JP2018001109A - 積層構造体、及び積層構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基層と固体膜とを有する積層構造体の製造方法であって、固体膜が相分離構造を有し、相分離構造の制御が容易で、かつ固体膜の材料がブロック共重合体に制限されない積層構造体の製造方法の提供。
【解決手段】基層30と、基層30の表面にマトリックス32とドメイン31とを有する固体膜と、を有する積層構造体の製造方法であって、表面に複数の凹部11を有する該基層の上に、ドメイン31を形成するための第一成分と、該マトリックス31を形成するための第二成分と、該第一成分及び該第二成分を溶解または分散させてなる溶剤と、を含む該固体膜を形成するための塗料の膜を形成する工程と、該塗料の膜から該溶剤を除去して該固体膜を形成する工程とを含み、ドメイン31を基層30の表面に正投影させたときに基層の表面に形成されるドメイン31の投影領域41が、基層30の凹部の形成領域42と重なる積層構造体の製造方法。
【選択図】図4
【解決手段】基層30と、基層30の表面にマトリックス32とドメイン31とを有する固体膜と、を有する積層構造体の製造方法であって、表面に複数の凹部11を有する該基層の上に、ドメイン31を形成するための第一成分と、該マトリックス31を形成するための第二成分と、該第一成分及び該第二成分を溶解または分散させてなる溶剤と、を含む該固体膜を形成するための塗料の膜を形成する工程と、該塗料の膜から該溶剤を除去して該固体膜を形成する工程とを含み、ドメイン31を基層30の表面に正投影させたときに基層の表面に形成されるドメイン31の投影領域41が、基層30の凹部の形成領域42と重なる積層構造体の製造方法。
【選択図】図4
Description
本発明は、膜積層構造体、及び積層構造体の製造方法に関する。
近年、主に膜の機能を向上させる目的で、マトリックス−ドメイン構造(以下、「相分離構造」とも記載する。)を有する膜が盛んに作製されている。相分離構造を有する膜は相分離構造(ドメインの形状、サイズ、位置)の精度が膜の機能に大きく影響するため、相分離構造の制御技術への関心が高まっている。従来技術において、このような相分離構造の制御技術としては、主としてブロック共重合体を用いて開発が行われている。特許文献1には、ケミカルレジストレーション法と熱アニール法を用いた高分子ブロック共重合膜の相分離構造の製造方法に関する技術について開示されている。
また、ブロック共重合体を用いず、膜の乾燥過程において自己組織的に相分離構造を形成させる試みがなされている。特許文献2には、重合性モノマーとシリコーンオイルを含む塗工液をスプレー塗工し、乾燥過程において相分離構造を形成している。
また、ブロック共重合体を用いず、膜の乾燥過程において自己組織的に相分離構造を形成させる試みがなされている。特許文献2には、重合性モノマーとシリコーンオイルを含む塗工液をスプレー塗工し、乾燥過程において相分離構造を形成している。
Hansen Solubility Parameters: A User’s Handbook second edition,Charles M.Hamsen,CRC Press,2007
しかしながら、特許文献1に開示されているような従来の相分離構造を有する膜の製造方法においては、膜の材料がブロック共重合体に制限されるという問題がある。また、特許文献2に開示されているようなブロック共重合体を用いずに相分離構造を有する膜を形成する場合、相分離構造がランダムとなるため、相分離構造の制御が困難であるという問題がある。
本発明の目的は、基層と固体膜とを有する積層構造体の製造方法であって、該固体膜が相分離構造を有し、該相分離構造の制御が容易で、かつ該固体膜の材料がブロック共重合体に制限されない積層構造体の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、基層と、基層の表面にマトリックス及び複数個のドメインを有する固体膜と、を有する積層構造体であって、
ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、基層の凹部の形成領域と重なる積層構造体を提供することにある。
本発明の目的は、基層と固体膜とを有する積層構造体の製造方法であって、該固体膜が相分離構造を有し、該相分離構造の制御が容易で、かつ該固体膜の材料がブロック共重合体に制限されない積層構造体の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、基層と、基層の表面にマトリックス及び複数個のドメインを有する固体膜と、を有する積層構造体であって、
ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、基層の凹部の形成領域と重なる積層構造体を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基層と、該基層の表面にマトリックスとドメインとを有する固体膜と、を有する積層構造体の製造方法であって、
表面に複数の凹部を有する該基層の上に、
該ドメインを形成するための第一成分と、
該マトリックスを形成するための第二成分と、
該第一成分及び該第二成分を溶解または分散させてなる溶剤と、を含む該固体膜を形成するための塗料の膜を形成する工程と、
該塗料の膜から該溶剤を除去して該固体膜を形成する工程と、を含み、
該第二成分と該基層との親和性が、該第一成分と該基層との親和性よりも高い、積層構造体の製造方法が提供される。
基層と、該基層の表面にマトリックスとドメインとを有する固体膜と、を有する積層構造体の製造方法であって、
表面に複数の凹部を有する該基層の上に、
該ドメインを形成するための第一成分と、
該マトリックスを形成するための第二成分と、
該第一成分及び該第二成分を溶解または分散させてなる溶剤と、を含む該固体膜を形成するための塗料の膜を形成する工程と、
該塗料の膜から該溶剤を除去して該固体膜を形成する工程と、を含み、
該第二成分と該基層との親和性が、該第一成分と該基層との親和性よりも高い、積層構造体の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、基層と、該基層の表面にマトリックス及び複数個のドメインを有する固体膜と、を有する積層構造体であって、
該ドメインを該基層の表面に正投影させたときに該基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、該基層の凹部の形成領域と重なる積層構造体が提供される。
該ドメインを該基層の表面に正投影させたときに該基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、該基層の凹部の形成領域と重なる積層構造体が提供される。
本発明の一態様によれば、ブロック共重合体を用いなくとも相分離構造の制御が可能となり、相分離構造を有する固体膜を有する積層構造体を比較的簡便に製造することが可能となる。
また本発明の他の態様によれば、基層と、マトリックス及び複数個のドメインを有する固体膜と、を有する積層構造体であって、
ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、基層の凹部の形成領域と重なる積層構造体を得ることができる。
また本発明の他の態様によれば、基層と、マトリックス及び複数個のドメインを有する固体膜と、を有する積層構造体であって、
ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、基層の凹部の形成領域と重なる積層構造体を得ることができる。
以下に、本発明の相分離構造を形成する膜を有する積層構造体の製造方法及び積層構造体の実施形態について、詳細に説明する。
本発明者が鋭意検討を行った結果、凹部を有する基層の表面上に相分離構造を形成する第一成分と第二成分と溶剤とを含有する塗膜を形成した後に、塗膜から溶剤を除去することによって、相分離構造を簡便に制御できることを見出した。
すなわち、本発明の相分離構造を有する固体膜を有する積層構造体の製造方法においては、表面に複数の凹部を有する基層の表面上にドメインとマトリックスが溶剤によって溶解または分散している塗料を塗布後、溶剤成分を揮発させる。このようにすることで固体膜中の相分離したドメイン成分を基層の表面上の凹部箇所に選択的に配置することが可能となる。これにより、ブロック共重合体を用いなくとも相分離構造の制御が可能となり、相分離構造を形成する膜を比較的簡便に製造することが可能となる。
本発明者が鋭意検討を行った結果、凹部を有する基層の表面上に相分離構造を形成する第一成分と第二成分と溶剤とを含有する塗膜を形成した後に、塗膜から溶剤を除去することによって、相分離構造を簡便に制御できることを見出した。
すなわち、本発明の相分離構造を有する固体膜を有する積層構造体の製造方法においては、表面に複数の凹部を有する基層の表面上にドメインとマトリックスが溶剤によって溶解または分散している塗料を塗布後、溶剤成分を揮発させる。このようにすることで固体膜中の相分離したドメイン成分を基層の表面上の凹部箇所に選択的に配置することが可能となる。これにより、ブロック共重合体を用いなくとも相分離構造の制御が可能となり、相分離構造を形成する膜を比較的簡便に製造することが可能となる。
積層構造体は、基層と固体膜とを有する。固体膜は、基層の表面に存在し、マトリックス及び複数個のドメインを有する。
図4及び図5に示すように、ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域41は、基層の凹部の形成領域42と重なる。
図4及び図5に示すように、ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域41は、基層の凹部の形成領域42と重なる。
(基層)
基層の材料としては、例えばポリマーやモノマーの他、金属やセラミックス等を用いることができ、特に限定はされない。図1に示すように、基層10は、表面に複数の凹部11を有している。複数の合同なドメインを得るためには、複数の合同な凹部を有する基層を用いる。本発明において、合同な凹部とは、製造上の欠陥や精度等に起因するばらつきをそれぞれ含んでいてもよい。また、図3に示すように基層がその表面に複数の凸部20を有する場合、凸部20と凸部20の間の部分21が、図1に示す凹部11に相当する。
基層の材料としては、例えばポリマーやモノマーの他、金属やセラミックス等を用いることができ、特に限定はされない。図1に示すように、基層10は、表面に複数の凹部11を有している。複数の合同なドメインを得るためには、複数の合同な凹部を有する基層を用いる。本発明において、合同な凹部とは、製造上の欠陥や精度等に起因するばらつきをそれぞれ含んでいてもよい。また、図3に示すように基層がその表面に複数の凸部20を有する場合、凸部20と凸部20の間の部分21が、図1に示す凹部11に相当する。
基層の表面の凹部は、基層の形成と同時に形成してもよく、また、基層を形成した後に形成してもよい。基層の表面に凹部を形成する方法としては、例えばインプリント法、サンドブラスト法、トラックエッチング法、研磨法等を用いることができる他、基層の形成時に金型等を用いて凹部を形成してもよい。
また、基層の表面の凹部は周期的に配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。基層の表面の凹部が周期的に配置されている場合、後述の相分離構造も周期的な構造を形成するため、用途に合わせて凹部の配置を選択することができる。
また、基層の表面の凹部は周期的に配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。基層の表面の凹部が周期的に配置されている場合、後述の相分離構造も周期的な構造を形成するため、用途に合わせて凹部の配置を選択することができる。
(塗料)
次に塗料について説明する。塗料に含まれる成分としては、ドメインを形成するための第一成分と、マトリックスを形成するための第二成分と、第一成分と第二成分を溶解または分散させる溶剤が含まれる。
次に塗料について説明する。塗料に含まれる成分としては、ドメインを形成するための第一成分と、マトリックスを形成するための第二成分と、第一成分と第二成分を溶解または分散させる溶剤が含まれる。
第一成分としては、例えばアクリレート、不飽和ポリエステル、エポキシ、オキセタン、ビニルエーテルなどのポリマーやモノマー等の他、オイル等を用いることができる。これらは単体としても用いることができるし、任意の二種類以上を用いることもできる。
第二成分としては、例えばポリマーやモノマー等を用いることができる。これらは単体としても用いることができるし、任意の二種類以上を用いることができる。
また、溶剤としては、第一成分と第二成分をそれぞれ溶解または分散させるのであれば特に限定はされず、一種類の溶剤で第一成分と第二成分を溶解または分散させてもよく、また、二種類以上の溶剤で第一成分と第二成分をそれぞれ溶解または分散させてもよい。
第二成分としては、例えばポリマーやモノマー等を用いることができる。これらは単体としても用いることができるし、任意の二種類以上を用いることができる。
また、溶剤としては、第一成分と第二成分をそれぞれ溶解または分散させるのであれば特に限定はされず、一種類の溶剤で第一成分と第二成分を溶解または分散させてもよく、また、二種類以上の溶剤で第一成分と第二成分をそれぞれ溶解または分散させてもよい。
また、塗料には、第一成分、または第二成分の溶解または分散を補助するためや後述の相分離構造の形成を補助するために界面活性剤を含んでもよい。
また、第二成分に重合性モノマーを含む場合、重合開始剤を塗料に含んでもよい。その他、安定剤や酸化防止剤等を塗料に含んでもよい。
後述の相分離構造を形成するためには、第二成分と基層との親和性が第一成分と基層との親和性よりも高いことが必要であることが分かった。ここで、第二成分と基層との親和性及び第一成分と基層との親和性は、例えば、溶解度パラメータや表面自由エネルギーの差によって比較することができる。本発明においては、溶解度パラメータを用いて親和性の比較を行った。
また、第二成分に重合性モノマーを含む場合、重合開始剤を塗料に含んでもよい。その他、安定剤や酸化防止剤等を塗料に含んでもよい。
後述の相分離構造を形成するためには、第二成分と基層との親和性が第一成分と基層との親和性よりも高いことが必要であることが分かった。ここで、第二成分と基層との親和性及び第一成分と基層との親和性は、例えば、溶解度パラメータや表面自由エネルギーの差によって比較することができる。本発明においては、溶解度パラメータを用いて親和性の比較を行った。
ここで溶解度パラメータ(Solubility Parameters)は、2種以上の物質の親和性の目安となり、分子凝集エネルギーの平方根で表される値であり、SP値とも呼ばれるパラメータである。本発明において、SP値は、ハンセン(Hansen)の手法を用いて導出する。ここでハンセンの手法とは、一つの物質のエネルギーを、分散エネルギー項(δD)、分極エネルギー項(δP)、水素結合エネルギー項(δH)の3成分で表し、3次元空間にベクトルとして表すものである。仮に、2種類の物質のSP値の差(下記のΔSP)が小さい(前記3次元空間における2種の物質間の距離が短い)場合は、当該2種類の物質は溶解性が高い、すなわち、混和しやすいことを示す。一方、2種類の物質のSP値の差(下記のΔSP)が大きい(前記3次元空間における2種の物質間の距離が長い)場合は、当該2種類の物質は溶解性が低い、すなわち、混和しにくいことを示す。
本発明の基層、第一成分、第二成分のδD、δP、δHと、グループ寄与法で計算する場合に使用する置換基ごとのパラメータは、非特許文献1に開示されている。またChemistry−Software社の「Molecular Modeling Pro」やDynacomp,Inc.の「SLOPE」等の市販のソフトウエアを用いても計算できる。本発明において、溶解度パラメータは、ハンセングループが開発、販売しているデータベース付き計算ソフト「HSPiP」の3rd Edition 3.1.14を使用して、溶解度パラメータの数値を算出する。このとき、各成分のSP値は、それぞれ下記式(a)に基づいて算出する。
[SP値]=(δD 2+δP 2+δH 2)1/2 (a)
[SP値]=(δD 2+δP 2+δH 2)1/2 (a)
ここで、2種類以上の材料の混合物の場合、それぞれの材料の混合比を重みとして、各材料のSP値を各成分毎に加重平均することによって各成分のSP値を求める。
また、2種類の成分における溶解度パラメータの差(ΔSP)は、上記3次元空間における距離で定義するものとし、次の式(b)に基づいて算出する。
ΔSP={4(δD1−δD2)2+(δP1−δP2)2+(δH1−δH2)2}0.5 (b)
表面自由エネルギーで親和性を比較する場合は、例えば表面自由エネルギーが既知の三種類の液体を用いて接触角測定を行い、拡張Fowkesの理論を用いて表面自由エネルギーを計算することによって求めることができる。ここで、第一成分、或いは第二成分が液体の場合は、三種類の溶剤を用いる代わりに表面自由エネルギーが既知の三種類の固体を用いることで、同様に表面自由エネルギーを計算することができる。
また、2種類の成分における溶解度パラメータの差(ΔSP)は、上記3次元空間における距離で定義するものとし、次の式(b)に基づいて算出する。
ΔSP={4(δD1−δD2)2+(δP1−δP2)2+(δH1−δH2)2}0.5 (b)
表面自由エネルギーで親和性を比較する場合は、例えば表面自由エネルギーが既知の三種類の液体を用いて接触角測定を行い、拡張Fowkesの理論を用いて表面自由エネルギーを計算することによって求めることができる。ここで、第一成分、或いは第二成分が液体の場合は、三種類の溶剤を用いる代わりに表面自由エネルギーが既知の三種類の固体を用いることで、同様に表面自由エネルギーを計算することができる。
(固体膜の形成)
次に基層上に固体膜を形成する方法について説明する。塗料の膜を形成する方法としては、例えば浸漬コーティング法(浸漬塗布法)、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ローラーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法等の塗布方法を用いることができる。
塗料の膜から溶剤を除去する方法としては、例えばオーブンや高周波誘電加熱等による加熱乾燥、大気下における自然乾燥、減圧による乾燥等を用いることができる。
また、マトリックスを形成するための第二成分が重合性の成分を含む場合、重合方法としては、例えば紫外光照射や電子線照射や加熱等による方法を用いることができる。
次に基層上に固体膜を形成する方法について説明する。塗料の膜を形成する方法としては、例えば浸漬コーティング法(浸漬塗布法)、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ローラーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法等の塗布方法を用いることができる。
塗料の膜から溶剤を除去する方法としては、例えばオーブンや高周波誘電加熱等による加熱乾燥、大気下における自然乾燥、減圧による乾燥等を用いることができる。
また、マトリックスを形成するための第二成分が重合性の成分を含む場合、重合方法としては、例えば紫外光照射や電子線照射や加熱等による方法を用いることができる。
(積層構造体)
次に上述の製造方法によって得られた積層構造体について説明する。
図4は、本発明の製造方法によって製造された積層構造体の例を断面方向から見た図である。また、図5は、本発明の製造方法によって製造された積層構造体の別の例を断面方向から見た図である。図4〜5中、30は基層であり、ドメイン31は固体膜の第一成分を主成分とし、マトリックス32は固体膜の第二成分を主成分とする。投影領域41は、ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域である。形成領域42は、基層の凹部の形成領域42である。
図4に示すように、表面に複数の凹部を有する基層30上に固体膜を形成することで、ドメイン31とマトリックス32が相分離し、前記投影領域41と前記形成領域42とが重なる相分離構造が形成された膜を有する積層構造体を得ることができる。
次に上述の製造方法によって得られた積層構造体について説明する。
図4は、本発明の製造方法によって製造された積層構造体の例を断面方向から見た図である。また、図5は、本発明の製造方法によって製造された積層構造体の別の例を断面方向から見た図である。図4〜5中、30は基層であり、ドメイン31は固体膜の第一成分を主成分とし、マトリックス32は固体膜の第二成分を主成分とする。投影領域41は、ドメインを基層の表面に正投影させたときに基層の表面に形成される各ドメインの投影領域である。形成領域42は、基層の凹部の形成領域42である。
図4に示すように、表面に複数の凹部を有する基層30上に固体膜を形成することで、ドメイン31とマトリックス32が相分離し、前記投影領域41と前記形成領域42とが重なる相分離構造が形成された膜を有する積層構造体を得ることができる。
また、図5に示すように、基層30の複数の凹部は相対的な凹部であるため、この場合における凹部は凸部と凸部の間の箇所となり、図4と同様に前記投影領域41と前記形成領域42とが重なる積層構造体を得ることができる。
また、本発明においては、基層の表面の凹部の相対深さ(図1又は図3のD)に対する固体膜の平均膜厚(図4又は図5のT)の比(D/T)の値が0.1以上であると、基層の表面の凹部による相分離構造の制御性が向上するため好ましい。
また、本発明においては、基層の表面の凹部の相対深さ(図1又は図3のD)に対する固体膜の平均膜厚(図4又は図5のT)の比(D/T)の値が0.1以上であると、基層の表面の凹部による相分離構造の制御性が向上するため好ましい。
また、本発明においては、基層表面の凹部が周期的に配置することで、相分離構造も周期的となるため、相分離構造を形成する膜を有する積層構造体の用途によっては好ましい。得られた相分離構造を形成する膜を有する積層構造体において、第一成分と第二成分の屈折率が同程度となるように材料を選択することで、光散乱による外観の変化を抑制することができるため好ましい。この場合、光学部材ならば、解像度低下を抑制することができるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、電子写真分野が挙げられる。
また、基層30の表面の凹部の形状種やサイズや面積率、塗料におけるドメイン成分の濃度を変えることで、ドメイン31のサイズを制御することができる。このため、ドメイン31のサイズを可視光の波長よりも小さくすることで透明な固体膜を形成することができるため好ましい。この場合、透明なガラスやプラスチックの表層保護膜として使用できる。
また、ドメイン31にオイルを含有させ、オイルを表面に徐放させることで表面への汚れの付着を抑制できるため、また、汚れの付着が発生しても簡便に汚れが除去できるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、コーティング分野が挙げられる。
また、ドメイン31にオイルを含有させ、オイルを表面に徐放させることで表面への汚れの付着を抑制できるため、また、汚れの付着が発生しても簡便に汚れが除去できるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、コーティング分野が挙げられる。
また、同様に、ドメイン31に液体潤滑剤を含有させ、液体潤滑剤を表面に徐放させることで、潤滑性を長い期間、維持することができるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、摺擦部材分野が挙げられる。
また、ドメイン31のサイズの制御とマトリックス32とドメイン31の成分の屈折率を調整することで、光反射を抑制することができるため好ましい。この場合、光学レンズならば、撮像した画像の解像度低下を抑制することができるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、レンズ分野が挙げられる。
また、ドメイン31のサイズの制御とマトリックス32とドメイン31の成分の屈折率を調整することで、光反射を抑制することができるため好ましい。この場合、光学レンズならば、撮像した画像の解像度低下を抑制することができるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、レンズ分野が挙げられる。
また、基層30の表面の凹部の形状を周期的に配置された合同な形状とすることで、ドメイン31が周期的に配置し、サイズが均一となる。このため、固体膜を形成後、ドメイン31のみを溶解する溶剤等でドメイン31を除去することで、サイズが均一で周期的な中空構造膜を得ることができるため好ましい。
また、光取り出し膜等において、本発明の相分離構造を形成する膜を有する積層構造体を用いることで、光取り出し効率が向上するため好ましい。
また、光取り出し膜等において、本発明の相分離構造を形成する膜を有する積層構造体を用いることで、光取り出し効率が向上するため好ましい。
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、これらに限定されるものではない。
(1)親和性の比較
第一成分と基層との溶解度パラメータの差をΔSP1、第二成分と基層との溶解度パラメータの差をΔSP2とする。そして、ΔSP1とΔSP2との比較から、第一成分と基層との親和性と、第二成分と基層との親和性とを比較し、ΔSPの値が小さい方を基層との親和性が高いと判定した。
第一成分と基層との溶解度パラメータの差をΔSP1、第二成分と基層との溶解度パラメータの差をΔSP2とする。そして、ΔSP1とΔSP2との比較から、第一成分と基層との親和性と、第二成分と基層との親和性とを比較し、ΔSPの値が小さい方を基層との親和性が高いと判定した。
(2)積層構造体の作製
(積層構造体1の作製)
(基層の作製)
縦180mm×横120mm×厚さ0.1mmのアルミニウム板の上に、下記組成の塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚約15μmの膜を形成した。
・基層塗布液
クロロベンゼン:100質量部
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
下記式(101)で示される化合物:9質量部
(積層構造体1の作製)
(基層の作製)
縦180mm×横120mm×厚さ0.1mmのアルミニウム板の上に、下記組成の塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚約15μmの膜を形成した。
・基層塗布液
クロロベンゼン:100質量部
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
下記式(101)で示される化合物:9質量部
次に、エンジニアリングシステムシステム(株)製のインプリント装置(商品名:EHN−3250)と下記形状パターンを有する(株)クラレ製のスタンパモールドを用いて、得られた膜にインプリントを行った。インプリント時のステージ温度を60℃、ヘッド温度を120℃、転写時間を5分とした。また、転写圧力を向上する目的で、内径66mm、外径82mmのドーナツ状のSUS板をステージの上に配置し、その上に膜とスタンパモールドを配置した。スタンパモールドの形状を膜の表面に転写することで、膜の表面に凹部形状を形成し、基層を得た。
図9(a)は積層構造体1の作製に用いたスタンパモールドの形状(凸型半球)を表す図である。
図9(a)は積層構造体1の作製に用いたスタンパモールドの形状(凸型半球)を表す図である。
・スタンパモールド
パターン形状:凸型半球
パターン径:15μm
パターン高さ:7.5μm
パターン面積率:90%
パターン配列:正三角形格子
パターンエリア:85mm×85mm
パターン形状:凸型半球
パターン径:15μm
パターン高さ:7.5μm
パターン面積率:90%
パターン配列:正三角形格子
パターンエリア:85mm×85mm
(塗料)
固体膜を形成するための塗料として、ガラス容器内に下記組成物を調合した後、一晩ミックスローターでガラス容器を回転させ、塗料を得た。
・塗料
パーフルオロポリエーテル(商品名:フルオロリンク E10H、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社製):200質量部
9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(商品名:NKエステル A−BPEF、新中村化学工業(株)製):533質量部
1−プロパノール:229質量部
HFC(ハイドロフルオロカーボン)系溶剤(商品名:ゼオローラH、日本ゼオン(株)製):1829質量部
HFC系溶剤(商品名:アサヒクリン AC−6000、旭硝子(株)製):229質量部
アクリル変性パーフルオロポリエーテル(商品名:フルオロリンク 5113X、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社製):40質量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン50%/ベンゾフェノン50%(光重合開始剤、商品名:IRGACURE500、BASF社製):27質量部
固体膜を形成するための塗料として、ガラス容器内に下記組成物を調合した後、一晩ミックスローターでガラス容器を回転させ、塗料を得た。
・塗料
パーフルオロポリエーテル(商品名:フルオロリンク E10H、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社製):200質量部
9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(商品名:NKエステル A−BPEF、新中村化学工業(株)製):533質量部
1−プロパノール:229質量部
HFC(ハイドロフルオロカーボン)系溶剤(商品名:ゼオローラH、日本ゼオン(株)製):1829質量部
HFC系溶剤(商品名:アサヒクリン AC−6000、旭硝子(株)製):229質量部
アクリル変性パーフルオロポリエーテル(商品名:フルオロリンク 5113X、ソルベイスペシャルティポリマーズジャパン社製):40質量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン50%/ベンゾフェノン50%(光重合開始剤、商品名:IRGACURE500、BASF社製):27質量部
(固体膜の形成)
基層の表面に前記塗料をマイヤーバーコート法で塗布し、室温下で10分間、自然乾燥させた。その後、塗膜に紫外光を照射し、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンを光硬化させ、積層構造体1を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
基層の表面に前記塗料をマイヤーバーコート法で塗布し、室温下で10分間、自然乾燥させた。その後、塗膜に紫外光を照射し、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンを光硬化させ、積層構造体1を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
(SP値の計算)
化学式描画ソフト(商品名:Chemdraw、CambridgeSoft.com社製)を用いて、基層、第一成分、第二成分の各化学構造式をSMILES記法に基づいて変換し、SP値計算ソフト(商品名:HSPiP、ハンセングループ製)を用いてY−MB(Yamamoto−Molecular Breaking)法にて原子団分割を行って、それぞれのSP値を計算した。計算した結果、基層、第一成分、第二成分のδD、δP、δHは次の値と求まった。
基層(δD=19.6、δP=4.0、δH=2.7)
第一成分(δD=13.4、δP=5.7、δH=5.1)
第二成分(δD=18.9、δP=3.6、δH=4.6)
ここで、基層は2種類の材料の混合物のため、それぞれの材料の混合比を重みとして、各材料のSP値を成分毎に加重平均することによって各成分のSP値を求めた。
また前記式(b)に基づいてΔSP1とΔSP2を計算した結果、ΔSP1=12.7(J/cm3)0.5、ΔSP2=2.4(J/cm3)0.5と求まり,第二成分と基層の親和性が第一成分と基層の親和性より高いことが分かった。
化学式描画ソフト(商品名:Chemdraw、CambridgeSoft.com社製)を用いて、基層、第一成分、第二成分の各化学構造式をSMILES記法に基づいて変換し、SP値計算ソフト(商品名:HSPiP、ハンセングループ製)を用いてY−MB(Yamamoto−Molecular Breaking)法にて原子団分割を行って、それぞれのSP値を計算した。計算した結果、基層、第一成分、第二成分のδD、δP、δHは次の値と求まった。
基層(δD=19.6、δP=4.0、δH=2.7)
第一成分(δD=13.4、δP=5.7、δH=5.1)
第二成分(δD=18.9、δP=3.6、δH=4.6)
ここで、基層は2種類の材料の混合物のため、それぞれの材料の混合比を重みとして、各材料のSP値を成分毎に加重平均することによって各成分のSP値を求めた。
また前記式(b)に基づいてΔSP1とΔSP2を計算した結果、ΔSP1=12.7(J/cm3)0.5、ΔSP2=2.4(J/cm3)0.5と求まり,第二成分と基層の親和性が第一成分と基層の親和性より高いことが分かった。
(積層構造体2の作製)
(基層の作製)
縦100mm×横100mm×厚さ1mmのビスフェノールA型のポリカーボネート板(商品名:ステラ S300、三菱樹脂(株)製)に、積層構造体1と同じインプリント装置とスタンパモールドを用いて、インプリントを行った。インプリント時のステージ温度を100℃、ヘッド温度を190℃、転写時間を5分とした。また、転写圧力を向上する目的で、内径66mm、外径82mmのドーナツ状のSUS板をステージの上に配置し、その上にポリカーボネート板とスタンパモールドを配置した。スタンパモールドの形状をポリカーボネート板の表面に転写することで、ポリカーボネート板の表面に凹部形状を形成し、基層を得た。
(基層の作製)
縦100mm×横100mm×厚さ1mmのビスフェノールA型のポリカーボネート板(商品名:ステラ S300、三菱樹脂(株)製)に、積層構造体1と同じインプリント装置とスタンパモールドを用いて、インプリントを行った。インプリント時のステージ温度を100℃、ヘッド温度を190℃、転写時間を5分とした。また、転写圧力を向上する目的で、内径66mm、外径82mmのドーナツ状のSUS板をステージの上に配置し、その上にポリカーボネート板とスタンパモールドを配置した。スタンパモールドの形状をポリカーボネート板の表面に転写することで、ポリカーボネート板の表面に凹部形状を形成し、基層を得た。
(塗料)
固体膜を形成するための塗料として、ガラス容器内に下記組成物を調合した後、一晩ミックスローターでガラス容器を回転させ、塗料を得た。
・塗料
フロロアルキル変性ポリジメチルシロキサン(商品名:X−22−822、信越化学工業(株)製):243質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:NKエステル A−DPH、新中村化学工業(株)製):700質量部
1−プロパノール:300質量部
メチルエチルケトン:770質量部
酢酸ブチル:1050質量部
アクリルシロキサングラフトポリマー(界面活性剤、商品名:サイマック US350、東亞合成(株)製):97質量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン50%/ベンゾフェノン50%(光重合開始剤、商品名:IRGACURE500、BASF社製):35質量部
固体膜を形成するための塗料として、ガラス容器内に下記組成物を調合した後、一晩ミックスローターでガラス容器を回転させ、塗料を得た。
・塗料
フロロアルキル変性ポリジメチルシロキサン(商品名:X−22−822、信越化学工業(株)製):243質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:NKエステル A−DPH、新中村化学工業(株)製):700質量部
1−プロパノール:300質量部
メチルエチルケトン:770質量部
酢酸ブチル:1050質量部
アクリルシロキサングラフトポリマー(界面活性剤、商品名:サイマック US350、東亞合成(株)製):97質量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン50%/ベンゾフェノン50%(光重合開始剤、商品名:IRGACURE500、BASF社製):35質量部
(固体膜の形成)
基層の表面に前記塗料をマイヤーバーコート法で塗布し、室温下で10分間、自然乾燥させた。その後、塗膜に紫外光を照射し、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを光硬化させ、積層構造体2を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
基層の表面に前記塗料をマイヤーバーコート法で塗布し、室温下で10分間、自然乾燥させた。その後、塗膜に紫外光を照射し、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを光硬化させ、積層構造体2を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体3の作製)
基層の材料をシクロオレフィンポリマー樹脂フィルム(商品名:ゼオノアフィルム ZF14−100、日本ゼオン(株)製)とし、インプリント時のステージ温度を90℃、ヘッド温度は180℃とした。この点以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体3を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
基層の材料をシクロオレフィンポリマー樹脂フィルム(商品名:ゼオノアフィルム ZF14−100、日本ゼオン(株)製)とし、インプリント時のステージ温度を90℃、ヘッド温度は180℃とした。この点以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体3を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体4〜6の作製)
表3に示す形状パターンのスタンパモールドを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体4〜6を得た。基層上の固体膜の平均膜厚はいずれも5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
図9(b)は積層構造体4の作製に用いたスタンパモールドの形状(凸型ドーム)を表す図である。
表3に示す形状パターンのスタンパモールドを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体4〜6を得た。基層上の固体膜の平均膜厚はいずれも5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
図9(b)は積層構造体4の作製に用いたスタンパモールドの形状(凸型ドーム)を表す図である。
(積層構造体7の作製)
基層として、シクロオレフィンポリマー樹脂フィルムの成型膜(商品名:FLH230/500−120、SCIVAX(株)製)を20mm×20mmに切り抜いたものを用いて、塗料をスピナーコート法で塗布した。この点以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体7を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は0.2μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
基層として、シクロオレフィンポリマー樹脂フィルムの成型膜(商品名:FLH230/500−120、SCIVAX(株)製)を20mm×20mmに切り抜いたものを用いて、塗料をスピナーコート法で塗布した。この点以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体7を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は0.2μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体8の作製)
下記の変更点以外は積層構造体1と同様にして積層構造体8を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
・変更点
基層として、ビスフェノールA型のポリカーボネートの成型膜を厚さ0.1mmのアルミニウム基板に固定させて用いた。成型膜として、商品名:ニュクリポアー・ポリカーボネート・トラックエッチ・メンブレン、孔径:1μm、直径:47mm、厚さ:10μm、日東機器ファインテック(株)製を用いた。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
下記の変更点以外は積層構造体1と同様にして積層構造体8を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
・変更点
基層として、ビスフェノールA型のポリカーボネートの成型膜を厚さ0.1mmのアルミニウム基板に固定させて用いた。成型膜として、商品名:ニュクリポアー・ポリカーボネート・トラックエッチ・メンブレン、孔径:1μm、直径:47mm、厚さ:10μm、日東機器ファインテック(株)製を用いた。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体9〜13、15の作製)
表3に示す形状パターンのスタンパモールドを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体9〜13、15を得た。基層上の固体膜の平均膜厚はいずれも5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
表3に示す形状パターンのスタンパモールドを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体9〜13、15を得た。基層上の固体膜の平均膜厚はいずれも5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体14の作製)
下記の形状パターンのスタンパモールドを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体14を得た。
図9(c)及び(d)は積層構造体14の作製に用いたスタンパモールドの形状(矩形)を表す図である。図9(c)はスタンパモールドの平面図であり、(d)は拡大した断面図である。
下記の形状パターンのスタンパモールドを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体14を得た。
図9(c)及び(d)は積層構造体14の作製に用いたスタンパモールドの形状(矩形)を表す図である。図9(c)はスタンパモールドの平面図であり、(d)は拡大した断面図である。
・スタンパモールド
パターン形状:矩形
凸部幅:8μm
凹部幅:3μm
パターン高さ:2μm
凹部面積率:27%
パターン配列:同心円
パターンエリア:85mm×85mm
パターン形状:矩形
凸部幅:8μm
凹部幅:3μm
パターン高さ:2μm
凹部面積率:27%
パターン配列:同心円
パターンエリア:85mm×85mm
基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体16の作製)
基層として、シクロオレフィンポリマー樹脂フィルムの成型膜(商品名:FLH230/500−120、SCIVAX(株)製)を20mm×20mmに切り抜いたものを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体16を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
基層として、シクロオレフィンポリマー樹脂フィルムの成型膜(商品名:FLH230/500−120、SCIVAX(株)製)を20mm×20mmに切り抜いたものを用いた以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体16を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体17の作製)
9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンを用いる代わりに2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート(商品名:NKエステル 701A、新中村化学工業(株)製)を用いた。この点以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体17を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンを用いる代わりに2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート(商品名:NKエステル 701A、新中村化学工業(株)製)を用いた。この点以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体17を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体18の作製)
基層の表面にインプリントを行わず、基層の表面に凹部を設けないとした以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体18を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
基層の表面にインプリントを行わず、基層の表面に凹部を設けないとした以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体18を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
(積層構造体19の作製)
基層として、パーフルオロアルコキシ樹脂フィルム(商品名:ネオフロン AF−0100、ダイキン工業(株)製)を用い、インプリント時のステージ温度を145℃、ヘッド温度を290℃とした以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体19を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
使用した基層、第一成分、及び第二成分の材料、組成物のδD、δP、δHの計算結果、及びスタンパモールドの形状を表1〜3に示す。
基層として、パーフルオロアルコキシ樹脂フィルム(商品名:ネオフロン AF−0100、ダイキン工業(株)製)を用い、インプリント時のステージ温度を145℃、ヘッド温度を290℃とした以外は、積層構造体1と同様にして積層構造体19を得た。基層上の固体膜の平均膜厚は5μmであった。
積層構造体1と同様にΔSP1とΔSP2を計算した結果を表4に示す。
使用した基層、第一成分、及び第二成分の材料、組成物のδD、δP、δHの計算結果、及びスタンパモールドの形状を表1〜3に示す。
(3)評価 構造の観察
積層構造体1〜19の構造の評価は、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて行った。評価方法としては、裏面から試料をカミソリの刃で切り、相分離構造を有する固体膜の断面を出現させ、断面において観察を行った。
積層構造体1〜19の構造の評価は、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて行った。評価方法としては、裏面から試料をカミソリの刃で切り、相分離構造を有する固体膜の断面を出現させ、断面において観察を行った。
(実施例1)
図6は、製造された積層構造体1の断面を観察した走査型電子顕微鏡による像の写真である。積層構造体1の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができ、下層の凹部の配列パターンに沿って大きなドメインが固体膜内で形成されて配置されていた。下層の凹部の配列パターンに沿って形成された大きなドメインの平均サイズは6.4μmであった。
図6は、製造された積層構造体1の断面を観察した走査型電子顕微鏡による像の写真である。積層構造体1の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができ、下層の凹部の配列パターンに沿って大きなドメインが固体膜内で形成されて配置されていた。下層の凹部の配列パターンに沿って形成された大きなドメインの平均サイズは6.4μmであった。
ドメインの平均サイズの算出方法は以下のとおりである。
1) 試料の裏面にカミソリの刃を押し当てて,試料の断面出しを行った。
2) 1)の断面出しされた試料の断面をSEMで観察した。
3)
基層(下地)が凹形状の場合は、凹部の中央で断面が出ている箇所において、試料断面のSEM像を取得した。
基層(下地)が凸形状の場合は、最近接で隣接する一組の凸部の両方において中央で断面が出ている箇所において、試料断面のSEM像を取得した。
1) 試料の裏面にカミソリの刃を押し当てて,試料の断面出しを行った。
2) 1)の断面出しされた試料の断面をSEMで観察した。
3)
基層(下地)が凹形状の場合は、凹部の中央で断面が出ている箇所において、試料断面のSEM像を取得した。
基層(下地)が凸形状の場合は、最近接で隣接する一組の凸部の両方において中央で断面が出ている箇所において、試料断面のSEM像を取得した。
4) 取得した3)のSEM像に対応する二値化像を得た。得られた二値化像においてはドメイン内部が黒色、マトリックスが白色となるような二値化を行った。そして、一つの凹部(凸部形状の場合,最近接で隣接する一組の凸部の間)の上部におけるもっとも大きなドメインの径をドメインサイズとした。
ただし,もっとも大きなドメインの径D1と二番目に大きなドメインの径D2が、下記の不等式を満たす場合、サイズがランダムであると判定した。
D2/D1>0.8
5) 4)の工程によるドメインサイズを1試料につき10個取得し、相加平均して表4記載のドメインのサイズとした。
また、10個のうち5個以上がランダムと判定された場合、表4に記載のドメインのサイズを不均一とした。
ただし,もっとも大きなドメインの径D1と二番目に大きなドメインの径D2が、下記の不等式を満たす場合、サイズがランダムであると判定した。
D2/D1>0.8
5) 4)の工程によるドメインサイズを1試料につき10個取得し、相加平均して表4記載のドメインのサイズとした。
また、10個のうち5個以上がランダムと判定された場合、表4に記載のドメインのサイズを不均一とした。
(実施例2〜7、9〜15及び17)
積層構造体2〜7、9〜15及び17の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができ、下層の凹部の配列パターンに沿って大きなドメインが固体膜内で形成されて配置されていた。下層の凹部の配列パターンに沿って形成された大きなドメインの平均サイズは表4に示すとおりであった。
積層構造体2〜7、9〜15及び17の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができ、下層の凹部の配列パターンに沿って大きなドメインが固体膜内で形成されて配置されていた。下層の凹部の配列パターンに沿って形成された大きなドメインの平均サイズは表4に示すとおりであった。
(実施例8)
積層構造体8の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができ、下層の凹部のランダムな配置に沿って大きなドメインが固体膜内で形成されて配置されていた。下層の凹部のランダムな配置に沿って形成された大きなドメインの平均サイズは0.9μmであった。
積層構造体8の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができ、下層の凹部のランダムな配置に沿って大きなドメインが固体膜内で形成されて配置されていた。下層の凹部のランダムな配置に沿って形成された大きなドメインの平均サイズは0.9μmであった。
(実施例16)
積層構造体16の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができたが、固体膜の基層側に多くのドメインが偏在していた。固体膜の基層側に偏在したドメインの平均サイズは0.9μmであった。
積層構造体16の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができたが、固体膜の基層側に多くのドメインが偏在していた。固体膜の基層側に偏在したドメインの平均サイズは0.9μmであった。
(比較例1)
積層構造体18の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができたが、ドメインのサイズは不規則で、配置も不規則であった。
積層構造体18の固体膜の断面を観察した結果、ドメインとマトリックスの相分離構造を確認することができたが、ドメインのサイズは不規則で、配置も不規則であった。
(比較例2)
積層構造体19の固体膜の断面を観察した結果、相分離構造を確認することはできなかった。
以上をまとめて表4に示す。
積層構造体19の固体膜の断面を観察した結果、相分離構造を確認することはできなかった。
以上をまとめて表4に示す。
表4に示すように、実施例1〜17において、基層の凹部に沿って固体膜中のドメインが形成された。この特異な相分離構造の形成過程を次のように考える。基層の表面上に塗料の膜を形成した後に、塗料中のマトリックス成分と基層の親和性がドメイン成分と基層の親和性よりも高いため、塗料中のマトリックス成分が基層側に流動したと考えられる。マトリックス成分の流動によって、ドメイン成分はマトリックス成分の流動と逆方向に流動したと考えられるため、ドメイン成分は相対的に基層から離れる方向に流動したと考えられる。これらの対流過程において、ドメイン成分は合一を繰り返し、最終的に基層から距離が離れている基層凹部の上部にドメインが集中したと考えることができる。
図7(a)は、基層の表面に塗料の膜が形成されたが、膜が形成されてからわずかな時間しか経過していないため、ドメイン成分71とマトリックス成分72とがほぼ均一に混ぜ合わさっている状態を表す。
図7(b)は、塗料の膜が形成されてから時間が経過するにつれて、塗料中のマトリックス成分72が基層30の側に流動し、マトリックス成分72の流動によって、ドメイン成分71がマトリックス成分72の流動と逆方向に流動した状態を表す。
図7(b)は、塗料の膜が形成されてから時間が経過するにつれて、塗料中のマトリックス成分72が基層30の側に流動し、マトリックス成分72の流動によって、ドメイン成分71がマトリックス成分72の流動と逆方向に流動した状態を表す。
図8(a)は、基層の表面に塗料の膜が形成されたが、膜が形成されてからわずかな時間しか経過していないため、ドメイン成分81とマトリックス成分82とがほぼ均一に混ぜ合わさっている状態を表す。
図8(b)は、塗料の膜が形成されてから時間が経過するにつれて、塗料中のマトリックス成分82が基層30の側に流動し、マトリックス成分82の流動によって、ドメイン成分81がマトリックス成分82の流動と逆方向に流動した状態を表す。
図8(b)は、塗料の膜が形成されてから時間が経過するにつれて、塗料中のマトリックス成分82が基層30の側に流動し、マトリックス成分82の流動によって、ドメイン成分81がマトリックス成分82の流動と逆方向に流動した状態を表す。
基層が平坦な比較例1においては、膜中の対流が乱れたため、ドメインのサイズや配置がランダムになったと考えられる。また、塗料中のドメイン成分と基層との親和性がマトリックス成分と基層との親和性よりも高い比較例2においては、実施例1などとは逆の対流が発生することによってドメイン成分が基層側に流動した。このため、固体膜中におけるドメインの形成を確認することができなかったと考えられる。
10 基層
11 凹部
20 凸部
21 凸部と凸部の間の部分(凹部に相当)
30 基層
31 ドメイン
32 マトリックス
71、81 ドメイン成分
72、82 マトリックス成分
11 凹部
20 凸部
21 凸部と凸部の間の部分(凹部に相当)
30 基層
31 ドメイン
32 マトリックス
71、81 ドメイン成分
72、82 マトリックス成分
Claims (6)
- 基層と、該基層の表面にマトリックスとドメインとを有する固体膜と、を有する積層構造体の製造方法であって、
表面に複数の凹部を有する該基層の上に、
該ドメインを形成するための第一成分と、
該マトリックスを形成するための第二成分と、
該第一成分及び該第二成分を溶解または分散させてなる溶剤と、を含む該固体膜を形成するための塗料の膜を形成する工程と、
該塗料の膜から該溶剤を除去して該固体膜を形成する工程と、を含み、
該第二成分と該基層との親和性が、該第一成分と該基層との親和性よりも高いことを特徴とする積層構造体の製造方法。 - 前記複数の凹部の形状が合同である請求項1に記載の積層構造体の製造方法。
- 該凹部の相対深さと該固体膜の平均膜厚において、該相対深さに対する該平均膜厚の比の値が0.1以上である請求項1又は2に記載の積層構造体の製造方法。
- 該第一成分が液体を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層構造体の製造方法。
- 該凹部が基層の表面上に周期的に配置されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層構造体の製造方法。
- 基層と、該基層の表面にマトリックス及び複数個のドメインを有する固体膜と、を有する積層構造体であって、
該ドメインを該基層の表面に正投影させたときに該基層の表面に形成される各ドメインの投影領域が、該基層の凹部の形成領域と重なることを特徴とする積層構造体。
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