(57)【要約】【課題】乾燥ムラの発生を抑制しながら少なくとも自然乾燥よりも乾燥速度を早く維持できる塗布膜の製造装置を提供する。【解決手段】  搬送中の帯状の基材に有機溶剤を含む塗布液を塗布し塗布膜を形成する塗布装置と、前記基材に形成した塗布膜を搬送しながら乾燥する乾燥装置とを有する塗布物の製造装置において、乾燥装置の少なくとも１つの内側面の一部分が、帯状基材を搬送するベルトコンベアであることを特徴とする塗布物の製造装置。【選択図】図１
2008302301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送中の帯状の基材に有機溶剤を含む塗布液を塗布し塗布膜を形成する塗布装置と、前記基材に形成した塗布膜を搬送しながら乾燥する乾燥装置とを有する塗布物の製造装置において、
前記乾燥装置は、少なくとも
天板と、底板と、右側板と、左側板と、搬入側板と、搬出側板と、を有する箱状の乾燥炉と、
前記乾燥炉の搬入側板に設けられた給気口と
前記乾燥炉の搬出側板に設けられた排気口と
前記給気口を介して乾燥炉内へ空気を給気する給気手段と、
前記排気口を介して乾燥炉内から空気を排気する排気手段と、
を備え、
前記乾燥炉の天板、底板、右側板、左側板のうちの少なくとも一つの内側面の一部分が、前記帯状の基材を搬送するベルトコンベアであることを特徴とする塗布物の製造装置。
【請求項２】
前記ベルトコンベアは、帯状の基材の厚み及び幅の大きさの窪みを有し、該帯状の基材がベルトコンベアの該窪みに埋設された状態で搬送されることを特徴とする請求項１に記載の塗布物の製造装置。
【請求項３】
前記乾燥炉の天板、底板、右側板、左側板の内側面のうち、前記帯状の基材を搬送するベルトコンベアで形成された内側面以外の全ての内側面が、ベルトコンベアによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布物の製造装置。
【請求項４】
前記帯状の基材の搬送用以外のベルトコンベアの搬送速度は、給気口からの給気速度と、排気口からの排気速度と、帯状の基材の搬送速度の何れかの速度と一致させたことを特徴とする請求項３に記載の塗布物の製造装置。
【請求項５】
前記給気手段および排気手段を用いて乾燥炉内に発生させる空気の流れが、塗布膜上で層流であるとともに、その向きが前記帯状基材の搬送方向と同一であり、前記帯状の基材の搬送速度に対して、０．１〜７ｍ／ｓの流速であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の塗布物の製造装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の製造装置を用いて形成したことを特徴とする光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗布物の製造装置および製造方法に関するものである。特に、塗布液に有機溶剤を含み膜厚精度として誤差１％以下の膜厚ムラが製品上欠陥として認識される光学フィルム等の製造において使用される。
【背景技術】
【０００２】
近年ウェットコーティング技術を利用して製造される光学フィルム製品には、膜厚精度として誤差１％以下を要求されるような製品が増えてきている。そのような光学フィルムの製造では、一般的に塗布液の溶媒として有機溶剤を使用することが多いが、有機溶剤は水に比べると蒸発速度が速く、塗布後の乾燥過程において精密に乾燥しないと、風紋のようなムラを生じせしめることが知られている。
【０００３】
有機溶剤の乾燥方法として塗膜面に乾燥気体を当てる方法がある。特許文献１では塗膜面に対して平行な風向きでかつ層流として乾燥気体を当てる。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では塗布膜面に対して平行な風向きでかつ層流として熱風を送り、その熱風を基材の配送速度に対して０．１〜５ｍ／ｓの相対速度に制御することによりムラが生じず、塗布膜が乾燥される。この方法は基材の配送速度が遅い場合にはムラなく塗膜が乾燥されるが、配送速度が早くなると熱風が塗布膜面上でかく乱するという問題があり、ムラが発生することがある。
【０００５】
また、特許文献１では、凝縮板に溶剤の蒸気を回収する塗布膜の乾燥方法および装置が記載されている。
【０００６】
しかし、凝縮板による溶剤蒸気の回収は、気流による除去に比べて効率が悪く、長い搬送路が必要となる。さらに、帯状基材と凝縮板の平行が僅かでもずれると、凝縮効率が一様ではなくなり均一な乾燥ができなくなるという問題がある。
【０００７】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開２００２−３４０４７９号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、乾燥ムラの発生しない均一な塗布膜面を得ることが可能な塗布物の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、
搬送中の帯状の基材に有機溶剤を含む塗布液を塗布し塗布膜を形成する塗布装置と、前記基材に形成した塗布膜を搬送しながら乾燥する乾燥装置とを有する塗布物の製造装置において、
前記乾燥装置は、少なくとも
天板と、底板と、右側板と、左側板と、搬入側板と、搬出側板と、を有する箱状の乾燥炉と、
前記乾燥炉の搬入側板に設けられた給気口と
前記乾燥炉の搬出側板に設けられた排気口と
前記給気口を介して乾燥炉内へ空気を給気する給気手段と、
前記排気口を介して乾燥炉内から空気を排気する排気手段と、
を備え、
前記乾燥炉の天板、底板、右側板、左側板のうちの少なくとも一つの内側面の一部分が、前記帯状の基材を搬送するベルトコンベアであることを特徴とする塗布物の製造装置である。
【００１０】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、前記ベルトコンベアは、帯状の基材の厚み及び幅の大きさの窪みを有し、該帯状の基材がベルトコンベアの該窪みに埋設された状態で搬送されることを特徴とする請求項１に記載の塗布物の製造装置である。
【００１１】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、前記乾燥炉の天板、底板、右側板、左側板の内側面のうち、前記帯状の基材を搬送するベルトコンベアで形成された内側面以外の全ての内側面が、ベルトコンベアによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布物の製造装置である。
【００１２】
次に、本発明の請求項４に係る発明は、前記帯状の基材の搬送用以外のベルトコンベアの搬送速度は、給気口からの給気速度と、排気口からの排気速度と、帯状の基材の搬送速度の何れかの速度と一致させたことを特徴とする請求項３に記載の塗布物の製造装置である。
【００１３】
次に、本発明の請求項５に係る発明は、前記給気手段および排気手段を用いて乾燥炉内に発生させる空気の流れが、塗布膜上で層流であるとともに、その向きが前記帯状基材の搬送方向と同一であり、前記帯状の基材の搬送速度に対して、０．１〜７ｍ／ｓの流速であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の塗布物の製造装置である。
【００１４】
次に、本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の製造装置を用いて形成したことを特徴とする光学フィルムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１〜５における塗布物の製造装置を使用することにより、塗布膜中の有機溶剤の蒸発速度を安定化し、乾燥ムラの発生を抑制することができる。また、本発明の請求項５の塗布物の製造装置における空気の流速と基材搬送速度は、塗布膜上の空気の流れをより効果的に層流にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の塗布膜の乾燥装置を実施の形態に沿って以下に図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の塗布物の製造装置の乾燥装置の一実施形態を説明するための概略を示す斜視図である。
【００１７】
帯状の基材５は、図示せぬ塗布装置で有機溶剤を含む塗布液が塗布された後、図１の左から右へ搬送され、本実施形態における乾燥装置１０、図示せぬ第二乾燥装置の順で乾燥が行われる。
【００１８】
図示せぬ塗布装置では、ダイヘッドによるコーティング、バーコーティング、カーテンコーティング、エクストルージョンコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング等の各種塗布方法を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
有機溶剤を含む塗布液が塗布され塗布膜が形成された帯状基材５は、搬送ローラー３、搬送補助ローラー１２、搬送ベルト２０からなる搬送用ベルトコンベア２２により搬送され、乾燥装置１０内部へと搬送される。
【００２０】
本実施形態の乾燥装置１０は、底板１５、天板１４、右側板および左側板１３、搬入側板１６、搬出側板１７を有し、箱型に形成されている。また底板１５には、帯状基材５を搬送する搬送用ベルトコンベア２２の搬送ベルト２０の面が、乾燥装置１０内部に露出するように切り欠きされた領域が設けられている。
【００２１】
また搬入側板１６の中央部に給気口１が、搬出側板１７の中央部に排出口２が設けられており、それぞれ図示せぬ給気手段、排気手段が接続されている。また、給気手段および排気手段により発生する空気の流れを、均一な層流に形成するための整風板４が、搬入側板１６と搬出側板１７近傍にそれぞれ設けられている
【００２２】
また、底板１５の一部を構成している搬送用ベルトコンベア２２は、上述したように塗布液が塗布されている帯状基材５を載置して搬送する搬送ベルト２０と搬送ベルト２０を搬送駆動させる搬送ローラー３と搬送ベルト２０の撓み等を防止する複数の搬送補助ローラー１２から形成されている。
【００２３】
前記搬送ローラー３は、塗布液が塗布されている帯状基材５の搬入口６方向と排出口７方向に設けられている。そして、複数の搬送補助ローラー１２は、塗布液が塗布されている帯状基材５を載置している搬送ベルト２０の下側の面に設けられている。
【００２４】
図２は図１のＡ部を拡大して示した断面図で、図３は図１のＢ部を拡大して示した断面図である。図２または図３に示すように、本実施形態の乾燥装置１０の底板１５と搬送用ベルトコンベア２２の境部分は、帯状基材５が搬送されているときでも接触しない程度の僅かな隙間が形成されている。この底板１５と搬送ベルト２０の境部分に、帯状基材５の搬入口６および排出口７がある。
【００２５】
このように略密閉状態とすることで外部空気の流入を抑え、乾燥装置１０内部の空気の流れ９が乱れるのを防ぐ。
【００２６】
図４は図１のａ−ａ線断面の概略を示す概略図である。搬送ベルト２０には、帯状基材５の厚さおよび幅と、深さおよび幅がほぼ同じ溝が設けられており、搬送ベルト２０と帯状基材５の面に段差がない状態となっている。このため帯状基材５の塗布膜表面付近では乱流が発生しにくくなり、空気の流れ９が均一で安定した層流となり、乾燥ムラを抑えることができる。
【００２７】
また図４のように、搬送用ベルトコンベアの幅が乾燥装置内部の幅と略等しい場合は、乾燥装置の内側面と帯状基材の速度差による気流の乱れが生じにくいため、層流を得やすい。特に、帯状基材の幅に比較して搬送用ベルトコンベアの幅を広く取ることによって、乾燥装置内の右側板および左側板で生じる気流の乱れの影響を抑えることができる。
【００２８】
図５は搬送ベルト２０の幅が、乾燥装置１０の内部の幅よりも狭い場合の送風状態を説明するための説明図である。図６は図５のｂ−ｂ′線断面を示す断面図である。
【００２９】
図５または図６に示すように搬送ベルト２０の幅が乾燥装置１０の内部の幅より狭い場合、乾燥装置１０の内部の右側板および左側板１３と搬送ベルト２０の速度差によって図６に示すように、帯状基材５の幅方向への気流が発生し、乾燥ムラの原因となる。
【００３０】
また、搬送ベルト２０の幅方向の両端の外側に底板１５の内側面１１が設けられていることにより、乾燥装置１０の内外の圧力差から搬送ローラー３間で帯状基材５が振動し乱流の原因となる。
【００３１】
搬送用ベルト２０と、それ以外の乾燥装置１０の内側面１１の速度差により発生する悪影響を軽減することができる、本発明の乾燥装置の他の実施形態の概略図を図７に示す。本実施形態の乾燥装置３０では乾燥装置２０と同様に、搬入側板１６に給気口１が、搬出側板１７方向に排気口２が、それぞれ設けられている。給気口１および排気口２にはそれぞれ図示せぬ給気手段および排気手段が接続されている。
【００３２】
また底板１５には、搬送用ベルトコンベア２２が設けられており、搬送ベルト２０に帯状基材５が載置されて搬送される。
【００３３】
天板１４および右側板および左側板１３にも、搬送用ベルトコンベア２２と同じ長さの換気用ベルトコンベア２１がそれぞれ設けられている。図示せぬ給気手段および排気手段により発生する空気の流れと同一の方向に、換気用ベルトコンベア２１および搬送用ベルトコンベア２２のベルトを回転することで、乾燥装置３０内部の空気の流れと乾燥装置３０の内側面の粘性抵抗を抑えることができる。これにより、乾燥装置３０内部の空気の流れを均一で安定した層流とすることができ、乾燥ムラを抑えることが可能となる。
【００３４】
本発明の乾燥装置１０または３０では、塗布膜の乾燥ムラが抑えられた状態で、塗布膜が半固定化されるまで乾燥が行われる。その後、図示せぬ第二乾燥装置において急速な乾燥をさせても、塗布膜には乾燥ムラが発生しない。第二乾燥装置は、特定の乾燥機に限定されるものではなく従来から用いられている公知の乾燥装置が使用できる。
【００３５】
さらに、図１および図７には本発明の乾燥装置１０または３０を一つの装置として独立させる場合を示しているが、一つの乾燥装置の中で、前半部が本発明の乾燥装置による方式をとり、後半部が公知の乾燥装置に基づく方式をとる場合でも本発明の効果は変わらない。
【００３６】
本発明の塗布物の製造装置は、様々な製品に対して用いることができるが、特に有機溶剤を溶媒とする分散物の塗布に対して効果がある。その中でも近年需要が伸びている光学フィルムのようなこれまで以上にムラに対する許容余地の少ない製品に効果的である。
【００３７】
ここで、光学フィルムとは主に液晶やプラズマディスプレイなどの表示装置の最表面またはその内側に使用されるフィルムであり、ハードコートフィルム、反射防止フィルム、防眩性フィルム、光学補償フィルム、光拡散フィルムなどが挙げられる。
【００３８】
また前記基材３として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート（トリアセチルセルロース）、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等のプラスチックフイルムなどが挙げられる。また、紙および紙にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートしたものも挙げられる。さらに、アルミニウム、銅、錫等の金属箔等も挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
また、塗布液としては、有機溶剤を含むものであり、基材３上に塗布膜を形成するものであれば、公知のいずれの塗布液を用いることができる。例えば、酢酸メチル，トルエン，ＭＥＫなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明の具体的実施例を挙げて、さらに詳しく説明するが、それに限定されるものではない。
【００４１】
［実施例１］
厚み１００μｍ、幅２ｍの帯状基材（ＰＥＴ）に、塗布幅１．９８ｍｍ、膜厚１００μｍでトルエンを主原料とする溶剤で銅フタロシアニンブルーを塗布した後、図１に示す乾燥装置を使用して乾燥し、フィルムを作成した。
【００４２】
上記乾燥装置は、内部の幅が２．５ｍ、高さが０．０２６ｍとし、帯状基材の搬送速度を１０ｍ／分、ベルトの幅を２．５ｍ、帯状基材搬入口付近での乾燥装置の内部の風速は２０ｍ／分とした。
【００４３】
この時、乾燥装置の内部の各壁面と帯状基材面には、乾燥用気体の層流が形成される。円菅でない管路に対して、相当直径Ｄｅを
Ｄｅ＝４Ｓ／Ｉｐ………（１）
但し、Ｓ：流れの断面積、Ｉｐ：浸辺長（流体が接触している固体壁周辺の長さ）
で定義すると円管の上記（１）式が適用できる。
【００４４】
また、この乾燥装置に適用する際、帯状基材の搬送速度と気流の速度がほぼ等しいと見なすと、ベルト幅以外の乾燥装置の内壁のみが浸辺長の対象となり、
Ｄｅ＝４×（２．５×０．０２６）／（２．５＋０．０２６×２）≒０．１０２［ｍ］
である。なお、仮にベルト部分も浸辺長の対象とすると、Ｄｅ＝  ０．０５１４６５であるから、実際は０．１０２よりやや小さい値が適当と考えられる。
【００４５】
また、下記（２）式に示す円管のレイノルズ数Ｒｅを適用すると、
Ｒｅ＝ρｕＤｅ／μ≒２２６４．０２………（２）
但し、ρ：密度１．２［ｋｇ／ｍ3］、ｕ：代表流速２０［ｍ／分］、
μ：粘度０．００００１８
となり、２３００以下であるので層流が形成されると考えられる。本実施例では、乾燥装置内部の風速と基材の搬送速度の相対速度が１０ｍ／分＝０．１７ｍ／秒であり、本発明の請求項５に記載の範囲に含まれている。
【００４６】
また、仮に２３００を超えるレイノルズ数で遷移、乱流条件であっても、給気口側の整流板からの距離ｘに対し、ｘ＝５０Ｄｅ（Ｒｉｃｈｍａｎ，Ａｚａｄの理論、実験式による。１９７３）範囲は層流が発達する助走距離となるために、乱流とならない。よって、乾燥装置の高さを調節することにより、所望の距離で層流条件が得られる。
【００４７】
また、ベルト幅２．５ｍに対して、帯状基材の幅が２．０ｍと狭いため、右側板および左側板１３で発生する境界層の撹乱の影響を帯状基材上で小さくすることが出来る。
【００４８】
［実施例２］
厚み１００μｍ、幅２ｍの帯状基材（ＰＥＴ）に、塗布幅１．９８ｍｍ、膜厚１００μｍでトルエンを主原料とする溶剤で銅フタロシアニンブルーを塗布した後、図７に示す乾燥装置を使用して乾燥してフィルムを作成した。
【００４９】
上記乾燥装置の内部の幅を２．５ｍ、高さを０．１ｍとし、搬送用ベルトコンベアと天板の換気用ベルトコンベアの幅を２．５ｍ、右側板および左側板の換気用ベルトコンベアの幅を０．１ｍ、帯状基材の搬送速度を２０ｍ／分、換気用ベルトコンベアの速度を３０ｍ／分とした。また、帯状基材搬入口付近での乾燥装置内の風速は３０ｍ／分とした。
【００５０】
さらに、換気用ベルトコンベアの速度と風速が等しいことから、実施例１と同様に相当直径Ｄｅを求めると、浸辺長は搬送用ベルトコンベアの幅であり、Ｄｅ≒０．１９２となる。
【００５１】
そして、レイノルズ数Ｒｅ≒２１３６．７５２となり、２３００以下であるので層流が形成されると考えられる。本実施例では、本発明の請求項４に記載のように換気用ベルトコンベアの搬送速度と基材搬入口付近での風速を一致させることにより、層流を起こし、かつ、搬送速度を実施例１の倍にすることを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の乾燥装置の一実施形態の概略を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部の拡大した概略を示す断面図である。
【図３】図１のＢ部の拡大した概略を示す断面図である。
【図４】図１のａ−ａ断面の概略を示す図である。
【図５】ベルトコンベアの幅が乾燥装置１０の内部の幅よりも狭い場合の断面の概略を示す説明図である。
【図６】図５のｂ−ｂ’断面の概略を示す概略図である。
【図７】本発明の乾燥装置の他の実施形態の概略を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・・給気口
２・・・・排気口
３・・・・搬送ローラー
４・・・・整風板
５・・・・塗布された帯状基材
６・・・・搬入口
７・・・・搬出口
８・・・・搬送方向
９・・・・空気の流れ
１０、３０・・乾燥装置
１１・・・・乾燥装置の内側面
１２・・・・搬送補助ローラー
１３・・・・右側板および左側板
１４・・・・天板
１５・・・・底板
１６・・・・搬入側板
１７・・・・搬出側板
２０・・・・搬送ベルト
２１・・・・換気用ベルトコンベア
２２・・・・搬送用ベルトコンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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