JP6493658B2 - 高撥水性フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、表面改質高分子フィルムの製造方法、高親水性フィルムの製造方法および高撥水性フィルムの製造方法に関する。
たとえば非特許文献１には、高分子の表面改質技術として、プライマー処理、グラフト重合、コロナ放電処理、プラズマ処理およびレーザ処理が開示されている。プライマー処理は、有機高分子材料からなる高分子の表面に低粘度の液体を塗布して乾燥させることにより高分子の表面を改質する処理である。また、グラフト重合、コロナ放電処理、プラズマ処理およびレーザ処理は、それぞれ、高分子の表面に電磁波または物体を照射することによって、高分子の表面を改質する処理である。
岩森 暁、「高分子表面加工学−表面改質・加工・コーティング−」、技報堂出版、２００５年６月２５日
しかしながら、プライマー処理においては、別途、低粘度の液体が必要になって処理コストが増加するとともに、プライマー処理による高分子の表面改質効果が不十分となることがあった。
また、グラフト重合、コロナ放電処理、プラズマ処理およびレーザ処理においては、プライマー処理よりも優れた表面改質効果が得られるが、電子線、放射線、プラズマ、原子、分子、電子、イオンまたはレーザ光の照射によって高分子表面がダメージを受けることがあった。
そのため、従来においては、ダメージを低減しつつ、高い表面改質効果を生じさせることが要望されていた。
ここで開示された実施形態は、真空容器内に互いに向かい合うように高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程と、高融点金属触媒体を加熱する工程と、加熱した高融点金属触媒体にアルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスを接触させることにより発生したラジカルを高分子フィルムに照射する工程とを含み、ラジカルを高分子フィルムに照射する工程は高分子フィルム上にＳｉＯＣＨ層を形成する工程を含み、ＳｉＯＣＨ層は、Ｓｉ−Ｃ結合と、Ｓｉ−Ｏ結合と、Ｓｉ−Ｈ結合とを含む、表面改質高分子フィルムの製造方法である。
ここで開示された実施形態によれば、ダメージを低減しつつ、高い表面改質効果を生じさせることができる。
以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
＜表面改質高分子フィルムの製造方法＞
図１に、実施形態の表面改質高分子フィルムの製造方法のフローチャートを示す。図１に示すように、実施形態の表面改質高分子フィルムの製造方法は、高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程（Ｓ１ａ）と、高融点金属触媒体を加熱する工程（Ｓ２ａ）と、ラジカルを高分子フィルムに照射する工程（Ｓ３ａ）とを含んでおり、Ｓ１ａ、Ｓ２ａおよびＳ３ａの順に行われる。なお、実施形態の表面改質高分子フィルムの製造方法には、Ｓ１ａ〜Ｓ３ａ以外の工程が含まれていてもよい。
図１に、実施形態の表面改質高分子フィルムの製造方法のフローチャートを示す。図１に示すように、実施形態の表面改質高分子フィルムの製造方法は、高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程（Ｓ１ａ）と、高融点金属触媒体を加熱する工程（Ｓ２ａ）と、ラジカルを高分子フィルムに照射する工程（Ｓ３ａ）とを含んでおり、Ｓ１ａ、Ｓ２ａおよびＳ３ａの順に行われる。なお、実施形態の表面改質高分子フィルムの製造方法には、Ｓ１ａ〜Ｓ３ａ以外の工程が含まれていてもよい。
＜高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程＞
まず、高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程（Ｓ１ａ）を行う。工程（Ｓ１ａ）は、たとえば図２に示すように、まず真空容器１１内に高融点金属触媒体１２を設置し、その後、高融点金属触媒体１２と向かい合うようにして高分子フィルム１０を支持台１３上に設置することにより行われる。なお、真空容器１１は、容器内部の圧力を低減することができる容器であれば特に限定されない。また、高融点金属触媒体１２と高分子フィルム１０とは完全に向かい合って設置される必要はなく、実質的に向かい合うように設置されればよい。
まず、高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程（Ｓ１ａ）を行う。工程（Ｓ１ａ）は、たとえば図２に示すように、まず真空容器１１内に高融点金属触媒体１２を設置し、その後、高融点金属触媒体１２と向かい合うようにして高分子フィルム１０を支持台１３上に設置することにより行われる。なお、真空容器１１は、容器内部の圧力を低減することができる容器であれば特に限定されない。また、高融点金属触媒体１２と高分子フィルム１０とは完全に向かい合って設置される必要はなく、実質的に向かい合うように設置されればよい。
高融点金属触媒体１２は、加熱されることによって、ガスの少なくとも一部をラジカルに分解することができる金属であれば特に限定されず、たとえばタンタル（Ｔａ）またはタングステン（Ｗ）等を用いることができる。
高分子フィルム１０も特に限定されず、用途に応じて適宜用いることができ、たとえばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどを用いることができる。
＜高融点金属触媒体を加熱する工程＞
次に、高融点金属触媒体を加熱する工程（Ｓ２ａ）を行う。工程（Ｓ２ａ）は、たとえば、電源１４から高融点金属触媒体１２に電流を流すことによって生じる抵抗加熱により高融点金属触媒体１２を加熱することにより行うことができる。高融点金属触媒体１２は、たとえば、ガスの少なくとも一部をラジカルに分解することができる温度にまで加熱することができる。
次に、高融点金属触媒体を加熱する工程（Ｓ２ａ）を行う。工程（Ｓ２ａ）は、たとえば、電源１４から高融点金属触媒体１２に電流を流すことによって生じる抵抗加熱により高融点金属触媒体１２を加熱することにより行うことができる。高融点金属触媒体１２は、たとえば、ガスの少なくとも一部をラジカルに分解することができる温度にまで加熱することができる。
＜ラジカルを高分子フィルムに照射する工程＞
次に、ラジカルを高分子フィルムに照射する工程（Ｓ３ａ）を行う。工程（Ｓ３ａ）は、たとえば以下のようにして行うことができる。まず、真空容器１１の上部のガス導入口１１ａからアルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスを導入する。次に、当該混合ガスは、工程（Ｓ２ａ）において加熱された高融点金属触媒体１２に接触してラジカルを発生させる。次に、ラジカルは、高分子フィルム１０に照射され、高分子フィルム１０上に珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）とを含む膜（ＳｉＯＣＨ層）が形成されて表面改質高分子フィルムが得られる。なお、ＳｉＯＣＨ層は、Ｓｉ−Ｃ結合と、Ｓｉ−Ｏ結合と、Ｓｉ−Ｈ結合とを含んでいれば、その他の結合を含んでいてもよい。
次に、ラジカルを高分子フィルムに照射する工程（Ｓ３ａ）を行う。工程（Ｓ３ａ）は、たとえば以下のようにして行うことができる。まず、真空容器１１の上部のガス導入口１１ａからアルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスを導入する。次に、当該混合ガスは、工程（Ｓ２ａ）において加熱された高融点金属触媒体１２に接触してラジカルを発生させる。次に、ラジカルは、高分子フィルム１０に照射され、高分子フィルム１０上に珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）と炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）とを含む膜（ＳｉＯＣＨ層）が形成されて表面改質高分子フィルムが得られる。なお、ＳｉＯＣＨ層は、Ｓｉ−Ｃ結合と、Ｓｉ−Ｏ結合と、Ｓｉ−Ｈ結合とを含んでいれば、その他の結合を含んでいてもよい。
その後、ＳｉＯＣＨ層の形成に寄与しなかったラジカルは、真空容器１１の下部のガス排出口１１ｂから排出される。
＜ＳｉＯＣＨ層の形成のメカニズム＞
ＳｉＯＣＨ層の形成のメカニズムは、以下のように推測される。まず、図３に示すように、高分子フィルム１０の表面のＣ−Ｈ結合が、工程（Ｓ３ａ）で発生したラジカル中の水素を含むラジカル（たとえば、・Ｈ）により切断され、結果としてＨ2分子が生成される。これにより、図４に示すように、高分子フィルム１０の表面のＣに未結合の結合手が形成される。なお、水素を含むラジカルは、混合ガス中の水素が、加熱された高融点金属触媒体１２に接触することにより発生する。
ＳｉＯＣＨ層の形成のメカニズムは、以下のように推測される。まず、図３に示すように、高分子フィルム１０の表面のＣ−Ｈ結合が、工程（Ｓ３ａ）で発生したラジカル中の水素を含むラジカル（たとえば、・Ｈ）により切断され、結果としてＨ2分子が生成される。これにより、図４に示すように、高分子フィルム１０の表面のＣに未結合の結合手が形成される。なお、水素を含むラジカルは、混合ガス中の水素が、加熱された高融点金属触媒体１２に接触することにより発生する。
次に、図５に示すように、高分子フィルム１０の表面のＣの未結合の結合手にＳｉＨ3基が結合する。ＳｉＨ3基の結合は、工程（Ｓ３ａ）でアルキルシランが分解して発生した水素化珪素を含むラジカル（たとえば、・ＳｉＨ3）がＣの未結合の結合手に結合することにより形成される。図３〜図５に示されるＣ−Ｈ結合からＣ−Ｓｉ結合への置換は、以下の表１に示すように、Ｃ−Ｓｉ結合の結合解離エンタルピー（４５１ｋＪ／ｍｏｌ）がＣ−Ｈ結合の結合解離エンタルピー（３３８ｋＪ／ｍｏｌ）よりも大きいことによるものと考えられる。
次に、図６に示すように、高分子フィルム１０の表面上にシロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合が形成される。シロキサン結合は、工程（Ｓ３ａ）で酸素が分解して発生した酸素を含むラジカル（たとえば、・Ｏ）がＳｉ−Ｈ結合に置換して、Ｓｉ−Ｏ結合を形成することにより形成される。
さらに、酸素を含むラジカルおよび水素を含むラジカルが引き続き供給されることによって、図７に示すように、Ｓｉ−Ｈ結合の一部がＳｉ−ＯＨ結合に置換される。これは、上記の表１に示すようにＳｉ−Ｏ結合の結合解離エンタルピー（７９９ｋＪ／ｍｏｌ）がＳｉ−Ｈ結合の結合解離エンタルピー（２９９ｋＪ／ｍｏｌ）よりも大きいことによるものと考えられる。
以上により、高分子フィルム１０と、高分子フィルム１０の表面上に形成されたＳｉＯＣＨ層２１とを含む表面改質高分子フィルム２０が形成される。なお、表面改質高分子フィルム２０のＳｉＯＣＨ層２１は、図７に示す構成を有していてもよく、図８に示すようにシロキサン結合とＣ−Ｏ−Ｃ結合とがＳｉＯＣＨ層２１の厚さ方向において交互に現れるネットワーク状の構成を有していてもよい。
なお、上記においては、支持台１３上に高分子フィルム１０を設置した状態で高分子フィルム１０の表面上にＳｉＯＣＨ層２１を形成したが、たとえば図９に示すように、一対のロール１５，１６に高分子フィルム１０を掛け渡して、ロール１５からロール１６に高分子フィルム１０をロールツーロールで搬送しながら高分子フィルム１０上にＳｉＯＣＨ層２１を連続的に形成することによって、表面改質高分子フィルム２０を連続的に製造することが好ましい。この場合には、表面改質高分子フィルム２０を効率的に製造することができる。
また、上記において、アルキルシランはモノメチルシランを含むことが好ましい。この場合には、高親水性フィルムおよび高撥水性フィルムの製造に好適な表面改質高分子フィルム２０を製造することができる。
また、上記において、アルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスはアンモニアを含むことがさらに好ましい。この場合には、高融点金属触媒体１２の周囲にアンモニアを存在させることができるため、酸素を含むラジカルと高融点金属触媒体１２との反応を抑制することができる。これにより、高融点金属触媒体１２を構成する金属の酸化物が気化して表面改質高分子フィルム２０に取り込まれるのを抑制することができる。
＜親水化処理を行う工程＞
上記のようにして製造された表面改質高分子フィルム２０に親水化処理を行うことによって、高親水性フィルムを製造することができる。表面改質高分子フィルム２０の親水化処理は、たとえば図１０に示すように、酸素および水蒸気を含む雰囲気中で表面改質高分子フィルム２０に紫外光３１を照射することにより行うことができる。これにより表面における水との接触角θｃがたとえば３０°以下の高親水性フィルムを製造することができる。
上記のようにして製造された表面改質高分子フィルム２０に親水化処理を行うことによって、高親水性フィルムを製造することができる。表面改質高分子フィルム２０の親水化処理は、たとえば図１０に示すように、酸素および水蒸気を含む雰囲気中で表面改質高分子フィルム２０に紫外光３１を照射することにより行うことができる。これにより表面における水との接触角θｃがたとえば３０°以下の高親水性フィルムを製造することができる。
紫外光３１の照射により表面改質高分子フィルム２０の表面が親水化する理由としては紫外光３１は雰囲気中の酸素からオゾンを生成し、当該オゾンが表面改質高分子フィルム２０の表面のＳｉ−Ｈ結合を酸化して、より親水性の高いＳｉ−ＯＨ結合を形成することによるものと考えられる。なお、紫外光３１としては、波長１ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光を照射することができる。
＜撥水化処理を行う工程＞
上記のようにして製造された表面改質高分子フィルム２０に撥水化処理を行うことによって、高撥水性フィルムを製造することができる。表面改質高分子フィルム２０の撥水化処理は、上記の表面改質高分子フィルム２０の形成のためのアルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスの導入を停止して、引き続き、真空容器１１内にガス導入口１１ａからアルキルシランとフルオロカーボン（フッ素（Ｆ）とＣとの化合物）と水素とを含む混合ガスを導入することにより行うことができる。これにより、たとえば図１１に示すようにＳｉＯＣＨ層２１上にＳｉとＣとＦとＨとを含む膜（ＳｉＣＦＨ層２２）が形成され、表面改質高分子フィルム２０と、表面改質高分子フィルム２０上のＳｉＣＦＨ層２２とを含む高撥水性フィルム２３を製造することができる。高撥水性フィルム２３の表面における水との接触角θｃはたとえば９０°以上とすることができる。
上記のようにして製造された表面改質高分子フィルム２０に撥水化処理を行うことによって、高撥水性フィルムを製造することができる。表面改質高分子フィルム２０の撥水化処理は、上記の表面改質高分子フィルム２０の形成のためのアルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスの導入を停止して、引き続き、真空容器１１内にガス導入口１１ａからアルキルシランとフルオロカーボン（フッ素（Ｆ）とＣとの化合物）と水素とを含む混合ガスを導入することにより行うことができる。これにより、たとえば図１１に示すようにＳｉＯＣＨ層２１上にＳｉとＣとＦとＨとを含む膜（ＳｉＣＦＨ層２２）が形成され、表面改質高分子フィルム２０と、表面改質高分子フィルム２０上のＳｉＣＦＨ層２２とを含む高撥水性フィルム２３を製造することができる。高撥水性フィルム２３の表面における水との接触角θｃはたとえば９０°以上とすることができる。
＜作用効果＞
実施形態においては、アルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスを高融点金属触媒体１２に接触させてラジカルを発生させ、高分子フィルム１０に照射する触媒ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、高分子フィルム１０上にＳｉＯＣＨ層２１を形成して表面改質高分子フィルム２２を得ている。したがって、実施形態においては、従来のグラフト重合、コロナ放電処理、プラズマ処理およびレーザ処理と比べて高分子フィルム１０に与えられるダメージを低減しつつ、ＳｉＯＣＨ層２１の形成による高い表面改質効果を得ることができる。
実施形態においては、アルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスを高融点金属触媒体１２に接触させてラジカルを発生させ、高分子フィルム１０に照射する触媒ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、高分子フィルム１０上にＳｉＯＣＨ層２１を形成して表面改質高分子フィルム２２を得ている。したがって、実施形態においては、従来のグラフト重合、コロナ放電処理、プラズマ処理およびレーザ処理と比べて高分子フィルム１０に与えられるダメージを低減しつつ、ＳｉＯＣＨ層２１の形成による高い表面改質効果を得ることができる。
＜実験例１＞
まず、図２に示す触媒ＣＶＤ装置（ＭＤＦ製ＭＤ−２０１）の真空容器１１内にタングステンからなる高融点金属触媒体１２を設置し、その後、高融点金属触媒体１２と向かい合うようにして分析用Ｓｉ単結晶ウェハー（図示せず）を支持台１３上に設置した。
まず、図２に示す触媒ＣＶＤ装置（ＭＤＦ製ＭＤ−２０１）の真空容器１１内にタングステンからなる高融点金属触媒体１２を設置し、その後、高融点金属触媒体１２と向かい合うようにして分析用Ｓｉ単結晶ウェハー（図示せず）を支持台１３上に設置した。
次に、真空容器１１内の圧力を１０Ｐａに減圧した後に、タングステンからなる高融点金属触媒体１２を１４００℃に加熱した。その後、ガス導入口１１ａから真空容器１１内にモノメチルシラン（流量２ｓｃｃｍ）と１０体積％の酸素を含有したアルゴン（流量５ｓｃｃｍ）と水素（流量２００ｓｃｃｍ）との混合ガスを導入した。これにより、混合ガスが１４００℃に加熱された金属触媒体１２に接触してラジカルが発生し、当該ラジカルが分析用Ｓｉ単結晶ウェハーに照射した。このような触媒ＣＶＤ法により、ＳｉＯＣＨ層を分析用Ｓｉ単結晶ウェハー上に５１分４５秒間成長させた。
そして、分析用Ｓｉ単結晶ウェハー上に成長したＳｉＯＣＨ層のフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）による分析を行った。その結果を図１２に示す。図１２の横軸は波数［ｃｍ-1］を示し、縦軸は吸収強度［ａ．ｕ．］を示している。図１２に示すように、実験例１のＳｉＯＣＨ層のＦＴＩＲスペクトルには、Ｓｉ−Ｃ結合（図１２の（ｉ））、Ｓｉ−Ｏ結合（図１２の（ｉｉ））、Ｓｉ−ＣＨ3結合（図１２の（ｉｉｉ））、Ｓｉ−Ｈ結合（図１２の（ｉｖ））ならびにＣ−Ｈ結合（図１２の（ｖ）および（ｖｉ））にそれぞれ対応する吸収ピークが確認された。
＜実験例２＞
まず、図９に示す触媒ＣＶＤ装置（富士機械工業（株）製モデルＲ２Ｒ−６５−０２）の真空容器１１内にタングステンからなる高融点金属触媒体１２を設置し、その後、ロール１５，１６間に掛け渡されたＰＥＮフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製のＰＥＮ−Ｑ６５ＨＡ）からなる高分子フィルム１０を高融点金属触媒体１２と向かい合うように設置した。
まず、図９に示す触媒ＣＶＤ装置（富士機械工業（株）製モデルＲ２Ｒ−６５−０２）の真空容器１１内にタングステンからなる高融点金属触媒体１２を設置し、その後、ロール１５，１６間に掛け渡されたＰＥＮフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製のＰＥＮ−Ｑ６５ＨＡ）からなる高分子フィルム１０を高融点金属触媒体１２と向かい合うように設置した。
次に、真空容器１１内の圧力を４０Ｐａに減圧した後に、タングステンからなる高融点金属触媒体１２を１１５０℃に加熱した。その後、ガス導入口１１ａから真空容器１１内にモノメチルシラン（流量２０ｓｃｃｍ）と３体積％の酸素を含有したアルゴン（流量３３４ｓｃｃｍ）と水素（流量１０００ｓｃｃｍ）との混合ガスを導入した。これにより、混合ガスが１１５０℃に加熱された金属触媒体１２に接触してラジカルが発生し、当該ラジカルが高分子フィルム１０に照射した。このような触媒ＣＶＤ法により、ＳｉＯＣＨ層を高分子フィルム１０上に成長させた。なお、実験例２においては、ロール１５，１６間に掛け渡された高分子フィルム１０をロール１６からロール１５に搬送しながらＳｉＯＣＨ層を成長させた。高分子フィルム１０の全長は６ｍとした。また、ロール１５，１６による高分子フィルム１０の引張り張力を３０Ｎとして、０．１ｍ／分の搬送速度で搬送した。
次に、上記のようにしてロールツーロール方式で製造された高分子フィルム１０とＳｉＯＣＨ層との積層体からなる表面改質高分子フィルムの図１３（ａ）に示すＳｉＯＣＨ層の表面（縦：約２０ｃｍ×横：約３０ｃｍ）を図１３（ｂ）に示すように縦２ｃｍ×横２ｃｍの正方形状の領域に分割した。ここで、表面改質高分子フィルムのＳｉＯＣＨ層の表面の分割された正方形状の領域は、横の座標１〜１５および縦の座標ａ〜ｊでそれぞれ特定できるようにした。
そして、上記のようにして分割された正方形状の領域のそれぞれについて水の接触角θｃ［°］を測定した。たとえば図１４（ａ）に示すように、水滴４１の高さβが十分に測定できる場合には、水の接触角θｃは、水滴４１の幅αを用いて、θｃ＝２ｔａｎ-1（２β／α）の式で算出した。
また、たとえば図１４（ｂ）に示すように、水滴４１が非常に薄く、水滴４１の高さβが十分に測定できない場合には、水の接触角θｃは、以下のようにして算出した。まず、積分法を用いると水滴４１の体積Ｖは、Ｖ＝π×（３α2β＋４β3）／２４の式で表されるが、αはβよりも十分に大きいため、β3の項を無視すると、β＝（８Ｖ）／（πα2）の式が導かれる。そして、β＝（８Ｖ）／（πα2）の式を、θｃ＝２ｔａｎ-1（２β／α）の式に代入することによって、水の接触角θｃを算出した。
図１５（ａ）および図１５（ｂ）に、座標により特定された正方形状の領域ごとの水の接触角θｃを示す。実験例２の表面改質高分子フィルムのＳｉＯＣＨ層の表面の水の接触角θｃの平均値は７０．９［°］であった。
＜実験例３＞
ＳｉＯＣＨ層を形成する前のＰＥＮフィルム（ＰＥＮ）と、実験例２と同様のロールツーロール方式でＰＥＮフィルム上にＳｉＯＣＨ層を形成した表面改質高分子フィルム（ＳｉＯＣＨ／ＰＥＮ）のＳｉＯＣＨ層とについて、それぞれ、紫外線ランプから波長１８５ｎｍの紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光とを同時に１０分間照射した後に、実験例２と同様にして水の接触角θｃを測定した。その結果を図１６に示す。
ＳｉＯＣＨ層を形成する前のＰＥＮフィルム（ＰＥＮ）と、実験例２と同様のロールツーロール方式でＰＥＮフィルム上にＳｉＯＣＨ層を形成した表面改質高分子フィルム（ＳｉＯＣＨ／ＰＥＮ）のＳｉＯＣＨ層とについて、それぞれ、紫外線ランプから波長１８５ｎｍの紫外光と波長２５４ｎｍの紫外光とを同時に１０分間照射した後に、実験例２と同様にして水の接触角θｃを測定した。その結果を図１６に示す。
図１６に示すように、ＰＥＮは、紫外光の照射前の水の接触角θｃは７６．４°であり、紫外光の照射前の水の接触角θｃは１３．６°であった。また、ＳｉＯＣＨ／ＰＥＮは、紫外光の照射前の水の接触角θｃはそれぞれ７０．１°および６４．３°であり、紫外光の照射前の水の接触角θｃはそれぞれ８．３°および５．６°であった。したがって、ＳｉＯＣＨ／ＰＥＮは、ＰＥＮと比べて、紫外光の照射により、水の接触角θｃを低減（親水化）できることが確認された。
また、図１７に、ＰＥＮおよびＳｉＯＣＨ／ＰＥＮに対して、紫外光を、それぞれ、０分間、１分間、２分間、５分間および１０分間照射したときの水の接触角θｃの変化を示している。図１７に示すように、ＰＥＮおよびＳｉＯＣＨ／ＰＥＮのいずれにおいても、紫外光の照射時間が５分間までは紫外光の照射により水の接触角θｃが直線状に低下するが、紫外光の照射時間が５分を超えても水の接触角θｃはあまり変わらないことが確認された。
＜実験例４＞
まず、実験例１と同様にして、触媒ＣＶＤ法により、ＳｉＯＣＨ層を分析用Ｓｉ単結晶ウェハー上に５１分４５秒間成長させた後に、モノメチルシランと酸素を含有したアルゴンと水素との混合ガスの導入を停止した。
まず、実験例１と同様にして、触媒ＣＶＤ法により、ＳｉＯＣＨ層を分析用Ｓｉ単結晶ウェハー上に５１分４５秒間成長させた後に、モノメチルシランと酸素を含有したアルゴンと水素との混合ガスの導入を停止した。
次に、図２に示す触媒ＣＶＤ装置（ＭＤＦ製ＭＤ−２０１）の真空容器１１内の圧力を３００Ｐａまで上昇させた後に、タングステンからなる高融点金属触媒体１２を１５００℃に加熱した。
その後、ガス導入口１１ａから真空容器１１内にモノメチルシラン（流量１ｓｃｃｍ）とＣ4Ｆ8からなるフルオロカーボン（流量２００ｓｃｃｍ）と水素（流量１００ｓｃｃｍ）と窒素（流量１００ｓｃｃｍ）との混合ガスを導入した。これにより、混合ガスが１５００℃に加熱された金属触媒体１２に接触してラジカルが発生し、当該ラジカルが分析用Ｓｉ単結晶ウェハーに照射した。このような触媒ＣＶＤ法により、ＳｉＣＦＨ層を分析用Ｓｉ単結晶ウェハー上に３０分間成長させた。
そして、分析用Ｓｉ単結晶ウェハー上に成長したＳｉＣＦＨ層のＦＴＩＲによる分析を行った。その結果を図１８に示す。図１８の横軸は波数［ｃｍ-1］を示し、縦軸は吸収強度［ａ．ｕ．］を示している。図１８に示すように、実験例４のＳｉＣＦＨ層のＦＴＩＲスペクトルには、Ｓｉ−Ｃ結合（図１８の（Ｖｉｉ））およびＣ−Ｆ結合（図１８の（Ｖｉｉｉ））にそれぞれ対応する吸収ピークが確認された。
次に、実験例２と同様にして、実験例４のＳｉＣＦＨ層の水の接触角θｃを測定した。その結果を表２に示す。なお、表２において、実験例４のＳｉＣＦＨ層の水の接触角θｃはサンプルＡとして示されている。
また、混合ガスにおけるモノメチルシラン、Ｃ4Ｆ8、水素および窒素の流量ならびに真空容器１１内の成長圧力を変更してＳｉＣＦＨ層（サンプルＢ〜Ｋ）を成長させ、実験例２と同様にして、ＳｉＣＦＨ層の水の接触角θｃを測定した。その結果も併せて表２に示す。
表２に示すように、モノメチルシランの流量が０ｓｃｃｍとされたサンプルＤの水の接触角θｃは５８．０°となり撥水性が低かったが、その他のサンプルの水の接触角θｃは７０°以上、特にサンプルＡ〜Ｃ、Ｅ〜Ｇ、ＪおよびＫの水の接触角θｃは９０°以上という高い撥水性を有していることが確認された。
以上のように本発明の実施形態および実験例について説明を行なったが、上述の実施形態および実験例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
今回開示された実施形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１１ 真空容器、１１ａ ガス導入口、１１ｂ ガス排気口、１２ 高融点金属触媒体、１３ 支持台、１４ 電源、１５，１６ ロール、２０ 表面改質高分子フィルム、２１ ＳｉＯＣＨ層、２２ ＳｉＣＦＨ層、２３ 高撥水性フィルム、３１ 紫外光、４１ 水滴。
Claims (4)
- 真空容器内に互いに向かい合うように高融点金属触媒体と高分子フィルムとを設置する工程と、
前記高融点金属触媒体を加熱する工程と、
前記加熱した前記高融点金属触媒体にアルキルシランと酸素と水素とを含む混合ガスを接触させることにより発生したラジカルを前記高分子フィルムに照射する工程とを含み、
前記ラジカルを前記高分子フィルムに照射する工程は、前記高分子フィルム上にＳｉＯＣＨ層を形成する工程を含み、
前記ＳｉＯＣＨ層は、Ｓｉ−Ｃ結合と、Ｓｉ−Ｏ結合と、Ｓｉ−Ｈ結合とを含む表面改質高分子フィルムの製造方法によって表面改質高分子フィルムを製造する工程と、
前記表面改質高分子フィルムに撥水化処理を行う工程とを含み、
前記撥水化処理を行う工程は、前記加熱した前記高融点金属触媒体にアルキルシランとフルオロカーボンと水素とを含む混合ガスを接触させることにより発生したラジカルを前記表面改質高分子フィルムに照射し、前記表面改質高分子フィルム上にＳｉＣＦＨ層を形成することにより水の接触角が９０°以上の高撥水性フィルムを形成する工程を含む、高撥水性フィルムの製造方法。 - 前記表面改質高分子フィルムを製造する工程において、前記高分子フィルムは、ロールツーロールで搬送される、請求項１に記載の高撥水性フィルムの製造方法。
- 前記表面改質高分子フィルムを製造する工程において、前記アルキルシランがモノメチルシランを含む、請求項１または請求項２に記載の高撥水性フィルムの製造方法。
- 前記表面改質高分子フィルムを製造する工程において、前記混合ガスがアンモニアを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高撥水性フィルムの製造方法。
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