(57)【要約】【課題】フィルムの振動による横段塗り斑をなくす塗布方法を提供する。【解決手段】縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に塗液を塗布しこれに続くテンターで塗液を乾かし横延伸する方法において、フィルムに塗液を塗布する位置からフィルムがテンターに入る位置までの区間でのフィルムの張力が３００〜８００Ｋｇ／ｍであることを特長とする塗布方法。【選択図】    図１
2004174410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、塗液を塗布しこれに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸する塗液の塗付方法において、フィルムに塗液を塗布する位置でのフィルムの縦方向の張力が３００〜８００Ｋｇ／ｍであることを特長とする塗液の塗布方法。
【請求項２】
塗液を塗布後フィルムがテンターに入る前の時点で、フィルムがその両端をニップロールで把持される、請求項１記載の塗布方法。
【請求項３】
ニップロールのフィルム幅方向に対する角度が１〜１０°である、請求項２記載の塗布方法。
【請求項４】
テンターの入り口にフィルムの耳を持ち上げる手段を有する、請求項１記載の塗布方法。
【請求項５】
フィルムの耳を持ち上げる手段がガイド板である、請求項４記載の塗布方法。
【請求項６】
塗液の塗布がアプリケーターロールにより行なわれ、アプリケーターロールがフィルムの走行方向と逆転する方向に回転する、請求項１記載の塗布方法。
【請求項７】
得られたフィルムのｗｅｔ塗膜の塗り斑の偏差が１０％以下であることを特徴とする、請求項１記載の塗布方法。
【請求項８】
縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、塗液を塗布しこれに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸することにより塗膜を有するフィルムを製造する方法であって、フィルムに塗液を塗布する位置でのフィルムの縦方向の張力を３００〜８００Ｋｇ／ｍとすることを特長とする、フィルムを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルムの製膜工程における塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートフィルムに代表される二軸延伸ポリエステルフィルムは、タッチパネル用、ＣＲＴディスプレイ用などの高透明性が要求される光学用途フィルムのベースフィルムとして広く使用されおり、近年は、ＰＤＰ用、液晶用へも使用されつつある。またこれらのフィルムに機能性、例えば、易接着性、易滑性、ガス遮断性、防湿性、制電性を付与する目的で、フィルムの製膜工程においてこれらの機能を備える塗膜を塗布することが広く行なわれている。
【０００３】
これらの光学用途のフィルムは、デイスプレイ等に使われることが多いことから、フィルムの透明性が高く、他塗り斑がないことが必要である。塗り斑は、例えば透過光に強弱が発生するといった問題につながる。
【０００４】
製膜工程で生じる塗り斑としては、筋、塗布抜けの他に、フィルムの振動による横段塗り斑があった。この横段塗り斑は、図３の様にフィルムが振動することで塗工部において塗液が振動し、フィルム上に厚膜と薄膜部が連続的に、ある程度周期的に発生する現象である。
【０００５】
この横段塗り斑は、コーター自体の振動の影響もあるが、フィルムの振動、特にテンターから波及してくるフィルムの振動により主に発生しており、抑制することが非常に難しかった。塗布後のフィルムは、直接接触すると塗布面が乱れてしまうため接触式の振動抑制装置は役に立たない。
【０００６】
製膜工程での塗布方法については、例えば特開２００１−２７６７０８号公報にメタリングバーによる塗布方法が開示されている。この方法で横段塗り斑を平坦化することも可能であるが、メタリングバーは塗工部でフィルムと細線が接触しフィルムに擦り傷が入りやすく、特に光学用途のフィルムのように表面が平坦で滑りにくいフィルムに対しては、擦り傷を消すことができない問題があった。
また、バーは長時間使用すると細線が削れ塗布量が経時で減少していく問題もあり、頻繁に取り替えねばならない。時には細線が切れ、生産を中断せねばならない突発異常も考えられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２７６７０８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、製膜工程における、フィルムの振動による横段塗り斑をなくす塗布方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、塗液を塗布しこれに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸する塗液の塗付方法において、フィルムに塗液を塗布する位置でのフィルムの縦方向の張力が３００〜８００Ｋｇ／ｍであることを特長とする塗液の塗布方法であり、また、
縦延伸後のプラスチックフィルムの少なくとも片面に、塗液を塗布しこれに続けてテンターで塗液を乾かしプラスチックフィルムを横延伸することにより塗膜を有するフィルムを製造する方法であって、フィルムに塗液を塗布する位置でのフィルムの縦方向の張力を３００〜８００Ｋｇ／ｍとすることを特長とする、フィルムを製造する方法である。
【００１０】
本発明は好ましい態様として、
塗液を塗布後フィルムがテンターに入る前の時点で、フィルムがその両端をニップロールで把持される態様、
ニップロールのフィルム幅方向に対する角度が１〜１０°である態様、
テンターの入り口にフィルムの耳を持ち上げる手段を有する態様、
フィルムの耳を持ち上げる手段がガイド板である態様、
塗液の塗布がアプリケーターロールにより行なわれ、アプリケーターロールがフィルムの走行方向と逆転する方向に回転する態様、
得られたフィルムのｗｅｔ塗膜の塗り斑の偏差が１０％以下である態様、
を包含する。
【００１１】
以下、図面を引用して本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の１つの実施態様を例示したものである。これは、フィルムに塗液を塗布するグラビアコーターを含む塗布装置およびテンターの側面図である。
【００１３】
図１において、１はアプリケーターロール（グラビアロール）、２はチャンバー、３は塗液、４は走行フィルム、５はロードセル、６は張力検出ロール、７はガイド板、８はテンター、９はクリップ、１０はニップロール、１１はＷＥＴ膜厚計、ａはフィルムの走行方向、ｂはアプリケーターロールの回転方向、ｃはフィルムの振動方向、αはニップロール１０の角度である。
【００１４】
本発明における塗布方法は、図示しない塗液供給装置から塗液をチャンバー２に供給し、グラビアロール１で計量しつつ走行フィルム４に塗布する。
【００１５】
本発明における塗液の塗布は、製膜工程の縦延伸後であり、これに続くテンターの前で行う。本発明の特徴は、グラビアロールのある塗工部からテンター８までのフィルムの縦方向の張力を単位フィルム幅当たり３００〜８００Ｋｇ／ｍ、好ましくは３００〜６００Ｋｇ／ｍとすることで、テンターからの振動の伝播速度が弱められ、塗工部での振動が弱まり横段塗り斑を消すことができる。
【００１６】
横段塗り斑は、図３のようにフィルムが上下に振動する、ばたつくことで発生する。張力を高めることで振動の振幅をテンター近くでは抑えることができるが、その振動の伝播速度が速いため塗工部まで振幅が減衰しないまま伝わりやすい。フィルムの張力が８００Ｋｇ／ｍを超えると塗工部のフィルムの振幅が高いまま残存し、横段塗り斑が発生する。フィルムの張力を３００Ｋｇ／ｍより下げると、フィルム両端の耳が垂れ下がり、テンタークリップ９で上手くフィルムを把持できない問題が発生する。
【００１７】
この耳のつかみを安定させるため、図１、図２のようにテンターの入り口にフィルムの耳を持ち上げる装置を設けることが好ましく、ガイド板７のように金属の板で耳を持ち上げることが好ましい。ガイド板７のかわりに、上下一対のニップロールでフィルムの耳を挟み、持ち上げても良い。
【００１８】
本発明においてニップロール１０を設けることで、塗工部でのフィルムのシワを伸ばすことができ、さらにフィルムの両端部付近のフィルムの振動を抑える効果を発揮できる。一対のニップロール１０は、金属とゴム、ゴムとゴムの組み合わせを例示でき、例えば下側が金属ロール、上側がゴムロールである。金属ロールはＳＵＳ系の３０４、４２０、６３０、あるいは表面をハードクロムメッキした研磨ロールを例示できる。ゴムロールの材質は耐磨耗性があることが好ましく、ウレタンやＥＰＴを例示できる。図２の角度αでフィルムの幅方向への張力を若干ながら変更することができ、１〜１０°、好ましくはは２〜５°である。
【００１９】
本発明で例示した塗布方法をもう少し詳細に述べる。アプリケーターロール１は表面にセルまたはスパイラル状の溝を設けたもので、塗液を所定の塗布量に計量する。グラビアの線数は４０〜１２０程度が適当である。材質はニッケルメッキ上にクロムメッキを施したもの、セラミック溶射、ＷＣ溶射を施し、レーザー彫刻でセルを設けバーチカル研磨したグラビアロールを例示できる。
【００２０】
本発明において塗工ヘッドはアプリケーターロール１であって、グラビアロールを例示したが、アプリケーターロールがフィルムの走行方向と逆転する方向に回転する塗工装置はフィルムの振動によって、特にテンター方向からの振動の波及によって横段塗り斑が発生しやすく、本発明の効果を発揮しやすいコーターである。塗布装置としては公知の装置を使用でき、アプリケーターロールが金属ロールまたはゴムロールであって、図示しない計量グラビアロールと組み合わせたオフセットグラビアコーター、或いはマイクログラビアコーター、を例示できる。
【００２１】
塗付に用いる塗液は、プラスチックフィルムにどのような機能の塗膜を設けるかという目的により異なる。例えば、易接着層、易滑層、ガス遮断層、防湿層、制電層といった機能性層を塗設するための機能成分を固形分として含む塗液を用いることができる。
【００２２】
塗液の固形分としては、上記の機能成分の他、塗膜とフィルムとの接着性を良好なものとするためバインダー成分も含めることができる。バインダー成分としては、例えばポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、アクリル変性ポリエステル、ポリエーテル、水溶性樹脂を用いることができる。
【００２３】
本発明における塗液は、水に前記の機能成分やバインダー成分が溶解および／または分散した水性塗液を使用することが特に好ましい。この水性塗液には機能成分やバインダー成分に、例えばフィラー、界面活性剤、酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、顔料、蛍光増白剤、可塑剤、架橋剤、潤滑剤、紫外線吸収剤の成分を添加することができる。水性塗液の固形分濃度は通常、１〜３０ｗｔ％であるが、特に２〜２０ｗｔ％が望ましい。水性塗剤には少量の有機溶剤を含ませてもよい。
【００２４】
本発明においては、プラスチックフィルムの少なくとも片面に塗膜を設ける。
本発明においてプラスチックフィルムとしては、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、ポリブチレンテレフタレートの如きポリエステルフィルム、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２の如きポリアミドフィルム、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンの如きポリオレフィンフィルム、またそれぞれのポリマーをブレンドしたフィルムを例示できる。前記フィルムの中でもポリエステルフィルムを用いることが好ましい。
【００２５】
ポリエステルフィルムを構成するポエステルは、ジカルボン酸成分とグリコール成分とからなる結晶性線状ポリエステルであることが好ましい。このジカルボン酸成分としてはテレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸を例示することができる。これらの中、特にテレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸が好ましい。
【００２６】
またグリコール成分としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，６ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ビスフェノールＡ、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールを例示することができる。これらの中、特にエチレングリコールが好ましい。
【００２７】
前記ポリエステルは、常法により製造することができるが、この平均分子量は１０，０００以上であることが好ましい。ポリエステルには、滑剤として、シリカ、アルミナ、カオリン、炭酸カルシュウム、酸化チタン、グラファイト、カーボンブラック、架橋シリコーン樹脂、メラミン樹脂、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂といった微粒子を含有させることが好ましい。また所望により、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、顔料、蛍光増白剤、可塑剤、架橋剤、潤滑剤、紫外線吸収剤を添加することもできる。
【００２８】
本発明においては、走行フィルムは従来から知られている方法、条件で、または当業界に蓄積されている方法、条件で製造することができる。例えば、前記ポリエステルを溶融押出し、急冷固化して未延伸フィルムとし、該未延伸フィルムを延伸、熱固定処理することで製造することができる。延伸は、通常ポリエステルの二次転移点以上の温度で、少なくとも縦方向、横方向の各方向に２倍以上、好ましくは３倍以上の倍率で行う。
【００２９】
本発明では、かかるプラスチックフィルム、特にポリエステルフィルムの製造過程において、水性塗液を塗布し、その後乾燥、延伸処理を行う。すなわち縦延伸フィルムに水性塗液を塗布し、乾燥後または乾燥しつつ横方向に延伸する。必要なら更に縦方向や横方向に再延伸し、更に熱処理して積層フィルムとする。塗布位置での湿潤塗布量は、好ましくは１〜２０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは２〜１２ｇ／ｍ２である。塗布した後、好ましくは乾燥しつつ横方向に延伸するが、必要であれば更に縦方向及び／または横方向に再縦延伸し、熱処理することができる。乾燥、延伸後の塗布層厚さは０．００５〜３μｍ、特に０．０１５〜１μｍが好ましい。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明する。なお、例中の測定値および物性値は下記の方法で測定した。
【００３１】
（１）横段塗り斑（Ｒ）の評価
近赤外反射吸収方式のｗｅｔ膜厚計１１（クラボウ製、ＲＦ−５０、平均回数＝３２）を用い、塗布後のＷＥＴ塗膜厚を測定した。測定点はフィルムの幅方向中央に固定し、連続１０分間測定しアナログ出力をペンレコーダーに書かせ、その間の最大、最小値を読み取り、それぞれｔｍａｘ（μｍ）、ｔｍｉｎ（μｍ）とした。横段塗り斑の大きさを下式の偏差Ｒ（％）とした。
ｔｍｅａｎ＝（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）／２
Ｒ（％）＝（ｔｍａｘ−ｔｍｅａｎ）／ｔｍｅａｎ×１００
【００３２】
（２）横段塗り斑（目視）の評価
二軸延伸後のフィルムを長手方向１ｍでサンプリングし、暗室にてハロゲンライトを照射し目視で横段塗り斑の状況を確認した。
横段塗り斑が見えない    ○
横段塗り斑が軽微        △
横段塗り斑がある        ×
【００３３】
（３）クリップ外れ
テンターのクリップでフィルムの耳がつかめない回数を数えた。
【００３４】
（４）総合評価
横段塗り斑とクリップ外れでフィルムの製品レベルを総合判定した。
横段（Ｒ）が１０％を超える          ×：製品不可レベル
横段（目視）が×                    ×：製品不可レベル
クリップ外れが２回以上              ×：製品不可レベル
上記以外                            ○：製品レベル
【００３５】
（５）フィルムの張力（Ｔ）
張力検出ロール６の両端に取り付けたロードセル５の合力Ｆ（Ｋｇ）を測定し、フィルムと張力検出ロールの抱き角α（接触する範囲の中心角）、および塗工部のフィルム幅Ｂ（ｍ）を用い次式で求めた。
Ｔ（Ｋｇ／ｍ）＝Ｆ／２／Ｂ／ｓｉｎα
【００３６】
（６）固有粘度
オルソクロロフェノール溶媒による溶液の粘度を３５℃にて測定し求めた。
【００３７】
（７）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＪＩＳ  Ｋ２１７１に準じて、デュポン製  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｔ２０００型  示差熱量計（ＤＳＣ）にて、１０℃／分の昇温速度にて測定した。
【００３８】
［実施例１］
図１に示す装置を用い二軸延伸フィルムの製膜中に塗布を行った。
まず、カオリンを少量添加した固有粘度が０．６５ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ：７０℃）のペレットを１８０℃で４時間乾燥した後に、２７０〜３００℃に加熱された押出機に供給し、押出し成形ダイによりシート状に成形した。更に、このフィルムを表面温度２５℃の冷却ドラム上に静電気で密着固化させつつ、未延伸フィルムを得た。次いでこの未延伸フィルムを７５℃の加熱ロール群で予熱し、更に７５℃に加熱されたロールと５０℃に温調された一対のロールの周速差を利用し赤外線ヒーターで非接触に加熱しながら縦方向に３．１倍に縦延伸し、次いで２０〜５０℃のロール群で冷却し、製品部の厚みが２４０μｍの一軸延伸フィルムを得た。
【００３９】
この１０ｍ／分で製膜されている一軸延伸フィルムの製品部の片面に、後述の組成を有する塗液をフィルムスピードのおよそ１．２倍の周速で逆回転するグラビアロール１にて塗布しテンター８へと導いた。テンターはフィルム張力が７００Ｋｇ／ｍとなるよう速度調整し、ニップロール１０でフィルムの耳を把持しつつ該フィルムの両端をクリップ９で把持しながら１２０℃の熱雰囲気中で３．２倍に横延伸した。
【００４０】
こうして二軸延伸された厚み７５μｍの二軸延伸フィルムを連続２４時間の間製膜し、横段塗り斑の状況を表１に示した。得られたフィルムは製品レベルのフィルムであった。
尚、
グラビアロール１：
材質  セラミック溶射
線数  ６０
塗液：
酸成分がテレフタル酸（９０モル％）、イソフタル酸（６モル％）および５−スルホイソフタル酸カリウム（４モル％）、グリコール成分がエチレングリコール（９５モル％）およびネオペンチルグリコール（５モル％）の共重合ポリエステル（Ｔｇ＝６８℃）が８０重量％、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスカプリル酸アミドが５重量％、アクリル系樹脂微粒子（平均粒径：０．０３μｍ）が１０重量％およびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルが５重量％の組成からなる、固形分濃度８％の水性塗液。
【００４１】
ニップロール１０：
ハードクロムメッキのロールとＥＰＴのゴムロールのニップロールでα＝３°。
【００４２】
ＷＥＴ塗布量：
ｔｍｅａｎが５．２μｍであった。
【００４３】
［実施例２］
テンターの速度比率を落としてフィルム張力を４００Ｋｇ／ｍとし、テンターの入り口の前でフィルム両端の耳をガイド板７で持ち上げた以外は実施例１と同様に塗布した。得られたフィルムは表１の通り製品レベルのフィルムで、また連続２４時間の間、クリップ外れもなかった。
【００４４】
［比較例１］
テンターの速度比率を上げてフィルム張力を９００Ｋｇ／ｍとした以外は実施例１と同様に塗布した。表１の通り横段塗り斑が発生した。
【００４５】
［比較例２］
テンターの速度比率を落としてフィルム張力を２００Ｋｇ／ｍとした以外は実施例２と同様に塗布した。クリップ外れが発生し２４時間で製品ロールを得ることができなかった。
【００４６】
【表１】
2004174410.tif 000003
【００４７】
【発明の効果】
本発明のフィルムの製膜工程における塗布方法によれば、横段塗り斑がなく安定な塗布を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施態様を示したアプリケーターロールを含む塗布装置とテンターの側面図である。
【図２】本発明の一つの実施形態を示す塗布装置の平面図である。
【図３】本発明の一つの実施形態（フィルムの耳を持ち上げる手段がガイド板）を示す正面図である。
【図４】本発明の一つの実施形態（フィルムの耳を持ち上げる手段がロール）を示す正面図である。
【符号の説明】
１    アプリケーターロール（グラビアロール）
２    チャンバー
３    塗液
４    走行フィルム
５    ロードセル
６    張力検出ロール
７    ガイド板
８    テンター
９    クリップ
１０  ニップロール
１１  ＷＥＴ膜厚計
ａ    フィルムの走行方向
ｂ    アプリケーターロールの回転方向
ｃ    フィルムの振動方向
α    ニップロール１０の角度
【図１】
2004174410.tif 000004
【図２】
2004174410.tif 000005
【図３】
2004174410.tif 000006
【図４】
2004174410.tif 000007