流延模、模头及薄膜的制造方法

流延模、模头及薄膜的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种抑制在模头的基底上设置DLC膜时所产生的龟裂的流延模、模头的制造方法及薄膜制造方法。流延膜在浓液流出口具备拆装自如的模头。模头具有基底、基底层及DLC膜。由不锈钢构成基底，并由碳化钨即WC构成基底层。在基底层上形成DLC膜。形成DLC膜时，以根据由基底与基底层的热膨胀应变产生的外力所求出的作用于基底层的应力小于基底层的断裂应力的方式决定基底与基底层的线膨胀系数、模头的长边方向的长度及气相成膜法中的加热温度的组合。根据该组合来形成基底层与DLC膜。
【专利说明】流延模、模头及薄膜的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流延模、模头的制造方法及薄膜的制造方法。
【背景技术】
[0002]具有透光性的聚合物薄膜(以下称为薄膜)重量轻，且容易成型，因此被广泛用作光学薄膜。其中，使用纤维素酰化物等的纤维素酯系薄膜除用作照片感光用薄膜之外，还用作液晶显示装置的光学膜(偏光板保护膜或相位差膜等)。
[0003]众所周知，作为制造薄膜的主要方法有溶液制膜法。溶液制膜法中，依次进行流延膜形成工序、流延膜干燥工序、剥取工序及湿润薄膜干燥工序。在流延膜形成工序中，利用流延模使包含聚合物及溶剂的聚合物溶液(以下，称为浓液(dope))流出，并在移动的支承体上形成流延膜。流延膜干燥工序中，使溶剂从流延膜蒸发或冷却流延膜，直至流延膜能够独立传送。剥取工序中，将从支承体剥离经流延膜干燥工序的流延膜以作为湿润薄膜。薄膜干燥工序中，使溶剂从湿润薄膜蒸发，以作为薄膜。
[0004]流延模具有并列设置于支承体的移动方向的I对模唇板、覆盖这I对模唇板的两侧端部的I对侧板及被I对模唇板及I对侧板所包围而成的流路。在与浓液的流动方向正交的截面，形成有狭缝状的流路。狭缝形成为由向支承体的移动方向延伸的短边和向与支承体的移动方向正交的方向(宽度方向)延伸的长边构成的细长矩形。模唇板与侧板的热膨胀系数较小，且由相对于浓液中所使用的溶剂的溶解性较低的不锈钢形成。不锈钢例如为 SUS316L 等。
[0005]流延模使浓液从流路的出口向移动的支承体流出。其结果，在模唇板的前端部与支承体之间形成液珠。流延膜形成工序中，若液珠变得不稳定，则会导致在流延膜中产生厚度不均的现象。因此，通过强化最开始形成液珠的模唇板的前端部来实现液珠的稳定化。
[0006]然而SUS316L的维氏硬度为Hvl80左右，而比较柔软，因此很难通过机械加工来强化前端部。因此，通过在模唇板的前端部设置比SUS316L更硬的硬质层并对该硬质层进行规定的机械加工来强化模唇板的前端部。作为该硬质层已知有如同例如日本专利公开2003-200097号公报中所公开的碳化钨(WC)层。
[0007]并且，模唇板的前端部的优选形状随着薄膜的制造条件而改变。因此，将模唇板分为成为流路入口的模唇板主体和成为流路出口的前端部(以下，称为模头)，在模唇板主体将模头设置得拆装自如。通过选用这种模头，使得在I个制造生产线上容易切换制造多种薄膜。
[0008]但是，若长时间连续进行膜形成工序，则会导致设置于模头上的碳化钨层腐蚀。碳化钨层的腐蚀由粘结剂金属(钻原子等)的溶出所致。若直接使用碳化钨层已处于腐蚀状态的流延模，则碳化钨层将被剥离，且因该剥离而导致在薄膜的表面产生条纹的故障的发生。因此，不得不在每进行一定时间的流延膜形成工序时终止流延膜形成工序来更换新模头，而导致薄膜生产效率的下降。
[0009]基于这种背景，如同日本专利公开2012-148442号公报中所公开的，在模头上形成寿命比碳化鹤层更长且稳定的类钻碳(Diamond Like Carbon, DLC)膜。并且，随着液晶显示装置的大型化，宽幅光学薄膜的需要剧增。为制作宽幅光学薄膜必须将I对侧板的间隔设得比以往大，并加长模唇板主体和模头。若加长该模头，则形成DLC膜时产生的模头的翘曲量将会增大。很难将产生翘曲的模头安装在模唇板主体。因此，在日本专利公开2012-148442号公报中，通过以130°C以上200°C以下的加热温度形成DLC膜来将模头的翘曲抑制在一定范围内。
[0010]然而，在将表面具有DLC膜且翘曲得到抑制的模头安装于流延模的浓液流出口进行溶液制膜的情况下，虽然在刚开始制膜时不会发生在薄膜的表面产生条纹的故障，但是一旦长时间连续进行制膜，就会发生条纹状故障，而需要采取措施。这种条纹故障发生率在使用与薄膜的宽幅化相应的长条形出口形状的流延膜时变高。

【发明内容】

[0011]因此，本发明的目的在于提供一种与薄膜的宽幅化相应的流延模、模头及薄膜的制造方法。
[0012]经研究上述条纹状故障的发生原因发现，在DLC膜或基底层产生有微细的龟裂，因龟裂或由该龟裂引起的DLC膜的剥离而发生了条纹状故障。根据该见解进行了深入研究，结果判明微细龟裂是由在成膜DLC膜时产生于基底层和基底之间的热膨胀应变而引起的。
[0013]本发明的向支承体流出浓液的流延模在浓液流出口具有能够分离的模头，其中，模头具备基底、基底层、DLC膜及使得σ I小于σ 2的、基底与基底层的各线膨胀系数、模头的长边方向的长度及形成DLC膜时的加热温度的组合，浓液包含聚合物及溶剂。基底为不锈钢制。基底层设置于基底上，并由硬质材料形成。DLC膜通过气相成膜法形成于基底层之上。其中，σ I为通过因形成DLC膜时的温度上升引起的基底与基底层的热膨胀应变而作用于基底层的应力，σ 2为基底层的断裂应力。
[0014]优选将作用于基底的压缩力设为PB，作用于基底层的牵引力设为PL，与模头的长边方向正交的截面中的基底层的截面积设为AL时，根据Ql=(PB-PL) / AL求出作用于基底层的应力σ I。
[0015]优选将长边方向的长度设为LY，与长边方向正交的截面中的最大长度设为LW时，LY ^ 50.LW，长度LY为1500mm以上，基底层的厚度为70 μ m以上130 μ m以下，DLC膜的厚度为0.7 μ m以上2 μ m以下。
[0016]优选基底由SUS316L、SUS329J1、SUS630中的任一个形成，基底层由碳化钨形成。
[0017]优选基底层与DLC膜之间的硬度差在500Hv以内。
[0018]优选DLC膜的硬度为1300HV以上。
[0019]气相成膜法优选为离子蒸镀、离子电镀、等离子体化学气相沉积(CVD)中的任一种。
[0020] 本发明的薄膜的制造方法具备流延膜形成步骤、流延膜干燥步骤、剥取步骤及湿润薄膜干燥步骤。流延膜形成步骤通过使浓液从流延模向支承体流出以形成由浓液构成的膜。浓液包含聚合物及溶剂。流延模在浓液流出口具有能够分离的模头。模头具有基底、基底层及DLC膜。基底为不锈钢制。基底层设置于基底之上。基底层由硬质材料形成。DLC膜通过气相成膜法设置于基底层之上。模头具有使得σ?小于σ 2的、基底与基底层的各线膨胀系数、模头的长边方向的长度及形成DLC膜时的加热温度的组合。流延膜干燥步骤中，使溶剂从流延膜蒸发，直至流延膜能够独立传送。剥取步骤中，从支承体剥取流延膜来作为湿润薄膜。湿润薄膜干燥步骤中，使溶剂从湿润薄膜蒸发以作为薄膜。其中，σ I为通过因形成DLC膜时的温度上升引起的基底与基底层的热膨胀应变而作用于基底层的应力，σ2为基底层的断裂应力。
[0021]本发明的模头的制造方法具备基底层形成步骤(步骤A)、DLC膜形成步骤(步骤B)及止裂适宜条件的判定工序(步骤C)，模头为安装于使浓液流出的流延模的浓液流出口的细长柱体，浓液包含聚合物及溶剂。步骤A中，在不锈钢制的基底之上形成基底层。基底层由硬质材料形成。步骤B中，通过气相成膜法在基底层之上形成DLC膜。步骤C中，在步骤A之前决定基底与基底层的各线膨胀系数、模头的长边方向的长度及气相成膜法中的加热温度的组合。步骤C中，所述组合被定为σ?小于0 2。其中，σ I为通过步骤B中的基底与基底层的热膨胀应变而作用于基底层的应力，σ 2为基底层的断裂应力。
[0022]根据本发明，在基底层形成DLC膜时，基底层或DLC膜的龟裂的产生得到抑制，并能够获得由无龟裂的DLC膜构成的模头。通过使用具备这种模头的流延模，由龟裂引起的DLC膜的剥离现象得以消失。并且，基于因剥离引起的DLC膜的低摩擦特性部分下降，因此在该下降部分的模头出口会有浓液固体物的产生及成长，但随着剥离的消失，该浓液固体物的产生/成长得到抑制。因此能够大幅减少为了去除浓液固体物而中止流延来清洗模头的次数，使得因中止流延引起的产品损失减少，并能够连续稳定地制造薄膜。在薄膜的宽幅化中也能够获得这些效果。
【专利附图】

【附图说明】 [0023]通过参考附图阅读优选实施例的详细说明，本领域技术人员想必能够容易理解上述目的及优点。
[0024]图1是表示溶液制膜设备的一例的概要的侧视图。
[0025]图2是表示流延室内的流延模、流延滚筒等的一例的概要的立体图。
[0026]图3是表示流延模的前端部分的一例的概要的部分剖视图。
[0027]图4是表示流延模的一例的概要的立体图。
[0028]图5是流延模的分解立体图。
[0029]图6是表示设置于流延模的流路的一例的概要的立体图。
[0030]图7是表示流路的概要的一例的剖视图。
[0031]图8是表示具有模唇板主体与模头的模唇板的一例的概要的立体图。
[0032]图9是模唇板的分解立体图。
[0033]图10是表示模头的概要的一例的剖视图。
[0034]图11是表示构成出口的模唇板的前端部分的概要的剖视图。
[0035]图12是表示基底与基底层的概要的一例的剖视图。
[0036]图13是表示DLC膜形成装置的一例的概要的剖视图。
[0037]图14是表示安装于固定件的模头的概要的一例的立体图。
[0038]图15是固定件及模头的分解立体图。[0039]图16是表示模头的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0040](溶液制膜设备)
[0041]在表示溶液制膜设备的一例的图1中，溶液制膜设备10具有流延室12、针板拉幅机13、干燥室15、冷却室16及卷取室17。流延室12中设置有流延模21、流延滚筒22、减压腔室23及剥取辊24。
[0042]如图2所示，流延滚筒22具备水平配置的驱动轴22a及固定于驱动轴22a的滚筒主体22b。驱动轴22a连接于驱动装置(未图示)。流延滚筒22优选为不锈钢制，从具有充分的耐蚀性和强度的方面考虑，更优选SUS316L制。
[0043]如图3所示，流延模21在内部具有流路29。流延模21的下部前端部分有流路29的出口 29ο开着口。流延模21以出口 29ο靠近流延滚筒22的周面22c的方式配置。对于流延模21的详细内容进行后述。通过流延滚筒22的旋转，周面22c以规定的速度在出口29ο的附近向X方向移动。另外，X方向表不流延滚筒22的旋转方向,Y方向表不与X方向正交的方向(流延膜34的宽度方向)，Z方向表示与包括X方向及Y方向的XY面正交的方向(流延模21的高度方向)。
[0044]浓液28被送往流延模21的流路29。关于浓液28，使浓液28从出口 29ο朝周面22c流出。液珠33通过出自出口 29ο而到达周面22c的浓液28而形成。到达周面22c的浓液28在周面22c上沿X方向延伸，结果成为带状的流延膜34。以此，进行通过流延模21及流延滚筒22来形成流延膜34的流延膜形成工序。
[0045]减压腔室23配置于比流延模21更靠X方向的上游侧。通过未图示的控制器的控制，减压腔室23吸引液珠33的X方向上游侧的气体。因吸引该气体，成为液珠33的上游侧的压力低于液珠33的下游侧的压力的状态。通过减压腔室23，能够吸引随着周面22c的移动产生且在周面22c的附近向X方向流动的携带风。因此，由与携带风的冲击引起的液珠33的振动得到抑制。并且，液珠33的长度因吸引变短，液珠33的振动得到与变短的量相应的程度的抑制。
[0046]流延滚筒22上连接有调温装置32。调温装置32中内置对载热体的温度进行调节的调温部。调温装置32在调温部与设置于流延滚筒22内的流路之间，使被调节至所希望的温度的载热体循环。通过该载热体的循环，能够将流延滚筒22的周面22c的温度保持在所希望的温度。并且，溶液制膜设备10中设置有对包含在流延室12内的气氛中的溶剂进行冷凝的冷凝装置、及回收被冷凝的溶剂的回收装置，包含在流延室12内的气氛中的溶剂的浓度保持在一定范围内。以此，在流延滚筒22中进行使溶剂从流延膜34蒸发的流延膜干燥工序。
[0047]剥取辊24配置于比流延模21更靠X方向的下游侧。剥取辊24进行剥取形成于周面22c上的流延膜34以作为湿润薄膜35的剥取工序。湿润薄膜35被引导至流延室12的下游侧。
[0048]如图1所示，流延室12的下游依次配置有针板拉幅机13、干燥室15、冷却室16及卷取室17。流延室12与针板拉幅机13之间具有转送部40。在转送部40排列有多个支承辊41。支承辊41通过未图示的马达旋转。支承辊41支承湿润薄膜35并向针板拉幅机13引导。另外，转送部40的支承辊41的根数不限于2根，只要是I个以上即可。并且，支承辊41可以是自由辊。
[0049]针板拉幅机13具有I对环状的链条、滑轮及干燥风供给器。环状的链条具有以一定间距安装的多个销。多个销以贯穿湿润薄膜35的宽度方向的两端的方式保持。环状链条以围绕在滑轮之间的方式循环行驶。干燥风供给器向被销保持的湿润薄膜35供给干燥风。在针板拉幅机13的入口设置有毛刷。毛刷按压湿润薄膜35的两侧部，并使销贯穿湿润薄膜35。两侧部被销保持的湿润薄膜35通过环状链条的循环行驶而被传送。在该传送过程中，通过与干燥风接触，使溶剂从湿润薄膜35蒸发，并成为薄膜45。以此，自转送部40到针板拉幅机13，进行使溶剂从湿润薄膜35蒸发以作为薄膜45的湿润薄膜干燥工序。
[0050]针板拉幅机13与干燥室15之间设置有侧部分切机47。侧部分切机47从中央部切掉因销而残留有贯穿孔的薄膜两侧部。被切除的两侧部经由截断风机送往破碎机(均未图示)而被切碎，并作为浓液等的原料被回收利用。
[0051]干燥室15具有多个辊49。薄膜45卷在辊49上而被传送。干燥室15内的气氛的温度和湿度等通过未图示的空调调节。在干燥室15中进行薄膜45的干燥处理。干燥室15上连接有吸附回收装置52。吸附回收装置52吸附从薄膜45蒸发的溶剂来进行回收。
[0052]冷却室16将薄膜45冷却至薄膜45的温度大致等同于室温。在冷却室16与卷取室17之间，从上游侧依次设置有除电棒54、滚花赋予辊55及侧部分切机56。除电棒54进行从带电薄膜45除电的除电处理。滚花赋予辊55向薄膜45的两侧部赋予卷取用滚花。侧部分切机56以滚花残留在产品薄膜侧的方式切除薄膜45的两侧部。
[0053]卷取室17具有卷取机63。卷取机63将薄膜45缠绕在卷芯62上以卷取成辊状。压辊61将薄膜45按压于卷芯62侧。
[0054]如图4所示，流延模21具有不锈钢制(SUS316或SUS316L等)I对侧板71及I对模唇板72。I对模唇板72相对向粘附。如图5所示，模唇板72的粘附面上形成有流路形成面72a，通过该流路形成面72a而如图6所示形成流路29。I对侧板71以覆盖模唇板72的两端面72b的方式安装。流路29的两端通过该侧板71被关闭。
[0055]如图6所示，流路29具有入口流路29a、歧管29b及狭缝流路29c，这些从在流延模21的上部开口的入口 29i向出口(浓液流出口)29ο依次设置。入口流路29a向歧管29b传送从入口 29i流入的浓液28。歧管29b使浓液28向Y方向扩展，并缓和浓液28中所含的聚合物分子的应变，之后将浓液28送往狭缝流路29c。狭缝流路29c向出口 29ο送出浓液28。
[0056]如图7所示，狭缝流路29c在与流路29内的浓液28的流动方向(Z方向)正交的XY面上的截面上，形成为细长的矩形形状。在该狭缝流路29c的截面中，I对长边由流路形成面72a构成；短边由流路形成面71a构成。
[0057]如图8及图9所示，模唇板72被分割成不锈钢制(SUS316或SUS316L等)的模唇板主体81和模头82。模头82为沿XZ平面的截面为大致楔形的向Y方向细长的棱柱体，并通过安装螺栓97拆装自如地安装于模唇板主体81。由此，模头82设置成能够在流延模21的出口 29ο分离。模唇板主体81与模头82的分割位置位于流路形成面72a中狭缝流路29c的中途。
[0058](模头)[0059]如图10所示，模头82具有基底85、基底层92及DLC膜86。如图9所示，基底85为不锈钢制(SUS316或SUS316L等)，并由沿XZ平面的截面为大致楔形的长条形状的棱柱体形成。基底85在Y方向上隔着一定间隔例如具有4个安装孔95。如图11所示，在与该安装孔95对应的位置，在模唇板主体81上形成有螺孔96。经由安装孔95将安装螺栓97安装到螺孔96，由此模头82拆装自如地紧固于模唇板主体81。
[0060]如图12所示，基底层92形成于基底85的下部前端部85a的表面。基底层92的表面朝Z方向锐利地形成，并具有用于形成流路29的流路面92a及暴露在外部的暴露面92b。
[0061]作为基底层92的形成材料可举出碳化钨(WC)、Al203、TiN、Cr203等硬质材料，尤其优选WC。并且，作为WC除添加钻来作为粘结剂金属的WC-Co系之外，还可以举出WC-Ni系、WC-TiC系、WC-TaC系等，这些均能够用于本发明。基底层92例如能够通过热喷涂形成。基底层92的厚度例如优选在50 μ m以上200 μ m以下的范围内，更优选为70 μ m以上130 μ m以下。另外，各附图中，在图示关系中，与其他部件相比对基底层92、DLC膜86的厚度进行了放大描绘。
[0062]基底层92例如以如下方式 形成。首先，在楔形基底85的锐利部分凹设基底层形成区。接着，在基底层形成区设置基底层92。形成基底层92之后，通过研磨等机械加工，将该基底层92形成为与基底85呈同一水平面。如此进行基底层形成工序。
[0063]如图9及图12所示，优选将模头82在XY平面上的截面中最大长度设为LW，Y方向上的模头82的长度设为LY时，(LY / Lff)的值为50以上400以下，即50.Lff ^ LY ^ 400.LW。优选LY为1500mm以上，更优选为2000mm以上。
[0064]安装孔95在Z方向上贯穿基底85。在Y方向上隔着间距设置有多个该安装孔95。在与该安装孔95对应的位置，螺孔96设置于模唇板主体81。另外，图12中，为简化图，省略了 DLC膜86的图示。
[0065]基底层92的维氏硬度Hv大于基底85的维氏硬度Hv。并且，基底层92的维氏硬度Hv小于DLC膜86的维氏硬度Hv。基底层92的维氏硬度Hv优选为150Hv以上。并且，DLC膜86的维氏硬度Hv优选为1000Hv以上2500Hv以下。另外，将在后面进行详细说明，但基底层92与DLC膜86的维氏硬度差(后述Hv2-Hvl)优选为500Hv以下。维氏硬度Hv为根据IS014577的压痕硬度(Oliver&Pharr计算方法)换算的值。另外，在以下说明中有时将维氏硬度称为“硬度”，将维氏硬度差称为“硬度差”。
[0066](DLC 膜)
[0067]如图10所示，DLC膜86设置于基底85的整个表面。但是，本实施方式中，图10所示的基底85的上端面85b如图14所示以粘附于固定件106的方式被安装，因此没有在该上端面85b上形成DLC膜86。DLC膜86通过公知的气相成膜方法形成。由于经过处理的模头82的翘曲量变小，因此处理过程中基底85的加热温度Λ T优选为130°C以上300°C以下。对于该AT将进行后述。作为气相成膜法，具体而言有等离子体CVD、离子电镀、离子蒸镀等，其中优选离子蒸镀。优选DLC膜86的厚度d在例如0.7 μ m以上2 μ m以下的范围内，更优选在Iym以上2μπι以下的范围内。
[0068]如图13所示，通过离子蒸镀形成DLC膜的DLC膜形成装置99在处理室100内具有反射器101、灯丝102、阳极103、靶电极104及导气管105。反射器101例如形成为具有底部的圆筒形。阳极103以与反射器101电绝缘的状态设置于反射器101内。由这些灯丝102、阳极103及反射器101这3极结构构成等离子体源107。反射器101上连接有导气管105。碳氢气体等反应气体108从该导气管105被送往反射器101内。靶电极104上经由固定件106安装有基底85。电源部109具有反射器电源109a、灯丝电源109b、阳极电源109c及靶电源109d。这些电源109a?109d向所连接的反射器101、灯丝102、阳极103及靶电极104施加规定的电压。
[0069]如图14及图15所示，不锈钢制的固定件106具备在两侧具有呈直角的脚板111的固定板110、及尺寸例如为M6 (JIS Japanese Industrial Standards、日本工业规格)的固定螺栓112。固定板110上沿Y方向隔着间距排列设置有螺孔115。通过经由安装孔95将固定螺栓112安装到螺孔115，在固定件106上紧固基底85。
[0070]如图13所示，从导气管105向反射器101的内部空间导入反应气体108。阳极103的周围因直流电弧放电而产生等离子体。因该等离子体而从反应气体108生成碳氢离子。所生成的碳氢离子朝向靶电极104。靶电极104上安装有基底85，因此碳氢离子与基底85进行碰撞，并在基底85上形成DLC膜86。以此，在DLC膜形成装置99中进行通过离子蒸镀在基底85形成DLC膜86的DLC膜形成工序。
[0071]基底85通过离子蒸镀被加热至规定温度。当在如模头82这种细长的物体上形成DLC膜86时，根据模头82的长度，在长边方向上排列多台等离子体源107，并对模头82的全长进行离子蒸镀。因此，如同模头82的细长物体，等离子体源107的数量随着其长度变长而增加，电极数也随之增加相应量，因此DLC膜形成工序中的处理温度变高。
[0072]当调节DLC膜86的硬度时，例如在离子蒸镀法中如下进行。首先，将碳氢气体作为原料，并通过等离子体等的气化产生碳离子C+。通过在基底85施加阴极(-)电压，碳离子被打在基底85上以形成DLC膜86。当该碳离子与基底85碰撞时，构成DLC膜86的钻石膜(Sp3键合)、石墨膜(Sp2键合)的混合比率随着基底85中产生的碳离子的碰撞能量而变化。并且，DLC膜86中Sp3键合越多膜变得越硬，Sp2键合越多越有可能获得低摩擦的膜。利用这种趋势，通过调节施加于基底85的阴极电压等，能够形成具有所希望的特性的DLC 膜 86。
[0073]进行离子蒸镀之后冷却至室温。在该加热及冷却过程中导致在基底85产生翘曲。因此在固定板Iio的表面实施氟涂布。通过在固定板110的表面设置摩擦性低于基底85的形成材料(例如，SUS316L)的氟膜，并经由低摩擦性的氟膜以固定基底85的状态进行离子蒸镀，由此基底85的翘曲得到抑制，并且能够在基底85上形成DLC膜86 (参考图10)。
[0074]另外，固定螺栓112(参考图15)的拧紧转矩优选从Y方向中央部向Y方向两端部逐渐变小。例如，Y方向中央部中的中央部固定螺栓112的拧紧转矩为ΙΟΝ.Ι?，而Y方向端部中的端部固定螺栓112的拧紧转矩为3Ν.m。并且，中央部固定螺栓112及端部固定螺栓112之间的固定螺栓112的拧紧转矩为5N.m。如此，由于越往端部拧紧转矩越变小，因此基底85的端部变得容易移动，且能够更可靠地抑制基底85的翘曲和龟裂，并能够在基底85上形成DLC膜86 (参考图10)。
[0075]由于基底85与基底层92的材质不同，因此基底85的线膨胀系数α I与基底层92的线膨胀系数α 2也不同。因两者之差(α1_α2)与形成DLC膜时的加热温度(DLC膜形成工序中的处理温度-室温)AT之间的关系，形成DLC膜86时，因基底85的温度上升两者的伸长量变得不同而产生热膨胀应变。热膨胀应变是因基底85与基底层92的各热膨胀而产生的应变。若因该热膨胀应变基底层92所承受的应力σ I而超过WC断裂应力σ2，例如820MPa，则基底层92会断裂，并且在基底层92及形成于该基底层92之上的DLC膜86产生龟裂。因该龟裂的产生而导致模头82的成品率(未产生龟裂的合格产品数量/制作总量)下降，并使生产效率下降。并且，因以往所忽略的微小的龟裂而在长期使用时产生DLC膜86的剥离，且在溶液制膜时在薄膜中产生条纹状的故障。
[0076]因此，如图16所示，经止裂适宜条件的判定工序121、基底层形成工序122、DLC膜形成工序123制造模头82。止裂适宜条件的判定工序121中，改变基底85与基底层92的各线膨胀系数、模头82的长边方向(Y方向)的长度LY及形成DLC膜时的加热温度的组合，每进行组合时，根据形成DLC膜时基于因温度上升而引起的基底85与基底层92的热膨胀应变的外力求出作用于基底层92的应力，即热膨胀应变作用于基底层92的σ I。当该应力σ I达到基底层92的断裂应力σ 2即820MPa以上时，判定在该组合中产生龟裂。并且，当所求得的应力σ?小于820MPa时，判定未产生龟裂。另外，所述外力是指因作用于基底85的压缩力PB及作用于基底层92的牵引力PL产生，并对各自向长边方向施加的力。具体而言，根据PB-PL来计算。
[0077]将作用于基底85的压缩力设为PB，作用于基底层92的牵引力设为PL，与模头的长边方向正交的截面(沿XZ平面的截面)中的基底层92的截面积设为AL时，根据σ I=(PB-PL) / AL求出作用于基底层92的应力σ I。 [0078]通过以下方法求出作用于基底85的压缩力PB。首先，根据由基底85的加热温度引起的伸长量Λ LYB及基底的长度LY求出应变εΒ，即ε B= Λ LYB / LY。接着，在应变εΒ上乘以基底85的杨氏模量ΕΒ，求出垂直应力σΒ(οΒ=εΒ.ΕΒ)。通过在所求得的垂直应力σ B上乘以沿XZ平面的截面中的截面积AB求出压缩力ΡΒ(ΡΒ=σ B.AB)。以相同方法求出基底层92的牵引力PL。首先，根据由基底层92的加热温度引起的伸长量ALYL及基底的长度LY求出应变eL，即SL=ALYL / LY。接着在基底层92的应变ε L上乘以杨氏模量EL，以求出垂直应力σ L( σ L= ε L -EL)。通过在所求得的垂直应力σ L上乘以截面积AL，求出牵引力PL(PL=oL*AL)。其中，Λ LYB是从基底85的上述加热温度下的Y方向上的长度减去加热之前(非加热状态，即室温下)的Y方向上的长度的值。ALYL是从基底层92的上述加热温度下的Y方向上的长度减去加热之前(非加热状态，即室温下)的Y方向上的长度的值。
[0079]另外，随着对象即基底85的长度LY变长，需要逐渐增加反射器101的数量。因此，随着反射器101的数量的增加，电极数也增加。由于通过该电极进行真空等离子体放电，因此电极的增加与处理温度的上升有关。如此，DLC膜形成工序123中的处理温度随着与基底85的长度LY对应的反射器101的增加量而上升。因此，预先通过实验求出DLC膜形成工序123中的加热温度，或根据目前为止的处理实绩数据来决定。
[0080]止裂适宜条件的判定除通过上述公式求出之外，还可以利用表计算软件(例如微软公司制Excel等)。此时，如下列表1所示，若在各栏中输入所要使用的基底85的长边方向上的长度LY、基底85与基底层92的线膨胀系数α、形成DLC膜时的加热温度AT、杨氏模量Ε、截面积A和基底层92的断裂应力σ 2等数值，则作为运算结果，在由热膨胀引起的伸长量ε、热膨胀时的应力σ、此时的外力F、因热膨胀应变而在基底层92产生的拉伸应力σ I的各栏中显示经运算的数值。对所获应力σ I和基底层92的断裂应力σ 2(=820MPa)进行比较，当σ 1〈σ 2时，判定其组合的数值适宜，作为判定结果，当适宜时，在最右栏的判定栏上显示“适宜”，不适宜时显示“不适宜”。如此通过利用表计算软件，并输入基于所要制作的模头的材质的数值数据和尺寸数据，能够自动判定所输入的数值是否符合止裂适宜条件。
【权利要求】
1.一种流延模，在浓液流出口具有能够分离的模头且使浓液向支承体流出，所述浓液包含聚合物及溶剂，其中，所述模头具备: 不镑钢制基底； 基底层，设置于所述基底之上，且所述基底层由硬质材料形成； 类钻碳膜，通过气相成膜法设置于所述基底层之上 '及 使得O 1小于σ 2的、所述基底与所述基底层的各线膨胀系数、所述模头的长边方向的长度及形成所述类钻碳膜时的加热温度的组合，其中， σ 1:通过因形成所述类钻碳膜时的温度上升引起的所述基底与所述基底层的热膨胀应变而作用于所述基底层的应力；σ 2:所述基底层的断裂应力。
2.根据权利要求1所述的流延模，其中， 将作用于所述基底的压缩力设为PB，作用于所述基底层的牵引力设为PL，与所述模头的长边方向正交的截面中的所述基底层的截面积设为AL时，根据Ql=(PB-PL) / AL求出作用于所述基底层的应力σ 1。
3.根据权利要求2所述的流延模，其中， 将所述模头长边方向的长度设为LY，并将与长边方向正交的截面中的最大长度设为LW时，LY ^ 50.LW，所述长度LY为1500mm以上，所述基底层的厚度为70 μ m以上130 μ m以下，所述类钻碳膜的厚度为0.7 μ m以上2 μ m以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的流延模，其中， 所述基底由SUS316L、SUS329J1、SUS630中的任一个形成，所述基底层由碳化钨形成。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的流延模，其中， 所述基底层与所述类钻碳膜之间的硬度差在500Hv以内。
6.根据权利要求5所述的流延模，其中， 所述类钻碳膜的硬度为1300Hv以上。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的流延模，其中， 所述气相成膜法为离子蒸镀、离子电镀、等离子体气相沉积中的任一种。
8.一种薄膜的制造方法，其中，具备以下步骤: 通过使浓液从流延模向支承体流出以形成由所述浓液构成的膜的步骤，所述浓液包含聚合物及溶剂，所述流延模在浓液流出口具有能够分离的模头，所述模头具有基底、基底层及类钻碳膜，所述基底为不锈钢制，所述基底层设置于所述基底上，所述基底层由硬质材料形成，所述类钻碳膜通过气相成膜法设置于所述基底层之上，所述模头具有使得σ I小于σ 2的、所述基底与所述基底层的各线膨胀系数、所述模头的长边方向的长度及形成所述类钻碳膜时的加热温度的组合； 使所述溶剂从所述膜蒸发，直至所述膜能够独立传送的步骤； 从所述支承体剥取所述膜以作为湿润薄膜的步骤；及 使所述溶剂从所述湿润薄膜蒸发以作为薄膜的步骤，其中， σ 1:通过因形成所述类钻碳膜时的温度上升引起的所述基底与所述基底层的热膨胀应变而作用于所述基底层的应力；σ 2:所述基底层的断裂应力。
9.一种模头的制造方法，所述模头安装于使浓液流出的流延模的浓液流出口的细长柱体，其中，所述浓液包含聚合物及溶剂，所述模头的制造方法具备以下步骤: (A)在不锈钢制的基底上形成基底层的步骤，所述基底层由硬质材料形成； (B)通过气相成膜法在所述基底层之上形成类钻碳膜的步骤；及 (C)在所述步骤A之前决定所述基底与所述基底层的各线膨胀系数、所述模头的长边方向的长度及所述气相成膜法中的加热温度的组合的步骤，其中，将所述组合定成使σ I小于σ 2，其中， σ 1:通过所述步骤B中的所述基底与所述基底层的热膨胀应变而作用于所述基底层的应力； σ 2:所述基底层的断裂应力。
10.根据权利要求9所述的模头的制造方法，其中， 将作用于所述基底的压缩力设为PB，作用于所述基底层的牵引力设为PL，与所述模头的长边方向正交的截面中的所述基底层的截面积设为AL时，根据Ql=(PB-PL) / AL求出作用于所述基底层的应力σ I。
11.根据权利要求9所述的模头的制造方法，其中， 所述气相成膜法为离子 蒸镀、离子电镀、等离子体气相沉积中的任一种。
【文档编号】B29C41/12GK104002419SQ201410043802
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年2月26日
【发明者】上田忠 申请人:富士胶片株式会社