JP2010037554A - 多孔体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液槽50に溶液21を貯留する。液槽50内の溶液21にポリマーフィルム45を浸漬する。液槽50内の溶液21の液面64に湿潤空気400をあてる。湿潤空気400との接触により、液面64では結露が生じ、液面64には水滴406が形成する。湿潤空気400との接触により、液面64上の水滴406を目標寸法になるまで成長させる。目標寸法まで成長した水滴406が存在する液面64を介して、ポリマーフィルム45を溶液21から引き出すと、ポリマーフィルム45の表面45aには膜22が形成し、膜22の表面22aには液面64上の水滴406が集められる。膜22に乾燥空気をあてて、溶剤と水滴とを蒸発させると、水滴を鋳型とする多孔フィルムが得られる。
【選択図】図4
Description
図1(A)に示すように、本発明により得られる多孔フィルム10は、表面に孔11を有する。孔11は、ハチの巣状、いわゆるハニカム構造となるように多孔フィルム10に密に配列する。そして、図1(B)及び(C)に示すように、孔11は、多孔フィルム10の両表面を突き抜けるように形成される。なお、図1(D)のように、孔11の代わりに、窪み13が片方の表面側に形成される多孔フィルム14や、隣り合う孔11が連通しないような多孔フィルムも本発明の多孔フィルムに含まれる。
図2に示すように、多孔フィルム製造工程20によれば、溶液21から、膜22を経て、多孔フィルム10を製造することができる。多孔フィルム製造工程20は、ポリマーと溶剤とを含む溶液21の液面に水滴を形成し、成長させる水滴形成成長工程25と、成長した水滴を表面に有し、溶液21からなる膜22を形成する膜形成工程26と、膜22から溶剤を蒸発させる溶剤蒸発工程27と、水滴を蒸発させる水滴蒸発工程28とを有する。
図3に示すように、多孔フィルム製造設備30は、各工程25〜28(図2参照)を行う、第1ゾーン35〜第4ゾーン38に区画されている。多孔フィルム製造設備30には、ローラ40a〜40eが設けられる。ローラ40a〜40eには、ポリマーフィルム45が掛け渡される。ローラ40a、40bは第1ゾーン35に設けられ、ローラ40c、40dは第2ゾーン36に、ローラ40eは第4ゾーン38に、それぞれ設けられる。図示しない駆動部の制御の下、ローラ40eが回転すると、ポリマーフィルム45は、第1ゾーン35〜第4ゾーン38を順次通過するように走行する。なお、ローラ40eの代わりに、ローラ40a〜40dのうち少なくともいずれか一つを駆動回転してもよい。
図3及び図4に示すように、第1ゾーン35では、ローラ40aの案内により走行するポリマーフィルム45が、ローラ40bの案内により、液槽50に貯留する溶液21に浸漬する。温調機51は、第1ゾーン35における溶液21の液面64、少なくとも液面64の範囲A1、A2の温度TSが所定の範囲内で略一定となるように、液槽50に貯留する溶液21の温度を調節する。ここで、範囲A1とは液面64のうち湿潤空気400と接触する範囲であり、範囲A2とは液面64のうち低露点湿潤空気401と接触する範囲である。湿潤空気供給機60は、送風コントローラによって所定の条件に調節された湿潤空気400を、送風口61から溶液21の液面64にあてて、吸引口62により湿潤空気400を吸引する。こうして、図5に示すように、範囲A1の液面64には、湿潤空気400との接触により液面64に結露が生じ、液面64上に形成した水滴406は、所望の寸法になるまで成長する。液面64上の水滴406は、水滴406間にはたらく横毛細管力、液槽50における溶液21の流れ、及び後述する移流集積の効果等により、第2ゾーン36に向かって移動する。
図3に示すように、第2ゾーン36では、ローラ40c及び40dの案内により、溶液21に浸漬したポリマーフィルム45が液面64を介して溶液21から引き出される。図4及び図6に示すように、液面64の範囲A2では、所望の寸法まで成長した水滴406が、水滴406間にはたらく横毛細管力、液槽50における溶液21の流れ、及び後述する移流集積の効果等により、液面64から引き出されるポリマーフィルム45に集まるように移動する。また、範囲A2では、低露点湿潤空気401との接触により水滴の406の蒸発及び水滴406の成長が抑えられるため、範囲A2における水滴406の寸法は略一定値で維持される。したがって、溶液21から引き出されたポリマーフィルム45の表面45a、45bには溶液21からなる膜22が形成するとともに、所望の寸法の水滴406が膜22の表面22a上に並ぶように集められる。このとき、当該液面64とポリマーフィルム45の表面45aとが交差するようにして、ポリマーフィルム45を溶液21から引き出すことが好ましい。図4及び図6に示すように、ブレード68は、溶液21から引き出されたポリマーフィルム45の表面45bに形成した溶液21からなる膜を、その先端68aにより取り除く。水滴406を表面22aに有する膜22は、ポリマーフィルム45の走行により、第3ゾーン37、第4ゾーン38に順次送られる。なお、溶液21からポリマーフィルム45を引き出し、表面45a、45bに膜22を形成した後に、水滴406を膜22の表面22a上に集めてもよい。
図3及び図7に示すように、第3ゾーン37では、乾燥空気供給機70が、膜22の表面22aに乾燥空気402をあてる。これにより、膜22に含まれる溶剤408が蒸発し、表面22a上の水滴406は膜22中に潜る。なお、溶剤蒸発工程27(図2参照)における溶剤408の蒸発は、膜22において溶液21の流動性が失われる程度まで行うことが好ましい。
図3及び図8に示すように、第4ゾーン38では、乾燥空気供給機70が、膜22の表面22aに乾燥空気402をあてる。これにより、膜22から水滴406が蒸発し、水滴406の跡が孔11となる多孔フィルム10(図1参照)を得ることができる。最後に、図3に示すように、カット部75は、多孔フィルム10を所定のサイズに切断し、切断フィルムとする。
(式1) ε=K/h
(式2) K=β・l・(je/νc)・φ/(φ−1)
ここで、hは、ポリマーフィルム45の引き出し時に形成される膜22の厚さであり、βは、溶液21の液面上の水滴406の流れの速さVLと液槽50における溶液21の流れの速さVWとの比VL/VWであり、Lは、ポリマーフィルム45の幅方向における当該一の領域の長さであり(図4参照)、jeは当該一の領域における溶剤の蒸発速度であり、νcはメニスカスにおける水滴406の移動速度であり、φはメニスカス近傍の溶液21に対する水滴406の体積分率である。ここで、メニスカスとは、溶液21からポリマーフィルム45を引き出す領域、及びその領域の近傍における液面64や膜22の表面22aを指す。なお、νcを引き上げ速度V1としてもよい。また、体積分率φは、水滴406の半径や濃度によって調節することができる。したがって、引き上げ速度V1や水滴406の半径や濃度の調節より、水滴406の形成密度εを調節することができる。
前記ポリマーを溶解させて溶液21を調製するための溶剤としては、有機溶剤など、ポリマーを溶解させることができる溶剤であれば特に制限はなく、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン,四塩化炭素、シクロヘキサン、酢酸メチルなどが挙げられる。
前記疎水性ポリマーとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニル重合ポリマー(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロペン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリテトラフルオロエチレンなど)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸など)、ポリラクトン(例えばポリカプロラクトンなど)、ポリアミド又はポリイミド(例えば、ナイロンやポリアミド酸など)、ポリウレタン、ポリウレア、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアロマティックス、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリシロキサン誘導体、セルロースアシレート(トリアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート)などが挙げられる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、膜強度、弾性等の観点から、必要に応じてホモポリマーとしてもよいし、コポリマーやポリマーブレンドの形態をとってもよい。なお、これらのポリマーは必要に応じて2種以上のポリマーの混合物として用いてもよい。光学用途に使う場合には、例えば、セルロースアシレート、環状ポリオレフィンなどが好ましい。
多孔フィルム製造設備30(図3参照)にて、図2に示す多孔フィルム製造工程20を行い、溶液21から多孔フィルム10を製造した。水滴形成成長工程25、膜形成工程26、及び溶剤蒸発工程27における各パラメータΔTの値は、表1に示すとおりである。表1において、ΔT25は水滴形成成長工程25におけるパラメータΔTを表し、ΔT26は膜形成工程26におけるパラメータΔTを表し、ΔT27は溶剤蒸発工程27におけるパラメータΔTを表す。
ΔT25、ΔT26、及びΔT27を表1に示す値としたこと以外は、実験1と同様にして、多孔フィルム10を製造した。
実験1〜3により得られた多孔フィルム10の表面の光学顕微鏡写真(倍率は2500倍)において、縦120μm、横90μmの範囲に存在する孔について画像解析を行い、それぞれの孔の径を測定し、孔の径の平均値DAV、孔の径の標準偏差σD、及び孔径変動係数Xを算出した。孔径変動係数Xは、(DAV/σD)×100で示される。そして、孔径変動係数Xを、下記の基準に基づいて評価した。なお、孔の径の平均値DAV、孔径変動係数X、及び変動係数の評価結果を表1に示す。
◎:孔径変動係数Xが5%以下であった。
○:孔径変動係数Xが5%より大きく15%以下であった。
△:孔径変動係数Xが15%より大きかった。
11 孔
20 多孔フィルム製造工程
21 溶液
22 膜
22a、22b 表面
25 水滴形成成長工程
26 膜形成工程
27 溶剤蒸発工程
28 水滴蒸発工程
30 多孔フィルム製造設備
35 第1ゾーン
36 第2ゾーン
37 第3ゾーン
38 第4ゾーン
40a〜40e ローラ
45 ポリマーフィルム
45a、45b 表面
50 液槽
54 送液装置
60、65 湿潤空気供給機
64 液面
70 乾燥空気供給機
400 湿潤空気
401 低露点湿潤空気
402 乾燥空気
406 水滴
408 溶剤
Claims (7)
- ポリマー及び疎水性溶剤を含む液の液面に水滴を形成する水滴形成工程と、
前記水滴が形成された液面から支持体を引き出して、前記水滴が並び、前記液からなる膜を前記支持体に形成する膜形成工程と、
前記膜を乾燥し、前記水滴を鋳型として前記膜に孔を形成する乾燥工程と、
を有することを特徴とする多孔体の製造方法。 - 前記水滴形成工程は、前記液面に湿潤空気を送り結露により前記水滴を形成し、成長させることを特徴とする請求項1記載の多孔体の製造方法。
- 前記膜形成工程では、前記湿潤空気よりも露点の低い低露点湿潤空気を前記液面または前記膜に供給して、前記水滴の成長を抑えながら前記膜を前記支持体の表面に形成することを特徴とする請求項2記載の多孔体の製造方法。
- 前記液面の前記水滴が前記支持体に向けて集まるように、引き出される前記支持体に向けて前記湿潤空気又は前記低露点湿潤空気を供給することを特徴とする請求項2または3記載の多孔体の製造方法。
- 前記液面の前記水滴が前記支持体に向けて集まるように、引き出される前記支持体に向けて前記液を流動させることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の多孔体の製造方法。
- 前記液面の前記水滴が前記支持体に向けて集まるように、前記膜に含まれる前記溶剤を蒸発させることを特徴とする請求項1ないし5のうちいずれか1項記載の多孔体の製造方法。
- 前記支持体の少なくとも一方の面に前記膜を形成することを特徴とする請求項1ないし6のうちいずれか1項記載の多孔体の製造方法。
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