JPWO2014208468A1 - 光硬化性樹脂フィルムの製造装置および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年6月25日に日本に出願された特願2013−132686号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
加熱温度を高めれば生産効率の問題は改善し得るが、その場合にはフィルムの変形や熱分解が懸念される。
[1]液状の光硬化性樹脂組成物からなる光硬化性樹脂層を一対の基材フィルムにより挟み込んでなる帯状の積層フィルムに光を照射して前記光硬化性樹脂層を硬化させて得た光硬化性樹脂フィルムを加熱して前記光硬化性樹脂層の硬度を高める加熱炉を有し、前記加熱炉は、前記光硬化性樹脂フィルムに遠赤外線を照射することによって前記光硬化性樹脂フィルムを加熱する1または複数の遠赤外線照射手段を有する光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
[2]前記遠赤外線照射手段は、前記加熱炉内に導入された前記光硬化性樹脂フィルムに対面するように設置された平板状の遠赤外線ヒータを有する前記[1]に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
[3]前記光硬化性樹脂フィルムをその長手方向に移送する移送手段をさらに有し、前記遠赤外線照射手段は、前記移送手段により移送される前記光硬化性樹脂フィルムに前記遠赤外線を照射する前記[1]または[2]に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
[4]前記複数の遠赤外線照射手段は、前記光硬化性樹脂フィルムの移送方向に沿って並べて設置され、かつ互いに独立に遠赤外線の照射量を設定できる前記 [1]から[3]のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
[5]前記光硬化性樹脂フィルムの少なくとも一方の側縁部は、前記一対の基材フィルムのみを積層して構成されている前記[1]から[4]のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
[6]前記光硬化性樹脂組成物は、多価アリルエステル樹脂である前記[1]から[5]のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
光は、例えば紫外線である。
加熱温度を高くする必要がないため、フィルムの変形や熱分解を抑制できる。
図6は、光硬化性樹脂フィルムの一例を示すもので、ここに示す光硬化性樹脂フィルム1は、液状の光硬化性樹脂組成物からなるフィルム状の光硬化性樹脂層2を一対の基材フィルム3,4により挟み込んでなる帯状体である。
なお、光硬化性樹脂フィルム1は、一方の側縁部のみが一対の基材フィルム3,4のみを積層して構成されていてもよい。
多価カルボン酸のアリルエステルモノマーの具体例としては、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジアリル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸ジアリル、メチルテトラヒドロフタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、コハク酸ジアリル、マレイン酸ジアリル等が挙げられる。これらアリルエステルモノマーは、必要に応じて2種以上使用することもでき、また、上述の具体例に限定されるものではない。
また、3価以上の多価アルコールの具体例としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジペンタリスリトール等が挙げられる。これらの多価アルコールの2種以上の混合物であってもよい。また、上述の具体例に限定されるものではない。
多価アリルエステル化合物と共重合させるラジカル重合性化合物は、多価アリルエステル化合物と共重合する化合物であれば特に制限はない。その具体例としては、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、アリルベンゾエート、α−ナフトエ酸アリル、β−ナフトエ酸アリル、2−フェニル安息香酸アリル、3−フェニル安息香酸アリル、4−フェニル安息香酸アリル、o−クロロ安息香酸アリル、m−クロロ安息香酸アリル、p−クロロ安息香酸アリル、o−ブロモ安息香酸アリル、m−ブロモ安息香酸アリル、p−ブロモ安息香酸アリル、2,6−ジクロロ安息香酸アリル、2,4−ジクロロ安息香酸アリル、2,4,6−トリブロモ安息香酸アリル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジアリル、3−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、4−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、エンディック酸ジアリル、クロレンド酸ジアリル、3,6−メチレン−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、トリメリット酸トリアリル、ピロメリット酸テトラアリル、ジフェン酸ジアリル等、コハク酸ジアリル、アジピン酸ジアリル等のアリルエステル類、ジベンジルマレート、ジベンジルフマレート、ジフェニルマレート、ジフェニルフマレート、ジブチルマレート、ジブチルフマレート、ジメトキエチルマレート、ジメトキシエチルフマレート等のマレイン酸ジエステル/フマル酸ジエステル類、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、1,9−ノナンジオールジ(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、ポリエチレンジリコールジ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、α−メチルスチレン、メトキシスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、カプロン酸ビニル等の脂肪族カルボン酸のビニルエステル;シクロヘキサンカルボン酸ビニルエステル等の脂環式ビニルエステル;安息香酸ビニルエステル、t−ブチル安息香酸ビニルエステル等の芳香族ビニルエステル、ジアリルカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、PPG社製商品名CR−39に代表されるポリエチレングリコールビス(アリル)カーボネート樹脂等のアリルカーボネート化合物、分子内に反応性の異なる重合性二重結合を有する(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸ビニルやマレイン酸ジアリル等の化合物、イソシアヌル酸トリアリルやシアヌル酸トリアリル等の窒素含有多官能アリル化合物、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等オリゴアクリレート類等が挙げられる。
基材ロール11は基材フィルム3を供給し、基材ロール12は基材フィルム4を供給する。
塗工部13は、不図示のモータにより駆動回転して一方の基材フィルム3をその長手方向に移送するバックアップロール21と、バックアップロール21の外周面に掛け回された一方の基材フィルム3上に、光硬化性樹脂組成物を塗工するスリットダイ22と、を備えている。
ラミネート部14は、基材フィルム3,4および光硬化性樹脂層2を挟み込む一対のロール14a、14bによって構成されている。
第2加工部7は、光硬化性樹脂フィルム1を供給する供給ロール31、光硬化性樹脂フィルム1を加熱する加熱炉32、光硬化性樹脂フィルム1を巻き取る巻取ロール33(図3参照)、を備えている。
遠赤外線ヒータ36は、アルミニウム合金、ステンレス鋼等からなる矩形の金属薄板37と、この金属薄板37の長手方向の両端面37a、37a間に貫通する貫通穴38に挿通する発熱体39とを有する。
遠赤外線放射層40の材料としては、遠赤外線放射材料、例えばシリカ(SiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化錫(SnO2)、酸化チタン(TiO2)、アルミナ(Al2O3)、ベリリア(BeO2)、コージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)などのII〜IV族の金属酸化物セラミックス、酸化鉄(Fe2O3)、酸化クロム(Cr2O3)、酸化ニッケル(NiO)、酸化コバルト(CoO)等などのII〜VIII族の金属酸化物セラミックス、炭化珪素(SiC)などの非酸化物セラミックス、およびそれらの混合物等が好適に用いられる。
遠赤外線放射層40には、遠赤外線放射材料を主成分とする粉体が合成樹脂、ガラス等の結合剤によって結合された材料を使用するのが好ましい。
遠赤外線放射層40の厚さは、例えば10〜100μmである。遠赤外線放射層40は、ディッピング法などにより形成することができる。
抵抗発熱体42の端部42a、42bは、図示せぬ電源(外部エネルギー源)に接続されている。
具体的には、炉本体34内には、水平配置された1または複数の遠赤外線ヒータ36からなる上面側ヒータ43と、水平配置された1または複数の遠赤外線ヒータ36からなる下面側ヒータ44とが設けられ、これらの間に光硬化性樹脂フィルム1が移送される移送空間45が確保されている。
ヒータブロック43A〜43Dは、例えば互いに同じ長さ寸法および面積を有する。このため、ヒータブロック43Aは、上面側ヒータ43のうち長さ方向の約4分の1の部分を構成し、他のヒータブロック43B〜43Dも、それぞれ上面側ヒータ43のうち長さ方向の約4分の1の部分を構成する。
ヒータブロック43A〜43Dは、それぞれ1または複数の遠赤外線ヒータ36からなる。
図示例では、ヒータブロック43A〜43Dは、それぞれ複数のヒータユニット46からなる。ヒータユニット46は1または複数の遠赤外線ヒータ36によって構成される。
ヒータブロック44A〜44Dは互いに同じ長さ寸法および面積を有する。このため、ヒータブロック44Aは、下面側ヒータ44のうち長さ方向の約4分の1の部分を構成し、ヒータブロック44B〜44Dも、それぞれ下面側ヒータ44のうち長さ方向の約4分の1の部分を構成する。
ヒータブロック44A〜44Dは、それぞれ1または複数の遠赤外線ヒータ36からなる。
図示例では、ヒータブロック44A〜44Dは、それぞれ複数のヒータユニット47からなる。ヒータユニット47は1または複数の遠赤外線ヒータ36によって構成される。
また、各ヒータブロックを構成する複数の遠赤外線ヒータ36は、それぞれ独立に遠赤外線の照射量を設定可能であることが好ましい。
このため、上面側ヒータ43および下面側ヒータ44は、移送方向D1の領域ごとに独立に加熱温度の設定ができる。例えば、ヒータブロック43A〜44Dごと、またはヒータユニット46、47ごとに独立に加熱温度の設定ができる。ヒータユニット46、47が複数の遠赤外線ヒータ36からなる場合には、その遠赤外線ヒータ36ごとに独立に加熱温度の設定ができる。
移送ローラ35は、軸部35aを光硬化性樹脂フィルム1の移送方向(図2の紙面に垂直な方向)に対して垂直に向けて水平に設置されている。
図1に示すように、複数の移送ローラ35は、光硬化性樹脂フィルム1の移送方向(図1の右方向)に間隔をおいて設けることができる。
図3に示すように、第1加工部6の塗工部13において一方の基材フィルム3の一方の面に液状の光硬化性樹脂組成物を塗工する(塗工工程)。
次いで、ラミネート部14において、塗工部13を通過した一方の基材フィルム3と、他方の基材ロール12から繰り出された他方の基材フィルム4とにより光硬化性樹脂層2を挟み込んで積層フィルム1とする(ラミネート工程)。
この際、光硬化性樹脂層2は、重合反応が完全には進行せず、未反応物が残る半硬化状態であってよい。光硬化性樹脂層2は、ゲル状〜固体状のいずれかの形態(例えばゲル状〜半固体状)となるのが好ましい。
これによって、光硬化性樹脂層2の硬度が高められた光硬化性樹脂フィルム1を得る。
実線は光硬化性樹脂フィルム1の温度変化を示す(試験1)。破線は光硬化性樹脂フィルム1に代えて基材フィルム3のみを加熱炉32に導入した場合の基材フィルム3の温度変化を示す(試験2)。
2点鎖線は上面側ヒータ43および下面側ヒータ44の設定温度を示す。
図示例では、加熱炉32の長さ方向のほぼ中央位置にピークがある温度分布となっている(試験1)。
また、試験1と試験2との比較により、光硬化性樹脂フィルム1の温度は、光硬化性樹脂層2の重合反応の反応熱により高くなっていることがわかる。
遠赤外線ヒータ36の遠赤外線の照射量は、この光硬化性樹脂層2の重合反応の反応熱を考慮に入れて定めるのが望ましい。
これによって、基材フィルム3,4の熱変形や熱分解を回避し、かつ光硬化性樹脂層2における重合反応を十分に進めることができる。
また、高温状態を長く維持しすぎると、基材フィルム3,4と光硬化性樹脂層2との密着が過剰に強くなって、後の工程において基材フィルム3,4を剥がすのが容易でなくなるが、図7の試験1に示すように、高温状態となる時間を短く設定することによって、このような事態を防止できる。
光硬化性樹脂フィルム1は、光硬化性樹脂層2を一対の基材フィルム3,4により挟み込んだ積層構造を有するため光硬化性樹脂層2への加熱効率が低くなりやすいが、遠赤外線は光硬化性樹脂フィルム1の深部にまで達してこれを加熱するため、加熱効率を高めることができる。
このため、光硬化性樹脂フィルム1の生産効率を高めることができる。また、熱損失を少なくし、エネルギー消費量を抑制することができる。
過剰加熱を原因とする基材フィルム3,4の変形により基材フィルム3,4が光硬化性樹脂層2から剥がれると、光硬化性樹脂層2内の重合開始剤が空気に触れて消費されて光硬化性樹脂層2の重合反応が不十分となる可能性があるが、製造装置10ではこのような事態を防止できるため、光硬化性樹脂層2の重合反応を十分に進行させることができる。
また、製造装置10では、加熱効率を高めることができるため、必要な加熱時間を短くできる。また、加熱炉32の移送方向D1の長さを短くすることもできる。
また、遠赤外線ヒータ36の採用により内部構造を簡略化できるため、製造装置10を小型化でき、装置の設置スペースの削減の点で有利である。
例えば、図7の試験1に示すように、温度上昇および降下を緩やかに設定することによって、光硬化性樹脂層2における重合反応を確実に進めることができる。特に、温度降下が急激であると重合反応の進行が不十分となりやすいが、温度降下の勾配を緩やかにすることによって、重合反応を確実に進行させ、光硬化性樹脂層2の硬度を高めることができる。
さらに、加熱炉32内の光硬化性樹脂フィルム1の幅方向の温度を均一化し、光硬化性樹脂フィルム1の特性を幅方向に均一化できる。
図6の光硬化性樹脂フィルム1の両側縁部は、一対の基材フィルム3,4のみを積層して構成されているが、他の部分と同様に光硬化性樹脂層2を一対の基材フィルム3,4により挟み込んで構成されてもよい。
なお、硬度の指標としては、JIS K6253、JIS K7215等がある。
2 光硬化性樹脂層
3,4 基材フィルム
5 耳部
7 第2加工部
10 製造装置
32 加熱炉
33 巻取ロール(移送手段)
36 遠赤外線ヒータ(遠赤外線照射手段)
Claims (7)
- 液状の光硬化性樹脂組成物からなる光硬化性樹脂層を一対の基材フィルムにより挟み込んでなる帯状の積層フィルムに光を照射して前記光硬化性樹脂層を硬化させて得た光硬化性樹脂フィルムを加熱して前記光硬化性樹脂層の硬度を高める加熱炉を有し、
前記加熱炉は、前記光硬化性樹脂フィルムに遠赤外線を照射することによって前記光硬化性樹脂フィルムを加熱する1または複数の遠赤外線照射手段を有する光硬化性樹脂フィルムの製造装置。 - 前記遠赤外線照射手段は、前記加熱炉内に導入された前記光硬化性樹脂フィルムに対面するように設置された平板状の遠赤外線ヒータを有する請求項1に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
- 前記光硬化性樹脂フィルムをその長手方向に移送する移送手段をさらに有し、
前記遠赤外線照射手段は、前記移送手段により移送される前記光硬化性樹脂フィルムに前記遠赤外線を照射する請求項1または請求項2に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。 - 前記複数の遠赤外線照射手段は、前記光硬化性樹脂フィルムの移送方向に沿って並べて設置され、かつ互いに独立に遠赤外線の照射量を設定できる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
- 前記光硬化性樹脂フィルムの少なくとも一方の側縁部は、前記一対の基材フィルムのみを積層して構成されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
- 前記光硬化性樹脂組成物は、多価アリルエステル樹脂である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂フィルムの製造装置。
- 液状の光硬化性樹脂組成物からなる光硬化性樹脂層を一対の基材フィルムにより挟み込んでなる帯状の積層フィルムに光を照射して前記光硬化性樹脂層を硬化させて得た光硬化性樹脂フィルムを、遠赤外線照射手段を有する加熱炉に導入し、
前記遠赤外線照射手段によって前記光硬化性樹脂フィルムに遠赤外線を照射して前記光硬化性樹脂フィルムを加熱する光硬化性樹脂フィルムの製造方法。
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