JP7156036B2 - 高分子薄膜の製造装置および製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、以下の工程を順に行う高分子薄膜の製造方法が開示されている。
(a)基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させる。
(b)吸着した多官能性分子を重合および/または架橋して高分子の薄膜を形成させる。
(c)形成された薄膜を基体から剥離する。
(a)基体の液相との界面における任意形状の領域に多官能性分子を吸着させる。
(b)吸着させた多官能性分子を重合および/または架橋して高分子の薄膜を形成させる。
(c)形成させた薄膜のA面に機能性物質を結合させた後、さらにその上に可溶性水溶性高分子膜を形成させる。
(d)薄膜および可溶性水溶性支持膜を基体から剥離させる。
(e)薄膜のB面に、A面に結合させた機能性物質と同一または別の機能性物質を結合させた後、可溶性水溶性高分子膜を溶剤にて溶解させる。
(a)表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が前記特定形状である、伸縮性を有するモールド。
(b)前記モールドを供給、搬送するモールド供給手段。
(c)前記モールド供給手段により搬送される前記モールドの前記凸部の天面を被覆するように、前記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料塗布する塗布ユニット。
(d)前記塗布ユニットよりも搬送方向下流側にあり、塗布された高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成する乾燥ユニット。
(e)前記乾燥ユニットよりも搬送方向下流側にあり、前記モールドを伸ばすか1回以上伸縮させることで、前記高分子皮膜材料を前記凸部の天面から剥離して前記高分子薄膜を得る剥離ユニット。
(f)前記凸部の天面から剥離された、前記高分子薄膜を回収する回収ユニット。
その後、フィルム202は、金型201と密着された状態で冷却ロール230の外表面位置まで搬送される。フィルム202は、冷却ロール230によって金型201を介して熱伝導により冷却された後、剥離ロール240によって金型201から剥離され、モールド11として巻取ロール250に巻き取られる。このようなプロセスにより、熱可塑性フィルムからなるロールフィルム状のモールド11を得る。
伸縮性を有するロール状のモールド11の材料には、2液硬化性シリコーンゴム(商品名RBL-9101-05、東レ・ダウコーニング社製)を用い、2液を混合し、攪拌した後に脱泡したものを用いた。表面凹凸構造の形成には、図7に示す熱硬化性樹脂の表面に金型を押しつけて形状を成形する装置を用いた。モールド11の表面凹凸構造は、凸部15の天面15aの特定形状が1辺の長さが80μmの正方形で、凸部15の高さ50μmの柱状突起が、凹部の幅20μmで最密充填配置となるように配置されていた。モールド11の幅は300mm、モールド11の長さは300mとなるようにロール状のモールド11を作製し、作製したモールド11を図1に示す装置に搬送できるように取り付けた。
塗布材料13として、高分子材料であるポリ乳酸(和光純薬社製)を酢酸エチル(CAS No.141-78-6 和光純薬社製)で溶解したものを用い、塗布材料13全体に対するポリ乳酸の濃度が2.5質量%となるように調合した。
モールド11を巻き出し張力10N、巻き取り張力10N、搬送速度3m/分で搬送し、塗布ユニット30として、吐出幅が290mm、スリット幅が100μmであるスリットダイ31を用いて、スリットダイ31とモールド11の表面との間隔を100μmとして、該搬送速度における乾燥後の高分子皮膜14の膜厚が150nmとなる吐出速度で塗布材料13を塗布した。
剥離ユニット50では、ニップロール53と駆動ロール23、およびニップロール54と駆動ロール24とでそれぞれ0.2MPaの圧力でモールド11を挟圧し、剥離区間でのモールド11にかかる張力を略0Nとした。モールド11にかかる張力が略0Nとなった時点で、張力調整機構として、エアーシリンダーのロッド先端に接続された回転自由な張力調整ロール55をモールド11の塗布面とは反対面に押し当てた。剥離区間におけるモールド11の伸び量が300%となるようにエアーシリンダーのストロークを調整し、剥離区間でのモールド11の長さを200mmから600mmまで伸ばした。
モールド11が伸びたことにより、モールド11の表面から剥離した高分子薄膜16を、回収ユニット60の吸引ノズルで回収し、吸引ノズル61と真空ポンプ等の負圧発生装置62との間に設置した捕集材63である不織布フィルタ(商品名FS6200、日本バイリーン社製)によって、捕集した。
捕集した高分子薄膜16を観察した結果、高分子薄膜16にはモールド11の天面15aの形状と略同形状が形成されていることを確認した。図11に本実施例1で得られた特定形状を有する高分子薄膜16の表面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す。
伸縮性を有するロール状のモールド11の材料および塗布材料13には実施例1に記載と同様のものを用いた。モールド11の表面凹凸構造は、凸部15の天面15aの特定形状が対角線の長さが100μmの正六角形で、凸部15の高さ50μmの柱状突起が、凹部の幅20μmで最密充填配置となるように配置した。モールド11の幅は300mm、モールド11の長さは300mとなるようにロール状のモールド11を作製した。塗布用基材83には、2軸延伸したポリエチレンテレフタレートからなる厚み100μmのフィルム(商品名“ルミラー”(登録商標)、S10、東レ株式会社製)を用い、幅は300mm、長さは300mとした。モールド11と塗布用基材83を図5に示す装置に搬送できるように取り付けた。
モールド11は巻き出し張力10N、巻き取り張力10N、搬送速度3m/分で搬送し、塗布用基材83は巻き出し張力30N、巻き取り張力30N、搬送速度3m/分で搬送し、塗布ユニット30として、吐出幅が290mm、スリット幅が100μmであるスリットダイ31を用いて、スリットダイ31と塗布用基材83の表面との間隔を100μmとして、該搬送速度における乾燥後の高分子材料の膜厚が150nmとなる吐出速度で塗布材料を塗布した。
乾燥ユニット40は酢酸エチルの揮発性の高さを利用し、40℃で一定となるように温度調節された乾燥空間を用いた。
剥離ユニット50では、ニップロール53と駆動ロール23、およびニップロール54と駆動ロール24とでそれぞれ0.2MPaの圧力でモールド11を挟圧し、剥離区間でのモールド11にかかる張力を略0Nとした。モールド11にかかる張力が略0Nとなった時点で、張力調整機構として、エアーシリンダーのロッド先端に接続された回転自由な張力調整ロール55をモールド11の塗布面とは反対面に押し当てた。剥離区間におけるモールドの伸び量が300%となるようにエアーシリンダーのストロークを調整し、剥離区間でのモールド11の長さを200mmから600mmまで伸ばした。
モールド11が伸びたことにより、モールド11の表面から剥離した高分子薄膜16を、回収ユニット60の吸引ノズル61で回収し、吸引ノズル61と真空ポンプ等の負圧発生装置62との間に設置した捕集材63である不織布フィルタ(商品名FS6200、日本バイリーン社製)によって、捕集した。
捕集した高分子薄膜16を観察した結果、高分子薄16膜にはモールド11の天面15aの形状と略同形状が形成されていることを確認した。図12に本実施例2で得られた特定形状を有する高分子薄膜16の表面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す。
11、11A:モールド
13、74:塗布材料
14:高分子皮膜
15:凸部
15a:天面
16:高分子薄膜
20:モールド供給手段
21、210:巻出ロール
21a、22a、25、26:ガイドロール
22、160、170、250:巻取ロール
23、24、34、91:駆動ロール
27:コントローラ
28:端部検出センサー
30、71:塗布ユニット
31、72、130:スリットダイ
32:支持ロール
33、53、54、140、221:ニップロール
40、75:乾燥ユニット
50:剥離ユニット
55、92:張力調整ロール
60:回収ユニット
61:吸引ノズル
62:負圧発生装置
63:捕集材
81:塗布用基材巻出ロール
82:塗布用基材巻取ロール
83:塗布用基材
100、200:モールド製造装置
101、201:金型
102:熱硬化性樹脂
103:基材
104:熱硬化性樹脂と基材との積層体
110:第1の加熱ロール
120:第2の加熱ロール
150、240:剥離ロール
202:フィルム
220:加熱ロール
230:冷却ロール
Claims (9)
- 特定形状を有する高分子薄膜を製造する製造装置であって、
表面に複数の凹凸が形成され、その複数の凸部の天面の形状が前記特定形状である、伸縮性を有するモールドと、
前記モールドを供給、搬送するモールド供給手段と、
前記モールド供給手段により搬送される前記モールドの前記複数の凸部の天面を被覆するように、前記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布する塗布ユニットと、
前記塗布ユニットよりも搬送方向下流側にあり、塗布された前記塗布材料を乾燥させて、前記複数の凸部の天面それぞれに、外形の形状がこの天面の特定形状を有する高分子皮膜を形成する乾燥ユニットと、
前記乾燥ユニットよりも搬送方向下流側にあり、前記モールドを伸ばすか1回以上伸縮させることで、前記高分子皮膜を前記複数の凸部の天面から剥離して外形の形状がこの天面の特定形状を有する前記高分子薄膜を複数得る剥離ユニットと、
前記複数の凸部の天面から剥離された、前記外形の形状がこの天面の特定形状を有する高分子薄膜を複数回収する回収ユニットと、
を備えた高分子薄膜の製造装置。 - 前記剥離ユニットが、前記モールドの前記凸部の天面に付着している前記高分子皮膜に接触しない構造である、請求項1に記載の高分子薄膜の製造装置。
- 前記モールドの伸縮破断率が300%以上である、請求項1または2に記載の高分子薄膜の製造装置。
- 前記モールドが、伸度300%に伸ばされた後の復元率が95%以上である、請求項1~3のいずれか一つに記載の高分子薄膜の製造装置。
- 前記モールドは、前記凸部の天面の形状が円形または多角形であり、前記凹凸が形成された面から観察したときに、前記円形または前記多角形が最密充填で配置されるように前記凹凸が形成された、請求項1~4のいずれか一つに記載の高分子薄膜の製造装置。
- 前記乾燥ユニットと前記剥離ユニットとの間に、さらに塗布ユニットと乾燥ユニットとの組を1組以上備え、
それぞれの組の塗布ユニットが、その搬送方向上流側の乾燥ユニットにより形成された高分子皮膜の上に、その高分子皮膜の材料とは異なる高分子材料を含む塗布材料を塗布するためのものである、請求項1~5のいずれか一つに記載の高分子薄膜の製造装置。 - 前記剥離ユニットが、前記モールドを伸縮させる張力調整機構を備えた、請求項1~6のいずれか一つに記載の高分子薄膜の製造装置。
- 特定形状を有する高分子薄膜を製造する製造方法であって、
表面に複数の凹凸が形成され、その複数の凸部の天面の形状が前記特定形状である、伸縮性を有するモールドを搬送し、
前記搬送されたモールドの前記複数の凸部の天面を被覆するように、前記凹凸が形成された面に高分子材料を塗布し、
次いで、塗布された前記高分子材料を乾燥させて、前記複数の凸部の天面それぞれに、外形の形状がこの天面の特定形状を有する高分子皮膜を形成し、
次いで、前記モールドを伸ばすか1回以上伸縮させて、乾燥した前記高分子皮膜を前記凸部の天面から剥離して、外形の形状がこの天面の特定形状を有する高分子薄膜を複数得て、
前記モールドから剥離された、前記外形の形状がこの天面の特定形状を有する高分子薄膜を複数回収する、高分子薄膜の製造方法。 - 前記モールドの前記凸部の天面に付着している前記高分子皮膜に触れることなく、前記高分子皮膜を前記凸部の天面から剥離する、請求項8に記載の高分子薄膜の製造方法。
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