KR20220146650A

KR20220146650A - 도공막의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220146650A
Application number: KR1020227034707A
Authority: KR
Inventors: 교히사 우치우미; 사토시 구니야스; 아키노리 오치아이
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2022-11-01
Also published as: WO2021210542A1; CN115397568A; JP7446412B2; CN115397568B; JPWO2021210542A1

Abstract

본 개시는, 장척의 지지체를 연속 반송하여, 연속 반송되는 지지체 상에 수계 도공액을 도포하는 공정 A와, 연속 반송되는 지지체 상에서, 공정 A에서 얻어진 도공액막을 건조하는 공정 B를 포함하고, 공정 B의 도공액막의 항률 건조 단계에 있어서, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시하는, 도공막의 제조 방법을 제공한다.

Description

도공막의 제조 방법

본 개시는, 도공막의 제조 방법에 관한 것이다.

롤 투 롤 방식에서의 연속 프로세스로, 지지체 상에 목적으로 하는 도공막을 제조하는 방법이 알려져 있다.

도공막의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 지지체 상에, 목적으로 하는 도공막을 얻기 위한 도공액을 도포하고, 얻어진 도공액막을 건조시키는 방법이 있다. 이 방법에 있어서는, 도공막의 컬(휨이라고도 함)을 억제하기 위하여, 컬 규제 수단이 이용되는 경우도 있다.

건조 공정에서 컬 규제 수단을 적용한 방법의 일례로서, 특허문헌 1에는, 미현상 사진 필름의 현상 처리를 행하는 현상 처리부와, 현상 처리부에 있어서 현상 처리된 사진 필름의 건조 처리를 행하는 건조 처리부를 구비한 필름 현상 장치에 있어서, 건조 처리부는, 현상 완료 사진 필름에 대하여 열풍을 분사함으로써 건조 처리를 행하는 열풍 분사 수단과, 사진 필름의 건조 처리를 행하면서 사진 필름을 반송하는 반송 수단과, 사진 필름의 건조 처리에 수반되는 필름 폭방향의 컬을 규제하는 컬 규제 수단을 구비하고, 이 컬 규제 수단은, 사진 필름이 감률 건조 상태로 되는 위치보다 반송 방향 하류 측에 마련되어 있는 필름 현상 장치를 이용한 방법이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2~5에는, 다양한 컬 규제 수단이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2006-154375호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2014-166900호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2014-005085호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2012-125973호 특허문헌 5: 일본 공개특허공보 평10-337848호

예를 들면, 롤 투 롤 방식에서의 연속 프로세스와 같이, 연속 반송되는 지지체 상에 도공막을 제조하는 방법으로서, 지지체 상으로 수계 도공액을 도포하여 도공액막을 형성하는 공정과, 형성된 도공액막을 건조하는 공정을 행하는 도공막의 제조 방법에 있어서는, 얻어진 도공막에 크랙 및 컬이 발생하는 경우가 있다.

그래서, 본 개시의 일 실시형태가 해결하고자 하는 과제는, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연속 반송되는 지지체 상에 도공막을 제조하는 방법(예를 들면, 롤 투 롤 방식에서의 연속 프로세스를 이용한 방법)에 있어서, 크랙 및 컬이 억제된 도공막이 얻어지는 도공막의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은, 이하의 실시형태를 포함한다.

<1> 장척(長尺)의 지지체를 연속 반송하여, 연속 반송되는 지지체 상에 수계 도공액을 도포하는 공정 A와,

연속 반송되는 지지체 상에서, 공정 A에서 얻어진 도공액막을 건조하는 공정 B를 포함하고,

공정 B의 도공액막의 항률 건조 단계에 있어서, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시하는, 도공막의 제조 방법.

<2> 공정 A에 있어서의 도공액의 고형분 농도가 30질량%~60질량%인, <1>에 기재된 도공막의 제조 방법.

<3> 수계 도공액이, 입자를 포함하는 도공액인, <1> 또는 <2>에 기재된 도공막의 제조 방법.

<4> 비접촉의 컬 규제가, 적층체의 편면 또는 양면에 기체를 분출하고, 기체의 풍압에 의하여 적층체를 두께 방향으로 만곡시키면서 연속 반송하는 수단으로 행해지는, <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 도공막의 제조 방법.

<5> 지지체가 금속 지지체인, <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 도공막의 제조 방법.

<6> 지지체의 두께가 10μm~30μm인, <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 도공막의 제조 방법.

본 개시의 일 실시형태에 의하면, 연속 반송되는 지지체 상에 도공막을 제조하는 방법에 있어서, 크랙 및 컬이 억제된 도공막이 얻어지는 도공막의 제조 방법이 제공된다.

도 1은, 일 실시형태의 도공막의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 공정 B에 있어서의 컬 규제 수단의 일례를 설명하기 위한 개략 측면도이다.
도 3은, 공정 B에 있어서의 컬 규제 수단의 다른 일례를 설명하기 위한 개략 측면도이다.
도 4는, 컬양의 측정 방법을 설명하는 개략도이다.

이하, 도공막의 제조 방법의 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은, 이하의 실시형태에 결코 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적의 범위 내에 있어서, 적절히 변경을 더하여 실시할 수 있다.

본 개시에 있어서 "~"를 사용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

본 개시에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정의 수치 범위에서 기재된 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또, 본 개시에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정의 수치 범위에서 기재된 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.

본 개시에서 나타내는 각 도면에 있어서의 각 요소는 반드시 정확한 축척인 것은 아니며, 본 개시의 원리를 명확하게 나타내는 것에 주안점이 놓여져 있고, 강조가 되어 있는 개소도 있다.

또, 각 도면에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

본 개시에 있어서, "폭방향"이란, 장척의 지지체, 도공액막, 및 도공막의 길이 방향과 직교하는 방향을 가리킨다.

본 개시에 있어서, 2 이상의 바람직한 형태 또는 양태의 조합은, 보다 바람직한 형태 또는 양태이다.

≪도공막의 제조 방법≫

앞서 설명한 바와 같이, 연속 반송되는 지지체 상에 도공막을 제조하는 방법으로서, 지지체 상으로 수계 도공액을 도포하여 도공액막을 형성하는 공정과, 형성된 도공액막을 건조하는 공정을 행하는 도공막의 제조 방법에 있어서는, 얻어진 도공막에 크랙 및 컬이 발생하는 경우가 있다.

도공막에 있어서의 크랙 및 컬의 발생은, 도공액으로서, 용매 또는 분산매가 실질적으로 물인 수계 도공액을 이용하는 경우에 현저하게 나타나는 현상이다.

본 발명자들은, 상기의 도공막의 제조 방법에 대하여 검토를 행한 결과, 항률 건조 단계의 어떤 타이밍에 있어서, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시함으로써, 크랙 및 컬이 억제된 도공막을 제조할 수 있다는 것을 알아내, 본 발명을 이루기에 이르렀다.

본 실시형태에 관한 도공막의 제조 방법은, 장척의 지지체를 연속 반송하여, 연속 반송되는 지지체 상에 수계 도공액을 도포하는 공정 A와, 연속 반송되는 지지체 상에서, 공정 A에서 얻어진 도공액막을 건조하는 공정 B를 포함하고, 공정 B의 도공액막의 항률 건조 단계에 있어서, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시하는, 도공막의 제조 방법이다.

본 실시형태에 관한 도공막의 제조 방법에 의하면, 크랙 및 컬이 억제된 도공막이 얻어진다.

한편, 특허문헌 1~5 중 어느 것에 있어서도, 도공액막의 건조 공정에 있어서의 컬 규제에 대해서는 기재되어 있지 않다. 즉, 특허문헌 1~5 중 어느 것에도, 도공액막의 고형분 농도와 컬 규제를 개시하는 타이밍의 관계에 대해서는 기재되어 있지 않다.

이하, 본 실시형태의 도공막의 제조 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.

먼저, 도공막의 제조 방법의 일례에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 권회된 장척의 지지체(10)는, 그 선단이 풀려 나와 연속 반송이 개시되면, 도포 수단(20)에 의하여 수계 도공액이 도포된다(공정 A). 공정 A에 의하여, 장척의 지지체 상에는, 수계 도공액에 의한 도공액막이 형성된다.

계속해서, 건조 수단(30) 내를, 공정 A에서 형성된 도공액막과 지지체(10)의 적층체(12)를 연속 반송시킴으로써, 지지체(10) 상에서 도공액막을 건조한다(공정 B). 공정 B에 의하여, 장척의 지지체 상의 도공액막이 건조되어, 도공막이 형성된다.

[공정 A]

공정 A에서는, 장척의 지지체를 연속 반송하여, 연속 반송되는 지지체 상에 수계 도공액을 도포한다.

여기에서, 수계 도공액이란, 도공액 중에 포함되는 용매(또는 분산매)가 실질적으로 물인 도공액을 가리킨다. "용매(또는 분산매)가 실질적으로 물이다"란, 고형분을 이용할 때에 도입되는 물 이외의 용매의 함유를 허용하는 것을 의미하고, 전용매(또는 전분산매) 중의 물의 비율이 90질량% 이상인 것 가리키며, 전용매(또는 전분산매) 중의 물의 비율이 95질량% 이상인 것이 바람직하고, 전용매(또는 전분산매)가 물인 것이 특히 바람직하다.

또, 고형분이란, 용매(또는 분산매)를 제외한 성분을 가리킨다.

-지지체-

본 공정에 이용하는 장척의 지지체는, 롤 투 롤에 적용할 수 있는 장척의 지지체이면 특별히 제한은 없다.

한편, 도공막에 크랙 및 컬이 발생하기 쉬운 것은, 금속 지지체 등의 열전도성이 높은 지지체이다. 본 실시형태에 관한 도공막의 제조 방법에서는, 열전도성이 높은 지지체를 이용한 경우이더라도, 크랙 및 컬이 억제된 도공막이 얻어진다.

열전도성이 높은 지지체로서는, 예를 들면, 열전도율이 200W/(m·K) 이상인 지지체를 들 수 있다. 또한, 본 공정에서 이용하는 지지체가, 예를 들면, 금속박 및 수지막을 포함하는 다층 구조의 지지체인 경우, 그 지지체 전체로서의 열전도율이 200W/(m·K) 이상이면, 열전도율이 200W/(m·K) 이상인 지지체로 한다.

지지체의 열전도율의 상한값은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 500W/(m·K)이다.

상기 열전도율을 나타내는 지지체로서는, 예를 들면, 금속 지지체를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 열전도율을 나타내는 지지체로서는, 구리, 알루미늄, 은, 금, 및 이들의 합금에 의한 금속 지지체를 들 수 있다.

그 외, 금속 지지체로서는, 스테인리스, 니켈, 타이타늄, 인바 합금에 의한 지지체여도 된다.

그중에서도, 지지체로서의 형상 안정성, 사용 실적 등의 점에서, 구리 지지체, 및 알루미늄 지지체가 바람직하게 이용된다.

지지체의 열전도율은, 레이저 플래시법을 이용하여 측정한다.

구체적으로는, 예를 들면, 이하의 방법으로 측정한다.

먼저, 지지체를, 폭방향을 따라 3개소(구체적으로는, 폭방향의 양 가장자리부로부터 5mm의 위치와 폭방향 중앙부), φ5mm~10mm로 잘라 내, 측정 시료를 3개 얻는다. 얻어진 3개 측정 시료에 대하여, 레이저 플래시법을 적용한 열물성 측정 장치(교토 덴시 고교(주), 형식 LFA-502)로, 열전도율을 측정한다. 3개의 측정값의 산술 평균값을 지지체의 열전도율로 한다.

지지체의 두께는, 롤 투 롤 방식에 적용하는 관점에서, 적절히, 설정하면 된다.

지지체의 두께는, 예를 들면, 3μm~50μm인 것이 바람직하고, 10μm~30μm인 것이 바람직하다.

지지체의 폭 및 길이는, 롤 투 롤 방식에 적용하는 관점, 목적으로 하는 도공막의 폭 및 길이로부터, 적절히, 설정하면 된다.

지지체의 두께는, 이하와 같이 하여 측정한다.

즉, 지지체의 두께를, 폭방향을 따라 3개소(구체적으로는, 폭방향의 양 가장자리부로부터 5mm의 위치와 폭방향 중앙부), 접촉식의 두께 측정기, 예를 들면, (주)후지 워크의 S-2270으로 측정한다. 3개의 측정값의 산술 평균값을 지지체의 두께로 한다.

-수계 도공액-

본 공정에서 이용하는 수계 도공액으로서는, 앞서 설명한 바와 같이, 용매(또는 분산매)로서의 물과 고형분을 포함하는 액상물이면, 특별히 제한되지 않는다.

수계 도공액에 포함되는 고형분에는, 목적으로 하는 도공막을 얻기 위한 성분 외에, 도포 적성을 향상시키기 위한 성분 등이 포함된다.

수계 도공액에 포함되는 물로서는, 천연수, 정제수, 증류수, 이온 교환수, 순수, 초순수(예를 들면, Milli-Q수) 등을 들 수 있다. 또한, Milli-Q수란, 머크(주) 머크 밀리포어의 Milli-Q수 제조 장치에 의하여 얻어지는 초순수이다.

수계 도공액에 있어서의 물의 함유량은 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 수계 도공액의 전체 질량에 대하여, 40질량% 이상인 것이 바람직하고, 50질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.

물의 함유량의 상한값은 100질량% 미만이면 되지만, 예를 들면, 도포 적성의 관점에서는, 수계 도공액의 전체 질량에 대하여, 80질량%이다.

수계 도공액은, 고형분의 하나로서, 입자를 포함하고 있어도 된다. 즉, 수계 도공액은, 입자를 포함하는 도공액이어도 된다.

입자를 포함하는 수계 도공액을 사용하면, 항률 건조 단계에서 입자의 응집도 더해지는 점에서, 크랙 및 컬이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 그러나, 본 실시형태에 관한 도공막의 제조 방법을 적용함으로써, 입자를 포함하는 수계 도공액을 사용한 경우이더라도, 도공막에 발생하는 크랙 및 컬을 억제할 수 있다.

입자는, 입상물이면 특별히 제한은 없으며, 무기 입자여도 되고, 유기 입자여도 되며, 무기 물질과 유기 물질의 복합 입자여도 된다.

무기 입자로서는, 목적으로 하는 도공막에 적용할 수 있는 공지의 무기 입자를 사용할 수 있다.

무기 입자로서는, 예를 들면, 금속(알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 천이 금속 등과, 이들 금속의 합금)의 입자, 반금속(규소 등)의 입자, 또는 금속 또는 반금속의 화합물(산화물, 수산화물, 질화물 등)의 입자, 카본 블랙 등을 포함하는 안료의 입자 등을 들 수 있다.

무기 입자로서는, 그 외, 운모 등의 광물의 입자, 무기 안료 입자, 다결정 다이아몬드 등도 들 수 있다.

유기 입자로서는, 목적으로 하는 도공막에 적용할 수 있는 공지의 유기 입자를 이용할 수 있다.

유기 입자로서는, 수지 입자 및 유기 안료 입자를 비롯하여, 고체 유기물의 입자라면, 특별히 제한은 되지 않는다.

무기 물질과 유기 물질의 복합 입자로서는, 유기 물질에 의한 매트릭스 중에 무기 입자가 분산된 복합 입자, 유기 입자의 주위를 무기 물질로 피복한 복합 입자, 무기 입자의 주위를 유기 물질로 피복한 복합 입자 등을 들 수 있다.

입자는, 분산성의 부여 등의 목적에서, 표면 처리가 실시되어 있어도 된다.

또한, 표면 처리가 실시됨으로써, 상기의 복합 입자로 되어 있어도 된다.

입자의 입경, 비중, 사용 형태(예를 들면, 병용의 유무 등) 등에는, 특별히 제한은 없고, 목적으로 하는 도공막에 따라, 또는, 도공막을 제조하기에 적합한 조건에 따라, 적절히, 선택하면 된다.

수계 도공액에 있어서의 입자의 함유량으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적으로 하는 도공막에 따라, 도공막을 제조하기에 적합한 조건에 따라, 또는 입자의 첨가 목적에 따라, 적절히, 결정되면 된다.

수계 도공액에 포함되는 고형분으로서는, 특별히 제한되지 않고, 목적으로 하는 도공막을 얻기 위하여 이용되는 각종 성분을 들 수 있다.

수계 도공액에 포함되는 고형분으로서 구체적으로는, 상술한 입자 외에, 바인더 성분, 입자의 분산성에 기여하는 성분, 중합성 화합물, 중합 개시제 등의 반응성 성분, 계면활성제 등의 도포 성능을 높이기 위한 성분, 그 외의 첨가제 등을 들 수 있다.

본 공정에서 사용하는 수계 도공액의 고형분 농도는, 특별히 제한은 되지 않지만, 70질량% 미만인 것이 바람직하고, 30질량%~60질량%인 것이 보다 바람직하다.

-도공액막의 두께-

본 공정에 있어서 형성되는 도공액막의 두께는 특별히 제한은 없고, 목적으로 하는 도공막에 따라, 적절히, 결정하면 된다.

도공액막의 두께로서는, 크랙 및 컬의 발생 용이성의 관점에서, 예를 들면, 10μm~200μm를 선택할 수 있고, 20μm~100μm를 선택할 수 있다.

도공액막의 두께는, 이하와 같이 하여 측정한다.

즉, 도공액막에 대하여, 폭방향을 따라 3개소(구체적으로는, 폭방향의 양 가장자리부로부터 5mm의 위치와 폭방향 중앙부), 광간섭식의 두께 측정기, 예를 들면, 키엔스사의 적외 분광 간섭식 막후계 SI-T80으로 측정한다. 3점의 측정값의 산술 평균값을 구하고, 이것을 도공액막의 두께로 한다.

-도공 폭-

본 공정에 있어서의 도공 폭(즉, 도포액막의 폭)은, 특별히 제한은 되지 않지만, 컬의 발생 용이성의 관점에서, 100mm 이상을 선택할 수 있고, 1000mm 이상을 선택할 수 있다.

도공 폭의 상한은, 지지체의 폭이다.

도공 폭은, 이하와 같이 하여 측정한다.

도공액막의 막면의 상면으로부터, (주)미쓰도요의 FALCIO-APEX776으로, 도공액막의 폭을 측정하고, 이것을 도공 폭으로 한다.

-도포-

본 공정에 있어서의 도공액의 도포에는, 공지의 도포 수단이 적용된다.

도포 수단(예를 들면, 도 1에 있어서의 도포 수단(20))으로서, 구체적으로는, 커튼 코팅법, 딥 코팅법, 스핀 코팅법, 인쇄 코팅법, 스프레이 코팅법, 슬롯 코팅법, 롤 코팅법, 슬라이드 코팅법, 블레이드 코팅법, 그라비어 코팅법, 와이어 바법 등을 이용한 도포 장치를 들 수 있다.

[공정 B]

공정 B에서는, 연속 반송되는 지지체 상에서, 공정 A에서 얻어진 도공액막을 건조한다.

그리고, 공정 B의 도공액막의 항률 건조 단계에 있어서, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시한다.

본 공정에 있어서의 건조는, 공정 A에서 형성된 도공액막이, 항률 건조 단계 및 감률 건조 단계를 거쳐, 목적으로 하는 고형분 농도에 도달할 때까지를 가리킨다.

여기에서, "항률 건조"란, 도포액막 중의 용매(또는 분산매)의 함유량이 경시(經時)로 감소하는 건조의 형태이다.

일반적으로, 도포액막은, 형성 직후부터 일정 시간이 경과할 때까지는 항률 건조를 나타내고, 그 후, 감률 건조를 나타낸다. 항률 건조를 나타내는 시간에 대해서는, 예를 들면, 화학 공학 편람(페이지707~712, 마루젠(주) 발행, 쇼와 55년(1980년) 10월 25일)에 기재되어 있다.

본 개시에 있어서는, 형성된 도포액막의 폭방향 중앙부의 막면 온도의 경시 변화를 측정하고, 도포 직후(도포액막의 형성 직후)부터의 막면 온도의 측정에 있어서, 막면 온도가 일정한 값을 나타내고 있는 기간(구체적으로는, 막면 온도의 온도 변화가 ±5℃ 내에 들어가 있는 기간)을, "항률 건조 단계"로 간주한다.

그리고, 막면 온도가 일정한 값을 나타내고 있는 기간 후, 막면 온도가 상승하는 기간을 "감률 건조 단계"로 간주한다.

또한, 막면 온도는, 비접촉식 방사 온도계로 측정된다.

공정 B에서는, 도공액막의 반송 방향을 향하여, 건조 온도를 단계적 또는 연속적으로 변경해도 된다. 이 경우에는, 도공액막의 막면 온도도 영향을 받아 변화하는 것을 생각할 수 있다. 그 때문에, 공정 B에 있어서, 도공액막의 막면 온도가, 건조 온도의 변화량과 동일한 정도 변화하는 기간은, "막면 온도가 일정한 값을 나타내고 있는 기간"에 포함시킨다.

즉, 도공액막의 막면 온도가, 건조 온도의 변화량 이상으로 상승할 때까지는, 항률 건조 단계로 간주한다.

공정 B에 있어서의 건조 온도가 일정한 경우의 항률 건조 단계에 대하여, 상세하게 설명한다.

먼저, 지지체 상에 형성된 도공액막에 대하여, 폭방향 중앙부에서의 막면 온도의 경시 변화를 측정하고, 측정한 막면 온도와 경과 시간의 관계를, 예를 들면, 막면 온도를 세로축으로, 경과 시간을 가로축으로 하여 그래프화한다.

얻어진 그래프에서, 도포 직후(도포액막의 형성 직후)부터의 막면 온도의 측정에 있어서, 막면 온도가 일정한 값을 나타내고 있는 기간(구체적으로는, 막면 온도의 온도 변화가 ±5℃ 이내에 들어가 있는 기간)을, 항률 건조 단계로 간주한다.

또한, 막면 온도가 상승으로 바뀌는 막면 온도의 변화점을, 항률 건조 단계의 종료 지점으로 한다. 또한, 변화점은, 일정한 값을 나타내고 있는 기간의 막면 온도를 경과 시간 측으로 연장한 직선과, 막면 온도의 구배(勾配)가 최대가 되는 점에서 그은 접선의 교점으로부터 구한다.

-컬 규제-

본 공정에서는, 도공액막의 항률 건조 단계에서, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시한다.

즉, 본 공정에서는, 항률 건조 단계(즉, 막면 온도가 일정한 값을 나타내고 있는 기간 중)에서 도공액막의 고형분 농도가 증가하고, 70질량%에 도달하고 나서 95질량%에 도달할 때까지, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시한다.

도공액막의 고형분 농도가 70질량%에 도달하고 있으면, 고형분 농도가 충분히 높은 점에서, 컬 규제로 도공액막에 응력이 부여되어도(예를 들면, 기체가 분사되어도), 크랙의 발생을 억제할 수 있다.

한편, 항률 건조 단계에서, 도공액막의 고형분 농도가 95질량%에 도달할 때까지, 컬 규제를 행함으로써, 감률 건조 단계에 도달한 후에 컬 규제를 행한 경우에 비하여, 컬 규제 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 공정에서 행하는 컬 규제는, 도공액막에 비접촉인 점에서, 항률 건조 단계에 있어서 유동성이 남는 도공액막의 표면에 접촉하는 경우는 없다. 그 결과, 컬 규제에 의하여, 도공액막의 표면의 면상, 성상 등에 미치는 영향을 억제할 수 있다.

따라서, 상기의 타이밍으로 컬 규제를 행함으로써, 크랙 및 컬이 억제된 도공막이 형성된다.

여기에서, 도공액막의 고형분 농도의 측정은, 키엔스사의 적외 분광 간섭식 막후계 SI-T80을 이용하여, 지지체 상에 수계 도포액을 도포한 시점부터 수계 도포액이 건막이 될 때까지의 비접촉 두께를 계측함으로써 구할 수 있다.

구체적으로는, 먼저, 지지체 상에 수계 도포액을 도포한 시점부터 수계 도포액이 건막이 될 때까지의 비접촉 두께를 계측한다.

이어서, 접촉식 두께계로 건조 후의 막(건막)의 두께를 계측한다. 계측한 건막의 두께를, 앞서 계측한 비접촉 두께로부터 감산하여, 각각의 계측점에 있어서의 도공액막 중의 용매(또는 분산매)의 두께를 산출한다.

얻어진 건막의 두께와 용매(또는 분산매)의 두께에, 각각의 밀도(건막의 밀도와 용매의 밀도)를 곱함으로써, 계측점에 있어서의 도공액막의 단위 면적당 건막 중량과 용매 중량으로 환산하여, 고형분 농도의 값을 구한다.

본 공정에서 이용되는, 비접촉의 컬 규제로서는, 도공액막에 접촉하지 않고, 도공액막과 지지체의 적층체의 폭방향 단부(端部)가, 도공액막 측으로 컬하는(즉, 휘는) 것을 규제할 수 있는 수단이면, 특별히 한정은 되지 않는다.

컬 규제능이 우수한 관점에서, 비접촉의 컬 규제는, 적층체의 편면 또는 양면에 기체를 분출하고, 기체의 풍압에 의하여 적층체를 두께 방향으로 만곡시키면서 연속 반송하는 수단(이하, 컬 규제 수단이라고도 한다)으로 행해지는 것이 바람직하다.

컬 규제 수단은, 적층체에 대하여 기체를 분출함으로써 건조(즉, 고형분 농도의 상승)를 촉구하는 점에서, 건조 수단의 일부로서도 기능한다.

·컬 규제 수단

도 2 및 도 3을 이용하여 컬 규제 수단에 대하여 설명한다. 도 2 및 도 3은, 공정 B에 있어서의 컬 규제 수단을 설명하기 위한 개략 측면도이다.

도 2 및 도 3에 있어서, 부호 32는 컬 규제 전 영역을 나타내고 있고, 부호 34는 컬 규제 영역을 나타내고 있다.

도 2에 나타나는 건조 수단(30A) 중, 컬 규제 영역(34)에서는, 적층체(12)의 편면(즉, 도공액막의 형성면)에 기체를 분출하고, 기체의 풍압에 의하여 적층체를 두께 방향으로 만곡시키면서 연속 반송하는, 컬 규제 수단이 이용되고 있다.

도 3에 나타나는 건조 수단(30B) 중, 컬 규제 영역(34)에서는, 적층체(12)의 양면(즉, 도공액막의 형성면 및 지지체의 노출면)에 기체를 분출하고, 기체의 풍압에 의하여 적층체를 두께 방향으로 만곡시키면서 연속 반송하는, 컬 규제 수단이 이용되고 있다.

이와 같은 컬 규제 수단에 의하면, 도 2 및 도 3의 개략 측면도에 나타내는 바와 같이, 적층체(12)를 파상으로 물결치게 하면서 반송할 수 있다. 이와 같이 적층체(12)를 물결치게 하면서 반송함으로써, 컬 규제가 효과적으로 발현하여, 컬의 억제 효과를 높일 수 있다.

또한, 컬 규제 수단으로부터 분출되는 기체의 종류, 풍압, 온도, 습도 등을 조정함으로써, 도공액막의 건조 속도를 제어할 수도 있다.

또, 도 2 및 도 3에 나타내는 컬 규제 수단은, 컬 규제능은 동등하다.

도 2에 나타내는 건조 수단(30A)에 대하여 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 도공액막과 지지체의 적층체(12)는, 건조 수단(30A) 내를 반송시킴으로써, 도공액막의 건조를 행한다.

도 2에 있어서, 컬 규제 전 영역(32)에서, 적층체(12) 중의 도포액막의 고형분 농도를 높이고, 컬 규제 영역(34)에서, 지지체(12) 상의 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 컬 규제가 개시된다.

도 2에 있어서의 컬 규제 전 영역(32)에서는, 후술하는 바와 같은 건조 수단(예를 들면, 온풍기)을 이용하여, 적층체(12) 중의 도포액막의 고형분 농도를 높인다.

도 2에 있어서의 컬 규제 영역(34)에서는, 지지체 측에 반송 롤(36)이 동일 평면 상에 복수 병설되어 있고, 도공액막 측이며, 반송 롤(36)의 설치 위치 사이에는, 기체를 분출하는 분출부(38)가 동일 평면 상에 복수 병설되어 있다.

분출부(38)로부터 적층체(12)를 향하여 기체(예를 들면, 40℃의 공기)를 분출하고, 반송 롤(36)이 회전함으로써, 기체의 풍압에 의하여 적층체(12)가 그 두께 방향으로 만곡되면서 반송된다.

도 3에 나타내는 건조 수단(30B)에 대하여 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 도공액막과 지지체의 적층체(12)는, 건조 수단(30B) 내를 반송시킴으로써, 도공액막의 건조를 행한다.

도 3에 있어서, 컬 규제 전 영역(32)에서, 적층체(12) 중의 도포액막의 고형분 농도를 높이고, 컬 규제 영역(34)에서, 지지체(12) 상의 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 컬 규제가 개시된다.

도 3에 있어서의 컬 규제 전 영역(32)에서는, 후술하는 바와 같은 건조 수단(예를 들면, 온풍기)을 이용하여, 적층체(12) 중의 도포액막의 고형분 농도를 높인다.

도 3에 있어서의 컬 규제 영역(34)에서는, 지지체 측에 기체를 분출하는 분출부(38a)가 동일 평면 상에 복수 병설되어 있고, 도공액막 측이며, 분출부(38a)의 설치 위치 사이에는, 기체를 분출하는 분출부(38b)가 동일 평면 상에 복수 병설되어 있다.

분출부(38a)로부터 적층체(12)를 향하여 기체(예를 들면, 40℃의 공기)를 분출하고, 또, 분출부(38b)로부터 적층체(12)를 향하여 기체(예를 들면, 40℃의 공기)를 분출함으로써, 기체의 풍압에 의하여 적층체(12)가 그 두께 방향으로 만곡되면서 반송된다.

도 2 및 도 3에 있어서의 컬 규제 영역(34)은, 반송되어 온 적층체(12)의 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에 컬 규제가 개시되는 위치에 설치되면 된다.

컬 규제 영역(34)의 설치 위치는, 미리, 도공액막의 고형분 농도의 추이를 조사해 두고, 이 조사 결과를 기초로 설정할 수 있다.

또, 컬 규제 영역(34)의 설치 위치를 결정해 두고, 적층체(12)의 반송 속도, 컬 규제 전 영역(32)의 건조 조건 등을 적절히 조정함으로써, 컬 규제 영역(34)에 도달했을 때에, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%의 범위가 되도록, 도공액막의 건조 상태를 제어해도 된다.

또한, 컬 규제 영역(34)의 종료 지점은, 예를 들면, 건조 수단(30A 또는 30B)의 출구까지 있는 것이 바람직하다. 즉, 컬 규제 영역(34)은, 항률 건조 단계부터 감률 건조 단계까지 계속하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3에 있어서의 컬 규제 영역(34)에 있어서, 적층체(12)를 향하여 분출되는 기체로서는, 예를 들면, 공기 등을 들 수 있다.

또, 분출되는 기체의 온도로서는, 예를 들면, 25℃~200℃가 바람직하고, 30℃~150℃가 보다 바람직하다.

또한, 분출되는 기체의 풍속으로서는, 예를 들면, 1.5m/초~50m/초가 바람직하다.

또한, 컬 규제 영역(34)에 있어서의 적층체(12)의 변형량을 조정해도 된다.

적층체(12)의 변형량으로서는, 도 2 및 도 3과 같이, 적층체(12)를 측면시(側面視)했을 때, 파상으로 물결치는 적층체(12)에 있어서의 산과 옆 산과의 거리 p와, 적층체(12)에 있어서의 산과 골의 고저차 h가 있다. 또한, 거리 p는, 반송 롤(36) 간의 거리, 또는 분출부(38b) 간의 거리와 동등하다.

거리 p로서는, 예를 들면, 100mm~1500mm가 바람직하고, 200mm~1000mm가 보다 바람직하다.

또, 고저차 h로서는, 10mm~500mm가 바람직하고, 20mm~200mm가 보다 바람직하다.

또한, 거리 p/고저차 h는, 값이 작을수록 컬 규제력이 높아지는 점에서, 10 이하가 바람직하고, 5 이하가 보다 바람직하다. 거리 p/고저차 h의 값을 작게 하면, 컬 규제 영역(34)에 있어서의 부재의 수가 많아지거나 또는 크기가 커지는 점에서, 거리 p/고저차 h의 하한값은, 설비 설치 스페이스, 흡기 능력, 비용 등과의 균형으로 최적 설계하는 것이 바람직하다. 거리 p/고저차 h의 하한값은, 예를 들면, 2를 들 수 있다.

-막면 온도-

항률 건조 단계에 있어서의 막면 온도는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 35℃ 이상으로 해도 된다.

-건조-

본 공정에서, 도공액막의 건조에는, 공지의 건조 수단이 적용된다.

건조 수단(예를 들면, 도 1에 있어서의 건조 수단(30)의 일부, 도 2 및 도 3에 있어서의 컬 규제 전 영역에 있어서의 건조)으로서, 구체적으로는, 오븐, 온풍기, 적외선(IR) 히터 등을 들 수 있다.

이상과 같이 하여, 공정 B를 거침으로써, 지지체 상에 도공막이 형성된다.

공정 B를 거쳐 얻어진 도공막의 두께는, 특별히 제한은 없고, 목적, 용도 등에 따른 두께이면 된다.

본 실시형태에 관한 도공막의 제조 방법에 있어서는, 크랙 및 컬이 발생하기 쉬운 점에서, 도공막의 두께는, 40μm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50μm 이상으로 하는 것이 보다 바람직하며, 60μm 이상으로 하는 것이 더 바람직하다.

도공막의 두께의 상한값은 특별히 제한은 없고, 용도에 따라 결정되면 되지만, 예를 들면, 65μm이다.

도공막의 두께의 측정은, 도공액막의 두께의 측정과 동일하다.

[그 외의 공정]

공정 A의 전, 및, 공정 B의 후 중 적어도 일방에 있어서, 필요에 따라, 그 외의 공정을 갖고 있어도 된다.

그 외의 공정으로서는, 특별히 제한은 없고, 도공액막을 부여하기 전에 행해지는 전처리 공정, 도공막의 용도에 따라, 형성된 도공막에 대하여 행하는 후처리 공정 등을 들 수 있다.

그 외의 공정으로서는, 구체적으로는, 지지체를 표면 처리하는 공정, 도공막을 경화시키는 공정, 도공막을 압축하는 공정, 도공막을 절단하는 공정, 도공막으로부터 지지체를 박리하는 공정 등을 들 수 있다.

본 실시형태에 관한 도공막의 제조 방법은, 연속 반송되는 지지체 상에 도공막을 제조하는 방법이기 때문에, 높은 생산성이 요구되는 용도의 도공막의 제조에 적합하다.

실시예

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 각 공정의 상세 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 적절히, 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 한정되는 것은 아니다.

또한, "부"는 모두 질량 기준이다.

<지지체의 준비>

폭 220mm, 두께 10μm, 길이 300m의 알루미늄 지지체 1(열전도율: 230W/(m·K))을 준비했다(AL1이라고 약기한다).

폭 220mm, 두께 30μm, 길이 300m의 알루미늄 지지체 2(열전도율: 230W/(m·K))를 준비했다(AL2라고 약기한다).

<수계 도공액의 준비>

[수계 도공액 A1 및 A2의 조제]

하기 성분을 혼합하여, 수계 도공액 A를 조제했다. 이어서, 수계 도공액 A를 순수로 희석하여, 고형분 농도 60질량%의 수계 도공액 A1과, 고형분 농도 30질량%의 수계 도공액 A2를 각각 조제했다.

·폴리바이닐알코올: 58부

(CKS-50: 비누화도 99몰%, 중합도 300, 니혼 고세이 가가쿠 고교(주))

·다이이치 고교 세이야쿠(주) 셀로겐 PR: 24부

·계면활성제(니혼 에멀전(주), 에말렉스 710): 5부

·하기 방법으로 조제된 아트 펄 J-7P의 수분산물: 913부

(아트 펄 J-7P의 수분산물)

74부의 순수 중에, 에말렉스 710(니혼 에멀전(주), 비이온 계면활성제) 3부와, 카복시메틸셀룰로스나트륨(다이이치 고교 세이야쿠(주)) 3부를 첨가 용해한다. 얻어진 수용액에, 아트 펄(등록 상표) J-7P(네가미 고교(주), 실리카 복합 가교 아크릴 수지 미립자) 20부를 더하고, 에이스 호모지나이저((주)니혼 세이키 세이사쿠쇼)로, 10,000rpm(revolutions per minute; 이하, 동일.)으로, 15분간 분산하여, 아트 펄 J-7P의 수분산물을 얻었다(입자 농도: 20질량%).

얻어진 수분산물 중의 실리카 복합 가교 아크릴 수지 미립자의 진비중은 1.20이고, 평균 입경은 6.5μm이다.

[수계 도공액 B1의 조제]

하기 성분을 혼합하고, 디졸버로 교반(2000rpm, 30분)하여, 수계 도공액 B(분산물 A:분산물 B=25:75)를 조제했다. 수계 도공액 B의 점도는, 20mPa·s이고, 입자의 평균 입경 0.108μm였다. 이어서, 수계 도공액 B를 이온 교환수(또는 순수)로 희석하고, 고형분 농도를 30질량%로 조정하여, 이것을 수계 도공액 B1로 했다.

·하기 방법으로 조제된 분산물 A: 132.1부

·하기 방법으로 조제된 분산물 B: 396.2부

·붕산(가교제): 2.94부

·폴리바이닐알코올(7.3질량% 수용액): 230.7부

((주)구라레, PVA 235, 비누화도 88%, 중합도 3500)

·다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터: 2.7부

(뷰티세놀 20-P, KH 네오켐(주))

·이온 교환수: 93.5부

·폴리옥시에틸렌라우릴에터(계면활성제): 0.49부

(에멀겐 109P의 10% 수용액, HLB값 13.6, 가오(주))

·에탄올: 41.4부

(분산물 A의 조제)

하기 성분을 혼합하여, 초음파 분산시킨 후, 분산액을 30℃로 가열하고 8시간 유지하여 분산물 A를 조제했다.

·기상법 실리카 미립자(무기 미립자): 299.6부

(AEROSIL 300SF75, 닛폰 아에로질(주))

·이온 교환수: 1400부

·알파인 83(40.0% 수용액): 300부

(분산제, 다이메이 가가쿠 고교(주))

(분산물 B의 조제)

하기 성분을 혼합하여, 초음파 분산시킨 후, 분산액을 30℃로 가열하고 8시간 유지하여 분산물 B를 조제했다.

·기상법 실리카 미립자(무기 미립자): 225.2부

(AEROSIL 300SF75, 닛폰 아에로질(주))

·이온 교환수: 1185부

·하기 구조의 양이온성 폴리머 A(25% 수용액): 90부

[화학식 1]

[실시예 1]

도 1에 나타내는 바와 같이 구성된 장치로, 알루미늄 지지체 1(즉, AL1) 상에, 수계 도공액 A1을 도포하여 도공액막을 형성하고, 형성된 도공액막을 건조시켜 도공막을 얻었다.

구체적으로는, 수계 도공액 A1을, 연속 반송되는 지지체 AL1 상에, 도공 폭 200mm로 도포했다(공정 A). 형성된 도공액막의 두께는, 표 1에 기재된 바와 같다.

계속해서, 도 2에 나타내는 건조 수단(30A) 내를, 공정 A에서 얻어진 도공액막과 지지체의 적층체(12)를 반송시키면서, 표 1에 기재된 컬 규제 수단을 이용하여, 도공액막의 건조를 행했다(공정 B).

도 2에 나타내는 건조 수단(30A) 내의 컬 규제 영역(34)에서는, 적층체(12)의 편면(즉, 도공액막의 형성면)에 기체를 분출하고, 기체의 풍압에 의하여 적층체를 두께 방향으로 만곡시키면서 연속 반송한다(표 1에는, 편면 부상). 컬 규제 영역(34)에 있어서의 컬 규제의 조건은 이하와 같다.

·기체의 종류: 공기

·기체의 온도: 40℃

·도공액막의 형성면에 분출하는 기체의 풍압: 1.3kPa

·도공액막의 형성면에 분출하는 기체의 풍량: 5m³/min

·적층체의 변형량: 도 2 중의 거리 p: 300mm, 도 2 중의 고저차 h: 60mm, 거리 p/고저차 h: 5

또, 컬 규제를 개시했을 때의 도공액막의 고형분 농도는, 표 1에 기재된 바와 같으며, 컬 규제를 종료했을 때의 도공액막의 고형분 농도는 99질량%였다.

또한, 공정 A 및 공정 B에 있어서의 지지체의 반송 속도는, 3.0m/분이었다.

이상과 같이 공정 A 및 공정 B를 거쳐, 도공막을 형성했다.

[실시예 2~15, 비교예 1~10]

지지체의 종류, 도공액의 종류 및 고형분 농도, 도공액막의 두께, 및 컬 규제 개시 시의 도공액막의 고형분 농도에 대하여, 표 1에 기재된 것과 같이 적절히 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 도공막을 형성했다.

[도공막의 크랙의 평가]

각 예에서 얻어진 도공막에 대하여, 폭방향 및 길이 방향의 중앙 부분으로부터 측정 샘플을 잘라 냈다. 잘라 낸 측정 샘플의 크기는, 50mm×50mm의 정사각형이었다.

측정 샘플의 표면을 50배의 현미경으로 관찰하고, 직경이 0.5mm~2mm인 균열의 유무를 확인하여, 하기의 지표로 크랙의 평가를 행했다.

-평가 지표-

A: 균열이 없다(즉, 크랙 없음)

B: 1mm 이하의 균열이 확인되었다(즉, 크랙 있음)

C: 1mm 초과의 균열이 확인되었다(즉, 크랙 있음)

결과를 표 1에 나타낸다.

[도공막의 컬의 평가]

각 예에서 얻어진 도공막에 대하여, 길이 방향의 중앙 부분으로부터 도공막의 폭방향 가장자리부를 포함하는 측정 샘플을 잘라 냈다. 잘라 낸 측정 샘플의 크기는, 3.5mm×35mm의 직사각형이었다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 측정 샘플(즉, 도공막과 지지체의 적층체(14))을 평평한 받침대(40) 상에 정치하여, 도공막의 폭방향 가장자리부에 해당하는 개소의 들뜸(즉, 컬양 C)을 3개소 측정하고, 3개소의 값의 산술 평균값을 구하여, 하기의 지표로 컬의 평가를 행했다.

또한, 측정은, 온도 23℃~25℃, 상대습도 45%~55%의 환경하에서 행했다.

-평가 지표-

A: 들뜸이 1mm 이하이다

B: 들뜸이 1mm 초과 2mm 이하이다

C: 들뜸이 2mm 초과이다

[표 1]

표 1에 명확한 바와 같이, 실시예의 도공막의 제조 방법에 의하면, 크랙도 없고, 또한 컬도 적은 도공막이 형성되는 것을 알 수 있다.

2020년 4월 16일에 출원된 일본 특허출원 2020-073689호의 개시는, 그 전체가 참조에 의하여 본 명세서에 원용된다. 본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허출원, 및 기술규격은, 개개의 문헌, 특허출원, 및 기술규격이 참조에 의하여 원용되는 것이 구체적이며 또한 개개에 기재된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서에 참조에 의하여 원용된다.

10 지지체
12 도공액막과 지지체의 적층체
14 도공막과 지지체의 적층체
20 도포 수단
30, 30A, 30B 건조 수단
32 컬 규제 전 영역
34 컬 규제 영역
36 반송 롤
38, 38a, 38b 분출부
40 받침대
C 컬양
h 산과 골의 고저차(물결의 고저차)
p 산과 옆 산과의 거리(물결의 간격)

Claims

장척의 지지체를 연속 반송하여, 연속 반송되는 지지체 상에 수계 도공액을 도포하는 공정 A와,
연속 반송되는 지지체 상에서, 공정 A에서 얻어진 도공액막을 건조하는 공정 B를 포함하고,
공정 B의 도공액막의 항률 건조 단계에 있어서, 도공액막의 고형분 농도가 70질량%~95질량%에 있는 동안에, 지지체 및 도공액막으로 이루어지는 적층체에 대하여, 도공액막에 비접촉의 컬 규제를 개시하는, 도공막의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
공정 A에 있어서의 도공액의 고형분 농도가 30질량%~60질량%인, 도공막의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
수계 도공액이, 입자를 포함하는 도공액인, 도공막의 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
비접촉의 컬 규제가, 적층체의 편면 또는 양면에 기체를 분출하고, 기체의 풍압에 의하여 적층체를 두께 방향으로 만곡시키면서 연속 반송하는 수단으로 행해지는, 도공막의 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
지지체가 금속 지지체인, 도공막의 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
지지체의 두께가 10μm~30μm인, 도공막의 제조 방법.