KR101316963B1 - 필름 표면 처리 장치 - Google Patents

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요시노리 나카노
미츠히데 노가미
신이치 가와사키
다카시 사토
준이치 마츠자키
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

중합성 단량체를 반응 성분으로 하여 편광판용 보호 필름 등의 피처리 필름을 플라즈마 처리할 때, 전극 등의 오염을 방지하면서, 접착성 등의 처리 효과를 높인다. 제1 롤 전극(11) 및 제2 롤 전극(12)에 피처리 필름(9)을 걸어 돌린다. 전극(11, 12)을 회전시켜, 피처리 필름(9)을 전극(11)로부터 전극(12)으로 반송한다. 반응 가스 노즐(31)을, 제1 롤 전극(11)의 둘레 방향을 따라 전극(11, 12) 사이의 방전 공간(14)으로부터 전극 회전 방향의 상류측에 이격하고, 제1 롤 전극(11)과 대향하도록 배치한다. 바람직하게는, 제1 롤 전극(11)에 차폐 부재(40)를 덮는다. 노즐(31)로부터 중합성 단량체를 함유하는 반응 가스를 분출한다. 제1, 제2 롤 전극(11, 12)끼리의 사이에 있어서의 피처리 필름(9)의 반환 부분(9a)의 내측에 방전 생성 가스 노즐(21)을 배치한다. 방전 생성 가스 노즐(21)로부터 중합성 단량체를 함유하지 않는 방전 생성 가스를 방전 공간(14)을 향해 분출한다.

Description

필름 표면 처리 장치{FILM SURFACE TREATMENT DEVICE}
본 발명은 연속하는 필름을 표면 처리하는 장치에 관한 것이며, 예를 들어 편광판의 보호 필름의 접착성을 향상시키는 처리 등에 적합한 필름 표면 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 액정 표시 장치에는 편광판이 내장되어 있다. 편광판은, 편광 필름에 보호 필름을 접착제로 접착한 것이다. 일반적으로, 편광 필름은 폴리비닐알코올(PVA)을 주성분으로서 포함하는 수지 필름(이하, 「PVA 필름」이라 함)으로 구성되어 있다. 보호 필름은, 트리아세테이트셀룰로오스(TAC)를 주성분으로서 포함하는 수지 필름(이하 「TAC 필름」이라 함)으로 구성되어 있다. 접착제로서는, 폴리비닐알코올계나 폴리에테르계 등의 수계 접착제가 이용되고 있다. PVA 필름은 이들 접착제와의 접착성이 양호하지만, TAC 필름은 접착성이 양호하지 않다. TAC 필름의 접착성을 향상시키는 수단으로서는, 비누화 처리가 일반적이다. 비누화 처리는, TAC 필름을 고온, 고농도의 알칼리액에 침지하는 것이다. 그로 인해, 작업성이나 폐액 처리의 문제가 지적되고 있다.
대체 기술로서 특허문헌 1에는, 상기 접착 공정 전에, 보호 필름의 표면에 중합성 단량체를 피막하고 대기압 플라즈마를 조사하는 것이 기재되어 있다. 대기압 플라즈마 조사 장치는, 밀폐 용기 내에 롤 전극이 하나 수용되고, 이 롤 전극의 외주를 따라 복수의 평판 전극이 간격을 두고 배열되어 있다. 상기 중합성 단량체가 피막된 보호 필름을 롤 전극에 걸어 돌린다. 그리고, 밀폐 용기 내에 질소 등의 방전 가스를 도입하고, 롤 전극과 각 평판 전극 사이에서 플라즈마화한다. 이에 의해, 상기 중합성 단량체를 중합시켜, 보호 필름의 친수성을 높이고, 수계 접착제가 보호 필름에 부착되기 쉽게 하고 있다.
특허문헌 2, 3의 플라즈마 처리 장치는, 한 쌍의 롤 전극과, 처리 가스의 분출 노즐을 갖고 있다. 분출 노즐이 롤 전극 사이의 갭에 면하고 있다. 한 쌍의 롤 전극에 연속 필름을 감고, 롤 전극 사이의 갭에서 플라즈마 처리를 행한다. 한 쌍의 롤 전극이 서로 동기(同期)하여 회전함으로써 연속 필름을 반송한다.
일본 특허 공개 제2009-25604호 공보 국제 공개 WO2009/008284호(도 5) 일본 특허 공개 제2009-035724호 공보
상기 개재된 특허문헌 1에서는, 플라즈마 조사 장치의 롤 전극은 보호 필름으로 덮이지만, 평판 전극이나 가스 노즐은 플라즈마에 직접 노출된다. 그로 인해, 평판 전극이나 가스 노즐에 중합성 단량체의 중합체 등을 포함하는 오염이 부착되기 쉽다. 이 오염 성분이 파티클의 원인이 되어, 수율의 저하를 초래한다. 따라서, 장기간 안정적으로 운전하는 것이 곤란하다.
이에 대해, 특허문헌 2, 3의 한 쌍의 롤 전극을 구비한 플라즈마 처리 장치를 사용하려고 하면, 피처리 필름이 양쪽의 롤 전극을 덮기 때문에 전극의 오염이 적다. 그리고, 방전 공간에 면하는 분출 노즐로부터 중합성 단량체 함유 가스를 분출함으로써, 중합성 단량체를 플라스마 중합시킬 수 있다. 그러나, 중합성 단량체가 분출 노즐로부터 방전 공간에 직접적으로 분출되기 때문에, 분출과 동시에 중합 반응이 일어나, 피처리 필름의 표면에 부착되지 않은 채, 방전 공간을 통과하여 배출되기 쉽다. 그로 인해, 중합성 단량체의 손실이 크고, 충분한 처리 효과(접착력)를 얻지 못하는 경우를 생각할 수 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여, 중합성 단량체를 반응 성분으로 하여 편광판용 보호 필름 등의 피처리 필름을 플라즈마 처리할 때, 전극 등의 오염을 방지하면서, 접착성 등의 처리 효과를 높이는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 연속하는 피처리 필름에 중합성 단량체를 접촉시키며, 상기 피처리 필름을 대기압 근방의 방전 공간에 통과시켜서 표면 처리하는 장치로서,
상기 피처리 필름이 걸어 돌려지며, 스스로의 축선 둘레로 회전하여 상기 피처리 필름을 반송하는 제1 롤 전극과,
상기 제1 롤 전극과 평행하게 배치되어 상기 제1 롤 전극과의 사이에 상기 방전 공간을 형성하고, 상기 피처리 필름의 상기 제1 롤 전극으로부터 반송 방향의 하류측 부분이 상기 방전 공간을 통과한 후에 반환되어 걸어 돌려지며, 스스로의 축선 둘레로 상기 제1 롤 전극과 동일 방향으로 회전하여 상기 피처리 필름을 반송하는 제2 롤 전극과,
상기 제1 롤 전극의 둘레 방향을 따라 상기 방전 공간으로부터 상기 제1 롤 전극의 회전 방향의 상류측에 이격되고, 상기 제1 롤 전극의 상기 피처리 필름이 감기는 부분과 대향하도록 배치되며, 상기 중합성 단량체를 함유하는 반응 가스를 분출하는 반응 가스 노즐과,
상기 제1, 제2 롤 전극끼리의 사이에 있어서의 상기 피처리 필름의 반환 부분의 내측에 배치되며, 상기 중합성 단량체를 함유하지 않는 방전 생성 가스를 상기 방전 공간을 향해 분출하는 방전 생성 가스 노즐을 구비한 것을 특징으로 한다.
피처리 필름이 제1 롤 전극 및 제2 롤 전극을 덮음으로써, 제1, 제2 롤 전극에 오염이 부착되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 반응 가스 노즐은 방전 공간으로부터 이격되어 배치되어 있기 때문에, 상기 반응 가스 노즐에 오염이 부착되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 파티클의 발생을 방지 또는 억제할 수 있고, 수율을 향상할 수 있다. 따라서, 장치를 장기간에 걸쳐 안정적으로 운전할 수 있다.
상기 제1 롤 전극 및 제2 롤 전극의 회전에 의해, 피처리 필름을 제1 롤 전극으로부터 제2 롤 전극으로 반송한다.
반응 가스 노즐로부터 반응 가스를 분출한다. 반응 가스는, 방전 공간으로부터 반송 방향 상류측의 제1 롤 전극의 둘레면 상의 피처리 필름에 분사된다. 이 반응 가스의 적어도 일부가 피처리 필름의 표면 위를 피처리 필름의 반송 방향을 따라서 방전 공간을 향해 흐른다. 이 과정에서 반응 가스 중의 중합성 단량체가 피처리 필름에 접촉할 수 있다. 따라서, 중합성 단량체를 미중합의 상태에서 피처리 필름 상에 응축시켜, 피처리 필름에 부착시킬 수 있다.
방전 공간을 사이에 두고 상기 반응 가스가 흘러 오는 측과는 반대측에서는, 방전 생성 가스 노즐로부터 방전 생성 가스를 분출한다. 방전 생성 가스는, 상기 반응 가스의 흐름과 대향하는 방향으로 흘러, 방전 공간을 통과하여 플라즈마화(여기, 활성화, 라디칼화, 이온화 등을 포함함)됨과 함께 상기 반응 가스와 부딪친다. 이에 의해, 반응 가스를 체류시켜, 미중합의 중합성 단량체가 피처리 필름에 접촉하는 기회를 증가시킬 수 있고, 중합성 단량체의 피처리 필름으로의 부착량을 증대할 수 있다.
피처리 필름에 있어서의 중합성 단량체가 부착된 부분이 드디어 방전 공간에 도입된다. 이에 의해, 상기 부착된 중합성 단량체가 중합 반응을 일으켜 중합체가 되는 동시에 피처리 필름의 표면 분자와 결합(그래프트 중합)한다. 따라서, 피처리 필름의 표면에 중합성 단량체의 중합막을 확실하게 형성할 수 있다. 그 결과, 피처리 필름의 처리 효과를 높일 수 있다.
상기 반응 가스 노즐로부터 상기 방전 공간을 향해 상기 제1 롤 전극의 둘레면을 덮도록 연장되는 차폐 부재를 더 구비하고, 상기 제1 롤 전극의 둘레면과 상기 차폐 부재와의 사이에 상기 방전 공간에 이어지는 차폐 공간이 형성되는 것이 바람직하다.
차폐 부재에 의해 반응 가스를 차폐 공간 내에 가두어, 반응 가스가 외부 분위기 중에 확산되는 것을 방지할 수 있다. 반응 가스가 역방향으로 흘러 온 방전 생성 가스와 부딪친 후에는 반응 가스를 피처리 필름의 표면 상에 확실하게 체류시킬 수 있다. 따라서, 반응 가스 중의 중합성 단량체가 피처리 필름에 접촉하는 기회를 확실하게 증가할 수 있고, 중합성 단량체의 피처리 필름에 대한 부착량을 한층 확실하게 증대할 수 있다. 또한, 반응 가스를 방전 공간에 확실하게 유도할 수 있다. 또한, 차폐 부재에 의해, 외부 분위기의 산소 등의 반응 저해 성분이 차폐 공간 나아가서는 방전 공간에 침입하는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 처리 효과를 확실하게 높일 수 있다. 또한, 차폐 부재에 의해 가스 흐름의 균일성을 확보할 수 있고, 나아가서는 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 반응 가스 노즐은, 상기 제1 롤 전극의 둘레 방향을 따라 상기 방전 공간으로부터 상기 회전 방향의 상류측에, 바람직하게는 약 45° 내지 180° 이격되어 배치되고, 보다 바람직하게는 약 90°, 즉 약 4분의 1 바퀴 이격되어 배치되어 있다.
이에 의해, 반응 가스 노즐에 오염이 부착되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 반응 가스가 제1 롤 전극의 둘레 방향을 따라 방전 공간으로 확실하게 흐르도록 할 수 있다. 분사로부터 방전 공간에 도달할 때까지의 거리를 길게 하여 중합성 단량체의 피처리 필름에 대한 부착량을 확보할 수 있다.
상기 방전 공간을 사이에 두고 상기 방전 생성 가스 노즐과 대향하도록 배치된 폐색 부재를 더 구비하고, 상기 차폐 공간이 상기 제1 롤 전극의 둘레면과 상기 폐색 부재와의 사이에 형성된 제1 간극을 통해 상기 방전 공간에 이어지며, 상기 폐색 부재와 상기 제2 롤 전극의 둘레면과의 사이에 제2 간극이 형성되는 것이 바람직하다.
폐색 부재에 의해 방전 공간의 방전 생성 가스 노즐측과는 반대측의 단부를 어느 정도 막을 수 있다. 방전 생성 가스 노즐 및 폐색 부재에 의해, 방전 공간의 전극 축선 방향 및 전극 대향 방향과 직교하는 방향의 양단부를 어느 정도 막을 수 있다. 방전 생성 가스의 일부를, 제1 간극을 통해 차폐 공간에 확실하게 유도할 수 있다. 따라서, 방전 생성 가스와 반응 가스가 차폐 공간 내에서 확실하게 부딪치게 할 수 있고, 중합성 단량체의 피처리 필름에 대한 부착량을 확실하게 증대할 수 있다. 방전 생성 가스의 다른 일부는 제2 간극을 통해 외부로 배출된다. 이에 의해, 외부 분위기의 산소 등의 반응 저해 성분이 방전 공간에 침입하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
상기 방전 생성 가스가 상기 반응 가스보다 저온인 것이 바람직하다. 상세하게는, 상기 방전 생성 가스의 상기 방전 생성 가스 노즐로부터의 분출 시의 온도가 상기 반응 가스의 상기 반응 가스 노즐로부터의 분출 시의 온도보다 저온인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 방전 생성 가스의 분출 온도는 상기 반응 가스의 분출 온도보다 20℃ 내지 70℃ 저온이다. 상기 방전 생성 가스의 분출 온도는 상기 반응 가스 중의 중합성 단량체 증기의 응축 온도보다 저온인 것이 한층 바람직하다.
이에 의해, 방전 생성 가스와 반응 가스가 부딪쳐서 혼합되었을 때, 반응 가스를 냉각할 수 있다. 따라서, 반응 가스 중의 중합성 단량체의 응축을 촉진시켜서 피처리 필름에 확실하게 부착시킬 수 있다. 따라서, 처리 효과를 확실하게 높일 수 있다.
상기 표면 처리는 대기압 근방 하에서 행하는 것이 바람직하다. 여기서, 대기압 근방이란, 1.013×104 내지 50.663×104Pa의 범위를 말하며, 압력 조정의 용이화나 장치 구성의 간편화를 고려하면 1.333×104 내지 10.664×104Pa가 바람직하고, 9.331×104 내지 10.397×104Pa가 보다 바람직하다.
본 발명은 접착 곤란성 광학 수지 필름의 처리에 적합하고, 상기 접착 곤란성 광학 수지 필름을 접착 용이성 광학 수지 필름에 접착하는데 있어서 접착 곤란성 광학 수지 필름의 접착성을 향상시키는 데 적합하다.
상기 접착 곤란성 광학 수지 필름의 주성분으로서는, 예를 들어 트리아세테이트셀룰로오스(TAC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 시클로올레핀 중합체(COP), 시클로올레핀 공중합체(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리이미드(PI) 등을 들 수 있다.
상기 접착 용이성 광학 수지 필름의 주성분으로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌아세트산비닐 공중합체(EVA) 등을 들 수 있다.
상기 접착 곤란성 광학 수지 필름의 접착성 향상을 위해 표면 처리 등에 있어서는, 상기 반응 성분으로서 중합성 단량체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 중합성 단량체로서는, 불포화 결합 및 소정의 관능기를 갖는 단량체를 들 수 있다. 소정의 관능기는, 수산기, 카르복실기, 아세틸기, 글리시딜기, 에폭시기, 탄소수 1 내지 10의 에스테르기, 술폰기, 알데히드기로부터 선택되는 것이 바람직하고, 특히 카르복실기나 수산기 등의 친수기가 바람직하다.
불포화 결합 및 수산기를 갖는 단량체로서는, 메타크릴산에틸렌글리콜, 알릴알코올, 메타크릴산히드록시에틸 등을 들 수 있다.
불포화 결합 및 카르복실기를 갖는 단량체로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 2-메타크릴로일프로피온산 등을 들 수 있다.
불포화 결합 및 아세틸기를 갖는 단량체로서는, 아세트산비닐 등을 들 수 있다.
불포화 결합 및 글리시딜기를 갖는 단량체로서는, 메타크릴산글리시딜 등을 들 수 있다.
불포화 결합 및 에스테르기를 갖는 단량체로서는, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산옥틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸, 메타크릴산t-부틸, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산2-에틸 등을 들 수 있다.
불포화 결합 및 알데히드기를 갖는 단량체로서는, 아크릴알데히드, 크로톤알데히드 등을 들 수 있다.
바람직하게는, 상기 중합성 단량체는 에틸렌성 불포화 이중 결합 및 카르복실기를 갖는 단량체이다. 이러한 단량체로서, 아크릴산(CH2=CHCOOH), 메타크릴산(CH2=C(CH3)COOH)을 들 수 있다. 상기 중합성 단량체는 아크릴산 또는 메타크릴산인 것이 바람직하다. 이에 의해, 접착 곤란성 수지 필름의 접착성을 확실하게 높일 수 있다. 상기 중합성 단량체는 아크릴산인 것이 보다 바람직하다.
상기 중합성 단량체는 캐리어 가스에 의해 반송하는 것으로 할 수도 있다. 캐리어 가스는 바람직하게는 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스에서 선택된다. 경제성의 관점에서는, 캐리어 가스로 질소를 사용하는 것이 바람직하다.
아크릴산이나 메타크릴산 등의 중합성 단량체의 대부분은, 상온 상압에서 액상이다. 그러한 중합성 단량체는, 불활성 가스 등의 캐리어 가스 중에 기화시키면 된다. 중합성 단량체를 캐리어 가스 중에 기화시키는 방법으로는, 중합성 단량체 액의 액면 상의 포화 증기를 캐리어 가스로 압출하는 방법, 중합성 단량체액 중에 캐리어 가스를 버블링하는 방법, 중합성 단량체액을 가열하여 증발을 촉진시키는 방법 등을 들 수 있다. 압출과 가열, 또는 버블링과 가열을 병용할 수도 있다.
가열하여 기화시키는 경우, 가열기의 부담을 고려하여, 중합성 단량체는 비점이 300℃ 이하인 것을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 중합성 단량체는 가열에 의해 분해(화학 변화)되지 않는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 중합성 단량체를 반응 성분으로 하여 편광판용 보호 필름 등의 피처리 필름을 플라즈마 처리할 때, 전극 등의 오염을 방지하면서, 처리 효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 필름 표면 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 해설 측면도이다.
도 2는 상기 필름 표면 처리 장치의 처리부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 필름 표면 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 해설 측면도이다.
도 4는 상기 제2 실시 형태에 관한 필름 표면 처리 장치의 2단 처리부의 사시도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 피처리 필름(9)은 연속 시트 형상으로 되어 있다. 여기에서는, 피처리 필름(9)으로서 편광판의 보호 필름이 적용되어 있다. 보호 필름(9)은, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC)를 주성분으로 포함하는 TAC 필름으로 구성되어 있다. 또한, 필름(9)의 성분은 TAC에 한정되지 않고, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 시클로올레핀 중합체(COP), 시클로올레핀 공중합체(COC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리이미드(PI) 등일 수도 있다. 필름(9)의 두께는, 예를 들어 100㎛ 정도이다.
상기 보호 필름이 접착제로 편광 필름과 접합되어, 이에 의해 편광판이 구성된다. 편광 필름은 PVA 필름을 포함한다. 접착제로서는 PVA 수용액 등의 수계 접착제가 이용된다. 접착 공정에 앞서, 필름 표면 처리 장치(1)에 의해 보호 필름을 표면 처리하여, 보호 필름의 접착성을 향상시킨다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 필름 표면 처리 장치(1)는 처리부(10)를구비하고 있다. 처리부(10)는, 한 쌍의 전극(11, 12)과, 방전 생성 가스 노즐(21)과, 반응 가스 노즐(31)을 포함한다.
전극(11, 12)은 롤 형상(원통 형상)으로 되어 있다. 롤 전극(11, 12)이, 각각의 축선이 도 1의 지면과 직교하는 수평 방향을 향하게 서로 평행하게 배치되어 있다. 이하, 전극(11, 12)의 축선을 따르는 방향(도 1의 지면 직교 방향)을 적절히 「처리 폭 방향」이라 한다(도 2 참조). 도 1에서 좌측의 제1 롤 전극(11)이 전원(2)에 접속되어 있다. 도 1에서 우측의 제2 롤 전극(12)이 전기적으로 접지되어 있다. 전원(2)은, 예를 들어 펄스파 형상의 고주파 전력을 전극(11)에 공급한다. 이에 의해, 전극(11, 12) 사이에 대기압 근방의 압력 하에서 플라즈마 방전이 생성된다. 롤 전극(11, 12)의 서로 대향하는 부분끼리의 공간이 대기압 근방의 방전 공간(14)이 된다. 구체적으로는, 롤 전극(11, 12)끼리 사이의 가장 좁아진 개소 및 그의 상하 근방의 공간이 방전 공간(14)이 된다. 전원(2)이 제2 롤 전극(12)에 접속되어 있을 수도 있으며 제1 전극(11)이 전기적으로 접지되어 있을 수도 있다.
피처리 필름(9)은, 폭 방향이 상기 처리 폭 방향(도 1의 지면 직교 방향)을 향하게 필름 표면 처리 장치(1)에 내장되어 있다. 제1 롤 전극(11)의 상측의 둘레면에 피처리 필름(9)이 반 바퀴 정도 걸어 돌려져 있다. 피처리 필름(9)은, 제1 롤 전극(11)의 둘레면을 따라 방전 공간(14)에 통과되고, 방전 공간(14)보다 아래로 늘어져 있다. 또한, 피처리 필름(9)은, 가이드 롤(16, 16)에 의해 위로 반환되고, 제2 롤 전극(12)의 둘레면을 따라 방전 공간(14)에 통과되어 있다. 이에 의해, 피처리 필름(9)에 있어서 롤 전극(11, 12)끼리의 사이이며 방전 공간(14)보다 하측인 부분이, 반환 부분(9a)을 형성하고 있다. 반환 부분(9a)은 처리 폭 방향에서 볼 때 삼각형 형상으로 되어 있다. 또한, 피처리 필름(9)은, 제2 롤 전극(12)의 상측의 둘레면에 반 바퀴 정도 걸어 돌려져 있다. 양쪽의 롤 전극(11, 12)의 방전 공간(14)을 구성하는 부분을 포함하는 약 반 바퀴 부분이, 피처리 필름(9)으로 덮여 있다.
도시를 생략하지만, 각 롤 전극(11, 12)에 회전 기구가 연결되어 있다. 회전 기구는, 모터 등의 구동부와, 상기 구동부의 구동력을 롤 전극(11, 12)의 축에 전달하는 전달 수단을 포함한다. 전달 수단은, 예를 들어 벨트·풀리(belt·pulley) 기구나 기어열로 구성되어 있다. 도 1에 있어서 백색 공백 원호 형상 화살표로 나타내는 바와 같이, 회전 기구에 의해 롤 전극(11, 12)이 각각 자기의 축선 둘레이며 서로 동기하여 동일한 방향(도 1에 있어서 시계 방향 둘레)으로 회전된다. 이에 의해, 피처리 필름(9)이, 제1 롤 전극(11)으로부터 제2 롤 전극(12)으로 반송된다.
각 롤 전극(11, 12)에는, 온도 조절 수단(도시 생략)이 내장되어 있다. 온도 조절 수단은, 예를 들어 롤 전극(11, 12) 내에 형성된 온도 조절로로 구성되어 있다. 온도 조절로에 온도 조절된 물 등의 매체를 흐르게 함으로써, 롤 전극(11, 12)을 온도 조절할 수 있다. 나아가서는, 롤 전극(11, 12)의 둘레면 상의 피처리 필름(9)을 온도 조절할 수 있다.
방전 공간(14)보다 하측의 롤 전극(11, 12)끼리 사이에 상기 방전 생성 가스 노즐(21)이 배치되어 있다. 방전 생성 가스 공급원(20)이, 가스 공급로(22)를 통해 노즐(21)에 이어져 있다. 노즐(21)은, 피처리 필름(9)의 삼각형 형상의 반환 부분(9a)의 내측에 배치되어 있다. 노즐(21)은, 처리 폭 방향으로 길게 연장되어 있으며 그 연장 방향과 직교하는 단면이 상방을 향해 끝이 가늘게 되어 있다. 노즐(21)의 상단부(선단)의 분출구가 방전 공간(14)에 임하고 있다. 방전 공간(14)의 하단부가 노즐(21)에 의해 어느 정도 폐색되어 있다. 노즐(21)의 하단부에는 정류부(도시 생략)가 설치되어 있고, 방전 생성 가스를 처리 폭 방향으로 균일화하여 노즐(21)에 도입한다. 이 방전 생성 가스가 노즐(21)의 분출구로부터 방전 공간(14)을 향해 분출된다. 이 방전 생성 가스의 분출 흐름은 처리 폭 방향으로 균일하게 분포된 흐름이 된다.
방전 생성 가스로서는 불활성 가스가 이용된다. 방전 생성 가스용 불활성 가스로서 질소(N2)를 들 수 있지만, 이에 한정되지 않고, Ar, He 등의 희가스를 이용할 수도 있다.
도시를 생략하지만, 노즐(21) 내부에는 방전 생성 가스 온도 조절 수단이 내장되어 있다. 온도 조절 수단은, 예를 들어 노즐(21) 내에 형성된 온도 조절로로 구성되어 있다. 온도 조절로에 온도 조절된 물 등의 매체를 흐르게 함으로써, 노즐(21)을 온도 조절하고, 나아가서는 방전 생성 가스의 분출 온도를 조절할 수 있다.
방전 생성 가스의 분출 온도는, 반응 가스의 분출 온도보다 저온으로 되어 있고, 바람직하게는 반응 가스 중의 아크릴산(중합성 단량체)의 응축 온도보다 저온으로 되어 있다. 예를 들어, 방전 생성 가스의 분출 온도는 10℃ 내지 50℃로 되어 있다.
방전 공간(14)보다 상측의 롤 전극(11, 12)끼리 사이에 폐색 부재(50)가 배치되어 있다. 폐색 부재(50)는, 방전 공간(14)을 사이에 두고 방전 생성 가스 노즐(21)과 대향하고 있다. 폐색 부재(50)는 처리 폭 방향으로 길게 연장되어 있으며 그 연장 방향과 직교하는 단면이 하방을 향해 끝이 가늘게 되어 있다. 폐색 부재(50)의 하단부(선단)가 방전 공간(14)에 임하고 있다. 폐색 부재(50)와 제1 롤 전극(11)의 둘레면과의 사이에 제1 간극(51)이 형성되어 있다. 폐색 부재(50)와 제2 롤 전극(12)의 둘레면과의 사이에 제2 간극(52)이 형성되어 있다. 방전 공간(14)이, 제2 간극(52)을 통해 외부에 이어져 있다. 폐색 부재(50)로서 방전 생성 가스 노즐(21)과 동일 구조의 노즐을 이용하고, 이것을 방전 생성 가스 노즐(21)과는 상하로 반전시켜 설치할 수도 있다.
제1 롤 전극(11)의 상방에는, 상기 반응 가스 노즐(31)이 전극(11)과 대향하도록 배치되어 있다. 반응 가스 노즐(31)은, 제1 롤 전극(11)의 둘레 방향을 따라 방전 공간(14)으로부터 전극 회전 방향 나아가서는 필름 반송 방향의 상류측으로 약 4분의 1 바퀴 이격되어 있다. 반응 가스 노즐(31)은, 방전 공간(14)보다 반송 방향의 상류측의 전극(11) 상의 피처리 필름(9)에 면하고 있다. 반응 가스 노즐(31)은, 처리 폭 방향으로 길게 연장되어 있으며 제1 롤 전극(11)의 둘레 방향(도 1의 좌우)으로 어느 정도의 폭을 갖고 있다. 상세하게 도시하는 것은 생략하지만, 반응 가스 노즐(31)에는 정류부가 내장되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하면에는 분출구가 설치되어 있다. 분출구는, 노즐(31)의 하면이 넓은 범위(처리 폭 방향 및 전극 둘레 방향)에 분포하도록 형성되어 있다.
반응 가스 공급원(30)이, 공급 라인(32)을 통해 노즐(31)에 접속되어 있다. 공급원(30)으로부터의 반응 가스가 노즐(31)에 공급된다. 이 반응 가스가 상기 정류부에서 균일화되고, 노즐(31)의 하면의 분출구로부터 분출된다. 이 반응 가스의 분출 흐름은 처리 폭 방향으로 균일하게 분포된 흐름이 된다.
반응 가스는, 반응 성분으로서 중합성 단량체를 포함한다. 중합성 단량체로서, 여기에서는 아크릴산 AA가 사용되고 있다. 아크릴산은, 아세트산과 같은 악취를 갖고 폭발성 등도 갖고 있기 때문에, 적절한 관리를 필요로 한다. 중합성 단량체로서는, 아크릴산에 한정되는 것이 아니며, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산 등일 수도 있다. 반응 가스는, 반응 성분(중합성 단량체) 외에, 캐리어 가스를 더 포함한다. 캐리어 가스로서는 불활성 가스가 사용되고 있다. 여기에서는, 캐리어 가스용 불활성 가스로서 질소(N2)가 사용되고 있지만, 이에 한정되지 않고, Ar, He 등의 희가스일 수도 있다.
반응 가스 공급원(30)은 기화기를 포함한다. 기화기 내에, 중합성 단량체로서 아크릴산 AA가 액체의 상태로 축적되어 있다. 캐리어 가스로서 질소(N2)가 기화기 내에 도입된다. 이 캐리어 가스(N2)에 아크릴산이 기화하여 혼합되어, 반응 가스(아크릴산 AA+N2)가 생성된다. 캐리어 가스는, 기화기 내의 액체 아크릴산의 액면보다 상측에 도입될 수도 있고, 액체 아크릴산의 내부에 도입하여 버블링할 수도 있다. 캐리어 가스의 일부를 기화기에 도입하고 잔량부는 기화기에 통과시키지 않는 것으로 하고, 기화기의 하류측에서 캐리어 가스의 상기 일부와 잔량부를 합류시키는 것으로 할 수도 있다. 기화기의 온도나 캐리어 가스의 상기 일부와 잔량부의 분배비에 의해, 반응 가스 중의 아크릴산 농도를 조절할 수 있다.
반응 가스 공급 라인(32) 및 노즐(31)은, 반응 가스 온도 조절 수단(도시 생략)으로 온도 조절되어 있다. 반응 가스 공급 라인(32)의 온도 조절 수단은, 예를 들어 리본 히터로 구성되어 있다. 노즐(31) 내의 온도 조절 수단은, 예를 들어 온도 조절된 물 등의 매체를 통과시키는 온도 조절로로 구성되어 있다. 반응 가스의 온도는, 아크릴산의 응축 온도보다 고온이 되도록 조절되어 있다. 예를 들어, 반응 가스의 온도는 30℃ 내지 80℃로 조절되어 있다.
반응 가스 노즐(31)의 저부에는 차폐 부재(40)가 설치되어 있다. 차폐 부재(40)는, 처리 폭 방향으로 전극(11)과 거의 동일한 길이로 연장되어 있으며 그 연장 방향과 직교하는 단면이 제1 롤 전극(11)의 상면의 둘레 방향을 따르는 원호 형상을 이루는 만곡판 형상으로 되어 있다. 차폐 부재(40)가, 제1 롤 전극(11)의 상측의 둘레면을 어느 정도 덮고 있다. 차폐 부재(40)에 있어서의 원호 방향(도 1에 있어서 좌우)의 중앙부에 반응 가스 노즐(31)이 연결되어 있다. 차폐 부재(40)의 원호 방향(도 1에 있어서 좌우)의 양단부는 노즐(31)보다도 전극(11)의 둘레 방향으로 길게 나와 있다. 도 1에서, 차폐 부재(40)의 우측의 단부가 폐색 부재(50)의 측부에 맞닿도록 연결되어 있다.
차폐 부재(40)와 제1 롤 전극(11)의 둘레면과의 사이에 차폐 공간(41)이 형성되어 있다. 차폐 공간(41)은, 제1 롤 전극(11)의 상측의 둘레면을 따르는 단면 원호 형상의 공간으로 되어 있다. 차폐 공간(41)은, 상기 원호 방향(도 1에서 좌우)의 중앙부에서는 좁고, 원호 방향의 양단부를 향함에 따라서 약간 넓어지게 되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하면의 분출구가 차폐 부재(40)를 관통하여 차폐 공간(41)에 연통하고 있다. 도 1에서, 차폐 공간(41)의 우측의 단부가, 제1 간극(51)을 통해 방전 공간(14)에 이어져 있다. 도 1에서 차폐 공간(41)의 좌측(폐색 부재(50)과는 반대측)의 단부는 외부로 개방되어 있다.
차폐 부재(40)의 상기 원호 방향의 둘레 길이는, 예를 들어 240 내지 300㎜정도이다. 차폐 공간(41)의 두께는, 1㎜ 내지 10㎜ 정도가 바람직하다. 차폐 공간(41)의 가장 좁은 개소의 두께는, 예를 들어 1㎜ 정도가 바람직하다. 차폐 공간(41)의 가장 넓은 개소의 두께는, 예를 들어 10㎜ 정도가 바람직하다. 차폐 공간(41)의 두께가 전역에서 일정할 수도 있다. 차폐 부재(40)가 노즐(31)을 사이에 두고 롤 전극(11)의 회전 방향의 상류측 부분과 하류측 부분으로 분리되어 있을 수도 있고, 노즐(31)의 저면이 차폐 공간(41)에 직접 면하고 있을 수도 있다.
상기 구성의 필름 표면 처리 장치(1)에 의해 피처리 필름(9)을 표면 처리하는 방법, 나아가서는 편광판을 제조하는 방법을 설명한다.
롤 전극(11, 12)에 TAC 필름을 포함하는 피처리 필름(9)을 걸어 돌린다.
롤 전극(11, 12)을 도 1에 있어서 시계 방향 둘레로 회전시키고, 피처리 필름(9)을 제1 롤 전극(11)으로부터 제2 롤 전극(12)으로 도 1에 있어서 개략 우측 방향으로 반송한다.
전원(2)으로부터의 전력 공급에 의해, 롤 전극(11, 12) 사이에 전계를 인가하여, 전극간 공간(14) 내에 대기압 플라즈마 방전을 생성한다.
반응 가스(아크릴산+N2)를 공급원(30)으로부터 노즐(31)에 도입하고, 노즐(31)로부터 차폐 공간(41)으로 분출한다. 반응 가스는, 제1 롤 전극(11)의 상측의 둘레면, 즉 방전 공간(14)보다 반송 방향 상류측의 피처리 필름(9)에 분사된다. 이 반응 가스 중의 아크릴산(반응 성분)이 응축하여, 피처리 필름(9)에 부착된다.
반응 가스의 대부분은 피처리 필름(9)의 표면 위를 상기 피처리 필름(9)의 반송 방향을 따라서 흐른다. 차폐 부재(40)에 의해 반응 가스를 차폐 공간(41) 내에 가둘 수 있고, 반응 가스가 외부 분위기 중에 누설되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 반응 가스 중의 아크릴산이 피처리 필름(9)에 접촉하는 기회를 증가시킬 수 있고, 아크릴산의 피처리 필름(9)에 대한 부착량을 확보할 수 있다. 또한, 차폐 부재(40)에 의해 가스 흐름의 처리 폭 방향의 균일성을 확보할 수 있다. 반응 가스는, 차폐 공간(41)으로부터 제1 간극(51)을 거쳐 방전 공간(14)을 향해 흐른다.
또한, 차폐 부재(40)에 의해, 외부의 공기 등의 산소를 포함하는 분위기 가스가 차폐 공간(41)에 침입하는 것을 방지할 수 있어, 반응 가스에 산소가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
방전 공간(14)을 사이에 두고 상기 반응 가스가 흘러 오는 측과는 반대측(하측)에서는, 방전 생성 가스 노즐(21)로부터 방전 생성 가스(N2)를 분출한다. 방전 생성 가스의 분출 온도는 반응 가스의 분출 온도보다 저온이다. 이 방전 생성 가스가 상기 반응 가스의 흐름과 대향하는 방향(상방)으로 흐르고, 방전 공간(14)에 도입된다. 방전 공간(14)을 통과한 방전 생성 가스는, 폐색 부재(50)에 의해 제1 간극(51)과 제2 간극(52)으로 분류된다. 제1 간극(51)에 들어간 방전 생성 가스는, 또한 차폐 공간(41)에 유도된다. 따라서, 차폐 공간(41) 및 제1 간극(51) 내에서, 반응 가스와 방전 생성 가스가 부딪쳐서 혼합된다. 이에 의해, 반응 가스를 체류시켜, 아크릴산이 피처리 필름(9)에 접촉하는 기회를 한층 증가시킬 수 있다. 게다가, 저온의 방전 생성 가스에 의해 반응 가스가 냉각된다. 따라서, 반응 가스 중의 아크릴산의 응축을 촉진시켜서 피처리 필름(9)에 확실하게 부착시킬 수 있다. 따라서, 아크릴산의 피처리 필름(9)에 대한 부착량을 확실하게 증대할 수 있다.
제2 간극(52)으로 분류된 방전 생성 가스는, 제2 간극(52)을 통해 외부로 배출된다. 이 배출 흐름에 의해, 외부 분위기가 제2 간극(52)에 인입되는 것을 저지할 수 있다.
피처리 필름(9)의 반송에 수반하여, 드디어 피처리 필름(9)의 상기 아크릴산이 부착된 부분이 방전 공간(14)에 도입된다. 이 방전 공간(14)의 플라즈마에 의해, 피처리 필름(9)의 표면의 아크릴산이 활성화되어, 이중 결합의 개열, 중합 등이 일어난다. 또한, 방전 생성 가스 및 반응 가스 중의 질소가 플라즈마화되어서 질소 플라즈마가 생성된다. 이 질소 플라즈마나 플라즈마 광이 피처리 필름(9)에 조사되어, 피처리 필름(9)의 표면 분자의 C-C, C-O, C-H 등의 결합을 절단한다. 이 결합 절단부에 아크릴산의 중합물이 결합(그래프트 중합)하거나, 또는 아크릴산으로부터 분해된 COOH기 등이 결합한다고 생각된다. 이에 의해, 피처리 필름(9)의 표면에 접착성 촉진층이 형성된다. 피처리 필름(9)에는 방전 공간(14)으로의 도입에 앞서 아크릴산이 충분히 부착되어 있기 때문에, 방전 공간(14)에 있어서 접착성 촉진층을 확실하게 형성할 수 있다. 차폐 부재(41)에 의해 가스 흐름의 처리 폭 방향의 균일성을 확보할 수 있기 때문에, 방전 공간(14) 내에 있어서의 처리의 균일성을 확보할 수 있고, 균질한 접착성 촉진층을 얻을 수 있다. 또한, 차폐 부재(40)에 의해, 외부 분위기 가스가 방전 공간(14)에 침입하는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 나아가 제2 간극(52)으로부터의 방전 생성 가스의 배출 흐름에 의해 외부 분위기 가스의 방전 공간(14)으로의 침입을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 외부 분위기 중의 산소 등의 반응 저해 성분에 의해 방전 공간(14) 내에서의 반응이 저해되는 것을 충분히 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 처리 효과를 확실하게 높일 수 있다.
피처리 필름(9)은 제1 롤 전극(11)에 접한 상태에서 방전 공간(14)을 통과하고, 가이드 롤(16)에 의해 반환하고, 제2 롤 전극(12)에 접한 상태에서 방전 공간(14)을 다시 통과한다. 따라서, 피처리 필름(9)은, 방전 공간(14)에 있어서 2회 처리된다.
피처리 필름(9)이 제1 롤 전극(11) 및 제2 롤 전극(12)의 적어도 방전 공간(14)을 구성하는 부분을 덮음으로써, 전극(11, 12)에 오염이 부착되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31)은 방전 공간(14)으로부터 이격되어 배치되어 있고, 게다가 차폐 공간(41) 내의 아크릴산은 대부분 미중합의 상태이다. 따라서, 노즐(31)의 분출구나 차폐 부재(40)에 아크릴산의 중합물 등의 오염이 부착되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 파티클의 발생을 방지 또는 억제할 수 있고, 수율을 향상할 수 있다. 따라서, 표면 처리 장치(1)를 장기간에 걸쳐 안정적으로 운전할 수 있다.
표면 처리 후의 TAC 필름(9)을, PVA 수용액 등의 수계 접착제를 통해 PVA 편광 필름과 접착하여 편광판을 제작한다. TAC 필름(9)에는 접착성 촉진층이 충분히 또한 균질하게 형성되어 있기 때문에, 양호한 접착 강도를 갖는 편광판을 얻을 수 있다.
이어서, 본 발명의 다른 실시 형태를 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서 이미 설명한 형태와 중복된 구성에 관해서는 도면에 동일 부호를 붙여 설명을 간략화한다.
도 3 및 도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태를 나타낸 것이다. 제2 실시 형태의 필름 표면 처리 장치(1A)는, 3개의 롤 전극(11, 12, 13)을 구비하고 있다. 이들 3개의 롤 전극(11 내지 13)에 의해 2단의 처리부(10A, 10B)가 구성되어 있다. 전단 처리부(10A)는 롤 전극(11, 12)과, 노즐(21, 31)을 구성 요소로 포함하고, 제1 실시 형태의 처리부(10)와 대응하고 있다. 후단 처리부(10B)는 롤 전극(12, 13)과, 노즐(23, 33)을 구성 요소로서 포함한다.
3개의 롤 전극(11, 12, 13)이 이 순서대로 또한 평행하게 배열되어 있다. 좌측의 롤 전극(11)은, 전단 처리부(10A)의 제1 롤 전극을 구성하고 있다. 중앙의 롤 전극(12)은, 전단 처리부(10A)의 제2 롤 전극과, 후단 처리부(10B)의 제1 롤 전극을 겸하고 있다. 우측의 롤 전극(13)은, 후단 처리부(10B)의 제2 롤 전극을 구성하고 있다.
도시는 생략하지만, 예를 들어 중앙의 롤 전극(12)에 전원(2)(도 1 참조)이 접속되며 좌우의 롤 전극(11, 13)이 전기적으로 접지되어 있다. 이 대신에, 좌우의 롤 전극(11, 13)에 전원이 각각 접속되며 중앙의 롤 전극(12)이 전기적으로 접지되어 있을 수도 있다. 전원으로부터의 전력 공급에 의해, 좌측의 롤 전극(11)과 중앙의 롤 전극(12)과의 사이에 전단 처리부(10A)의 방전 공간(14)이 형성된다. 중앙의 롤 전극(12)과 우측의 롤 전극(13)과의 사이에 후단 처리부(10B)의 방전 공간(15)이 형성된다.
피처리 필름(9)이 3개의 롤 전극(11, 12, 13)의 상측의 둘레면에 걸어 돌려져 있다. 롤 전극(11, 12) 사이의 하측에 피처리 필름(9)의 반환 부분(9a)이 형성되는 점은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 롤 전극(12, 13) 사이의 하측에는 피처리 필름(9)의 반환 부분(9b)이 형성되어 있다. 반환 부분(9b)은, 가이드 롤(17, 17)에 걸어 돌려져, 도 3과 직교하는 처리 폭 방향에서 보아서 삼각형 형상으로 되어 있다. 3개의 롤 전극(11, 12, 13)이 서로 동기하여 도면에서 시계 방향 둘레로 회전된다. 이에 의해, 피처리 필름(9)이 개략 우측 방향으로 반송된다.
전단 처리부(10A)에 있어서, 반환 부분(9b)의 내측에 방전 생성 가스 노즐(21)이 배치되는 점, 롤 전극(11)의 상측에 반응 가스 노즐(31) 및 차폐 부재(40)가 배치되는 점, 롤 전극(11, 12)끼리 사이의 상측 부분에 폐색 부재(50)가 배치되는 점은, 제1 실시 형태의 처리부(10)와 마찬가지이다.
후단 처리부(10B)에 있어서, 반환 부분(9b)의 내측에는 후단 처리부(10B)의 방전 생성 가스 노즐(23)이 배치되어 있다. 방전 생성 가스 노즐(23)은 방전 생성 가스 노즐(21)과 동일 구조를 이루고, 그 선단부가 상부를 향해서 방전 공간(15)에 임하고 있다. 방전 생성 가스 공급로(22)가 분기하여, 전단의 방전 생성 가스 노즐(21)과 후단의 방전 생성 가스 노즐(23)에 각각 이어져 있다.
롤 전극(12)의 상측에는 후단 처리부(10B)의 반응 가스 노즐(33)이 배치되어 있다. 반응 가스 노즐(33)은 반응 가스 노즐(31)과 동일 구조를 이루고, 롤 전극(12)의 상측의 둘레면과 대향하고 있다. 반응 가스 공급 라인(32)이 분기하여, 전단의 반응 가스 노즐(31)과 후단의 반응 가스 노즐(33)에 접속되어 있다.
반응 가스 노즐(33)의 저부에는, 차폐 부재(40)와 거의 동일 구조의 단면 원호 형상의 차폐 부재(43)가 설치되어 있다. 차폐 부재(43)의 원호 방향(전극(12)의 둘레면에 따르는 방향)의 둘레 길이는, 예를 들어 240 내지 300㎜ 정도이다.
차폐 부재(43)와 롤 전극(12)의 상측의 둘레면과의 사이에 차폐 공간(44)이 형성되어 있다. 반응 가스 노즐(33)의 분출구가 차폐 부재(43)를 관통하여 차폐 공간(44)에 연통하고 있다. 차폐 공간(44)은, 롤 전극(12)의 상측의 둘레면을 따르는 단면 원호 형상의 공간으로 되어 있다. 차폐 공간(44)은, 상기 원호 방향(도 3에 있어서 좌우)의 중앙부에서는 좁고, 원호 방향의 양단부를 향함에 따라서 약간 넓어지게 되어 있다. 차폐 공간(44)의 두께는, 1㎜ 내지 10㎜ 정도가 바람직하다. 차폐 공간(44)의 가장 좁은 개소의 두께는, 예를 들어 1㎜ 정도가 바람직하다. 차폐 공간(44)의 가장 넓은 개소의 두께는, 예를 들어 10㎜ 정도가 바람직하다. 차폐 공간(44)의 두께가 전역에서 일정할 수도 있다. 차폐 부재(44)가 노즐(33)을 사이에 두고 롤 전극(12)의 회전 방향의 상류측의 부분과 하류측 부분으로 분리되어 있을 수도 있고, 노즐(33)의 저면이 차폐 공간(44)에 직접 면하고 있을 수도 있다.
롤 전극(12, 13) 사이의 상측 부분에는, 폐색 부재(50)와 거의 동일 구조의 폐색 부재(53)가 배치되어 있다. 폐색 부재(53)와 롤 전극(12)과의 사이에는, 제2 처리부(10B)의 제1 간극(54)이 형성되어 있다. 폐색 부재(53)와 롤 전극(13)과의 사이에는, 제2 처리부(10B)의 제2 간극(55)이 형성되어 있다.
도 3에 있어서, 차폐 부재(43)의 좌측 단부가 폐색 부재(50)에 접촉 또는 근접하고 있다. 차폐 공간(44)의 좌측 단부가, 제1 처리부(10A)의 제2 간극(52)의 상단부에 이어져 있다. 또한, 도 3에 있어서, 차폐 부재(43)의 우측 단부가 폐색 부재(53)에 접촉 또는 근접하고 있다. 차폐 공간(44)의 우측 단부가, 제2 처리부(10B)의 제1 간극(54)에 이어지고, 나아가서는 제1 간극(54)을 통해 방전 공간(15)에 이어져 있다. 제2 처리부(10B)의 제2 간극(55)은, 롤 전극(13)의 상측의 외부 공간에 이어져 있다.
필름 표면 처리 장치(1A)에 의하면, 전단 처리부(10A)의 반응 가스 노즐(31)로부터 아크릴산을 피처리 필름(9)에 분사한다. 이어서, 방전 공간(14)에 있어서 피처리 필름(9)에 질소 플라즈마를 조사한다. 그 후, 추가로 후단 처리부(10B)의 반응 가스 노즐(33)에 의해 아크릴산을 피처리 필름(9)에 분사한다. 계속해서, 방전 공간(15)에 있어서 피처리 필름(9)에 질소 플라즈마를 조사한다. 따라서, 아크릴산의 플라스마 중합막의 형성 처리를 2회 행할 수 있다. 따라서, 아크릴산의 중합도를 높일 수 있고, 중합막의 두께를 크게 할 수 있다. 그 결과, 피처리 필름(9)의 접착성을 확실하게 향상시킬 수 있다.
전단 처리부(10A)에 있어서, 반응 가스 노즐(31)로부터의 아크릴산 함유 가스가 방전 생성 가스 노즐(21)로부터 제1 간극(51)에 들어간 질소 가스와 부딪쳐서 체류되어 피처리 필름(9)에 대한 아크릴산 부착이 촉진되는 점은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
후단 처리부(10B)에 있어서, 반응 가스 노즐(33)로부터의 아크릴산 함유 가스는 차폐 부재(43)에 안내되어, 도 3에 있어서, 차폐 공간(44)의 좌측부와 우측부로 분류된다. 좌측으로 분류된 아크릴산 함유 가스는, 전단 처리부(10A)의 방전 생성 가스 노즐(21)로부터 제2 간극(52)에 들어간 질소 가스와 부딪쳐서 체류된다. 우측으로 분류된 아크릴산 함유 가스는, 후단 처리부(10B)의 방전 생성 가스 노즐(23)로부터 제1 간극(54)에 들어간 질소 가스와 부딪쳐서 체류된다. 이에 의해, 후단 처리부(10B)에서도, 피처리 필름(9)의 표면에 아크릴산이 부착되는 것을 촉진할 수 있다. 후단 처리부(10B)의 방전 생성 가스 노즐(23)로부터 제2 간극(55)으로 유입된 질소 가스는, 외부 분위기로 배출된다. 이 배출 흐름에 의해, 외부 분위기 가스(공기)가 제2 간극(55)으로부터 방전 공간(15)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 개변을 이룰 수 있다.
예를 들어, 제1 실시 형태(도 1)의 처리부(10) 및 제2 실시 형태(도 3)의 전단 처리부(10A)에 있어서, 반응 가스 노즐(31)은 제1 롤 전극(11)에 있어서의 피처리 필름(9)이 권취되는 부분의 둘레 방향을 따라 방전 공간(14)로부터 전극 회전 방향의 상류측으로 이격되어 있을 수 있다. 반응 가스 노즐(31)이 전극(11)의 상단부보다 방전 공간(14)측인 둘레면에 대향하도록 비스듬히 배치되어 있을 수도 있고, 전극(11)의 상단부보다 방전 공간(14)과는 반대측인 둘레면에 대향하도록 비스듬히 배치되어 있을 수도 있다. 이상의 점은, 제2 실시 형태(도 3)의 후단 처리부(10B)의 반응 가스 노즐(32)에 대해서도 마찬가지이다.
제1 실시 형태(도 1)의 처리부(10) 및 제2 실시 형태(도 3)의 전단 처리부(10A)에 있어서, 차폐 부재(40)는 반응 가스 노즐(31)로부터 적어도 방전 공간(14)을 향해 연장되어 있을 수 있고, 반응 가스 노즐(31)로부터 방전 공간(14)측과는 반대측에는 연장되지 않을 수도 있다. 차폐 공간(41)의 방전 공간(14)측과는 반대측의 단부의 개구를 좁게 할 수도 있다. 이상의 점은, 제2 실시 형태(도 3)의 후단 처리부(10B)의 차폐 부재(43)에 대해서도 마찬가지이다.
차폐 부재(40, 43)를 생략할 수도 있다.
폐색 부재(50, 53)를 방전 생성 가스 노즐(21, 23)을 상하로 반전시킨 구조의 노즐로 구성하고, 이 폐색 부재 겸 노즐(50, 53)로부터도 방전 생성 가스를 방전 공간(14, 15)을 향해 분출할 수도 있다.
폐색 부재(50, 53)를 생략할 수도 있다.
필름 표면 처리 장치의 롤 전극의 수는, 2개 또는 3개에 한정되지 않고, 4개 이상일 수도 있다. 필름 표면 처리 장치의 처리부의 단수는, 1단(도 1) 또는 2단(도 3)에 한정되지 않고, 3단 이상일 수도 있다.
본 발명은 편광판용 보호 필름의 표면 처리에 한정되지 않고, 다양한 수지 필름에 중합성 단량체의 중합막을 형성하는 처리에 적용 가능하다.
<실시예 1>
실시예를 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2에 도시하는 필름 표면 처리 장치(1)를 사용하여, 필름(9)의 표면 처리를 행하였다. 장치(1)의 치수 구성은, 이하와 같다.
롤 전극(11, 12)의 처리 폭 방향의 축 길이: 390㎜
롤 전극(11, 12)의 직경: 320㎜
반응 가스 노즐(31)의 처리 폭 방향의 외측 치수: 390㎜
반응 가스 노즐(31)의 분출 폭: 300㎜
차폐 부재(40)의 원호 방향의 둘레 길이: 275 ㎜
차폐 공간(41)의 두께: 전역에서 5 ㎜(일정)
롤 전극(11, 12) 사이의 갭: 1㎜
피처리 필름(9)으로서 TAC 필름을 이용하였다. TAC 필름(9)의 폭은 325 ㎜이었다.
TAC 필름(9)의 반송 속도는 15m/min으로 하였다.
전극(11, 12)의 온도, 나아가서는 TAC 필름(9)의 온도는 25℃로 설정하였다.
반응 가스의 중합성 단량체로서 아크릴산을 이용하고, 캐리어 가스로서 질소(N2)를 이용하였다.
기화기(30) 내의 액체 아크릴산의 온도는 120℃로 하였다. 캐리어 가스(N2)의 유량, 나아가서는 반응 가스(아크릴산+N2)의 유량은 30slm으로 하였다.
반응 가스 중의 아크릴산 농도는 4.5g/min이었다.
반응 가스 노즐(31)의 온도(반응 가스의 분출 온도)는 55℃로 설정하였다.
방전 생성 가스로서 질소(N2)를 이용하였다. 하측 노즐(21)로부터의 방전 생성 가스(N2)의 분출 유량은 10slm으로 하였다.
하측 노즐(21)의 온도(방전 생성 가스의 분출 온도)는 15℃로 설정하였다.
또한, 실시예 1에 사용한 장치(1)의 폐색 부재(50)는 하측 노즐(21)을 상하로 반전시킨 구조의 가스 노즐이었다. 방전 생성 가스 공급원(20)으로부터의 가스 공급관이 분기하여 하측 노즐(21)과 상측 노즐(50)에 각각 접속되어 있었다. 상측 노즐(50)로부터의 방전 생성 가스(N2)의 분출 유량은 0slm으로 하였다.
전원(2)에 있어서, 270V, 6.1A의 직류를 교류 변환하였다. 전극(11, 12)에의 공급 전력은 1647W이며, 전극(11, 12) 사이의 인가 전압은 17.3kV이었다.
표면 처리 후의 노즐(21, 31)의 분출구 등의 오염의 유무를 확인한 바, 퇴적물은 확인되지 않았다.
표면 처리 후의 피처리 TAC 필름(9)을 PVA 필름의 편면에 접합하였다. 접착제로서, (A) 중합도 500의 PVA 5wt％ 수용액과, (B) 카르복시메틸셀룰로오스나트륨2wt％ 수용액을 혼합한 수용액을 이용하였다. (A) 및 (B)의 혼합비는 (A):(B)=20:1로 하였다. 접착제의 건조 조건은 80℃, 5분간으로 하였다.
PVA 필름의 반대측의 면에는, 비누화 처리한 TAC 필름을 상기와 같은 접착제로 접합하였다. 이에 의해, 3층 구조의 편광판 샘플을 제작하였다. 편광판 샘플의 폭은 25 ㎜로 하였다. 피처리 필름(9)의 폭 방향의 5 개소에서 샘플편을 잘라내어, 상기의 편광판 샘플을 5개 제작하였다.
접착제가 경화한 후, 각 샘플의 피처리 TAC 필름(9)과 PVA 필름과의 접착 강도를 부동 롤러법(JIS K6854)으로 측정하였다.
5개의 샘플의 평균의 접착 강도는 7.5N/25 ㎜이었다.
5개의 샘플의 접착 강도의 편차도(균일성)를 하기 수학식 1로 구한 바, 3.8％이었다.
편차도(％)={(최대값-최소값)/평균값/2}×100 (수학식 1)
<실시예 2>
실시예 2에서는, 장치(1)에 있어서 방전 생성 가스(N2)의 유량을 20slm으로 하였다. 또한, 공급 전력을 1809W(270V, 6.7A)로 하고, 인가 전압을 17.6kV로 하였다. 그 이외의 처리 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 표면 처리 후의 노즐(21, 31)의 분출구 등에는 퇴적물은 확인되지 않았다.
표면 처리 후, 실시예 1과 같은 수순으로 편광판 샘플을 제작하고, 접착 강도를 측정하였다.
측정한 결과, 평균 접착 강도는 9.9N/25 ㎜이었다. 편차도는 4.2％이었다.
<실시예 3>
실시예 3에서는, 장치(1)에 있어서 방전 생성 가스(N2)의 유량을 30slm으로 하였다. 또한, 공급 전력을 1944W(270V, 7.2A)로 하고, 인가 전압을 17.8kV로 하였다. 그 이외의 처리 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 표면 처리 후의 노즐(21, 31)의 분출구 등에는 퇴적물은 확인되지 않았다.
표면 처리 후, 실시예 1과 같은 수순으로 편광판 샘플을 제작하고, 접착 강도를 측정하였다.
측정의 결과, 평균 접착 강도는 9.3N/25 ㎜이었다. 편차도는 6.5％이었다.
[비교예 1]
비교예 1에서는, 부재(50)로서 하측 노즐(21)과 동일한 구조이며 하측 노즐(21)을 상하로 반전시킨 노즐을 사용하고, 기화기(30)로부터의 반응 가스 공급 라인(32)을 노즐(31) 대신에 노즐(50)에 접속하였다. 기화기(30)의 기화 조건을 실시예 1과 동일하게 하고, 실시예 1과 동일한 조성 및 동일 유량의 반응 가스를 상측 노즐(50)의 하단부의 분출구로부터 방전 공간(14)으로 분출하였다. 상측 노즐(50)의 온도를 55℃로 조절하였다. 하측 노즐(21)로부터의 가스 분출 유량은 0slm으로 하였다. 또한, 공급 전력을 1080W(270V, 4A)로 하고, 인가 전압을 15.7kV로 하였다. 그 이외의 처리 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.
비교예 1에 있어서는, 표면 처리 후의 노즐(50)의 분출구 등에 퇴적물이 확인되었다.
표면 처리 후, 실시예 1과 같은 수순으로 편광판 샘플을 제작하고, 접착 강도를 측정한 바, 평균 접착 강도는 4.9N/25 ㎜이며, 편차도는 60％이었다.
[비교예 2]
비교예 2에서는, 실시예 1과 동일한 장치(1)에 있어서 부재(50)로서 하측 노즐(21)과 동일한 구조이며 하측 노즐(21)을 상하로 반전시킨 노즐을 사용하고, 방전 생성 가스 공급로(22)을 상측 노즐(50)에 접속하였다. 상측 노즐(50)로부터의 방전 생성 가스(N2)의 분출 유량을 10slm으로 하였다. 하측 노즐(21)로부터의 분출 유량을, 0slm으로 하였다. 또한, 공급 전력을 1377W(270V, 5.1A )로 하고, 인가 전압을 16.7kV로 하였다. 그 이외의 처리 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 표면 처리 후의 노즐(31)의 분출구 등에는 퇴적물은 확인되지 않았다.
표면 처리 후, 실시예 1과 같은 수순으로 편광판 샘플을 제작하고, 접착 강도를 측정한 바, 평균 접착 강도는 3.9N/25 ㎜이며, 편차도는 3.7％이었다.
이상의 결과로부터, 본 발명에 따르면, 충분한 처리 효과(접착성)를 얻을 수 있고, 처리 폭 방향의 균일성을 높일 수 있음이 확인되었다.
본 발명은 예를 들어 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 편광판의 제조에 적용 가능하다.
1A: 필름 표면 처리 장치
2: 전원
9: 피처리 필름
9a, 9b: 반환 부분
10: 처리부
10A: 전단 처리부
10B: 후단 처리부
11, 12, 13: 롤 전극
14, 15: 방전 공간
16, 17: 가이드 롤
20: 방전 생성 가스 공급원
21, 23: 방전 생성 가스 노즐
22: 방전 생성 가스 공급로
30: 반응 가스 공급원(기화기)
31, 33: 반응 가스 노즐
32: 반응 가스 공급 라인
40, 43: 차폐 부재
41, 44: 차폐 공간
50, 53: 폐색 부재
51, 54: 제1 간극
52, 55: 제2 간극

Claims (5)

  1. 연속하는 피처리 필름에 중합성 단량체를 접촉시키며, 상기 피처리 필름을 대기압 근방의 방전 공간에 통과시켜서 표면 처리하는 장치로서,
    상기 피처리 필름이 걸어 돌려지며, 스스로의 축선 둘레로 회전하여 상기 피처리 필름을 반송하는 제1 롤 전극과,
    상기 제1 롤 전극과 평행하게 배치되어 상기 제1 롤 전극과의 사이에 상기 방전 공간을 형성하고, 상기 피처리 필름의 상기 제1 롤 전극으로부터 반송 방향의 하류측 부분이 상기 방전 공간을 통과한 후에 반환되어 걸어 돌려지며, 스스로의 축선 둘레로 상기 제1 롤 전극과 동일 방향으로 회전하여 상기 피처리 필름을 반송하는 제2 롤 전극과,
    상기 제1 롤 전극의 둘레 방향을 따라 상기 방전 공간으로부터 상기 제1 롤 전극의 회전 방향의 상류측에 중합성 단량체가 피처리 필름 상에서 응축 가능한 거리로 이격되고, 상기 제1 롤 전극의 상기 피처리 필름이 감기는 부분과 대향하도록 배치되며, 상기 중합성 단량체를 함유하는 반응 가스를 분출하는 반응 가스 노즐과,
    상기 제1, 제2 롤 전극끼리의 사이에 있어서의 상기 피처리 필름의 반환 부분의 내측에 배치되며, 상기 중합성 단량체를 함유하지 않는 방전 생성 가스를 상기 방전 공간을 향하여 분출하는 방전 생성 가스 노즐을 구비한 것을 특징으로 하는 필름 표면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반응 가스 노즐로부터 상기 방전 공간을 향하여 상기 제1 롤 전극의 둘레면을 덮도록 연장되는 차폐 부재를 더 구비하고, 상기 제1 롤 전극의 둘레면과 상기 차폐 부재와의 사이에 상기 방전 공간에 이어지는 차폐 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 표면 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응 가스 노즐이 상기 제1 롤 전극의 둘레 방향을 따라 상기 방전 공간으로부터 상기 회전 방향의 상류측에 약 4분의 1 바퀴 이격되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 표면 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방전 공간을 사이에 두고 상기 방전 생성 가스 노즐과 대향하도록 배치된 폐색 부재를 더 구비하고, 상기 차폐 공간이 상기 제1 롤 전극의 둘레면과 상기 폐색 부재와의 사이에 형성된 제1 간극을 통해 상기 방전 공간에 이어지며, 상기 폐색 부재와 상기 제2 롤 전극의 둘레면과의 사이에 제2 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 표면 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방전 생성 가스가 상기 반응 가스보다 저온인 것을 특징으로 하는 필름 표면 처리 장치.
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