JP2014226620A - 薄膜の形成方法および薄膜 - Google Patents
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Abstract
【課題】膜厚の均一性に優れた薄膜の安定的な形成が可能である薄膜の形成方法を提供する。
【解決手段】薄膜の形成方法は、搬送手段により搬送される基材90に向けて、ダイヘッド2から塗布液80を吐出し薄膜82を形成する方法であって、前記ダイヘッド2は、前記基材90の搬送方向の上流に位置し外側側面部221とスリット側側面部212とランド部213を有する上流側リップ21と、前記基材90の搬送方向の下流に位置し外側側面部221とスリット側側面部212とランド部213を有する下流側リップ22と、前記上流側リップ21と前記下流側リップ22の間に位置するスリット部23とを有するものであり、前記ダイヘッド2から供給される前記塗布液80のビード81の上流側の端部が、前記上流側リップ21のランド部213の上流側の縁に位置するように制御することを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】薄膜の形成方法は、搬送手段により搬送される基材90に向けて、ダイヘッド2から塗布液80を吐出し薄膜82を形成する方法であって、前記ダイヘッド2は、前記基材90の搬送方向の上流に位置し外側側面部221とスリット側側面部212とランド部213を有する上流側リップ21と、前記基材90の搬送方向の下流に位置し外側側面部221とスリット側側面部212とランド部213を有する下流側リップ22と、前記上流側リップ21と前記下流側リップ22の間に位置するスリット部23とを有するものであり、前記ダイヘッド2から供給される前記塗布液80のビード81の上流側の端部が、前記上流側リップ21のランド部213の上流側の縁に位置するように制御することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、薄膜の形成方法および薄膜に関する。
基材上に薄膜を形成するための装置として、ダイヘッドを備えた塗布装置が広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
このような塗布装置を用いることにより、他の塗布法を用いた場合に比べて、厚みが小さい膜を比較的安定的に形成することができるという利点がある。
しかしながら、膜厚の均一性のさらなる向上が求められており、その要求には、従来の技術では対応できない。
本発明の目的は、膜厚の均一性に優れた薄膜の安定的な形成が可能である薄膜の形成方法を提供すること、また、膜厚の均一性に優れた薄膜を提供することにある。
このような目的は、下記(1)〜(10)に記載の本発明により達成される。
(1) 搬送手段により搬送される基材に向けて、ダイヘッドから塗布液を吐出し薄膜を形成する方法であって、
前記ダイヘッドは、前記基材の搬送方向の上流に位置し外側側面部とスリット側側面部とランド部を有する上流側リップと、前記基材の搬送方向の下流に位置し外側側面部とスリット側側面部とランド部を有する下流側リップと、前記上流側リップと前記下流側リップの間に位置するスリット部とを有するものであり、
前記ダイヘッドから供給される前記塗布液のビードの上流側の端部が、前記上流側リップのランド部の下流側の縁に位置するように制御することを特徴とする薄膜の形成方法。
(1) 搬送手段により搬送される基材に向けて、ダイヘッドから塗布液を吐出し薄膜を形成する方法であって、
前記ダイヘッドは、前記基材の搬送方向の上流に位置し外側側面部とスリット側側面部とランド部を有する上流側リップと、前記基材の搬送方向の下流に位置し外側側面部とスリット側側面部とランド部を有する下流側リップと、前記上流側リップと前記下流側リップの間に位置するスリット部とを有するものであり、
前記ダイヘッドから供給される前記塗布液のビードの上流側の端部が、前記上流側リップのランド部の下流側の縁に位置するように制御することを特徴とする薄膜の形成方法。
(2) 前記ダイヘッドと前記基材とのギャップをH[μm]、前記薄膜の厚さをt[μm]としたとき、1≦H/t≦5の関係を満足する上記(1)に記載の薄膜の形成方法。
(3) 前記搬送手段は、バックアップローラである上記(1)または(2)に記載の薄膜の形成方法。
(4) 前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記下流側リップの前記ランド部の長さが、前記上流側リップの前記ランド部よりも短いものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
(5) 前記塗布液の供給は、前記塗布液のビードの上流側を減圧した状態で行うものである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
(6) 前記上流側リップの前記ランド部は、前記スリット部の長手方向に垂直な面と略平行である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
(7) 前記下流側リップの前記ランド部は、前記スリット部の長手方向に垂直な面と略平行である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
(8) 前記基材の搬送速度をU[m/秒]、
前記塗布液のビードの上流側の圧力をPVAC[Pa]、
前記塗布液のビードの下流側の圧力をP0[Pa]、
前記塗布液の粘度をμ[Pa・s]、
前記塗布液の表面張力をσ[N/m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記下流側リップの前記ランド部の長さをLd[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記上流側リップの前記ランド部の長さをLU[m]、
前記下流側リップの前記ランド部の最下流の縁と前記基材との距離をHD[m]、
前記薄膜の膜厚をt[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面に対する前記下流側リップの前記ランド部の傾きをa=(z1−z2)/Ld、
前記スリット部の長手方向を軸としたときの当該軸に垂直な面であって、前記基材の搬送手段の表面のうち前記軸方向について最も上流側の部位を含む面と、前記下流側リップのスリット側の縁との距離をb[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面に対する前記上流側リップの前記ランド部の傾きをc=(z3−z4)/Lu
前記軸に垂直な面であって、前記基材の搬送手段の表面のうち前記軸方向について最も上流側の部位を含む面と、前記上流側リップのスリット側の縁との距離をd[m]としたとき、以下の関係を満足する上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
(ただし、Ca=μU/σ)
前記塗布液のビードの上流側の圧力をPVAC[Pa]、
前記塗布液のビードの下流側の圧力をP0[Pa]、
前記塗布液の粘度をμ[Pa・s]、
前記塗布液の表面張力をσ[N/m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記下流側リップの前記ランド部の長さをLd[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記上流側リップの前記ランド部の長さをLU[m]、
前記下流側リップの前記ランド部の最下流の縁と前記基材との距離をHD[m]、
前記薄膜の膜厚をt[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面に対する前記下流側リップの前記ランド部の傾きをa=(z1−z2)/Ld、
前記スリット部の長手方向を軸としたときの当該軸に垂直な面であって、前記基材の搬送手段の表面のうち前記軸方向について最も上流側の部位を含む面と、前記下流側リップのスリット側の縁との距離をb[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面に対する前記上流側リップの前記ランド部の傾きをc=(z3−z4)/Lu
前記軸に垂直な面であって、前記基材の搬送手段の表面のうち前記軸方向について最も上流側の部位を含む面と、前記上流側リップのスリット側の縁との距離をd[m]としたとき、以下の関係を満足する上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
(9) 0.005<Ld/LU<1の関係を満足する上記(8)に記載の薄膜の形成方法。
(10) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の方法を用いて形成されたことを特徴とする薄膜。
本発明によれば、膜厚の均一性に優れた薄膜の安定的な形成が可能である薄膜の形成方法を提供すること、また、膜厚の均一性に優れた薄膜を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
図1は、本発明の薄膜の形成方法で用いる塗布装置の好適な実施形態を示す断面図、図2は、図1に示す塗布装置のダイヘッド付近の拡大断面図である。なお、図中のバックアップローラ1および基材90の近傍の矢印は、バックアップローラ1による基材90の搬送方向を示す。また、図2中では、塗布液、薄膜の表示を省略した。また、本明細書で参照する図面は、構成の一部を誇張して示したものであり、実際の寸法等を正確に反映したものではない。
図1は、本発明の薄膜の形成方法で用いる塗布装置の好適な実施形態を示す断面図、図2は、図1に示す塗布装置のダイヘッド付近の拡大断面図である。なお、図中のバックアップローラ1および基材90の近傍の矢印は、バックアップローラ1による基材90の搬送方向を示す。また、図2中では、塗布液、薄膜の表示を省略した。また、本明細書で参照する図面は、構成の一部を誇張して示したものであり、実際の寸法等を正確に反映したものではない。
塗布装置100は、搬送される基材90に塗布液80を塗布するものである。
図1に示すように、塗布装置100は、搬送される基材90を搬送するための搬送手段としてのバックアップローラ1と、塗布液80を吐出するダイヘッド2とを備えている。
図1に示すように、塗布装置100は、搬送される基材90を搬送するための搬送手段としてのバックアップローラ1と、塗布液80を吐出するダイヘッド2とを備えている。
ダイヘッド2は、基材90の搬送方向の上流側に位置する上流側リップ21と、基材90の搬送方向の下流側に位置する下流側リップ22と、上流側リップ21と下流側リップ22との間に位置するスリット部23とを有するものである。
上流側リップ21は、外側側面部211と、スリット側側面部212と、バックアップローラ(搬送手段)1(基材90)に対向するランド部(上流側ランド部)213とを有している。
下流側リップ22は、外側側面部221と、スリット側側面部222と、バックアップローラ(搬送手段)1(基材90)に対向するランド部(下流側ランド部)223とを有している。
塗布装置100では、バックアップローラ1により支持された状態で連続走行する基材90の表面に向かってダイヘッド2の先端から塗布液80が吐出され、ダイヘッド2と基材90との間にビード81が形成される。そして、基材90の表面に塗布液80が塗布され、基材90上に塗布膜(薄膜82)が形成される。
そして、薄膜82の形成時には、ビード81の上流側の端部が、上流側リップ21のランド部213の下流側(スリット側)の縁2132に位置するように制御する。これにより、形成される薄膜82の膜厚の変動を特に小さいものとし、膜厚の均一性を特に高いものとすることができることを、本発明者は鋭意研究の結果見出した。より詳しく説明すると、広い塗布条件において、ビード81の形状の安定性を優れたものとすることができ、上流側リップ21の外側側面部211への塗布液80の濡れ上がり(leakage)や、ビード破壊(bead break)等を確実に防止するだけでなく、搬送手段としてのバックアップローラ1の偏心等による、基材90とダイヘッド2との距離の変動等や、雰囲気圧の微小な変動(例えば、減圧度)等の影響(外乱)による薄膜82の微小な膜厚の変動も効果的に抑制することができ、均一な厚さの薄膜82を安定的に形成することができる。また、外乱による悪影響を防止・抑制することができるため、装置を構成する部材(例えば、バックアップローラ等)の精密度の要求基準や、製造条件の精密度(例えば、減圧度の均一性等)の要求基準を低くすることができるため、製造される薄膜の信頼性を高いものとしつつ、薄膜の生産性を向上させ、薄膜の製造コストを低下させることができる。薄膜82の形成時における、ビード81の上流側の端部と、上流側リップ21との位置関係については、後に詳述する。
図示の構成では、基材90の搬送方向が上方である部位で、塗布液80が付与される。
図示の構成では、基材90の搬送方向が上方である部位で、塗布液80が付与される。
スリット部23の上流側には、マニホールド24が設けられている。
マニホールド24は、ダイヘッド2に供給された塗布液80を、塗布幅方向へ拡流する液溜め部である。図示の構成では、マニホールド24の断面形状は、略円形であるが、これに限定されるものではなく、例えば、半円形、台形等の矩形等であってもよい。
マニホールド24は、ダイヘッド2に供給された塗布液80を、塗布幅方向へ拡流する液溜め部である。図示の構成では、マニホールド24の断面形状は、略円形であるが、これに限定されるものではなく、例えば、半円形、台形等の矩形等であってもよい。
ダイヘッド2の上流側リップ21、下流側リップ22は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、少なくともランド部213およびランド部223は、金属材料で構成されたものであるのが好ましく、超硬合金で構成されたものであるのが好ましい。これにより、スリット部23の先端部分の強度、耐磨耗性等を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的な薄膜形成を行うことができる。超硬合金としては、例えば、タングステンカーバイド(WC)等の炭化物結晶粒子をCo、Ti、Ta、Nb等の結合金属によって結合したもの等が挙げられる。なお、WC結晶の平均粒径は3μm以下であることがより好ましい。これにより、表面形状の均質性や先端リップの耐摩耗性等をさらに優れたものとすることができる。
塗布液80の流路であるスリット部23の長手方向に垂直な面での、基材90の搬送方向についての、下流側リップ22のランド部223の長さ(以下、単に「ランド部223の長さ」ともいう)は、上流側リップ21のランド部213の長さ(以下、単に「ランド部213の長さ」ともいう)よりも短いものであるのが好ましい。これにより、安定塗工領域をより広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
上記のように、ランド部223の長さは、ランド部213の長さよりも短いものであるのが好ましいが、特に、以下のような関係を満足するのが好ましい。すなわち、ランド部223の長さをLd[mm]、ランド部213の長さをLU[mm]としたとき、0.005<Ld/LU<1の関係を満足するのが好ましく、0.05<Ld/LU<0.7の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、安定塗工領域をさらに広いものとすることができ、薄膜形成の安定性をさらに優れたものとすることができる。
上流側リップ21のランド部213の長さは、特に限定されないが、0.5mm以上10mm以下であるのが好ましく、0.5mm以上5mm以下であるのがより好ましい。これにより、形成される薄膜82の膜厚の変動をさらに小さいものとし、膜厚の均一性をさらに高いものとすることができることができる。また、安定塗工領域をより広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
下流側リップ22のランド部223の長さは、特に限定されないが、0.1mm以上3mm以下であるのが好ましく、0.1mm以上1.5mm以下であるのがより好ましい。これにより、安定塗工領域が高速塗布側に拡大し、より高速で安定に薄膜を作製することができる。
上記のように、塗布装置100は、搬送手段としてバックアップローラ1を備えている。本発明において、塗布装置は、バックアップローラ以外の搬送手段(例えば、ベルトコンベア)を備えるものであってもよいが、搬送手段としてのバックアップローラを備えるものであることにより、塗布装置の省スペース化を図ることができる。
バックアップローラ1の構成材料としては、例えば、鉄等の金属を好適に用いることができる。また、バックアップローラ1は、基部とその外周面側に設けられた被覆層とを有するものであってもよい。
また、バックアップローラ1の直径は、100mm以上400mm以下であるのが好ましい。
また、図示の塗布装置100は、上述したバックアップローラ1およびダイヘッド2に加え、さらに減圧チャンバー3を備えている。すなわち、ダイヘッド2の先端部分から基材90のビード81の接触部分までを含む領域の上流側に、ダイヘッド2と基材90との間に架設されるビード81の上流側を減圧するための減圧チャンバー3が設けられている。これにより、ビード81の形状の安定性を特に優れたものとすることができ、安定塗工領域をさらに広いものとすることができ、薄膜形成の安定性がさらに向上する。また、薄膜の形成時にビードの上流側を減圧する場合、雰囲気圧力の不本意な変動(外乱)が生じ易く、従来においては、この影響により、形成される薄膜の膜厚のばらつきが生じ易くなるという問題が顕著になっていたが、本発明によれば、薄膜の形成時にビードの上流側を減圧する場合であっても、上記のような問題を確実に防止・抑制することができる。すなわち、このような構成とした場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。
減圧チャンバー3は、内部に空間形成するバックプレート31、サイドプレート32、リアプレート33、およびボトムプレート34を有する箱形形状となっている。
バックプレート31は、減圧チャンバー3のうち基材90の搬送方向の最も上流側に位置し、基材90の幅方向に沿って配置される。サイドプレート32は、バックプレート31と垂直を成すように配置されて減圧チャンバー3の両側壁を構成し、バックアップローラ1と近接する縁部分(図示省略)がバックアップローラ1とほぼ同じ曲率を有する。リアプレート33は、ダイヘッド2の下方において、バックプレート31とほぼ平行に配置されている。ボトムプレート34は、減圧チャンバー3の底部分を構成し、バックプレート31、サイドプレート32、およびリアプレート33と縁部分において接合する。そして、バックプレート31と基材90との間、および、サイドプレート32と基材90との間には、所定の隙間が設けられている。
減圧チャンバー3は、吸引口およびエア配管41を介してブロア42に接続されている。エア配管41の途中には、バルブ43およびバッファ装置44が設けられている。ブロア42は、吸引口およびエア配管41を介して減圧チャンバー3内を吸引し、減圧チャンバー3内を負圧にする。バルブ43は、その開度に応じて減圧チャンバー3内の減圧度を調整する。バッファ装置44は、減圧チャンバー3内の圧力変動を小さくするための緩衝部としての役割を果たすものである。
減圧チャンバー3内には、減圧チャンバー3内の圧力を測定する圧力計45が設けられており、圧力計45の測定結果はコントローラ46に送られる。コントローラ46は、圧力計45の測定結果に基づいてバルブ43の開度を調節し、減圧チャンバー3内の圧力を所定の圧力に保つように構成されている。
z1(スリット部23の長手方向を軸Aとしたときの軸Aに垂直な面であって、基材90の搬送手段(バックアップローラ1)の表面のうち軸A方向について最も上流側の部位を含む面を面Fとしたときの、面Fと下流側リップ22のランド部223の最下流側の縁(最下流側縁)2232との距離)は、5μm以上600μm以下であるのが好ましく、10μm以上200μm以下であるのがより好ましい。
z2(スリット部23の長手方向を軸Aとしたときの軸Aに垂直な面であって、基材90の搬送手段(バックアップローラ1)の表面のうち軸A方向について最も上流側の部位を含む面を面Fとしたときの、面Fと下流側リップ22のランド部223のスリット側の縁(スリット側縁)2231との距離)は、6μm以上700μm以下であるのが好ましく、15μm以上300μm以下であるのがより好ましい。
z3(スリット部23の長手方向を軸Aとしたときの軸Aに垂直な面であって、基材90の搬送手段(バックアップローラ1)の表面のうち軸A方向について最も上流側の部位を含む面を面Fとしたときの、面Fと上流側リップ21のランド部213のスリット側の縁(スリット側縁)2132との距離)は、7μm以上750μm以下であるのが好ましく、20μm以上350μm以下であるのがより好ましい。
z4(スリット部23の長手方向を軸Aとしたときの軸Aに垂直な面であって、基材90の搬送手段(バックアップローラ1)の表面のうち軸A方向について最も上流側の部位を含む面を面Fとしたときの、面Fと上流側リップ21のランド部213の最上流側の縁(最上流側縁)2131との距離)は、8μm以上850μm以下であるのが好ましく、30μm以上450μm以下であるのがより好ましい。
上流側リップ21のランド部213は、スリット部23の長手方向に垂直な面と略平行であるのが好ましい。より具体的には、スリット部23の長手方向に垂直な面に対する上流側リップ21のランド部213の傾きは、5°以下であるのが好ましく、2°以下であるのがより好ましい。これにより、ビード81の形状の安定性を特に優れたものとすることができ、安定塗工領域をさらに広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
下流側リップ22のランド部223は、スリット部23の長手方向に垂直な面と略平行であるのが好ましい。より具体的には、スリット部23の長手方向に垂直な面に対する下流側リップ22のランド部223の傾きは、10°以下であるのが好ましく、8°以下であるのがより好ましい。これにより、ビード81の形状の安定性を特に優れたものとすることができ、安定塗工領域をさらに広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
また、塗布装置100は、ダイヘッド2よりも基材90の搬送方向の下流側に、光源5を備えている。これにより、塗布液80として、後述するエポキシワニスのような光硬化性の材料を用いる場合に、形成された薄膜82を速やかに硬化(固化)させることができる。その結果、薄膜82が形成された基材90の取り扱い性(取り扱いのし易さ)が向上し、例えば、薄膜82が形成された基材90を図示しない巻き取りローラで巻き取った場合等であっても、形成された薄膜82に損傷が生じることをより効果的に防止することができる。
光源5としては、例えば、UVランプ等を好適に用いることができる。
上述したように、本発明では、薄膜82の形成時において、ビード81の下流側の端部(上流側リップ21との接触部における下流側の端部)が、上流側リップ21のランド部213の下流側の縁2132に位置するように制御することにより、前記のような優れた効果が得られる。
上述したように、本発明では、薄膜82の形成時において、ビード81の下流側の端部(上流側リップ21との接触部における下流側の端部)が、上流側リップ21のランド部213の下流側の縁2132に位置するように制御することにより、前記のような優れた効果が得られる。
ビード81の上流側の端部(上流側リップ21と接触する面側の端部)は、上流側リップ21のランド部213の下流側の縁2132付近に位置するものであればよいが、縁2132と縁2132から上流側1mmとの間の領域に位置するものであるのが好ましく、縁2132と縁2132から上流側0.3mmとの間の領域に位置するものであるのがより好ましい。これにより、外乱の影響をより受けにくくなり、前述したような本発明の効果がより顕著に発揮される。
また、ランド部213の長さをL1[mm]、縁2132からビード81の上流側の端部までの長さをL2[mm]としたとき、0≦L2/L1≦0.3の関係を満足するのが好ましく、0≦L2/L1≦0.1の関係を満足するのがより好ましい。これにより、外乱の影響をより受けにくくなり、前述したような本発明の効果がより顕著に発揮される。
ダイヘッド2と基材90とのギャップをH[μm]、薄膜82の厚さをt[μm]としたとき、1≦H/t≦5の関係を満足するのが好ましく、1≦H/t≦3.5の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、形成される薄膜82の膜厚の変動をさらに小さいものとし、膜厚の均一性をさらに高いものとすることができることができる。また、安定塗工領域をより広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
塗布装置100においては、塗布液80として、例えば、光学補償シート用塗布液、反射防止フィルム用塗布液、防眩性付与液磁性塗布液、写真感光性用塗布液、磁性塗布液、視野角拡大用塗布液、表面保護液、帯電防止液、滑性用塗布液、カラーフィルタ用顔料液、その他の光学フィルム用塗布液等を用いることができるが、エポキシワニスを用いるのが好ましい。これにより、塗布液を用いて形成される膜の寸法安定性、耐熱性、耐水性、耐薬品性、電気絶縁性等の向上を図ることができる。
また、塗布液80は、希釈用の溶剤(溶媒、分散媒)を含むものであってのよい。希釈用の溶剤としては、例えば、水、各種のハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等を用いることができる。
本発明では、幅広い粘度範囲の塗布液を適用することができる。具体的には、塗布装置100では、塗布液80として、粘度が0.5mPa・s以上3000mPa・s以下(より好ましくは、1mPa・s以上500mPa・s以下)の液体を好適に使用することができる。なお、本明細書では、粘度の数値については、特に断りのない限り、20℃における粘度(粘性率)のことを示す。
また、本発明では、塗布液として幅広い表面張力の範囲の液体を適用することができる。具体的には、塗布液として、表面張力が0.01N/m以上0.1N/m以下(より好ましくは、0.02N/m以上0.08N/m以下)の液体を好適に使用することができる。なお、本明細書では、表面張力の数値については、特に断りのない限り、20℃における表面張力のことを示す。
また、基材90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、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、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、ポリアミド等の公知の各種プラスチックで構成されたもの、紙、Al、Cu、Sn等の金属箔等を用いることができる。また、基材90としては、複数の層を有する積層体や、組成が傾斜的に変化する傾斜材料等も用いることができる。
また、本発明では、幅広い膜厚領域にわたって、膜厚の均一性に優れた薄膜の安定的な形成が可能である。すなわち、本発明では、塗布液の塗布速度を広いものとすることができるともいうことができる。具体的には、塗布液80の塗布速度(バックアップローラ1の周速度)は、0.3m/分以上100m/分以下(より好ましくは、0.5m/分以上30m/分以下)とすることができる。
また、本発明で形成される膜の膜厚は、ウエット膜厚で0.1μm以上500μm以下(より好ましくは、1μm以上100μm以下)とすることができる。
基材90の搬送速度をU[m/秒]、ビード81の上流側の圧力(減圧チャンバー3内の圧力)PVAC[Pa]、前記塗布液のビードの下流側の圧力をP0[Pa]、塗布液80の粘度をμ[Pa・s]、塗布液80の表面張力をσ[N/m]、下流側リップ22のランド部223の長さをLd[m]、上流側リップ21のランド部213の長さをLU[m]、下流側リップ22のランド部223の最下流の縁と基材90との距離をHD[m]、薄膜82の膜厚(安定膜厚)をt[m]、スリット部23の長手方向に垂直な面に対する下流側リップ22のランド部223の傾きをa=(z1−z2)/Ld、スリット部23の長手方向を軸Aとしたときの軸Aに垂直な面であって、基材90の搬送手段(バックアップローラ1)の表面のうち軸A方向について最も上流側の部位を含む面Fと、下流側リップ22のスリット側縁2231との距離をb[m]、スリット部23の長手方向に垂直な面に対する上流側リップ21のランド部213の傾きをc=(z3−z4)/Lu、軸Aに垂直な面であって、基材90の搬送手段(バックアップローラ1)の表面のうち軸A方向について最も上流側の部位を含む面Fと、上流側リップ21のスリット側縁2132との距離をd[m]としたとき、以下の関係を満足するのが好ましい。
上記のような関係を満足することにより、ビード81の形状の安定性を特に優れたものとすることができ、安定塗工領域をさらに広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
また、0.005<Ld/LU<1の関係を満足するのが好ましく、0.05<Ld/LU<0.5の関係を満足するのがより好ましい。
基材90に対して塗布液80を塗布する際における、ビード81の上流側の圧力(減圧度)PVACは、−10000Pa以上0Pa未満であるのが好ましく、−5000Pa以上−100Pa以下であるのがより好ましい。これにより、ビード81の形状の安定性を特に優れたものとすることができ、安定塗工領域をさらに広いものとすることができ、薄膜形成の安定性を特に優れたものとすることができる。
本発明の薄膜は、前述したような本発明の方法を用いて形成されたものであることを特徴とする。
これにより、膜厚の均一性に優れた薄膜を提供することができる。
これにより、膜厚の均一性に優れた薄膜を提供することができる。
本発明の薄膜の厚さ(乾燥膜厚)は、特に限定されないが、0.05μm以上400μm以下であるのが好ましく、0.5μm以上80μm以下であるのがより好ましい。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の方法で用いる塗布装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、塗布装置を構成する各部材は、基材上に塗布液を適切に塗布することができれば、上述した実施形態で示したものに限定されない。
以下、本発明を具体的な実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
[1]塗布装置の製造
図1、図2に示すように、バックアップローラ、ダイヘッド、減圧チャンバー、UVランプ等を備え、表1に示すような条件を満足する塗布装置を製造した。
[1]塗布装置の製造
図1、図2に示すように、バックアップローラ、ダイヘッド、減圧チャンバー、UVランプ等を備え、表1に示すような条件を満足する塗布装置を製造した。
なお、バックアップローラはステンレスで構成されたもので、直径が250mmのものであり、ダイヘッドはステンレスで構成されたものであった。
[2]薄膜の製造
まず、塗布液として、粘度が100mPa・s、表面張力が0.02N/mのエポキシワニスを用意し、前記の塗布装置を用いて、塗布液を塗布する基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ:38μm)に、前記塗布液を塗布した。
まず、塗布液として、粘度が100mPa・s、表面張力が0.02N/mのエポキシワニスを用意し、前記の塗布装置を用いて、塗布液を塗布する基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ:38μm)に、前記塗布液を塗布した。
塗布液の塗布は、基材の外表面と下流側リップのランド部のスリット側の縁とのギャップ(z2−38)、および、基材の外表面と上流側リップのランド部のスリット側の縁とのギャップ(z3−38)(以下、これらを「基材の外表面とランド部とのギャップ」という)が、80μmとなり、上流側リップのランド部の下流側の縁からビードの上流側の端部までの長さL2が0.1mmとなるように設定し、ビードの上流側の圧力(減圧度)PVACを450Pa、基材の搬送速度を0.5[m/分]、塗布液の供給速度を2.3mL/分に設定し、薄膜の設定膜厚(ウェット膜厚)が30μmとなるように行った。
その後、光源としてのUVランプにより、エポキシワニスを硬化させ、目的とする薄膜(長さ:20m)を得た。
(実施例2〜7)
塗布装置を構成するダイヘッドの条件、基材の外表面とランド部とのギャップを表1に示すようなものにするとともに、ビードの上流側の圧力(減圧度)、基材の搬送速度、塗布液の供給速度を調整することにより、上流側リップのランド部の下流側の縁からビードの上流側の端部までの長さL2の設定値、薄膜の設定膜厚(ウェット膜厚)を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして薄膜を形成した。
塗布装置を構成するダイヘッドの条件、基材の外表面とランド部とのギャップを表1に示すようなものにするとともに、ビードの上流側の圧力(減圧度)、基材の搬送速度、塗布液の供給速度を調整することにより、上流側リップのランド部の下流側の縁からビードの上流側の端部までの長さL2の設定値、薄膜の設定膜厚(ウェット膜厚)を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして薄膜を形成した。
なお、前記各実施例は、いずれも、上記式(1)〜式(3)の条件を満足するものであった。
(比較例1〜8)
塗布装置を構成するダイヘッドの条件を表1に示すようなものにするとともに、ビードの上流側の圧力(減圧度)、基材の搬送速度、塗布液の供給速度、基材の外表面とランド部とのギャップHを調整することにより、上流側リップのランド部の下流側の縁からビードの上流側の端部までの長さL2および前記ギャップと膜厚の比率 H/tの設定値を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして薄膜を形成した。
塗布装置を構成するダイヘッドの条件を表1に示すようなものにするとともに、ビードの上流側の圧力(減圧度)、基材の搬送速度、塗布液の供給速度、基材の外表面とランド部とのギャップHを調整することにより、上流側リップのランド部の下流側の縁からビードの上流側の端部までの長さL2および前記ギャップと膜厚の比率 H/tの設定値を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして薄膜を形成した。
前記各実施例および比較例で用いた塗布装置の条件、上流側リップのランド部の下流側の縁からビードの上流側の端部までの長さL2の設定値、ギャップと膜厚の比率を表1にまとめて示した。
[3]評価
前記各実施例および比較例で得られた薄膜(乾燥薄膜)の長手方向の中央付近において、長さ800mm分だけ切り出し、薄膜の長手方向の各部位の膜厚、膜厚の標準偏差を求め、以下の基準に従い評価した。
前記各実施例および比較例で得られた薄膜(乾燥薄膜)の長手方向の中央付近において、長さ800mm分だけ切り出し、薄膜の長手方向の各部位の膜厚、膜厚の標準偏差を求め、以下の基準に従い評価した。
A:設定膜厚(乾燥膜厚)T[μm]に対する標準偏差σ[μm]の割合(σ/T)
が、1.5%未満である。
B:設定膜厚(乾燥膜厚)T[μm]に対する標準偏差σ[μm]の割合(σ/T)
が、1.5%以上2.5%未満である。
C:設定膜厚(乾燥膜厚)T[μm]に対する標準偏差σ[μm]の割合(σ/T)
が、2.5%以上である。
上記の評価の結果を表2に示した。
が、1.5%未満である。
B:設定膜厚(乾燥膜厚)T[μm]に対する標準偏差σ[μm]の割合(σ/T)
が、1.5%以上2.5%未満である。
C:設定膜厚(乾燥膜厚)T[μm]に対する標準偏差σ[μm]の割合(σ/T)
が、2.5%以上である。
上記の評価の結果を表2に示した。
表から明らかなように、本発明では、外乱の影響を受けにくく、膜厚の均一性が特に高い薄膜を得ることができたのに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。
100 塗布装置
1 バックアップローラ(搬送手段)
2 ダイヘッド
21 上流側リップ
211 外側側面部
212 スリット側側面部
213 ランド部(上流側ランド部)
2131 縁(最上流側縁)
2132 縁(スリット側縁)
22 下流側リップ
221 外側側面部
222 スリット側側面部
223 ランド部(下流側ランド部)
2231 縁(スリット側縁)
2232 縁(最下流側縁)
23 スリット部
24 マニホールド
3 減圧チャンバー
31 バックプレート
32 サイドプレート
33 リアプレート
34 ボトムプレート
41 エア配管
42 ブロア
43 バルブ
44 バッファ装置
45 圧力計
46 コントローラ
5 光源
80 塗布液
81 ビード
82 薄膜
90 基材
F 面
A 軸
1 バックアップローラ(搬送手段)
2 ダイヘッド
21 上流側リップ
211 外側側面部
212 スリット側側面部
213 ランド部(上流側ランド部)
2131 縁(最上流側縁)
2132 縁(スリット側縁)
22 下流側リップ
221 外側側面部
222 スリット側側面部
223 ランド部(下流側ランド部)
2231 縁(スリット側縁)
2232 縁(最下流側縁)
23 スリット部
24 マニホールド
3 減圧チャンバー
31 バックプレート
32 サイドプレート
33 リアプレート
34 ボトムプレート
41 エア配管
42 ブロア
43 バルブ
44 バッファ装置
45 圧力計
46 コントローラ
5 光源
80 塗布液
81 ビード
82 薄膜
90 基材
F 面
A 軸
Claims (10)
- 搬送手段により搬送される基材に向けて、ダイヘッドから塗布液を吐出し薄膜を形成する方法であって、
前記ダイヘッドは、前記基材の搬送方向の上流に位置し外側側面部とスリット側側面部とランド部を有する上流側リップと、前記基材の搬送方向の下流に位置し外側側面部とスリット側側面部とランド部を有する下流側リップと、前記上流側リップと前記下流側リップの間に位置するスリット部とを有するものであり、
前記ダイヘッドから供給される前記塗布液のビードの上流側の端部が、前記上流側リップのランド部の下流側の縁に位置するように制御することを特徴とする薄膜の形成方法。 - 前記ダイヘッドと前記基材とのギャップをH[μm]、前記薄膜の厚さをt[μm]としたとき、1≦H/t≦5の関係を満足する請求項1に記載の薄膜の形成方法。
- 前記搬送手段は、バックアップローラである請求項1または2に記載の薄膜の形成方法。
- 前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記下流側リップの前記ランド部の長さが、前記上流側リップの前記ランド部よりも短いものである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記塗布液の供給は、前記塗布液のビードの上流側を減圧した状態で行うものである請求項1ないし4のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記上流側リップの前記ランド部は、前記スリット部の長手方向に垂直な面と略平行である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記下流側リップの前記ランド部は、前記スリット部の長手方向に垂直な面と略平行である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
- 前記基材の搬送速度をU[m/秒]、
前記塗布液のビードの上流側の圧力をPVAC[Pa]、
前記塗布液のビードの下流側の圧力をP0[Pa]、
前記塗布液の粘度をμ[Pa・s]、
前記塗布液の表面張力をσ[N/m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記下流側リップの前記ランド部の長さをLd[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面での、前記基材の搬送方向についての、前記上流側リップの前記ランド部の長さをLU[m]、
前記下流側リップの前記ランド部の最下流の縁と前記基材との距離をHD[m]、
前記薄膜の膜厚をt[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面に対する前記下流側リップの前記ランド部の傾きをa=(z1−z2)/Ld、
前記スリット部の長手方向を軸としたときの当該軸に垂直な面であって、前記基材の搬送手段の表面のうち前記軸方向について最も上流側の部位を含む面と、前記下流側リップのスリット側の縁との距離をb[m]、
前記スリット部の長手方向に垂直な面に対する前記上流側リップの前記ランド部の傾きをc=(z3−z4)/Lu
前記軸に垂直な面であって、前記基材の搬送手段の表面のうち前記軸方向について最も上流側の部位を含む面と、前記上流側リップのスリット側の縁との距離をd[m]としたとき、以下の関係を満足する請求項1ないし7のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
- 0.005<Ld/LU<1の関係を満足する請求項8に記載の薄膜の形成方法。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の方法を用いて形成されたことを特徴とする薄膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013109264A JP2014226620A (ja) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 薄膜の形成方法および薄膜 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013109264A JP2014226620A (ja) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 薄膜の形成方法および薄膜 |
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JP2014226620A true JP2014226620A (ja) | 2014-12-08 |
Family
ID=52126953
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---|---|---|---|
JP2013109264A Pending JP2014226620A (ja) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 薄膜の形成方法および薄膜 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2014226620A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016215108A (ja) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | 凸版印刷株式会社 | ダイコート装置 |
JP2021109152A (ja) * | 2020-01-11 | 2021-08-02 | 日本製紙株式会社 | 塗工液の塗工方法、及びハードコートフィルムの製造方法 |
JP2021115504A (ja) * | 2020-01-23 | 2021-08-10 | 日本製紙株式会社 | 塗工液の塗工方法、及びハードコートフィルムの製造方法 |
-
2013
- 2013-05-23 JP JP2013109264A patent/JP2014226620A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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