその装置を用いた塗布方法及びその方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。
スライド塗布装置を用いて塗布液を連続走行する帯状の支持体（以下ウエブともいう）に塗布する場合、塗布液が流下するスライド面の両端部にガイド板を配設している。このガイド板は、その接液面がスライド面を流下する塗布液の両端に接することにより、ウエブに塗布される塗布液をスライド面先端のリップ先端まで安定に誘導する役目がある。
特許文献１では、高速かつ薄膜塗布においても安定塗布を可能とするガイド板を配設しているスライドビード塗布装置として、ダイス前縁の幅手両端部（リップ先端）より支持体に近接または接触する可撓性片を設けることが開示されている。
また、特許文献２では、塗布膜端部の厚塗りや耳ムラを防止できるだけでなく、縮流による端部内側での厚塗りも防止できるスライドビード塗布装置として、ガイド板のガイド板先端側部分を濡れ性の高い親水性素材で形成し、ガイド板後端側部分を濡れ性の低い撥水性素材で形成することが開示されている。
また、特許文献３では、スライド面の両端に低粘度の補助液を供給しながら高粘度液を塗布することでネックインを防止し、厚膜を解消することが開示されている。
しかしながら、特許文献１〜３のスライドビード塗布装置を用いても、低粘度の塗布液を塗布すると、塗布膜の端部が厚塗りになってしまうという問題が生じた。また、場合によっては塗布膜の端部にスジが発現してしまうという問題が生じた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止できるスライド塗布装置及びその装置を用いた塗布方法を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、スライド面を流下する１以上の塗布液が、前記スライド面下端のリップ先端と連続走行する帯状の支持体面との間に形成されるリップクリアランスに塗布液ビードを介して該塗布液を前記支持体面に塗布すると共に、前記スライド面上の両端部に前記塗布液の流下をガイドするガイド板を備えたスライド塗布装置において、前記ガイド板下端は、前記リップ先端よりも０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で短く備えられていることを特徴とするスライド塗布装置を提供する。
そして、本発明は、前記目的を達成するために、前記スライド塗布装置を用いて塗布液を塗布することを特徴とするスライド塗布方法を提供する。
ガイド板は、塗布液の流下をガイドして塗布液の幅広がりを防ぐために、従来からスライド面上の両端部に設けられていた。そして、塗布液の幅広がりを防ぐのは、塗布液を塗布する支持体裏面への裏回りを防止するためなので、ガイド板は少なくともスライド面下端のリップ先端まで覆うのが常識であった。
しかしながら、低粘度の塗布液を用いる場合、スライド面を流れてリップとウエブの間にビードを形成する際、塗布液がウエブ搬送方向（ＭＤ）のみならず、リップとウエブの隙間方向（ＣＤ）に流れ易くなり、その結果、ガイド板によって形成される規制幅を超えて塗布膜端部が広がり、厚塗りやスジ（耳切れ）などの塗布故障が発生してしまった。
鋭意検討の結果、上記塗布故障を引き起こす原因として、ガイド板とウエブが塗布クリアランス同等に近接していることであることを突き止めた。両者が近接していると、ガイド板を伝ってきた液が、毛細管力によってその隙間に流れてしまい、規制幅以上に塗れ拡がってしまうと分かった。すなわち、ガイド板をリップ先端まで覆う、もしくはガイド板先端をリップ先端よりもウエブ方向へ突出させる特許文献１のような方法では、低粘度の塗布液を幅方向均一に塗布することができない。
そこで、本願発明者は、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止するために、ガイド板下端をリップ先端よりも０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で短く備えることとした。
本発明によれば、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止することができるスライド塗布装置及びその装置を用いた塗布方法を提供することができる。
本発明は、塗布液の粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満のときに特に効果を発揮する。塗布液の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であると、特許文献１または特許文献２のような従来型のスライドビード塗布装置を用いても、塗布膜の端部が濡れ拡がることによって厚塗りになったり、スジが発現したりする、という本発明の課題が生じにくいためである。
本発明は、塗布液の総塗布膜厚が４０ｇ／ｍ２ 以下であるときに特に効果を発揮する。ここで、塗布液の総塗布膜厚とは、複数の塗布液が重畳する場合には、重畳した塗布膜の総ての膜厚の和であり、スライド面上でのウエット総塗布膜の厚みをいう。塗布液の総塗布膜厚がずっと厚い場合は、幅方向端部で多少の厚塗りがあっても製品上問題にならない場合が多いからである。それに対し、総塗布膜厚が薄い場合は端部厚塗り部が致命的になる製品が多い。
なお、ウエブの走行速度は５０ｍ／ｍｉｎ以下である場合に本発明の効果が特に発揮される。塗布液の総塗布膜厚を一定とした場合、ウエブの走行速度を遅くすると、ウエブが搬送方向へ塗布液を引っ張る力が小さくなる。すると、ガイド板とウエブの隙間に濡れ拡がろうとする毛細管力が相対的に大きく効くようになり、端部厚塗りは悪化方向になる。したがって、ウエブの走行速度が遅いほど、本発明の必要性が高まる。
本発明のスライド塗布方法により塗布され製造された光学フィルムは、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止することができる。
本発明によれば、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止することができるスライド塗布装置及びその装置を用いた塗布方法及びその方法を用いた光学フィルムの製造方法を提供することができる。
以下に、本発明の実施態様について詳細に説明する。ただし、本発明はここに挙げる実施態様に限定されるものではない。
図１は本発明のスライド塗布装置１０の側面断面図であり、図２はスライド塗布ホッパー１２を示した斜視図であり、図３は本発明のスライド塗布装置１０の上面図である。なお、複層スライドビード塗布の一例として、ウエブ１４に接触する下層塗布液Ｌ１、上層塗布液Ｌ２の２層塗布の例で以下に説明するが、本発明は１層塗布であっても良いし３層以上の塗布であっても良い。
図１〜図３に示すように、スライド塗布装置１０は、主としてスライド塗布ホッパー１２とウエブ１４を連続走行させるバックアップローラ１６とで構成される。スライド塗布ホッパー１２の上面にはバックアップローラ１６側に向かって下方に傾斜するスライド面１８が形成されると共に、スライド面１８には２本のスリット２０、２２の細長い吐出口が平行に形成される。この２本のスリット２０、２２を塗布液の流れ方向下流側から下層塗布液Ｌ１の第１のスリット２０、及び上層塗布液Ｌ２の第２のスリット２２と呼ぶことにする。
塗布液Ｌ１、Ｌ２は、各スリット２０、２２を介してスライド面１８に押し出される。スライド面１８に押し出された各塗布液Ｌ１、Ｌ２は、スライド面１８を流下しながら順次重畳して複層塗布液を形成し、互いに混ざり合うことなくスライド面１８下端のリップ先端２６に達する。この塗布液のスライド面１８における流下は、スライド面１８上の両端部に平行に配設された一対のガイド板２８、２８によりガイドされる。リップ先端２６に達した塗布液は、リップ先端２６と、バックアップローラ１６に巻き掛けられて走行するウエブ１４面との間隙３０に塗布液ビードを形成し、この塗布液ビードを介してウエブ１４面に塗布される。
塗布液Ｌ１、Ｌ２としては、光学フィルムの用途に応じて種々の液組成物が考えられるが、例えば、ハードコート層を形成する塗布液と導電性ハードコート層を形成する塗布液の組み合わせが考えられる。
本発明に使用されるウエブとは、紙、プラスチックフィルム、金属、レジンコーティッド紙、合成紙等が包含される。プラスチックフィルムの材質は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル重合体、６，６─ナイロン、６─ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン─２，６─ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロースアセテート等が使用される。また、レジンコーティッド紙に用いる樹脂としては、ポリエチレンを始めとするポリオレフィンが代表的であるが、必ずしもこれに限定されない。また、金属ウエブとしては、例えば、アルミニウムウエブがある。
スリット２０、２２からスライド面１８に押し出された塗布液Ｌ１、Ｌ２は、ガイド板２８にガイドされてスライド面１８を流下しながら重畳されて複層塗布液を形成する。塗布液はガイド板２８に濡れ広がる形状となり、そのため塗布液層はガイド板２８に接する端面が厚くなる。かかる複層塗布液の形成において、本発明では、ガイド板下端が前記リップ先端よりも０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で短くなるようにガイド板２８を備えるようにした。
ガイド板は、塗布液の流下をガイドして塗布液の幅広がりを防ぐために、従来からスライド面上の両端部に設けられていたが、塗布液の幅広がりを防ぐのは、塗布液を塗布する支持体裏面への裏回りの防止のためなので、ガイド板は少なくともスライド面下端のリップ先端まで覆うのが常識であった。
しかしながら、本発明では、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止するために、ガイド板下端をリップ先端よりも０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で短く備えることとした。即ち、図３に示したガイド板２８下端とリップ先端２６との距離Ｌを、０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で引っ込めるようにした。
これにより、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止することができる。
本発明のスライド塗布により塗布され製造された光学フィルムは、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止することができる。
図４は、ガイド板下端の位置を変えて塗布膜の厚みを調べたものを示すグラフである。この実験では、塗布液は粘度７．５ｍＰａ・ｓの１層塗布とし、塗布幅を１３０ｍｍと一定にして実験を行った。そして、ガイド板下端の位置をリップ先端から引っ込めたもの、ガイド板下端の位置をリップ先端に一致させたもの、ガイド板下端の位置をリップ先端から突き出したものについて実験を行った。なお、ここで、引っ込めた長さと突き出した長さはそれぞれ１ｍｍ、０．１ｍｍとした。
図４のグラフから分かるように、ガイド板下端をリップ先端から引っ込めることで、塗布膜の端部が厚塗り（耳立ち）になるのを防止することができる。したがって、この後、乾燥・硬化工程を経た光学フィルムがロール状に巻き取られても、光学フィルムは耳立ちが抑えられていることでロールに発現してしまうシワを防止することができ、高品質な光学フィルムを提供することができる。
なお、本発明の光学フィルムは、ウエブ上に塗布された後、溶剤を乾燥するために加熱されたゾーンにウエブで搬送されることが好ましい。
溶剤を乾燥する方法としては、各種の知見を利用することができる。具体的な知見としては特開２００１−２８６８１７号、同２００１−３１４７９８号、同２００３−１２６７６８号、同２００３−３１５５０５号、同２００４−３４００２号などが挙げられる。
乾燥ゾーンの温度は２５℃〜１４０℃が好ましく、乾燥ゾーンの前半は比較的低温であり、後半は比較的高温であることが好ましい。ただし、各層の塗布組成物に含有される溶剤以外の成分の揮発が始まる温度以下であることが好ましい。例えば、紫外線硬化樹脂と併用される市販の光ラジカル発生剤のなかには１２０℃の温風中で数分以内にその数１０％前後が揮発してしまうものもあり、また、単官能、２官能のアクリレートモノマー等は１００℃の温風中で揮発が進行するものもある。そのような場合には、前記のように各層の塗布組成物に含有される溶剤以外の成分の揮発が始まる温度以下であることが好ましい。
乾燥ゾーンの温度は２５℃〜１４０℃が好ましく、乾燥ゾーンの前半は比較的低温であり、後半は比較的高温であることが好ましい。ただし、各層の塗布組成物に含有される溶剤以外の成分の揮発が始まる温度以下であることが好ましい。例えば、紫外線硬化樹脂と併用される市販の光ラジカル発生剤のなかには１２０℃の温風中で数分以内にその数１０％前後が揮発してしまうものもあり、また、単官能、２官能のアクリレートモノマー等は１００℃の温風中で揮発が進行するものもある。そのような場合には、前記のように各層の塗布組成物に含有される溶剤以外の成分の揮発が始まる温度以下であることが好ましい。
また、ウエブ上に塗布した後の乾燥風は、塗布組成物の固形分濃度が１〜５０％の間は塗膜表面の風速が０．１〜２ｍ／秒の範囲にあることが、乾燥ムラを防止するために好ましい。
また、塗布液をウエブ上に塗布した後、乾燥ゾーン内で支持体の塗布面とは反対の面に接触する搬送ロールと支持体との温度差が０℃〜２０℃以内とすると、搬送ロール上での伝熱ムラによる乾燥ムラが防止でき、好ましい。
本発明の光学フィルムは溶剤の乾燥の後に、ウエブで電離放射線および／または熱により各塗膜を硬化させるゾーンを通過させ、塗膜を硬化する。本発明における電離放射線種は特に制限されるものではなく、皮膜を形成する硬化性組成物の種類に応じて、紫外線、電子線、近紫外線、可視光、近赤外線、赤外線、Ｘ線などから適宜選択することができ、紫外線、電子線が好ましく、特に取り扱いが簡便で高エネルギーが容易に得られるという点で紫外線が好ましい。
紫外線反応性化合物を光重合させる紫外線の光源としては、紫外線を発生する光源であれば何れも使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。また、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、エキシマランプまたはシンクロトロン放射光等も用いることができる。このうち、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプを好ましく利用できる。
また、電子線も同様に使用できる。電子線としては、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される５０〜１０００ｋｅＶ、好ましくは１００〜３００ｋｅＶのエネルギーを有する電子線を挙げることができる。
照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は１０ｍＪ／ｃｍ２以上が好ましく、さらに好ましくは、５０ｍＪ／ｃｍ２〜１００００ｍＪ／ｃｍ２であり、特に好ましくは、５０ｍＪ／ｃｍ２〜２０００ｍＪ／ｃｍ２である。その際、ウエブの幅方向の照射量分布は中央の最大照射量に対して両端まで含めて５０〜１００％の分布が好ましく、８０〜１００％の分布がより好ましい。
本発明では、ウエブ上のハードコート層、導電性ハードコート層を、電離放射線を照射しかつ電離放射線照射開始から０．５秒以上の間、膜面温度５０℃以上に加熱した状態で、酸素濃度１０００ｐｐｍ、好ましくは５００ｐｐｍ、さらに好ましくは、１００ｐｐｍ、最も好ましくは５０ｐｐｍ以下の雰囲気で電離放射線を照射する工程によって硬化することが好ましい。
また電離放射線照射と同時および／または連続して、低酸素濃度の雰囲気で加熱されることも好ましい。
電離放射線を照射する時間については０．７秒以上６０秒以下が好ましく、０．７秒以上１０秒以下がより好ましい。０．５秒以下では、硬化反応が完了することができず、十分な硬化を行うことができない。また長時間低酸素条件を維持することは、設備が大型化し、多量の不活性ガスが必要であり好ましくない。
酸素濃度を１０００ｐｐｍ以下にする手法としては、大気を別の気体で置換することが好ましく、特に好ましくは窒素で置換（窒素パージ）することである。
不活性ガスを、電離放射線による硬化反応が行なわれる電離放射線照射室（「反応室」ともいう）に供給し、かつ反応室のウェッブ入口側にやや吹き出す条件にすることで、ウェッブ搬送にともなう導搬エアーを排除し反応室の酸素濃度を有効に下げられると共に、酸素による硬化阻害の大きい極表面の実質の酸素濃度を効率よく低減することができる。反応室のウェッブ入口側での不活性ガスの流れの方向は、反応室の給気、排気のバランスを調整することなどで制御できる。
不活性ガスをウェッブ表面に直接吹き付けることも、導搬エアーを除去する方法として好ましく用いられる。
また前記反応室の前に前室を設け、事前にウエブ表面の酸素を排除することで、より硬化を効率よく進めることができる。また電離放射線反応室または前室のウエブ入口側を構成する側面は、不活性ガスを効率的に使用するために、ウエブ表面とのギャップは０．２〜１５ｍｍが好ましく、より好ましくは、０．２〜１０ｍｍとするのがよく、０．２〜５ｍｍとするのが最も好ましい。
［実施例］
次に、本発明のスライド塗布装置１０の実施例を説明する。スライド塗布ホッパー１２の構造は図１〜図３で示したものと同様である。
次に、本発明のスライド塗布装置１０の実施例を説明する。スライド塗布ホッパー１２の構造は図１〜図３で示したものと同様である。
図５の表に示すように、リップ先端２６とウエブ１４面とのクリアランスＣＬを５０μｍから２００μｍまでの範囲で変え、塗布速度を２０ｍ／ｍｉｎから６０ｍ／ｍｉｎまでの範囲で変え、スライド塗布装置１０で塗布液を塗布した。そして、図５の表に示す粘度・表面張力の塗布液を、表に示す塗布膜厚となるようにスリット２０、２２を介してスライド面１８に押し出した。なお、図５の表において、下層のみを塗布した場合は、スリット２２は用いなかった。
ここで、ガイド板２８の先端（下端）位置を変えて実験を行った。ガイド板下端の位置をリップ先端から引っ込めたものはマイナス（−）、ガイド板下端の位置をリップ先端に一致させたものはゼロ（０）、ガイド板下端の位置をリップ先端から突き出したものはプラス（＋）で記載している。
ここで、塗布膜の端部を接触式連続膜厚計で評価した。
この評価から、ガイド板下端をリップ先端よりも０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で短く備えることで、塗布膜の端部が厚塗りになるのを防止し、塗布膜の端部にスジが発現するのを防止できることが分かる。
１０…スライド塗布装置、１２…スライド塗布ホッパー、１４…ウエブ（支持体）、１６…バックアプローラ、１８…スライド面、２０…下層塗布液の第１のスリット、２２…上層塗布液の第２のスリット、２６…リップ先端、２８…ガイド板、３０…間隙、Ｌ１…下層塗布液、Ｌ２…上層塗布液
Claims (3)
- 帯状の支持体を５０ｍ／ｍｉｎ以下の走行速度で連続走行させ、１０ｍＰａ・ｓ未満の粘度を有する１以上の塗布液を、スライド塗布装置により塗布するスライド塗布方法であって、
前記スライド塗布装置は、スライド面と前記スライド面の上の両端部に前記塗布液の流下をガイドするガイド板とを備え、前記ガイド板の下端は、前記スライド面の下端のリップ先端よりも０ｍｍを超えて４ｍｍ未満の範囲で短く構成され、前記スライド塗布装置の前記リップ先端と前記支持体面との間に形成されるリップクリアランスに塗布液ビードを介して前記塗布液を前記支持体面に塗布するスライド塗布方法。 - 前記塗布液の総塗布膜厚は４０ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載のスライド塗布方法。
- 請求項１又は２に記載のスライド塗布方法により塗布されたことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
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