JP6814226B2 - フィルム積層体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、脆性フィルムと靭性フィルムとを含むフィルム積層体の製造方法に関する。
従来、画像表示装置を構成する部材、例えば、表示素子の基板、有機ＥＬ素子の封止材、前面保護板等に、ガラス材、ガラス材を含む複合材等が用いられている。また、近年、画像表示装置の軽量薄型化が進んでおり、より薄いガラス材を用いることが要求されている。元来、ガラス材はその脆弱性に起因してハンドリング性が悪いという問題を有しているが、薄型化に伴い、その問題は顕著となっている。
そこで、ガラスフィルム等の脆性フィルムの製造においては、工程中での破損を防止してハンドリング性を確保するため、脆性フィルムを靱性フィルムで保護することが考えられる。
特許第４１２２１３９号明細書
しかしながら、ガラスフィルム等の脆性フィルムが非常に薄い場合、脆性フィルムに靱性フィルムを貼り合せる際にも、脆性フィルムが破損するという問題がある。特に、脆性フィルムが製造工程等に起因してうねりを持って搬送されている場合、貼り合せ時において、脆性フィルムにかかる圧力が一定にならず、脆性フィルムが容易に破損しやすくなる。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、脆性フィルムの破損を防止しつつ、該脆性フィルムに靭性フィルムを貼り付けることが可能なフィルム積層体の製造方法を提供することにある。
本発明のフィルム積層体の製造方法は、長尺状の脆性フィルムを搬送させながら、該脆性フィルムに長尺状の靭性フィルムを貼り合せることを含む、フィルム積層体の製造方法であって、対向する第１のロールと第２のロールとの間に、該脆性フィルムと該靭性フィルムとを走行させることにより、該脆性フィルムと該靭性フィルムとを貼り合せることを含み、該第１のロールのアスカーＣ硬度が、１〜７０である。
１つの実施形態においては、上記脆性フィルムの厚みが、２０μｍ〜３００μｍである。
１つの実施形態においては、上記第１のロールと第２のロールとの間で構成される上記脆性フィルムと上記靭性フィルムとの積層構造体にかかるニップ圧が０．０１ＭＰａ〜０．５ＭＰａである。
１つの実施形態においては、上記靭性フィルムの幅が、上記脆性フィルムの幅に対して、１％〜１１０％である。
１つの実施形態においては、上記靭性フィルムの脆性フィルムに対する接着力が、０．００５Ｎ／２５ｍｍ〜１０Ｎ／２５ｍｍである。
１つの実施形態においては、上記フィルム積層体の製造方法は、上記長尺状の靭性フィルムを送り出し、該靭性フィルムと上記脆性フィルムとを貼り合せる前に、該靭性フィルムおよび／または該脆性フィルム上に接着剤を塗布することを含む。
１つの実施形態においては、上記靭性フィルムが接着層付き靭性フィルムとして、前記フィルム積層体の製造方法に供され、長尺状の該靭性フィルムを送り出し、該靭性フィルム上に接着剤を塗布して接着層付き靭性フィルムを形成し、その後、該接着層付き靭性フィルムを巻き取らず、連続的に、靭性フィルムと脆性フィルムとの貼り合せを行う。
本発明によれば、脆性フィルムの破損を防止しつつ、該脆性フィルムに靭性フィルムを貼り合せることができる。
本発明の１つの実施形態によるフィルム積層体の製造方法を説明する概略図である。 本発明の１つの実施形態によるフィルム積層体の製造方法に供される脆性フィルムのうねりを説明する図である。
本発明の製造方法は、長尺状の脆性フィルムを搬送させながら、該脆性フィルムに長尺状の靭性フィルムを貼り合せる方法である。本発明の製造方法は、対向する第１のロールと第２のロールとの間に、該脆性フィルムと該靭性フィルムとを走行させることにより、該脆性フィルムと該靭性フィルムとを貼り合せることを含む。対向する一対のロールのうち、少なくともひとつのロールは弾性ロールである。具体的には、第１のロールとして、弾性ロール（アスカーＣ硬度：１〜７０）が用いられる。
図１は、本発明の１つの実施形態によるフィルム積層体の製造方法を説明する概略図である。この実施形態においては、長尺状の脆性フィルム１０を搬送させながら、脆性フィルム１０と靭性フィルム２０とを積層し、対向する第１のロール３０と第２のロール４０との間に、脆性フィルム１０と靭性フィルム２０とを走行させる。第１のロール３０と第２のロール４０との間においては、脆性フィルム１０と靭性フィルム２０とが積層構造体を構成する。脆性フィルム１０と靭性フィルム２０との貼り合せは、長尺状の靭性フィルム２０を供給して、連続的に行われる。第１のロールは、脆性フィルム側に配置されてもよく、靭性フィルム側に配置されていてもよい。好ましくは、図示例のように、靭性フィルム側に配置される。
なお、図示例においては、脆性フィルム１０を水平方向に搬送させているが、脆性フィルム１０の搬送方向は特に限定されず、該搬送方向は、例えば、斜め上方向、斜め下方向、垂直上方向、垂直下方向等に設定され得る。脆性フィルムの搬送方法としては、ロール搬送、ベルト搬送等が挙げられる。
１つの実施形態においては、上記貼り合せの際、一対のロールに対して下方から脆性フィルムおよび靭性フィルムを挿入する（すなわち、脆性フィルムおよび靭性フィルムを下方から上方に向けて走行させる）。このようにすれば、空気の自重方向（下方向）とは反対方向に上記第１のロールおよび第２のロールが回転するため、脆性フィルムが空気を同伴することを抑制しながら、脆性フィルムと靭性フィルムとを貼り合せることができる。
脆性フィルム１０としては、破壊靭性値が０．１ＭＰａ／ｍ１／２〜１０ＭＰａ／ｍ１／２であるフィルムが用いられ得、例えば、ガラスフィルム、セラミックフィルム、半導体材料、アクリル樹脂等の脆性材料からなるフィルム等が挙げられる。破壊靭性値ＫＩＣは、所定サイズの脆性フィルム（幅２ｃｍ×長さ１５ｃｍ）の長手方向の端部（中央部分）に５ｍｍのクラックを入れた評価用サンプルについて、オートグラフ（例えば、島津製作所製の商品名「ＡＧ−Ｉ」；チャック間距離：１０ｃｍ、引っ張り速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ）により長手方向に引っ張り応力を加えクラックからのサンプル破断時の応力σを測定し、該応力σ、クラック長ａ、サンプル幅ｂを下記式に代入して求められる。
Figure 0006814226
代表的には、上記脆性フィルム１０は、ガラスフィルムである。該ガラスフィルムは、例えば、シリカやアルミナ等の主原料と、芒硝や酸化アンチモン等の消泡剤と、カーボン等の還元剤とを含む混合物を、１４００℃〜１６００℃の温度で溶融し、薄板状に成形した後、冷却して作製される。上記ガラスフィルムの薄板成形方法としては、例えば、スロットダウンドロー法、フュージョン法、フロート法等が挙げられる。１つの実施形態においては、薄板状に成形された脆性フィルム１０（例えば、ガラスフィルム）は、そのまま（すなわち、巻き取ることなく）、本発明の製造方法に供される。
上記脆性フィルム１０の厚みは好ましくは３００μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ〜３００μｍであり、さらに好ましくは２０μｍ〜２００μｍであり、特に好ましくは２０μｍ〜１００μｍであり、もっとも好ましくは２０μｍ〜５０μｍである。本発明においては、非常に薄い脆性フィルム（代表的にはガラスフィルム）を用いても、該ガラスの破損が防止される。「脆性フィルムの厚み」とは、靭性フィルムが貼り付けられる部分の厚みである。
上記脆性フィルム１０の幅は、好ましくは５０ｍｍ〜２０００ｍｍであり、より好ましくは１００ｍｍ〜１０００ｍｍである。
上記脆性フィルム１０の長さは、好ましくは１００ｍ以上であり、より好ましくは５００ｍｍ以上である。本発明によれば、長い脆性フィルムを供給して、破損なく、該脆性フィルムと靭性フィルムとの貼り合せを連続的に行うことができる。
１つの実施形態においては、上記脆性フィルム１０は、うねりを有して搬送されている。従来のニップロールを用いて貼り合わせを行うと、脆性フィルムがうねりを有して搬送されている場合、押圧時の脆性フィルムの破損を回避することが困難であるが、本発明の製造方法によれば、このような場合でも、脆性フィルムの破損を防止して、脆性フィルムと靭性フィルムとを貼り合せることができる。なお、本明細書において、「うねりを有して搬送される」とは、脆性フィルムを側方から見たときに、図１のように、脆性フィルムが波状に搬送されている状態をいう。
上記うねりは、脆性フィルムを構成する材料、製造工程における製造条件等に起因して発生するものであり、その大きさは特に制限されない。図２に示すように、うねりを曲率半径Ｒで表せば、該曲率半径Ｒは、１つの実施形態においては０．３ｍｍ以上であり、別の実施形態においては７ｍｍ以上であり、さらに別の実施形態においては１７ｍｍ以上であり、さらに別の実施形態においては３４ｍｍ以上である。上記曲率半径Ｒの上限は、例えば、１７０ｍｍである。
上記靭性フィルム２０としては、脆性フィルムよりも破壊靱性値が大きいフィルムが用いられ得る。靭性フィルム２０としては、例えば、破壊靭性値が２ＭＰａ／ｍ１／２〜２０ＭＰａ／ｍ１／２であるフィルムが用いられ得、例えば、任意の適切な靭性材料から構成されるフィルムが用いられ得る。１つの実施形態においては、上記靭性フィルム２０として樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ナイロン、セロファン、シリコーン樹脂等が挙げられる。
１つの実施形態においては、上記靭性フィルムは、接着層を付与して、接着層付き靭性フィルムとして上記製造方法に供される。上記接着層を構成する材料としては、例えば、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤等が挙げられる。また、接着層を構成する材料として、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基等の環状エーテル基を有する樹脂を用いてもよい。また、硬化性の接着剤を用いてもよい。なお、本明細書において、接着層は粘着層を含む概念であり、接着剤は粘着剤を含む概念である。
１つの実施形態においては、接着層付き靭性フィルムを用いる場合、好ましくは、長尺状の靭性フィルムを送り出し、靭性フィルム上に接着剤を塗布して接着層を形成し、その後、接着層付き靭性フィルム（靭性フィルム／接着層の積層体）を巻き取らず、連続的に、靭性フィルムと脆性フィルムとの貼り合せを行う。
別の実施形態においては、長尺状の靭性フィルム（例えば、接着層を含まない靭性フィルム）を送り出した後、靭性フィルムと脆性フィルムとを貼り合せる前に、靭性フィルムおよび／または脆性フィルム上に接着剤を塗布する。
粘着剤または接着剤の塗布方法としては、気体ドクターコーティング、ブレードコーティング、ナイフコーティング、リバースコーティング、トランスファロールコーティング、グラビアロールコーティング、キスコーティング、キャストコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、電着コーティング、ディップコーティング、ダイコーティング等のコーティング法；フレキソ印刷等の凸版印刷法、ダイレクトグラビア印刷法、オフセットグラビア印刷法等の凹版印刷法、オフセット印刷法等の平版印刷法、スクリーン印刷法等の孔版印刷法等の印刷法が挙げられる。硬化性の接着剤を用いる場合、靭性フィルムと脆性フィルムとを貼り合せた後、接着層を硬化させ得る。硬化方法としては、例えば、紫外光照射および／または加熱処理により硬化させる方法が挙げられる。紫外光照射の照射条件は、代表的には、照射積算光量が１００ｍＪ／ｃｍ２〜２０００ｍＪ／ｃｍ２であり、好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。
上記靭性フィルム２０の脆性フィルム１０に対する接着力は、好ましくは０．００５Ｎ／２５ｍｍ〜１０Ｎ／２５ｍｍである。靭性フィルムの接着力は、例えば、接着層を構成する材料等により調整することができる。１つの実施形態において、靭性フィルム２０を再剥離させる必要がある場合、靭性フィルム２０の脆性フィルム１０に対する接着力は、好ましくは０．００５Ｎ／２５ｍｍ〜１．０Ｎ／２５ｍｍであり、より好ましくは０．０５Ｎ／２５ｍｍ〜０．９Ｎ／２５ｍｍである。接着力は、靭性フィルムを脆性フィルムに貼着して３０分経過後に、粘着力測定装置（例えば、インストロン型引張試験機、島津製作所社製、オートグラフ）を用い、温度２３℃、湿度５０％ＲＨ、剥離方向１８０°、剥離速度３００ｍｍ／分の条件にて、測定することができる。
上記靭性フィルム２０の厚みは、好ましくは３μｍ〜２５０μｍであり、より好ましくは５μｍ〜２５０μｍであり、さらに好ましくは２０μｍ〜１５０μｍである。上記靭性フィルムが基材と接着層とから構成される場合、該基材の厚みは、好ましくは２μｍ〜２００μｍであり、より好ましくは１０μｍ〜１００μｍであり、接着層の厚みは、好ましくは１μｍ〜５０μｍであり、より好ましくは５μｍ〜３０μｍである。
上記靭性フィルム２０の幅は、上記脆性フィルム１０の幅に対して、１％〜１１０％である。靭性フィルムの幅は、該靭性フィルムを貼り合せる目的に応じて、適切な幅とされる。例えば、脆性フィルムの幅方向端部の補強を目的とする場合、靭性フィルムの幅は、脆性フィルムの幅に対して、好ましくは１％〜２０％であり、より好ましくは２％〜１５％である。また、脆性フィルムの全面を補強する場合、靭性フィルムの幅は、脆性フィルムの幅に対して、好ましくは８０％〜１１０％であり、より好ましくは９０％〜１００％である。
上記靭性フィルム２０の長さは、脆性フィルム１０の長さに応じて、任意の適切な長さとされ得る。
上記のとおり、第１のロール３０としては、弾性ロールが用いられる。第１のロール３０のアスカーＣ硬度（ＳＲＩＳ ０１０１規格に規定するスプリング式アスカーＣ型による硬度）は、１〜７０であり、好ましくは１０〜５０であり、より好ましくは１５〜４０であり、さらに好ましくは２０〜３５である。このような範囲であれば、脆性フィルム１０と靭性フィルム２０とを貼り合せる際に、脆性フィルム１０の破損が防止され、かつ、気泡のかみこみ等なく良好な貼り合せが実現される。
上記第１のロール３０は弾性体で形成される。該弾性体としては、例えば、シリコンゴムが挙げられる。また、第１のロールの別の具体例として、金属弾性ロールが挙げられる。金属弾性ロールは、金属薄膜で形成された中空のロール内に、風船のように気体を注入して構成される。気体の注入量（内圧）を調整することにより、硬度等を制御することができる。気体の注入量（内圧）は、好ましくは０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａである。
上記第１のロール３０の直径は、特に制限されず、例えば、２５ｍｍ〜２００ｍｍである。
上記第１のロール３０の幅は、特に制限されず、搬送する脆性フィルムの幅に応じて、適切に設定され得る。
上記第１のロール３０は、任意の適切な駆動機構により駆動可能な駆動ロールであってもよく、非駆動ロールであってもよい。
上記第２のロール４０としては、任意の適切なロールが用いられ得る。１つの実施形態においては、第２のロール４０として、弾性ロールが用いられる。弾性ロールとしては、例えば、上述の弾性ロールが用いられ得る。別の実施形態においては、第２の弾性ロール４０として、非弾性ロールが用いられる。非弾性ロールは、例えば、任意の適切な金属で形成される。
上記第２のロール４０の直径は、特に制限されず、例えば、２５ｍｍ〜２００ｍｍである。
上記第２のロール４０の幅は、特に制限されず、搬送する脆性フィルムの幅に応じて、適切に設定され得る。
上記第２のロール４０は、任意の適切な駆動機構により駆動可能な駆動ロールであってもよく、非駆動ロールであってもよい。
上記第１のロール３０および／または第２のロール４０の表面は、任意の適切な表面処理が施されていてもよい。表面処理の方法としては、例えば、硬質クロム等の金属膜を巻きつける方法、硬質クロム等をメッキする方法が挙げられる。
上記第１のロール３０と第２のロール４０とのギャップは、脆性フィルムと靭性フィルムとから構成される積層構造体の厚み（脆性フィルムと靭性フィルムと接着層との合計厚み）に対して、好ましくは９０％〜１００％であり、より好ましくは９５％〜９９．５％であり、さらに好ましくは９７％〜９９％である。このような範囲であれば、脆性フィルム１０と靭性フィルム２０とを貼り合せる際に、脆性フィルム１０の破損が防止され、かつ、気泡のかみこみ等なく良好な貼り合せが実現される。
第１のロールと第２のロールとの間で構成される上記脆性フィルムと上記靭性フィルムとの積層構造体にかかるニップ圧は、好ましくは０．０１ＭＰａ〜０．５ＭＰａであり、より好ましくは０．０１ＭＰａ〜０．２ＭＰａである。このような範囲であれば、脆性フィルム１０と靭性フィルム２０とを貼り合せる際に、脆性フィルム１０の破損が防止され、かつ、気泡のかみこみ等なく良好な貼り合せが実現される。なお、ニップ圧とは、一対のロールに狭持されている積層構造体へのロールからの圧力のことを言う。
本発明よれば、上記のようにして、脆性フィルムと靭性フィルムとの貼り合せが完了し、脆性フィルムと靭性フィルムとの積層体が得られ得る。本発明の製造方法によれば、脆性フィルムにかかる負荷を低減しつつ、靭性フィルムを良好に貼り合せることができる。１つの実施形態においては、脆性フィルムと靭性フィルムとの積層体はロール状に巻き取られ得る。別の実施形態においては、靭性フィルムは脆性フィルムの一時的な保護（例えば、脆性フィルム端部をスリットする際におけるスリット部分の保護）のために貼り合せられ、その後、脆性フィルム巻き取りの前に、靭性フィルムは剥離される。また、脆性フィルムの両面に靭性フィルムを積層する場合、一対のロール間で、２枚の靭性フィルムを積層してもよく、それぞれ別のロール間で２枚の靭性フィルムを積層してもよい。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
［実施例１］
長尺状のガラスフィルム（厚み：５０μｍ、幅：５００ｍｍ、破壊靭性値：０．７ＭＰａ／ｍ１／２）を、水平方向に搬送させながら、第１のロール（ウレタンゴム製、アスカーＣ硬度：１０、直径：７５ｍｍ）と第２のロール（ステンレス製、直径：７５ｍｍ）との間で、該ガラスフィルムと靭性フィルムとを貼り合せた。
なお、靭性フィルムは、ＰＥＴ基材（厚み：１００μｍ、幅２５ｍｍ、破壊靭性値：３ＭＰａ／ｍ１／２）と接着層（厚み：５μｍ）とから構成される。接着層はガラスフィルムと靭性フィルムとを接触させる直前に、ＰＥＴ基材にエポキシ系接着剤を塗布して形成した。また、ロールギャップは１５０μｍとし、ニップ圧は０．１ＭＰａとした。
また、ガラスフィルムは、曲率半径Ｒが３ｍｍのうねりを有して搬送させた。
［実施例２〜２２、比較例１〜６］
ガラスフィルムの厚み、第１のロールのアスカー硬度、ロールギャップおよびガラスフィルム搬送時のうねりの曲率半径Ｒを表１に示す条件としたこと以外は、実施例１と同様にして、ガラスフィルムと靭性フィルムとを貼り合せた。
［評価］
実施例および比較例において、ガラスフィルムと靭性フィルムとを貼り合せる際に、ガラスフィルムが破損するか否かを確認した。
表１中、５００ｍ以上ガラスフィルムの破損なく、ガラスフィルムと靭性フィルムとを連続的に貼り合せることが可能であった場合を○、搬送長さ５００ｍ未満でガラスフィルムに破損が生じた場合を×とする。
Figure 0006814226
本発明の製造方法は、表示素子の基板、有機ＥＬ素子の封止材、全前保護板等に好適に用いられ得る。
１０ 脆性フィルム
２０ 靭性フィルム

Claims (8)

  1. 長尺状の脆性フィルムを搬送させながら、該脆性フィルムに長尺状の靭性フィルムを貼り合せることを含む、フィルム積層体の製造方法であって、
    対向する第１のロールと第２のロールとの間に、該脆性フィルムと該靭性フィルムとを走行させることにより、該脆性フィルムと該靭性フィルムとを貼り合せることを含み、
    該第１のロールのアスカーＣ硬度が、１０〜５０であり、
    該第１のロールと該第２のロールとの間で構成される該脆性フィルムと該靭性フィルムとの積層構造体にかかるニップ圧が０．０１ＭＰａ〜０．５ＭＰａである、
    フィルム積層体の製造方法。
  2. 前記脆性フィルムの厚みが、２０μｍ〜３００μｍである、請求項１に記載のフィルム積層体の製造方法。
  3. 前記第１のロールと前記第２のロールとのギャップが、前記脆性フィルムと前記靭性フィルムと接着層との合計厚みに対して、９０％〜１００％である、請求項１または２に記載のフィルムの製造方法。
  4. 前記脆性フィルムと前記靭性フィルムとを貼り合せる際、前記第１のロールおよび前記第２のロールに対して下方から該脆性フィルムおよび該靭性フィルムを挿入する、請求項１から３のいずれかに記載のフィルムの製造方法。
  5. 前記靭性フィルムの幅が、前記脆性フィルムの幅に対して、１％〜１１０％である、請求項１から４のいずれかに記載のフィルム積層体の製造方法。
  6. 前記靭性フィルムの脆性フィルムに対する接着力が、０．００５Ｎ／２５ｍｍ〜１０Ｎ／２５ｍｍである、請求項１から５のいずれかに記載のフィルム積層体の製造方法。
  7. 前記長尺状の靭性フィルムを送り出し、該靭性フィルムと前記脆性フィルムとを貼り合せる前に、該靭性フィルムおよび／または該脆性フィルム上に接着剤を塗布することを含む、請求項１から６のいずれかに記載のフィルム積層体の製造方法。
  8. 前記靭性フィルムが接着層付き靭性フィルムとして、前記フィルム積層体の製造方法に供され、
    長尺状の該靭性フィルムを送り出し、該靭性フィルム上に接着剤を塗布して接着層付き靭性フィルムを形成し、その後、該接着層付き靭性フィルムを巻き取らず、連続的に、靭性フィルムと脆性フィルムとの貼り合せを行う、
    請求項１から６のいずれかに記載のフィルム積層体の製造方法。
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