KR20080048930A - 바 도포장치 및 바 도포방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 바 도포에 있어서, 유동 줄무늬가 발생하지 않도록 도포액을 웨브에 박막 도포할 수 있는 바 도포장치 및 방법을 제공한다.

(해결수단) 본 발명은 연속 주행하고 있는 웨브(12)에 바 수용부재(22)에 지지되어 회전하는 원주상의 바(20)를 사용하여 도포액을 도포하는 바 도포장치(10)에 있어서, 상기 바 수용부재(22)의 상기 바(20)를 지지하는 바 지지면의 재료는 도포액의 침지에 의한 표면의 팽창이 1㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 또한 상기 바의 재료보다 경도가 낮은 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 바 도포장치이다.

바 도포장치, 바 도포방법

Description

바 도포장치 및 바 도포방법{BAR COATING APPARATUS AND BAR COATING METHOD}

본 발명은 바 도포장치 및 바 도포방법에 영향에 관한 것으로, 특히 직경이 5mm 이상 15mm 이하인 세경의 원주상의 바에 의해 연속 주행하는 웨브에 도포액을 박막도포하는 바 도포장치 및 바 도포방법에 관한 것이다.

종래부터 연속 주행하고 있는 웨브에 도포액을 도포하는 방법으로서 각종의 방법이 제안되어 있지만, 특허문헌 1 등에 나타나 있는 바와 같이 조작이 용이하고, 또한 많은 스페이스를 요하지 않는 바 도포방법이 널리 사용되고 있다. 그러나, 바는 가늘고 길기 때문에 웨브나 바의 약간의 진동에 의해 웨브의 주행 방향에 있어서 단형상의 도포두께 불균일(이하, "단형상 불균일"이라고 함)이 발생하기 쉽고, 그 대책으로서 본 출원인은 특허문헌 2에 있어서 웨브와 바의 랩각도를 2.5°이상 30°이하로 함과 아울러, 바 단면의 최대 직경을 Rb라고 하고, 바 지지부재의 바 수용부 단면의 원호의 곡률반경을 Rh라고 했을 때에, Rb/Rh를 0.9 이상 1.0 이하의 범위로 하고, 바 지지부재의 바 홀드각을 90°이상 180°이하로 하는 바 도포방법을 제안했다. 이것에 의해, 단형상 불균일을 해결할 수 있다.

그러나, 특허문헌 2의 바 도포방법을 사용해도 웨브에 도포액이 도포된 도포막면에 도포 길이방향으로 희미한 줄무늬(이하, "유동 줄무늬"라고 함)의 도포 결함이 발생하는 경우가 있다고 하는 문제가 있다. 특히, 광학보상 필름 등의 광학기능성 필름의 제조에서의 도포과 같이, 웨브에 도포되는 습윤막 두께가 15㎛ 이하인 박막 도포에 있어서는 도포 후의 레벨링 효과가 얻어지기 어렵기 때문에 이들 도포 결함이 나타나기 쉬워 문제가 된다.

여기서, 바 도포의 횡단형상 불균일은 바의 회전 진동이 웨브에 전파되고 도포 메니스커스에 더 전파되어 발생한다고 생각되어, 종래부터 유동 줄무늬의 억제를 위해 바 전체의 직진도나 진원도를 조정하는 것이 행해져 왔다.

[특허문헌 1] 일본특허공고 소58-4589호 공보

[특허문헌 2] 일본특허공개 평9-201563호 공보

그렇지만, 바의 직진도가 양호해도 바와 바 지지면 사이에 도포액이 유입되어 윤활막을 형성한 경우에, 바 지지면을 구성하는 재료로 도포액이 스며듬으로써 바 지지면의 정밀도가 떨어지고, 바 도포시 바의 회전이 원활하게 행해지지 않고 진동 회전이 커져서 유동 줄무늬가 발생한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 바 도포에 있어서 유동 줄무늬가 발생하지 않도록 도포액을 지지체에 도포할 수 있는 바 도포장치 및 바 도포방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 연속 주행하고 있는 지지체에, 바 수용부재에 지지되어 회전하는 원주상의 바를 사용하여 도포액을 도포하는 바 도포장치에 있어서, 상기 바 수용부재의 상기 바를 지지하는 바 지지면의 재료는 도포액의 침지에 의한 표면의 팽창이 1㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 또한 상기 바의 재료보다 경도가 낮은 재료인 것을 특징으로 하는 바 도포장치를 제공한다.

본 발명자는 바 도포의 유동 줄무늬는 바의 직진도가 양호해도, 바와 바 수용부재 사이에 도포액이 침지된 상태에 있어서 바 수용부재의 정밀도가 좋을 필요가 있는 것에 착안하여, 바 수용부재의 바를 지지하는 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 1㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 또한 바 지지면의 재료를 바의 재료보다 경도가 낮은 재료를 사용함으로써, 바 도포의 유동 줄무늬를 억제할 수 있다고 하는 지견을 얻었다. 여기서, "도포액 침지에 의한 표면 팽창"이란, 바 수 용부재와 동일한 재질의 샘플 피스(10mm×10mm×100mm)를 도포시의 온도의 도포액에 3주간 침지한 후 샘플 피스(10mm×100mm)의 높이(두께)의 변화값을 말한다.

청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 도포액이 바와 바 지지면 사이에 유입되어 바와 바 지지면 사이에 윤활막을 형성하는 경우에 있어서도, 바 지지면의 재료의 도포액의 침지에 의한 표면의 팽창이 낮게 억제되어 있으므로, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 바 지지면의 재료가 바의 재료보다 경도가 낮은 재료를 사용함으로써, 바가 회전하는 것에 기인하는 바 지지면과의 사이의 마찰에 의해 바가 마모에 의해 변형되어 도포막에 유동 줄무늬의 도포 결함이 발생하는 일이 없다.

청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 있어서, 상기 바 지지면의 재료는 PEEK 수지 또는 폴리클로로트리플루오로에틸렌인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 낮게 억제되어 있으므로, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 바의 진원도의 최대값과 최소값의 차이의 편차값을 A, 상기 A를 바의 폭방향 X에서 2차 근사한 값을 B, 상기 A로부터 상기 B를 뺀 값을 T(=A-B), 상기 T의 바의 폭방향 X의 미분값의 절대값 ｜dT/dX｜의 바의 폭평균을 평균 경사도 D^*이라고 했을 때에, 평균 경사 도 D^*가 D^*≤135×10^-6인 바를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 바의 평균 경사도 D^*를 D^*≤135×10^-6이라고 했으므로, 바가 바 지지면에 지지되어서 회전하는 경우에 정밀도 좋게 회전할 수 있기 때문에, 바 도포에서의 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바 지지면의 재료의 선팽창계수는 10×10^-5/K 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 도포액이 바와 바 지지면 사이에 유입되어도 바 지지면의 재료의 변형이 작으므로, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은 청구항 1∼4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바 지지면의 재료의 로크웰 경도는 R60 이상인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 바 지지면은 바의 회전에 따른 마찰에 의한 마모에 기인하는 변형이 적으므로, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은 청구항 1∼5 중 어느 한 항에 기재된 바 도포장치를 사용하여, 연속 주행하고 있는 지지체 상에 도포액을 도포하는 것을 특징으로 하는 바 도포방법을 제공한다.

청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 유동 줄무늬의 발생이 없는 도포막을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 유동 줄무늬의 도포 결함을 발생시키지 않고 도포액을 웨브에 박막 도포할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 예를 들면 광학기능성 필름의 제조와 같은 박막 도포에 있어서의 도포막면의 표면성을 개선하는데 매우 유효하다.

이하, 첨부 도면에 따라서 본 발명에 관련된 바 도포장치 및 바 도포방법의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 바 도포장치의 측면 단면도이고, 도 2는 바 도포헤드의 일부를 단면으로 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 바 도포장치(10)는 바 도포헤드(12)를 사이에 두고 웨브 주행방향의 상류측과 하류측에 설치된 한 쌍의 가이드롤러(14, 16)에 의해 웨브(18)가 바 도포헤드(12)의 바(20)에 랩된 상태에서 도포액을 도포한다.

바 도포헤드(12)는 주로 양단이 도시하지 않은 축받이에 의해 회전 가능하게 지지된 바(20), 이 바(20)의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 바(20)에 휨이 발생하는 것을 방지함과 아울러 바(20)에 도포액을 공급하는 급액기로서의 기능을 구비한 바 수용부재(22), 바 수용부재(22)와의 사이에 도포액의 급액로(24, 26)를 형성하는 상류측 둑부재(28), 및 하류측 둑부재(30)로 구성된다. 급액로(24, 26)는 매니폴드(32)와 슬롯(34)으로 구성되어, 매니폴드(32)에 급액된 도포액이 슬롯(34)을 통하여 웨브(18)의 폭방향으로 균일하게 압출된다. 이것에 의해, 바(20)에 대하여 웨 브(18)의 반송방향의 상류측(이하, 1차측이라고 함)에는 1차측 비드(36)가 형성되고, 하류측(이하, 2차측이라고 함)에는 2차측 비드(38)가 형성된다. 이 2차측 비드(38)는 바(20)와 바 수용부재(22)의 사이에 공기가 말려 들어가지 않도록 작용한다. 이들 1차측과 2차측의 비드(36, 38)를 형성하는 도포액이 회전하는 바(20)에 의해 픽업됨으로써 바(20)에 랩되어 연속 주행하는 웨브(18)에 도포된다. 또한, 급액로(24, 26)로부터 1차측과 2차측의 비드(36, 38)에 공급된 도포액 중의 잉여 도포액은 둑부재(28, 30)의 외측(28A, 30A)을 유하한다.

바(20)의 회전은 웨브(18)의 주행에 의해 종동회전하는 경우, 구동원을 설치하여 회전구동하는 경우 중 어느 것이어도 좋고, 또한 회전구동하는 방향은 웨브(18)의 주행방향과 동일한 방향으로의 회전이어도, 역방향으로의 회전이어도 좋다. 바(20)의 종류로서는 와이어 바, 홈이 형성된 바를 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 광학보상 필름 등의 광학기능성 필름의 제조와 같이 웨브(18)에 도포하는 습윤막 두께가 15㎛ 이하인 박막 도포에는, 와이어 바(20)가 도포량을 정밀도 좋게 제어하기 쉬워 박막 도포에 적합하다. 와이어 바(20)는 도 3에 나타낸 바와 같이 원주상의 코어 바(40)의 표면에 와이어(42)를 권회하여 와이어열(44)을 형성함으로써 제조된다. 와이어 바(20)는 도 4에 나타낸 바와 같이 와이어(42)의 굵기를 변경함으로써 와이어열(44)의 와이어(42) 서로의 사이에 보유하는 도포액량을 변경할 수 있고, 이것에 의해 소망하는 두께의 도포막을 정밀도 좋게 도포할 수 있다.

바 수용부재(22)는 바(20)를 지지하는 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 1㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 또한 바의 재질보다 경도가 낮은 재료로 구성되어 있다. 여기서, "도포액 침지에 의한 표면 팽창"이란, 바 수용부재와 동일한 재질의 샘플 피스(10mm×10mm×100mm)를 도포시의 온도의 도포액에 3주간 침지한 후에 샘플 피스(10mm×100mm)의 높이(두께)의 변화값을 말한다. 측정에는 비접촉의 레이저 변위계가 바람직하지만, 접촉식의 다이얼 게이지를 사용할 수도 있다. 한편, 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 1㎛ 미만이면, 침지 팽창이 거의 없는 경도 높은 금속이기 때문에 바와 바 지지면의 마찰에 의해 바가 마모 변형을 일으켜 도포막에 줄무늬 결함이 발생해 버리기 때문이고, 한편 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 50㎛를 초과하면, 도포액이 바(20)와 바 지지면 사이에 유입되어 바(20)와 바 지지면 사이에 윤활막을 형성하는 경우에 바 수용부재(22)의 재료에 과다하게 흡수되어, 정밀도 좋게 바(20)를 지지할 수 없게 되어 단형상 불균일을 야기할 가능성이 있기 때문이다.

또한, 바 수용부재(22)는 바(20)가 고속으로 회전하기 때문에 바(와이어 바에서는 와이어)(20)와의 사이의 마찰 저항이 작은 재질의 것을 선택하지 않으면 안된다. 본 발명에 바람직하게 사용되는 바 수용부재(22)의 재질로서는, 예를 들면 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(다이 프론)(Daikin Industries, Ltd. 상품명))등을 열거할 수 있다.

여기서, 본 발명에 사용되는 바 수용부재(22)는 선팽창계수가 10×10^-5/K 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유로는, 선팽창계수가 10×10^-5/K을 초과하면, 도포액이 바(20)와 바 지지면 사이에 유입되는 경우에 바 지지면의 재료 의 변형이 커지게 되어, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 없게 되기 때문이다. 한편, 본 명세서에서 사용하는 "선팽창계수"란, JIS K7197에 규정된 방법을 따라서 승온 속도 5℃/분, 하중:2g, 측정 범위: -30℃ 이상 80℃ 이하에서 측정된 선팽창계수를 나타내고, 단위는 /K이다.

또한, 본 발명에 사용되는 바 지지면의 재료는 로크웰 경도가 R60 이상인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유로서는, 로크웰 경도가 R60 미만이면, 바 지지면은 바(20)의 회전에 따른 마찰에 의한 마모에 기인하는 변형이 커지게 되고, 바 지지면의 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 없기 때문이다. 한편, 본 명세서에서 사용하는 "로크웰 경도"란, JIS K6758에 규정된 방법에 따라 측정된 로크웰 경도를 말한다.

다음에, 본 발명에 있어서 사용되는 바(20)는 플랫 바, 와이어 바, 홈이 형성된 바 등을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 와이어 바이다. 그 이유로서는, 도포액의 도포량을 가장 정밀도 좋게 제어하기 쉬워 박막 도포에 적합하기 때문이다. 본 발명에 있어서 와이어 바를 사용하는 경우, 바(20)의 직경은 5mm 이상 15mm 이하, 바람직하게는 5mm 이상 10mm 이하이다. 본 발명에서 사용되는 바(20)의 직경은 5mm 이상 15mm 이하의 범위의 세경의 것이 대상이고, 길이가 2m 이내인 것이 사용된다. 이것은 바(20)가 가늘고 길기 때문에 바(20)의 회전시에 휘어짐에 기인하는 진동 회전이 발생하기 쉽기 때문이다. 또한, 바(20)의 직경이 5mm 미만인 것은 제작상에 있어서 곤란함이 생겨버린다. 와이어(42)의 직경은 0.06mm 이상 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.06mm 이상 0.2mm 이하가 적당하다. 이보다 큰 경우는 도포량이 지나치게 많아져서, 고속 박막 도포에 유효한 바 도포법의 사용법으로서 적절하지 않고, 이보다 작은 경우는 와이어(42)를 감아서 고정밀도한 와이어 바를 제조하는 것이 곤란해짐과 아울러 강도적으로도 문제가 생긴다. 와이어(42)의 재질로서는 금속이 사용되지만, 내식성, 내마모성, 강도 등의 관점에서 스테인레스 강철이 가장 적합하다. 이 와이어(42)에는 내마모성을 더 향상시키기 위해서 표면에 도금을 실시할 수도 있다. 특히 하드 크롬 도금이 적합하다. 한편, 바(20)는 평균 경사도 D^*가 D^*≤135×10^-6인 것을 사용한다. 그 이유로서는, D^*가 135×10^-6을 초과하면 바(20)를 국소적으로 본 경우에 있어서 진원도에 편차가 생겨버려서 바 도포시에 횡단형상 불균일을 생기게 하기 때문이다. 여기서 평균 경사도 D^*란, 바(20)의 진원도의 최대값과 최소값의 차의 편차값을 A, 상기 A를 바(20)의 폭방향 X에서 2차 근사한 값을 B, 상기 A로부터 상기 B를 뺀 값을 T(=A-B)라고 했을 경우에, 상기 T의 바(20)의 폭방향 X의 미분값 ｜dT/dX｜의 바(20)의 폭평균의 것을 말한다. 또한, 진원도란 바(20)를 바(20)의 축중심을 중심으로 하여 1회전시켜 반경의 편차를 측정하여 최대값과 최소값의 차를 구한 것이다. 편차값의 측정에는 비접촉의 레이저 변위계가 바람직하지만, 접촉식의 다이얼 게이지나 테이퍼 게이지를 사용해도 상관없다. 편차값의 측정에서 바(20)를 회전시켰을 때 휘어짐을 배제하기 위해서, 바(20)의 축은 연직방향으로 배치하고 상하의 양쪽을 고정해서 측정한다. 진원도의 편차값 A를 바(20)의 폭방향 X에서 측정하는 간격은 임의의 값이어도 상관없지만, 미분의 정밀도를 갖게 하기 위해서 바(20)의 직경을 d라고 했을 때 측정 간격은 2 πd 이하로 한다.

이와 같이, 바 직경 5mm 이상 15mm 이하, 와이어 직경 0.06mm 이상 0.4mm 이하의 와이어 바로 점도 0.02Pa·s의 도포액을 웨브(18)에 도포함으로써, 습윤 두께가 5㎛ 이상 15㎛ 이하인 박막 도포막을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 홈이 형성된 바를 사용하는 경우에도 바의 직경은 5mm 이상 15mm 이하, 바람직하게는 5mm 이상 10mm 이하이다. 홈의 피치는 0.1mm 이상 0.5mm 이하, 바람직하게는 0.2mm 이상 0.3mm 이하가 적당하고, 단면형상으로서는 정현곡선에 근사한 것이 특히 적합하다. 그렇지만, 반드시 이와 같은 단면형상에 한정되는 것은 아니고, 다른 단면형상의 것도 사용할 수 있다. 일반적으로 홈이 형성된 바와 와이어 바는 일정한 대응 관계가 있고, 각각 단면에 있어서의 요부의 탑부를 연결한 선으로부터 아래쪽에 있는 공간 사이의 단위길이당 면적이 동등한 경우, 동일조건하에서의 동일 도포량의 도포에 적합하다고 하고 있다. 따라서 이러한 대응 관계에 기초하여 와이어 바에 있어서의 지견으로부터 적절한 홈이 형성된 바를 선정할 수 있다.

바(20)의 재질로서는 내식성, 강도의 면에서 금속이 바람직하고, 특히 스테인레스 강철(SUS304, SUS316: 모두 로크웰 경도가 B90 이하, 비커스 경도가 200 이하)이 적합하다. 또한, DLC 코팅바(비커스 경도가 1000 이상 2000 이하)이어도 좋다. 또한, 홈이 형성된 바의 재질로서는 내식성, 강도, 내마모성의 면에서 금속, 특히 스테인레스 강철이 적합하다.

또한, 바(20)의 재료는 바 지지면의 재료보다 경도가 높은 재료가 되도록 한 다. 그 이유로는 바(20)의 재료의 경도가 바 지지면의 재료의 경도보다 낮은 재료로 구성되어 있으면, 바 도포시에 바(20)와 바 지지면 사이의 마찰에 의해 바(20)가 마모 변형되어 도포막에 유동 줄무늬의 도포 결함이 발생하여 버리기 때문이다.

다음에, 상기와 같이 구성된 바 도포장치(10)에 의해 웨브(18)에 도포액을 도포하는 도포방법을 설명한다.

도포액은 도포헤드(12)의 급액로(24, 26) 내로 공급되어 1차측과 2차측의 비드(36, 38)를 형성하고, 회전하는 바(20)에 의해 픽업되어 웨브(18)에 도포된다. 이 때, 웨브(18)와 바(20)의 접촉부에서 도포액의 계량이 행해져서 소망의 도포량만이 웨브(18)에 도포되고, 나머지는 둑부재(28, 30)의 외측면을 따라서 유하한다. 즉, 바 도포에 있어서는 도포액은 비드(36, 38)를 통해 웨브(18)에 도포되게 된다.

한편, 이 때 바(20)에 랩되어 연속 주행하는 웨브(18)에 가해지는 장력은 150N/m 이상인 것이 바람직하다. 그 이유로는 250N/m 미만이면 바(20)가 바 수용부재(22)를 적절히 가압할 수 없어, 단형상 불균일을 억제할 수 없게 되기 때문이다.

또한, 도포액은 비드(36, 38)를 형성하여 적절히 유지해 가기 위해서는, 바(20)에 의해 픽업되는 도포액량 Q1이 웨브(18)에 도포되는 도포액량 Q2과 동일하거나 또는 이보다 클 것이 요구된다. 일반적으로 Q1>Q2이면 1차측 비드(36)로의 도포액의 인풋이 아웃풋보다 크게 되므로, 1차측 비드(36)의 크기를 일정하게 유지하는 경우에는 이 과잉의 도포액이 1차측 비드(36) 밖으로 유출된다. 즉, 바(20)에 의해 긁혀 떨어진 과잉의 도포액의 일부는 둑부재(28)를 넘어서 흘러넘쳐, 둑부재(28)의 외측면을 따라서 유하한다. 이렇게 흘러넘쳐 유하한 도포액은 회수되어 다시 도포액으로서 재사용되게 된다.

또한, 바(20)의 회전이 너무 크게 되면, 도포액의 종류에 따라서는 바(20)와 웨브(18)의 하류측 접촉부 근방에 거품이 정류하여 도포 결함을 발생시키거나 하는 경우가 있다. 이 거품은 바(20)와 바 수용부재(22)의 사이에 존재하는 공기가 바(20)의 회전에 의해 말려 들어가서 발생하는 것으로 생각되므로, 이것을 방지하기 위해서 도 1에 나타낸 바와 같이 바(20)의 하류측에서도 바(20)을 향해서 도포액을 공급하고, 둑부재(30)보다 오버플로우시켜서 거품방지용의 2차측 비드(38)를 형성시켜 공기가 상류측으로 말려 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관련된 바 도포장치 및 바 도포방법에 따르면, 도포액이 바(20)와 바 지지면 사이에 유입되어 바(20)와 바 지지면 사이에 윤활막을 형성하는 경우에도, 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 낮게 억제되어 있으므로, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관련된 바 도포장치 및 바 도포방법에 따르면, 바 지지면의 재료가 바(20)의 재료보다 경도가 낮은 재료를 사용함으로써, 바(20)가 회전하는 것에 기인하는 바 지지면과의 사이의 마찰에 의해, 바(20)가 마모에 의해 변형되어 도포막에 유동 줄무늬의 도포 결함이 발생하는 일이 없다.

본 발명에 있어서, 사용되는 도포액은 특히 한정되는 것은 아니고, 고분자화합물의 물 또는 유기용매액, 안료 수분산액 콜로이드 용액 등을 이용할 수 있다. 또한, 도포액의 물성도 특히 한정되는 것은 아니지만 점도는 낮은 것이 적합하고, 1Pa·s 이하, 특히 0.5Pa ·s 이하의 도포액이 적합하다. 표면장력도 특히 한정되지 않지만, 50×10^-3N/m 이하에서 특히 바람직한 결과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 사용되는 웨브(18)로서는 종이, 플라스틱 필름, 수지 코팅된 종이, 합성지 등이 포함된다. 플라스틱 필름의 재질은, 예를 들면 폴리에틸렌,폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리아세트산비닐, 폴리염화비닐, 폴리스티렌 등의 비닐 중합체, 6,6-나일론, 6-나일론 등의 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스디아세테이트 등의 셀룰로오스아세테이트 등이 사용된다. 또한, 수지 코팅된 종이에 사용하는 수지로서는 폴리에틸렌을 비롯한 폴리올레핀이 대표적이지만, 반드시 이것에 한정되지 않는다. 웨브의 두께도 특히 한정되지 않지만, 0.01mm 이상 1.0mm 이하 정도의 것이 취급, 범용성의 면에서 유리하다.

본 발명에 있어서, 적당한 비드(36, 38)의 크기는 각 조건에 따라 적당한 크기를 달리하지만, 이것은 도포액의 점도 등의 물성, 바(20)의 구조와 회전속도, 웨브(18)의 주행 속도 등에 따라 변화되므로, 비드(36, 38)의 크기 자체를 규정하는 것은 그다지 의의가 없고, 오히려 콘트롤할 수 있는 이러한 파라미터를 어떻게 선택할 지를 검토하는 것이 현실적이다. 이러한 조건을 어떻게 선택할 지는 복수의 파라미터가 복잡하게 얽혀 있기 때문에 결국에는 실험에 의해 결정할 수 있지만, 일반적으로 설명하면 바(20)의 회전 주속도 Vb와 웨브(18)의 주행속도 Vw의 상대비 Vb/Vw는 1인 것이 대부분이고, 이 상대비를 1로 한 경우 도포에 있어서의 Vw의 한 계속도는 도포액의 점도가 작을수록 또는 바 직경이 작을수록 커지는 경향이 있지만, 점도를 낮추는 것을 목적으로 한 도포액의 밀도저하나 바의 소경화는 건조 불균일의 악화나 바의 진동 회전을 발생시키므로, 도포액의 점도나 바 직경의 최적화 조합이 필요하다.

도 7은 본 발명의 바 도포장치(10)를 조립한 광학보상 시트의 제조라인(80)이다.

광학기능 필름의 제조라인(80)은 도 7에 나타낸 바와 같이 송출기(82)로부터 미리 배향막 형성용 폴리머층이 형성된 투명 지지체인 웨브(18)가 송출된다. 그 다음, 웨브(18)는 가이드롤러(84)에 의해 가이드되어 러빙처리장치(86)로 보내어 지고, 러빙롤러(88)가 폴리머층에 러빙처리를 실시한다. 러빙롤러(88)의 하류에는 제진기(90)가 설치되어 있어, 웨브(18)의 표면에 부착된 먼지를 제거한다. 제진기(90)의 하류에는 본 발명의 바 도포헤드(12)가 설치되어 있어, 디스코네마틱 액정을 함유하는 도포액이 웨브(18)에 도포된다. 도포헤드(12)의 하류에는 건조존(92), 가열존(94)이 순차 설치되어 있어, 웨브(18) 상의 도포액이 건조·가열되어 액정층이 형성된다. 또한, 그 하류에는 자외선 램프(96)가 설치되어 있어 자외선 조사에 의해 액정을 가교시켜 소망의 폴리머를 형성한다. 이것에 의해, 광학보상 필름이 제조되고, 제조된 광학보상 필름은 권취기(98)에 권취된다.

이상 설명한 본 실시형태에 따르면, 도포액이 바(20)와 바 지지면 사이에 유입되어 바(20)와 바 지지면 사이에 윤활막을 형성하는 경우에 있어서도, 바 지지면의 재료의 도포액 침지에 의한 표면 팽창이 낮게 억제되어 있으므로, 바 지지면의 팽창에 의한 정밀도 불량에 기인하는 유동 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 바 지지면의 재료가 바(20)의 재료보다 경도가 낮은 재료를 사용함으로써, 바(20)가 회전하는 것에 기인하는 바 지지면과의 사이의 마찰에 의해 바(20)가 마모에 의해 변형되어 도포막에 유동 줄무늬의 도포 결함이 발생하는 일이 없다.

실시예

실시예에 의해 본 발명의 효과를 더욱 설명한다.

(실시예 1)

도 7에 나타낸 본 발명의 바 도포장치(10)를 조립한 광학보상 필름의 제조 라인(80)에 의해 광학보상 필름을 이하의 조건에서 제조했다.

웨브(18)는 두께 100㎛의 트리아세틸셀룰로오스(FIJITACK, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제품)의 표면에 장쇄 알킬 변성 포발(POVAL)의 2중량% 용액을 필름 1m² 당 25㎖가 되도록 도포한 후, 60℃에서 1분간 건조시켜서 배향막용 수지층을 형성한 것을 사용했다. 이 웨브(18)를 송출기(82)로부터 송출함과 동시에 50m/분으로 반송하면서 러빙처리장치(86)에 의해 배향막용 수지층 표면에 러빙처리를 행하여 배향막을 형성했다. 러빙처리에 있어서의 러빙롤러(88)의 가압을 배향막 수지층의 1cm² 당 9.8×10⁵Pa로 함과 동시에 회전 주속을 5.0m/초로 했다.

그리고, 배향막용 수지층을 러빙처리하여 얻어진 배향막 상에 본 발명의 바 도포장치(10)를 사용하여 도포액을 도포했다. 도포액은 하기에 나타낸 디스코틱 화합물 TE-8의 R(1)과 R(2)의 중량비로 4:1의 혼합물에 대하여, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(V#360, Osaka organic science사 제품)을 10중량%, 셀룰로오스아세테이트부티레이트(CAB531-1, Eastman Chemical사 제품)를 0.6중량%, 광중합 개시제(Irgacure 907, Nihon Ciba-Geigy사 제품)를 3중량%, 증감제(Kayacure DET-X, Nippon Kayaku사 제품)를 1중량% 첨가하고, 최종적으로 그 혼합물의 32중량% 메틸에틸케톤 용액으로 했다. 이 액정성 화합물을 함유하는 액에 불소계 계면활성제(플루오로지방족기 함유 공중합체, Megafac F780, Dainippon Ink사 제품)을 0.3중량% 더 첨가하여 도포액으로서 사용했다.

그리고, 직진도가 바 1m 당 0.1mm인 바 지지면(46)에 바 직경: 8mm, 와이어 직경: 0.06mm 및 평균 경사도 D^*: 136×10^-6의 스테인레스 강철제(로크웰 경도: B90 이하(SUS316))의 와이어 바(20)를 지지함과 아울러, 웨브(18)를 주행속도 20m/분으로 주행시키면서 와이어 바(20)도 동일한 속도로 순회전시켜 바 도포헤드(12)로부터 도포액을 웨브 1m² 당 5㎖(습윤막 두께 5㎛)가 되도록 배향막 상에 도포했다. 여기서, 바 수용부재(22)의 재질은 선팽창 계수: 4.7 및 로크웰 경도: R126의 PEEK 수지이고, 바 지지면(46)의 "도포액 침지에 의한 표면 팽창"은 10㎛이었다. 한편, 선팽창계수의 측정에는 ASTM 측정법 D-696을, 로크웰 경도의 측정에는 ASTM 측정법 D-785를 사용했다. 또한, 와이어 바(20)의 평균 경사도의 측정에는 비접촉의 레이저 변위계를 사용하여 와이어 바(20)의 폭방향의 편차값을 측정하고, 상기 편차값의 측정 결과에 기초하여 평균 경사도 D^*를 산출했다.

이 바 수용부재(22)를 갖는 바 도포헤드(12)에서 도포액이 도포된 웨브(18)를 100℃로 조정된 건조존(92) 및 130℃로 조정된 가열존(94)에 통과시켜서 네마틱상을 형성한 후, 이 배향막 및 액정성 화합물상이 도포된 웨브(18)를 연속 반송하면서 액정층의 표면에 자외선 램프(96)로 자외선을 조사했다. 이것에 의해, 광학보상 필름을 제조했다.

(실시예 2)

바 직경: 8mm, 와이어 직경: 0.06mm 및 평균 경사도 D^*: 62×10^-6의 스테인레스 강철제(로크웰 경도: B90 이하(SUS316))의 와이어 바(20)를 사용함과 아울러, 선팽창계수: 4.7 및 로크웰 경도: R126의 PEEK 수지로 구성된 바 수용부재(22)를 사용하고, 바 지지면(46)의 "도포액 침지에 의한 표면 팽창"이 10㎛인 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 광학보상 필름을 제조했다.

(실시예 3)

바 직경: 8mm, 와이어 직경: 0.06mm 및 평균 경사도 D^*: 62×10^-6의 스테인레스 강철제(로크웰 경도: B90 이하(SUS316))의 와이어바(20)를 사용함과 아울러, 선팽창계수: 4.5∼7.0 및 로크웰 경도: R75∼R112의 다이프론으로 구성된 바 수용부재(22)를 사용하고, 바 지지면(46)의 "도포액 침지에 의한 표면 팽창"이 5㎛인 것 이외는 실시예 1과 동일하게 광학보상 필름을 제조했다.

(실시예 4)

바 직경: 8mm, 와이어 직경: 0.06mm 및 평균 경사도 D^*: 62×10^-6의 스테인레스 강철제(로크웰 경도: B90 이하(SUS316))의 와이어 바(20)를 사용함과 아울러, 선팽창계수: 1.6 및 로크웰 경도: B90의 스테인레스 강철(SUS304)로 구성된 바 수용부재(22)를 사용하고, 바 지지면(46)의 "도포액 침지에 의한 표면 팽창"이 0㎛인 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 광학보상 필름을 제조했다.

(비교예 1)

바 직경: 8mm, 와이어 직경: 0.06mm 및 평균 경사도 D^*: 136×10^-6의 스테인레스 강철제(로크웰 경도: B90 이하(SUS316))의 와이어 바(20)를 사용함과 아울러, 선팽창계수: 15 및 로크웰 경도: R52의 뉴라이트로 구성된 바 수용부재(22)를 사용 하고, 바 지지면(46)의 "도포액 침지에 의한 표면 팽창"이 60㎛인 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 광학보상 필름을 제조했다.

(정리)

평가 항목은 바(20)의 1회전 주기에서 웨브(18)의 폭방향에 발생하는 횡단형상 불균일을 목시로 평가했다. 평가 레벨은 광학보상 필름의 품질평가에 있어서, 제조 품질상 매우 바람직한 레벨을 ⓞ, 제조 품질을 충족시키는 레벨을 ○, 제조 품질을 충족시키지만 ○보다 다소 뒤떨어지는 레벨을 △, 제조 품질을 충족시키지 못하여 불합격이 되는 레벨을 ×라고 했다.

표 1로부터 알 수 있듯이, 실시예 1∼3에 나타낸 바와 같이 바 지지면의 표면 팽창이 50㎛ 미만이고 바 지지면의 재료의 경도가 바(20)의 재료의 경도보다 낮은 경우에는 도포막에 유동 줄무늬가 발생하지 않고, 면형상이 양호한 도포막을 얻어지는 것을 알 수 있다. 한편, 바(20)의 평균 경사도 D^*가 135×10^-6을 초과한 실시예 1에서는, 실시예 2 및 3에 비해서 면형상이 다소 뒤떨어지는 도포막을 얻어지는 것을 알 수 있다.

실시예 4는 바 지지면의 표면 팽창이 50㎛ 미만이어도 바 지지면의 재료가 스테인레스 강철(SUS304)과 같이 바(20)의 재료와 동등한 경도를 갖는 것인 경우에는 바가 마모해 버려, 웨브(18)에 대하여 바 도포를 행할 수 없게 되어 버리는 것을 나타내고 있다.

비교예 1은 바 지지면의 표면 팽창이 60㎛를 초과하는 값인 경우에는, 바 지지면의 재료의 경도가 바(20)의 재료의 경도보다 낮아도 유동 줄무늬가 있는 도포막 밖에 얻어지지 않는 것을 나타내고 있다.

그러므로, 바 도포에 의해 유동 줄무늬가 없는 도포막을 얻기 위해서는, 바 지지면의 표면 팽창이 1㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 또한 바 지지면의 재료의 경도를 바(20)의 재료의 경도보다 낮게 하는 것이 유효한 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 바 도포장치의 측면 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바 도포장치의 일부를 단면으로 나타낸 사시도이다.

도 3은 와이어 바의 설명도이다.

도 4는 와이어 바에 있어서 도포액 조정의 설명도이다.

도 5는 본 발명의 바 도포장치의 도포헤드에 있어서의 바와 바 지지면의 관계를 설명하는 설명도이다.

도 6은 바 지지면이 원호부분과 직선부분으로 구성되는 경우의 엣지를 설명하는 설명도이다.

도 7은 본 발명의 바 도포장치를 조립한 광학보상 시트의 제조라인의 설명 도이다.

**********도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명**********

10: 바 도포장치 12: 바 도포헤드 14, 16: 가이드롤러

18: 웨브 20: 바 22: 바 수용부재

24, 26: 급액로 28: 상류측 둑부재 30: 하류측 둑부재

32: 매니폴드 34: 슬롯 36: 1차측 비드

38: 2차측 비드 40: 와이어 바의 코어 바 42: 와이어

44: 와이어열 46: 바 지지면 48: 바 지지면의 원호부분 50: 가상 원형 52: 가상 원형의 중심 54: 엣지

56: 가상 직선 58: 직선 60: 바 지지면의 중앙위치 62: 바의 중심 64: 바 지지면의 직선부분 72: 웨지형 공간

Claims (6)

1. 연속 주행하고 있는 지지체에 바 수용부재에 지지되어 회전하는 원주상의 바를 사용하여 도포액을 도포하는 바 도포장치에 있어서:

   상기 바 수용부재의 상기 바를 지지하는 바 지지면의 재료는 도포액의 침지에 의한 표면의 팽창이 1㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 또한 상기 바의 재료보다 경도가 낮은 재료인 것을 특징으로 하는 바 도포장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바 지지면의 재료가 PEEK 수지 또는 폴리클로로트리플루오로에틸렌인 것을 특징으로 하는 바 도포장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바의 진원도의 최대값과 최소값의 차이의 편차값을 A, 상기 A를 바의 폭방향 X에서 2차 근사한 값을 B, 상기 A로부터 상기 B를 뺀 값을 T(=A-B), 상기 T의 바의 폭방향 X의 미분값의 절대값 ｜dT/dX｜의 바의 폭평균을 평균 경사도 D^*이라고 했을 때에, 평균 경사도 D^*가 D^*≤135×10^-6인 바를 구비한 것을 특징으로 하는 바 도포장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바 지지면의 재료의 선팽창계수가 10×10^-5/K 이하인 것을 특징으로 하는 바 도포장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바 지지면의 재료의 로크웰 경도가 R60 이상인 것을 특징으로 하는 바 도포장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 바 도포장치를 사용하여 연속 주행하고 있는 지지체 상에 도포액을 도포하는 것을 특징으로 하는 바 도포방법.

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