(57)【要約】【課題】ウェブ塗工におけるＵＶ照射による塗膜硬化で、基材の搬送速度を高めたときに生じる、同伴風による、基材と温調ロールの隙間原因の温調不良をなくし、硬化不足にならず、基材のシワやカールのない光学フィルムの製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】ＵＶあるいはＥＢ硬化型樹脂型塗液のフィルム基材へのウェブ塗工において、フィルム基材の塗膜面と対峙する面に温調ロールを設け、ＵＶあるいはＥＢを照射する光学フィルムの製造方法であって、前記温調ロールと前記フィルム基材上の塗膜面と対峙する面が接する位置の、前記フィルム基材の搬送における搬送入り側に、減圧機構を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型樹脂塗液をウェブ状のフィルム基材に塗工、乾燥し、フィルム基材の塗膜面に温調ロールを対峙し、紫外線を照射する光学フィルムの製造方法であって、
前記温調ロールと前記フィルム基材上の塗膜面と対峙する面が接する位置の、前記フィルム基材の搬送における上流側を減圧することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記フィルム基材の搬送方向及び幅方向のヤング率の変化が１．０ＧＰａ以下の範囲であり、初期ヤング率が２．０ＧＰａ以下の場合は、前記フィルム基材の搬送方向及び幅方向のヤング率の変化が０．５ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記温調ロールの、フィルム基材の搬送における搬送出側に温調機能を有するガイドロールを１又は２本以上用いること特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記フィルム基材の搬送における、フィルム基材にかけられるテンションが１０〜２００Ｎ／ｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法。
【請求項５】
紫外線を照射した光学フィルムの下記式で表される吸光度比Ａの値が０．２以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法。
吸光度比Ａ＝（後ＡＣ＝Ｃ（１４１０ｃｍ−１）／後ＡＣ＝Ｏ（１７３０ｃｍ−１））／（前ＡＣ＝Ｃ（１４１０ｃｍ−１）／前ＡＣ＝Ｏ（１７３０ｃｍ−１））
［後ＡＣ＝Ｃ、後ＡＣ＝Ｏ、前ＡＣ＝Ｃ、前ＡＣ＝Ｏはそれぞれの振動モードによる吸光度の値であり、前・後は硬化前・硬化後を示している。］
【請求項６】
少なくとも紫外線硬化型樹脂型塗液をフィルム基材にウェブ塗工する塗布部、乾燥ゾーンおよび前記フィルム基材の塗膜面と対峙する面に温調ロールが設けられた紫外線照射部を有する塗布装置であって、
前記温調ロールと前記フィルム基材上の塗膜面と対峙する面が接する位置の、前記フィルム基材の搬送における上流側に、減圧機構を備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
前記温調ロールの、フィルム基材の搬送における搬送出側に温調機能を有するガイドロールを１又は２本以上備えたことを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルム基材などのウェブ状の支持体上に硬化性樹脂を含む塗膜を塗布し、その塗膜を乾燥して硬化することで機能性膜を形成する光学フィルムの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に代表される各種ディスプレイ表面には、プラスチックフィルムからなる透明基材に機能性膜をコーティングしたコーティングフィルムが設けられている。
【０００３】
このコーティングフィルムの機能性膜としては、耐擦傷性や磨耗性を有するハードコート膜（以下ＨＣ膜）や、背景の写り込みによるコントラストが低下し、画面が見にくくなることを防止するための防眩処理膜・反射防止処理膜がある。
【０００４】
上記機能性膜は、基材上に硬化性樹脂を含む塗膜を塗布し、その塗膜を乾燥した後に硬化することで形成するのが主流である。
【０００５】
図２に一般的な光学フィルムの製造装置の概観図を示す。ここでは、ウエットコーティング法の１種であるグラビア塗工方法を示している。グラビア塗工方法での基材への塗液の塗布は、液受けパンと呼ばれる容器に塗液を供給し、グラビアロールによって掻き揚げられてドクター刃で計量された後基材に転写される。
【０００６】
ウエットコーティング法には、上記以外にもダイコーティングやコンマコーティング等様々な方法が存在するが、本発明はグラビア塗工に限定されず、どの方法であっても有効である。
【０００７】
塗布された膜は乾燥ゾーンに入ることで溶剤成分が蒸発し、主に硬化性樹脂のみになる。ここで、基材上の塗膜に紫外線を照射することで硬化する際、照射エネルギー・重合反応による基材温度上昇や、塗膜の硬化収縮により基材にシワやカールなどの変形が生じるという外観不良が生じることがある。
【０００８】
一方で、十分な線量が与えられない場合には機能性膜の硬化が不十分なものとなり、例えばＨＣ膜においては耐擦傷性等の膜特性や、基材と機能膜との密着性の低下などの問題が生じる。
【０００９】
このような外観不良に繋がる基材の変形や、十分な膜特性が得られない機能性膜をコーティングされたものは、商品価値を失うことに繋がってしまう。
【００１０】
上記のトレードオフに対して、基材を温調ロールに支持した状態で紫外線を照射することが提案、実施されている。空冷と比較して温度上昇を抑える効果が高い（特許文献１）。
【００１１】
しかしながら、図３に示す様に、基材の搬送速度を高めると、同伴風２５が増加し、基材と温調ロールの間に空気層２６のような隙間ができ、その空気層の存在により、温調ロールに基材が十分に支持されなくなり、冷却機能が低下し、基材のシワやカール等不良が発生してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−０６４０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ウェブ塗工におけるＵＶ照射による塗膜硬化で、基材の搬送速度を高めたときに増加する、同伴風による、基材と温調ロールの隙間原因の温調不良をなくし、硬化不足にならず、基材のシワやカールのない光学フィルムの製造方法及び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】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、紫外線硬化型樹脂塗液をウェブ状のフィルム基材に塗工、乾燥し、フィルム基材の塗膜面に温調ロールを対峙し、紫外線を照射する光学フィルムの製造方法であって、
前記温調ロールと前記フィルム基材上の塗膜面と対峙する面が接する位置の、前記フィルム基材の搬送における上流側を減圧することを特徴とする光学フィルムの製造方法である。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記フィルム基材の搬送方向及び幅方向のヤング率の変化が１．０ＧＰａ以下の範囲であり、初期ヤング率が２．０ＧＰａ以下の場合は、前記フィルム基材の搬送方向及び幅方向のヤング率の変化が０．５ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルムの製造方法である。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記温調ロールの、フィルム基材の搬送における搬送出側に温調機能を有するガイドロールを１又は２本以上用いること特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学フィルムの製造方法である。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記フィルム基材の搬送における、フィルム基材にかけられるテンションが１０〜２００Ｎ／ｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法である。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、紫外線を照射した光学フィルムの下記式で表される吸光度比Ａの値が０．２以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法である。
吸光度比Ａ＝（後ＡＣ＝Ｃ（１４１０ｃｍ−１）／後ＡＣ＝Ｏ（１７３０ｃｍ−１））／（前ＡＣ＝Ｃ（１４１０ｃｍ−１）／前ＡＣ＝Ｏ（１７３０ｃｍ−１））
［後ＡＣ＝Ｃ、後ＡＣ＝Ｏ、前ＡＣ＝Ｃ、前ＡＣ＝Ｏはそれぞれの振動モードによる吸光度の値であり、前・後は硬化前・硬化後を示している。］
また、請求項６に記載の発明は、少なくとも紫外線硬化型樹脂型塗液をフィルム基材にウェブ塗工する塗布部、乾燥ゾーンおよび前記フィルム基材の塗膜面と対峙する面に温調ロールが設けられた紫外線照射部を有する塗布装置であって、
前記温調ロールと前記フィルム基材上の塗膜面と対峙する面が接する位置の、前記フィルム基材の搬送における上流側に、減圧機構を備えたことを特徴とする塗布装置である。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、前記温調ロールの、フィルム基材の搬送における搬送出側に温調機能を有するガイドロールを１又は２本以上備えたことを特徴とする請求項６に記載の塗布装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の製造方法及び製造装置にあっては、硬化過程が、連続で搬送されるウェブ状の支持体の塗膜面と反対側の面を温調ロールで支持した状態で塗膜面側から塗膜に対して紫外線が照射され、且つ、前記ウェブ状の支持体の搬送に伴う同伴風２５を削減する目的で減圧機構を備えることを特徴とする。これにより、基材と温調ロールとの空気層２６が低下し、基材温度上昇と変形を抑えることが可能になる。
【００２１】
請求項２記載の製造方法及び製造装置にあっては、前記ウェブ状のフィルム基材において、硬化過程に伴う温度上昇がウェブ状のフィルム基材の搬送方向もしくは幅方向のヤング率の変化に対し１．０ＧＰａ以下の範囲（初期ヤング率（Ｅ）＜２ＧＰａでは、ヤング率変化（ΔＥ）＜０．５Ｇｐａ）であることを特徴とする。この範囲の温度上昇にすることで、基材のシワ等の変形が少ないコーティングフィルムの作製が可能になる。
【００２２】
請求項３記載の製造方法及び製造装置にあっては、温調機能を有するガイドロールを１又は２本以上用いることにより前記硬化工程後で塗膜の温度上昇を調節することを特徴とする。これにより、温調ロールの支持から離れたコーティングフィルムの温度制御が可能になり、基材の変形の少ないコーティングフィルムの作製領域の拡大が可能になる。
【００２３】
請求項４記載の製造方法及び製造装置にあっては、前記搬送時にウェブ状のフィルム基材にかけられるテンションが１０〜２００Ｎ／ｍの範囲にあることを特徴とする。この範囲でテンションを調整することで基材の変形の少ないコーティングフィルムの搬送が可能になる。
【００２４】
請求項５記載の製造方法及び製造装置にあっては、前記硬化工程よって作製された光学フィルムがＩＲ測定において、硬化前後の下記式で表される吸光度比Ａが０．２以下であることを特徴とする。硬化率をこの範囲にすることで十分な膜特性を得ることができる。吸光度比Ａ＝（後ＡＣ＝Ｃ（１４１０ｃｍ−１）／後ＡＣ＝Ｏ（１７３０ｃｍ−１））／（前ＡＣ＝Ｃ（１４１０ｃｍ−１）／前ＡＣ＝Ｏ（１７３０ｃｍ−１））
［後ＡＣ＝Ｃ、後ＡＣ＝Ｏ、前ＡＣ＝Ｃ、前ＡＣ＝Ｏはそれぞれの振動モードによる吸光度の値であり、前・後は硬化前・硬化後を示している。］
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の減圧機構を備えた硬化部を示した概念図である。
【図２】一般的な光学フィルムの製造装置を示した概念図である。
【図３】一般的な硬化部における、同伴風による空気層形成を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１に本発明による硬化部の説明図を示す。本発明の硬化部は、温調ロール１８の、フィルム基材１０の搬送における搬送入り側に減圧部を設け、搬送に伴う同伴風２５を減らす減圧機構２１を有す。
【００２７】
減圧機構２１は、搬送での同伴風２５を含む外気を吸引するための吸気口２３と、それを排気するための排気口２４を備えるものとする。排気口２４は真空ポンプ等の排気装置に繋がっており、フィルム基材１０が温調ロール１８に支持される直前の領域を減圧状態にすることを可能にする。
【００２８】
また、硬化後に温調機構を有するガイドロール１９も設置することで、温調ロール１８のみの温度制御より容易な温度制御を可能にし、運用の幅を広げることが可能になる。
【００２９】
硬化性樹脂の硬化は、主に紫外線を照射する高圧水銀ランプやメタルハライドランプに
よって成される。本発明での硬化条件は、基材の温度とＩＲ測定にて得られる吸光度比によって制御されるため、硬化に用いられる硬化材料や硬化に使用するランプ種・設置方法に限定されない。
【００３０】
この上記硬化条件は、事前に温調機構を有する万能試験機（オリンテック社製）等にてフィルム基材１０のヤング率を測定し変化量を測定することで運用可能温度領域を決定し、この範囲内の基材温度に収まる条件とする。
【００３１】
フィルム基材１０の連続的な搬送は、巻き出しや巻取りのテンション制御ロールによって制御される。印加するテンションが低すぎると、ロールとの十分な摩擦力が得られずスリップを生じるなどの搬送系の不具合が生じ、逆に高すぎると基材の変形量が大きくなりそれ自体が欠陥となりうるフィルム基材１０の変形になりかねない。よって、適度なテンションを調整することが大切である。
【００３２】
作製された光学フィルムは、ＩＲ測定において式1に示される吸光度比Ａを測定することで硬化の程度を確認する。この値が目安として０．２以下であれば、十分な硬化反応が起こり、望む膜特性を得ることが期待できる。
【実施例】
【００３３】
基材フィルムとして、厚さ８０μｍ、基材幅１０００ｍｍのトリアセチルセルロースフィルムを用い、グラビアコーターにて塗工液を塗布し塗膜を形成した。基材フィルム上の塗膜を乾燥させて塗膜に含まれる溶媒分を除去した後、ＵＶランプを用いて塗膜を硬化させ、コーティングフィルムを作製した。塗工液はハードコート材料であるアクリレートオリゴマーに開始剤を添加したものを用いた。
【００３４】
硬化部には、温調ロール１８前に設置された減圧機構２１を調整することで適度に空気層の厚さを減少させ、更に温調機能を有するガイドロール１９を用いることで温度調節を行い、可能照射強度範囲を広げている。
【００３５】
基材フィルム１０として使用した厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースフィルムは、事前にヤング率変化（ΔＥ）を測定し、ΔＥ＜１Ｇｐａの式より基材温度７５度以下の硬化条件でコーティングフィルムを作製した。
【００３６】
基材の温度確認は、ヒートラベルを用いて測温を行い上記温度より低い条件のＵＶ照射とした。
【００３７】
作製した膜は赤外吸収スペクトルの測定により、吸光度比Ａ＝０．１５となり、０．２以下であることを確認した。
【００３８】
作製した膜はＨＣ膜なので、ＨＣ膜として一般的な評価方法である鉛筆硬度、耐擦傷性、外観（シワ＋カール）、密着性の評価を行った。
【００３９】
＜鉛筆硬度＞コーティングフィルムのコーティング層に対し、ＪＩＳ−Ｋ−５４００に準拠し、５００ｇ加重で測定した。
【００４０】
＜耐擦傷性＞スチールウール（＃００００）により、コーティングフィルムのコーティング層に対し加重２５０ｇで１０往復擦り、傷のつき方を目視評価した。
【００４１】
＜外観（シワ＋カール）＞シワは、黒板の上にフィルムを置き、斜めから目視することで確認を行った。また、カールは１０×１０ｃｍに切ったコーティングフィルムのエッジ
の浮き上がりで評価した。
【００４２】
＜密着性＞コーティングフィルムのコーティング層に対し、１ｍｍ×１ｍｍ碁盤目の切り込みを正方形状に１００枡になる様に加えた。セロハン粘着テープによる剥離試験を実施した。
【００４３】
＜比較例１＞
減圧機構を除いた状態で、実施例と同様の条件下で膜を作製した。上記条件下では、基材温度はΔＥ＜１Ｇｐａの式で規定した７５度を上回り、微小なシワが作製した膜の表面に見られた。また、減圧機構を除いた状態で、積算光量を９０％とすることで基材温度をΔＥ＜１Ｇｐａの式で規定した７５度以下とすることができたが、作製した膜の鉛筆硬度は３Ｈと十分な硬度は得られなかった。
【００４４】
＜比較例２＞
温調ガイドロールを除いた状態で、実施例と同様の条件下で膜を作製した。上記条件下では、基材温度はΔＥ＜１Ｇｐａの式で規定した７５度を上回り、微小なシワが作製した膜の表面に見られた。また、温調ガイドロールを除いた状態で、積算光量を８５％とすることで基材温度をΔＥ＜１Ｇｐａの式で規定した７５度以下とすることができたが、作製した膜の鉛筆硬度は３Ｈと十分な硬度は得られなかった。
【００４５】
＜比較例３＞
減圧機構および温調ガイドロールを除いた状態で、実施例と同様の条件下で膜を作製した。上記条件下では、基材温度はΔＥ＜１Ｇｐａの式で規定した７５度を上回り、シワが作製した膜の表面に見られた。また、減圧機構および温調ガイドロールを除いた状態で、積算光量を６０％とすることで基材温度をΔＥ＜１Ｇｐａの式で規定した７５度以下とすることができたが、作製した膜の鉛筆硬度は２Ｈと十分な硬度は得られなかった。
【００４６】
【表１】
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この方法を用いることで、外観の両方に優れた機能性膜の作製範囲を広げることができ、硬化を必要とするコーティングフィルムに作製であれば遍く有効である。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・フィルム基材
１１・・・巻き出しロール
１２・・・バックアップロール
１３・・・グラビアロール
１４・・・液受けパン
１５・・・ドクター
１６・・・乾燥ゾーン
１７・・・紫外線照射装置
１８・・・温調ロール
１９・・・温調機構付きガイドロール
２０・・・巻取りロール
２１・・・減圧機構
２２・・・フィルム基材搬送方向
２３・・・吸気口
２４・・・廃棄口
２５・・・同伴風
２６・・・空気層
【図２】
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【図１】
2013184119.tif 000005
【図３】
2013184119.tif 000006