説明

塗布膜の乾燥方法及び装置並びに光学フィルムの製造方法

【課題】連続走行する帯状可撓性支持体に各種液状組成物を塗布して形成した長尺で広幅な塗布膜面を乾燥する場合に、単位面積及び単位時間当たりの乾燥速度が速い乾燥方法及び乾燥装置を提供する。
【解決手段】本発明は、塗布直後の走行位置に前記帯状可撓性支持体11と対向する位置にヒータ40を設け、該ヒータ40で前記帯状可撓性支持体11を加熱するとともに、前記可撓性支持体11の表面温度T(℃)、ヒータの表面温度T(℃)、空気の伝熱係数λ(W/m・K)、ヒータとウエブの距離をd(m)、伝熱効率ηとした際に、空気伝熱Q=λ/d・(T−T)、放射伝熱Q=η{(T+273)−(T+273)}、を用いて表される放射伝熱の割合Q/(Q+Q)が0.25以上0.6以下であることを特徴とする塗布膜の乾燥方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、塗布膜の乾燥方法及び装置に係り、特に、連続走行する帯状可撓性支持体(以下、ウェブと称する)に各種液状組成物を塗布して形成した長尺で広幅な塗布膜面を乾燥する塗布膜の乾燥方法及び装置並びに光学フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
連続走行するウェブに各種液状組成物を塗布して形成した長尺で広幅な塗布膜面を乾燥する乾燥方法及び装置としては、非塗布面側をロールで支持し、塗布面側にエア・ノズルから風を吹いて乾燥させる乾燥方法や、塗布面、非塗布面ともにエア・ノズルから風を吹いて、ウェブを浮上させた状態で乾燥させる非接触式のエア・フローティング乾燥方法が知られている。
【0003】
通常これらの風を吹かせて乾燥させる方法( 以下、熱風乾燥方法という)では、調湿した風を塗布面に吹きつけることにより、塗布面中に含まれる溶媒を蒸発させて乾燥させている。この熱風乾燥方法は乾燥効率に優れるものの、塗布面に直接または多孔板、整流板等を介して風をあてるために、この風によって塗布面が乱れて塗布層の厚さが不均一となってムラを生じたり、対流によって塗布面での溶媒の蒸発速度が不均一になったりして、いわゆるユズ肌( 非特許文献1参照)等が発生して、均一な塗布層が得られないという問題があった。
【0004】
特に、塗布液中に有機溶剤を含む場合には、このようなムラの発生は顕著である。この理由は、乾燥初期には塗布膜中に有機溶剤が十分に含まれた状態であり、この段階で有機溶剤の蒸発分布が生じると、その結果、塗布膜面に温度分布、表面張力分布を生じ、塗布膜面内で、いわゆるマランゴニー対流等の流動が起きることによる。このようなムラの発生は重大な塗布欠陥となる。塗布膜内に液晶を含む場合には、上記の乾燥ムラのみならず、吹きつける風によって塗布膜面の液晶の配向にズレが生じる等の問題もあった。
【0005】
これらの問題点を解決する方法として、特許文献2に塗布直後に乾燥ドライヤを設ける構成が示されている。ここでは、乾燥ドライヤを分割し、分割された部分に支持体の幅方向の一方端側から他方端側へ風速を制御しながら送風し乾燥させることにより、ムラの発生を抑える方法が開示されている。特許文献3には、同様の目的で乾燥ドライヤを分割するかわりに金網を設置する方法が開示されている。
【0006】
また、塗布液を高濃度化したり、塗布液に増粘剤を添加したりすることにより、塗布液の粘度を増加させ、これにより塗布直後の塗布膜面の乾燥風による流動を抑制する方法や、高沸点溶液を用いることにより、塗布直後の塗膜面の乾燥風による流動が発生してもレベリング効果によってムラの発生を防止する方法も知られている。しかしながら、塗布液を増粘させたり、高沸点溶液を使用する方法は、特許文献2で述べられているように、高速塗布適性をなくしたり、乾燥時間の増大をもたらしたりし、生産効率が極端に悪くなるという問題があった。
【0007】
乾燥風による塗布面の乾燥の不均一を防ぐため、塗布直後の風速を小さく制御する方法が、特許文献4に、また、風を吹きつけないで乾燥させる方法が、特許文献5、特許文献6、特許文献7等に開示されている。すなわち、特許文献5には、風を吹かないで、塗布液中の溶媒を蒸発させ回収し乾燥させる方法が開示されている。この方法は、ケーシング上部に支持体の入り口、出口を設け、ケーシング内では非塗布面を加熱して塗布面からの溶媒の蒸発を促進し、塗布面側に設置した凝縮板に結露させる方法で溶媒を凝縮させて溶媒を回収し塗布膜を乾燥する方法である。また、特許文献6には、水平に走行する支持体の上部でドラムを使って溶媒を回収する方法が開示されている。さらに、特許文献7では、特許文献6のレイアウトの改良方法についての提案がなされている。
【0008】
しかし、特許文献5に記載された方法では、加熱に熱水など高温のものを用い、かつ接触若しくはごく近接して使用するために、乾燥中の膜面温度はかなり高くなる。乾燥促進という観点では好ましい方向であるものの、実際には膜面温度が高くなりすぎると、塗布膜からの溶剤の乾燥が激しい速度で発生し乾燥の不均一が発生しやすくなったり、温度上昇に伴う塗膜粘度の低下が起こり、粘度低下に伴う流動が発生してムラを生じたりする。一方で、加熱手段を用いないと、溶剤蒸発による塗布膜の温度低下が起こり、ドライヤ後半では乾燥速度が著しく低下したり、プラッシング現象が発生したりという問題があった。
【0009】
そこで、これらの問題を解消する方法として、ウェブの非塗布面を赤外線ヒータで加熱する様々な方法が提案されている(特許文献8〜11参照)。
【0010】
例えば、特許文献8には、塗布直後の走行位置に、ケーシングで囲われ、赤外線ヒータによって乾燥を行うドライヤと、そのドライヤの下流側に熱風乾燥手段を設けて乾燥を行う乾燥方法が記載されている。この乾燥方法では、このドライヤ入口での塗布膜温度T1とドライヤ出口での塗布膜温度T2との温度差が5℃以下となるように加熱することによって、帯状可撓性支持体上の塗布膜を、乾燥ムラを伴うことなく効率よく乾燥させることができる。
【特許文献1】特公昭48−042903号公報
【特許文献2】特開2001−170547号公報(第3−5頁、第1図)
【特許文献3】特開平9−73016号公報(第5頁、第5図)
【特許文献4】特開2000−157923号公報(第2−3頁、第1図)
【特許文献5】英国特許第1401041号明細書
【特許文献6】米国特許第5168639号明細書
【特許文献7】米国特許第5694701号明細書
【特許文献8】特開2004−290776号公報
【特許文献9】特開2003−93953号公報
【特許文献10】特開平5−8372号公報
【特許文献11】特開平11−254642号公報
【非特許文献1】尾崎勇次著、『コーティング工学』、朝倉書店、1971年、293頁〜294頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、従来の方法は、塗布量を増加させたり、ライン速度を向上させたりした際に、乾燥ゾーンで乾燥が終結せずに乾燥ムラ故障が発生するという問題があった。この問題を解消するため、従来は、乾燥ゾーンを広げて装置を大型化しなければならなかった。
【0012】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、塗布量の増加やライン速度の向上の際に塗布ムラを発生させることなく塗布膜を乾燥させることのできる乾燥方法及び装置、並びに光学フィルムの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の請求項1は前記目的を達成するために、走行する帯状可撓性支持体に塗布された有機溶剤含有塗布液の塗布膜を乾燥させる塗布膜の乾燥方法において、塗布直後の走行位置に前記帯状可撓性支持体と対向する位置にヒータを設け、該ヒータで前記帯状可撓性支持体を加熱するとともに、前記可撓性支持体の表面温度T(℃)、ヒータの表面温度T(℃)、空気の伝熱係数λ(W/m・K)、ヒータとウェブの距離をd(m)、伝熱効率ηとした際に、空気伝熱Q=λ/d・(T−T)、放射伝熱Q=η{(T+273)−(T+273)}、を用いて表される放射伝熱の割合Q/(Q+Q)が0.25以上0.6以下であることを特徴とする塗布膜の乾燥方法を提供する。
【0014】
本発明の発明者は、ヒータをウェブに近づけた際の空気(伝導)伝熱に着目し、この空気伝熱を放射伝熱とともに利用することによって、単位面積、単位時間あたりの乾燥速度を向上させることができるという知見を得た。さらに、本発明の発明者は、空気伝熱を単に利用しただけでは塗布ムラが発生するおそれがあり、空気伝熱と放射伝熱とを適切な割合にすることによって塗布ムラを発生させることなく、乾燥速度を向上できるという知見を得た。
【0015】
請求項1の発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、放射伝熱の割合を0.25以上0.6以下にすることによって、塗布ムラを発生させることなく、乾燥速度を向上させることができる。
【0016】
請求項2は請求項1において、前記ヒータは、1μm以上15μm以下の波長を有する赤外線の放射率が90%以上である赤外線ヒータであることを特徴とする。
【0017】
請求項2の発明によれば、帯状可撓性支持体上の塗布膜に対して効率的に熱を供給することができる。
【0018】
請求項3は請求項1又は2のいずれかにおいて、前記ヒータと前記帯状可撓性支持体との間の距離は、1mm以上10mm以下であることを特徴とする。
【0019】
請求項3の発明によれば、空気伝熱を積極的に利用することができるので、塗布膜に効率的に熱を供給して乾燥速度を著しく向上させることができる。
【0020】
請求項4は請求項1〜3のいずれかにおいて、前記ヒータの表面温度は、80℃以上130℃以下であることを特徴とする。
【0021】
請求項4の発明によれば、空気伝熱を積極的に利用することができるので、塗布膜に効率的に熱を供給して乾燥速度を著しく向上させることができる。
【0022】
請求項5は請求項1〜4のいずれか1つに記載の乾燥方法によって乾燥された塗布膜を少なくとも1層有する光学フィルムを製造することを特徴とする光学フィルムの製造方法を提供する。
【0023】
請求項6は走行する帯状可撓性支持体に塗布された有機溶剤含有塗布液の塗布膜を乾燥させる塗布膜の乾燥装置において、塗布直後の走行位置に配設され、前記帯状可撓性支持体と対向する位置にヒータを備え、前記可撓性支持体の表面温度T(℃)、ヒータの表面温度T(℃)、空気の伝熱係数λ(W/m・K)、ヒータとウェブの距離をd(m)、伝熱効率ηとした際に、空気伝熱Q=λ/d・(T−T)、放射伝熱Q=η{(T+273)−(T+273)}、を用いて表される放射伝熱の割合Q/(Q+Q)が0.25以上0.6以下であることを特徴とする乾燥装置を提供する。
【0024】
請求項6の発明によれば、ヒータから放射伝熱により供給される熱量の割合が0.25以上0.60以下であるので、塗布ムラを発生させることなく乾燥速度を著しく向上させる乾燥装置を提供することができるようになった。
【0025】
請求項7の発明は請求項6において、前記ヒータは、1μm以上15μm以下の波長を有する赤外線の放射率が90%以上である赤外線ヒータであることを特徴とする。
【0026】
請求項7によれば、帯状可撓性支持体上の塗布膜に対して効率的に熱を供給することができる。
【0027】
請求項8の発明は請求項6又は7において、前記ヒータと前記帯状可撓性支持体との間の距離は、1mm以上10mm以下であることを特徴とする。
【0028】
請求項8によれば、ヒータによる帯状可撓性支持体上の塗布膜に対する伝熱において空気伝熱を積極的に利用することができるようになるので、塗布膜に効率的に熱を供給することができ乾燥速度を著しく向上させることができる。
【0029】
請求項9の発明は請求項6〜8のいずれかにおいて、前記ヒータの表面温度は、80℃以上130℃以下であることを特徴とする。
【0030】
請求項9によれば、ヒータによる帯状可撓性支持体上の塗布膜に対する伝熱において空気伝熱を積極的に利用することができるようになるので、塗布膜に効率的に熱を供給することができ乾燥速度を著しく向上させることができる。
【0031】
なお、有機溶剤とは、物質を溶解する性質をもつ有機化合物を意味し、トルエン、キシレン、スチレン等の芳香族炭化水素類、クロルベンゼン、オルトージクロルベンゼン等の塩化芳香族炭化水素類、モノクロルメタン等のメタン誘導体、モノクロルエタン等のエタン誘導体等を含む塩化脂肪族炭化水素類、メタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、エチルエーテル、1,4−ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、ノルマルヘキサン等の脂肪族炭化水素類、脂肪族または芳香族炭化水素、ノルマルヘキサン等の脂肪族炭化水素類、脂肪族または芳香族炭化水素の混合物等が該当する。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、ドライヤ内部に設けられたヒータから、放射伝熱のみならず空気伝熱をも利用して、走行する帯状可撓性支持体上の塗布膜に対して熱を効率良く供給することができることから、塗布膜の乾燥速度を著しく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下、図面に従って本発明に係る塗布膜の乾燥方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。図1は、本発明の塗布膜の乾燥方法及び装置が適用されるドライヤを組み込んだ塗布・乾燥ライン10の一例を示す概念図である。
【0034】
塗布・乾燥ライン10は、ロール状に巻回されたウェブ11を送り出す送出装置12、ウェブ11に塗布液を塗布するためバックアップロール13とエクストルージョンダイ(extrusion die) 14とを備えた塗布装置、ウェブ11上に塗布形成された塗布膜(以下、塗布層とも称する)15を乾燥するドライヤ(乾燥機)16、ウェブ(以下の説明において、塗布層が形成されたものを含む意味でも用いる)が走行する搬送経路を形成する多数のロール17,18,19及び塗布・乾燥により製造された製品20を巻き取る巻取装置21を備えている。
【0035】
ドライヤ16内にはガイドロール22,23が備えられ、それらガイドロールにより形成される搬送経路を塗布済みのウェブ11が走行することにより乾燥される。
【0036】
なお、ドライヤ16に備えられているヒータは、後述するような赤外線ヒータであることが好ましい。
【0037】
ドライヤ16で乾燥が進行した塗布済みウェブ11をさらに乾燥させるために下流側に熱風乾燥装置27を備えていることが好ましい。ロール17で支持しながら熱風乾燥装置27に塗布済みウェブ11を送り、さらに乾燥を進行させる。その後に、ロール18,19などで支持しながら製品20として巻取装置21で巻き取る。なお、ロール17,18,19は自由ロール,駆動ロールのいずれを用いても良い。
【0038】
熱風乾燥装置27としては、従来技術として使用されている、非塗布面側をロールで支持し、塗布面側にエア・ノズルから風を吹いて乾燥させるローラ搬送ドライヤ方式、塗布面、非塗布面ともにエア・ノズルから風を吹いて、ウェブを浮上させた状態、すなわちウェブがロール等に接触しないで乾燥させる非接触式のエアフローティングドライヤ方式、非接触式の乾燥方式の一種で、スペースを効率良く利用し、かつ効率良く乾燥させる弦巻き型の乾燥方式、等の乾燥装置が使用できる。いずれの方式の乾燥装置であっても、乾燥した空気を塗布層の表面に供給して塗布層を乾燥させる点では共通する。
【0039】
ウェブ11の材料としては、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、TAC(セルローストリアセテート)等の樹脂フィルム、紙、金属箔等を使用できる。また、塗布液としては、例えば、光学補償シートを製造する際に用いられるディスコティック液晶を含むものや、熱現像用感光材料に用いられるハロゲン化銀粒子を含むものなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、本発明においては、有機溶剤の組成比が50質量%以上の塗布液を用いることが好ましい。
【0040】
塗布装置には、図1に示すエクストルージョンダイ14方式以外のものも使用できる。たとえば、スロット・ダイコータ、ワイヤーバーコータ、ロールコータ、グラビアコータ、スライドホッパ塗布方式、カーテン塗布方式、等が使用できる。なお、塗布手段は、塗布面が水平方向に対して上側になるような構成であってもよいし、水平方向に対して下側になるような構成であってもよい。また、水平方向に対して傾斜するような構成であってもよい。
【0041】
塗布装置の上流側に除塵設備(図示しない)を設置したり、ウェブ11の表面に前処理等を施してもよい。ゴミ等の殆どない高い品質が求められる光学性フィルム等では、これらを同時に採用することで、高品質な塗布、乾燥膜を得ることができる。
【0042】
塗布層15から発生する有機溶剤の蒸気を回収するために、ウェブ11と所定距離をおいて略平行に板状部材を設けることも可能である。板状部材は整流板として用いても良いし、凝縮板43,44,45を用いても良い。板状部材に用いる材質は、金属、プラスチック、木材等、特に限定はされないが、塗布液中に有機溶剤が含まれる場合には、その有機溶剤に対して耐性のある材料を使用するか、または表面にコーティングを施すことが望ましい。
【0043】
塗布ムラの発生なく乾燥させるには塗布層15の乾燥速度を制御するように、温度管理されている必要がある。そこで、凝縮板43〜45にそれぞれ冷却器46,47,48を取り付けて、冷媒49を凝縮板43〜45内を循環させる熱交換器方式のものを用いることができるが、その方法に限定されるものではない。その他には、風を使った空冷式、電気を用いた方式、たとえばペルチェ素子を使用した方式、等を用いることができる。
【0044】
凝縮板43,44,45に凝縮した溶媒を回収させる方法は、例えば、凝縮板の凝縮面43a,44a,45aに溝を設けることが好ましい。溝は、凝縮面43a〜45aのウェブ搬送方向に沿って凹凸を設けることにより、凹部又は凸部のいずれかが溶媒の流路となり、溶媒が回収しやすくなる。また、凝縮板右端の下方には凝縮した溶媒を回収するための樋43b,44b,45bを設け、樋43b〜45bを経て溶媒が回収される。このように、塗布層15から蒸発した有機溶剤の凝縮回収能力を調節することにより、塗布層15側の溶剤蒸気を高い濃度を保ったまま、乾燥できるので、急激な有機溶剤の揮発に伴う、ウェブ11及び塗布層15の変形を抑制できる。板状部材である凝縮板を採用する構成以外に、同様な機能を奏する構成、たとえば、多孔板、網、簀の子、ロール等を使用する構成も採用できる。また、特許文献7に示されるような回収装置と併用してもよい。
【0045】
なお、ウェブ11、塗布層15、凝縮板の温度を決定する際、注意しなければならないのは、蒸発させた溶媒が凝縮板以外の場所、たとえば、ロールの表面等に結露しないようにしなければならないことである。このため、たとえば、凝縮板以外の部分の温度を凝縮板の温度よりも高くしておくことによりこの種の結露を回避することができる。
【0046】
ドライヤ16は、ケーシング16aにより覆われており、ドライヤの出入口以外を密閉し、ドライヤ16内の大気が吸排気しない形態とする。これにより、塗布層15の乾燥を行う際に、塗布面近傍の風の乱れを防止することが可能となる。また、ドライヤ16は、塗布液を塗布した直後の自然対流の発生による塗布層15の乾燥ムラを防止するため、塗布位置のできるだけ近くに配設することが好ましい。具体的には、ドライヤ16の入口と塗布位置との間隔L1を2m以内となるように配設することがより好ましく、0.7m以内の位置になるように配設することが最も好ましい。
【0047】
同様の理由で、ウェブ11の走行速度は、塗布装置による塗布後3秒以内にドライヤ16に到達する速度であることが好ましい。
【0048】
また、塗布液の塗布量及び塗布層厚さは、大きい程塗布層内部での流動が起きやすいことよりムラが発生しやすい。しかしながら、本発明によれば、塗布量及び塗布層厚さが大きい場合でも、ドライヤ16内で塗布層15に効率良く熱が供給されるので、高い乾燥速度にて乾燥ムラを発生させることなく塗布層15を乾燥させることができる。特に塗布層15の塗布ウェット膜厚が3μm以上50μm以下の範囲であれば、ムラなくかつ効率よく乾燥することができる。なお、本発明において塗布ウェット膜厚とは、塗布時にウェブに付与される総塗布厚みを意味している。
【0049】
さらに、ウェブ11の走行速度が速すぎると、同伴風によって塗布層近傍の境界層が乱され、塗布層に悪影響を及ぼすほか、ドライヤ16の内部において塗布層を十分に乾燥させることができなくなる。したがって、ウェブ11の走行速度は10m/分以上100m/分以下に設定することが好ましい。塗布層15の乾燥ムラは、乾燥初期で特に発生しやすいので、ドライヤ16が塗布液中の有機溶剤の70質量%以上を乾燥、若しくは凝縮させて、回収し、残りの塗布液中の有機溶剤を熱風乾燥装置27で乾燥させることが好ましい。塗布液中の有機溶剤の何質量%を乾燥させるかは、塗布層15の乾燥ムラへの影響、生産効率、等を総合的に判断して決定すればよい。
【0050】
図2にドライヤ16の要部断面図を示し、塗布済みウェブ11の乾燥方法及び蒸発した有機溶剤の回収方法について説明する。塗布層15中から蒸発した有機溶剤の凝縮を促進させるため、凝縮板43〜45を冷却し、凝縮、回収することが好ましい。塗布層15の表面と凝縮板表面43aとの距離(間隔)L2は、所望の塗布層15の乾燥速度を考慮した上で、適当な距離に調整する必要がある。距離を短くすると乾燥速度が上がる一方、設定した距離精度の影響を受けやすい。また、塗布層15の表面と凝縮板表面43aとが接触する可能性が大きくなる。一方、距離L2を大きくすると乾燥速度が大幅に低下するのみならず、熱による自然対流が起きて乾燥ムラを引き起こす。そこで、本発明においては、塗布層15の表面と凝縮板表面との距離L2は、5mm以上10mm以下が好ましい。なお、他の凝縮板44,45も同様の形態とすることが好ましい。
【0051】
図2に示すように、ドライヤ16の内部には、塗布液が塗布されていないウェブ11の面と対向するように、ヒータ40が設けられている。このヒータ40は、ドライヤ16の内部を搬送されるウェブ11上の塗布層15に対して熱を供給し、塗布層15に含まれる溶媒を蒸発させて、塗布層15を乾燥するものである。
【0052】
なお、ヒータ40は、1μm以上15μm以下の波長を有する赤外線の放射率が90%以上である赤外線ヒータであることが好ましい。
【0053】
また、ヒータ40の形状としては、平面ヒータであることが好ましい。
【0054】
さらに、ヒータ40の表面温度T(℃)は、ウェブ11上の塗布層15の表面温度T(℃)より高い温度であるので、ヒータ40から塗布層15に向かって熱の移動が起こる。
【0055】
ここで、放射伝熱により塗布層15に対して伝わる熱量Qは、ヒータ40の表面温度T(℃)及びウェブ11の表面温度T(℃)を用いて、下記の式(1)により表される。
【0056】
=ησ((T+273)−(T+273)) (式1)
なお、σはステファン−ボルツマン定数(5.670×10−8W/m)を表し、ηは伝熱効率(熱放射率)を表す。
【0057】
また、空気(伝導)伝熱により塗布層15に対して伝わる熱量Qは、ヒータ40の表面温度T(℃)、ウェブ11の表面温度T(℃)、ウェブ11とヒータ40との間の距離d(m)を用いて、下記の式(2)により表される。
【0058】
=λ(T−T)/d (式2)
なお、λは空気の伝熱係数(W/K)である。
【0059】
本発明では、ヒータ40から塗布層15に対して伝わる全熱量(Q+Q)のうち、放射伝熱によりヒータ40から塗布層15に対して伝わる熱量(Q)の割合((Q)/(Q+Q))が、0.25以上0.60以下となるように、ウェブ11とヒータ40との間の距離d(m)とヒータ40の表面温度T(℃)を調節する。これにより、ヒータ40からウェブ11上の塗布層15に対して効率良く熱が伝わり、塗布層15の乾燥速度を著しく向上させることができる。なお、((Q)/(Q+Q))の値は、好ましくは、0.30以上0.50以下であり、より好ましくは、0.35以上0.45以下である。
【0060】
ここで、ウェブ11とヒータ40との間の距離d(m)は、1mm以上10mm以下であることが好ましい。その理由としては、1mm未満であると、ヒータ40から塗布層15に供給される全熱量のうち、空気伝熱により供給される熱量の割合が大きくなり過ぎて乾燥後の塗布層15にスジ故障が発生してしまうからである。また、10mmを超えると、ヒータ40から塗布層15に供給される全熱量のうち、空気伝熱により供給される熱量の割合が小さくなり過ぎて、塗布層15に効率良く熱が供給されず乾燥ムラが生じてしまうからである。
【0061】
また、本発明においては、ヒータ40の表面温度T(℃)は、80℃以上130℃以下であることが好ましい。その理由としては、80℃未満であると、ヒータ40から塗布層15に供給される全熱量のうち、空気伝熱により供給される熱量の割合が小さくなり過ぎて、塗布層15に効率良く熱が供給されず乾燥ムラが生じてしまうからである。また、130℃を超えると、空気伝熱により供給される熱量の割合が大きくなり過ぎて乾燥後の塗布膜にスジ故障が発生してしまうからである。
【0062】
なお、他の加熱装置41,42も同じ形態とすることが好ましい。
【0063】
ドライヤ16に複数のガイドロール22,23を配置することで、搬送上の制約を受けることなくケーシング16a長を自在に決めることが出来る。ガイドロール22,23が加熱装置40〜42によって加熱されて温度が高くなってしまう場合には、ガイドロール22,23をジャケットロールにして温度制御することが望ましい。
【0064】
なお、乾燥装置であるドライヤ16の形態は、図示したものに限定されるものではない。その他、本発明の塗布膜の乾燥方法及び装置が適用される乾燥装置を組み込んだ塗布・乾燥ラインに使用されている送出装置、ロール、巻取装置等には慣用の部材を使用しており、それらの説明は省略する。
【0065】
以上説明した本実施の形態に係る乾燥方法によれば、ドライヤ16の内部に設けられたヒータ40により熱を加えて、ウェブ11上に塗布された塗布層15中の溶媒を凝縮、回収するにあたって、空気伝熱と放射伝熱とを適切な割合にすることによって塗布ムラを発生させることなく、乾燥速度を向上できるようになった。即ち、ヒータ40により供給される全熱量のうち、ヒータ40から放射伝熱により供給される熱量の割合を0.25以上0.60以下とすることにより、塗布層15中の溶媒に対して効率的に熱を供給することができるようになり、乾燥速度を著しく向上させることができるようになった。
【0066】
本発明の塗布膜の乾燥方法及び装置は、塗布液に高分子や粒子等の固形分が溶解または分散されたものに適用した場合でも、同様の効果が得られる。むしろ、粒子等が含まれる系では、乾燥ムラの発生が塗布膜中の粒子の分散分布にも大きく影響する。したがって、この系に本発明を適用することが好ましい。
【0067】
本発明は、光学補償シート等の光学的機能性フイルムシート、感光材料用のフィルムの溶剤下塗り、熱現像感光材料、ナノ粒子等の微細構造粒子を含む機能性フィルム、写真用フィルム、写真用印画紙、磁気記録テープ、接着テープ、感圧記録紙、オフセット版材、電池等の製造に好ましく使用される。
【実施例】
【0068】
(実施例1)
光学補償シートの製造ラインにおける塗布層の乾燥工程を、塗布面近傍の風の流れを防止するケーシングで囲ったドライヤ16を塗布直後の走行位置に配設して、光学補償シートを製造する上での好適なドライヤ16内での加熱条件を検討した。
【0069】
光学補償シートの製造ラインは、たとえば下記の工程により行われる。
1)透明フィルムの送出工程;
2)透明フィルムの表面に配向膜形成用樹脂を含む塗布液を塗布、乾燥する配向膜形成用樹脂層の形成工程;
3)表面に配向膜形成用樹層が形成された透明フィルム上に、樹脂層の表面にラビング処理を施し透明フィルム上に配向膜を形成するラビング工程;
4)液晶性ディスコティック化合物を含む塗布液を、配向膜上に塗布する液晶性ディスコティック化合物の塗布工程;
5)前記塗布膜を乾燥して該塗布膜中の溶媒を蒸発させる乾燥工程;
6)前記塗布膜をディスコティックネマティック相形成温度に加熱して、ディスコティックネマティック相の液晶層を形成する液晶層形成工程;
7)前記液晶層を固化する(すなわち、液晶層形成後急冷して固化させるか、または、架橋性官能基を有する液晶性ディスコティック化合物を使用した場合には液晶層を光照射(または加熱)により架橋させる)工程;
8)該配向膜及び液晶層が形成された透明フィルムを巻き取る巻取り工程。
【0070】
光学補償シートの製造方法は、長尺状透明フィルムを送り出す工程から、得られた光学補償シートを巻き取る工程まで一貫して連続的に行なった。トリアセチルセルロース(フジタック、富士写真フィルム(株)製、厚さ:100μm、幅:500mm)の長尺状のフィルムの一方の側に、長鎖アルキル変成ポバール(MP−203、クラレ(株)製、なおポバールは登録商標)5重量%溶液を塗布し、90℃で4分間乾燥させた後、ラビング処理を行って膜厚2.0μmの配向膜形成用樹脂層を形成した。フィルムの搬送速度は、80m/分であった。
【0071】
上記トリアセチルセルロースフイルムは、フィルム面内の直交する二方向の屈折率をnx、ny、厚さ方向の屈折率をnz、そしてフィルムの厚さをdとしたとき、
(nx−ny)×d=16nm、
{(nx−ny)/2−nz}×d=75nmであった。また、上記配向膜形成用樹脂層の形成の際に、本発明に係るドライヤ16を備えた塗布・乾燥ラインを用いて行なった。
【0072】
続いて、得られた樹脂層を有するフィルムを、連続して60m/分で搬送しながら、樹脂層表面にラビング処理を施した。ラビング処理は、ラビングローラの回転数を300rpmにて行い、次いで得られた配向膜の除塵を行った。
【0073】
次いで、得られた配向膜を有するフィルムを、連続して60m/分の速度で搬送しながら、配向膜上に、化1に示すディスコティック化合物TE−(1)とTE−(2)の重量比で4:1の混合物に、光重合開始剤(イルガキュア907、日本チバガイギー(株)製)を上記混合物に対して1重量%添加した混合物の10重量%メチルエチルケトン溶液(塗布液)を、エクストリュージョンダイ塗布機にて、塗布速度を60m/分、塗布量を10cc/mで塗布し、次いで、塗布後3秒後に乾燥ゾーンに搬入した。
【0074】
乾燥ゾーンを構成するドライヤ16内部に、1μm〜15μmの波長を有する赤外線の放射率が90%以上の赤外線ヒータ40、41、42を設置した。そして、ウェブ11の表面温度を25℃に維持するとともに、赤外線ヒータ40、41、42の表面温度を80℃に設定した。また、ウェブ11と赤外線ヒータ40、41、42の間隔は、1.5mmとした。赤外線ヒータ40、41、42からウェブ11上の塗布層に伝わる熱のうち、空気伝熱Qにより伝わる熱量を、空気の伝熱係数λを0.03(W/m・K)として計算したところ1000W/mであった。また、放射伝熱により伝わる熱量Qを、伝熱効率ηを0.78として計算したところ338W/mであった。そして、赤外線ヒータ40、41、42から塗布層15に供給される全熱量(QとQの合計)のうち、放射伝熱により塗布層15に供給される熱量Qの割合を算出したところ0.25であった。
【0075】
その後、ウェブ11を、乾燥ゾーンを通過させてから3秒後に130℃に調整した加熱ゾーンに搬入し、約3分をかけて加熱ゾーンを通過させた。
【0076】
【化1】

【0077】
続いて、この配向膜及び液晶層が塗布されフィルムを、連続して60m/分で搬送しながら、液晶層の表面に紫外線ランプにより紫外線を照射した。すなわち、上記加熱ゾーンを通過したフィルムは、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力160W/cm、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、液晶層を架橋させた。
【0078】
(その他の実施例)
実施例2〜10及び比較例1〜10においては、赤外線ヒータ40、41、42の表面温度、ウェブ11と赤外線ヒータ40、41、42との間の間隔を、表1のように設定したこと以外は、実施例1と同様である。
【0079】
なお、評価は、乾燥ムラの発生なく特に均一な塗膜品質が得られているときには◎とし、乾燥ムラの発生なく特に均一な塗膜品質が得られているときには○とし、乾燥ムラによって塗布面に乱れが生じ、均一な塗膜品質が得られていないときには×とした。それらの条件及び結果を表1に示す。
【0080】
【表1】

【0081】
(まとめ)
表1が示すように、実施例1〜10においては、いずれも乾燥ムラに基づくスジ故障の発生は見られなかった。特に、実施例2〜6が示すように、赤外線ヒータ40、41、42から塗布層15に供給される全熱量のうち、塗布層15に放射伝熱により供給される熱量の割合が0.30〜0.50の場合には、乾燥ムラの発生はなく均一な塗膜品質を有するフィルムが得られることがわかった。
【0082】
また、表1が示すように、比較例1〜10においては、得られるフィルムに乾燥ムラに基づくスジ故障がみられ、面質の劣るフィルムしか得られないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】本発明に係る乾燥装置を備えた塗布・乾燥ラインの概略図である。
【図2】図1に示す乾燥装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【0084】
11…ウェブ、15…塗布層、16…ドライヤ、20…製品、40,41,42…ヒータ、43,44,45…凝縮板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行する帯状可撓性支持体に塗布された有機溶剤含有塗布液の塗布膜を乾燥させる塗布膜の乾燥方法において、
塗布直後の走行位置に前記帯状可撓性支持体と対向する位置にヒータを設け、該ヒータで前記帯状可撓性支持体を加熱するとともに、
前記可撓性支持体の表面温度T(℃)、ヒータの表面温度T(℃)、空気の伝熱係数λ(W/m・K)、ヒータとウエブの距離をd(m)、伝熱効率ηとした際に、
空気伝熱Q=λ/d・(T−T)、
放射伝熱Q=η{(T+273)−(T+273)}、
を用いて表される放射伝熱の割合Q/(Q+Q)が0.25以上0.6以下であることを特徴とする塗布膜の乾燥方法。
【請求項2】
前記ヒータは、1μm以上15μm以下の波長を有する赤外線の放射率が90%以上である赤外線ヒータであることを特徴とする請求項1に記載の乾燥方法。
【請求項3】
前記ヒータと前記帯状可撓性支持体との間の距離は、1mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の乾燥方法。
【請求項4】
前記ヒータの表面温度は、80℃以上130℃以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の乾燥方法。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1つに記載の乾燥方法によって乾燥された塗布膜を少なくとも1層有する光学フィルムを製造することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
【請求項6】
走行する帯状可撓性支持体に塗布された有機溶剤含有塗布液の塗布膜を乾燥させる塗布膜の乾燥装置において、
塗布直後の走行位置に配設され、前記帯状可撓性支持体と対向する位置にヒータを備え、
前記可撓性支持体の表面温度T(℃)、ヒータの表面温度T(℃)、空気の伝熱係数λ(W/m・K)、ヒータとウエブの距離をd(m)、伝熱効率ηとした際に、
空気伝熱Q=λ/d・(T−T)、
放射伝熱Q=η{(T+273)−(T+273)}、
を用いて表される放射伝熱の割合Q/(Q+Q)が0.25以上0.6以下であることを特徴とする乾燥装置。
【請求項7】
前記ヒータは、1μm以上15μm以下の波長を有する赤外線の放射率が90%以上である赤外線ヒータであることを特徴とする請求項6に記載の乾燥装置。
【請求項8】
前記ヒータと前記帯状可撓性支持体との間の距離は、1mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項6又は7のいずれか1項に記載の乾燥装置。
【請求項9】
前記ヒータの表面温度は、80℃以上130℃以下であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の乾燥装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−80183(P2008−80183A)
【公開日】平成20年4月10日(2008.4.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−259659(P2006−259659)
【出願日】平成18年9月25日(2006.9.25)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】