JP6964173B1 - 塗工膜の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】塗工液の塗工が比較的容易な塗工膜の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】第1成分を含む第1塗工液と、第2成分を含む第2塗工液とを用い、前記第1塗工液と前記第2塗工液とが直接的に積層した塗工液層を形成する塗工工程を備え、前記塗工液層の形成後に、前記第2成分を前記第1塗工液に移行させる。【選択図】図1

Description

本発明は、塗工膜の製造方法に関する。
従来、光学フィルム等の基材に各種機能を付与するために、該基材の表面に塗工膜を形成することが行われている。例えば、前記光学フィルムが偏光フィルムである場合、前記塗工膜は、液晶画面等に適用されるために、密着力や、適度な屈折率や色相等、複数の機能を備えている必要がある。
かかる塗工膜の製造方法は、通常、前記基材上に塗工液を塗工する塗工工程を備える。前記塗工工程では、前記塗工膜に上記のような複数の機能を付与するために、複数の成分を含む塗工液を用いることが一般的となっている。
前記塗工液に含まれる各成分の組み合わせによっては、前記塗工液に増粘等が生じて流動性が低下し、塗工が困難になるおそれがある。特に、前記複数の成分のなかに反応によって高分子量化するような成分が含まれる場合、前記塗工液の塗工が困難になり易い。これに対して、例えば、特許文献1には、各成分を混合して塗工液を調製する混合部と、前記混合部から移送された前記塗工液を基材上に塗工する塗工部とを備え、前記塗工部が前記混合部に近接した状態で連結された塗工装置を用いる塗工膜の製造方法が記載されている。この製造方法によれば、前記混合部と前記塗工部とが近接した状態で連結されているため、前記塗工液の流動性(粘性)が失われる前に、前記塗工液を塗工できるとされている。
特開2019−25404号公報
上記のように、従来の塗工膜の製造では、複数種の成分を含有する1つの塗工液を用いることが一般的となっている。また、塗工膜に劣化抑制等の任意的な機能を付与するために、塗工液には、通常、酸化防止剤や光安定剤等の添加剤(任意成分)を含ませる必要がある。すなわち、従来技術では、1つの塗工液に何種類もの成分を含有させる必要がある。このため、各成分の種類や濃度を変更する場合には、その都度塗工装置の組み換えや洗浄が必要となり、労力や時間を要することとなる。
また、添加剤のような任意成分は、塗工膜の全体に分散されることが好ましい。よって、従来の塗工膜の製造では、通常、塗工液中においてもこれらの成分を分散させる工程が必要となる。
上記事情に鑑み、本発明は、比較的効率的であり且つ所定の成分を容易に分散させることができる塗工膜の製造方法を提供することを課題とする。
本発明に係る塗工膜の製造方法は、
第1成分を含む第1塗工液と、第2成分を含む第2塗工液とを用い、
前記第1塗工液と前記第2塗工液とが直接的に積層した塗工液層を形成する塗工工程を備え、
前記塗工液層の形成後に、前記第2成分を前記第1塗工液に移行させる。
斯かる構成によれば、第1成分を含む第1塗工液と、第2成分を含む第2塗工液とを用いるため、塗工膜に含ませようとする成分の種類や濃度を変更し易くなり、比較的効率的となる。また、塗工液層を形成した後に第2成分を第1塗工液に移行させるため、第1成分及び第2成分の両方を分散させた塗工液を調製する必要がなく、しかも、第2成分を比較的容易に分散させることができる。
また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、好ましくは、前記第2成分の分子量が、55,000以下である。
斯かる構成によれば、第2成分の分子量が55,000以下であることによって、塗工液層を形成した後に、第2成分が第1塗工液に移行し易くなり、第2成分をさらに容易に分散させることができる。
また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、好ましくは、前記第1成分がポリマーである。
斯かる構成によれば、第1成分がポリマーであっても、塗工液層を形成した後に、第1成分中に第2成分を分散させることができる。
また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、好ましくは、互いに反応し得る前記第1成分と前記第2成分とを用いる。
このような第1成分及び第2成分の両方を含有する塗工液を用いる場合、これらの成分の反応によって該塗工液に増粘が生じるおそれがある。このため、特許文献1記載の製造方法では、前記混合部から前記塗工部への前記塗工液の移送や、前記塗工部による前記塗工液の塗工の際に、前記塗工液に増粘が生じ、塗工不良が生じるおそれがある。これに対して、上記構成によれば、塗工液層を形成した後に、第2成分を第1塗工液へ移動させるため、両成分を含む塗工液を用いることに起因する塗工不良が抑制される。
さらに、第1塗工液中に第2成分を移行させることができるため、第1成分と第2成分との反応を十分に進行させることができる。
また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、好ましくは、反応によって高分子量化する前記第1成分と、該第1成分を高分子量化させる前記第2成分とを用いる。
斯かる構成によれば、このような第1成分及び第2成分の組み合わせであっても、上記のような塗工不良が抑制され、しかも、第1成分を第2成分によって十分に高分子量化させることができる。
また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、好ましくは、前記塗工液層を乾燥固化させることによって前記塗工膜を形成する。
また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、好ましくは、前記塗工膜が単層である。
斯かる構成によれば、塗工膜が単層であることによって、各成分に基づいて発揮される機能を塗工膜の厚み方向にわたって発揮させることができる。
以上の通り、本発明によれば、比較的効率的であり且つ所定の成分を容易に分散させることができる製造方法を提供することができる。
図1は、一実施形態に係る塗工膜の製造方法に用いる塗工装置における塗工部の概略図である。 図2は、図1の塗工装置の変更例を示す図である。 図3は、別の実施形態に係る塗工膜の製造方法に用いる塗工装置における塗工部の概略図である。 図4は、図3の塗工装置の変更例を示す図である。 図5は、実施例におけるFT−IR(ATR法)の赤外吸収スペクトルである。 図6は、実施例におけるTOF−SIMSのデプスプロファイルである。 図7は、第2成分の分子量の違いによる第1塗工液への移動のし易さを示す図である。 図8は、第1成分及び第2成分の両方を含む塗工液の粘度上昇を示すグラフである。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る塗工膜の製造方法について説明する。
図1〜2に示すように、本実施形態に係る塗工膜の製造方法は、反応によって高分子量化する第1成分を含む第1塗工液11と、前記第1成分を高分子量化させる第2成分を含む第2塗工液12とを調製する準備工程と、ダイコータAと呼ばれる塗工部を備える塗工装置を用いて第2塗工液12が直接的に第1塗工液11上に塗工された塗工液層10を形成する塗工工程と、塗工液層10を乾燥固化させる乾燥工程と、を備える。前記塗工膜は単層の塗工膜であることが好ましく、これによって、上記のような前記第1成分と前記第2成分とを用いる場合であっても、厚み方向における物性の均一性に優れる塗工膜を製造することができる。
本実施形態では、ダイコータAを用いる前記塗工膜の製造方法について例示する。本実施形態で用いるダイコータAは、第1塗工液11を吐出するためのスロットa11が形成された第1のダイa1と、第2塗工液12を吐出するためのスロットa21が形成された第2のダイa2とを備えている。第1のダイa1及び第2のダイa2は、ローラ部材bに支持されたフィルムFであってスロットa11及びスロットa21に近接するように走行するフィルムFに、スロットa11及びスロットa21から吐出させた各塗工液を塗工するように構成されている。より具体的には、第1のダイa1がフィルムF上に第1塗工液11を塗工し、第2のダイa2が第1塗工液11上に直接的に第2塗工液12を塗工し、それによって、フィルムFの表面に塗工液層10を形成するように構成されている。第1のダイa1及び第2のダイa2は、ローラ部材bの周方向に沿って互いに間隔を空けて配されることで、第1塗工液11を塗工した後、一定時間経過後に第2塗工液12を塗工するように構成されていてもよい(図1)。また、第1のダイa1及び第2のダイa2は、各塗工液を同時にフィルムFに塗工するように構成されていてもよい(図2)。
第1のダイa1又は第2のダイa2から吐出される塗工液の流量は、塗工液層10が維持され易くなるように設定されることが好ましい。また、前記塗工膜の厚みが均一になるように、前記流量は一定であることが好ましい。なお、塗工液の流量が一定とは、定常運転時において、[最大流量−最小流量]/平均流量で算出される値が、0.2以下、好ましくは0.1以下であることを意味する。また、前記流量は、質量流量を意味するものとする。
スロットa11及びスロットa21の高さ(幅方向に対して直交方向における開口距離)は、通常、0.01〜5mmである。また、スロットa11及びスロットa21の幅は、通常、200〜5000mmである。なお、前記高さは、スロットを幅方向に10等分する9点の高さの平均高さを意味するものとする。
前記準備工程では、前記第1成分と前記第2成分との混合によって、前記第1成分と前記第2成分とが反応する組み合わせを選択することが好ましく、前記第1成分が高分子量化する各成分の組み合わせを選択することが好ましい。前記第1成分と前記第2成分とは、これらが単に混合されるのみで、前記第1成分と前記第2成分との反応が進行する組み合わせ、又は、前記第1成分が高分子量化する組み合わせであることが好ましい。
前記高分子量化は、例えば、前記第2成分により促進される前記第1成分どうしの重合や、前記第1成分の前記第2成分による硬化や架橋等が挙げられる。
上記のようなダイコータAを用いる塗工膜の製造では、一般的に、塗工される前の塗工液の温度が10〜40℃に設定される。よって、従来は、前記温度範囲で、互いに反応する前記第1成分と前記第2成分との組み合わせ、特に、前記第1成分の高分子量化が開始されるような前記第1成分と前記第2成分との組み合わせを採用することは、塗工前の塗工液に増粘が生じるため困難であった。これに対して、本実施形態の塗工膜の製造方法によれば、従来は採用することが困難と考えられていた前記第1成分と前記第2成分との組み合わせを採用することが可能となる。よって、このような条件下にて、互いに反応する前記第1成分と前記第2成分との組み合わせ、特に、前記第1成分の高分子量化が開始するような前記第1成分と前記第2成分との組み合わせが好ましい。
より具体的には、前記第1成分と前記第2成分との組み合わせとしては、50℃以上の加熱条件にて、前記第1成分の少なくとも一部が高分子量化する組み合わせであることが好ましい。例えば、前記第1成分と前記第2成分とを10〜40℃のいずれかの温度条件下で60分程度撹拌することによって混合して得られる混合物を調製し、調製直後から10分経過後の該混合物の粘度が、前記第1成分の粘度に対して10%以上増加するような、前記第1成分と前記第2成分との組み合わせが好ましい。なお、前記第1成分と前記第2成分との組み合わせは、紫外線等の活性エネルギー線の照射によって前記第1成分の高分子量化が促進されるような組み合わせであってもよい。これによって、従来は採用することが困難と考えられていた成分を用いた塗工膜の形成が可能となり、塗工膜の種類や機能を増やすことが可能となり得る。
なお、前記粘度は、レオメータ(HAAKE社製)により測定されるものとする。また、測定条件は、せん断速度1[1/s]、温度20℃とする。
前記第1成分及び前記第2成分としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、又はオレフィン系接着剤等の二液混合型接着剤を構成し得る2成分が挙げられる。前記二液硬化型接着剤は、硬化するまでの時間を評価する指標となるポットライフが比較的短いものであることが好ましい。前記二液硬化型接着剤は、通常、前記第1成分としてのポリマー(主剤)と、前記第2成分としての硬化剤又は架橋剤とを含み、これらが硬化反応又は架橋反応することによって硬化するように構成されている。
前記第2成分は、低分子量化合物であることが好ましい。具体的には、該低分子量化合物は、分子量が55,000以下であることが好ましく、30,000以下であることがより好ましい。これによって、塗工液層10の形成後に、第1塗工液11に前記第2成分が移行し易くなり、特に、前記単層の塗工膜を形成し易くなる。
本実施形態において、前記第2成分の分子量は、重量平均分子量を意味する。なお、前記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。なお、前記第1成分としての前記ポリマーの重量平均分子量は、特に限定されない。
前記第2成分としては、前記第1成分を架橋する架橋剤を含むことが好ましい。また、前記第2成分としては、前記架橋剤に代えて、又は、前記架橋剤とともに、後述するその他の添加剤を含んでいてもよい。前記第2成分が前記第1成分を高分子量化する成分を含まない場合には、第2塗工液12は、前記第1成分又はこれに類する成分を含んでいてもよく、この場合、塗工膜は、第1塗工液11から形成される第1層と、第2塗工液12から形成される第2層とを含む積層構造を有していてもよい。
前記アクリル系接着剤を構成する前記第1成分としては、(メタ)アクリル系ポリマーであることが好ましい。前記(メタ)アクリル系ポリマーは、アルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有する。なお、(メタ)アクリレートは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
前記(メタ)アクリル系ポリマーの主骨格を構成する、前記アルキル(メタ)アクリレートとしては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基の炭素数1〜18のものが挙げられる。前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、アミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、イソミリスチル基、ラウリル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。前記アルキル(メタ)アクリレートは単独で又は複数種を組み合わせて使用することができる。前記アルキル基の平均炭素数は、3〜9であることが好ましい。
前記(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマーとしては、前記アルキル(メタ)アクリレート以外にも、芳香環含有(メタ)アクリレート、アミド基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマー、ヒドロキシル基含有モノマーからなる群より選ばれる1つ以上の共重合モノマーが挙げられる。前記共重合モノマーは、単独で又は複数種を組み合わせて使用することができる。
前記芳香環含有(メタ)アクリレートは、その構造中に芳香環構造を含み、且つ、(メタ)アクリロイル基を含む化合物である。前記芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環等が挙げられる。
前記芳香環含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノール(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性クレゾール(メタ)アクリレート、フェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシベンジル(メタ)アクリレート、クロロベンジル(メタ)アクリレート、クレジル(メタ)アクリレート、ポリスチリル(メタ)アクリレート等のベンゼン環を有するもの;ヒドロキシエチル化β−ナフトールアクリレート、2−ナフトエチル(メタ)アクリレート、2−ナフトキシエチルアクリレート、2−(4−メトキシ−1−ナフトキシ)エチル(メタ)アクリレート等のナフタレン環を有するもの;ビフェニル(メタ)アクリレート等のビフェニル環を有するもの等が挙げられる。
前記アミド基含有モノマーは、その構造中にアミド基を含み、且つ、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。前記アミド基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−ヘキシル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メチロール−N−プロパン(メタ)アクリルアミド、アミノメチル(メタ)アクリルアミド、アミノエチル(メタ)アクリルアミド、メルカアプトメチル(メタ)アクリルアミド、メルカプトエチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー;N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−(メタ)アクリロイルピペリジン、N−(メタ)アクリロイルピロリジン等のN−アクリロイル複素環モノマー;N−ビニルピロリドン、N−ビニル−ε−カプロラクタム等のN−ビニル基含有ラクタム系モノマー等が挙げられる。
前記カルボキシル基含有モノマーは、その構造中にカルボキシル基を含み、且つ、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。前記カルボキシル基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸等が挙げられる。
前記ヒドロキシル基含有モノマーは、その構造中にヒドロキシル基を含み、且つ、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。前記ヒドロキシル基含有モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10−ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12−ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレート等が挙げられる。
前記モノマー成分としては、前記アルキル(メタ)アクリレート、及び前記共重合モノマー以外にも、(メタ)アクリロイル基又はビニル基等の不飽和二重結合を有する重合性の官能基を有する、その他の共重合モノマーを用いることができる。前記その他の共重合モノマーは単独で又は複数種を組み合わせて使用することができる。
前記その他の共重合モノマーとしては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物基含有モノマー;アクリル酸のカプロラクトン付加物;アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート等のスルホン酸基含有モノマー;2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の燐酸基含有モノマー;アミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;N−(メタ)アクリロイルオキシメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクリロイル−6−オキシヘキサメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクリロイル−8−オキシオクタメチレンスクシンイミド等のスクシンイミド系モノマー;N−シクロヘキシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のマレイミド系モノマー;N−メチルイタコンイミド、N−エチルイタコンイミド、N−ブチルイタコンイミド、N−オクチルイタコンイミド、N−2−エチルヘキシルイタコンイミド、N−シクロヘキシルイタコンイミド、N−ラウリルイタコンイミド等のイタコンイミド系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニル系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアノアクリレート系モノマー;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のグリコール系(メタ)アクリレート;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フッ素(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート、2−メトキシエチルアクリレート等の(メタ)アクリレートモノマー;3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、4−ビニルブチルトリメトキシシラン、4−ビニルブチルトリエトキシシラン、8−ビニルオクチルトリメトキシシラン、8−ビニルオクチルトリエトキシシラン、10−メタクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、10−アクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、10−メタクリロイルオキシデシルトリエトキシシラン、10−アクリロイルオキシデシルトリエトキシシラン等のケイ素原子を含有するシラン系モノマー等が挙げられる。
また、前記その他の共重合モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の不飽和二重結合を2個以上有する多官能性モノマーが挙げられる。
前記アクリル系接着剤を構成する前記第2成分としては、イソシアネート系架橋剤及び/又は過酸化物系架橋剤が好ましく、該イソシアネート系架橋剤と該過酸化物系架橋剤とを併用することがより好ましい。
前記イソシアネート系架橋剤としては、イソシアネート基(イソシアネート基をブロック剤又は数量体化等により一時的に保護したイソシアネート再生型官能基を含む)を少なくとも2つ有する化合物を用いることができる。例えば、一般にウレタン化反応に用いられる公知の脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート等が用いられる。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
前記脂環族イソシアネートとしては、例えば、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソソアネート、2,6−トリレンジイソソアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
上記の他、前記イソシアネート系架橋剤としては、上記ジイソシアネートの多量体(2量体、3量体、5量体等)、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと反応させたウレタン変性体、ウレア変性体、ビウレット変性体、アルファネート変性体、イソシアヌレート変性体、カルボジイミド変性体等を用いることもできる。
前記イソシアネート系架橋剤の市販品としては、例えば、東ソー(株)製の、商品名「ミリオネートMT」、「ミリオネートMTL」、「ミリオネートMR−200」、「ミリオネートMR−400」、「コロネートL」、「コロネートHL」、「コロネートHX」、三井化学(株)製の、商品名「タケネートD−110N」、「タケネートD−120N」、「タケネートD−140N」、「タケネートD−160N」、「タケネートD−165N」、「タケネートD−170HN」、「タケネートD−178N」、「タケネート500」、「タケネート600」等が挙げられる。
前記イソシアネート系架橋剤としては、芳香族ポリイソシアネート及びその変性体である芳香族ポリイソシアネート系化合物、脂肪族ポリイソシアネート及びその変性体である脂肪族ポリイソシアネート系化合物が好ましい。芳香族ポリイソシアネート系化合物は、架橋速度とポットライフのバランスがよく好適に用いられる。芳香族ポリイソシアネート系化合物としては、特に、トリレンジイソソアネート及びその変性体が好ましい。
前記過酸化物としては、加熱又は光照射によりラジカル活性種を発生して粘着剤組成物のベースポリマー((メタ)アクリル系ポリマー)の架橋を進行させるものであれば適宜使用可能であるが、作業性や安定性を勘案して、1分間半減期温度が80℃〜160℃である過酸化物を使用することが好ましく、90℃〜140℃である過酸化物を使用することがより好ましい。
前記過酸化物としては、例えば、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:90.6℃)、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:92.1℃)、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:92.4℃)、t−ブチルパーオキシネオデカノエート(1分間半減期温度:103.5℃)、t−ヘキシルパーオキシピバレート(1分間半減期温度:109.1℃)、t−ブチルパーオキシピバレート(1分間半減期温度:110.3℃)、ジラウロイルパーオキシド(1分間半減期温度:116.4℃)、ジ−n−オクタノイルパーオキシド(1分間半減期温度:117.4℃)、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(1分間半減期温度:124.3℃)、ジ(4−メチルベンゾイル)パーオキシド(1分間半減期温度:128.2℃)、ジベンゾイルパーオキシド(1分間半減期温度:130.0℃)、t−ブチルパーオキシイソブチレート(1分間半減期温度:136.1℃)、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン(1分間半減期温度:149.2℃)等が挙げられる。なかでも特に架橋反応効率が優れることから、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(1分間半減期温度:92.1℃)、ジラウロイルパーオキシド(1分間半減期温度:116.4℃)、ジベンゾイルパーオキシド(1分間半減期温度:130.0℃)等が好ましい。
なお、前記過酸化物の半減期とは、過酸化物の分解速度を表す指標であり、過酸化物の残存量が半分になるまでの時間をいう。任意の時間で半減期を得るための分解温度や、任意の温度での半減期時間に関しては、メーカーカタログ等に記載されており、例えば、日本油脂(株)の「有機過酸化物カタログ第9版(2003年5月)」等に記載されている。
前記アクリル系接着剤を構成する前記第2成分(具体的には、前記イソシアネート系架橋剤及び/又は前記過酸化物系架橋剤)の使用量は、前記(メタ)アクリル系ポリマー100質量部に対して、通常0.01〜20質量部であり、好ましくは0.1〜3質量部である。また、該使用量は、前記(メタ)アクリル系ポリマーを含む第1塗工液11と前記架橋剤を含む第2塗工液12とが混合されることのみで、これら塗工液の混合物に増粘を生じさせるような量であってもよく、例えば、該使用量は20質量部以上であってもよい。
前記ウレタン系接着剤を構成する前記第1成分としては、ウレタン系ポリマーであってもよく、該ウレタン系ポリマーは、ポリオール系化合物とポリイソシアネート系化合物との反応物であるウレタンプレポリマーであることが好ましい。
前記ポリオールとしては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ひまし油系ポリオール等が挙げられる。
前記ポリエステルポリオールは、例えば、ポリオール成分と酸成分とのエステル化反応によって得ることができる。
前記ポリオール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,8−デカンジオール、オクタデカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ヘキサントリオール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
前記酸成分としては、例えば、コハク酸、メチルコハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸、1,14−テトラデカン二酸、ダイマー酸、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2−エチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェエルジカルボン酸、これらの酸無水物等が挙げられる。
前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
前記ポリカプロラクトンポリオールとしては、例えば、ε−カプロラクトン、σ−バレーロラクトン等の環状エステルモノマーの開環重合により得られるカプロラクトン系ポリエステルジオール等が挙げられる。
前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、前記ポリオール成分とホスゲンとを重縮合反応させて得られるポリカーボネートポリオール;前記ポリオール成分と、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロビル、炭酸ジイソプロピル、炭酸ジブチル、エチルブチル炭酸、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、炭酸ジフェニル、炭酸ジベンジル等の炭酸ジエステル類とをエステル交換縮合させて得られるポリカーボネートポリオール;前記ポリオール成分を2種以上併用して得られる共重合ポリカーボネートポリオール;前記各種ポリカーボネートポリオールとカルボキシル基含有化合物とをエステル化反応させて得られるポリカーボネートポリオール;前記各種ポリカーボネートポリオールとヒドロキシル基含有化合物とをエーテル化反応させて得られるポリカーボネートポリオール;前記各種ポリカーボネートポリオールとエステル化合物とをエステル交換反応させて得られるポリカーボネートポリオール;前記各種ポリカーボネートポリオールとヒドロキシル基含有化合物とをエステル交換反応させて得られるポリカーボネートポリオール;前記各種ポリカーボネートポリオールとジカルボン酸化合物とを重縮合反応させて得られるポリエステル系ポリカーボネートポリオール;前記各種ポリカーボネートポリオールとアルキレンオキサイドとを共重合させて得られる共重合ポリエーテル系ポリカーボネートポリオール;等が挙げられる。
前記ひまし油系ポリオールとしては、例えば、ひまし油脂肪酸と前記ポリオール成分とを反応させて得られるひまし油系ポリオールが挙げられる。具体的には、例えば、ひまし油脂肪酸とポリプロピレングリコールとを反応させて得られるひまし油系ポリオールが挙げられる。
前記ウレタン系接着剤を構成する前記第2成分としては、前記ポリオール系化合物又は前記ポリオール成分が好ましい。
前記ウレタン系接着剤を構成する前記第2成分(具体的には前記ポリオール系化合物又は前記ポリオール成分)の使用量は、前記(メタ)アクリル系ポリマー100質量部に対して、通常0.01〜20質量部であり、好ましくは0.1〜3質量部である。また、該使用量は、前記(メタ)アクリル系ポリマーを含む第1塗工液11と前記架橋剤を含む第2塗工液12とが混合されることのみで、これら塗工液の混合物に増粘を生じさせるような量であってもよく、例えば、該使用量は20質量部以上であってもよい。
前記エポキシ系接着剤を構成する前記第1成分としては、エポキシ系樹脂であってもよい。
前記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂等のビスフェノール系エポキシ樹脂が挙げられる。
前記エポキシ系接着剤を構成する前記第2成分としては、アミン系化合物が好ましい。
前記アミン系化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族アミン化合物、N−アミノエチルピペラジン等の環状脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、m−キシレンジアミン等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。
前記エポキシ樹脂100質量部に対する前記アミン系化合物の使用量は、通常0.01〜100質量部である。また、該使用量は、前記エポキシ樹脂を含む第1塗工液11と前記アミン系化合物を含む第2塗工液12とが混合されることのみでこれら塗工液の混合物に増粘を生じさせるような量であってもよく、例えば、該使用量は100質量部以上であってもよい。
前記添加剤としては、例えば、着色剤、顔料等の粉体、染料、界面活性剤、可塑剤、粘着性付与剤、表面潤滑剤、レベリング剤、軟化剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、無機又は有機の充填剤、シランカップリング剤、金属粉、粒子状、箔状物等を使用することができる。また、制御できる範囲内で、還元剤を加えてのレドックス系を採用してもよい。
前記添加剤の使用量は、前記(メタ)アクリル系ポリマー100質量部に対して、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましく、又は1質量部以下であることがより好ましい。
さらに、前記第2成分は、イオン性化合物を含んでいてもよい。前記イオン性化合物としては、特に限定されるものではなく、本分野において用いられるものを好適に用いることができる。例えば、特開2015−4861号公報に記載されているものを挙げることができ、それらの中でも、(ペルフルオロアルキルスルホニルイミド)リチウム塩が好ましく、ビス(トリフルオロメタンスルホニルイミド)リチウムがより好ましい。また、前記イオン性化合物の使用量は、特に限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲とすることができるが、例えば、前記(メタ)アクリル系ポリマー100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることがさらに好ましく、1質量部以下であることが特に好ましい。
第1塗工液11の総質量に対する前記第1成分の質量割合は、3〜70質量%であることが好ましい。また、第2塗工液12の総質量に対する前記第2成分の質量割合は、0.01〜80質量%であることが好ましい。
第1塗工液11及び第2塗工液12には、前記第1成分及び前記第2成分の他、粘度を調節するための溶媒を含ませてもよい。第1塗工液11及び第2塗工液12のそれぞれに含ませる前記溶媒は、同種のものであることが好ましい。これによって、単層の塗工膜を形成し易くなる。前記溶媒としては、酢酸エチル、トルエンまたはこれらの混合溶媒が好ましい。
第1塗工液11及び第2塗工液12の粘度は、0.0005〜1,000Pa・sであることが好ましい。なお、前記粘度は、レオメータ(HAAKE社製)により測定されるものとする。また、測定条件は、せん断速度1[1/s]、温度20℃とする。
また、第1塗工液11及び第2塗工液12の少なくとも一方に、前記第1成分と前記第2成分との架橋反応を促進する触媒を含ませてもよい。前記触媒としては、例えば、有機金属触媒が挙げられる。
前記塗工工程では、第2塗工液12が直接的に第1塗工液11上に塗工された塗工液層10を形成することが重要である。言い換えれば、第1塗工液11と第2塗工液12とが互いに分離した塗工液層10を形成するように各塗工液を塗工するウェットオンウェット法を採用する。これによって、塗工液層10形成後に、前記第2成分や前記触媒の第1塗工液11への移行が生じ得る。このように、前記ウェットオンウェット法を採用することで、一時的に分離して塗工液層10を形成していた各塗工液が塗工後において混ざり合いつつ硬化が開始され、前記第2成分が塗工液層10に均一に分散し、前記単層の塗工膜を形成することが可能となる。
塗工液層10においては、前記第1成分と前記第2成分との接触によって前記第1成分の高分子量化の一部が進行してもよい。特に、第1塗工液11と第2塗工液12との境界面付近には、高分子量化した前記第1成分によって中間層が形成され得る。このような状態となった場合であっても、前記乾燥工程において、前記第2成分が第1塗工液11に十分に移行するため、塗工液を全体にわたって架橋させることができる。
前記塗工工程に前記ウェットオンウェット法を採用する利点として、前記第1成分を含む前記第1塗工液と、前記第2成分を含む前記第2塗工液とを用いるため、前記塗工膜に含ませようとする成分の種類や濃度を変更し易くなることが挙げられる。例えば、図1において、第1のダイa1を前記第1塗工液専用とし、第2のダイa2を前記第2塗工液専用とした場合には、各ダイの塗工液の流量を調節することによって、塗工膜に含有させる前記第1成分や前記第2成分の濃度を調節することが可能となる。また、塗工膜に含有させる成分(例えば前記添加剤)を増やす場合には、該成分を含む塗工液専用のダイを増設すればよい。このように、本実施形態の塗工膜の製造方法は、従来技術における塗工装置の組み換えや洗浄操作の量が軽減され、効率的なものとなる。
前記乾燥工程では、前記塗工部の下流側に設置された乾燥部によって、前記第1成分と前記第2成分との架橋反応を促進させる工程である。前記乾燥工程では、例えば、加熱することによって架橋反応を促進させてもよく、前記活性エネルギー線の照射によって架橋反応を促進させてもよい。言い換えれば、前記乾燥部は、前記熱硬化性ポリマーを硬化させる加熱部を有していてもよく、前記光硬化性ポリマーを硬化させる光照射部を有していてもよい。加熱部の温度は、通常、50〜160℃に設定される。
前記乾燥工程では、塗工液層10を乾燥固化させることによって前記単層の塗工膜を形成することが好ましい。前記単層の塗工膜には、該塗工膜の厚み方向にわたって前記第2成分(特に前記架橋剤)が含まれていることが好ましい。なお、前記塗工膜の厚み方向にわたって前記第2成分(前記架橋剤)が存在することは、実施例に記載の二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)によって確認することができる。
なお、本発明に係る塗工膜の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る塗工膜の製造方法は、上記の作用効果によって限定されるものではない。本発明に係る塗工膜の製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、前記第2成分を含む第2塗工液12が直接的に前記第1成分を含む第1塗工液11上に塗工された塗工液層10を形成する態様を示したが、前記第1成分を含む第1塗工液11が直接的に前記第2成分を含む第2塗工液12上に塗工された塗工液層10を形成してもよい。
また、ダイコータは、図1〜4に記載の配置に限定されず、水平方向に対して傾斜するように配置されても良い。また、塗膜液層10を形成可能なものであれば、ダイコータに限らず、例えばグラビアコータ、テンションウェブコータ、バーコータ等も使用可能である。
また、上記実施形態では、前記第1成分と前記第2成分とを用いる態様を示したが、これに限定されず、これらに加えて、第3成分を用いてもよく、該第3成分は、前記触媒であってもよい。また、これに伴って、ダイコータAは、3つ以上のダイa1、a2、a3を有するものであってもよい(図3及び4)。
以下、実施例を示すことにより、本発明をさらに説明する。
[使用原料]
第1成分:下記のように調製したアクリル系ポリマーa(重量平均分子量270万)を用いた。
(アクリル系ポリマーaの調製)
攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管、冷却器を備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート92質量部、N−アクリロイルモルホリン(ACMO)5質量部、アクリル酸2.9質量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート0.1質量部、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部、酢酸エチル100質量部を仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入して窒素置換した後、フラスコ内の液温を55℃付近に保って8時間重合反応を行い、アクリル系ポリマーa溶液を調製した。調製したアクリル系ポリマーaの重量平均分子量は270万であった。
第2成分:トリメチロールプロパンとキシレンジイソシアネートとの反応物であるポリイソシアネート変性体(三井化学株式会社製タケネートD110N)を架橋剤として用いた。
[実施例1]
上記使用原料を用い、下記の工程に従って塗工膜を形成した。
[準備工程]
第1塗工液:溶媒として酢酸エチルを用い、第1成分たるアクリル系ポリマーaの質量割合が5質量%となるように第1塗工液を調製した(粘度0.4Pa・s)。
第2塗工液:溶媒として酢酸エチルを用い、第2成分たるポリイソシアネート変性体の質量割合が0.15質量%となるように第2塗工液を調製した(粘度0.0005Pa・s)。
[塗工工程〜乾燥工程]
下記表1の製造条件にて、アプリケーターでバーコートし、加熱装置を用い、基材上に塗工膜を形成した。形成した塗工膜の平均厚みは135μmであった。また、該塗工膜に含まれる架橋剤の含有量は1.05質量部であった。
Figure 0006964173
[評価1:FT−IR(ATR法)による塗工膜の分析]
上記で形成した塗工膜のうち、基材との接着面側の面部(接着面部)及び表面側の面部(表面部)に架橋剤(第2成分)が存在するかを、FT−IR(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、Nicolet iN10、iZ10)によって確認した。結果を図5に示した。
図5におけるP1は前記接着面部におけるスペクトルを示し、P2は前記表面部(気液界面)におけるスペクトルを示す。P1及びP2のそれぞれのスペクトルは、第1成分のみを別途分析したRで示されるスペクトルと比較して、波数に対する吸光度の変化が同様のパターンを示した。この結果から、塗工液層のうちP2に相当する側に存在していた架橋剤が、塗工後から乾燥後において、P1側へ移行していることを確認することができた。すなわち、製造時に架橋剤が全体にわたって分散したことが示唆された。
[評価2:TOF−SIMSによる塗工膜の分析]
上記で形成した塗工膜の前記接着面部から前記表面部にわたる架橋剤の存在について、TOF−SIMS(ULVAC−PHI社製、TRIFT−V)を用いて確認した。
(TOF−SIMSの分析条件)
エッチングイオン:Arガスクラスターイオン
エッチングイオン加速電圧:20kV
エッチング面積:700μm角
照射した1次イオン:Bi 2+
1次イオン加速電圧:30kV
測定極性:負イオン
TOF−SIMSにより測定して得られた塗工膜のデプスプロファイルを図6に示した。図6に示されるように、塗工膜の前記表面部(P2)から前記接着面部(P1)にわたって、架橋剤由来のイオンが検出された。よって、製造時に、架橋剤が全体にわたって分散したことが認められた。この結果から、上記で形成した塗工膜は、塗工液の全体に分散した架橋剤によってアクリル系ポリマーが架橋された単層の塗工膜であると言える。
[参考実験1:第2成分の分子量による移行のし易さについて]
分子量230万のアクリル系ポリマーbを調製し、該アクリル系ポリマーbをトルエン又は酢酸エチルに溶解し、第1塗工液とした。また、該アクリル系ポリマーbと図7に示す種々の分子量を有する第2成分の1つとをトルエン又は酢酸エチルに溶解し、第2塗工液とした。調製した第1塗工液及び第2塗工液を用い、各塗工液の厚みが10μmとなるように塗工液層を形成し、実施例1と同様にして乾燥させ、塗工膜を形成した。
得られた塗工膜について、基材との接着面部に第2成分が存在するかを、FT−IR(ATR法)によって確認した。
図7に示されるように、第2成分の第1塗工液への移行のし易さという観点から、第2成分の分子量は、55,000以下であることが好ましいことがわかった。
[参考実験2:第1成分と第2成分との混合による粘度上昇について]
次に、実施例1と同様の第1成分(アクリル系ポリマーa)及び第2成分(ポリイソシアネート変性体)を用い、これらを予め混合した塗工液を調製し、該塗工液を3時間撹拌し、経時的な粘度の変化を観察した(混合後1時間及び3時間)。結果を図8に示した。図8に示したように、せん断速度1[1/s](20℃)における、混合後1時間後の塗工液の粘度(約6Pa・s)は、第1成分のみの粘度(約5Pa・s)に対して、約20%増加していることが認められた。また、混合後3時間後の塗工液の粘度(約8Pa・s)は、第1成分のみの粘度(約5Pa・s)に対して、約60%増加していることが認められた。
[比較例1]
また、参考実験2において3時間撹拌した塗工液を用い、実施例1と同様にして塗工膜を形成することを試みた。その結果、基材上に均一な厚みの塗工液を塗工することができず、得られた塗工膜は実用性に乏しく使用できるものではなかった。
10:塗工液層、11:第1塗工液、12:第2塗工液、
A:ダイコータ、F:フィルム、
a1:第1のダイ、a11:スロット、a2:第2のダイ、a21:スロット、
a3:第3のダイ、b:ローラ部材

Claims (8)

  1. 第1成分を含む第1塗工液と、第2成分を含む第2塗工液とを用いる塗工膜の製造方法であって、
    前記第1成分と前記第2成分とは、互いに反応し、且つ、前記第1成分と前記第2成分とを10〜40℃のいずれかの温度条件下で混合して調製される混合物の温度20℃での粘度が調製直後から10分経過後に前記第1成分の温度20℃での粘度に対して10%以上増加する、成分の組み合わせであり、
    ローラ部材により支持されて走行するフィルムに、前記第1塗工液と前記第2塗工液とが直接的に積層した塗工液層を形成する塗工工程を備え、
    前記塗工工程では、前記ローラ部材により支持されている前記フィルムに、該ローラ部材の周方向での同じ地点か、又は、周方向に沿って間隔を空けた2つの地点で前記第1塗工液と前記第2塗工液とを塗工し、
    前記塗工液層の形成後に、前記第2成分を前記第1塗工液に移行させる、塗工膜の製造方法。
  2. 前記塗工膜が接着剤である、請求項1に記載の塗工膜の製造方法。
  3. 前記塗工工程では、塗工装置を用い、
    前記塗工装置が、ダイコータ又はグラビアコータのいずれかである、請求項1又は2に記載の塗工膜の製造方法。
  4. 前記第2成分の分子量が、55,000以下である、請求項1乃至のいずれか1項に記載の塗工膜の製造方法。
  5. 前記第1成分がポリマーである、請求項1乃至のいずれか1項に記載の塗工膜の製造方法。
  6. 反応によって高分子量化する前記第1成分と、該第1成分を高分子量化させる前記第2成分とを用いる、請求項1乃至のいずれか1項に記載の塗工膜の製造方法。
  7. 前記塗工液層を乾燥固化させることによって前記塗工膜を形成する、請求項1乃至のいずれか1項に記載の塗工膜の製造方法。
  8. 前記塗工膜が単層である、請求項1乃至のいずれか1項に記載の塗工膜の製造方法。
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