JPWO2005115719A1 - 液体流の合流装置、および、多層フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

合流せしめる２つの液体流のそれぞれが通過する多数のスリットが設けられた要素Ａと、各液体流が多数のスリットを通過することにより形成される多数の層状の液体流を層状に合流せしめ、第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂとを有し、かつ、要素Ａが独立して２つ以上装備され、ならびに、要素Ｂが独立して２つ以上装備された第１の合流形成装置を有する液体流の合流装置。

Description

本発明は、少なくとも２つの液体流を層状に合流せしめ、各液体流が層状に配列されてなる層状の液体流を形成するための液体流の合流装置、および、それを用いた多層フィルムの製造方法に関する。更に詳しくは、互いに特性が異なる２種類以上の液体流を層状に合流せしめ、異なる液体流が層状に合流して形成される多界面を有する層状の液体流を形成するための液体流の合流装置に関する。

多数の液体流を合流させ、多層の液体流を形成する装置は、多層構造を有するフィルムを効率的に製造する手段として利用されている。

具体的な例として、多層共押出フィードブロックが知られている（後述の特許文献１乃至３を参照）。また、境界面形成装置（ＩＳＧ：Interfacial Surface Generator）とも呼ばれるいわゆるスクエアーミキサーも知られている（後述の特許文献４および５を参照）。

しかしながら、特許文献１乃至３に提案されている装置の場合、実用上、全層数が３００以下の多層フィルムを得ることが限度である。それ以上の層数を有する多層フィルムの製造に、この従来の装置を用いる場合、装置が一方向に大型化する。そのため、装置内に液体の滞留部分が生じるようになる。装置内に滞留した液体は、熱劣化を受け、異物の発生をもたらす。極端な場合には、液体が装置内を均一に流れない現象が生じる。

特許文献４および５に提案されている装置の場合、多層共押出フィードブロックとスクエアーミキサーを組み合わせることにより、効率的に層数を増加させることが出来る。しかし、光学干渉フィルムや屈折率制御フィルムなどの非常に高い積層精度を必要とする多層フィルムを製造する際には、ミキサー内での液体流の流路変形に起因して、層乱れが発生する。そのため、高い積層精度を維持するには、７００層以下の層数が限界であった。また、屈折率制御フィルムなどで要求される複雑な層厚み構成を有する多層フィルムを製造することは、これら従来の方法あるいは装置では、不可能であった。
米国特許３８８４６０６号公報 米国特許３６８７５８９号公報 特開平２００３-１１２３５５号公報（第２頁） 米国特許３５６５９８５号公報 特許３２６４９５８号公報（第２頁）

本発明により、かかる従来技術の問題が解決され、装置が大型化することなく、異物の発生はほとんどなく、極めて高い積層精度を有し、７００層以上の多層構造の多層フィルムを任意の層構成で効率的に得ることが可能な液体流の合流装置が提供される。本発明に係る液体流の合流装置は、広帯域の干渉反射フィルムや、屈折率制御フィルムや、層厚みがナノオーダーとなる多層フィルムの製造に好ましく用いられる。

本発明の液体流の合流装置は、少なくとも２つの液体流を層状に合流させる液体流の合流装置であって、
（ａ）前記各液体流のそれぞれが通過する多数のスリットが設けられた要素Ａと、
（ｂ）前記各液体流が前記多数のスリットを通過することより形成される多数の層状の液体流が所定の順序で層状に合流し、第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂとを有し、
（ｃ）前記要素Ａが、それぞれ独立して２つ以上存在し、かつ、前記要素Ｂがそれぞれ独立して２つ以上存在し、
（ｄ）前記液体流の合流装置に供給される前記各液体流を受け入れ、前記各要素Ａに前記各液体流を供給する液溜部が設けられた要素Ｃを有し、かつ、
（ｅ）前記各要素Ｂにて形成された前記各第１の層状液体流が所定の順序で層状に合流し、第２の層状液体流を形成する第２の合流部が設けられた要素Ｄを有してなる。

本発明の液体流の合流装置において、前記要素Ａに設けられたスリットの数が、１０以上４００以下であることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置において、前記要素Ａに設けられた各スリットの間隙が、１０μｍ以上３０，０００μｍ以下であることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置において、前記要素Ｃが３つ以上存在し、同じ種類の前記液体流を２つ以上の前記要素Ｃに供給するための流路分割部が、前記同じ種類の液体流の供給源と前記各要素Ｃとの間に設けられていることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置において、前記要素Ａと前記要素Ｂとの対のうち、少なくとも２つ対において、前記要素Ｂによって形成される前記第１の層状液体流における前記各液体流の界面が、互いに平行になるように、前記対が配置されていることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置において、隣り合う前記要素Ａの間に、前記要素Ｃが配置されていることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置の一態様において、前記要素Ｃから前記要素Ａに設けられた各スリットへ前記液体流を供給する流路が、微細な孔で形成されている。

本発明の液体流の合流装置の一態様において、前記要素Ａに設けられた各スリットにおいて、液体供給面側と液体非供給面側のスリットの縦断面積が、互いに異なっている。

本発明の液体流の合流装置において、前記要素Ａに設けられた各スリットの幅が、１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置において、前記要素Ａに設けられた各スリットの長さが、２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の液体流の合流装置の一態様において、前記要素Ａに設けられた各スリットの形状が、段階的に変化する部位を含んでいる。

本発明の液体流の合流装置の一態様において、前記要素Ｂから前記要素Ｄへ至る前記第１の層状液体流の流路断面形状が、四角である。

本発明の液体流の合流装置の前記一態様における前記四角の角の丸みＲが、１０μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の多層フィルムの製造方法は、少なくとも２つの液体流が、上記本発明の液体流の合流装置に供給され、該液体流の合流装置により前記各液体流が層状に配列されてなる層状液体流が形成され、形成された層状液体流から多層フィルムが形成されることからなる。

本発明の実施において用いられる液体流としては、次に説明する材料から形成される液体流が好ましく用いられる。

材料の一つとして、熱可塑性樹脂がある。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、脂環族ポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチルサクシネート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、４フッ化エチレン樹脂、３フッ化エチレン樹脂、３フッ化塩化エチレン樹脂、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂などのフッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリグリコール酸樹脂、ポリ乳酸樹脂がある。これらの熱可塑性樹脂は、ホモ樹脂であってもよく、共重合または２種類以上のブレンドであっても良い。熱可塑性樹脂中には、各種添加剤、例えば、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核剤、無機粒子、有機粒子、減粘剤、熱安定剤、滑剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、屈折率調整のためのドープ剤などが添加されていても良い。

熱可塑性樹脂は、ポリエステルであることがより好ましい。ポリエステルは、一般的に他の熱可塑性樹脂に比較して分子量が低く、更に最適な粘度の選択が容易であるために、本発明の液体流の合流装置を用いることにより、効率よく７００以上の層数を有する層状液体流を容易に形成することが出来るからである。

ポリエステルとしては、ジカルボン酸骨格成分とジオール骨格成分との重縮合体であるホモポリエステルや共重合ポリエステルがある。

ホモポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンジフェニルレートがある。特に、ポリエチレンテレフタレートは、安価であるため、非常に多岐にわたる用途に用いることが出来好ましい。

共重合ポリエステルとしては、次にあげるジカルボン酸骨格成分とジオール骨格成分とより選ばれる少なくとも３つ以上の成分からなる重縮合体がある。ジカルボン酸骨格成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、シクロヘキサンジカルボン酸とそれらのエステル誘導体などが挙げられる。グリコール骨格成分としては、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタジオール、ジエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、２，２−ビス（４’−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、イソソルベート、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。

本発明の実施において用いられる液体流を形成する他の材料の例としては、各種有機溶媒や水などの低分子化合物、樹脂と有機溶媒や、モノマーと有機溶媒、樹脂と水、モノマーと水などの２種類以上の組成物からなる混合物などがある。また液体流の状態としては、通常の液体や溶融流体の他、超臨界流体、液晶などが含まれる。また、固形物が分散した液体、気泡が分散した液体なども含まれる。

本発明の液体流の合流装置において用いられる合流とは、別々の流路から供給された液体流を一つの流路に供給することを云う。従って、合流せしめられる少なくとも２つの液体流は、互いに異なる特性を有する液体流であってもよく、互いに同一の特性を有する液体流であっても良い。ある一つの供給源から供給された液体流を、一旦複数の液体流に分割した後、再度本発明の液体流の合流装置にて、合流させても良い。

本発明の液体流を層状に合流させる液体流の合流装置は、少なくとも２つの液体流のそれぞれが通過する多数のスリットが設けられた要素Ａと、各液体流が多数のスリットを通過することにより形成される多数の層状の液体流が層状に合流し、第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂとを有し、かつ、この合流装置には、前記要素Ａが独立して２つ以上装備され、前記要素Ｂが独立して２つ以上装備され、前記各要素Ａに前記各液体流を供給する液溜部が設けられた要素Ｃが装備され、更に、前記各要素Ｂにて形成された前記各第１の層状液体流が層状に合流し、第２の層状液体流を形成する第２の合流部が設けられた要素Ｄが装備されている。その結果、本発明の液体流の合流装置は、装置が大型化することなく、装置内における異物の発生はほとんどない状態において、極めて高い積層精度を有する多層液体流の形成を可能とし、７００以上の層を有する多層フィルムの製造用の多層液体流の形成を可能とする。また、非常に多い層数においても、各層の厚みを自由に制御することを可能とする。

図１は、本発明の合流装置の一実施例の概略側面図である。 図２は、図１に示した装置の正面図である。 図３は、本発明の合流装置において用いられる第１の合流形成装置の一態様の各部品を分解し、順次展開して示す正面図である。 図４は、図３における液体導入板の一態様の正面図である。 図５は、図４におけるＳ１−Ｓ１矢視断面図である。 図６は、図３におけるスリット板の一態様の正面図である。 図７は、図６におけるＳ２−Ｓ２矢視断面図である。 図８は、図６におけるＳ３−Ｓ３矢視断面図である。 図９は、図３おけるスリット板とその両隣りに位置する液体導入板とを組み立てた状態における図６に示すＳ２−Ｓ２矢視断面図である。 図１０は、図３おけるスリット板とその両隣りに位置する液体導入板とを組み立てた状態における図６に示すＳ３−Ｓ３矢視断面図である。 図１１は、図３に示した第１の合流形成装置が装備された合流装置において用いられる第２の合流形成装置の一態様の正面概略模式図である。 図１２は、図１１におけるＳ４−Ｓ４、Ｓ５−Ｓ５、Ｓ６−Ｓ６、および、Ｓ７−Ｓ７矢視断面図である。これらの断面図は、順次、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および、（ｄ）で示されている。 図１３は、本発明の合流装置において用いられる第１の合流形成装置の別の態様の各部品を分解し、順次展開して示す正面図である。 図１４は、図１３に示した第１の合流形成装置が装備された合流装置において用いられる第２の合流形成装置の一態様の正面概略模式図である。 図１５は、図１４におけるＳ８−Ｓ８、Ｓ９−Ｓ９、Ｓ１０−Ｓ１０、および、Ｓ１１−Ｓ１１矢視断面図である。これらの断面図は、順次、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および、（ｄ）で示されている。 図１６は、本発明の合流装置において用いられる第１の合流形成装置の更に別の態様の各部品を分解し、順次展開して示す正面図である。 図１７は、本発明の合流装置において用いられる第２の合流形成装置の更に別の態様の正面概略模式図である。 図１８は、図１７におけるＳ１２−Ｓ１２、Ｓ１３−Ｓ１３、および、Ｓ１４−Ｓ１４矢視断面図である。これらの断面図は、順次、（ａ）、（ｂ）、および、（ｃ）で示されている。 図１９は、本発明の合流装置を用いて製造された多層フィルムの一例の反射率の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 液体流の合流装置
２ 液体流供給装置
３ 第１の合流形成装置
４ 第２の合流形成装置
１２ 液体流導入板
１３ スリット板
２１ 液体流導入開口
２２ 液溜部
３１ スリット隔壁
３２ スリット
３３ スリット部
５１ 層状液体流
６１ 第１の合流部
６２ 第１の合流部出口
８１ 第１の層状液体流
８２ 第２の層状液体流
８３ 合成層状液体流
８４ 第２の合流部
１２１ａ、１２１ｂ 孔
Ａ 要素Ａ
Ｂ 要素Ｂ
Ｃ 要素Ｃ
Ｄ 要素Ｄ

以下において、本発明の液体流の合流装置の実施態様を、図面を参照しながら、説明する。

本発明の液体流の合流装置の一実施態様が、図１乃至図３に示される。本発明の液体流の合流装置１は、液体流供給装置２、第１の合流形成装置３、および、第２の合流形成装置４からなる。図３に、第１の合流形成装置３を分解し、各部品を順次展開した状態が示される。

第１の合流形成装置３は、両端に端板１１ａ、１１ｂを有する。この態様においては、端板１１ａと端板１１ｂとは、鏡面対象に同じ構造を有している。以下において、端板１１ａおよび端板１１ｂを、端板１１と総称する場合がある。

第１の合流形成装置３において、端板１１ａと端板１１ｂとの間に、第１板１２ａ、第２板１３ａ、第３板１２ｂ、第４板１３ｂ、および、第５板１２ｃが、この順に、端板１１ａから端板１１ｂに向かって、配列されている。この配列方向は、図１において、Ｙ軸方向で示される。この態様においては、第２板１３ａと第４板１３ｂとは、同じ構造を有し、第１板１２ａ、第３板１２ｂおよび第５板１２ｃとは、それぞれ同じ構造を有している。

また、第１の合流形成装置３において、第２板１３ａと第４板１３ｂとが、鏡面対象に同じ構造を有しているような態様であってもよい。

これらの板が、端板１１ａの背面と第１板１２ａの前面、第１板１２ａの背面と第２板１３ａの前面、第２板１３ａの背面と第３板１２ｂの前面、第３板１２ｂの背面と第４板１３ｂの前面、第４板１３ｂの背面と第５板１２ｃの前面、および、第５板１２ｃの背面と端板１１ｂの前面とがこの順に接合することにより、組み立てられて、第１の合流形成装置３が形成されている。それぞれの板の接合部分には、必要に応じて、液体漏れを防ぐ手段が設けられる。図１において、Ｙ軸方向に各板の面を見たとき、手前側が前面、後ろ側が背面とされている。 図４は、第１板１２ａの正面図である。図５は、図４におけるＳ１−Ｓ１矢視断面図である。第１板１２ａは、その頂部に液体流導入開口２１を有し、かつ、開口２１から拡開された空間からなる液溜部２２を有する。第３板１２ｂおよび第５板１２ｃは、上述の通り、この態様においては、第１板１２ａと同じ構造を有する。なお、以下において、第１板１２ａ、第３板１２ｂおよび第５板１２ｃを、液体流導入板１２と総称する場合がある。

図６は、第２板１３ａの正面図である。図７は、図６におけるＳ２−Ｓ２矢視断面図、ならびに、図８は、図６におけるＳ３−Ｓ３矢視断面図である。第２板１３ａの内側の上部に、多数のスリット隔壁３１が間隔をおいて設けられている。隣り合うスリット隔壁３１の間には、第２板１３ａの前面から背面に貫通するスリット３２が、形成されている。多数のスリット隔壁３１と多数のスリット３２とから、スリット部３３が、形成されている。この態様においては、多数のスリット３２は、２種類のスリット、すなわち、スリット３２ａからなる第１のスリット群とスリット３２ｂからなる第２のスリット群とからなる。

第１のスリット群を形成するスリット３２ａの縦断面形状が、図７に示される。第２のスリット群を形成するスリット３２ｂの縦断面形状が、図８に示される。図７および図８に示されるように、スリット３２ａの稜線３４ａと、各スリット３２ｂの稜線３４ｂとは、第２板１３ａの厚み方向（図７および図８におけるＹ軸方向）に対して、傾斜している。稜線３４ａの傾斜方向と稜線３４ｂの傾斜方向は、互いに逆方向となっている。第４板１３ｂは、上述の通り、この態様においては、第２板１３ａと同じ構造を有する。なお、以下において、第２板１３ａと第４板１３ｂを、スリット板１３と総称する場合がある。

３枚の液体流導入板１２（第１板１２ａ、第３板１２ｂ、第５板１２ｃ）と２枚のスリット板１３（第２板１３ａ、第２板１３ｂ）とが交互に積層された状態における図６のＳ２−Ｓ２矢視方向と同じ矢視方向の断面図が、図９に示される。同じ積層状態における図６のＳ３−Ｓ３矢視方向と同じ矢視方向の断面図が、図１０に示される。

図９および図１０において、各液体流導入板１２における液溜部２２の底面２３の液体流導入板１２の底辺ＢＬからの高さ方向の位置は、稜線３４ａの上端部４１ａと下端部４２ａとの間に位置するとともに、稜線３４ｂの上端部４１ｂと下端部４２ｂとの間に位置する。

この配置により、図９において、液溜部２２から、稜線３４ａの上端部４１ａ側を通り、第１の液体流５１ａが、第２板１３ａのスリット３２ａへと流入するが、稜線３４ａの下端部４２ａ側からは、スリット３２ａが封鎖された状態となっているため、第１の液体流５１ａは、第４板１３ｂのスリット３２ａへと流入しない。一方、図９および図１０において、液溜部２２から、稜線３４ａの上端部４１ａ側を通り、第２の液体流５１ｂが、第４板１３ｂのスリット３２ａへと流入するが、稜線３４ａの下端部４２ａ側からは、スリット３２ａが封鎖された状態となっているため、第２の液体流５１ｂは、第２板１３ａのスリット３２ａへと流入しない。 更に、この配置により、図１０において、液溜部２２から、稜線３４ｂの上端部４１ｂ側を通り、第１の液体流５１ａが、第４板１３ｂのスリット３２ｂへと流入するが、稜線３４ｂの下端部４２ｂ側からは、スリット３２ｂが封鎖された状態となっているため、第１の液体流５１ａは、第２板１３ａのスリット３２ｂへと流入しない。一方、図９および図１０において、液溜部２２から、稜線３４ｂの上端部４１ｂ側を通り、第２の液体流５１ｂが、第２板１３ａのスリット３２ｂへと流入が、稜線３４ｂの下端部４２ｂ側からは、スリット３２ｂが封鎖された状態となっているため、第２の液体流５１ｂは、第４板１３ｂのスリット３２ｂへと流入しない。
かくして、図９において、第３板１２ｂの第１の液体流５１ａが供給される液溜部２２から、第１の液体流５１ａが、第２板１３ａのスリット３２ａへと流入する。更に、第５板１２ｃの第２の液体流５１ｂが供給される液溜部２２から、第２の液体流５１ｂが、第４板１３ｂのスリット３２ａへと流入する。一方、図１０において、第３板１２ｂの第１の液体流５１ａが供給される液溜部２２から、第１の液体流５１ａが、第４板１３ｂのスリット３２ｂへと流入する。更に、第１板１２ａの第２の液体流５１ｂが供給される液溜部２２から、第２の液体流５１ｂが、第２板１３ａのスリット３２ｂへと流入する。

この態様においては、スリット板１３は、スリット部３３の下方に、更に、第１の層状液体流を形成する第１の合流部６１を有する。スリット部３３の各スリットを通過することにより形成された層状の各液体流５１ａ、５１ｂは、層状の形態が維持された状態で、第１の合流部６１において、合流する。この合流により、層状液体流５１が形成される。層状液体流５１は、スリット板１３の底辺ＢＬに設けられている第１の合流部出口６２から、次に続く液体流路へと流出する。かくして、第１の合流形成装置３により、少なくとも２つの層状液体流５１が形成される。

ここで、端板１１、液体導入板１２、スリット板１３などに用いられる材料は、従来の液体流の合流装置の部品を形成する材料として用いられる鉄などの金属、ステンレス鋼などの合金、あるいは、熱的、寸法精度的に問題がない場合は樹脂などである。特に、強度、加工適性、寸法精度、耐熱性、耐腐食性の点でステンレス鋼が好適である。

層状液体流５１を形成する液体流５１ａと液体流５１ｂのそれぞれは、液体流供給装置２から、第１の合流形成装置３へと供給される。図１において、液体流供給装置２は、液体流導入板１２における液体流導入開口２１に結合された液体流供給ポート７２ａ、７１、および、７２ｂを有する。液体流供給ポート７１は、第１の液体流Ｌ１（５１ａ）を供給する第１の液体流供給管７３に結合されている。液体流供給ポート７２ａ、７２ｂは、第２の液体流Ｌ２（５１ｂ）を供給する第２の液体流供給管７４に結合されている。第１の液体流供給管７３は、第１の液体流供給源（図示せず）に係合され、第２の液体流供給管７４は、第２の液体流供給源（図示せず）に係合されている。

液体流供給装置２から、第１の合流形成装置３にそれぞれ供給された第１の液体流Ｌ１（５１ａ）と第２の液体流Ｌ２（５１ｂ）とは、上述した通り、第２板１３ａの第１の合流部出口６２から、液体流５１ａと液体流５１ｂとが交互に層状に位置する第１の層状液体流８１となり流出し、更に、第４板１３ｂの第１の合流部出口６２から、液体流５１ａと液体流５１ｂとが交互に層状に位置する第２の層状液体流８２となり流出する。この状態が、図１１に示される。なお、この態様においては、第１の層状液体流８１と第２の層状液体流８２とは、同じ層状構造を有している。

図１１は、第２の合流形成装置４の正面概略模式図である。図１１において、第２の合流形成装置４は、第１の層状液体流８１が、その層状が維持された状態で、流れる流路８１ａおよび８１ｂ、第２の層状液体流８２が、その層状が維持された状態で、流れる流路８２ａおよび８２ｂ、ならびに、流路８１ａ、８１ｂを流れて来た第１の層状液体流８１と流路８２ａ、８２ｂを流れて来た第２の層状液体流８２とが合流し、合成層状液体流８３が形成される第２の合流部８４からなる。

図１２は、図１１における液体流の流動方向における４箇所の流路横断面の概略を順次配列した図である。図１２（ａ）は、図１１におけるＳ４−Ｓ４矢視断面図、図１２（ｂ）は、図１１におけるＳ５−Ｓ５矢視断面図、図１２（ｃ）は、図１１におけるＳ６−Ｓ６矢視断面図、および、図１２（ｄ）は、図１１におけるＳ７−Ｓ７矢視断面図である。

図１２（ａ）には、流路８１ａの入り口部における第１の層状液体流８１と流路８２ａの入り口部における第２の層状液体流８２との位置関係が示されている。図１２（ｂ）には、図１２（ａ）においてＹ軸方向（図１１の紙面に垂直な方向）に配列されていた流路８１ａと流路８２ａとが、Ｘ軸方向（図１１の紙面における左右方向）にそれらの配列状態が変えられた状態における第１の層状液体流８１と第２の層状液体流８２との位置関係が示されている。図１２（ｃ）には、第２の合流部８４の入り口部における第１の層状液体流８１と第２の層状液体流８２との位置関係が示されている。図１２（ｄ）には、第２の合流部８４の出口部において、第１の層状液体流８１と第２の層状液体流８２とが合流され合成層状液体流８３が形成された状態が示されている。

この態様において、スリット部３３を有する第２板１３ａと第４板１３ｂとが、本発明に云う各液体流のそれぞれが通過する多数のスリットが設けられた要素Ａに該当し、要素Ａは、それぞれ独立して２個存在する。第１の合流部６１を有する第２板１３ａと第４板１３ｂとが、本発明に云う第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂに該当し、それぞれ独立して２個存在する。液溜部２２を有する液体流導入板１２が、本発明に云う各要素Ａに各液体流を供給する液溜部が設けられた要素Ｃに該当する。更に、第１の層状液体流８１と第２の層状液体流８２とを合流せしめ、合成層状液体流８３を形成する第２の合流形成装置４が、本発明に云う各要素Ｂにて形成された各第１の層状液体流が所定の順序で層状に合流し、第２の層状液体流を形成する第２の合流部が設けられた要素Ｄに該当する。

本発明の液体流の合流装置を用いて、層数が７００以上の多層フィルムを製造する場合、第１の合流形成装置３において、多数の要素Ａとそれに対応する数の要素Ｂとが設けられる。

図１３に、別の態様の第１の合流形成装置３ａにおける要素Ａ、要素Ｂおよび要素Ｃを形成する各板を、図３の場合と同様に、順次展開した状態が示される。この態様における第１の合流形成装置３ａは、端板１１ａ、第１板１２ａ、第２板１３ａ、第３板１２ｂ、第４板１３ｂ、第５板１２ｃ、第６板１３ｃ、第７板１２ｄ、第８板１３ｄ、第９板１２ｅ、および、端板１１ｂとからなる。第２板１３ａ、第４板１３ｂ、第６板１３ｃ、および、第８板１３ｄには、それぞれ、要素Ａと要素Ｂとが形成されている。すなわち、第１の合流形成装置３ａにおいては、要素Ａは、それぞれ独立して４個存在し、要素Ｂは、それぞれ独立して４個存在する。また、第１板１２ａ、第３板１２ｂ、第５板１２ｃ、第７板１２ｄ、および、第９板１２ｅには、それぞれ、要素Ｃが形成されている。これら板の組立は、図３の態様の場合と同様に行われる。

図１３に示された第１の合流形成装置３ａを用いた場合の層状液体流が形成される状態が、図１１および図１２の場合と同様に、図１４および図１５に示される。第１の合流形成装置３ａにて、第１の層状液体流９１、第２の層状液体流９２、第３の層状液体流９３、および、第４の層状液体流９４が形成される。形成されたそれぞれの層状液体流は、流路９１ａおよび９１ｂ、流路９２ａおよび９２ｂ、流路９３ａおよび９３ｂ、ならびに、流路９４ａおよび９４ｂをそれぞれ流れ、第２の合流部９６に至る。第２の合流部９６において、各層状液体流は、合流し、合成層状液体流９５を形成する。

このような多数個の要素Ａと要素Ｂが装備された第１の合流形成装置を用いることにより、高い精度を維持しつつ７００以上の層からなる種々の多層フィルムの製造が可能となる。

具体的には、液体流Ｌ１により形成される層と液体流Ｌ２により形成される層とが、Ｌ１（１）／Ｌ２（１）／Ｌ１（２）／Ｌ２（２）Ｌ１（３）／Ｌ２（３）／・・・・／Ｌ１（ｎ−１）／Ｌ２（ｎ−１）／Ｌ１（ｎ）の順に積層される場合、液体流Ｌ１により形成される層については、Ｌ１（１）からＬ１（ｎ）に至るほど層の厚みが徐々に薄くなり、液体流Ｌ２により形成される層については、Ｌ２（１）からＬ２（ｎ−１）に至るほど層の厚みが徐々に厚くなる多層フィルムの製造も可能である。ここで、ｎは、どちらか一方の表面から数えた場合の、液体流Ｌ１または液体流Ｌ２により形成される層の層番号である。

また、液体流Ｌ１により形成される層については、Ｌ１（１）からＬ１（ｎ／２）に至る部分では、層の厚みが徐々に厚くなり、Ｌ１（（ｎ＋１）／２）からＬ１（ｎ）へ至る部分では、層の厚みが徐々に薄くなる一方、液体流Ｌ２により形成される層については、Ｌ２（１）からＬ２（（ｎ−１）／２）に至る部分では、層の厚みが徐々に薄くなり、Ｌ２（（ｎ）／２）からＬ２（ｎ−１）へ至る部分では、層の厚みが徐々に厚くなる多層フィルムの製造も可能である。ここで、ｎは、どちらか一方の表面から数えた場合の、液体流Ｌ１または液体流Ｌ２により形成される層の層番号である。

従来の技術では、積層数を非常に多くしようとすると、スタティックミキサーを使用せざるえなかったため、同じ層厚みでの積層体や、各層の厚みが順次厚くなる、あるいは、各層の厚みが順次薄くなる形態の各層の厚みが単純に一方向に増加あるいは減少する積層体や、制御しきれない液体流の流れのむらにより生じるランダムな層厚みを有する積層体しか得られなかった。

本発明によれば、層厚みが、各スリットの形状、特に、スリット間隙および／またはスリット長さの調整により、制御可能であり、かつ、要素Ａを２つ以上独立して有しているため、従来は不可能であった非常に多い層数においても、任意の層構成の設計が可能である。

要素Ａが有するスリットの数は、１０個以上４００個以下であることが好ましい。より好ましくは、１００個以上３５０個以下である。スリットの数が１０個より少ないと、非常にたくさんの要素Ａが必要となるため、各要素の位置あわせをすることが難しくなる。このような装置を用いると、積層体の製造コストの点で、不利である。また、装置がＹ軸方向（図１参照）へ大型化するため、好ましくない。一方、スリット数が４００個より多い場合には、装置がＸ軸方向（図２参照）に大型化し過ぎるために、装置内に流動する液体流の滞留部が生じたり、Ｘ軸方向の端部側に位置するスリットでの液体流の流速が不均一になったりする。よって、スリット数が４００個より多い装置は、好ましくない。スリットの数が１００個以上３５０個以下であると、装置は、Ｘ軸方向・Ｙ軸方向にバランスがとれた大きさとなり、使用し易い装置となる。このような装置においては、装置内における液体流の滞留部が出来難くなるほか、液体流の不均一な流速が発生しない。このような装置を用いることにより、効率的に非常に多い層数を有する積層体を製造することが可能となる。

スリットの間隙は、１０μｍ以上３０，０００μｍ以下であることが好ましい。スリットの間隙とは、図６のスリット３２ａおよびスリット３２ｂにおいて、スリットのＸ軸方向の幅を云う。スリットの間隙は、より好ましくは１００μｍ以上１０，０００μｍ以下である。スリットの間隙が１０μｍより小さい場合には、加工精度限界のために、スリットにおける均一な流量制御を行うことが難しくなる。スリットの間隙が３０，０００μｍより大きい場合には、装置がＸ軸方向に大型化し過ぎる。また、液体流の流量によっては、各スリットでの圧力損失が小さくなり過ぎるために、各スリットを流れる液体流の流量を均一にすることが出来なくなる場合がある。スリットの間隙が１００μｍ以上１０，０００μｍ以下であると、装置が大型化することなく、各層を形成する液体流の幅方向（Ｙ軸方向）の分布や各層間の厚み分布などの均一性が維持され、その結果、極めて積層精度の高い積層体が得られる。

スリットの長さは、２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。スリットの長さとは、図６のスリット３２ａおよびスリット３２ｂにおいて、スリットのＺ軸方向の長さを云う。スリットの長さは、より好ましくは、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。スリットの長さが２０ｍｍより短いと、スリットでの液体流の圧力損失が小さくなり過ぎるために、各スリットを流れる液体流の流量が均一に制御出来なくなる場合がある。また、スリット内部でＹ軸方向に液体流の流速分布が生じるために、幅方向（Ｙ軸方向）において、液体流の積層むらが発生する。一方、スリットの長さが２００ｍｍより長いと、液体流の圧力損失が大きくなり過ぎるために、液体流の装置からの漏れが発生し易くなる。また、装置を繰り返して使用していると、スリットが変形したりすることがある。

スリットの幅は、１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。スリットの幅とは、図６のスリット３２ａおよびスリット３２ｂにおいて、Ｙ軸方向（図７および図８参照）の長さを云う。スリットの幅は、より好ましくは２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。スリットの幅が１０ｍｍより小さい場合には、スリットの強度が不足し、スリットが変形し易くなる。スリットの幅が２００ｍｍより大きい場合には、スリット間隙を精度良く加工出来なくなる。また、Ｙ軸方向での液体流の流速分布が大きくなる。

スリットは、スリットの入り口部と出口部での圧力損失差が、０．５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下になるように、上記のスリット間隙、長さ、あるいは、幅を調整することにより、設計されていることが好ましい。圧力損失差は、より好ましくは、１ＭＰａ以上８ＭＰａ以下である。圧力損失差が、０．５ＭＰａより小さい場合、各スリット内の液体流が、設計した通りの流量で均一に流れないために、液体流の積層精度が悪くなる。圧力損失差が、８ＭＰａより大きい場合、合流装置内の全体の圧力損失差が大きくなり過ぎるために、液体流供給装置に大きな負荷がかかる。また、繰り返し使用により、スリット形状が変形するため、液体流の積層精度が悪くなり易い。

要素Ａのスリット部３３（図６参照）が、スリット形状が、Ｘ軸方向に段階的に変化している部位（スリット群）を含んでいることが好ましい。このようにすることにより、積層体の中に層厚みが徐々に変化する部位を容易に形成することが出来る。この態様は、例えば、干渉反射フィルムの製造に好ましく用いられる。これにより、干渉反射フィルムの反射帯域の広帯域化が容易となる。また、屈折率制御フィルムの製造に好ましく用いられる。これにより、フィルム内部の屈折率が徐々に変化するフィルムの製造が可能となる。

本発明における要素Ｃにおける液溜部２２（図４参照）は、要素Ａのスリットに液体流を分配する機能を有する。液溜部２２があることにより、効率的にスリットへ液体流を供給することができる。また、スリット内を流れる液体流の流量が、基本的にはスリットにおける液体流の圧力損失で決定されるようになるため、要素Ａ内の各スリット内を流れる液体流の各流量を、スリット間隙やスリット長さのみで制御可能となる。これにより、要素Ａの設計が容易となることは勿論のこと、合流装置全体の設計も容易となる。

要素Ａの液体流の供給面側と液体流の非供給面側のスリットの縦断面積が異なることがより好ましい。この態様の例が、図７に示される。図７におけるスリット３２ａのように、スリットの間隙（図６参照）は一定でありながら、液体流の供給面側のスリット長さＬＳ２と、液体流の非供給面側のスリット長さＬＳ１が異なっていると良い。液体流の供給面側のスリット長さＬＳ２が、液体流の非供給面側のスリット長さＬＳ１より長いことがより好ましい。このようにすることにより、要素Ｃと要素Ａとを直接連結し、第１の液体流５１ａと第２の液体流５１ｂとが交互に積層された多層構造を有する層状液体流５１を形成することが容易となる。このような断面積の異なる構造とするためには、図７および図８に示されるように、スリット３２ａ、３２ｂのＹ−Ｚ軸面が、台形状になっていることが好ましい。

要素Ｃと要素Ａとが直接連結されていると、第１の合流形成装置３の部品点数が少なくなり、装置の小型化が可能となる。また、構成要素Ｃと構成要素Ａとの位置あわせ精度が高くなくてもよく、かつ、圧力損失の調整がスリットの間隙のみで制御出来るために、より高い積層精度を有する積層体を得ることが可能となる。また、Ｙ軸方向における液体流の流量分布の差が小さくなるため、Ｙ軸方向の異なる位置における液体流の積層精度も高いものとなる。

図３あるいは図１３に示した態様は、図７および図８に示される通り、稜線３４ａあるいは稜線３４ｂで表されるスリットの底面を傾斜せしめ、かつ、稜線３４ａの下端部４２ａあるいは稜線３４ｂの下端部４２ｂと液溜部２２の底面２３との位置関係を図９および図１０に示されるように選定することにより、要素Ｃの液溜部２２からスリット部３３に至る液体流を、スリット３２ａには流入せしめ、スリット３２ａの隣りのスリット３２ｂには流入させないようにした構造を有する。この態様においては、要素Ａの各スリットの液体流の入り口は、図９における稜線３４ａの上端部４１ａと液溜部２２の底面２３との間の高さとスリット３２ａのスリット間隙とで形成される面、あるいは、図１０における稜線３４ｂの上端部４１ｂと液溜部２２の底面２３との間の高さとスリット３２ｂのスリット間隙とで形成される面により形成される。しかし、要素Ａの各スリットの液体流の入り口の形成の仕方は、この態様に限られるものではない。図１６に別の態様が示される。

図１６に、図３あるいは図１３に示される板の配列とは別の態様の板の配列が示される。ただし、図１６においては、板の配列の両端にある端板は、省略されている。これら端板としては、図３あるいは図１３に示される端板１１ａおよび端板１１ｂと同様のものが用いられる。

図１６に示される板の配列は、第１板１１２ａ、第２板１１３ａ、第３板１１４ａ、第４板１１３ｂ、および、第５板１１２ｂからなる。図１６における、第１板１１２ａおよび第５板１１２ｂは、図３における第１板１２ａおよび第３板１２ｂと同じで、液溜部を有する要素Ｃを形成する。図１６において、第３板１１４ａは、図３における第２板１３ａのスリット板に対応するスリット板であるが、図３におけるスリット板と異なる点は、図１６のスリット板では、各スリットの長さ（Ｚ軸方向のスリット壁の長さ）が、全て同じ点である。

図１６の態様では、スリット板の各スリットの長さが全て同じため、あるスリットとその隣りのスリットへの要素Ｃの液溜部からの液体流の流入を選択的に行わせるために、第２板１１３ａおよび第４板１１３ｂが、要素Ｃを形成する第１板１１２ａと要素Ａを形成する第３板１１４ａとの間に設けられている。第２板１１３ａには、間隔をおいて、孔１２１ａが設けられている。各孔１２１ａは、第３板１１４ａの全スリットに対し、一つおきのスリットに対応する位置関係をもって、第２板１１３ａに設けられている。第４板１１３ｂには、第２板１１３ａと同様に、間隔をおいて、孔１２１ｂが設けられている。各孔１２１ｂは、第３板１１４ａの全スリットに対し、一つおきのスリットに対応する位置関係をもって、第２板１１３ｂに設けられている。ただし、第２板１１３ａの孔１２１ａと第４板１１３ｂの孔１２１ｂとの位置は、第３板のスリット位置に対し、一つのスリット位置分ずれた関係にある。この構成より、第１板１１２ａから供給される液体流（第１の液体流）と第４板１１２ｂから供給される液体流（第２の液体流）とは、隣り合うスリットに、それぞれ別々に、供給される。なお、以下において、孔１２１ａを有する第２板１１３ａと孔１２１ｂを有する第４板１１３ｂとを、液体流導入孔板１１３と総称する場合がある。

図１６においては、少なくとももう一組必要な第２板１１３ａ、第１１４ａ、第４板１１３ｂ、および、第５板１１２ｂの組に相当する組の図示が、省略されている。また、この態様においては、スリットを通過し形成された層状の第１の液体流と層状の第２の液体流とが合流し、第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂは、図３の第２板１３ａの場合と同様に、第３板１１４ａにおいて、そのスリット部の下方に設けられている。液体流導入孔板１１３の孔１２１ａ、１２１ｂの形状は、円形、四角形および台形などいずれの形状でも良い。

液体流が選択的に通過する孔１２１ａの群と孔１２１ｂの群とを用いる図１６に示される態様によれば、要素Ａの液体流供給面側と液体流非供給面側のスリットの断面積を異ならしめる必要がある図３に示される態様に比べ、要素Ａの形状が単純となる。ただし、図１６に示される態様では、液体流導入孔板１１３が必要となるため、装置を構成する部品点数が多くなることや、より高い位置あわせ精度が要求されるようになる。また、Ｙ軸方向における液体流の流量分布の差が大きくなり易い。

本発明における要素Ａと要素Ｂとは、図３の第２板１３ａあるいは図１６の第３板１１４ａのように、同一の部品に設けられていることが好ましい。要素Ａと要素Ｂとが同一の部品に設けられている場合、これら要素を第１の合流形成装置に組み込むとき、要素Ａと要素Ｂとの間の位置合わせの必要がなくなり、より高い積層精度を有する積層体の製造が可能となる。

本発明は、少なくとも２つのそれぞれ独立して設けられた要素Ａとそれらに対応する要素Ｂにより形成される少なくとも２つの第１の層状液体流を合流せしめ第２の層状液体流を形成するための第２の合流部が設けられた要素Ｄを有する。

第２の合流部が設けられた要素Ｄの例は、既に、図１１において、第２の合流形成装置４として、あるいは、図１４において、第２の合流形成装置４ａとして、示されている。図１１および図１２に示される通り、第１の層状液体流８１は、流路８１ａ、８１ｂを通り、第２の合流部８４へと流れ、第２の層状液体流８２は、流路８２ａ、８２ｂを通り、第２の合流部８４へと流れる。図１４および図１５においても、同様のことが示されている。層状液体流８１および８２が、第２の合流部８４へと流れる間に、流路８１ａと流路８２ａとのＹ軸方向あるいはＸ軸方向の位置関係は、流路８１ｂと流路８２ｂとのＸ軸方向あるいはＹ軸方向の位置関係に変更される。また、流路８１ｂと流路８２ｂとの横断面形状は、第２の合流部８４に至る間に、第２の合流部８４と結合させるために、変化している。流路の位置の変更、あるいは、流路の横断面形状の変化は、徐々に連続的になされても、あるいは、段階的なされていても良い。より好ましくは、流路の横断面形状の変化は、横断面積が一定に維持される状態で行われることが好ましい。流路の横断面積が一定であると、流路内の液体流の流速分布の変化が少なく、合成層状液体流８３において、各液体流の高い積層精度を得ることが容易となる。

図１７および図１８に、第１の層状液体流８１が流路８１ａの入り口から出口へと流れる間に、また、第２の層状液体流８２が流路８２ａの入り口から出口への流れる間に、流路８１ａと流路８２ａとの配列の方向が、Ｙ軸方向からＸ軸方向に変更される状態が示される。この態様においては、流路８１ａの出口を通過した第１の層状液体流８１と流路８２ａの出口を通過した第２の層状液体流８２とが、直ちに合流せしめられ、その後、流路８２に沿って流れ、第２の合流部８４に至る。この流路８２横断面形状は、第２の合流部８４に向かうに従い、そのＸ軸方向の辺の長さが徐々に短くなり、そのＹ軸方向の辺の長さが徐々に長くなるように、横断面積が一定な状態を維持しつつ、変化している。この態様のように、第１の層状液体流８１と第２の層状液体流８２とを合流せしめた後に、その合流した液体流を、横断面形状が変化する流路に沿って流し、第２の合流部８４に至らしめるてなる合流のさせ方の方が、図１１に示す合流のさせ方より、より好ましい。

要素Ｄの液体流の流動方向の長さＬが、下記式（１）を満たしていることが好ましい。長さＬが、下記式の下限未満であると、流路の変形が急激過ぎるために、液体流の流速分布に偏りが発生し、積層精度の低下が生じる。また、長さＬが、下記式の上限より大きい場合には、装置が大型化し過ぎたりするため、装置の製作、組立が困難となる。

Ｑ／（１０√Ｓ）≦Ｌ≦Ｑ／（８０√Ｓ） 式（１）
ここで、Ｌは、要素Ｄの流路長[ｍ]、Ｑは、液体流の流量[ｔ／ｈ]、Ｓは、要素Ｄの入り口部の総流路断面積（図１２（ａ）、図１５（ａ）、あるいは、図１８（ａ）における各流路の横断面積の合計）[ｍ^２]である。

要素Ｄの流路の横断面形状は、四角形であることが好ましい。流路の横断面形状が四角形でない場合、横断面における周辺部の各液体流の積層状態が大幅に乱れるためである。四角形の角の丸みＲが、１０μｍ以上１ｍｍ以下の四角形であることがより好ましい。角の丸みＲが１０μｍ未満の場合は、液体流の流路内での滞留の原因となり、液体流の熱劣化などが生じる場合がある。また、角の丸みＲが１ｍｍを越えると、横断面における周辺部の各液体流の積層状態が悪化する場合がある。

本発明の液体流の合流装置において、要素Ｃが少なくとも３つ以上存在し、同じ種類の液体流を２つ以上の要素Ｃに供給するに当たり、当該液体流の１つの供給源に接続された液体流の流路（液体流の供給管）を、当該２つ以上の要素Ｃに当該液体流を同時に供給出来るように、途中で分岐させた流路（管路）構成とすることが好ましい。この例は、図１の第２の液体流供給管７４に、見ることが出来る。このようにすることにより、必要となる押出機やポンプなどの液体供給装置の数を減少させることが出来る。

本発明の液体流の合流装置において、隣り合う要素Ａの間に、１つの要素Ｃが配置され、１つの要素Ｃから２つの要素Ａに液体流が供給されるようにされていることが好ましい。この例は、図３あるいは図１３における第１板１２ａ、第２板１３ａおよび第３板１２ｂの組み合わせに見ることが出来る。また、図１６における第１板１１２ａ、第２板１１３ａ、第３板１１４ａ、第４板１１３ｂおよび第５板１１２ｂの組み合わせに見ることが出来る。このようにすることにより、第１の合流形成装置３の小型化が図られる。

隣り合う要素Ａの間に、２つの要素Ｃが存在すると、１つの要素Ｃと１つの要素Ａとが一対一に対応することになり、無駄な流路構成となる。

本発明の液体流の合流装置において、要素Ｃにより形成される２つの層状液体流における各液体流の層状の配列方向（界面の配列方向）が、互いに同じ方向に配列されるように、２つの要素Ａのスリットの向きが調整されていることが好ましい。その例は、図１２（ａ）、図１５（ａ）あるいは図１８（ａ）に見ることが出来る。２つの層状液体流における各液体流の層状の配列方向が同一でなく、非平行な状態に、２つの要素Ａのスリットが配置されている場合、合成層状液体流８３において、各液体流の層（界面）を互いに実質的に平行とならしめるためには、流路、例えば、流路８１ａあるいは流路８２ａをねじる必要が生じる。このような場合、液体流の横断面の辺部において、液体流の積層乱れが生じ易くなる。各要素Ａのスリットの全てが、Ｙ軸方向あるいはＸ軸方向において、同じ方向をもって、配列されていることが、より好ましい。このような配列は、各要素Ａを板で形成することを可能とし、装置のコンパクト化をもたらす。また、無駄な流路やねじれた流路の存在が回避可能となるため、液体流の流路内での滞留や各液体流の積層精度の低下が、防止される。

本発明の液体流の合流装置を用いることにより、従来の液体流の合流装置のみでは達成し得なかった非常に多い層数を有する積層体（多層フィルム）、具体的には、３００層以上、７００層以上、あるいは、１，０００層以上の層数を有する積層体（多層フィルム）の製造が可能となる。この製造において、積層体（多層フィルム）を形成する材料（ポリマー）の熱劣化により発生する異物の積層体（多層フィルム）への混入も防止され、また、液体流の流量の不均一性による層構造の乱れによる積層体（多層フィルム）の層構造の不均一性も防止される。

また、本発明の液体流の合流装置によれば、従来の液体流の合流装置にスクエアーミキサーを併用した場合に比較して、高い積層精度を有する積層体（多層フィルム）が容易に製造可能となるとともに、スクエアーミキサーでは不可能であったより複雑な層構成を有する積層体（多層フィルム）の設計も自由に行える。

従って、本発明の液体流の合流装置によれば、所望の層構成からなる７００層以上の多層構造を有する多層フィルムの製造が可能となる。また、非常に多い層数でも、各層の厚みを自由に設計することが可能となる。このような多層フィルムは、高性能な広帯域の光を反射するフィルムや、フィルム内の屈折率を制御したフィルムや、光導波路フィルムや、各あるいは一部の層厚みがナノオーダーのフィルムとして用いられる。

本明細書に登場する物性値の測定方法（評価方法）は、次の通り。

積層厚み、積層数：
フィルムの層構成は、ミクロトームを用いて断面を切り出したサンプルについて、電子顕微鏡観察により求めた。すなわち、透過型電子顕微鏡ＨＵ−１２型（（株）日立製作所製）を用い、フィルムの断面を３，０００乃至４０，０００倍に拡大して観察し、断面写真を撮影、層構成および各層厚みを測定した。後述する実施例では十分なコントラストが得られたため実施しなかったが、用いる熱可塑性樹脂の組み合わせによっては、公知の染色技術を用いて、コントラストを高めても良い。

反射率：
日立製作所製の分光光度計（Ｕ−３４１０ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍａｔｅｒ）に、直径６０（ｍｍ）積分球１３０−０６３２（（株）日立製作所）および１０°傾斜スペーサーを取り付け、フィルムの反射率を測定した。なお、バンドパラメーターは２／ｓｅｒｖｏとし、ゲインは３と設定し、１８７ｎｍ乃至２，６００ｎｍの範囲を１２０ｎｍ／ｍｉｎの検出速度で測定した。また、反射率を基準化するため、標準反射板として、付属のＢａＳＯ_４を用いた。

溶融粘度：
島津製作所製のフローテスター（ＣＦＴ−５００）を用いて、剪断速度１００（ｓ^−１）の時の溶融粘度を測定した。このとき使用したダイの直径は１ｍｍ、測定ストロークは１０乃至１３（ｍｍ）とした。なお、測定回数（ｎ数）は３とし、測定値として、それらの平均値を採用した。

２種類の熱可塑性樹脂として、熱可塑性樹脂Ｌ１と熱可塑性樹脂Ｌ２を準備した。熱可塑性樹脂Ｌ１として、２８０℃における溶融粘度が１，８００ｐｏｉｓｅのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）［東レ製Ｆ２０Ｓ］を用いた。熱可塑性樹脂Ｌ２として、２８０℃における溶融粘度が３，５００ｐｏｉｓｅのシクロヘキサンジメタノールをエチレングリコールに対し３０ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレート（ＰＥ／ＣＨＤＭ・Ｔ）［イーストマン製ＰＥＴＧ６７６３］を用いた。これら熱可塑性樹脂Ｌ１およびＬ２は、それぞれ乾燥した後、それぞれ別の押出機に供給した。

熱可塑性樹脂Ｌ１およびＬ２は、それぞれ、押出機にて２８０℃の溶融状態とし、ギヤポンプおよびフィルタを介した後、本発明の液体流の合流装置１にて合流させた。液体流の合流装置１は、スリットの数が２０１個からなる要素Ａを３個と、スリットの数が２００個からなる要素Ａを１個とを組み込んだ図１３に示す第１の合流形成装置３と、図１４に示す第２の合流形成装置４ａを要素Ｃとして用いた。スリット部３３の各スリットの形状は、液体流の供給面側と液体流の非供給面側の断面積が異なる図７および図８に示すものとした。スリットの形状は、本実施例の熱可塑性樹脂の総供給量である２００Ｋｇ／ｈの際、圧力損失差が１．５ＭＰａであり、表面側の層から裏面側の層に向かうにつれ徐々に層の厚みが薄くなり、その表面層厚み／裏面層厚みの比率が０．６９になるように一つずつのスリット長さを設計した。

熱可塑性樹脂Ｌ１を、図１３の第１板１２ａの要素Ｃ、第５板１２ｃの要素Ｃ、および、第９板１２ｅの要素Ｃに供給した。熱可塑性樹脂Ｌ２を、図１３の第３板１２ｂの要素Ｃと第７板１２ｄの要素Ｃに供給した。熱可塑性樹脂Ｌ１からなる層と熱可塑性樹脂Ｌ２からなる層とが交互に積層され、得られる多層フィルムにおいて、両表層が熱可塑性樹脂Ｌ１からなり、各層の厚みが表面側から裏面側に向かうにつれ徐々に厚くなるようにした。隣接する熱可塑性樹脂Ｌ１からなる層と熱可塑性樹脂Ｌ２からなる層とのの厚み比が、０．９５になるように、スリットの形状および熱可塑性樹脂Ｌ１、Ｌ２の供給量を調整した。このようにして得られた計８０３層からなる積層体（合成層状液体流８３）を、Ｔダイに供給し、シート状に成形した後、静電印加により、表面温度２５℃に保たれた回転するキャスティングドラム上に接触させながら急冷固化した。

得られたキャストフィルムを、９０℃に設定したロール群で加熱し、延伸区間長１００ｍｍの間で、フィルム両面からラジエーションヒーターにより、フィルムを、急速加熱しながら、縦方向に３．４倍延伸した。その後、この一軸延伸フィルムの両面に、空気中で、コロナ放電処理を施し、フィルムの濡れ張力を５５ｍＮ／ｍになるように調整した。次いで、コロナ放電処理された面に、ガラス転移温度が１８℃のポリエステル樹脂からなる層（透明層）と、ガラス転移温度が８２℃のポリエステル樹脂からなる層（易滑層と、平均粒径１００ｎｍのシリカ粒子からなる層（易接着層）とを、この順位、それぞれの材料を塗布することにより、形成した。

次いで、この一軸延伸フィルムをテンターに導き、１１０℃の熱風で予熱後、横方向に３．７倍延伸した。続いて、延伸されたフィルムを、そのまま、テンター内で２３０℃の熱風にて熱処理し、更に、同温度にて、幅方向に５％の弛緩処理を施し、その後、室温まで徐冷後、巻き取った。得られたフィルムの全厚みは１２５μｍであった。得られたフィルムは、熱可塑性樹脂Ｌ１からなる層の厚みが、表面から裏面に向かうにつれ、１８０ｎｍから１２５ｎｍに徐々に薄くなり、熱可塑性樹脂Ｌ２からなる層の厚みが、表面から裏面に向かうにつれ、１９０ｎｍから１３０ｎｍに徐々に薄くなる積層構造を有していた。このフィルムの反射率の測定結果が、図１９に、グラフ示される。図１９のグラフの横軸は、波長ＷＬ（単位ｎｍ）を示し、縦軸は、反射率ＲＥＦ（単位％）を示す。このグラフから、得られた多層フィルムは、極めて高い反射率と波長選択性を有するものであることが分かる。一方、１週間連続して製膜しても、熱劣化異物の流出や、異物によるフィルム破れの多発は起きず、フィルムの物性も変化なかった。

次の２種類の熱可塑性樹脂Ｌ３およびＬ４を用いた。

熱可塑性樹脂Ｌ３：
固有粘度が０．６５のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）２０ｗｔ％と固有粘度が０．６２のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）８０ｗｔ％とからなる樹脂。

熱可塑性樹脂Ｌ４：
固有粘度が０．６５のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）９０ｗｔ％と固有粘度が０．６２のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）１０ｗｔ％とからなる樹脂。

これら熱可塑性樹脂Ｌ３、Ｌ４を、それぞれ乾燥した後、別々の押出機に供給し、２９０℃の溶融状態とした。

溶融した熱可塑性樹脂Ｌ３、Ｌ４を、ギヤポンプおよびフィルタに通過させた後、実施例１と同様の本発明の液体流の合流装置１に供給し、合流させた。熱可塑性樹脂Ｌ３、Ｌ４は、液体流の合流装置にて、各層の厚みが表層側から中央側に向かうにつれ徐々に変化し、樹脂Ｌ３が４０２層、樹脂Ｌ４が４０１層からなる厚み方向に樹脂Ｌ３と樹脂Ｌ４とが交互に積層された構造（両表層に樹脂Ｌ３が配置されている）とした。各層の厚みは、要素Ａの微細スリットの形状により調整した。樹脂Ｌ３と樹脂Ｌ４の吐出量は、全体の積層比（＝重量比）が樹脂Ｌ３／樹脂Ｌ４＝１．５になるよう調整した。

このようにして得られた計８０３層からなる積層体をＴダイに供給し、シート状に成形した後、静電印加により、表面温度２５℃に保たれた回転するキャスティングドラム上接触させながら急冷固化した。得られたフィルムの厚みは４４μｍであった。

得られたフィルムの両表層の樹脂Ｌ３の層厚みが１０ｎｍ、両表層にもっとも近い樹脂Ｌ４の層厚みが１００ｎｍであり、中央部では、樹脂Ｌ３の層厚みが１００ｎｍ、樹脂Ｌ４の層厚みが１０ｎｍであった。樹脂Ｌ３の層厚みは、表層側から中央部に向かうにつれ１０ｎｍから１００ｎｍに増加し、樹脂Ｌ４の層厚みは、表層側から中央部に向かうにつれ１００ｎｍから１０ｎｍに減少する構成であった。樹脂Ｌ３の層厚みの分布は、フィルム中央部がもっとも厚くなる二次関数分布であり、樹脂Ｌ４の層厚みの分布は、フィルム中央部がもっとも薄くなる二次関数分布であった。

得られたフィルムの厚み方向の屈折率分布は２乗分布であり、ＧＩ（grated index）型であった。このフィルムは、ＧＩ型の屈折率分布を有しているため、広帯域通信が可能な光導波路フィルムとして用いることができた。一方、１週間連続して製膜しても、熱劣化異物の流出や、異物によるフィルム破れの多発は起きず、フィルムの物性も変化しなかった。

本発明は、合流せしめる２つの液体流のそれぞれが通過する多数のスリットが設けられた要素Ａと、各液体流が多数のスリットを通過することにより形成される多数の層状の液体流を層状に合流せしめ、第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂとを有し、かつ、要素Ａが独立して２つ以上装備され、要素Ｂが独立して２つ以上装備された第１の合流形成装置を有することに特徴付けられる液体流の合流装置である。この液体流の合流装置を用いることにより、極めて積層数の多い、例えば、積層数が７００を越える多層フィルムの製造が可能となる。また、層数のみならず、各層の厚みを種々に変化させた多層フィルムの製造が可能となる。このような多層フィルムは、広帯域の干渉反射フィルム、屈折率制御フィルム、光導波路フィルム、あるいは、層厚みがナノオーダーとなる積層フィルムとして用いられる。

Claims (14)

1. 少なくとも２つの液体流を層状に合流させる液体流の合流装置であって、
   （ａ）前記各液体流のそれぞれが通過する多数のスリットが設けられた要素Ａと、
   （ｂ）前記各液体流が前記多数のスリットを通過することより形成される多数の層状の液体流が所定の順序で層状に合流し、第１の層状液体流を形成する第１の合流部が設けられた要素Ｂとを有し、
   （ｃ）前記要素Ａが、それぞれ独立して２つ以上存在し、かつ、前記要素Ｂがそれぞれ独立して２つ以上存在し、
   （ｄ）前記液体流の合流装置に供給される前記各液体流を受け入れ、前記各要素Ａに前記各液体流を供給する液溜部が設けられた要素Ｃを有し、かつ、
   （ｅ）前記各要素Ｂにて形成された前記各第１の層状液体流が所定の順序で層状に合流し、第２の層状液体流を形成する第２の合流部が設けられた要素Ｄを有してなる液体流の合流装置。
2. 前記要素Ａにおけるスリットの数が、１０以上４００以下である請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
3. 前記要素Ａにおけるスリットの間隙が、１０μｍ以上３０，０００μｍ以下である請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
4. 前記要素Ｃが３つ以上存在し、同じ種類の前記液体流を２つ以上の前記要素Ｃに供給するための流路分割部が、前記同じ種類の液体流の供給源と前記要素Ｃとの間に設けられている請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
5. 前記要素Ａと前記要素Ｂとの対のうち少なくとも２つ対において、前記要素Ｂによって形成される前記第１の層状液体流における前記各液体流の界面が、互いに平行になるように、前記対が配置されている請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
6. 隣接する前記要素Ａの間に、前記要素Ｃが配置されている請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
7. 前記要素Ｃから前記要素Ａのスリットへ前記液体流を供給する流路の形状が、微細な孔である請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
8. 前記要素Ａにおけるスリットにおいて、液体供給面側と液体非供給面側のスリットの縦断面積が異なる請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
9. 前記要素Ａにおけるスリットの幅が、１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
10. 前記要素Ａのスリット長さが、２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
11. 前記要素Ａのスリット形状が、段階的に変化している部位を含んでいる請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
12. 前記要素Ｂから前記要素Ｄへ至る前記第１の層状液体流の流路断面形状が、四角である請求の範囲第１項に記載の液体流の合流装置。
13. 前記四角の角の丸みＲが、１０μｍ以上１ｍｍ以下である請求の範囲第１２項に記載の液体流の合流装置。
14. 少なくとも２つの液体流を、請求の範囲第１乃至１３項のいずれかに記載の液体流の合流装置に供給し、該液体流の合流装置から導出された前記第２の層状液体流から層状フィルムを形成する多層フィルム製造方法。