JP2009242492A - Method for producing porous film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔フィルムの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a porous film.
今日、光学分野や電子分野では、集積度の向上や情報量の高密度化、画像情報の高精細化といった要求がますます大きくなっている。そのため、これらの分野に用いられるフィルムに対しては、より微細な構造をもつことが強く求められている。また、微細構造をもつフィルムは、医療分野等でも求められている。医療分野で求められるフィルムとしては、細胞培養の場となるフィルムや、血液ろ過膜として利用するフィルムがある。 Today, in the optical field and the electronic field, demands for higher integration, higher information density, and higher definition of image information are increasing. Therefore, there is a strong demand for films used in these fields to have a finer structure. A film having a fine structure is also required in the medical field and the like. As a film required in the medical field, there are a film used for cell culture and a film used as a blood filtration membrane.
微細構造をもつフィルムとしては、μmレベルの微細な孔が多数形成されたハニカム構造のフィルムがある。このようなハニカム構造フィルムを製造する方法としては、所定の高分子化合物が疎水性有機溶媒に溶けている溶液をキャストして、有機溶媒を蒸発させると同時に、キャストされた液の表面で結露させ、結露により生じた微小な水滴を蒸発させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような方法で製造されるフィルムは、微細構造の形成挙動から自己組織化膜と言われる。
ところで、ハニカム構造フィルムは、その微細構造から用途のさらなる広がりを見せており、有機溶剤に対する耐性、すなわち耐溶剤性を要求される場合がある。しかし、μmスケールの孔のハニカム構造フィルムを特許文献1の方法によりつくるには、フィルム自体の厚みを数μm、厚くても数十μm程度にせざるを得ない。また、特許文献1の方法によりハニカム構造フィルムを製造することができるポリマーは、孔の態様の規則性等の観点からは、今のところ、疎水性溶剤に溶解するいわゆる疎水性ポリマーに限られる。したがって、得られるハニカム構造フィルムは、必ずしも耐溶剤性に優れるとはいえない。 By the way, the honeycomb structure film has been further expanded in use due to its fine structure, and may be required to have resistance to organic solvents, that is, solvent resistance. However, in order to produce a honeycomb structure film having pores on the μm scale by the method of Patent Document 1, the thickness of the film itself must be several μm, or even several tens of μm even if it is thick. Moreover, the polymer which can manufacture a honeycomb structure film by the method of patent document 1 is restricted to what is called a hydrophobic polymer which melt | dissolves in a hydrophobic solvent from viewpoints of the regularity of the aspect of a hole, etc. at present. Therefore, it cannot be said that the obtained honeycomb structure film is excellent in solvent resistance.
そこで、本発明は、複数の孔が規則的に形成され、耐溶剤に優れる多孔フィルムの製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the porous film in which a some hole is formed regularly and excellent in solvent resistance.
本発明は、高分子化合物と溶媒とを含む溶液を支持体の上に流延して流延膜とする流延工程と、結露により流延膜の上に水滴を生じさせる結露工程と、溶媒と水滴とを蒸発させることにより流延膜を複数の孔がある多孔フィルムにする孔形成工程とを有する多孔フィルムの製造方法において、高分子化合物は側鎖にエステル結合(−O−CO−)を有し、前記孔形成工程は、溶媒が蒸発して流延膜での含有率が10重量%に達した後に、流延膜と塩基性水溶液とを接触させて高分子化合物をけん化する工程と、前記高分子化合物がけん化された流延膜を乾燥する工程と、を有することを特徴として構成されている。 The present invention includes a casting process in which a solution containing a polymer compound and a solvent is cast on a support to form a casting film, a dew condensation process for generating water droplets on the casting film by condensation, and a solvent. A porous film having a pore forming step in which a cast film is made into a porous film having a plurality of pores by evaporating water droplets and a water droplet, wherein the polymer compound has an ester bond (—O—CO—) in the side chain. And the pore forming step is a step of saponifying the polymer compound by bringing the casting membrane into contact with the basic aqueous solution after the solvent has evaporated and the content of the casting membrane has reached 10% by weight. And a step of drying the cast film in which the polymer compound is saponified.
さらに、前記高分子化合物のガラス転移点をTgとするときに、前記孔形成工程は、けん化されるときの前記流延膜の温度が室温以上Tg以下の範囲となるように、予め流延膜の温度を調整する工程と、けん化された流延膜を、乾燥する前に水で洗浄する工程と、を有することが好ましい。前記塩基性水溶液の塩基の濃度は1×10−4mol/m3以上5×10−3mol/m3以下の範囲であることが好ましい。 Further, when the glass transition point of the polymer compound is Tg, the pore forming step is performed in advance so that the temperature of the cast film when saponified is in the range of room temperature to Tg. It is preferable to have a step of adjusting the temperature and a step of washing the saponified cast film with water before drying. The base concentration in the basic aqueous solution is preferably in the range of 1 × 10 −4 mol / m 3 or more and 5 × 10 −3 mol / m 3 or less.
前記塩基性水溶液は、陽イオン界面活性剤と陰イオン界面活性剤と両性界面活性剤とのうち少なくともいずれかひとつの界面活性剤を含むことが好ましい。塩基性水溶液における界面活性剤の濃度は0.01質量%以上10質量%以下の範囲であることが好ましい。 It is preferable that the basic aqueous solution contains at least one surfactant among a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant. The concentration of the surfactant in the basic aqueous solution is preferably in the range of 0.01% by mass to 10% by mass.
塩基性水溶液は、炭素数が1以上4以下の範囲であるアルコールを3重量%以上85重量%以下の範囲で含むことが好ましい。そして、前記高分子化合物がセルロースアシレートであることが好ましい。 The basic aqueous solution preferably contains an alcohol having 1 to 4 carbon atoms in the range of 3 wt% to 85 wt%. And it is preferable that the said high molecular compound is a cellulose acylate.
本発明によると、複数の孔が規則的に形成され、耐溶剤に優れる多孔フィルムを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce a porous film in which a plurality of pores are regularly formed and excellent in solvent resistance.
図1は、本発明により製造される多孔フィルムの概略図である。(A)は多孔フィルム10の平面図、(B)は(A)のb−b線に沿う断面図で、(C)は(A)のc−c線に沿う断面図である。複数の孔15が形成された多孔フィルム10は、支持体の上に重なるようにつくられる。孔15をより小さく形成するほど、通常は多孔フィルム10の厚みを小さくするので搬送等の取り扱い性が難しくなるので、支持体と重なった態様で製品とされる場合もある。そして、支持体と重なった態様のまま使用されることもあるし、あるいは、支持体から剥離されて使用されることもある。
FIG. 1 is a schematic view of a porous film produced according to the present invention. (A) is a top view of the
複数の孔15は多孔フィルム10の面方向に並んで形成されている。孔15は、図1(A)に示すように、多孔フィルム10が蜂の巣状のいわゆるハニカム構造となるように、多孔フィルム10の内部に形成されている。孔15は、略一定の形状及びサイズであり、規則的に配列している。そして、孔15は、図1(B)及び(C)に示すように、多孔フィルム10を厚み方向で突き抜けるように形成されている。したがって、多孔フィルム10が支持体と重なっている態様のときには、支持体は多孔フィルム10の孔15において露出して見える。
The plurality of
孔15の径Dは、多孔フィルム10の表面における孔15の開口の径(以下、開口径と称する)APよりも大きい。また、孔の径Dは、隣り合う孔の中心間距離Lよりも大きく、隣り合う孔15は内部で連なる。したがって、多孔フィルム10の内部には、多孔フィルム10の面方向に連通路が形成されている。孔15の開口径APは、0.05μm以上100μm以下の範囲で一定であり、隣り合う孔15と孔15との中心間距離Lは0.1μm以上120μm以下の範囲で一定である。また、厚みTは、0.05μm以上100μm以下の範囲である。
The diameter D of the
多孔フィルム10は、平面示での単位面積において、投影全面積をS1、孔の投影面積(開孔面積)の和をS2とするときに、100×S2/S1で求める多孔率(%)が少なくとも30%、より好ましくは50%以上95%以下の範囲とされ、非常に高い多孔率とされている。
In the unit area in the plan view, the
多孔フィルム10は、けん化された高分子化合物からなる。なお、多孔フィルム10を構成する高分子化合物のすべての分子がけん化されていなくてもよく、多孔フィルム10を構成する高分子化合物のうち、少なくとも露出面を成す高分子化合物がけん化されている。このため、多孔フィルム10は、高分子化合物からなる従来の多孔フィルムと比べて、耐溶剤性に優れたものとなっている。
The
図2の(A)及び(B)は、それぞれ、本発明により製造される別の態様の多孔フィルム20の断面図である。多孔フィルム20及び多孔フィルム30の各平面図は図1の(A)と同様であるので略す。 2A and 2B are cross-sectional views of a porous film 20 of another embodiment manufactured according to the present invention. Each plan view of the porous film 20 and the porous film 30 is the same as FIG.
多孔フィルム20では、多数の孔25が多孔フィルム10(図1参照)と同様に多孔フィルム20の面方向に並んで形成されており、略一定の形状及びサイズの孔25が、規則的に配列している。そして、孔25は、多孔フィルム20の一方の面側に窪みとして形成されている。製造時には、支持体と接していない面、すなわち露出面に孔25が形成され、製品として支持体と重なっている態様の場合には、孔25がない平滑な他方の面が支持体と接する態様とされる。この多孔フィルム20では、隣り合う孔25が内部では連なっておらず、連通路はない。
In the porous film 20, a large number of
多孔フィルム30では、多孔フィルム20と同様に、孔35が、多孔層21の露出面側に窪みとして形成されている。孔35は、多孔フィルム20の孔25よりも深い窪みであり、孔の径Dは開口径APよりも大きい。しかし、多孔フィルム10と異なり、隣り合う孔35と孔35とは連なっておらず、連通路は無い。
In the porous film 30, as in the porous film 20, the
多孔フィルム20,30は、いずれも、孔25,35がひとつひとつ独立して形成されているが、この態様に本発明は限定されない。例えば、窪みが連なるように、つまり、隣り合う窪みの中心間距離Dが開孔径APまたは径Dよりも小さくなるように孔が形成された場合もある。なお、多孔フィルム20,30の多孔率と、多孔フィルム20,30を構成する材料とは、多孔フィルム10と同じであるので、説明を略す。
In each of the porous films 20 and 30, the
以上の多孔フィルム10,20,30の各孔15,25,35の配列は、後述の水滴の疎密の度合いや大きさ、乾燥速度、流延すべき溶液(以下、流延溶液と称する)の固形分濃度、流延膜からの溶媒の蒸発のタイミング等によって異なるものとなる。ただし、製造工程は基本的には同じであるので、以下に、多孔フィルム10の製造方法を説明し、多孔フィルム20,30については説明を略す。
The arrangement of the
多孔フィルム10は、高分子化合物と溶媒とを含む流延溶液を支持体に流延してつくる。流延溶液について以下に説明する。
The
[高分子化合物]
流延溶液の成分としての高分子化合物は、側鎖にエステル結合(−O−CO−)をもつものであればよい。側鎖にエステル結合をもつ高分子化合物は多数あるものの、安定した入手が可能であり、また、市販品として品質が安定し、流延にも適しているという観点からはセルロースアシレートが好ましい例として挙げられる。
[Polymer compound]
The polymer compound as a component of the casting solution may be any compound having an ester bond (—O—CO—) in the side chain. Although there are many polymer compounds having an ester bond in the side chain, cellulose acylate is a preferred example from the viewpoint that it can be stably obtained, is stable as a commercial product, and is suitable for casting. As mentioned.
セルロースアシレートの中でもトリアセチルセルロース(TAC)、ジアセチルセルロース(DAC)、セルロースプロピオネート(CAP)、セルロースブチレート(CAB)がより好ましい。なお、TAC、DAC、CAP、CABのうち少なくともふたつを併用することもできる。 Of the cellulose acylates, triacetyl cellulose (TAC), diacetyl cellulose (DAC), cellulose propionate (CAP), and cellulose butyrate (CAB) are more preferable. Note that at least two of TAC, DAC, CAP, and CAB can be used in combination.
[溶媒]
流延溶液の溶媒は、有機化合物であることが好ましい。溶媒は単体でも混合物でもよく、用いる高分子化合物を溶解させるものであれば、特に限定されない。
[solvent]
The solvent of the casting solution is preferably an organic compound. The solvent may be a simple substance or a mixture, and is not particularly limited as long as it dissolves the polymer compound to be used.
セルロースアシレートを流延溶液のポリマー成分として用いる場合には、溶媒の例としては下記のものが挙げられる。芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン,トルエンなど)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン,クロロベンゼン、四塩化炭素、1-ブロモプロパンなど)、シクロヘキサン、ケトン(例えば、アセトン,メチルエチルケトンなど)、エステル(例えば、酢酸メチル,酢酸エチル,酢酸プロピルなど)及びエーテル(例えば、テトラヒドロフラン,メチルセロソルブなど)などが挙げられる。これらのうち複数の化合物が溶媒として併用されてもよい。また、これらの化合物の単体又は混合物に、アルコール等が添加されたものを用いてもよい。 When cellulose acylate is used as the polymer component of the casting solution, examples of the solvent include the following. Aromatic hydrocarbons (eg benzene, toluene etc.), halogenated hydrocarbons (eg dichloromethane, chlorobenzene, carbon tetrachloride, 1-bromopropane etc.), cyclohexane, ketones (eg acetone, methyl ethyl ketone etc.), esters (eg , Methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, etc.) and ethers (for example, tetrahydrofuran, methyl cellosolve, etc.). Among these, a plurality of compounds may be used in combination as a solvent. Moreover, you may use what added alcohol etc. to the simple substance or mixture of these compounds.
ところで、最近、環境に対する影響を最小限に抑えることを目的に、ジクロロメタンを使用しない場合の有機溶媒組成についても検討が進み、この目的に対しては、炭素原子数が4〜12のエーテル、炭素原子数が3〜12のケトン、炭素原子数が3〜12のエステル、1−ブロモプロパン等の臭素系炭化水素等が好ましく用いられる。これらは、互いに混合して用いられてもよい。例えば、酢酸メチル、アセトン、エタノール、n−ブタノールの混合有機溶媒が挙げられる。これらのエーテル、ケトン、エステル及びアルコールは、環状構造を有するものであってもよい。また、エーテル、ケトン、エステル及びアルコールの官能基(すなわち、−O−,−CO−,−COO−及び−OH)のいずれかを2つ以上有する化合物も、溶媒として用いることができる。 By the way, recently, for the purpose of minimizing the influence on the environment, studies on the organic solvent composition when dichloromethane is not used have progressed. For this purpose, ether having 4 to 12 carbon atoms, carbon A ketone having 3 to 12 atoms, an ester having 3 to 12 carbon atoms, a bromine-based hydrocarbon such as 1-bromopropane and the like are preferably used. These may be used as a mixture with each other. For example, the mixed organic solvent of methyl acetate, acetone, ethanol, and n-butanol is mentioned. These ethers, ketones, esters and alcohols may have a cyclic structure. A compound having two or more functional groups of ether, ketone, ester, and alcohol (that is, —O—, —CO—, —COO—, and —OH) can also be used as the solvent.
なお、溶媒成分として互いに異なる2種以上の化合物を用い、その割合を適宜代えて用いることにより、後述の水滴の形成速度、及び後述の塗膜への水滴の入り込みの深さ等を制御することができる。 In addition, by using two or more different compounds as solvent components and appropriately changing the ratio, the rate of formation of water droplets to be described later, the depth of penetration of water droplets into the coating film to be described later, and the like are controlled. Can do.
流延溶液については、上記のような有機溶媒100重量部に対し高分子化合物が0.02重量部以上30重量部以下とすることが好ましい。これにより、生産性良く高品質の多孔フィルム10を形成することができる。有機溶媒100重量部に対し高分子化合物が0.02重量部未満であると、溶液における溶媒割合が大きすぎて蒸発に要する時間が長くなるので、多孔フィルム10の生産性が悪くなり、また、水滴の規則性を発現することができない場合がある。一方、高分子化合物が30重量%を超えると、結露で発生した水滴が流延膜を構成する溶液を変形させることができず、そのため不均一な凹凸が形成された多孔フィルム10になってしまうことがある。
In the casting solution, the polymer compound is preferably 0.02 part by weight or more and 30 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the organic solvent as described above. Thereby, the high quality
フィルム製造工程は、溶液を支持体の上に流延して流延膜とする流延工程と、結露により流延膜の上に水滴を生じさせる結露工程と、流延膜から溶媒と前記水滴とを蒸発させることにより流延膜を複数の孔がある多孔フィルム10にする孔形成工程とを有する。流延工程と、結露工程と、孔形成工程とは、本実施形態ではこの順序で連続して実施するが、この態様に限定されるものではない。すなわち、流延工程と結露工程と孔形成工程とは、連続して実施されずともよく、これらの工程を独立して実施するいわゆるバッチ式で実施してもよい。また、孔形成工程の中の各工程も、連続式ではなくバッチ式で実施してもよい。
The film production process includes a casting process in which a solution is cast on a support to form a casting film, a condensation process in which water droplets are formed on the casting film by condensation, a solvent and the water droplets from the casting film. And a hole forming step in which the casting film is made into a
さらに、孔形成工程は、流延膜における溶媒含有率が10重量%になるに達するまで、流延膜から溶媒を蒸発させる第1乾燥工程と、溶媒蒸発工程の後に、流延膜と塩基性水溶液とを接触させて流延膜に含まれる高分子化合物をけん化するけん化工程と、けん化工程を経た流延膜を乾燥する第2乾燥工程と、を有することが好ましい。これらの工程も連続式とバッチ式とのいずれにより実施してもよい。 Further, the pore forming step includes a first drying step for evaporating the solvent from the casting membrane until the solvent content in the casting membrane reaches 10% by weight, and a basic step for the casting membrane and the basic after the solvent evaporation step. It is preferable to have a saponification process which saponifies the polymer compound contained in a cast film by making it contact with aqueous solution, and a 2nd drying process which dries the cast film which passed through the saponification process. These steps may be carried out by either a continuous method or a batch method.
さらにまた、孔形成工程は、けん化されるときの流延膜の温度が室温以上となるように、けん化前の流延膜の温度を予め調整する温度調整工程と、けん化工程を経た流延膜を、第2乾燥工程の前に水で洗浄して、流延膜に付着あるいは含まれる塩基性水溶液を除去する洗浄工程と、実施することが好ましい。 Furthermore, in the hole forming step, the temperature of the cast film before saponification is adjusted in advance so that the temperature of the cast film when saponified is room temperature or higher, and the cast film that has undergone the saponification process. Is preferably washed with water before the second drying step to remove the basic aqueous solution attached to or contained in the cast film.
図3は、多孔フィルム10を製造するフィルム製造設備の概略図である。フィルム製造設備41は、流延工程と結露工程と孔形成工程とを実施する空間を外部空間と仕切るための流延室42を有する。流延室42は、流延工程と結露工程とを実施する第1エリア45と、第1乾燥工程と温度調整工程とを実施する第2エリア46と、けん化工程を実施する第3エリア47と、洗浄工程を実施する第4エリア48と、第2乾燥工程を実施する第5エリア49とに仕切られており、各エリアを仕切る各仕切り部材51には、支持体52の搬送路となる開口(図示せず)が設けられてある。第1エリア45〜第2エリア49における支持体52の走行路は、周面で支持体52を支持する複数のローラ53の位置で決定される。これらのローラ53の中には駆動ローラがあり、これらの駆動ローラの回転により支持体52は連続搬送される。各ローラ53は、温調機(図示せず)により周面の温度を独立して調整され、各ローラ53に接触することにより支持体52は温度制御される。
FIG. 3 is a schematic view of a film production facility for producing the
[第1エリア45]
セルロースアシレート56と溶媒57とを含む流延溶液58は、第1エリア45の流延ダイ61に送られ、走行する支持体52の上に流延ダイ61から流出されることにより、流延される。流延ダイ61の流出口は、支持体52の走行路を介してローラ53と対向する。これにより、流延溶液58は、支持体52のローラ53に接触している接触範囲で支持体52に接し始め、この接触開始位置の下流側に流延膜62が形成される。
[First area 45]
The
第1エリアにおける流延膜62の厚みが0.01mm以上1mm以下の範囲で一定となるように、流延溶液58を流延することが好ましい。これにより、均一な多孔フィルム10を形成することができるとともに生産効率もよくなるという効果がある。流延膜62の厚みが0.01mm以上1mm以下の範囲であっても、厚みが変動していると、均一な水滴を形成することができない場合がある。そして、0.01mm未満であると、流延膜62自体が均一に形成されず、支持体52の上で流延溶液58が部分的にはじかれて支持体52を流延溶液58で覆うことができないことがある。一方、1mmよりも厚いと、乾燥に要する時間が長くなりすぎて生産効率が悪い場合がある。
It is preferable to cast the
第1エリア45には、支持体52の走行方向における流延ダイ61の下流に送風吸引ユニット63が備えられる。送風吸引ユニット63は、流延膜62の走行路の上方に設けられ、加湿空気を流延膜62の近傍で流し出す送風口63aと、流延膜62の周辺気体を吸引する吸気口63bとを有するとともに、送風系における乾燥空気の温度、湿度、風速と、吸気系における吸引力とを独立して制御する送風コントローラ(図示せず)を備える。
In the first area 45, a
ここで、送風口63aからの風の露点をTDとし、流延膜62の表面温度をTSとし、TD−TSで求められる値をΔTとする。ΔTが下記の式(1)を満たすように、表面温度TSと露点TDとの少なくともいずれか一方を制御することが好ましい。なお、第1エリア45のみならず第2エリア46〜第5エリア49における流延膜62の表面温度TSは、例えば、市販される赤外式温度計等の非接触式温度測定手段を流延膜62の走行路の近傍に設けて測定することができる。ΔTが0℃以下であると、水滴が発生しにくく、一方ΔTが30℃よりも大きいと水滴が急激に発生してしまい、水滴の大きさが不均一になったり、水滴が2次元、つまり平面に並ばずに3次元に重なってできてしまうことがある。なお、第1エリア45においては、下流に向かうに従いΔTが大きな値から小さい値に徐々に変化させることが好ましい。これにより、水滴の発生速度や発生する水滴の大きさをコントロールすることができ、2次元、つまり流延膜62の面方向に径が均一な水滴を形成することができる。
0℃<ΔT≦30℃・・・(1)
Here, let TD be the dew point of the wind from the
0 ° C <ΔT ≦ 30 ° C (1)
支持体52の非流延面側には、支持体52の走行方向に延びる温度制御板(図示無し)が備えられ、支持体52はローラ53と温度制御板とにより温度制御され、この支持体52により流延膜の表面温度TSが制御される。ただし、ローラ53と温度制御板とのいずれか一方による制御であってもよい。また、露点TDについては、送風吸引ユニット63から出される加湿空気の条件を制御することにより制御される。
A temperature control plate (not shown) extending in the traveling direction of the
[第2エリア46]
第2エリア46には、送風吸引ユニット66が支持体52の走行路に沿って複数配される。最も上流側の送風吸引ユニット66は、第1エリア45の送風吸引ユニット63のすぐ下流側となるように、第1エリア45と第2エリアとの間の仕切り部材51に近接して設けられる。これは第1エリア45で形成されたすべての水滴を、一様に成長させるためである。第1エリア45と第2エリア46とが互いに離れるほど、つまり水滴を形成してから第2エリア46に入るまでの時間が長くなるほど、成長し終えたときの水滴の大きさが不均一になってしまう。送風吸引ユニット66の数は、特に限定されない。
[Second area 46]
In the
支持体52の下方には、第1エリア45と同様に、支持体52の温度を制御する温度制御板67が設けられる。そして、流延膜62の表面温度TSの制御は、支持体52を介して温度制御板67によりなされる。この温度制御板67は、第1エリア45の温度制御板と基本的には同一の構造であり、支持体52の走行方向に沿って温度を変化させることができる。
Similar to the first area 45, a
第2エリア46では、ΔTが下記の式(2)を満たすように、流延膜62の表面温度TSと露点TDとの少なくともいずれか一方を制御することが好ましい。露点TDの制御は送風口66aからの乾燥空気の条件制御によりなされる。第2エリア46の条件をこのように設定することにより、水滴をゆっくり成長させて毛管力により水滴の配列を促し、均一な水滴を密に形成することができる。
0℃<ΔT≦10℃・・・(2)
In the
0 ° C <ΔT ≦ 10 ° C (2)
水滴を成長させている間に、できるだけ多くの溶媒を塗膜から蒸発させることが好ましい。第2エリア46における表面温度TSと露点TDとを上記範囲にすることにより、塗膜中の溶媒を十分に蒸発させるにもかかわらず、急激な蒸発を抑制することができる。また、この第2エリア46では、水滴が残るように、すなわち水滴が完全には蒸発しないように、流延膜中の溶媒を蒸発させることが好ましい。このように溶媒を蒸発させる工程を経ることにより、水滴は流延膜62の中に入り込む。水滴を蒸発させずに溶媒だけを選択的に蒸発させるためには、溶媒として、同温同圧下において水滴よりも蒸発速度が速いものを用いることが好ましく、これにより、溶媒の蒸発に伴い水滴が流延膜62の内部に入り込むことがより容易になる。
It is preferred to evaporate as much solvent from the coating as possible while growing the water droplets. By making the surface temperature TS and the dew point TD in the
第2エリア46では、溶媒含有率が10重量%に達するまで流延膜62から溶媒を蒸発させる。これは、けん化工程を実施される流延膜62が、10重量%以下の溶媒含有率であるようにするためである。したがって、第2エリア46では、10重量%よりも低い溶媒含有率になってもよく、ゼロであってもよい。しかし、この第2エリアでは水滴の蒸発を抑えることが好ましいため、流延膜62の溶媒含有率がゼロとなるまで溶媒を蒸発させることは事実上難しい。
In the
なお、支持体52の走行路近傍に、非接触式厚み測定計を配し、流延膜62の厚みを測定することにより、溶媒含有率を求めることができる。この場合には、予め、水滴が形成された流延膜62につき、溶媒含有率と厚みとの関係を求めておき、10重量%の溶媒含有率に対応する厚みをその関係から求めるとよい。そして、流延膜62の厚みを測定することにより、溶媒含有率が10重量%に達したか否かを確認することができる。
In addition, a solvent content can be calculated | required by arrange | positioning the non-contact-type thickness meter near the running path of the
複数の送風吸引ユニット66のうち最も下流側のひとつは、溶媒の蒸発量よりも流延膜62の温度調整を主たる目的として使用することが好ましい。この温度調整は、次工程であるけん化工程のための温度調整である。用いる高分子化合物のガラス転移点をTgとするときに、けん化は、後述のように室温以上Tg以下、より好ましくは室温以上60℃以下の流延膜62に対して実施することが好ましく、また、この温度調整工程より以前の第2エリア46の工程では水滴の蒸発を抑えるために雰囲気の露点以下(例えば、30℃以下)の温度にすることが好ましいので、本温度調整工程では、流延膜62を加熱する。なお、本実施形態では、けん化工程のためのこの温度調整を、温度制御板によっても実施している。
One of the plurality of
[第3エリア]
第3エリア47には、支持体52の走行路の上方に第1塗布ダイ70が備えられる。そして、塩基71が水72に含まれる塩基性水溶液73をこの第1塗布ダイ70から流出し、第2エリア46から案内された流延膜62の上に塗布して接触させる。この接触は、流延膜62の高分子化合物をけん化するために実施する。
[Third area]
In the third area 47, a first coating die 70 is provided above the traveling path of the
塩基71としては、アルカリ金属の水酸化物が好ましい。中でも、NaOH、KOHがより好ましい。その他、特開2003−313326号公報の[0041]に記載の各種塩基を用いることもできる。 The base 71 is preferably an alkali metal hydroxide. Of these, NaOH and KOH are more preferable. In addition, various bases described in JP-A-2003-313326, [0041] can also be used.
塩基性水溶液73における塩基71の濃度は1×10−4mol/m3以上5×10−3mol/m3の範囲とすることが好ましい。塩基71の濃度が1×10−4mol/m3未満であると、耐溶剤性に優れるとは言える程度には流延膜62の高分子化合物をけん化することができないことがある。一方、塩基71の濃度が5×10−3mol/m3よりも大きいと、多孔フィルム10の成分が接触した塩基性水溶液の中に出てくる場合がある。
The concentration of the base 71 in the basic aqueous solution 73 is preferably in the range of 1 × 10 −4 mol / m 3 or more and 5 × 10 −3 mol / m 3 . When the concentration of the base 71 is less than 1 × 10 −4 mol / m 3 , the polymer compound of the
なお、塩基の濃度の上記値は、塩基性水溶液73のOH−の物質量(mol数)をX1(単位;mol)とし、塩基性水溶液73の体積をY1(単位;m3)とするときに、X1/Y1により求める値である。 The above value of the concentration of bases, OH of a basic aqueous solution 73 - amount of substance of (mol number) X1 (unit; mol) and the volume of the basic aqueous solution 73 Y1 (unit; m 3) when the The value obtained by X1 / Y1.
塩基性水溶液73における塩基71の濃度を5×10−4mol/m3以上3×10−3mol/m3の範囲とすることがより好ましい。 More preferably, the concentration of the base 71 in the basic aqueous solution 73 is in the range of 5 × 10 −4 mol / m 3 to 3 × 10 −3 mol / m 3 .
多孔フィルム10は、前述のように多孔率が最低でも30%と非常に大きいので、表面が平滑なフィルムをけん化する場合と異なり、けん化のための塩基性溶液をはじいてしまう。したがって、多孔フィルム10となるような流延膜62はけん化がすすみにくい。そこで、塩基性水溶液73は、界面活性剤76を含むことがより好ましい。界面活性剤7としては、陽イオン界面活性剤(カチオン界面活性剤)、陰イオン界面活性剤(ノニオン界面活性剤)、両性界面活性剤とのいずれかひとつが好ましい。これにより、塩基性水溶液73の流延膜62に対する濡れ性を向上させ、けん化が促進されるようになる。なお、特開2003−313326号公報に記載される界面活性剤を本発明には好ましく用いることができる。
Since the
塩基性水溶液73における界面活性剤の濃度は、0.01重量%以上10重量%以下の範囲であることが好ましい。界面活性剤の濃度が0.01重量%未満であると、けん化の反応がすすまない場合があり、10重量%よりも大きいと、けん化の反応が進まなくなっていくことがある。 The concentration of the surfactant in the basic aqueous solution 73 is preferably in the range of 0.01 wt% to 10 wt%. If the concentration of the surfactant is less than 0.01% by weight, the saponification reaction may not proceed, and if it is greater than 10% by weight, the saponification reaction may not proceed.
塩基性水溶液73における界面活性剤76の濃度を0.01質量%以上5質量%以下の範囲とすることがより好ましく、0.03質量%以上3質量%以下の範囲とすることがさらに好ましい。
The concentration of the
なお、界面活性剤の濃度の上記値は、界面活性剤の質量をX2(単位;kg)とし、界面活性剤を含む溶液の質量をY2(単位;kg)とするときに、100×Y2/X2により求める値である。 The above-mentioned value of the concentration of the surfactant is 100 × Y2 // when the mass of the surfactant is X2 (unit: kg) and the mass of the solution containing the surfactant is Y2 (unit: kg). This is a value obtained from X2.
塩基性水溶液73は、炭素数が1以上4以下であるアルコールを含むことが好ましく、このアルコールは1価アルコールでも多価アルコールでもよい。また、これらからの複数を混合して用いてもよい。中でも、イソプロピルアルコール(IPA)77が特に好ましい。IPA77を含有させることにより、塩基性水溶液73の表面張力を低下させることができる。けん化に用いるような従来の塩基性水溶液を流延膜62に塗布すると、流延膜62の孔による表面の凹凸及びこの凹部の水滴の存在により、塩基性水溶液がはじかれてしまい、けん化が不均一に行われることがある。この傾向は、多孔率が最低でも30%であるような多孔フィルム10を製造する場合には、特に強くみられる。しかし、炭素数が1〜4のアルコール、特にIPA77を、塩基性水溶液73の中に含ませておくと、塩基性水溶液73が流延膜62の上ではじかれることが防止され、流延膜62の高分子化合物がムラなく、すなわち一様にけん化される。
The basic aqueous solution 73 preferably contains an alcohol having 1 to 4 carbon atoms, and the alcohol may be a monohydric alcohol or a polyhydric alcohol. A plurality of these may be mixed and used. Of these, isopropyl alcohol (IPA) 77 is particularly preferable. By containing IPA77, the surface tension of the basic aqueous solution 73 can be reduced. When a conventional basic aqueous solution such as that used for saponification is applied to the
塩基性水溶液73におけるIPAの濃度は、3質量%以上85質量%以下の範囲であることが好ましい。界面活性剤の濃度が3質量%未満であると、IPAの上記のような添加効果が無い場合があり、85質量%よりも大きいと、多孔フィルム10の成分が、接触した塩基性水溶液73の中に出てきたり、流延膜62が膨潤して多孔構造が壊れてしまうことがある。
The concentration of IPA in the basic aqueous solution 73 is preferably in the range of 3% by mass to 85% by mass. When the concentration of the surfactant is less than 3% by mass, there may be no effect of addition of IPA as described above. When the concentration is greater than 85% by mass, the components of the
塩基性水溶液73におけるIPAの濃度を5質量%以上70質量%以下の範囲とすることがより好ましく、10質量%以上50質量%以下の範囲とすることがさらに好ましい。 The IPA concentration in the basic aqueous solution 73 is more preferably in the range of 5% by mass to 70% by mass, and still more preferably in the range of 10% by mass to 50% by mass.
なお、IPAの濃度の上記値は、IPAの質量をX3(単位;kg)とし、塩基性水溶液73の質量をY3(単位;kg)とするときに、100×X3/Y3により求める値である。 The above IPA concentration is a value obtained by 100 × X3 / Y3 when the mass of IPA is X3 (unit: kg) and the mass of the basic aqueous solution 73 is Y3 (unit: kg). .
第1塗布ダイ70の流出口は、流延ダイ61の配置と同様に、支持体52の走行路を介してローラ53と対向する。これにより、塩基性水溶液73は、支持体52がローラ53に接触している接触範囲で流延膜62に塗布され始める。この塗布開始における流延膜62の温度は、室温以上Tg以下、より好ましくは室温以上60℃以下の範囲とされる。この温度は、けん化の反応性を高くする上では高いほど好ましいので、上限値は特に限定されるものではなく、ポリマー成分の種類に応じて決定するとよく、ポリマー成分がガラス転移点をもつものである場合にはTgが上限の目安となる。塗布開始位置の上流側には、市販の赤外式温度計78を設けて、流延膜62の温度を測定するとよい。また、この温度計78の測定結果に基づき、複数の送風吸引ユニット66のうちの最下流のひとつと温度制御板68との設定温度を決定するとよい。前述にように、第2エリア46で予め調整されてあるので、塩基性水溶液73が塗布されると、流延膜62の露出面を成す高分子化合物はけん化されはじめ、加水分解しはじめる。
Similar to the arrangement of the casting die 61, the outlet of the first coating die 70 faces the
第3エリア47では、流延膜62の温度を室温以上Tg以下、より好ましくは室温以上60℃以下の範囲に保持することが好ましい。この温度範囲についても、塗布開始における温度と同じように、上限値について特には限定されない。溶媒の含有率は既に10重量%に達しているので、水滴が小さくなっても孔が消失することがほとんどないためである。このように、この第3エリアでは、水滴の大きさが保持される必要がないので、ポリマーのガラス転移点を目安として、けん化の反応ができるだけ進むように上限値を設定するとよい。けん化による加水分解反応を十分にすすめるためである。第3エリア47の支持体52の走行路の下方にも温度制御板を設けており、この温度制御板により支持体52を介して流延膜62の温度が上記範囲に保持される。
In the third area 47, the temperature of the
第1塗布ダイ70に代えて、または加えて、塩基性水溶液73が収容された液槽を設けてもよい。この場合には、液槽の中の塩基性水溶液73に流延膜62を案内することによって接触させる。この場合には、液槽の中に、支持体52と接触してこれを支持するローラを配する。塩基性水溶液73の中に流延膜62が確実に浸漬するように、ローラの下端を塩基性水溶液73の液面以下とすることが好ましい。
Instead of or in addition to the first coating die 70, a liquid tank containing the basic aqueous solution 73 may be provided. In this case, the casting
[第4エリア48]
第4エリア48には、支持体52の走行路の上方に第2塗布ダイ80が備えられる。そして、洗浄水81をこの第2塗布ダイ80から流出し、第3エリア46から案内された流延膜62を洗浄する。この洗浄は、塩基71を流延膜62から除去するためのものである。したがって、この洗浄工程により、流延膜62に付着している塩基71と、中に含まれている塩基71とが洗い流されて流延膜62の残留塩基の量をできるだけゼロにすることが好ましい。
[Fourth area 48]
In the fourth area 48, a second coating die 80 is provided above the traveling path of the
流出された洗浄水62が流延膜62に接触し始める位置から下流側であって、支持体52の側端部の下方には、流延膜62及び支持体52から流れ落ちる洗浄水を受ける容器82が備えられる。なお、第2塗布ダイ80の下流にさらに他の塗布ダイを設け、洗浄を複数回実施してもよい。
A container that receives the wash water flowing down from the casting
第2塗布ダイ80に代えて、または加えて、洗浄水81が収容された液槽を設けてもよい。この場合には、液槽の中の洗浄水81に流延膜62を案内することによって接触させる。この場合には、液槽の中に、支持体52と接触してこれを支持するローラを配する。洗浄水81の中に流延膜62が確実に浸漬するように、ローラの下端を洗浄水81の液面以下とすることが好ましい。また、液槽を支持体52の走行方向に直列に配し、洗浄水81への浸漬を複数回実施すると洗浄効果はより高くなる。
Instead of or in addition to the second coating die 80, a liquid tank containing the cleaning
[第5エリア49]
第5エリア49には、送風吸引ユニット86が支持体52の走行路に沿って複数配される。送風口86aからの乾燥空気の送り出しと、吸引口86bによる空気吸引とにより、流延膜62の孔形成をつかさどった水滴と、洗浄水81とが蒸発する。流延膜62に溶媒57が残っていた場合にもこの送風吸引により蒸発させる。なお、送風吸引ユニットの数は、特に限定されず、ひとつであってもよい。
[Fifth area 49]
In the
送風吸引ユニット86に代えて減圧乾燥機を用いてもよい。減圧乾燥を行うことで、溶媒と水滴との蒸発速度をそれぞれ調整することがより容易になるので、溶媒が流延膜62の中に残っている場合には、減圧乾燥は特に有効である。
A vacuum dryer may be used in place of the
フィルム製造設備41は、さらに、ロール状に巻かれた長尺の支持体52を第1エリア45に送り出す送出手段(図示せず)と、支持体52に重なった状態の多孔フィルム10を巻き取る巻取手段(図示せず)とを備える。また、巻取手段に代えて、多孔フィルム10にさらに別の機能を付与するための機能付与手段、または、多孔フィルム10を所定の形状に加工する加工手段を用いる場合もある。
The
なお、送風吸引ユニット63,66,86から送り出す空気の風速は、支持体52の走行速度に応じて設定することが好ましい。支持体52の走行速度との相対速度が0.02m/秒以上2m/秒以下の範囲であることが好ましい。
In addition, it is preferable that the wind speed of the air sent out from the
流延溶液58の流延方法及び塩基性水溶液73の塗布方法としては、静置した支持体上に各液を載せて塗り広げる方法と、走行する支持体上に各液をダイから流出する方法とがあり、本発明ではいずれの方法も用いることができる。前者は少ない生産量で多品種つくる場合、すなわち少量多品種生産の場合に一般には適し、後者は大量生産に一般には適する。なお、後者の方法では、連続的に液を流出すると長尺の複層フィルムをつくることができるし、断続的に液を流出、つまり所定の時間でダイからの液の流出のオン・オフを繰り返すと、所定長さの多孔フィルムを複数枚連続して製造することができる。
As a casting method of the
以上の製造方法により得られる多孔フィルムは、複数の孔が規則的に形成されている。そして、エステル結合をもつ高分子化合物がけん化されてあるため、この多孔フィルムは耐溶剤性に優れる。 The porous film obtained by the above manufacturing method has a plurality of holes regularly formed. And since the high molecular compound which has an ester bond is saponified, this porous film is excellent in solvent resistance.
10,20,30 多孔フィルム
15,25,35 孔
52 支持体
56 流延ダイ
58 流延溶液
63,66,86 送風吸引ユニット
70 塗布ダイ
73 塩基性水溶液
81 洗浄水
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記高分子化合物は側鎖にエステル結合(−O−CO−)を有し、
前記孔形成工程は、
前記溶媒が蒸発して前記流延膜での含有率が10重量%に達した後に、前記流延膜と塩基性水溶液とを接触させて前記高分子化合物をけん化する工程と、
前記高分子化合物がけん化された前記流延膜を乾燥する工程と、を有することを特徴とする多孔フィルムの製造方法。 A casting process in which a solution containing a polymer compound and a solvent is cast on a support to form a casting film, a condensation process in which water droplets are formed on the casting film by condensation, the solvent and the solvent In a method for producing a porous film, the method includes a step of forming a pore film by evaporating water droplets to make the cast film a porous film having a plurality of pores.
The polymer compound has an ester bond (—O—CO—) in the side chain,
The hole forming step includes
After the solvent has evaporated and the content of the cast film reaches 10% by weight, the cast film is brought into contact with a basic aqueous solution to saponify the polymer compound;
And a step of drying the cast film in which the polymer compound is saponified.
前記孔形成工程は、
けん化されるときの前記流延膜の温度が室温以上Tg以下の範囲となるように、予め前記流延膜の温度を調整する工程と、
けん化された前記流延膜を、乾燥する前に水で洗浄する工程と、
を有することを特徴とする請求項1記載の多孔フィルムの製造方法。 When the glass transition point of the polymer compound is Tg,
The hole forming step includes
Adjusting the temperature of the casting film in advance so that the temperature of the casting film when saponified is in the range of room temperature to Tg;
Washing the saponified cast film with water before drying;
The method for producing a porous film according to claim 1, comprising:
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