WO2013047279A1 - フィルムの表面処理開始方法及び表面処理装置 - Google Patents
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- C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
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Definitions
- the present invention relates to a method and surface treatment apparatus for starting surface treatment for surface treatment of a resin treated film, for example, a film surface treatment initiation method and surface suitable for improving adhesion of a protective film of a polarizing plate, etc. It relates to a processing device.
- a reaction gas containing a polymerizable monomer and a plasmatized (including excitation, activation, radicalization, ionization, etc.) discharge gas are brought into contact with a resin treated film
- a surface treatment start method which starts the said surface treatment in surface-treating the said to-be-processed film by this.
- the required time corresponds to a stabilization period until the concentration of the polymerizable monomer in the reaction gas becomes stable.
- conveyance of the film to be treated is started, and then contact of the plasmatized discharge gas to the film to be treated is started.
- the plasma polymerization reaction of the polymerizable monomer can be reliably caused from the beginning of the blowing start of the reaction gas from the supply nozzle, and the plasma polymerized film of the polymerizable monomer is ensured on the surface of the film to be processed. It can be formed into Therefore, the polymerizable monomer can be prevented from remaining as the monomer on the film to be treated. Therefore, it is possible to prevent the transfer of the residual monomer to the device member or the peripheral member on the transport path of the film to be treated. Or it can prevent that the said residual monomer transfers to the installation used by the post process of the said surface treatment. As a result, it is possible to prevent a decrease in yield due to the transfer (transfer).
- the apparatus is a film surface treatment apparatus for treating the film to be treated by bringing a reaction gas containing a polymerizable monomer and a plasmatized discharge gas into contact with the film to be treated made of resin,
- a reaction gas supply system including a supply passage extending from a supply source of the reaction gas, and a supply nozzle connected to a downstream end of the supply passage;
- a supporting and conveying means for supporting the film to be processed to face the supply nozzle and conveying the film to be processed along a conveyance path;
- a plasma generation unit configured to plasmatize a discharge gas downstream of the supply nozzle on the transport path;
- a discharge path connected to an intermediate portion of the reaction gas supply system;
- Control means for causing the reaction gas to start blowing out from the supply nozzle It is characterized by having.
- the control of the control means the reaction gas is discharged without being sprayed onto the film to be treated until the required time has elapsed from the start of the delivery of the reaction gas. Therefore, surface treatment of the film to be treated can be avoided while the concentration of the polymerizable monomer is unstable.
- the plasma formation and the surface treatment are preferably performed near atmospheric pressure.
- “near the atmospheric pressure” means a range of 1.013 ⁇ 10 4 to 50.663 ⁇ 10 4 Pa, and in consideration of facilitation of pressure adjustment and simplification of the device configuration, 1.333 ⁇ 10 4 to 10.664 ⁇ 10 4 Pa is preferable, and 9.331 ⁇ 10 4 to 10.397 ⁇ 10 4 Pa is more preferable.
- Examples of the main component of the easily adhesive optical resin film include polyvinyl alcohol (PVA) and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA).
- PVA polyvinyl alcohol
- EVA ethylene vinyl acetate copolymer
- Examples of the polymerizable monomer include monomers having an unsaturated bond and a predetermined functional group.
- the predetermined functional group is preferably selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, an acetyl group, a glycidyl group, an epoxy group, an ester group having 1 to 10 carbon atoms, a sulfone group, and an aldehyde group. Hydrophilic groups are preferred.
- Examples of the monomer having an unsaturated bond and a hydroxyl group include ethylene glycol methacrylate, allyl alcohol and hydroxyethyl methacrylate.
- Examples of the monomer having an unsaturated bond and a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, 2-methacryloyl propionic acid and the like.
- Examples of the monomer having an unsaturated bond and an acetyl group include vinyl acetate and the like.
- Examples of the monomer having an unsaturated bond and a glycidyl group include glycidyl methacrylate and the like.
- examples include butyl, t-butyl methacrylate, isopropyl methacrylate, 2-ethyl methacrylate and the like.
- Examples of the monomer having an unsaturated bond and an aldehyde group include acrylic aldehyde and crotonaldehyde.
- the polymerizable monomer is a monomer having an ethylenically unsaturated double bond and a carboxyl group.
- Such monomers include acrylic acid (CH 2 CHCHCOOH) and methacrylic acid (CH 2 CC (CH 3 ) COOH).
- the polymerizable monomer is preferably acrylic acid or methacrylic acid. By this, the adhesiveness of a poorly adhesive resin film can be reliably improved.
- the polymerizable monomer is more preferably acrylic acid.
- the said reactive gas contains a water-soluble monomer and an olefin type monomer as a polymerizable monomer.
- the volume concentration of the olefin monomer in the reaction gas is preferably 1.1 or more times the volume concentration of the water-soluble monomer.
- the olefin monomer is an unsaturated hydrocarbon having a double bond and no polar functional group, and may be linear or cyclic, and the number of double bonds may be one or two or more.
- an olefin-based monomer that is liquid at around room temperature and that can be easily gasified is used.
- the carbon number of the olefin monomer is preferably 5 or more and 8 or less.
- linear olefin monomers include 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene and the like. Those having a double bond at the linear end are preferable, but not particularly limited thereto.
- cyclic olefin monomers examples include 1-cyclopentene, 1-cyclohexene, 1-cycloheptene, 1-cyclooctene, and cyclic dienes such as cyclopentadiene and dicyclopentadiene (DCPD).
- the olefin-based monomer is preferably a cyclic diene, particularly preferably cyclopentadiene or dicyclopentadiene.
- the water-soluble monomer is preferably a monomer having an aldehyde group, a carboxyl group or a hydroxyl group.
- compatibility with the adhesive agent which consists of a component which has polarity, such as PVA, and to-be-adhered members, such as a polarizer can be improved.
- a water-soluble monomer acetaldehyde, vinyl alcohol, acrylic acid (AA), methacrylic acid, styrene sulfonic acid, acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylaminopropyl acrylamide, N, N-dimethylamide, etc. It can be mentioned.
- acetaldehyde or acrylic acid is preferable as the water-soluble monomer.
- Acetaldehyde is a compound that constitutes keto-enol tautomers with vinyl alcohol and coexists with vinyl alcohol. Therefore, the compatibility with vinyl alcohol adhesives, polarizers and the like can be enhanced.
- the reaction gas may contain a carrier gas that carries the polymerizable monomer.
- the carrier gas is preferably selected from inert gases such as nitrogen, argon, helium and the like. From the economical point of view, it is preferable to use nitrogen as a carrier gas.
- polymerizable monomers such as acrylic acid and methacrylic acid are liquid phase at normal temperature and pressure.
- Such polymerizable monomers may be vaporized into a carrier gas such as an inert gas.
- a carrier gas such as an inert gas.
- a method of vaporizing the polymerizable monomer in the carrier gas a method of extruding saturated vapor on the liquid surface of the polymerizable monomer liquid by the carrier gas, a method of bubbling the carrier gas in the polymerizable monomer liquid, a polymerizable monomer liquid
- Examples thereof include a method of heating to promote evaporation. Extrusion and heating, or bubbling and heating may be used in combination. These vaporization methods are preferably performed by a vaporizer.
- any vaporization method it takes time until the concentration of the polymerizable monomer in the reaction gas is stabilized from the start of the vaporization.
- the concentration in the reaction gas supply path connecting the vaporizer and the supply nozzle, it takes time until the concentration is stabilized. That is, when the polymerizable monomer is vaporized, the latent heat of vaporization is required. Therefore, the temperature in the vaporizer temporarily decreases immediately after the start of the vaporization operation. Thereafter, the temperature of the vaporizer gradually recovers toward the set temperature by the operation of the temperature control means or the like. While the temperature of the vaporizer fluctuates, the concentration of the polymerizable monomer in the reaction gas is not stable.
- the reaction gas is adsorbed by the adsorption of the polymerizable monomer in the reaction gas on the inner wall of the tube constituting the reaction gas supply passage, or the polymerization monomer condensed is vaporized, thereby the reaction gas
- the concentration of the polymerizable monomer in the reaction gas in the supply becomes unstable between the start of the supply of the hydrogen and the adsorption and the vaporization become equilibrium. As a result, it takes some time for the concentration of the polymerizable monomer in the reaction gas blown out of the supply nozzle to become stable.
- the present invention even if there is such an unstable period of the concentration of the polymerizable monomer, it is possible to suppress or prevent the treatment state of the tip portion in the transport direction of the film to be treated becoming unstable. Loss can be suppressed or prevented.
- the polymerizable monomer When heating and vaporizing the polymerizable monomer, it is preferable to select the polymerizable monomer having a boiling point of 300 ° C. or less in consideration of the load on the heater. In addition, it is preferable to select a polymerizable monomer that does not decompose (chemical change) by heating.
- Examples of the discharge gas include inert gases such as nitrogen (N 2 ) and noble gases (Ar, Ne, He, etc.).
- the treatment state of the leading end of the film to be treated can be suppressed or prevented from becoming unstable, and such unstable film portion
- the length can be reduced or the unstable film portion can be prevented from forming. Therefore, the loss of a to-be-processed film can be suppressed or prevented.
- FIG.1 and FIG.2 shows the film surface processing apparatus 1 which concerns on one Embodiment of this invention.
- the processing target 9 of the device 1 is a resin film to be a protective film of a polarizing plate (film laminate).
- the to-be-processed film 9 is comprised by the TAC film which contains a triacetyl cellulose (TAC) as a main component, and is a continuous sheet form.
- TAC triacetyl cellulose
- the thickness of the film 9 is, for example, about 100 ⁇ m.
- the film surface processing apparatus 1 includes a processing tank C, a discharge gas supply system 20, and a reaction gas supply system 30. Inside the processing tank C, a processing unit 10 serving as a supporting and conveying means and a plasma generation unit is accommodated. As shown in FIGS. 1 and 2, the processing unit 10 includes three main rolls 11, 12 and 13. The main rolls 11 to 13 are cylindrical bodies having the same diameter and the same axial length. The axis of each of the main rolls 11 to 13 is oriented in the width direction w orthogonal to the paper surface of FIG. Three main rolls 11 to 13 are arranged in the horizontal direction (left and right in FIG. 1) orthogonal to the w direction.
- a pair of reversing rolls 14A and 14A are disposed below the main rolls 11 and 12.
- a pair of (plural) reversing rolls 14B and 14B are disposed below the main rolls 12 and 13, a pair of (plural) reversing rolls 14B and 14B are disposed.
- the axes of these reversing rolls 14 are parallel to the main rolls 11 to 13,
- the portion of the to-be-processed film 9 straddling between the main roll 11 and the main roll 12 is dropped below the gap 4A through the gap 4A and wound around the reversing rolls 14A and 14A.
- the portion of the film 9 to be processed which spans between the main roll 12 and the main roll 13 is dropped below the gap 4B through the gap 4B and wound around the reversing rolls 14B and 14B.
- the three main rolls 11 to 13 synchronously rotate with each other in the clockwise direction in FIG. 1 by the rotation mechanism 15 so that the film 9 to be processed along the transport path 19 includes the main roll 11, the reversing roll 14A, and the main roll. 12, the reversing roll 14B, and the main roll 13 are conveyed in this order.
- the transport speed of the film 9 to be processed is set, for example, in the range of about 2 m / min to 60 m / min.
- a temperature control path (film temperature control means) for flowing a temperature control medium such as water is provided inside each of the main rolls 11, 12, 13.
- a temperature control medium such as water
- the set temperature of the main rolls 11 to 13 and the film 9 to be treated is preferably lower than the condensation temperature of the later-described polymerizable monomer.
- the main rolls 11 to 13 also serve as electrodes of the plasma generation unit 10.
- the main rolls 11, 12, and 13 will also be referred to as roll electrodes 11, 12, and 13, respectively, as appropriate. More specifically, at least the outer peripheral portion of each of the roll electrodes 11 to 13 is made of metal, and the outer peripheral surface of the metal portion is coated with a solid dielectric layer (not shown).
- a power supply 2 is connected to the central roll electrode 12. The roll electrodes 11 and 13 on both sides are electrically grounded. The power supply 2 supplies high frequency power to the roll electrode 12.
- the supplied power is, for example, an intermittent wave such as a pulse, but is not limited to this, and may be a continuous wave such as a sine wave.
- the gas supply systems 20 and 30 each have a former line corresponding to the former processing spaces 3A and 4A and a latter line corresponding to the latter processing spaces 3B and 4B.
- the symbol belonging to the former line is attached with “A”.
- “B” is added to the reference numerals for the components belonging to the latter line. The same applies to the reaction gas discharge system 40 described later.
- FIG. 1 for all components of the gas supply systems 20 and 30, components of the pre-stage line are designated by the symbol "A”, and components of the post-stage line are designated by the symbol "B". is there.
- the front and rear lines of the discharge gas supply system 20 each include a discharge gas source 21, a discharge gas passage 22, and a discharge gas nozzle 23.
- the discharge gas is compressed and stored in the discharge gas source 21.
- Nitrogen (N 2 ) is used as the discharge gas.
- a noble gas such as Ar, He, Ne may be used instead of N 2 .
- a discharge gas passage 22 extends from the discharge gas source 21.
- the discharge gas passage 22 is provided with a solenoid on-off valve 54. The downstream end of the discharge gas passage 22 is connected to the discharge gas nozzle 23.
- the discharge gas source 21A at the front stage and the discharge gas source 21B at the rear stage may be configured by a single common discharge gas source, and the discharge gas path 22 from the single discharge gas source 21 is It branches and may be connected to each discharge gas nozzle 23A, 23B.
- the discharge gas nozzle 23A at the front stage is disposed below the plasma processing space 4A at the front stage between the roll electrodes 11 and 12. As shown in FIG. 2, the discharge gas nozzle 23A is elongated in the w direction, and a cross section orthogonal to the w direction is tapered upward.
- the outlet 23e at the upper end (tip) of the discharge gas nozzle 23A has a slit shape extending in the w direction, and faces the plasma processing space 4A.
- N 2 (discharge gas) from the discharge gas source 21A is sent to the discharge gas nozzle 23A through the discharge gas passage 22A, and blown out from the blowout port 23e of the nozzle 23A to the plasma processing space 4A.
- the discharge gas nozzle 23B at the rear stage is disposed below the plasma processing space 4B at the rear stage between the roll electrodes 12 and 13.
- the discharge gas nozzle 23B is elongated in the w direction, and a cross section orthogonal to the w direction is tapered upward.
- the outlet 23e at the upper end (tip) of the discharge gas nozzle 23B has a slit shape extending in the w direction, and faces the plasma processing space 4B.
- N 2 (discharge gas) from the discharge gas source 21B is sent to the discharge gas nozzle 23B through the discharge gas path 22B, and blown out from the blowout port 23e of the nozzle 23B to the plasma processing space 4B.
- each discharge gas nozzle 23 is provided in each discharge gas nozzle 23 to uniformly disperse the discharge gas from the discharge gas passage 22 in the w direction. As a result, the discharge flow of the discharge gas is uniformly distributed in the w direction. Further, in each discharge gas nozzle 23, a temperature control path (discharge gas temperature control means) for flowing a temperature control medium such as water is provided. As a result, the temperature of the discharge gas nozzle 23 can be controlled, and the temperature at the time of discharge of the discharge gas can be adjusted.
- the preset temperature of the discharge gas nozzle 23 is preferably lower than the condensation temperature of the later-described polymerizable monomer.
- a closing member 24A is provided in a portion above the plasma processing space 4A in the previous stage between the roll electrodes 11 and 12. The upper end of the plasma processing space 4A is closed to some extent by the closing member 24A.
- the closing member 24A and the discharge gas nozzle 23A are vertically opposed to each other across the plasma processing space 4A.
- a blocking member 24B is provided in a portion above the plasma processing space 4B in the rear stage between the roll electrodes 12 and 13. The upper end of the plasma processing space 4B is closed to some extent by the closing member 24B.
- the closing member 24B and the discharge gas nozzle 23B are vertically opposed to each other across the plasma processing space 4B.
- nozzles having the same structure as the discharge gas nozzle 23 may be used, and these may be installed upside down with the discharge gas nozzle 23.
- the discharge gas may also be able to be blown out from the closing member 24, that is, the upper nozzle 24.
- the discharge gas may be blown out simultaneously from the upper and lower nozzles 24 and 23 or may be blown out from only one of them.
- the lines upstream and downstream of the reaction gas supply system 30 are provided with a reaction gas supply source 31, a reaction gas supply passage 32, and a reaction gas supply nozzle 33.
- the reaction gas supply source 31 is configured of a vaporizer that vaporizes the polymerizable monomer.
- Acrylic acid (AA) is used as the polymerizable monomer.
- Acrylic acid is stored in the liquid state in the vaporizer 31.
- the vaporizer 31 incorporates temperature control means (not shown) such as a heater, and maintains acrylic acid at a set temperature.
- a carrier gas source 34 is attached to the vaporizer 31. In the carrier gas source 34, nitrogen (N 2 ) is compressed and stored as a carrier gas.
- a carrier gas introduction passage 35 extends from the carrier gas source 34, and the introduction passage 35 is connected to the vaporizer 31.
- a solenoid on-off valve 55 is provided in the introduction passage 35.
- the carrier gas source 34 supplies a carrier gas composed of nitrogen to the vaporizer 31 through the introduction passage 35.
- the vaporizer 31 vaporizes acrylic acid into the carrier gas (N 2 ).
- the vaporization method of acrylic acid may be a bubbling method in which a carrier gas is bubbled in the liquid of acrylic acid, or an extrusion method in which saturated vapor on the liquid surface of acrylic acid in the vaporizer is extruded by the carrier gas It is also good.
- a reaction gas (AA + N 2 ) is generated by mixing the vaporized acrylic acid and the carrier gas.
- the vaporizer 31A at the front stage and the vaporizer 31B at the rear stage may be configured by a single common vaporizer, and the supply path 32 from this single vaporizer is branched and each supply nozzle 33A , 33B may be connected.
- the supply nozzle 33 A at the front stage is disposed upstream of the plasma processing space 4 A at the front stage in the transport path 19. Specifically, the supply nozzle 33A is disposed above the main roll 11. The lower surface of the supply nozzle 33A faces the upper peripheral surface of the main roll 11, and in turn, faces the film 9 to be processed on the main roll 11. Between the lower surface of the supply nozzle 33A and the upper peripheral surface of the main roll 11, a front-stage spray processing space 3A is defined. The to-be-processed film 9 is passed through the inside of the spray processing space 3A. A shielding member 36A is attached to the lower surface of the supply nozzle 33A.
- the shielding member 36A has a circular arc-shaped cross section as viewed from the w direction and has a curved plate shape extending in the w direction.
- the spray processing space 3A is extended on both sides in the circumferential direction of the main roll 11 than the supply nozzle 33A.
- the blowout port 33e of the supply nozzle 33A penetrates the shielding member 36A and continues to the spray processing space 3A.
- the reaction gas from the vaporizer 31A is sent to the supply nozzle 33A through the supply passage 32A, and blown out from the blowout port 33e of the nozzle 33A to the spray processing space 3A.
- the shielding member 36 ⁇ / b> B has a circular arc-shaped cross section as viewed from the w direction and has a curved plate shape extending in the w direction.
- the shielding member 36B extends on both sides in the circumferential direction of the main roll 12 more than the supply nozzle 33B, whereby the spray processing space 3B is extended on both sides in the circumferential direction of the main roll 12 than the supply nozzle 33B.
- the blowout port 33e of the supply nozzle 33B penetrates the shielding member 36B and continues to the spray processing space 3B.
- the reaction gas from the vaporizer 31B is sent to the supply nozzle 33B through the supply passage 32B, and blown out from the blowout port 33e of the nozzle 33B to the spray processing space 3B.
- a reaction gas discharge system 40 is connected to an intermediate portion of the reaction gas supply system 30.
- the reaction gas discharge system 40 has two exhaust passages 42 corresponding to the front and rear lines of the supply system 30.
- the exhaust passage 42A at the front stage is connected to the supply passage 32A via the connection portion 41A on the supply passage 32A.
- the exhaust path 42B at the rear stage is connected to the supply path 32B via the connection portion 41B on the supply path 32B.
- An on-off valve 51 is provided on the upstream side (carburetor 31 side) across the connection portion 41 in each of the front and rear supply paths 32, and an on-off valve 52 is provided on the downstream side (supply nozzle 33 side). .
- An on-off valve 53 is provided in each of the front and rear exhaust passages 42.
- Each on-off valve 51 to 53 is configured by an electromagnetic on-off valve.
- connection portion 41 is preferably located on the upstream side of the on-off valve 52 in the reaction gas supply system 30. And it is preferable that the connection part 41 and the on-off valve 52 be provided near the supply nozzle 33. Instead of the three on-off valves 51 to 53, one connection valve 41 may be provided with one three-way valve.
- the two exhaust paths 42A and 42B join each other and are connected to the abatement device 43.
- the abatement device 43 is composed of, for example, an alkaline scrubber, and performs abatement such as removal of acrylic acid from the exhaust gas.
- the abatement device 43 may be shared with the abatement device of an exhaust system (not shown) that exhausts the internal atmosphere of the treatment tank C.
- the reaction gas discharge system 40 may be provided with a recovery device for acrylic acid, and the acrylic acid may be recovered and returned to the vaporizer 31.
- the film surface processing apparatus 1 is provided with a control means 8.
- the control means 8 includes a microcomputer, a drive circuit, a signal conversion circuit and the like.
- the microcomputer controls the operation of the film surface processing apparatus 1.
- the drive circuit drives the power supply 2, the rotation mechanism 15, the electromagnetic on-off valves 51 to 55 and the like based on a command from the microcomputer.
- the control means 8 opens the on-off valves 51 of the lines of the front and rear stages of the supply system 30 and the exhaust system 40, closes the on-off valve 52, and opens the on-off valve 53.
- the supply system 30 and the exhaust system 40 are in the exhaust mode, the supply nozzle 33 is shut off from the vaporizer 31, and the exhaust passage 42 is in communication with the vaporizer 31.
- the on-off valve 55 is opened.
- carrier gas (N 2 ) of a predetermined flow rate is introduced from the carrier gas source 34 to the vaporizer 31 through the introduction passage 35.
- the acrylic acid (AA) in the vaporizer 31 is vaporized and mixed with the carrier gas (N 2 ) to generate a reaction gas (AA + N 2 ).
- the reaction gas is delivered from the vaporizer 31 to the supply path 32. After flowing to the connection portion 41, the reaction gas is led to the exhaust passage 42 and discharged therefrom without going to the supply nozzle 33. Therefore, the reaction gas is not blown out from the supply nozzle 33, and the acrylic acid monomer is not attached to the film 9 to be processed.
- the concentration of acrylic acid in the reaction gas is usually unstable and deviates from the desired set concentration.
- the temperature in the vaporizer 31 temporarily decreases immediately after the start of the introduction of the carrier gas (N 2 ) (the start of the vaporization). Then, the temperature control unit of the vaporizer 31 operates to gradually recover the temperature in the vaporizer 31 toward the set temperature. While the temperature of the vaporizer 31 fluctuates, the amount of vaporization of acrylic acid is unstable and the concentration of acrylic acid in the reaction gas is not stable.
- the time T 1 is usually 2 minutes to 15 minutes.
- the stabilization period that is, the required time T 1 is consequently obtained. It may be determined whether or not has elapsed.
- the film 9 to be processed is not transported. Therefore, the loss of the film 9 to be processed can be avoided.
- the on-off valve 54 of each line at the front and rear of the discharge gas supply system 20 is opened to discharge the discharge gas (N 2 ) of the discharge gas supply system 20 from the discharge gas nozzle 23 Supply to 4.
- the power supply 2 is driven to supply high frequency power to the roll electrode 12 to generate plasma discharge in the space 4.
- the discharge gas (N 2 ) is plasmatized (including excitation, decomposition, activation, radicalization, ionization), and the plasmatized discharge gas contacts the film 9 to be treated in the plasma processing space 4. . That is, nitrogen plasma is irradiated to the film 9 to be processed.
- the time T 2 are not intended to be limited to the time until the speed with the may be the time to reach the set speed may be a time derived from the indication otherwise .
- the time T 2 are, is preferably about a few seconds, specifically, time T 2 are, preferably about 2 to 5 seconds.
- the timing at which the on-off valve 54 is opened and the supply of the discharge gas to the plasma processing space 4 may be set before the start of the plasma irradiation by starting the power supply from the power supply 2, may be set before and after the start conveyance of the processed film 9, further may be set in the course of time T 1 of the for the stabilization of the reaction gas.
- Time T 3 from the start of the plasma irradiation step to the start of the reaction gas blowing step is preferably as short as possible, for example several seconds, more preferably within 5 seconds. Therefore, after the conveyance start of the to-be-processed film 9, the time until the blowing start from the supply nozzle 33 is several seconds thru
- the timing at which the on-off valve 52 is opened is the time T 4 until the reaction gas reaches the supply nozzle 33 from the connection portion 41 or the on-off valve 52 and is blown out (supply on the supply nozzle 33 side from the connection 41 or on-off valve 52 It is preferable to set in consideration of the replacement time) in which the gas in the passage 32 and the supply nozzle 33 is replaced with the reaction gas. That is, the opening timing of the on-off valve 52 is preferably performed earlier by the replacement time T 4 than at the start of reactive gas spraying. Replacement time T 4, depending on the length or the like of the supply passage 32, generally in the order of seconds, the maximum about 10 seconds. Therefore, as shown in FIG.
- T 4 ⁇ T 3 it is preferable to open the on-off valve 52 immediately after the power supply from the power supply 2 is started.
- T 4 TT 3 it is preferable to open the on-off valve 52 substantially simultaneously with the power supply from the power supply 2.
- T 4 > T 3 it is preferable to open the on-off valve 52 before starting the power supply from the power supply 2.
- T 4 ⁇ T 3 is most preferable for preventing transcription.
- a conveyance process, a plasma irradiation process, and a reactive gas spraying process are continued.
- the film surface processing apparatus 1 by transporting the film 9 to be processed along the transport path 19, the reactive gas is sprayed in the spray processing space 3A in the front stage, the plasma irradiation in the plasma processing space 4A in the front stage, and The reactive gas spraying in the spray processing space 3B and the plasma irradiation in the plasma processing space 4B in the latter stage are sequentially performed.
- a first adhesion promoting layer made of an acrylic acid plasma polymerized film can be formed on the surface of the film 9 to be treated.
- the on-off valve 52A on the front stage and the on-off valve 52B on the rear stage are opened and closed at the same timing, but the opening and closing timing of the on-off valves 52A and 52B may be temporally reversed.
- the on-off valve 52B may be opened after the on-off valve 52A is opened.
- the on-off valves 51, 53 to 55 are opened and closed at the same timing.
- connection portion 41 of the reaction gas discharge system 40 is on the upstream side of the reaction gas supply system 30 than the on-off valve 52, and the connection portion 41 and the on-off valve 52 are provided near the supply nozzle 33.
- connection portion 41 may be provided in a portion from the vaporizer 31 to the blowout port 33 e in the reaction gas supply system 30 and a portion on the upstream side of the on-off valve 52.
- the exhaust passage 42 is not limited to being connected to the middle part of the supply passage 32, and may be directly connected to the vaporizer 31 or may be branched from the reaction gas passage in the supply nozzle 33.
- the number of main rolls (roll electrodes) 11, 12... Is not limited to three, and may be two or four or more.
- the number of lines of the gas supply systems 20 and 30 is not limited to two in the first and second stages, but may be only one or three or more.
- the electrode structure of the plasma generation unit is not limited to the pair of roll electrode structures, and may be parallel plate electrodes.
- the supporting and conveying means of the film 9 to be processed may be provided separately from the electrode structure such as the parallel plate electrode.
- the supporting and conveying means may have a guide roll, a delivery roll, and a winding roll different from the electrodes.
- the supporting and conveying means may have a manipulator, a floating stage, and the like.
- the reaction gas may be supplied directly to the plasma processing space 4. In this case, the carrier gas of the reaction gas may also serve as the discharge gas.
- the surface treatment of the film to be treated 9 was performed using an apparatus having substantially the same structure as the film surface treatment apparatus 1 shown in FIG.
- a TAC film was used as the film 9 to be treated.
- the width in the w direction of the film 9 was 330 mm.
- Evaluation 1 The portion of the TAC film 9 after surface treatment which was in the spray processing space 3A at the start of spraying of the reaction gas was taken as the processing start site, and was separated from the processing start site by a plurality of predetermined distances downstream in the transport direction. A piece of film was taken from each place.
- the predetermined distances were six types of 30 m, 60 m, 90 m, 120 m, 150 m and 180 m.
- the portion of 30 m is the film portion which was present in the spray processing space 3A when one minute passed from the start of the spray of the reaction gas.
- the portion of 60 m is a film portion which was present in the spray processing space 3A when 2 minutes passed from the start of the spray of the reaction gas.
- the portion of 90 m is a film portion which was present in the spray processing space 3A when 3 minutes passed from the start of the spray of the reaction gas.
- a portion of 120 m is a film portion which was present in the spray processing space 3A when 4 minutes passed from the start of the spray of the reaction gas.
- the portion of 150 m is a film portion which was present in the spray processing space 3A when 5 minutes passed from the start of the spray of the reaction gas.
- the portion of 180 m is a film portion which was present in the spray processing space 3A when 6 minutes elapsed from the start of the spray of the reaction gas.
- Each of the collected TAC film pieces was bonded to a PVA film to prepare a polarizing plate sample.
- an adhesive an aqueous solution in which a 5 wt% aqueous solution of PVA having a polymerization degree of 500 and a 2 wt% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose (B) were mixed was used.
- the drying conditions of the adhesive were 80 ° C. and 5 minutes.
- the width of the polarizing plate sample was 25 mm.
- the initial tensile strength (adhesive strength when not exposed to the post-thermal conditions) of this polarizing plate sample was measured.
- the measurement method was a floating roller method (JIS K6854). Initial tensile strengths of five polarizing plate samples were measured at each sampling point to obtain an average value.
- the durable adhesive strength after exposure to high temperature and humid thermal conditions was also measured.
- Thermal conditions were 60 ° C. and 95% RH.
- the polarizing plate sample was held for 1 hour in the constant temperature and humidity chamber under the thermal condition. Thereafter, the polarizing plate sample was taken out of the constant temperature and humidity chamber, cooled for 1.5 minutes, and then the tensile strength was measured.
- the measurement method was the floating roller method (JIS K6854) as in the initial tensile strength.
- Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the reaction gas discharging step was omitted. The same process as in Example 1 was performed except for that point. That is, using the same apparatus as in Example 1, the operation was started in the order of the transfer step, the plasma irradiation step, and the reaction gas blowing step without discharging the reaction gas. The processing conditions of each step and the switching timing to the next step were the same as in Example 1 (except for the reaction gas discharge step). The evaluation method after treatment was also the same as in Example 1.
- the initial adhesive strength was 3.2 N / 25 mm for the polarizing plate sample at a location of 30 m.
- the polarizing plate sample of a 60-m location it was 3.9 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of a 90-m location it was 5.6 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of a 120-m location it was 7.6 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of a 150-m location it was 9.2 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of the location of 180 m it was 10.3 N / 25 mm.
- Comparative Example 2 In Comparative Example 2, an apparatus from which the reaction gas discharge system 40 was omitted in FIG. 1 was used. Therefore, the reaction gas discharge step was not performed. In addition, the order of the plasma irradiation step and the reaction gas spraying step was reversed to that of Comparative Example 1. That is, the operation was performed in the order of the transfer step, the reactive gas spraying step, and the plasma irradiation step. Specifically, the conveyance of the film 9 to be processed was started, and when the conveyance speed reached 10 m / min or more, the reaction gas supply from the vaporizer 31 was started. Nitrogen plasma irradiation was started 30 seconds after the start of the reaction gas supply. The treatment conditions of each step and the evaluation method after treatment were the same as in Example 1 (except for the reaction gas discharge step).
- the initial adhesive strength was 3.3 N / 25 mm for the polarizing plate sample at a location of 30 m.
- the polarizing plate sample of a 60-m location it was 4 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of a 90-m location it was 5.4 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of a 120-m location it was 7.8 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of a 150-m location it was 8.8 N / 25 mm.
- the polarizing plate sample of the location of 180 m it was 10.8 N / 25 mm.
- the durable adhesive strength was 0.7 N / 25 mm in the polarizing plate sample of a 30-m location. In the polarizing plate sample of a 60-m location, it was 0.8 N / 25 mm. In the polarizing plate sample of a 90-m location, it was 1.3 N / 25 mm. In the polarizing plate sample of a 120-m location, it was 1.2 N / 25 mm. It was 3.6 N / 25 mm in the polarizing plate sample of a 150-m location. In the polarizing plate sample of the location of 180 m, it was 6.2 N / 25 mm. Therefore, the tendency of processing performance was almost the same as Comparative Example 1. Furthermore, when the presence or absence of the transfer of the acrylic acid monomer to the reversing roll 14 was examined by the same method as the evaluation 2 of Example 1, acrylic acid was detected, and it was confirmed that the transfer had occurred.
- Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 From the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that the loss of the film 9 to be treated can be greatly reduced by performing the reaction gas discharging step first when starting the surface treatment of the film 9 to be treated. . Moreover, it was confirmed that transfer of acrylic acid monomer can be prevented by starting reactive gas spraying after the start of plasma irradiation.
- the present invention is applicable, for example, to the manufacture of polarizing plates for flat panel displays (FPDs).
- FPDs flat panel displays
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Abstract
重合性モノマーを含有する反応ガスによって被処理フィルムの表面処理を開始する際、被処理フィルムのロスを抑制又は防止する。 供給源31から反応ガスの送出を開始するとともに、送出した反応ガスを供給ノズル33には送らずに排出する。上記送出の開始から所要時間T1の経過後、被処理フィルム9の搬送を開始し、更に、プラズマ化した放電ガスの被処理フィルム9への接触を開始し、更に、反応ガスの上記排出を停止して供給ノズル33からの反応ガス吹出しを開始する。
Description
本発明は、樹脂製の被処理フィルムを表面処理するにあたり該表面処理を開始する方法及び表面処理装置に関し、例えば偏光板の保護フィルムの接着性向上処理等に適したフィルム表面処理開始方法及び表面処理装置に関する。
例えば、液晶表示装置には、偏光板が組み込まれている。偏光板は、偏光フィルムと保護フィルムを含む。一般に、偏光フィルムは、ポリビニルアルコール(PVA)を主成分として含むPVAフィルムからなる。保護フィルムは、トリアセチルセルロース(TAC)を主成分として含むTACフィルムからなる。これらフィルムを接着する接着剤としては、ポリビニルアルコール系やポリエーテル系等の水系接着剤が用いられている。PVAフィルムは、上記接着剤との接着性が良好であるが、TACフィルムは、接着性が良好でない。そこで、TACフィルムの接着性を向上させるために鹸化処理が行なわれている。鹸化処理は、TACフィルムを高温、高濃度のアルカリ液に浸漬するものである。そのため、作業性や廃液処理の問題が指摘されている。
代替技術として、特許文献1では、上記接着工程の前に、保護フィルムの表面に重合性モノマーの薄膜を形成した後、大気圧プラズマを照射している。重合性モノマーは、例えば液の状態から気化され、蒸気の状態で保護フィルムまで送られ、保護フィルムの表面上で凝縮する。そして、上記大気圧プラズマの照射によって、重合性モノマーのプラズマ重合反応が起き、保護フィルムの表面に重合性モノマーのプラズマ重合膜が形成される。
偏光板用保護フィルム等の被処理フィルムの表面処理を開始(一時停止後の再開を含む)する際、重合性モノマーの供給濃度が安定するまでにはある程度の時間(安定化期間)を要する。したがって、被処理フィルムの搬送方向の先端部分における上記安定化期間中に搬送した長さ分は、処理状態が不安定になる。そのため、被処理フィルムの上記長さ分は廃棄しなければならず、ロスが大きい。
上記課題を解決するため、本発明方法は、重合性モノマーを含有する反応ガス及びプラズマ化(励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む)した放電ガスを樹脂製の被処理フィルムに接触させることによって前記被処理フィルムを表面処理するにあたり、前記表面処理を開始する表面処理開始方法であって、
反応ガス供給源から前記反応ガスの送出を開始するとともに、送出した前記反応ガスを前記被処理フィルムに面する供給ノズルの吹出口には送らずに排出し、
前記送出の開始から所要時間経過後、前記被処理フィルムの搬送、及び前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始し、更に、前記排出を停止して前記吹出口からの反応ガス吹出しを開始することを特徴とする。
供給源から反応ガス送出を開始した後、しばらくは、反応ガス中の重合性モノマー濃度が不安定なことが通例である。この反応ガスを被処理フィルムに吹き付けることなく排出しながら、重合性モノマー濃度が安定化するのを待つ。その後、前記被処理フィルムの搬送等を開始して表面処理を開始する。これによって、被処理フィルムの搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを抑制又は防止でき、そのような処理状態が不安定なフィルム部分の長さを小さくでき、或いは上記処理状態が不安定なフィルム部分が出来るのを無くすことができる。これによって、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。何らかのトラブル等で一時停止した後の再開時にも本発明方法を採用することで、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。
反応ガス供給源から前記反応ガスの送出を開始するとともに、送出した前記反応ガスを前記被処理フィルムに面する供給ノズルの吹出口には送らずに排出し、
前記送出の開始から所要時間経過後、前記被処理フィルムの搬送、及び前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始し、更に、前記排出を停止して前記吹出口からの反応ガス吹出しを開始することを特徴とする。
供給源から反応ガス送出を開始した後、しばらくは、反応ガス中の重合性モノマー濃度が不安定なことが通例である。この反応ガスを被処理フィルムに吹き付けることなく排出しながら、重合性モノマー濃度が安定化するのを待つ。その後、前記被処理フィルムの搬送等を開始して表面処理を開始する。これによって、被処理フィルムの搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを抑制又は防止でき、そのような処理状態が不安定なフィルム部分の長さを小さくでき、或いは上記処理状態が不安定なフィルム部分が出来るのを無くすことができる。これによって、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。何らかのトラブル等で一時停止した後の再開時にも本発明方法を採用することで、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。
前記所要時間が、前記反応ガス中の前記重合性モノマーの濃度が安定するまでの安定化期間に対応することが好ましい。そうすることで、被処理フィルムの搬送開始時ひいては表面処理の開始時には重合性モノマー濃度が確実に安定しているようにできる。したがって、被処理フィルムの表面処理の開始当初から処理状態を確実に安定させることができる。よって、被処理フィルムのロスを一層確実に抑制又は防止できる。
前記被処理フィルムの搬送を開始し、次に、前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始することが好ましい。これによって、被処理フィルムの特定の箇所が継続的なプラズマ照射によって大きな熱ダメージを受けるのを回避でき、更には、被処理フィルムが上記特定箇所で破断するのを防止できる。
前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始し、次に、前記反応ガスの前記供給ノズルからの吹出しを開始することが好ましい。そうすることで、前記反応ガスの前記供給ノズルからの吹出開始当初から、重合性モノマーのプラズマ重合反応を確実に起こさせることができ、被処理フィルムの表面に重合性モノマーのプラズマ重合膜を確実に形成できる。したがって、重合性モノマーがモノマーのままで被処理フィルムに残留するのを防止できる。よって、被処理フィルムの搬送経路上の装置部材又は周辺部材に上記残留モノマーが転移するのを防止できる。或いは、当該表面処理の後工程で用いる設備に上記残留モノマーが転移するのを防止できる。この結果、上記転移(転写)に起因する歩留まりの低下を防止できる。
本発明装置は、重合性モノマーを含有する反応ガス及びプラズマ化した放電ガスを樹脂製の被処理フィルムに接触させることによって、前記被処理フィルムを表面処理するフィルム表面処理装置であって、
前記反応ガスの供給源から延びる供給路と、前記供給路の下流端に連なる供給ノズルとを含む反応ガス供給系と、
前記被処理フィルムを前記供給ノズルと対面するように支持し、かつ前記被処理フィルムを搬送経路に沿って搬送する支持搬送手段と、
前記搬送経路上の前記供給ノズルより下流において放電ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記反応ガス供給系の中途部に接続された排出路と、
前記表面処理の開始にあたり、前記供給源から送出された前記反応ガスを前記排出路から排出させ、前記送出の開始から所要時間経過後、前記搬送及び前記プラズマ化を開始させ、かつ前記排出を停止させて前記反応ガスの前記供給ノズルからの吹出しを開始させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記制御手段の制御によって、反応ガスの送出の開始から所要時間が経過するまでは、反応ガスを被処理フィルムに吹き付けることなく排出する。したがって、重合性モノマーの濃度が不安定な状態で被処理フィルムの表面処理を行なうのを回避できる。その後、前記被処理フィルムの搬送等を開始して表面処理を開始することで、被処理フィルムの搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを抑制又は防止でき、そのような処理状態が不安定なフィルム部分の長さを小さくでき、或いは上記処理状態が不安定な部分フィルムが出来るのを無くすことができる。これによって、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。
前記反応ガスの供給源から延びる供給路と、前記供給路の下流端に連なる供給ノズルとを含む反応ガス供給系と、
前記被処理フィルムを前記供給ノズルと対面するように支持し、かつ前記被処理フィルムを搬送経路に沿って搬送する支持搬送手段と、
前記搬送経路上の前記供給ノズルより下流において放電ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記反応ガス供給系の中途部に接続された排出路と、
前記表面処理の開始にあたり、前記供給源から送出された前記反応ガスを前記排出路から排出させ、前記送出の開始から所要時間経過後、前記搬送及び前記プラズマ化を開始させ、かつ前記排出を停止させて前記反応ガスの前記供給ノズルからの吹出しを開始させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記制御手段の制御によって、反応ガスの送出の開始から所要時間が経過するまでは、反応ガスを被処理フィルムに吹き付けることなく排出する。したがって、重合性モノマーの濃度が不安定な状態で被処理フィルムの表面処理を行なうのを回避できる。その後、前記被処理フィルムの搬送等を開始して表面処理を開始することで、被処理フィルムの搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを抑制又は防止でき、そのような処理状態が不安定なフィルム部分の長さを小さくでき、或いは上記処理状態が不安定な部分フィルムが出来るのを無くすことができる。これによって、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。
前記プラズマ化及び表面処理は、大気圧近傍下で行なうことが好ましい。ここで、大気圧近傍とは、1.013×104~50.663×104Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、1.333×104~10.664×104Paが好ましく、9.331×104~10.397×104Paがより好ましい。
本発明は、難接着性の光学樹脂フィルムの処理に好適であり、該難接着性の光学樹脂フィルムを易接着性の光学樹脂フィルムに接着するにあたり、難接着性の光学樹脂フィルムの接着性を向上させるのに好適である。
前記難接着性の光学樹脂フィルムの主成分としては、例えばトリアセチルセルロース(TAC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、シクロオレフィン重合体(COP)、シクロオレフィン共重合体(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド(PI)等が挙げられる。
前記難接着性の光学樹脂フィルムの主成分としては、例えばトリアセチルセルロース(TAC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、シクロオレフィン重合体(COP)、シクロオレフィン共重合体(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド(PI)等が挙げられる。
前記易接着性の光学樹脂フィルムの主成分としては、例えばポリビニルアルコール(PVA)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)等が挙げられる。
前記重合性モノマーとしては、不飽和結合及び所定の官能基を有するモノマーが挙げられる。所定の官能基は、水酸基、カルボキシル基、アセチル基、グリシジル基、エポキシ基、炭素数1~10のエステル基、スルホン基、アルデヒド基から選択されることが好ましく、特に、カルボキシル基や水酸基等の親水基が好ましい。
不飽和結合及び水酸基を有するモノマーとしては、メタクリル酸エチレングリコール、アリルアルコール、メタクリル酸ヒドロキシエチル等が挙げられる。
不飽和結合及びカルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マイレン酸、2-メタクリロイルプロピオン酸等が挙げられる。
不飽和結合及びアセチル基を有するモノマーとしては、酢酸ビニル等が挙げられる。
不飽和結合及びグリシジル基を有するモノマーとしては、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
不飽和結合及びエステル基を有するモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸2-エチル等が挙げられる。
不飽和結合及びアルデヒド基を有するモノマーとしては、アクリルアルデヒド、クロトンアルデヒド等が挙げられる。
不飽和結合及びカルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マイレン酸、2-メタクリロイルプロピオン酸等が挙げられる。
不飽和結合及びアセチル基を有するモノマーとしては、酢酸ビニル等が挙げられる。
不飽和結合及びグリシジル基を有するモノマーとしては、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
不飽和結合及びエステル基を有するモノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸2-エチル等が挙げられる。
不飽和結合及びアルデヒド基を有するモノマーとしては、アクリルアルデヒド、クロトンアルデヒド等が挙げられる。
好ましくは、前記重合性モノマーは、エチレン性不飽和二重結合及びカルボキシル基を有するモノマーである。かかるモノマーとして、アクリル酸(CH2=CHCOOH)、メタクリル酸(CH2=C(CH3)COOH)が挙げられる。前記重合性モノマーは、アクリル酸又はメタクリル酸であることが好ましい。これによって、難接着性樹脂フィルムの接着性を確実に高めることができる。前記重合性モノマーは、アクリル酸であることがより好ましい。
前記被処理フィルムが、COP、COC、PP、PE等のオレフィン系モノマー重合フィルムである場合、前記反応ガスが、重合性モノマーとして水溶性モノマー及びオレフィン系モノマーを含有することが好ましい。反応ガス中のオレフィン系モノマーの体積濃度は水溶性モノマーの体積濃度の好ましくは1.1倍以上である。
オレフィン系モノマーは、二重結合を有しかつ極性官能基を持たない不飽和炭化水素であり、直鎖状でもよく環状でもよく、二重結合の数は1つでもよく2つ以上でもよい。好ましくは、オレフィン系モノマーとして室温付近で液体であり、かつガス化が容易なものを用いる。オレフィン系モノマーの炭素数は5以上8以下が好ましい。具体的には、直鎖状のオレフィン系モノマーとしては、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン等が挙げられる。直鎖の末端に二重結合があるものが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。環状のオレフィン系モノマーとしては、1-シクロペンテン、1-シクロヘキセン、1-シクロヘプテン、1-シクロオクテンの他、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン(DCPD)等の環状ジエンが挙げられる。前記オレフィン系モノマーは、好ましくは環状ジエンであり、特にシクロペンタジエン、又はジシクロペンタジエンであることが好ましい。これにより、液化層ひいては接着促進層のオレフィン系モノマー重合フィルムとの相容性を高めることができ、特にシクロオレフィンポリマー(COP)からなるフィルムとの相容性を高めることができる。しかも、環状ジエンは、Diels-alder反応などにより重合しやすく、水溶性モノマーと共重合しやすい。
前記水溶性モノマーは、アルデヒド基、カルボキシル基、又は水酸基を有するモノマーであることが好ましい。これにより、PVA等の極性を有する成分からなる接着剤や、偏光子等の被接着部材との相容性を高めることができる。具体的には、水溶性モノマーとして、アセトアルデヒド、ビニルアルコール、アクリル酸(AA)、メタクリル酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミド等が挙げられる。特に、水溶性モノマーとしては、アセトアルデヒド、又はアクリル酸が好ましい。 アセトアルデヒドは、ビニルアルコールとケト-エノール互変異性体を構成し、ビニルアルコールと共存する化合物である。したがって、ビニルアルコール系の接着剤や偏光子等との相容性を高くすることができる。
前記反応ガスが、重合性モノマーを搬送するキャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスは、好ましくは窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスから選択される。経済性の観点からは、キャリアガスとして窒素を用いるのが好ましい。
アクリル酸やメタクリル酸等の重合性モノマーの多くは、常温常圧で液相である。そのような重合性モノマーは、不活性ガス等のキャリアガス中に気化させるとよい。重合性モノマーをキャリアガス中に気化させる方法としては、重合性モノマー液の液面上の飽和蒸気をキャリアガスで押し出す方法、重合性モノマー液中にキャリアガスをバブリングする方法、重合性モノマー液を加熱して蒸発を促進させる方法等が挙げられる。押し出しと加熱、又はバブリングと加熱を併用してもよい。これら気化方法は、気化器にて行なうことが好ましい。何れの気化方法においても、気化の開始から反応ガス中の重合性モノマー濃度が安定する迄、時間がかかる。また、気化器と供給ノズルとを繋ぐ反応ガス供給路においても、上記濃度が安定する迄、時間がかかる。つまり、重合性モノマーが気化する際、気化潜熱が必要となる。そのため、気化器内の温度が、気化操作の開始直後、一時的に低下する。その後、気化器の温度は、温調手段等の動作によって設定温度に向けて徐々に回復していく。この気化器の温度が変動している期間中は、反応ガス中の重合性モノマー濃度が安定しない。さらに、反応ガス供給路においても、該反応ガス供給路を構成する管の内壁に反応ガス中の重合性モノマーが吸着されたり、凝縮していた重合性モノマーが気化したりすることによって、反応ガスの供給開始から上記吸着及び気化が平衡状態になるまでの間、供給中の反応ガスの重合性モノマー濃度が不安定になる。結果的に供給ノズルから吹き出される反応ガス中の重合性モノマー濃度が安定するには、ある程度の時間がかかってしまう。本発明によれば、このような重合性モノマー濃度の不安定期間があっても、被処理フィルムの搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを抑制又は防止でき、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。
重合性モノマーを加熱して気化させる場合、加熱器の負担を考慮し、重合性モノマーは、沸点が300℃以下のものを選択するのが好ましい。また、重合性モノマーは、加熱により分解(化学変化)しないものを選択するのが好ましい。
前記放電ガスとしては、窒素(N2)や希ガス(Ar、Ne、He等)の不活性ガスが挙げられる。
本発明によれば、被処理フィルムの表面処理を開始する際、被処理フィルムの搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを抑制又は防止でき、そのような不安定なフィルム部分の長さを小さくでき、又は上記不安定なフィルム部分ができるのを防止できる。よって、被処理フィルムのロスを抑制又は防止できる。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1及び図2は、本発明の一実施形態に係るフィルム表面処理装置1を示したものである。装置1の処理対象9は、偏光板(フィルム積層体)の保護フィルムとなるべき樹脂フィルムである。被処理フィルム9は、トリアセチルセルロース(TAC)を主成分として含むTACフィルムにて構成され、連続シート状になっている。フィルム9の厚さは、例えば100μm程度である。
図1及び図2は、本発明の一実施形態に係るフィルム表面処理装置1を示したものである。装置1の処理対象9は、偏光板(フィルム積層体)の保護フィルムとなるべき樹脂フィルムである。被処理フィルム9は、トリアセチルセルロース(TAC)を主成分として含むTACフィルムにて構成され、連続シート状になっている。フィルム9の厚さは、例えば100μm程度である。
なお、被処理フィルム9は、TACフィルムに限られず、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、シクロオレフィン重合体(COP)、シクロオレフィン共重合体(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド(PI)等の種々の樹脂からなるフィルムであってもよい。
図1に示すように、フィルム表面処理装置1は、処理槽Cと、放電ガス供給系20と、反応ガス供給系30を備えている。処理槽Cの内部には、支持搬送手段とプラズマ生成部とを兼ねた処理部10が収容されている。図1及び図2に示すように、処理部10は、3つの主ロール11,12,13を含む。主ロール11~13は、互いに同一径、同一軸長の円筒体になっている。各主ロール11~13の軸線が、図1の紙面と直交する幅方向wに向けられている。3つの主ロール11~13が、w方向と直交する水平方向(図1の左右)に並べられている。
図1において左側の主ロール11と中央の主ロール12との間にギャップ4Aが形成されている。中央の主ロール12と右側の主ロール13との間にギャップ4Bが形成されている。これらギャップ4A,4Bの最も狭い箇所の厚さは、例えば約1mm~数mm程度になっている。
主ロール11,12の下方に一対(複数)の反転ロール14A,14Aが配置されている。主ロール12,13の下方に一対(複数)の反転ロール14B,14Bが配置されている。これら反転ロール14の軸線は、主ロール11~13と平行になっている、
各主ロール11~13には、主ロール11~13を軸線まわりに回転させる回転機構15が連結されている(図1では主ロール13と回転機構15との連結のみ図示)。回転機構15は、モータ等の駆動部と、該駆動部の駆動力を主ロール11~13の軸に伝達する伝達手段とを含む。伝達手段は、例えばベルト・プーリ機構やギア列にて構成されている。
主ロール11~13及び反転ロール14は、互いに協働して、主ロール11、反転ロール14A、主ロール12、反転ロール14B、主ロール13の順に辿る搬送経路19を構成している。連続シート状の被処理フィルム9が、その連続方向を搬送経路19に沿わせ、かつ幅方向をw方向(図1の紙面と直交する方向)に向けて、ロール11~14に掛け回されている。詳述すると、被処理フィルム9は、主ロール11,12,13の上側の周面にそれぞれ半周程度掛け回されている。被処理フィルム9の主ロール11と主ロール12との間に跨る部分は、ギャップ4Aを通して、ギャップ4Aよりも下方に垂らされ、反転ロール14A,14Aに掛け回されている。被処理フィルム9の主ロール12と主ロール13との間に跨る部分は、ギャップ4Bを通して、ギャップ4Bよりも下方に垂らされ、反転ロール14B,14Bに掛け回されている。回転機構15によって、3つの主ロール11~13が互いに同期して図1において時計回りに回転することで、被処理フィルム9が、搬送経路19に沿って主ロール11、反転ロール14A、主ロール12、反転ロール14B、主ロール13の順に搬送される。被処理フィルム9の搬送速度は、例えば2m/min~60m/min程度の範囲内で設定されている。
図示は省略するが、各主ロール11,12,13の内部には、水等の温調媒体を流す温調路(フィルム温調手段)が設けられている。これによって、主ロール11~13を温調でき、ひいては該主ロール11~13に接する被処理フィルム9の温度を調節できる。主ロール11~13ひいては被処理フィルム9の設定温度は、好ましくは後記重合性モノマーの凝縮温度より低温である。
主ロール11~13は、プラズマ生成部10の電極を兼ねている。以下、適宜、主ロール11,12,13をそれぞれロール電極11,12,13とも称す。詳述すると、各ロール電極11~13の少なくとも外周部分は、金属にて構成され、かつ該金属部分の外周面には固体誘電体層(図示省略)が被膜されている。中央のロール電極12に電源2が接続されている。両側のロール電極11,13は電気的に接地されている。電源2は、ロール電極12に高周波電力を供給する。供給電力は、例えばパルス等の間欠波状であるが、これに限られず、正弦波等の連続波状でもよい。この電力供給によって、ロール電極11,12の間に電界が印加されてプラズマ放電が生成されるとともに、ロール電極12,13の間に電界が印加されてプラズマ放電が生成される。ギャップ4Aは、前段のプラズマ処理空間になる。ギャップ4Bは、後段のプラズマ処理空間になる。
ガス供給系20,30は、それぞれ前段の処理空間3A,4Aに対応する前段ラインと、後段の処理空間3B,4Bに対応する後段ラインとを有している。以下、ガス供給系20,30の各構成要素について、前段ラインと後段ラインの何れに属するものであるかを明示するときは、前段ラインに属する構成要素には符号に「A」を付し、後段ラインに属する構成要素には符号に「B」を付す。なお、後述する反応ガス排出系40についても同様である。図1においては、ガス供給系20,30のすべての構成要素について、前段ラインの構成要素には符号に「A」を付し、後段ラインの構成要素には符号に「B」を付してある。
放電ガス供給系20の前段及び後段の各ラインは、放電ガス源21と、放電ガス路22と、放電ガスノズル23を備えている。放電ガス源21には、放電ガスが圧縮されて蓄えられている。放電ガスとしては、窒素(N2)が用いられている。放電ガスとして、N2に代えて、Ar、He、Ne等の希ガスを用いてもよい。放電ガス源21から放電ガス路22が延びている。放電ガス路22には電磁開閉弁54が設けられている。放電ガス路22の下流端は、放電ガスノズル23に接続されている。
なお、前段の放電ガス源21Aと後段の放電ガス源21Bとが、共通の単一の放電ガス源にて構成されていてもよく、この単一の放電ガス源21からの放電ガス路22が分岐して、各放電ガスノズル23A,23Bに接続されていてもよい。
前段の放電ガスノズル23Aは、ロール電極11,12どうし間における前段のプラズマ処理空間4Aより下側の部分に配置されている。図2に示すように、放電ガスノズル23Aは、w方向に長く延び、かつw方向と直交する断面が上方に向かって先細になっている。放電ガスノズル23Aの上端(先端)の吹出口23eは、w方向に延びるスリット状になり、プラズマ処理空間4Aに臨んでいる。放電ガス源21AからのN2(放電ガス)が、放電ガス路22Aを経て放電ガスノズル23Aに送られ、該ノズル23Aの吹出口23eからプラズマ処理空間4Aへ吹き出される。
後段の放電ガスノズル23Bは、ロール電極12,13どうし間における後段のプラズマ処理空間4Bより下側の部分に配置されている。放電ガスノズル23Bは、w方向に長く延び、かつw方向と直交する断面が上方に向かって先細になっている。放電ガスノズル23Bの上端(先端)の吹出口23eは、w方向に延びるスリット状になり、プラズマ処理空間4Bに臨んでいる。放電ガス源21BからのN2(放電ガス)が、放電ガス路22Bを経て放電ガスノズル23Bに送られ、該ノズル23Bの吹出口23eからプラズマ処理空間4Bへ吹き出される。
図示は省略するが、各放電ガスノズル23の内部には、放電ガス路22からの放電ガスをw方向に均一に分散させる整流部が設けられている。これによって、放電ガスの吹出し流が、w方向に均一に分布した流れになる。また、各放電ガスノズル23の内部には、水等の温調媒体を流す温調路(放電ガス温調手段)が設けられている。これによって、放電ガスノズル23を温調でき、ひいては放電ガスの吹き出し時の温度を調節できる。放電ガスノズル23の設定温度は、好ましくは後記重合性モノマーの凝縮温度より低温である。
ロール電極11,12間における前段のプラズマ処理空間4Aより上側の部分には、閉塞部材24Aが設けられている。閉塞部材24Aによってプラズマ処理空間4Aの上端部がある程度塞がれている。閉塞部材24Aと放電ガスノズル23Aがプラズマ処理空間4Aを挟んで上下に対向している。また、ロール電極12,13間における後段のプラズマ処理空間4Bより上側の部分には、閉塞部材24Bが設けられている。閉塞部材24Bによってプラズマ処理空間4Bの上端部がある程度塞がれている。閉塞部材24Bと放電ガスノズル23Bがプラズマ処理空間4Bを挟んで上下に対向している。閉塞部材24A,24Bとして、放電ガスノズル23と同一構造のノズルを用い、これを放電ガスノズル23とは上下に反転させて設置してもよい。閉塞部材24すなわち上側のノズル24からも放電ガスを吹出可能にしてもよい。放電ガスを上下のノズル24,23から同時に吹出してもよく、何れか一方からだけ吹出してもよい。
図1に示すように、反応ガス供給系30の前段及び後段の各ラインは、反応ガス供給源31と、反応ガス供給路32と、反応ガス供給ノズル33を備えている。反応ガス供給源31は、重合性モノマーを気化させる気化器にて構成されている。重合性モノマーとしては、アクリル酸(AA)が用いられている。気化器31内にアクリル酸が液体の状態で蓄えられている。気化器31にはヒーター等の温度調節手段(図示省略)が内蔵されており、アクリル酸を設定温度に維持している。また、気化器31には、キャリアガス源34が付設されている。キャリアガス源34には、キャリアガスとして窒素(N2)が圧縮されて蓄えられている。キャリアガス源34からキャリアガス導入路35が延び、この導入路35が気化器31に接続されている。導入路35には電磁開閉弁55が設けられている。
キャリアガス源34は、窒素からなるキャリアガスを導入路35を介して気化器31に供給する。気化器31は、上記キャリアガス(N2)にアクリル酸を気化させる。アクリル酸の気化方式としては、アクリル酸の液中にキャリアガスをバブリングするバブリング方式であってもよく、気化器内のアクリル酸の液面上の飽和蒸気をキャリアガスで押し出す押し出し方式であってもよい。気化したアクリル酸とキャリアガスとが混合することで、反応ガス(AA+N2)が生成される。
気化器31から供給路32が延びている。供給路32を構成する管にはリボンヒータ(反応ガス温調手段)が巻き付けられている。これによって、供給路32内を通る反応ガスの温度をアクリル酸の凝縮温度以上になるように調節でき、供給路32内でアクリル酸が凝縮するのを防止できる。供給路32の下流端には供給ノズル33が接続されている。
なお、前段の気化器31Aと後段の気化器31Bが共通の単一の気化器にて構成されていてもよく、この単一の気化器からの供給路32が分岐して、各供給ノズル33A,33Bに接続されていてもよい。
図2に示すように、供給ノズル33は、w方向に長く延びる容器状になっている。図1に示すように、供給ノズル33の下面に吹出口33eが設けられている。詳細な図示は省略するが、吹出口33eは、供給ノズル33の下面の長辺方向及び短辺方向の広い範囲にわたって分布している。
前段の供給ノズル33Aは、搬送経路19における前段のプラズマ処理空間4Aよりも上流側に配置されている。具体的には、供給ノズル33Aは、主ロール11の上方に配置されている。供給ノズル33Aの下面が、主ロール11の上側の周面と対面し、ひいては主ロール11上の被処理フィルム9と対面している。供給ノズル33Aの下面と主ロール11の上側の周面との間に前段の吹付処理空間3Aが画成されている。被処理フィルム9が吹付処理空間3Aの内部に通されている。供給ノズル33Aの下面には遮蔽部材36Aが付設されている。遮蔽部材36Aは、w方向から見て円弧形状の断面を有してw方向に延びる湾曲板状になっている。遮蔽部材36Aが供給ノズル33Aよりも主ロール11の周方向の両側に延び出すことで、吹付処理空間3Aが供給ノズル33Aよりも主ロール11の周方向の両側に延長されている。供給ノズル33Aの吹出口33eが遮蔽部材36Aを貫通して吹付処理空間3Aに連なっている。気化器31Aからの反応ガスが、供給路32Aを経て供給ノズル33Aに送られ、該ノズル33Aの吹出口33eから吹付処理空間3Aへ吹き出される。
後段の供給ノズル33Bは、搬送経路19における前段のプラズマ処理空間4Aと後段のプラズマ処理空間4Bとの間に配置されている。具体的には、供給ノズル33Bは、主ロール12の上方に配置されている。供給ノズル33Bの下面が、主ロール12の上側の周面と対面し、ひいては主ロール12上の被処理フィルム9と対面している。供給ノズル33Bの下面と主ロール12の上側の周面との間に後段の吹付処理空間3Bが画成されている。被処理フィルム9が吹付処理空間3Bの内部に通されている。供給ノズル33Bの下面には遮蔽部材36Bが付設されている。遮蔽部材36Bは、w方向から見て円弧形状の断面を有してw方向に延びる湾曲板状になっている。遮蔽部材36Bが供給ノズル33Bよりも主ロール12の周方向の両側に延び出すことで、吹付処理空間3Bが供給ノズル33Bよりも主ロール12の周方向の両側に延長されている。供給ノズル33Bの吹出口33eが遮蔽部材36Bを貫通して吹付処理空間3Bに連なっている。気化器31Bからの反応ガスが、供給路32Bを経て供給ノズル33Bに送られ、該ノズル33Bの吹出口33eから吹付処理空間3Bへ吹き出される。
図示は省略するが、各供給ノズル33の内部には、供給路32からの反応ガスをw方向に均一に分散させる整流部が設けられている。これによって、反応ガスの吹出し流が、w方向に均一に分布した流れになる。また、各供給ノズル33の内部には、水等の温調媒体を流す温調路(反応ガス温調手段)が設けられている。これによって、供給ノズル33を温調でき、ひいては供給ノズル33内を通る反応ガスの温度を調節できる。供給ノズル33の設定温度は、反応ガス中のアクリル酸の凝縮温度以上であることが好ましい。これによって、供給ノズル33内でアクリル酸が凝縮するのを防止できる。
反応ガス供給系30の中途部には、反応ガス排出系40が接続されている。反応ガス排出系40は、供給系30の前段及び後段の各ラインに対応する2つの排気路42を有している。前段の排気路42Aは、供給路32A上の接続部41Aを介して供給路32Aと接続されている。後段の排気路42Bは、供給路32B上の接続部41Bを介して供給路32Bと接続されている。
前段及び後段の各供給路32には、接続部41を挟んで上流側(気化器31側)に開閉弁51が設けられ、下流側(供給ノズル33側)に開閉弁52が設けられている。前段及び後段の各排気路42には開閉弁53が設けられている。各開閉弁51~53は、電磁開閉弁にて構成されている。これら開閉弁51~53の開閉操作によって、フィルム表面処理装置1の動作モードが反応ガス吹出モードと排気モードとに切り替わる。反応ガス吹出モードでは、気化器31が供給ノズル33に接続され、反応ガスが、気化器31から供給路32を経て、供給ノズル33から吹き出される。排気モードでは、気化器31が排気路42に接続され、反応ガスが、気化器31から供給路32の接続部41迄の部分を経て、排気路42に導かれて排出される。
なお、接続部41は、反応ガス供給系30における開閉弁52よりも上流側の部分に在ることが好ましい。かつ接続部41及び開閉弁52が供給ノズル33の近くに設けられていることが好ましい。
3つの開閉弁51~53に代えて、接続部41に1つの三方弁を設けてもよい。
なお、接続部41は、反応ガス供給系30における開閉弁52よりも上流側の部分に在ることが好ましい。かつ接続部41及び開閉弁52が供給ノズル33の近くに設けられていることが好ましい。
3つの開閉弁51~53に代えて、接続部41に1つの三方弁を設けてもよい。
2つの排気路42A,42Bは、互いに合流して、除害装置43に接続されている。除害装置43は、例えばアルカリスクラバーにて構成され、排出ガスからアクリル酸を除去する等の除害を行う。除害装置43は、処理槽Cの内部雰囲気を排気する排気系(図示せず)の除害装置と共用させてもよい。反応ガス排出系40にアクリル酸の回収装置を設け、アクリル酸を回収して気化器31に戻すことにしてもよい。
更に、フィルム表面処理装置1は、制御手段8を備えている。制御手段8は、マイクロコンピュータ、駆動回路、信号変換回路等を含む。マイクロコンピュータは、フィルム表面処理装置1の動作を統括する。駆動回路は、マイクロコンピュータの指令に基づいて、電源2、回転機構15、電磁開閉弁51~55等を駆動する。
上記フィルム表面処理装置1によって被処理フィルム9を表面処理する方法を、表面処理の開始動作を中心に図3のタイムチャートにしたがって説明する。
いま、フィルム表面処理装置1の運転が停止(何らかのトラブル等による一旦停止を含む)しているものとする。このとき、電源2及び回転機構15は停止されている。したがって、プラズマ処理空間4内のプラズマ放電は行なわれておらず、かつ被処理フィルム9の搬送は行なわれていない。また、開閉弁51~55が閉じられている。したがって、処理空間3,4へのガス供給は行なわれていない。フィルム表面処理装置1の運転を開始(トラブル等の復旧後の再開を含む)するときは、初めに反応ガス排出工程を行なう。その後、搬送工程及びプラズマ照射工程を順次開始する。続いて上記反応ガス排出工程から反応ガス吹付工程への切り替えを行なう。以下詳述する。
いま、フィルム表面処理装置1の運転が停止(何らかのトラブル等による一旦停止を含む)しているものとする。このとき、電源2及び回転機構15は停止されている。したがって、プラズマ処理空間4内のプラズマ放電は行なわれておらず、かつ被処理フィルム9の搬送は行なわれていない。また、開閉弁51~55が閉じられている。したがって、処理空間3,4へのガス供給は行なわれていない。フィルム表面処理装置1の運転を開始(トラブル等の復旧後の再開を含む)するときは、初めに反応ガス排出工程を行なう。その後、搬送工程及びプラズマ照射工程を順次開始する。続いて上記反応ガス排出工程から反応ガス吹付工程への切り替えを行なう。以下詳述する。
(1)反応ガス排出工程
先ず、制御手段8によって、供給系30及び排気系40の前段及び後段の各ラインの開閉弁51を開き、開閉弁52を閉じ、開閉弁53を開く。これによって、供給系30及び排気系40が排気モードになり、供給ノズル33が気化器31から遮断され、かつ排気路42が気化器31に連通する。更に、開閉弁55を開く。これによって、キャリアガス源34から所定流量のキャリアガス(N2)が導入路35を経て気化器31に導入される。このキャリアガス(N2)に気化器31内のアクリル酸(AA)が気化して混合され、反応ガス(AA+N2)が生成される。この反応ガスが、気化器31から供給路32に送出される。反応ガスは、接続部41まで流れた後、そこから供給ノズル33へは向かわずに排気路42へ導かれて排出される。したがって、供給ノズル33から反応ガスが吹き出されることはなく、被処理フィルム9にアクリル酸モノマーが付着することはない。
先ず、制御手段8によって、供給系30及び排気系40の前段及び後段の各ラインの開閉弁51を開き、開閉弁52を閉じ、開閉弁53を開く。これによって、供給系30及び排気系40が排気モードになり、供給ノズル33が気化器31から遮断され、かつ排気路42が気化器31に連通する。更に、開閉弁55を開く。これによって、キャリアガス源34から所定流量のキャリアガス(N2)が導入路35を経て気化器31に導入される。このキャリアガス(N2)に気化器31内のアクリル酸(AA)が気化して混合され、反応ガス(AA+N2)が生成される。この反応ガスが、気化器31から供給路32に送出される。反応ガスは、接続部41まで流れた後、そこから供給ノズル33へは向かわずに排気路42へ導かれて排出される。したがって、供給ノズル33から反応ガスが吹き出されることはなく、被処理フィルム9にアクリル酸モノマーが付着することはない。
気化器31からの反応ガスの送出開始当初は、通常、反応ガス中のアクリル酸濃度が不安定で所期の設定濃度から外れている。詳述すると、気化器31内のアクリル酸が気化する際、気化潜熱が必要となる。そのため、気化器31内の温度が、キャリアガス(N2)の導入開始(気化開始)の直後、一時的に低下する。すると、気化器31の温度調節手段が作動することによって、気化器31内の温度が徐々に設定温度に向けて回復していく。この気化器31の温度が変動している期間中は、アクリル酸の気化量が不安定であり、反応ガス中のアクリル酸濃度が安定しない。また、反応ガス供給路32(この段階では気化器31から接続部41までの路部分)においても、アクリル酸の吸着や気化が起きることによって、反応ガスの供給開始から上記吸着及び気化が平衡状態になるまでの間、アクリル酸濃度が不安定になる。時間が経過するにしたがって、反応ガス中のアクリル酸濃度が次第に安定化して設定濃度に近づく。アクリル酸濃度が安定するまでの所要時間(安定化期間)は、例えば数分間~十数分間程度である。この安定化期間に対応する時間T1が経過するまで、反応ガス排出工程を継続する。時間T1は、数分間~十数分間の範囲内で予め決めて制御手段8の記憶部に格納しておく。具体的には、時間T1は、通常2分~15分であることが好ましい。或いは、反応ガス中のアクリル酸濃度を濃度センサにて検出し、この検出濃度に基づいてアクリル酸濃度が安定したか否かを判断することによって、結果的に安定化期間(すなわち所要時間T1)が経過したか否かを判断することにしてもよい。
反応ガス排出工程の期間中は被処理フィルム9の搬送を行なわない。したがって、被処理フィルム9のロスを回避できる。
(2)搬送工程の開始
時間T1の経過後、回転機構15を駆動して主ロール11,12,13を回転させ、被処理フィルム9の搬送を開始する。
時間T1の経過後、回転機構15を駆動して主ロール11,12,13を回転させ、被処理フィルム9の搬送を開始する。
(3)プラズマ照射工程の開始
続いて、放電ガス供給系20の前段及び後段の各ラインの開閉弁54を開き、放電ガス供給系20の放電ガス(N2)を放電ガスノズル23からプラズマ処理空間4に供給する。かつ、電源2を駆動し、ロール電極12に高周波電力を供給して、空間4内にプラズマ放電を生成する。これによって、放電ガス(N2)がプラズマ化(励起、分解、活性化、ラジカル化、イオン化を含む)され、このプラズマ化された放電ガスがプラズマ処理空間4内の被処理フィルム9に接触する。すなわち、被処理フィルム9に窒素プラズマが照射される。このプラズマ照射の開始に先立って、被処理フィルム9の搬送を開始しておくことで、被処理フィルム9の特定の箇所にプラズマが継続的に照射されないようにできる。したがって、上記特定の箇所が大きな熱ダメージを受けるのを回避でき、被処理フィルム9が上記特定箇所で破断するのを防止できる。搬送工程の開始からプラズマ照射工程の開始までの時間T2は、例えば、被処理フィルム9の搬送速度が設定速度に向かって立ち上がる途中のある速度になるまでの時間とする。なお、時間T2は、上記ある速度になるまでの時間に限定されるものではなく、上記設定速度に達するまでの時間であってもよく、それ以外の指標から導いた時間であってもよい。例えば、時間T2は、数秒間程度とするのが好ましく、具体的には、時間T2は、2~5秒間程度とするのが好ましい。
続いて、放電ガス供給系20の前段及び後段の各ラインの開閉弁54を開き、放電ガス供給系20の放電ガス(N2)を放電ガスノズル23からプラズマ処理空間4に供給する。かつ、電源2を駆動し、ロール電極12に高周波電力を供給して、空間4内にプラズマ放電を生成する。これによって、放電ガス(N2)がプラズマ化(励起、分解、活性化、ラジカル化、イオン化を含む)され、このプラズマ化された放電ガスがプラズマ処理空間4内の被処理フィルム9に接触する。すなわち、被処理フィルム9に窒素プラズマが照射される。このプラズマ照射の開始に先立って、被処理フィルム9の搬送を開始しておくことで、被処理フィルム9の特定の箇所にプラズマが継続的に照射されないようにできる。したがって、上記特定の箇所が大きな熱ダメージを受けるのを回避でき、被処理フィルム9が上記特定箇所で破断するのを防止できる。搬送工程の開始からプラズマ照射工程の開始までの時間T2は、例えば、被処理フィルム9の搬送速度が設定速度に向かって立ち上がる途中のある速度になるまでの時間とする。なお、時間T2は、上記ある速度になるまでの時間に限定されるものではなく、上記設定速度に達するまでの時間であってもよく、それ以外の指標から導いた時間であってもよい。例えば、時間T2は、数秒間程度とするのが好ましく、具体的には、時間T2は、2~5秒間程度とするのが好ましい。
なお、開閉弁54を開いて放電ガスのプラズマ処理空間4への供給を開始するタイミングは、電源2から電力供給を開始することによってプラズマ照射を開始する時よりも前に設定してもよく、被処理フィルム9の搬送開始の前後に設定してもよく、さらには、上記反応ガスの安定化のための時間T1の経過中に設定してもよい。
(4)反応ガス吹付工程の開始
続いて、反応ガス供給系30の前段及び後段の各ラインについて、開閉弁51を開いたまま、開閉弁52を開き、かつ開閉弁53を閉じる。これによって、排気モードから反応ガス吹出モードに切り替わり、排気路42が閉止され、かつ気化器31が供給ノズル33と連通する。したがって、排気路42からの反応ガス排出が停止される(反応ガス排出工程の終了)。そして、気化器31からの反応ガスが、供給路32を通って供給ノズル33に送られ、吹出口33eから吹付処理空間3に吹き出される。この反応ガス中のアクリル酸が、吹付処理空間3内の被処理フィルム9上で凝縮して、被処理フィルム9の表面に膜状に付着する。被処理フィルム9の搬送に伴なって、上記アクリル酸の付着部分がプラズマ処理空間4に導入され、プラズマを照射される。これによって、プラズマ処理空間4内の被処理フィルム9の表面上でアクリル酸のプラズマ重合反応が起き、被処理フィルム9の表面にアクリル酸のプラズマ重合膜からなる接着性促進層を形成できる。
続いて、反応ガス供給系30の前段及び後段の各ラインについて、開閉弁51を開いたまま、開閉弁52を開き、かつ開閉弁53を閉じる。これによって、排気モードから反応ガス吹出モードに切り替わり、排気路42が閉止され、かつ気化器31が供給ノズル33と連通する。したがって、排気路42からの反応ガス排出が停止される(反応ガス排出工程の終了)。そして、気化器31からの反応ガスが、供給路32を通って供給ノズル33に送られ、吹出口33eから吹付処理空間3に吹き出される。この反応ガス中のアクリル酸が、吹付処理空間3内の被処理フィルム9上で凝縮して、被処理フィルム9の表面に膜状に付着する。被処理フィルム9の搬送に伴なって、上記アクリル酸の付着部分がプラズマ処理空間4に導入され、プラズマを照射される。これによって、プラズマ処理空間4内の被処理フィルム9の表面上でアクリル酸のプラズマ重合反応が起き、被処理フィルム9の表面にアクリル酸のプラズマ重合膜からなる接着性促進層を形成できる。
予め反応ガス排出工程によって反応ガス中のアクリル酸濃度を安定化させておくことで、反応ガスのフィルム9への吹付を開始した当初から、アクリル酸のプラズマ重合膜を安定的に形成できる。したがって、被処理フィルム9の搬送方向の先端部分の処理状態が不安定になるのを防止又は抑制でき、そのような処理状態が不安定なフィルム部分が出来るのを防止でき、又は上記処理状態が不安定なフィルム部分の長さを充分に短くできる。これによって、被処理フィルム9のロスを防止又は抑制できる。通常の運転開始時に限られず、何らかのトラブル等で一時停止した後の再開時にも、上記の開始手順を採用することで、被処理フィルム9のロスを防止又は抑制できる。
更に、反応ガスの被処理フィルム9への吹付開始に先立ってプラズマ照射を開始しておくことで、反応ガスの吹出開始当初から、アクリル酸のプラズマ重合反応を確実に起こさせることができる。したがって、アクリル酸がモノマーのままで被処理フィルム9上に残留するのを防止でき、吹付処理空間3よりも下流の搬送経路19上の装置部材又は周辺部材に上記残留モノマーが転移するのを防止できる。更には、当該表面処理の後工程で用いる設備に上記残留モノマーが転移するのを防止できる。この結果、上記転移に起因する歩留まりの低下を防止できる。特に、上記残留モノマーが反転ロール14に転移して汚れとして付着するのを防止でき、更に被処理フィルム9が上記反転ロール14に接したときに汚染されて歩留まりが低下するのを確実に防止できる。
プラズマ照射工程の開始時から反応ガス吹付工程の開始時までの時間T3は、なるべく短いことが好ましく、例えば数秒間であり、より好ましくは5秒以内とする。したがって、被処理フィルム9の搬送開始後、供給ノズル33からの吹出開始までの時間は、数秒ないしは十数秒である。時間T3を短くすることで、被処理フィルム9のロスを一層確実に防止又は抑制できる。
なお、開閉弁52を開くタイミングは、反応ガスが接続部41又は開閉弁52から供給ノズル33に達して吹き出されるまでの時間T4(接続部41又は開閉弁52より供給ノズル33側の供給路32及び供給ノズル33内のガスが反応ガスにて置換される置換時間)を考慮して設定するのが好ましい。すなわち、開閉弁52を開くタイミングは、反応ガス吹付の開始時よりも置換時間T4だけ早く行なうことが好ましい。置換時間T4は、供給路32の長さ等にもよるが、一般に数秒程度であり、最大10秒程度である。したがって、図3に示すように、T4<T3の場合では、電源2からの電力供給を開始した直後に開閉弁52を開くことが好ましい。T4≒T3の場合には、電源2からの電力供給とほぼ同時に開閉弁52を開くことが好ましい。T4>T3の場合には、電源2からの電力供給を開始する前に開閉弁52を開くことが好ましい。転写防止のために、T4<T3が最も好ましい。
(5)定常処理工程
その後、搬送工程、プラズマ照射工程、及び反応ガス吹付工程を継続する。フィルム表面処理装置1によれば、被処理フィルム9を搬送経路19に沿って搬送することで、前段の吹付処理空間3Aでの反応ガス吹き付け、前段のプラズマ処理空間4Aでのプラズマ照射、後段の吹付処理空間3Bでの反応ガス吹き付け、及び後段のプラズマ処理空間4Bでのプラズマ照射を順次行なう。前段の反応ガス吹き付け及びプラズマ照射によって、被処理フィルム9の表面にアクリル酸プラズマ重合膜からなる第1の接着性促進層を形成できる。続いて、後段の反応ガス吹き付け及びプラズマ照射によって、上記第1の接着性促進層上に、更にアクリル酸プラズマ重合膜からなる第2の接着性促進層を積層できる。これによって、接着性促進層の全体厚を大きくでき、被処理フィルム9の接着性を一層向上させることができる。
その後、搬送工程、プラズマ照射工程、及び反応ガス吹付工程を継続する。フィルム表面処理装置1によれば、被処理フィルム9を搬送経路19に沿って搬送することで、前段の吹付処理空間3Aでの反応ガス吹き付け、前段のプラズマ処理空間4Aでのプラズマ照射、後段の吹付処理空間3Bでの反応ガス吹き付け、及び後段のプラズマ処理空間4Bでのプラズマ照射を順次行なう。前段の反応ガス吹き付け及びプラズマ照射によって、被処理フィルム9の表面にアクリル酸プラズマ重合膜からなる第1の接着性促進層を形成できる。続いて、後段の反応ガス吹き付け及びプラズマ照射によって、上記第1の接着性促進層上に、更にアクリル酸プラズマ重合膜からなる第2の接着性促進層を積層できる。これによって、接着性促進層の全体厚を大きくでき、被処理フィルム9の接着性を一層向上させることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変態様を採用できる。
例えば、実施形態では、前段の開閉弁52Aと後段の開閉弁52Bを互いに同じタイミングで開閉操作しているが、開閉弁52A,52Bの開閉タイミングを時間的に前後させてもよい。例えば、反応ガス吹付工程において、開閉弁52Aを開いた後、開閉弁52Bを開いてもよい。他の開閉弁51,53~55についても同様であり、実施形態では前段の開閉弁と後段の開閉弁を互いに同じタイミングで開閉しているが、タイミングを時間的に前後させてもよい。
被処理フィルム9へのプラズマ照射開始タイミングは、反応ガス排出工程を時間T1だけ継続して行なった後であればよく、被処理フィルム9の搬送開始タイミングと同時でもよく、これらの開始タイミングの間隔が短ければ、プラズマ照射開始タイミングが搬送開始タイミングより先であってもよい。
供給ノズル33からの反応ガスの吹出タイミングは、反応ガス排出工程を時間T1だけ継続して行なった後であればよく、被処理フィルム9の搬送開始タイミング又はプラズマ照射開始タイミングと同時でもよく、これらの開始タイミングの間隔が短ければ、反応ガスの吹出タイミングが、搬送開始タイミング又はプラズマ照射開始タイミングより先であってもよい。
例えば、実施形態では、前段の開閉弁52Aと後段の開閉弁52Bを互いに同じタイミングで開閉操作しているが、開閉弁52A,52Bの開閉タイミングを時間的に前後させてもよい。例えば、反応ガス吹付工程において、開閉弁52Aを開いた後、開閉弁52Bを開いてもよい。他の開閉弁51,53~55についても同様であり、実施形態では前段の開閉弁と後段の開閉弁を互いに同じタイミングで開閉しているが、タイミングを時間的に前後させてもよい。
被処理フィルム9へのプラズマ照射開始タイミングは、反応ガス排出工程を時間T1だけ継続して行なった後であればよく、被処理フィルム9の搬送開始タイミングと同時でもよく、これらの開始タイミングの間隔が短ければ、プラズマ照射開始タイミングが搬送開始タイミングより先であってもよい。
供給ノズル33からの反応ガスの吹出タイミングは、反応ガス排出工程を時間T1だけ継続して行なった後であればよく、被処理フィルム9の搬送開始タイミング又はプラズマ照射開始タイミングと同時でもよく、これらの開始タイミングの間隔が短ければ、反応ガスの吹出タイミングが、搬送開始タイミング又はプラズマ照射開始タイミングより先であってもよい。
反応ガス排出系40の接続部41は、上述したように、開閉弁52よりも反応ガス供給系30の上流側に在り、かつ接続部41及び開閉弁52が供給ノズル33の近くに設けられていることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、接続部41は、反応ガス供給系30における気化器31から吹出口33eまでの部分かつ開閉弁52よりも上流側の部分に設けられていればよい。
排気路42は、供給路32の中途部に接続されるのに限られず、気化器31に直接接続されていてもよく、供給ノズル33内の反応ガス路から分岐されていてもよい。
主ロール(ロール電極)11,12…の数は、3つに限られず、2つでもよく、4つ以上でもよい。
ガス供給系20,30のライン数は、前段及び後段の2つに限られず、1つだけでもよく、3つ以上でもよい。
プラズマ生成部の電極構造は、一対のロール電極構造に限られず、平行平板電極であってもよい。
被処理フィルム9の支持搬送手段が、平行平板電極等の電極構造とは別に設けられていてもよい。支持搬送手段が、電極とは別のガイドロール、繰出ロール、巻取ロールを有していてもよい。支持搬送手段がマニピュレータや浮上ステージ等を有していてもよい。
反応ガスをプラズマ処理空間4に直接的に供給することにしてもよい。この場合、反応ガスのキャリアガスが、放電ガスを兼ねていてもよい。
排気路42は、供給路32の中途部に接続されるのに限られず、気化器31に直接接続されていてもよく、供給ノズル33内の反応ガス路から分岐されていてもよい。
主ロール(ロール電極)11,12…の数は、3つに限られず、2つでもよく、4つ以上でもよい。
ガス供給系20,30のライン数は、前段及び後段の2つに限られず、1つだけでもよく、3つ以上でもよい。
プラズマ生成部の電極構造は、一対のロール電極構造に限られず、平行平板電極であってもよい。
被処理フィルム9の支持搬送手段が、平行平板電極等の電極構造とは別に設けられていてもよい。支持搬送手段が、電極とは別のガイドロール、繰出ロール、巻取ロールを有していてもよい。支持搬送手段がマニピュレータや浮上ステージ等を有していてもよい。
反応ガスをプラズマ処理空間4に直接的に供給することにしてもよい。この場合、反応ガスのキャリアガスが、放電ガスを兼ねていてもよい。
重合性モノマーは、アクリル酸に限定されるものではなく、メタクリル酸、イタコン酸、マイレン酸等であってもよい。キャリアガスは、窒素(N2)に限定されるものではなく、Ar、He等の希ガス又は他の不活性ガスであってもよい。
本発明は、偏光板用保護フィルムの表面処理に限られず、種々の樹脂フィルムに重合性モノマーの重合膜を形成する処理に適用可能である。
本発明は、偏光板用保護フィルムの表面処理に限られず、種々の樹脂フィルムに重合性モノマーの重合膜を形成する処理に適用可能である。
実施例を説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。
図1に示すフィルム表面処理装置1と実質的に同様の構造の装置を用い、被処理フィルム9の表面処理を行なった。被処理フィルム9としては、TACフィルムを用いた。フィルム9のw方向の幅は、330mmであった。
図1に示すフィルム表面処理装置1と実質的に同様の構造の装置を用い、被処理フィルム9の表面処理を行なった。被処理フィルム9としては、TACフィルムを用いた。フィルム9のw方向の幅は、330mmであった。
1)反応ガス排出工程
まず、反応ガス供給系30及び排気系40の前段及び後段の各ラインを排気モードにし、気化器31の反応ガスを排気路42に導いて排出した。
反応ガス中の重合性モノマーとして、アクリル酸(AA)を用い、キャリアガスとして窒素(N2)を用いた。
キャリアガス流量は、前段ライン及び後段ライン共に40slmであった。
気化器31A,31Bの設定温度は、共に140℃とした。
反応ガス中のアクリル酸の設定流量は、前段ライン及び後段ライン共に7.5g/minとした。
反応ガス中のアクリル酸濃度の安定化のための時間T1は、T1=5minとした。すなわち、上記の反応ガス排出を5分間行なった。この間、主ロール11~13の回転は行なわず、かつ電源2からの電力供給は行なわなかった。
排出ガスは、アルカリスクラバー43にて除害した。
まず、反応ガス供給系30及び排気系40の前段及び後段の各ラインを排気モードにし、気化器31の反応ガスを排気路42に導いて排出した。
反応ガス中の重合性モノマーとして、アクリル酸(AA)を用い、キャリアガスとして窒素(N2)を用いた。
キャリアガス流量は、前段ライン及び後段ライン共に40slmであった。
気化器31A,31Bの設定温度は、共に140℃とした。
反応ガス中のアクリル酸の設定流量は、前段ライン及び後段ライン共に7.5g/minとした。
反応ガス中のアクリル酸濃度の安定化のための時間T1は、T1=5minとした。すなわち、上記の反応ガス排出を5分間行なった。この間、主ロール11~13の回転は行なわず、かつ電源2からの電力供給は行なわなかった。
排出ガスは、アルカリスクラバー43にて除害した。
2)搬送工程
上記の反応ガス排出開始から5分経過したとき、主ロール11,12,13の回転を開始し、被処理フィルム9の搬送を開始した。被処理フィルム9の設定搬送速度は、30m/minとした。
主ロール11~13の設定温度(被処理フィルム9の温度)は、40℃とした。
上記の反応ガス排出開始から5分経過したとき、主ロール11,12,13の回転を開始し、被処理フィルム9の搬送を開始した。被処理フィルム9の設定搬送速度は、30m/minとした。
主ロール11~13の設定温度(被処理フィルム9の温度)は、40℃とした。
3)プラズマ照射工程
被処理フィルム9の搬送開始後、その搬送速度が10m/minに達した時点で、電源2からの電力供給を開始し、プラズマ処理空間4内でのプラズマ照射を行なった。すなわち、放電ガスをプラズマ処理空間4内でプラズマ化して被処理フィルム9に接触させた。
被処理フィルム9の搬送開始からプラズマ照射の開始までの時間T2は、3秒程度であった。
供給電力は、交流変換前の直流で3015W(450V×6.7A)であった。
ロール電極間の印加電圧は、前段の電極11,12間及び後段の電極12,13間について共にVpp=18.1kVであった。
放電ガスとしては窒素(N2)を用いた。放電ガス(N2)の流量は、前段ライン及び後段ライン共に20slmであった。
放電ガスノズル23A,23Bの設定温度は、共に40℃であった。
被処理フィルム9の搬送開始後、その搬送速度が10m/minに達した時点で、電源2からの電力供給を開始し、プラズマ処理空間4内でのプラズマ照射を行なった。すなわち、放電ガスをプラズマ処理空間4内でプラズマ化して被処理フィルム9に接触させた。
被処理フィルム9の搬送開始からプラズマ照射の開始までの時間T2は、3秒程度であった。
供給電力は、交流変換前の直流で3015W(450V×6.7A)であった。
ロール電極間の印加電圧は、前段の電極11,12間及び後段の電極12,13間について共にVpp=18.1kVであった。
放電ガスとしては窒素(N2)を用いた。放電ガス(N2)の流量は、前段ライン及び後段ライン共に20slmであった。
放電ガスノズル23A,23Bの設定温度は、共に40℃であった。
4)反応ガス吹付工程
続いて、前段及び後段の各ラインについて、排気モードから反応ガス吹付モードに切り替え、排気路42からの反応ガス排出を停止するとともに、反応ガスを供給ノズル33から吹き出した。
上記プラズマ照射の開始から上記反応ガスの吹出し開始までの時間T3は、5秒程度であった。
供給ノズル33A,33Bの設定温度(反応ガスの吹出し温度)は、共に75℃とした。
続いて、前段及び後段の各ラインについて、排気モードから反応ガス吹付モードに切り替え、排気路42からの反応ガス排出を停止するとともに、反応ガスを供給ノズル33から吹き出した。
上記プラズマ照射の開始から上記反応ガスの吹出し開始までの時間T3は、5秒程度であった。
供給ノズル33A,33Bの設定温度(反応ガスの吹出し温度)は、共に75℃とした。
5)評価1
表面処理後のTACフィルム9における、上記反応ガスの吹付開始時に吹付処理空間3A内に在った部分を処理開始箇所とし、この処理開始箇所から搬送方向の下流側へ複数の所定距離だけ離れた箇所からフィルム片をそれぞれ採取した。上記所定距離は、30m、60m、90m、120m、150m、180mの6通りであった。30mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から1分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。60mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から2分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。90mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から3分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。120mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から4分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。150mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から5分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。180mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から6分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。
表面処理後のTACフィルム9における、上記反応ガスの吹付開始時に吹付処理空間3A内に在った部分を処理開始箇所とし、この処理開始箇所から搬送方向の下流側へ複数の所定距離だけ離れた箇所からフィルム片をそれぞれ採取した。上記所定距離は、30m、60m、90m、120m、150m、180mの6通りであった。30mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から1分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。60mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から2分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。90mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から3分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。120mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から4分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。150mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から5分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。180mの箇所は、上記反応ガスの吹付開始から6分経過した時点で吹付処理空間3A内に在ったフィルム部分である。
これら採取したTACフィルム片をそれぞれPVAフィルムと貼り合わせ、偏光板サンプルを作成した。接着剤として、(A)重合度500のPVA 5wt%水溶液と、(B)カルボキシメチルセルロースナトリウム 2wt%水溶液とを混合した水溶液を用いた。(A)及び(B)の混合比は、(A):(B)=20:1とした。接着剤の乾燥条件は、80℃、5分間とした。偏光板サンプルの幅は25mmであった。この偏光板サンプルの初期引張強度(後記温熱条件に晒していないときの接着強度)を測定した。測定方法は、浮動ローラー法(JIS K6854)とした。各採取箇所について5つの偏光板サンプルの初期引張強度を測定して平均値を求めた。
その結果、表1に示すように、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.3N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.4N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.1N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.9N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.5N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては10N/25mmであった。
処理開始(反応ガスの吹付開始)から少なくとも1分経過時には良好な処理性能を発揮できることが確認された。
処理開始(反応ガスの吹付開始)から少なくとも1分経過時には良好な処理性能を発揮できることが確認された。
また、高温かつ多湿の温熱条件に晒した後の耐久接着強度をも測定した。温熱条件は、60℃、95%RHとした。この温熱条件の恒温恒湿槽内に偏光板サンプルを1時間保持した。その後、偏光板サンプルを恒温恒湿槽から取り出し、冷却を1.5分間行ない、その後、引張強度を測定した。測定方法は、初期引張強度と同じく浮動ローラー法(JIS K6854)とした。
その結果、表1に示すように、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.2N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.3N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.1N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.1N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.5N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.1N/25mmであった。
耐久接着強度についても、処理開始(反応ガスの吹付開始)から少なくとも1分経過時には十分な大きさにできることが確認された。
したがって、被処理フィルム9のロスは、30m未満とすることができた。
耐久接着強度についても、処理開始(反応ガスの吹付開始)から少なくとも1分経過時には十分な大きさにできることが確認された。
したがって、被処理フィルム9のロスは、30m未満とすることができた。
6)評価2
また、上記の表面処理後、反転ロール14へのアクリル酸モノマーの転移の有無を調べた。具体的には、反転ロール14をエタノール含浸ウエスでふき取り、定量50mlのエタノールで抽出し、ガスクロマトグラフィーにて、アクリル酸の有無を調べた。その結果、アクリル酸は検出されず、アクリル酸モノマーが反転ロール14に転移されていないことが確認された。したがって、アクリル酸を充分にプラズマ重合できたものと推察される。
また、上記の表面処理後、反転ロール14へのアクリル酸モノマーの転移の有無を調べた。具体的には、反転ロール14をエタノール含浸ウエスでふき取り、定量50mlのエタノールで抽出し、ガスクロマトグラフィーにて、アクリル酸の有無を調べた。その結果、アクリル酸は検出されず、アクリル酸モノマーが反転ロール14に転移されていないことが確認された。したがって、アクリル酸を充分にプラズマ重合できたものと推察される。
[比較例1]
比較例1では、反応ガス排出工程を省略した。その点を除き、実施例1と同じ処理を行なった。すなわち、実施例1と同じ装置を用い、反応ガス排出を行なわないまま、搬送工程、プラズマ照射工程、反応ガス吹付工程の順に動作を開始した。各工程の処理条件及び次工程への切り替えタイミングは、実施例1(反応ガス排出工程を除く)と同じであった。処理後の評価方法も実施例1と同じであった。
比較例1では、反応ガス排出工程を省略した。その点を除き、実施例1と同じ処理を行なった。すなわち、実施例1と同じ装置を用い、反応ガス排出を行なわないまま、搬送工程、プラズマ照射工程、反応ガス吹付工程の順に動作を開始した。各工程の処理条件及び次工程への切り替えタイミングは、実施例1(反応ガス排出工程を除く)と同じであった。処理後の評価方法も実施例1と同じであった。
その結果、表1に示すように、初期接着強度は、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.2N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.9N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては5.6N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては7.6N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては9.2N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.3N/25mmであった。
また、耐久接着強度は、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.7N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.8N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては1.1N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては1N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.3N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.5N/25mmであった。
処理性能は、処理開始から4~5分程度までは実施例1のレベルに達し得ず、処理開始から5分~6分経過後に実施例1のレベルに達した。被処理フィルム9のロスは180m程度になった。
比較例1の結果から、実施例1の装置の場合、反応ガス排出工程の時間T1は、T1=5分程度が好ましいことが確認された。
さらに、比較例1においても、反転ロール14へのアクリル酸モノマーの転移の有無を実施例1の評価2と同じ方法で調べたところ、アクリル酸は検出されず、転移されていないことが確認された。
また、耐久接着強度は、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.7N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.8N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては1.1N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては1N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.3N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.5N/25mmであった。
処理性能は、処理開始から4~5分程度までは実施例1のレベルに達し得ず、処理開始から5分~6分経過後に実施例1のレベルに達した。被処理フィルム9のロスは180m程度になった。
比較例1の結果から、実施例1の装置の場合、反応ガス排出工程の時間T1は、T1=5分程度が好ましいことが確認された。
さらに、比較例1においても、反転ロール14へのアクリル酸モノマーの転移の有無を実施例1の評価2と同じ方法で調べたところ、アクリル酸は検出されず、転移されていないことが確認された。
[比較例2]
比較例2では、図1において反応ガス排出系40を省いた装置を用いた。したがって、反応ガス排出工程は行なわなかった。また、プラズマ照射工程と反応ガス吹付工程の順序を比較例1とは逆にした。すなわち、搬送工程、反応ガス吹付工程、プラズマ照射工程の順に動作を行なった。具体的には、被処理フィルム9の搬送を開始し、搬送速度が10m/min以上になった時点で、気化器31からの反応ガス供給を開始した。反応ガス供給の開始後、30秒後に窒素プラズマ照射を開始した。各工程の処理条件及び処理後の評価方法は、実施例1(反応ガス排出工程を除く)と同じとした。
比較例2では、図1において反応ガス排出系40を省いた装置を用いた。したがって、反応ガス排出工程は行なわなかった。また、プラズマ照射工程と反応ガス吹付工程の順序を比較例1とは逆にした。すなわち、搬送工程、反応ガス吹付工程、プラズマ照射工程の順に動作を行なった。具体的には、被処理フィルム9の搬送を開始し、搬送速度が10m/min以上になった時点で、気化器31からの反応ガス供給を開始した。反応ガス供給の開始後、30秒後に窒素プラズマ照射を開始した。各工程の処理条件及び処理後の評価方法は、実施例1(反応ガス排出工程を除く)と同じとした。
その結果、表1に示すように、初期接着強度は、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.3N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては4N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては5.4N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては7.8N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては8.8N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては10.8N/25mmであった。
また、耐久接着強度は、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.7N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.8N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては1.3N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては1.2N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.6N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.2N/25mmであった。
したがって、処理性能の傾向は、比較例1とほぼ同じであった。
さらに、反転ロール14へのアクリル酸モノマーの転移の有無を実施例1の評価2と同じ方法で調べたところ、アクリル酸が検出され、転移が起きていることが確認された。
また、耐久接着強度は、30mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.7N/25mmであった。60mの箇所の偏光板サンプルにおいては0.8N/25mmであった。90mの箇所の偏光板サンプルにおいては1.3N/25mmであった。120mの箇所の偏光板サンプルにおいては1.2N/25mmであった。150mの箇所の偏光板サンプルにおいては3.6N/25mmであった。180mの箇所の偏光板サンプルにおいては6.2N/25mmであった。
したがって、処理性能の傾向は、比較例1とほぼ同じであった。
さらに、反転ロール14へのアクリル酸モノマーの転移の有無を実施例1の評価2と同じ方法で調べたところ、アクリル酸が検出され、転移が起きていることが確認された。
実施例1及び比較例1、2の結果から、被処理フィルム9の表面処理を開始する際、初めに反応ガス排出工程を行なうことによって、被処理フィルム9のロスを大きく削減できることが確かめられた。また、プラズマ照射の開始後に反応ガス吹付を開始することで、アクリル酸モノマーの転移を防止できることが確かめられた。
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ(FPD)の偏光板の製造に適用可能である。
1 フィルム表面処理装置
C 処理槽
2 電源
3 吹付処理空間
4 放電ギャップ(プラズマ処理空間)
8 制御手段
9 被処理フィルム
10 処理部(支持搬送手段、プラズマ生成部)
11,12,13 ロール電極
14 反転ロール
15 回転機構
19 搬送経路
20 放電ガス供給系
21 放電ガス源
22 放電ガス路
23 放電ガスノズル
23e 吹出口
24 閉塞部材
30 反応ガス供給系
31 気化器(反応ガス供給源)
32 反応ガス供給路
33 反応ガス供給ノズル
33e 吹出口
34 キャリアガス源
35 キャリアガス導入路
36 遮蔽部材
40 反応ガス排出系
41 接続部
42 排気路
43 除害装置
51,52,53 電磁開閉弁
54,55 電磁開閉弁
C 処理槽
2 電源
3 吹付処理空間
4 放電ギャップ(プラズマ処理空間)
8 制御手段
9 被処理フィルム
10 処理部(支持搬送手段、プラズマ生成部)
11,12,13 ロール電極
14 反転ロール
15 回転機構
19 搬送経路
20 放電ガス供給系
21 放電ガス源
22 放電ガス路
23 放電ガスノズル
23e 吹出口
24 閉塞部材
30 反応ガス供給系
31 気化器(反応ガス供給源)
32 反応ガス供給路
33 反応ガス供給ノズル
33e 吹出口
34 キャリアガス源
35 キャリアガス導入路
36 遮蔽部材
40 反応ガス排出系
41 接続部
42 排気路
43 除害装置
51,52,53 電磁開閉弁
54,55 電磁開閉弁
Claims (5)
- 重合性モノマーを含有する反応ガス及びプラズマ化した放電ガスを樹脂製の被処理フィルムに接触させることによって前記被処理フィルムを表面処理するにあたり、前記表面処理を開始する表面処理開始方法であって、
反応ガス供給源から前記反応ガスの送出を開始するとともに、送出した前記反応ガスを前記被処理フィルムに面する供給ノズルの吹出口には送らずに排出し、
前記送出の開始から所要時間経過後、前記被処理フィルムの搬送、及び前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始し、更に、前記排出を停止して前記吹出口からの反応ガス吹出しを開始することを特徴とする表面処理開始方法。 - 前記所要時間が、前記反応ガス中の前記重合性モノマーの濃度が安定するまでの安定化期間に対応することを特徴とする請求項1に記載の表面処理開始方法。
- 前記被処理フィルムの搬送を開始し、次に、前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始することを特徴とする請求項1又は2に記載の表面処理開始方法。
- 前記プラズマ化した放電ガスの前記被処理フィルムへの接触を開始し、次に、前記反応ガスの前記供給ノズルからの吹出しを開始することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の表面処理開始方法。
- 重合性モノマーを含有する反応ガス及びプラズマ化した放電ガスを樹脂製の被処理フィルムに接触させることによって、前記被処理フィルムを表面処理するフィルム表面処理装置であって、
前記反応ガスの供給源から延びる供給路と、前記供給路の下流端に連なる供給ノズルとを含む反応ガス供給系と、
前記被処理フィルムを前記供給ノズルと対面するように支持し、かつ前記被処理フィルムを搬送経路に沿って搬送する支持搬送手段と、
前記搬送経路上の前記供給ノズルより下流において放電ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記反応ガス供給系の中途部に接続された排出路と、
前記表面処理の開始にあたり、前記供給源から送出された前記反応ガスを前記排出路から排出させ、前記送出の開始から所要時間経過後、前記搬送及び前記プラズマ化を開始させ、かつ前記排出を停止させて前記反応ガスの前記供給ノズルからの吹出しを開始させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするフィルム表面処理装置。
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JP2010150372A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Sekisui Chem Co Ltd | フィルムの表面処理方法及び装置並びに偏光板の製造方法 |
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JP2014189890A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Kobe Steel Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
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