JP5688858B2 - 機能性フィルムの製造方法、及びウエブ搬送装置 - Google Patents

機能性フィルムの製造方法、及びウエブ搬送装置 Download PDF

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Description

本発明は機能性フィルムの製造方法、及びウエブ搬送装置に関する。
近年、機能性フィルムの需要が増加している。機能性フィルムの一つとして光学フィルムが挙げられる。光学フィルムとして、液晶セルに位相差板として使用される光学補償フィルムや、反射防止フィルム、防眩性フィルム等の各種の機能を有するフィルムが代表的である。
このような光学フィルムを製造するには、一般的に、巻き回されたウエブロールからウエブを連続的に送り出し、ウエブの一方の表面に塗布液を塗布し、塗布液を乾燥させてその後に硬化させて各種組成の塗布膜(機能性膜)を形成し、ウエブロールに再び巻き取っている。光学フィルムの製造においては、所定の搬送路に沿ってウエブの走行を案内するため、複数の搬送ローラが設置されている。
しかしながら、搬送ローラによりウエブを搬送する間に、ウエブに対して搬送ローラがスリップすることがあり、このスリップに起因してウエブに擦り傷や引きつれしわが発生することがあった。また、塗布液を塗布した直後のウエブを搬送ローラにより搬送する際に、塗布液の表面に搬送ローラの形状が転写する、いわゆる面写りが発生することがあった。
このような問題に対応するため、特許文献1には、ウエブを周面で支持しながら、ウエブの走行を案内するウエブ案内ローラであって、周方向に沿って周面に交互に形成された、断面略半円形状の谷部と山部とを有し、谷部と山部とのピッチが0.01mm以上2mm以下、谷部の底点から山部の頂点までの高さが0.01mm以上1mm以下であるウエブ案内ローラが記述されている。
特開2008−105853号公報
しかしながら、特許文献1のウエブ案内ローラは保持力が高いので、シワが発生しやすいという問題があった。特に、摩擦力が高い面にウエブ案内ローラを接触させた場合、その問題がより顕著となる。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ウエブのスリップ、微小擦り傷、引きつれ皺、面写りを抑制できる機能性フィルムの製造方法、及びウエブ搬送装置を提供することを目的とする。
第1態様の機能性フィルムの製造方法は、第1面と第2面とを有するウエブを連続的に供給する工程と、ウエブの第1面側との第1摩擦力で従動回転する第1シャフトを持つ第1ローラに、ウエブの第1面側を接触させて前記ウエブを通過させる工程と、ウエブの第2面の側に配置され、第1ローラからの回転力が伝達され、ウエブの第2面側との第2摩擦力が第1摩擦力より小さい第2シャフトを持つ第2ローラに、ウエブを通過させる工程と、少なくとも備える。
本製造方法は、ウエブの第2面側がウエブの第1面側より面写りしやすい機能性フィルムに好ましく用いられる。
好ましくは、ウエブを第1ローラに通過させる工程の前に、ウエブの第2面に塗膜を形成する工程を有する。
好ましくは、第1ローラが、周方向に沿った溝の形成された外周面を有する溝付きローラである。
好ましくは、第2ローラが、平滑な外周面を有するフラットローラである。
好ましくは、第2ローラが、ウエブの第2面側に向けてエア噴出口が形成された第2シャフトと、第2シャフトの外周部に回転自在に設けられるとともに、全周にわたってエアの噴出孔又は噴出スリットが形成され、両端部にエッジローラが連結された外筒と、を備える無接触搬送ローラである。
好ましくは、第1シャフトに取り付けられた第1ギアと第2シャフトに取り付けられた第2ギアにより、第1ローラから第2ローラへ回転力を伝達する。
好ましくは、第1シャフトと第2シャフトとにループ状の構造物により、第1ローラから第2ローラへ回転力を伝達する。
好ましくは、機能性フィルムが光学フィルムである。
第2態様の第1面と第2面とを有するウエブを搬送するウエブ搬送装置は、ウエブの第1面側との第1摩擦力で従動回転する第1シャフトを持つ第1ローラと、ウエブの第2面の側に配置され、ウエブの第2面側との第2摩擦力が第1摩擦力より小さい第2シャフトを持つ第2ローラと、第1ローラからの回転力を第2ローラに伝達する伝達機構と、備える。
好ましくは、第1ローラが、周方向に沿った溝の形成された外周面を有する溝付きローラである。
好ましくは、第2ローラが、平滑な外周面を有するフラットローラである。
好ましくは、第2ローラが、ウエブの第2面側に向けてエア噴出口が形成された第2シャフトと、第2シャフトの外周部に回転自在に設けられるとともに、全周にわたってエアの噴出孔又は噴出スリットが形成され、両端部にエッジローラが連結された外筒と、を備える無接触搬送ローラである。
好ましくは、伝達機構が、第1シャフトに取り付けられた第1ギアと第2シャフトに取り付けられた第2ギアとで構成される。
好ましくは、伝達機構が、第1シャフトと第2シャフトとに巻き掛けられたループ状の構造物で構成される。
本発明によれば、ウエブとの摩擦力の小さい第2ローラに、ウエブとの摩擦力の大きい第1ローラから回転力を伝達するので、第2ローラを通過するウエブにスリップ、面写り、シワが発生するのを抑制できる。
第1ローラから回転力を第2ローラに伝達するので、第2ローラはウエブの微小な速度変動に追従できる。これにより、第2ローラを通過するウエブに発生する微小擦り傷を抑制できる。
また、第2ローラを回転駆動するためのモータ等の駆動源が不要となるため、安価に設備改造できる。
光学フィルムの製造設備の概略構成図。 本実施形態に係るウエブ搬送装置の概略構成図。 ウエブ搬送装置の一つの実施形態を示す概略構成図 第2ローラの一つの実施形態を示す概略構成図。
以下、図面を参照して本発明のウエブ搬送装置、及びウエブ搬送方法の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
図1は、光学フィルムの製造設備の概略構成図である。光学フィルムの製造設備10は、巻き回されたウエブロールWR1からウエブWを連続的に送り出す送出し機12と、ウエブWの第1面と接する搬送ローラ14と、搬送ローラ14の下流に配置されたウエブ搬送装置30と、ウエブWの第1面と接する搬送ローラ14と、塗布部16と、塗布部16の下流に配置されたウエブWの第1面と接する搬送ローラ14と、搬送ローラ14の下流に配置されたウエブ搬送装置30と、ウエブWの第1面と接する搬送ローラ14と、ウエブWをウエブロールWR2に再び巻き取る巻取り機18とを備える。
ウエブWは、可撓性支持体であり、例えば、幅100〜3000mm、長さ100〜10000m、厚さ20〜200μm、表面粗さRa=1〜100nmである。ウエブWの材料としては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、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどのプラスチックフィルム;紙;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン重合体などの炭素数が2〜10のα−ポリオレフィン類を塗布またはラミネートした紙;アルミニウム、銅、錫などの金属箔;などがある。
塗布部16で、ウエブWの第2面に塗膜が形成される。塗膜は、例えば、ワイドビューフィルム用等の塗布液を、ダイ塗布装置、バー塗布装置等により供給し、乾燥、硬化することで形成される。ウエブWの上に形成される塗膜により、ウエブに機能性が付与される。この機能性フィルムとして、液晶セルに位相差板として使用される光学補償フィルムや、反射防止フィルム、防眩性フィルム等の各種の機能を有する光学フィルムが挙げられる。
本実施の形態では塗布部16を有する光学フィルムの製造設備について説明した。しかしこれに限定されることなく、ラビング工程においても本実施の形態のウエブ搬送装置を使用することが好ましい。
図2は、本実施形態に係るウエブ搬送装置の概略図である。ウエブ搬送装置30は、ウエブWの搬送方向の上流側に配置された第1ローラ32と、ウエブWの搬送方向の下流側に配置された第2ローラ42とを有している。
第1ローラ32は第1シャフト34を有し、第1ローラ32はウエブWの第1面側との第1摩擦力により、第1シャフト34を回転軸とし従動回転する。第1シャフト34に、マグネットギアが第1ギア36として取り付けられている。第1ローラ32はウエブWの第1面側との第1摩擦力は、第1ローラ32とウエブWの第1面側との間でスリップが実質的に発生しない大きさである。したがって、ウエブWの第1面側と第1ローラ32とを接触させた状態で、ウエブWが第1ローラ32を通過する。スリップが実質的に発生しない大きさとは、スリップが発生しない、又はスリップの程度が小さく本実施の形態の効果を阻害しない大きさをいう。第1摩擦力により、第1ローラ32を通過するウエブWと第1ローラ32との間に速度差を生じない。
なお、第1ローラ32とウエブWの第1面とは直接接触する場合に限定されない。ウエブWの第1面に他の膜が形成されている場合、他の膜を貼り付けられている場合にも適用できる。ウエブWの第1面に形成された膜と第1ローラ32との第1摩擦力が大きく、第1ローラ32とウエブWの第1面に形成された他の膜との間でスリップは実質的に発生しなければ良い。
第2ローラ42は第2シャフト44を有し、第2シャフト44に、マグネットギアが第2ギア46として取り付けられている。第2ローラ42とウエブWの第2面との第2摩擦力は、第1摩擦力より小さい。
その理由は、第2ローラ42とウエブWの第2面との間の第2摩擦力がスリップしない程度まで大きくなると、第2ローラ42の外周面の平滑性が失われる。第2ローラ42の外周面の形状が第2面に転写する面写りが生じるからである。また、ウエブWの第2面にシワが発生しやすくなるからである。
一方、第2摩擦力を第2ローラ42とウエブWの第2面との間でスリップが発生しえるとすると、第2ローラ42とウエブWの第2面との間でスリップが発生し、ウエブWと第2ローラ42とに速度差が生じる。そうなると、ウエブWの第2面に微小な擦り傷が発生しやすくなる。
そこで本実施形態では、ウエブWとスリップを実質的に生じない第1ローラ32から回転力を第2ローラ42に伝達している。第1ローラ32から伝達された回転力により第2ローラ42は第2シャフト44を回転軸として従動回転する。したがって、第2ローラ42と第2ローラ42を通過するウエブWとに速度差が生じず、スリップが抑制される。その結果、ウエブWとの摩擦力の小さい第2ローラ42に、ウエブWとの摩擦力の大きい第1ローラ32から回転力を伝達するので、第2ローラ42を通過するウエブWにスリップ、面写り、シワ、微小な擦り傷が発生するのを抑制できる。
なお、第2ローラ42とウエブWの第2面とは直接対向する場合に限定されない。ウエブWの第2面に他の膜が形成されている場合、他の膜を貼り付けられている場合にも適用できる。ウエブWの第2面に形成された膜と第2ローラ42との第2摩擦力が小さく、第2ローラ42とウエブWの第2面に形成された他の膜との間でスリップは実質的に発生しなければ良い。特に、ウエブWの第2面の表面物性が弱い場合、効果が顕著となる。ここで、表面物性が弱いとは、(1)静摩擦係数が低い、(2)面写りしやすい、のいずれ(表面に与えられる許容圧力差が小さい)か、を意味する。具体的には、ウエブWの第2面に塗膜が形成されている場合、第2面のみ加湿・加温する場合等が含まれる。
第2面の表面物性が弱い場合、第2摩擦力が大きいと第2ローラ42の外周面の平滑性が失われ、その結果、第2ローラ42の外周面の形状がウエブWの第2面に、特に面写り、シワが発生しやすくなるからである。それを避けるため、第2ローラ42の外周面の平滑性を高くする必要がある。第2ローラ42とウエブWの第2面との第2摩擦力が小さくなり、発生しやすくなる。したがって、ウエブWの第2面の表面物性が弱い場合、本実施の形態を適用すると効果が大きい。
まお、本実施形態では、第1ギア36としてマグネットギアが適用され、第2ギア46としてマグネットギアが適用される。2つのマグネットギアを使用することにより、無接触で第1ローラ32の回転力が第2ローラ42に伝達される。
図3は、ウエブ搬送装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。ウエブ搬送装置30は、周方向に沿った溝38の形成された外周面37を有する溝付きローラを第1ローラ32として有し、平滑な外周面47を有するフラットローラを第2ローラ42として有する。
第1ローラ32の外周面37に、例えば、0.05〜3mmの幅、0.05〜3mmの深さ、0.05〜20mmのピッチ、0〜45°の傾斜角度(第1ローラ32の中心軸と成す角度)等の形状をもつ溝38が形成される。溝38を除く外周面37の表面は、平坦面でも、凸面であっても良い。第1ローラ32とウエブWの第1面との第1静摩擦係数は、0.3〜0.6の大きさであることが好ましい。なお、静摩擦係数の測定はJIS K7125で行えば良い。
第2ローラ42の外周面47は平滑であり、例えば0.1〜1μmの表面粗さ(Ra)を有している。第2ローラ42とウエブWの第2面との第2静摩擦係数は、0.1〜0.3の大きさであることが好ましい。
図3の実施形態では、第1ギア36としてギア歯を有するギアが適用され、第2ギア46としてギア歯を有するギアが適用される。2つのギアのギア歯を噛合わせることにより、第1ローラ32の回転力が第2ローラ42に伝達される。
第1ローラ32の回転力を第2ローラ42に伝達する伝達機構として、ギア(マグネットギア、又はギア歯を有するギア)を使用する場合を説明した。しかし、これに限定されず、第1シャフト34と第2シャフト44に巻き掛けられたループ状の構造物、例えば、ベルト、チェーン等により、第1ローラ32の回転力を第2ローラ42に伝達することができる。
図4は、第2ローラ42の別の形態を示す概略図である。第2ローラ42は、ウエブWの第2面側に向けて外周面からエアを噴出してウエブWを浮上搬送するエアフローティングローラ48と、ウエブWの両縁部を支持する一対のエッジローラ50、50とから構成されるウェブ幅方向中央部が無接触の搬送ローラである。エアフローティングローラ48は、筒状の第2シャフト44と第2シャフト44を外周部を覆う外筒52とからなる二重管構造で構成される。第2シャフト44は中空状に形成されている。第2シャフト44の周面には多数のスリット(エア噴出口)54、54、が一定ピッチで形成されている。第2シャフト44の両端部には、それぞれ図示しないエア供給配管が連結されており、第2シャフト44には、両側から圧縮エアが供給される。外筒52は円筒状に形成されている。その周面には全周にわたって多数の噴出孔56、56が形成されている。そして、この外筒52の内周部に第2シャフト44が収納配置されている。
エッジローラ50、50は、エアフローティングローラ48の第2シャフト44にシール付きのベアリング(不図示)を介して回転自在に支持されている。エッジローラ50、50は、エアフローティングローラ48の外筒52に連結されている。エッジローラ50、50は、中央部の浮上面の径より大きな外径を有する。ウエブWは搬送時において、ウエブWの第2面の両縁部がこのエッジローラ50、50に支持されながら搬送される。
第2ローラ42が上記構成を有する場合、伝達機構により第1ローラ32から回転力をエッジローラ50、50に伝えることにで、ウエブWの第2面とエッジローラ50、50との間でスリップが抑制される。その結果、ウエブWの第2面のエッジローラ50、50と接触する領域に、スリップ、面写り、シワ、微小な擦り傷が発生するのを抑制できる。
以下、実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
<構成1>
液晶表示パネルの光学補償フィルムの製造設備において、塗布部の前後に本実施形態に係るウエブ搬送装置を配置した。ウエブ搬送装置は、第1ローラとしてφ90mmの外径、1850mmの長さを有する溝付きロールを使用した。第1ローラの外周面に形成された溝は、1mmの幅、0.2mmの深さ、20mmのピッチの溝を有している。また、ウエブ搬送装置は、第2ローラとして平滑な外周面を有するφ90mmの外径、1850mmの長さを有するフラットローラを使用した。第2ローラの外周面は、Ra0.6μmの平滑性を有する。
第1ローラから第2ローラに回転力を伝える伝達機構として、マグネットギアを使用した。
<構成2>
液晶表示パネルの光学補償フィルムの製造設備において、構成1のウエブ搬送装置に代えて、1mmの幅、0.2mmの深さ、2mmのピッチ、を有する、φ90mmの外径、1850mmの長さの溝付きローラを使用した。
<構成3>
液晶表示パネルの光学補償フィルムの製造設備において、構成1のウエブ搬送装置に代えて、0.5mmの幅、0.05mmの深さ、0.5mmのピッチの溝を有する、φ90mmの外径、1850mmの長さの溝付きローラを使用した。
<構成4>
液晶表示パネルの光学補償フィルムの製造設備において、構成1のウエブ搬送装置に代えて、φ90mmの外径、1850mmの長さのフラットローラを使用した。フラットローラの平滑性は、構成1の第2ローラと実質的に同じであった。
<構成5>
液晶表示パネルの光学補償フィルムの製造設備において、構成1のウエブ搬送装置に代えて、モータ駆動されるφ90mmの外径、1850mmの長さのフラットローラを使用した。フラットローラの平滑性は、構成1の第2ローラと実質的に同じであった。
<ウエブ>
1490mmの幅と、40μmの厚さを有し、TAC(トリアセチルセルロース)の表面に塗布層を付与したもので構成されるウエブを使用した。
<搬送条件>
構成1において、ウエブと第2ローラとのラップ角度を50°とした。構成2〜5において、ウエブとの各ローラとのラップ角度を50°とした。ウエブのライン速度(m/min)とテンション(N/m)とを変化させた。
<評価方法>
搬送後のウエブの第2面について、スリップ、シワ、面写り、微小擦り傷の4項目で品質の評価を行った。スリップについて、ウエブ速度とパスローラーの回転速度との差で評価し、0.05%未満の場合をA、0.05〜1%の場合をBとした。シワについて、シワの形状で評価し、シワがない場合をA、パスローラーの上でウエブにシワが入るが同一面同士の接触がない場合をB、パスローラーの上でウエブにシワが入り同一面同士の接触を伴う場合をCとした。面写りについて、ハロゲンライトを用いて透過目視検査で評価し、視認できない場合をA、幅方向で一部分でも視認できる場合をB、全幅に視認できる場合をCとした。微小擦り傷について、光学顕微鏡を用いて長さ1mを評価し、微小擦り傷がない場合をA、20μm未満の傷が確認できる場合をB、20μm以上の場合をCとした。
<評価>
表1は、評価の結果を示している。ライン速度が30(m/min)、テンションが200(N/m)の場合、構成1では4項目において評価Aを得た。構成2では、シワと面写りの項目で評価Cであった。構成2では、構成1よりウエブとの摩擦力が大きいためシワが発生し、溝ピッチが2mmと広いため面写りが発生したと考えられる。構成3では、シワと項目で評価Cであった。構成3ではウエブとの摩擦力が大きいためシワが発生したと考えられる。構成4では、構成1と同様に4項目において評価Aを得た。
次に、ライン速度が100(m/min)、テンションが200(N/m)の場合、構成1では4項目において評価Aを得た。構成2ではウエブとの摩擦力が大きいためシワが発生し、溝ピッチが2mmと広いため面写りが発生したと考えられる。構成3では、シワと項目で評価Cであった。構成3ではウエブとの摩擦力が大きいためシワが発生したと考えられる。構成4ではライン速度が速くなると摩擦力が不足してスリップが生じた。そのため微小擦り傷に関しては評価できなかった。構成5では微小擦り傷の項目が評価Cであった。モータでフラットローラを駆動したとしても、ウエブな微少な速度変化に追従できず、微小擦り傷が発生したと考えられる。
次に、ライン速度が30(m/min)、テンションが50(N/m)の場合、構成1では4項目において評価Aを得た。構成2では、シワと面写りの項目で評価Bであった。構成2ではウエブとの摩擦力が大きいが、テンションが低いため、シワと面写りとが発生したと考えられる。構成3では、テンションが低いが、摩擦力が構成2より大きいため、シワが発生したと考えられる。構成4では、構成1と同様に4項目において評価Aを得た。
表1の結果から、本実施形態に係る構成1は、ライン速度(m/min)、及びテンション(N/m)を変化させた場合でも、4項目において評価Aを得た。
Figure 0005688858
10…製造設備、30…ウエブ搬送装置、32…第1ローラ、34…第1シャフト、36…第1ギア、42…第2ローラ、44…第2シャフト、46…第2ギア

Claims (15)

  1. 第1面と第2面とを有するウエブを連続的に供給する工程と、
    前記ウエブの第1面側との第1摩擦力で従動回転する第1シャフトを持つ第1ローラに、前記ウエブの第1面側を接触させて前記ウエブを通過させる工程と、
    前記ウエブの第2面の側に配置され、前記第1ローラからの回転力が伝達され、前記ウエブの第2面側との第2摩擦力が前記第1摩擦力より小さい第2シャフトを持つ第2ローラに、前記ウエブを通過させる工程と、
    を少なくとも備える機能性フィルムの製造方法。
  2. 前記ウエブの第2面側は前記ウエブの第1面側より面写りしやすい請求項1記載の機能性フィルムの製造方法。
  3. 前記ウエブを前記第1ローラに通過させる工程の前に、前記ウエブの前記第2面に塗膜を形成する工程を有する請求項2記載の機能性フィルムの製造方法。
  4. 前記第1ローラが、周方向に沿った溝の形成された外周面を有する溝付きローラである請求項1から3のいずれか1項記載の機能性フィルムの製造方法。
  5. 前記第2ローラが、平滑な外周面を有するフラットローラである請求項1から4のいずれか1項記載の機能性フィルムの製造方法。
  6. 前記第2ローラが、前記ウエブの第2面側に向けてエア噴出口が形成された第2シャフトと、前記第2シャフトの外周部に回転自在に設けられるとともに、全周にわたってエアの噴出孔が形成され、両端部にエッジローラが連結された外筒と、を備える無接触搬送ローラである請求項1から4のいずれか1項記載の機能性フィルムの製造方法。
  7. 前記第1シャフトに取り付けられた第1ギアと前記第2シャフトに取り付けられた第2ギアにより、前記第1ローラから前記第2ローラへ回転力を伝達する請求項1から6のいずれか1項記載の機能性フィルムの製造方法。
  8. 前記第1シャフトと前記第2シャフトとにループ状の構造物により、前記第1ローラから前記第2ローラへ回転力を伝達する請求項1から6のいずれか1項記載の機能性フィルムの製造方法。
  9. 前記機能性フィルムが光学フィルムである請求項1から8のいずれか1項記載の機能性フィルムの製造方法。
  10. 第1面と第2面とを有するウエブを搬送するウエブ搬送装置であって、
    前記ウエブの第1面側との第1摩擦力で従動回転する第1シャフトを持つ第1ローラと、
    前記ウエブの第2面の側に配置され、前記ウエブの第2面側との第2摩擦力が前記第1摩擦力より小さい第2シャフトを持つ第2ローラと、
    前記第1ローラからの回転力を前記第2ローラに伝達する伝達機構と、
    を備えるウエブ搬送装置。
  11. 前記第1ローラが、周方向に沿った溝の形成された外周面を有する溝付きローラである請求項10記載のウエブ搬送装置。
  12. 前記第2ローラが、平滑な外周面を有するフラットローラである請求項10又は11記載のウエブ搬送装置。
  13. 前記第2ローラが、前記ウエブの第2面側に向けてエア噴出口が形成された第2シャフトと、前記第2シャフトの外周部に回転自在に設けられるとともに、全周にわたってエアの噴出孔が形成され、両端部にエッジローラが連結された外筒と、を備える無接触搬送ローラである請求項10又は11記載のウエブ搬送装置。
  14. 前記伝達機構が、前記第1シャフトに取り付けられた第1ギアと前記第2シャフトに取り付けられた第2ギアとで構成される請求項10から13のいずれか1項記載のウエブ搬送装置。
  15. 前記伝達機構が、前記第1シャフトと前記第2シャフトとに巻き掛けられたループ状の構造物で構成される請求項10から13のいずれか1項記載のウエブ搬送装置。
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