(57)【要約】【課題】樹脂フィルムの表面を乾燥させることができ、樹脂フィルムの内部に安定した状態で存在する水分子をも除去することが可能である樹脂フィルム乾燥装置を提供する。【解決手段】樹脂フィルムＦをロール状に巻いて成るフィルムロールＦＲを収容する内部を減圧可能なチャンバ２と、チャンバ２の内部に配置されて、フィルムロールＦＲから引き出された樹脂フィルムＦを温める赤外線ヒータ３と、チャンバ２の内部において、フィルムロールＦＲから引き出された樹脂フィルムＦを周波数２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波で振動させる略円柱形状の超音波発振子１０と、超音波発振子１０を軸心上に位置させた状態で収容すると共に樹脂フィルムＦと接触することで適宜速度で回転する円筒体１１を具備し、円筒体１１の内部には、円筒体１１を介して超音波発振子１０の超音波振動を樹脂フィルムＦに伝搬させる伝搬用液体１２が充填されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂フィルムをロール状に巻いて成るフィルムロールの前記樹脂フィルムを乾燥させる樹脂フィルム乾燥装置であって、
前記フィルムロールを収容する内部を減圧可能なチャンバと、
減圧された前記チャンバの内部において、前記フィルムロールから引き出された前記樹脂フィルムを振動させるべく該樹脂フィルムと接触する超音波発振子を備えている
ことを特徴とする樹脂フィルム乾燥装置。
【請求項２】
前記フィルムロールから引き出された前記樹脂フィルムを温めるヒータを備えている請求項１に記載の樹脂フィルム乾燥装置。
【請求項３】
前記チャンバ，前記超音波発振子及び前記ヒータと電気的に接続して、前記チャンバ内の圧力，前記超音波発振子による超音波振動の周波数及び前記チャンバ内の温度をコントロールする制御部を備えている請求項２に記載の樹脂フィルム乾燥装置。
【請求項４】
前記超音波発振子は円柱形状を成し、該超音波発振子を軸心上に位置させた状態で収容すると共に前記チャンバの内部における前記樹脂フィルムと接触することで前記超音波発振子を中心にして回転する円筒体を具備し、前記円筒体の内部には、該円筒体を介して前記超音波発振子の超音波振動を前記樹脂フィルムに伝搬させる伝搬用液体が充填されている請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂フィルム乾燥装置。
【請求項５】
前記伝搬用液体を前記円筒体の内部に導入する導入口及び前記伝搬用液体を排出する排出口を有し、前記伝搬用液体は、前記導入口及び前記排出口を通して前記円筒体の内部を通過する請求項４に記載の樹脂フィルム乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂フィルム、例えば、機能性フィルムをロール状に巻いて成るフィルムロール（ウェブ）の樹脂フィルムを乾燥させるのに好適な樹脂フィルム乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した樹脂フィルム、例えば、フラットパネルディスプレイ用フィルムにおいて、透明導電性薄膜（ＴＣＯ）を真空中で形成する場合には、製造後工程でＴＣＯを付着させる都合上、フィルムが乾燥していることが求められる。
【０００３】
従来において、フラットパネルディスプレイ用フィルムを乾燥させるのに用いられる乾燥装置としては、例えば、特許文献１に記載された熱処理装置がある。
この熱処理装置は、送り出しローラと、巻き取りローラと、予熱部と、加熱部をチャンバー内に収容して成っており、チャンバ内を真空にした状態において、送り出しローラから引き出したフラットパネルディスプレイ用フィルムを巻き取りローラで巻き取る間に、予熱部及び加熱部によって加熱することで、フィルムを乾燥させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2012-071438号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したような従来の熱処理装置では、真空状態を保ちながら加熱することでフラットパネルディスプレイ用フィルムの表面を乾燥させることはできるものの、このフィルムの内部に安定した状態で存在する水分子を除去することは困難である。
【０００６】
このフラットパネルディスプレイ用フィルム内の水分子までをも除去するために、真空状態を保ちつつ加熱部を長時間にわたってフル稼働させると、乾燥温度が上がり過ぎてフィルムの変形やオリゴマーの発生を助長してしまうことから、結局、フラットパネルディスプレイ用フィルムの乾燥が十分とは言えないままにＴＣＯを付着させることになる。
【０００７】
このように、フラットパネルディスプレイ用フィルムの乾燥が不十分な状態でＴＣＯを真空中で成膜しようとすると、チャンバの真空引き時間を増したとしても、フィルム内の表面近傍にある水分子が離脱して膜質が悪化する懸念があると共に、ＴＣＯの密着性が低下する可能性があるという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、樹脂フィルムの表面を乾燥させることができるのは勿論のこと、樹脂フィルムの内部に安定した状態で存在する水分子をも除去することが可能である樹脂フィルム乾燥装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、樹脂フィルムをロール状に巻いて成るフィルムロールの前記樹脂フィルムを乾燥させる樹脂フィルム乾燥装置であって、前記フィルムロールを収容する内部を減圧可能なチャンバと、減圧された前記チャンバの内部において、前記フィルムロールから引き出された前記樹脂フィルムを振動させるべく該樹脂フィルムと接触する超音波発振子を備えている構成としたことを特徴としており、この樹脂フィルム乾燥装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
本発明の請求項２に係る樹脂フィルム乾燥装置は、前記フィルムロールから引き出された前記樹脂フィルムを温めるヒータを備えている構成としている。
【００１１】
本発明の請求項３に係る樹脂フィルム乾燥装置は、前記チャンバ，前記超音波発振子及び前記ヒータと電気的に接続して、前記チャンバ内の圧力，前記超音波発振子による超音波振動の周波数及び前記チャンバ内の温度をコントロールする制御部を備えている構成としている。
【００１２】
本発明の請求項４に係る樹脂フィルム乾燥装置において、前記超音波発振子は円柱形状を成し、該超音波発振子を軸心上に位置させた状態で収容すると共に前記チャンバの内部における前記樹脂フィルムと接触することで前記超音波発振子を中心にして回転する円筒体を具備し、前記円筒体の内部には、該円筒体を介して前記超音波発振子の超音波振動を前記樹脂フィルムに伝搬させる伝搬用液体が充填されている構成としている。
【００１３】
本発明の請求項５に係る樹脂フィルム乾燥装置は、前記伝搬用液体を前記円筒体の内部に導入する導入口及び前記伝搬用液体を排出する排出口を有し、前記伝搬用液体は、前記導入口及び前記排出口を通して前記円筒体の内部を通過する構成としている。
【００１４】
本発明に係る樹脂フィルム乾燥装置において、超音波発振子から発する超音波の周波数は２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚを想定しており、したがって、最大吸収周波数が約１７ＧＨｚの水が超音波によって加熱されることはない。
【００１５】
２０ｋＨｚ以上で振動する樹脂フィルムの表面に付着している水分子には、単分子の状態及び液化した状態のいずれの状態においても、振動することで運動エネルギが与えられる。そして、ファンデルワース力やクーロン力で樹脂フィルムに付着している水分子の位置エネルギは、２０ｋＨｚ以上の振動で運動エネルギに取って換わるので、樹脂フィルムの表面から離脱し易くなる。
【００１６】
つまり、表面張力によって樹脂フィルムの表面上に安定した状態で付着している水滴も、２０ｋＨｚ以上の振動で不安定な状態になり、互いに小さな水滴に分かれて弾き飛ばされることとなる。
【００１７】
一方、樹脂フィルムの内部に含まれる水の分子は、安定した状態で存在しているので、減らしたり除去したりすることは難しいが、樹脂フィルムを２０ｋＨｚ以上の超音波で振動させれば、樹脂フィルムの内部に含まれる水の分子にも運動エネルギが与えられることになり、したがって、超音波が水の分子を減らしたり除去したりする際の補助力として作用することになる。
【００１８】
このように、本発明に係る樹脂フィルムの乾燥装置では、チャンバの減圧した内部においてフィルムロールから樹脂フィルムを引き出し、この引き出した樹脂フィルムに超音波発振子を接触させて超音波振動させれば、樹脂フィルムの表面上に付着している水滴が互いに小さな水滴に分かれて弾き飛ばされるのに加えて、減圧により水分が低温で蒸発するので、樹脂フィルムの表面が乾燥することとなる。
【００１９】
このとき、樹脂フィルムが超音波振動することで、樹脂フィルムの内部に含まれる水の分子にも運動エネルギが与えられるので、減圧による樹脂フィルムの内部乾燥促進の補助として超音波振動が作用することとなり、その結果、減圧による乾燥をフルに駆使しなくても樹脂フィルムの内部に含まれる水分を減らし得ることとなる。
【００２０】
つまり、樹脂フィルムが、例えば、フラットパネルディスプレイ用フィルムであるには、真空引き時間の短縮を図ったうえで、膜質及び密着性がいずれも良好なＴＣＯを成膜し得ることとなる。
【００２１】
また、本発明の請求項２に係る樹脂フィルムの乾燥装置のように、フィルムロールから引き出された樹脂フィルムをヒータで温めるように成せば、樹脂フィルムの表面及び内部の乾燥がより促進されることとなる。
【００２２】
さらに、本発明の請求項３に係る樹脂フィルムの乾燥装置のように、制御部でチャンバ内の圧力，樹脂フィルムに与える超音波振動の周波数及びチャンバ内の温度をコントロールするように成せば、樹脂フィルムの内部に含まれる水分の量を管理し得ることとなる。
【００２３】
さらにまた、本発明の請求項４に係る樹脂フィルムの乾燥装置のように、樹脂フィルムと接触することで回転する円筒体及びこの円筒体に充填された伝搬用液体を介して超音波発振子の超音波振動を樹脂フィルムに伝搬させるように成せば、樹脂フィルムに摩擦によるダメージを与えることなく、超音波振動を樹脂フィルムに伝搬し得ることとなる。
【００２４】
さらにまた、本発明の請求項５に係る樹脂フィルムの乾燥装置のように、伝搬用液体を導入する導入口及び伝搬用液体を排出する排出口を設けて、円筒体の内部を伝搬用液体が通過するように成せば、例えば、樹脂フィルムに熱による影響が及ばない程度に加熱した伝搬用液体が通過するように成せば、樹脂フィルムの内部の乾燥がより促進されることとなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る樹脂フィルムの乾燥装置では、樹脂フィルムの表面を乾燥させることができるのは言うまでもなく、樹脂フィルムの内部に安定した状態で存在する水分子をも除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置の正面方向からの概略構成説明図である。
【図２】図１における樹脂フィルムの乾燥装置の側面方向からの拡大説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置の正面方向からの概略構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る樹脂フィルムの乾燥装置を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置を説明する図であり、この実施形態では、本発明に係る樹脂フィルムがフラットパネルディスプレイ用の樹脂フィルムであり、ポリエチレンテレフタレートから成る厚さが２５〜１５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムである場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
図１に示すように、この樹脂フィルムの乾燥装置１は、樹脂フィルムＦをロール状に巻いて成るフィルムロールＦＲを収容する内部を減圧可能なチャンバ２と、この減圧されたチャンバ２の内部に配置されて、フィルムロールＦＲから引き出された樹脂フィルムＦを間接的に温める赤外線ヒータ３と、同じく減圧されたチャンバ２の内部において、フィルムロールＦＲから引き出された樹脂フィルムＦを超音波で振動させる超音波発振子１０と、この超音波発振子１０の部位を通過した樹脂フィルムＦをチャンバ２の内部で巻き取る巻き取りローラ４と、制御部５を備えている。
【００２９】
この場合、制御部５は、チャンバ２の駆動源２ａ，超音波発振子１０及び赤外線ヒータ３と電気的に接続して、チャンバ２内の圧力，超音波発振子１０による超音波振動の周波数及びチャンバ２内の温度をコントロールするようになっており、この実施形態では、樹脂フィルムＦを周波数２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波で振動させるようにコントロールしている。
【００３０】
なお、チャンバ２の内部には、上記構成要素のほかに、図示はしないが、フィルムロールＦＲから引き出された樹脂フィルムＦに適度なテンションを与えるアイドラや、フィルムロールＦＲ及び巻き取りローラ４に回転力を与える駆動機構等の構成要素が備えられており、この実施形態において、フィルム搬送速度は、制御部５により１０〜１００ｍｍ／ｍｉｎに設定されている。
【００３１】
また、この実施形態において、チャンバ２内の温度は、制御部５により５０〜１５０℃に設定され、一方、チャンバ２内の圧力は、制御部５により背圧１０Ｅ−１〜１０Ｅ−５Ｐａに設定されている。
【００３２】
さらに、この実施形態において、図２にも示すように、超音波発振子１０は略円柱形状を成しており、この樹脂フィルムの乾燥装置１は、超音波発振子１０を軸心上に位置させた状態で収容すると共に樹脂フィルムＦと接触することで超音波発振子１０を中心にして適宜速度で回転する円筒体１１を具備している。
【００３３】
この円筒体１１の内部には、円筒体１１を介して超音波発振子１０の超音波振動を樹脂フィルムＦに伝搬させる水や油等の液体である伝搬用液体１２が充填されており、伝搬用液体１２は、超音波発振子１０の支持部１３に形成された導入口１３ａ及び排出口１３ｂを通して円筒体１１の内部を通過するようになっている。
なお、図２における符号１４はシール部材、符号１５は超音波発振子１０を支持しつつチャンバ２の気密を維持する支持密閉機構である。
【００３４】
この実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置１では、チャンバ２の減圧した内部においてフィルムロールＦＲから樹脂フィルムＦを引き出し、この引き出した樹脂フィルムＦに超音波発振子１０を円筒体１１及びこの円筒体１１に充填した伝搬用液体１２を介して接触させて周波数２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波で振動させれば、樹脂フィルムＦの表面上に付着している水滴が互いに小さな水滴に分かれて弾き飛ばされるのに加えて、チャンバ２の内部減圧及び赤外線ヒータ３からの加熱により水分が蒸発することから、樹脂フィルムＦの表面が乾燥することとなる。
【００３５】
この際、樹脂フィルムＦが超音波振動することで、樹脂フィルムＦの内部に安定した状態で存在する水の分子にも運動エネルギが与えられるので、減圧及び加熱による樹脂フィルムＦの内部乾燥促進の補助として超音波振動が作用することとなり、その結果、減圧による乾燥及び加熱による乾燥をフルに駆使しなくても樹脂フィルムＦの内部に含まれる水分を減らし得ることとなる。
【００３６】
この実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置１では、チャンバ２の内部の減圧に加えて、フィルムロールＦＲから引き出された樹脂フィルムＦを赤外線ヒータ３で温めるようにしているので、樹脂フィルムＦの表面及び内部の乾燥がより促進されることとなる。
【００３７】
また、この実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置１では、チャンバ２内の圧力，樹脂フィルムＦに与える超音波振動の周波数及びチャンバ２内の温度を制御部５でコントロールするようにしているので、例えば、蒸発した水分の量と時間との関係を指標として用いることで、樹脂フィルムＦの内部に含まれる水分の量を管理し得ることとなる。
【００３８】
さらに、この実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置１では、樹脂フィルムＦと接触することで回転する円筒体１１及びこの円筒体１１に充填された伝搬用液体１２を介して超音波発振子１０の超音波振動を樹脂フィルムＦに伝搬するようにしているので、樹脂フィルムＦに摩擦によるダメージを与えることなく、超音波振動を樹脂フィルムＦに伝搬し得ることとなる。
【００３９】
さらにまた、この実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置１では、伝搬用液体１２を導入する導入口１３ａ及び伝搬用液体１２を排出する排出口１３ｂを設けて、円筒体１１の内部を伝搬用液体１２が通過するようにしているので、例えば、樹脂フィルムＦに熱による影響が及ばない程度に加熱した伝搬用液体１２が通過するように成せば、樹脂フィルムＦの内部の乾燥がより促進されることとなる。
【００４０】
本発明に係る樹脂フィルムの乾燥装置の構成は、上記した実施形態に係る樹脂フィルムの乾燥装置１の構成に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図３に示すように、チャンバ２の内部において、フィルムロールＦＲから引き出した樹脂フィルムＦを巻き取りローラ４で巻き取る過程で、樹脂フィルムＦに超音波発振子１０を直接接触させる構成としてもよい。
【００４１】
そこで、本発明に係る樹脂フィルムの乾燥装置の効果を実証するために、上記した一実施形態による樹脂フィルムの乾燥装置１を用いて樹脂フィルムＦの乾燥を行い、乾燥後の樹脂フィルムＦに含まれる水分量と、大気開放後の樹脂フィルムＦを高真空チャンバ内に収めて常温下で巻き返しを行った時の圧力上昇とをそれぞれ測定した（実施例１）。
【００４２】
この実施例１では、樹脂フィルムＦに、４００ｍｍ×３００ｍの厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、チャンバ２内の温度を約８０℃に設定すると共に、チャンバ２内の圧力を１．０Ｅ−２Ｐａ以下に設定した。そして、このような環境のチャンバ２の内部において、フィルムロールＦＲから引き出して１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させた樹脂フィルムＦに対して、周波数１００ｋＨｚの超音波振動を与えて乾燥させた。
【００４３】
また、比較のため、周波数１００ｋＨｚの超音波振動を与えずに樹脂フィルムＦの乾燥を行った場合の乾燥後の樹脂フィルムＦの水分量と、巻き返し時の圧力上昇とをそれぞれ測定した（比較例１）。
【００４４】
さらに、これと同じく比較のため、乾燥を行わない状態の樹脂フィルムＦの水分量と、巻き返し時の圧力上昇とをそれぞれ測定した（比較例２）ところ、表１に示す結果を得た。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
表１に示すように、乾燥を行わない状態の樹脂フィルムＦ（比較例２の樹脂フィルムＦ）の水分量が１．２％であるのに対して、実施例１による乾燥を行った樹脂フィルムＦの水分量が０．１％であり、実施例１による乾燥では約１．１％の水分が除去されたことが判る。この際、比較例１による乾燥を行った樹脂フィルムＦの水分量は０．３％であり、比較例１による乾燥では約０．９％の水分が除去されたことが判る。
【００４７】
また、乾燥を行わない状態の樹脂フィルムＦ（比較例２の樹脂フィルムＦ）の巻き返し時の圧力上昇が３．２Ｅ−３Ｐａであったのに対して、実施例１による乾燥を行った樹脂フィルムＦの巻き返し時の圧力上昇は７．０Ｅ−４Ｐａであり、比較例１による乾燥を行った樹脂フィルムＦの巻き返し時の圧力上昇は１．１Ｅ−３Ｐａであった。
【００４８】
したがって、実施例１による乾燥では、すなわち、超音波振動を与えた乾燥では、比較例１による超音波振動を与えない乾燥と比較して、より多くの水分を除去し得ることが実証でき、樹脂フィルムＦの巻き返し時の圧力上昇も、比較例１による乾燥と比較して、より少なくなることが実証できた。
【符号の説明】
【００４９】
１  樹脂フィルムの乾燥装置
２  チャンバ
３  赤外線ヒータ（ヒータ）
５  制御部
１０  超音波発振子
１１  円筒体
１２  伝搬用液体
１３ａ  伝搬用液体の導入口
１３ｂ  伝搬用液体の排出口
Ｆ  樹脂フィルム
ＦＲ  フィルムロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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