KR102571964B1

KR102571964B1 - 고분자 박막의 제조 장치 및 제조 방법

Info

Publication number: KR102571964B1
Application number: KR1020207016664A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 토미나가; 키요시 미노우라; 케이타 와다
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2023-08-29
Also published as: TWI782154B; TW201930043A; WO2019116951A1; CN111295274A; KR20200097715A; JPWO2019116951A1; JP7156036B2

Abstract

특정 형상을 갖는 고분자 박막을, 공정용 가용성 고분자나 특수한 용매를 사용하지 않고, 연속적이며 또한 균일하게 제조하는 방법과, 그 제조 방법을 실현하는 제조 장치를 제공한다. 본 발명의 고분자 박막의 제조 방법은 볼록부의 상면이 특정 형상인 요철이 형성된 신축성 몰드를 반송하면서, 볼록부의 상면을 피복하도록 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하고 건조시켜 고분자 피막을 형성한 후에, 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시켜서 고분자 피막을 볼록부의 상면으로부터 박리시켜 고분자 박막을 얻고, 박리된 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 회수한다.

Description

고분자 박막의 제조 장치 및 제조 방법

본 발명은, 특정 형상을 갖는 몰드 상에 고분자 재료를 도포한 후에, 박리 회수함으로써 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조 방법으로서, 특정 형상을 갖는 몰드 상에 고분자 재료를 도포하고, 건조 전에 상기 고분자 재료와는 다른 수용성 고분자막 상에 전사한 후, 수용성 고분자를 물로 용해해서 특정 형상을 갖는 고분자막을 얻는 방법이 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 이하의 공정을 순서대로 행하는 고분자 박막의 제조 방법이 개시되어 있다.

(a) 기체의 액상과의 계면에 있어서의 임의 형상의 영역에 다관능성 분자를 흡착시킨다.

(b) 흡착한 다관능성 분자를 중합 및/또는 가교해서 고분자의 박막을 형성시킨다.

(c) 형성된 박막을 기체로부터 박리한다.

또한, 특허문헌 2에는 막의 표면(A면)과 이면(B면)에 기능성 물질을 갖는 박막 형상 고분자 구조체의 제조 방법이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 이하의 공정을 순서대로 행하는 박막 형상 구조체의 제조 방법이 개시되어 있다.

(b) 흡착시킨 다관능성 분자를 중합 및/또는 가교해서 고분자의 박막을 형성시킨다.

(c) 형성시킨 박막의 A면에 기능성 물질을 결합시킨 후, 또한 그 위에 가용성 수용성 고분자막을 형성시킨다.

(d) 박막 및 가용성 수용성 지지막을 기체로부터 박리시킨다.

(e) 박막의 B면에, A면에 결합시킨 기능성 물질과 동일 또는 다른 기능성 물질을 결합시킨 후, 가용성 수용성 고분자막을 용제에 용해시킨다.

국제공개 제 2006/025592호 국제공개 제 2008/050913호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 고분자 박막의 제조 방법에서는, 기재로부터 고분자 박막을 박리하기 위해 소정의 용제 등에 침지시킬 필요가 있다. 또한, 기재로부터 박리된 상태의 고분자 박막을, 용제에 침지시킨 상태에서 생체 조직 등의 대상물에 적용하지 않으면 안되기 때문에, 핸들링성이 현저하게 낮다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 고분자 박막의 제조 방법에서는, 표면과 이면에 기능성 물질을 부가한 임의 형상의 고분자 박막을 얻기 위해서, 표면에 기능성 물질을 결합시킨 후에 A면 상에 가용성 수용성 고분자막을 형성하여, 기재로부터 박리하지 않으면 안되었다. 또한 그 후, B면에 기능성 물질을 결합시켜, 최후에 가용성 수용성 고분자막을 물로 용해하지 않으면 안되기 때문에, 공정이 번잡하고 생산성이 낮다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 공정용 가용성 고분자나 특수한 용매를 사용하지 않고, 연속적이며 또한 균일하게 제조하는 방법과, 그 제조 방법을 실현하는 제조 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 고분자 박막의 제조 장치는, 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 제조하는 제조 장치로서, 표면에 요철이 형성되고, 그 볼록부의 상면의 형상이 상기 특정 형상인 신축성을 갖는 몰드와, 상기 몰드를 공급, 반송하는 몰드 공급 수단과, 상기 몰드 공급 수단에 의해 반송되는 상기 몰드의 상기 볼록부의 상면을 피복하도록, 상기 요철이 형성된 면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하는 도포 유닛과, 상기 도포 유닛보다 반송 방향 하류측에 있고, 도포된 상기 고분자 재료를 건조시켜 고분자 피막을 형성하는 건조 유닛과, 상기 건조 유닛보다 반송 방향 하류측에 있고, 상기 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시킴으로써, 상기 고분자 피막을 상기 볼록부의 상면으로부터 박리해서 상기 고분자 박막을 얻는 박리 유닛과, 상기 볼록부의 상면으로부터 박리된 상기 고분자 박막을 회수하는 회수 유닛을 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법은, 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 제조하는 제조 방법으로서, 표면에 요철이 형성되고, 그 볼록부의 상면의 형상이 상기 특정 형상인 신축성을 갖는 몰드를 반송하고, 상기 반송된 몰드의 상기 볼록부의 상면을 피복하도록, 상기 요철이 형성된 면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하고, 이어서, 도포된 상기 고분자 재료를 건조시켜서 고분자 피막을 형성하고, 이어서, 상기 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시켜서, 건조한 상기 고분자 피막을 상기 볼록부의 상면으로부터 박리하여 상기 고분자 박막을 얻고, 상기 몰드로부터 박리된 상기 고분자 박막을 회수한다.

본 발명에 의하면, 신축성을 갖는 몰드 상에 고분자 재료를 직접 도포하고, 고분자 재료에 특정 형상을 부여한 후에, 고분자 박막을 건조한 상태에서 회수할 수 있다. 종래 기술과 같이 수용성 고분자막으로서 희생막을 도포하고, 그 후, 수용성 고분자막을 용해해서 고분자막을 인출하는 공정을 생략할 수 있기 때문에, 고분자막 제조의 저비용화와 생산성의 향상이 도모된다. 또한, 본 발명은 수용성 고분자막을 용해하는 공정이 없고, 고분자막을 건조한 상태에서 회수할 수 있기 때문에, 미립자로서도 취급 가능하여 용도의 확대를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 고분자 박막의 제조 장치의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 몰드의 일례의 개략도로서, (a)는 볼록부의 상면이 원형인 몰드, (b)는 볼록부의 상면이 다각형인 몰드이다.
도 3은 본 발명의 고분자 박막의 제조 장치의 박리 유닛을 단면으로부터 본 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 형태의 고분자 박막의 제조 장치의 단면 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 형태의 고분자 박막의 제조 장치의 단면 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 형태의 고분자 박막의 제조 장치의 단면 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조에 적용되는 몰드를 제조하는 장치의 일례를 표면으로부터 본 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조에 적용되는 몰드를 제조하는 장치의 일례를 단면으로부터 본 개략도이다.
도 9는 본 발명에 사용되는 박리 유닛에 있어서의 고분자 박막 및 몰드의 거동을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제조 방법의 도중 단계에서 얻어지는 몰드와 고분자 박막의 적층체를 전자 현미경에 의해 관찰한 사진이다.
도 11은 실시예 1에 의해 제조된 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 전자 현미경에 의해 관찰한 사진이다.
도 12는 실시예 2에 의해 제조된 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 전자 현미경에 의해 관찰한 사진이다.

본 발명의 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조 장치는, 적어도 이하의 (a)∼(f)의 기기 또는 부재를 구비하고 있다.

(a) 표면에 요철이 형성되고, 그 볼록부의 상면의 형상이 상기 특정 형상인 신축성을 갖는 몰드.

(b) 상기 몰드를 공급, 반송하는 몰드 공급 수단.

(c) 상기 몰드 공급 수단에 의해 반송되는 상기 몰드의 상기 볼록부의 상면을 피복하도록, 상기 요철이 형성된 면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하는 도포 유닛.

(d) 상기 도포 유닛보다 반송 방향 하류측에 있고, 도포된 고분자 재료를 건조시켜서 고분자 피막을 형성하는 건조 유닛.

(e) 상기 건조 유닛보다 반송 방향 하류측에 있고, 상기 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시킴으로써, 상기 고분자 피막 재료를 상기 볼록부의 상면으로부터 박리해서 상기 고분자 박막을 얻는 박리 유닛.

(f) 상기 볼록부의 상면으로부터 박리된 상기 고분자 박막을 회수하는 회수 유닛.

도 1은 본 발명의 고분자 박막의 제조 장치의 일례를 단면으로부터 본 개략도이다. 도 2는 본 발명에 적용되는 몰드의 일례의 개략도이다. 도 2(a)는 몰드의 상면이 원형, 도 2(b)는 볼록부의 상면이 다각형인 몰드를 표면 및 단면으로부터 본 개략도이다. 몰드(11)의 표면에 요철 구조를 이루는 볼록부(15)의 상면(15a)은, 최종적으로 얻으려고 하는 고분자 박막(16)을 특정 형상으로 하기 위해서, 그 특정 형상에 대응한 형상으로 되어 있다. 고분자 박막(16)의 제조 장치(10)는, 신축성을 갖는 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)을 피복하도록, 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를 도포하고, 도포 재료(13)를 건조시켜서 고분자 피막(14)을 형성한 후, 신축성을 갖는 몰드(11)의 신축에 의해 고분자 피막(14)을 박리해서 고분자 박막(16)을 얻고, 회수 유닛(60)에 의해 볼록부(15)의 상면(15a)과 동일 형상인 특정 형상을 갖는 고분자 박막(16)을 회수한다.

또, 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)는, 용매에 의해 고분자 재료를 용해시킨 것이어도, 가열에 의해 고분자 재료를 용융시킨 것이어도 좋다. 도포의 용이성을 고려하면 도포 재료(13)의 점도 조정이나 고형분 농도 조정이 용이하므로, 용매에 의해 고분자 재료를 용해시킨 것을 선택하는 것이 바람직하다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 고분자 박막(16)의 제조 장치(10)는, 롤 형상의 신축성을 갖는 몰드(11), 몰드(11)를 구동 반송시키는 몰드 공급 수단(20), 몰드(11)의 표면에 도포 재료(13)를 도포하는 도포 유닛(30), 도포된 도포 재료(13)를 건조시키는 건조 유닛(40), 몰드(11)의 표면으로부터 고분자 피막(14)을 박리하는 박리 유닛(50), 및 박리한 고분자 박막(16)을 회수하는 회수 유닛(60)을 구비하고 있다. 각 구성의 개요는 이하와 같다.

롤 형상의 신축성을 갖는 몰드(11)는 표면에 요철이 형성되고, 그 볼록부(15)의 상면(15a)은 원형(도 2(a) 참조) 또는 다각형(도 2(b) 참조)의 특정 형상을 갖고 있다. 몰드(11)는 도포 재료(13)에 사용되는 용매 등의 약품에의 내약품성이 있는 재료로 이루어지고, 균일하게 도포 재료(13)를 도포하기 위해 균일한 두께인 것이 바람직하다. 여기에서, 내약품성이 있다란, JIS-K-6258(2003년판)에 준한 시험에 있어서, 몰드(11)를 도포 재료(13)에 사용되는 약품에, 상온에서 72시간 침지시켰을 경우의 체적 변화율이 5% 이하인 것을 말한다. 내약품성이 없으면, 몰드(11)의 표면이 약품에 의해 팽윤하여, 고분자 박막(16)의 박리가 저해될 경우나, 몰드(11)의 신축시에 몰드(11)가 파단될 경우가 있기 때문에, 내약품성이 있는 것이 바람직하다.

몰드 공급 수단(20)은, 롤 형상으로 감긴 몰드(11)를 권출해가는 권출롤(21), 권출된 몰드를 권취하는 권취롤(22), 몰드(11)를 일정한 속도로 반송하는 구동롤(23, 24), 도시는 하지 않지만 각 롤을 회전시키는 구동 수단, 및, 몰드의 반송 경로에 맞도록 가이드롤(21a, 25, 26, 22a)을 구비하고 있다. 권출롤(21) 및 권취롤(22)은 반송 장력을 조정할 수 있는 것이 바람직하고, 반송 중의 몰드(11)의 반송 방향에 대한 신장량이 10% 이하로 되도록 장력을 제어하는 것이 바람직하다. 몰드(11)의 반송 속도의 조정은 닙롤(53)과 대향해서 배치되는 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 대향해서 배치되는 구동롤(24)에 의해 행해진다.

도포 유닛(30)은, 도포 재료(13)를 몰드(11)의 폭방향으로 균일하며 또한 연속적으로 일정하게 도포할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같은 슬릿 다이(31)로 이루어지는 토출기와 연속적으로 정량의 도포 재료를 공급할 수 있는 송액 기구 등을 조합시킨 구조인 것이면 좋다. 또한, 슬릿 다이(31)의 토출 선단면과 몰드(11)의 간격을 고정밀도로 유지하기 위해서, 몰드(11)의 도포면의 반대측에 지지롤(32)을 배치해도 좋다. 슬릿 다이(31)의 위치를 좌우에서 높은 분해능으로 위치 조정 가능한 위치 조정 기구를 설치하는 것도 바람직하다.

건조 유닛(40)으로서, 도포된 도포 재료(13)를 단시간에 건조시키기 위해, 열풍이나 원적외선 등의 가열 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 휘발된 용매를 회수 또는 배기하기 위한 국소 배기 장치를 구비하고 있어도 좋다.

박리 유닛(50)은 닙롤(53), 장력 조정롤(55) 및 닙롤(54)을 연결하는 반송 경로인 박리 구간에 있어서, 몰드(11)의 반송에 따른 장력을 차단하는 장력 차단 기구로서 기능하는 닙롤(53), 구동롤(23), 닙롤(54) 및 구동롤(24)과, 몰드(11)로부터 고분자 피막(14)을 박리하는데에 필요한 신장도까지 몰드(11)를 신장시키기 위한 장력을 조정하는 장력 조정 기구로서 기능하는 장력 조정롤(55)을 구비하고 있다. 장력 차단 기구로서 기능하는 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)로 협압함으로써, 몰드 공급 수단(20)에서 발생시킨 장력을 차단하는 것이 바람직하다. 장력 조정 기구로서는, 몰드(11)의 길이를 몰드(11)로부터 고분자 피막(14)을 박리하는데에 필요한 만큼까지 신장시킬 수 있으면 좋다. 구체적으로는, 장력 조정롤(55)에 의해 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)로 파지된 몰드(11)를, 몰드(11)의 도포 재료를 도포한 면과는 반대의 면으로부터 장력을 부여하여 몰드(11)를 신장시키는 기구가 바람직하다. 발명자들의 검토에 의하면, 몰드(11)의 길이를 장력 부여 전의 박리 구간의 길이의 3배 이상으로 신장시키는 것이 바람직하다.

회수 유닛(60)은 몰드(11)의 표면으로부터 박리한 고분자 박막(16)을 회수하는 수단을 구비하고 있다. 회수 수단으로서는, 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(62)에 접속된 흡인 노즐(61)을 이용한 것이 바람직하다. 그 이외에도, 몰드(11)의 표면에 액체를 흘려서, 액체 중에 고분자 박막(16)이 분산되도록 회수하는 방법을 이용해도 좋다. 또한, 어느 회수 수단을 이용했을 경우에 있어서도, 회수 수단에 의해 회수된 고분자 박막(16)을 모으기 위해서, 부직포나 멤브레인 필터 등의 포집재(63)를, 고분자 박막(16)이 흘러가는 경로에 설치해 두는 것이 바람직하다.

고분자 박막(16)의 제조 장치(10)에 의한 일련의 제조 동작은 이하와 같다. 신축성을 갖는 몰드(11)는 권출롤(21)로부터 권출되고, 도포 유닛(30), 건조 유닛(40), 박리 유닛(50), 회수 유닛(60)의 경로를 거쳐, 권취롤(22)에 권취된 상태로 된다. 몰드(11)는 몰드 공급 수단(20)에 의해 반송에 필요한 일정의 장력이 부여되고, 구동롤(23) 및 구동롤(24)의 회전에 의해 소정의 속도로 반송되고 있다. 그리고, 도포 유닛(30)에 의해 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)을 피복하도록 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를 도포한다. 도포한 후, 건조 유닛(40)을 통과함으로써 도포 재료(13) 중에 잔류하고 있는 용매가 휘발되고, 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)에, 상면(15a)의 특정 형상을 갖는 고분자 피막(14)이 형성된다. 그 후, 고분자 피막(14)이 형성된 몰드(11)는, 박리 유닛(50)의 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)로 협압됨으로써 반송 장력으로부터 차단된 상태로 되고, 추가하여 장력 조정롤(55)에 의해 장력이 부여된다. 장력이 부여된 몰드(11)는 그 장력에 따라 신장된다. 이 때, 용매가 휘발해서 건조된 고분자 피막(14)이 신장 가능한 길이 이상으로 몰드(11)가 신장되면, 고분자 피막(14)은 그 신장량에 추종할 수 없어, 몰드(11)와 고분자 피막(14)의 적층 계면, 즉 고분자 피막(14)과 몰드(11)의 계면에 있어서 박리가 발생하여, 고분자 박막(16)이 몰드(11)의 표면으로부터 뜬 상태로 된다. 발명자들의 검토에 의하면, 몰드(11)를 300% 이상 신장시키면, 거의 확실하게 고분자 피막(14)을 몰드(11)로부터 박리할 수 있다. 박리 유닛(50)에서의 몰드(11)의 표면에는, 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(62)에 의해 부압으로 제어된 흡인 노즐(61)이 설치되어 있기 때문에, 몰드(11)의 표면으로부터 박리한 고분자 박막(16)은 압력이 낮은 쪽으로 빨아당겨지고, 흡인 노즐(61)과 부압 발생 장치(62) 사이에 설치된 부직포 형상의 포집재(63)에 포착되게 된다. 표면으로부터 고분자 박막(16)이 회수된 몰드(11)는 그대로 권취롤(22)에 권취되어 간다. 상기 동작이 연속적으로 행해진다.

상기 장치 구성 및 동작에 의해, 특정 형상을 갖는 고분자 박막(16)을 형성할 수 있다. 신축성을 갖는 몰드(11)의 신장이 10% 이하인 상태에서, 몰드(11)의 표면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를 도포함으로써, 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)이 갖는 특정 형상을 고분자 재료에 정밀도 좋게 전사할 수 있다. 또한, 도포 유닛(30)으로서 슬릿 다이(31)를 사용함으로써, 고분자 박막(16)의 형성에 필요한 양만큼 고분자 재료를 도포할 수 있기 때문에 재료 비용을 저감할 수 있다.

또한, 박리 유닛(50)에 있어서 몰드(11)를 신축시켜서, 몰드(11)로부터 고분자 피막(14)을 박리하여 고분자 박막(16)을 형성하고, 회수 유닛(60)에 있어서 고분자 박막(16)을 흡인에 의해 회수하기 때문에, 회수된 고분자 박막(16)은 건조된 상태이므로 취급이 용이해지고, 용도의 확대가 도모된다. 권취롤(22)에 권취된 몰드(11)는, 열화된 시점이나 결점이 발생한 시점에서 몰드(11)를 교환하도록 관리하면 좋고, 몰드(11)에 소요되는 비용을 낮게 억제할 수 있다.

이어서 각 부의 구성에 대하여 도 1에서 도 6을 참조하면서 상세히 설명한다. 몰드(11)는 표면에 미세한 요철 구조가 가공되어 있고, 신축성을 가지며, 롤 형상으로 권취 가능하다. 몰드(11)의 반송 방향에 평행한 방향에 있어서의 신장량으로서는 200% 이상인 것이 바람직하지만, 파단까지의 허용 신장량을 고려해서 신축 파단율은 300% 이상인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 신축 파단율이란 JIS-C-2151(2006년판)에서 정의되는 값이며, 인장력을 부여했을 때에 몰드(11)가 파단된 시점에서의 몰드(11)의 길이를, 인장력을 부여하기 전의 몰드(11)의 길이로 나눈 값이다. 신축 후의 치수 복원율을 나타내는 복원율에 대해서는, 신장도 300%까지 신장된 후의 복원율이 95% 이상이 바람직하고, 98% 이상이 보다 바람직하다. 신장된 후의 복원율이 높음으로써, 고분자 피막(14)과 몰드(11)의 박리가 촉진될 뿐만 아니라, 몰드(11)를 반복해서 이용할 수 있다. 또한, 표면의 요철 구조로서는, 볼록부(15)가 최밀 충전으로 배치된 것이 적합하다. 이것은, 몰드(11)의 총면적에 대한 볼록부(15)의 상면(15a)의 면적 점유율이 커짐으로써, 도포 재료(13)를 도포했을 때에 보다 많은 고분자 박막(16)이 얻어지는 것에 추가해, 도포의 안정성이 늘기 때문이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 볼록부(15)의 상면(15a)의 형상으로서는 원형(도 2(a)) 또는 다각형(도 2(b)) 등을 예시할 수 있다. 상면(15a)의 형상은, 요철이 형성된 면으로부터 보아, 기하학적으로 완전할 필요는 없고, 각각의 형상과 유사하다고 인식할 수 있으면 좋기 때문에, 대략 원형 또는 대략 다각형이라도 좋다. 볼록부(15)의 형상으로서, 바람직하게는 상면(15a)의 면적이 3000∼10000㎛², 높이가 10㎛∼200㎛인 기둥 형상이고, 보다 바람직하게는 상면(15a)의 면적 5000∼8000㎛², 높이가 50∼100㎛인 기둥 형상이며, 요철이 형성된 면으로부터 보아 최밀 충전으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 최밀 충전 배치에 있어서의 오목부의 폭(인접하는 볼록부(15)의 간격)은, 요철 구조가 가공 가능한 범위의 안에서 작게 하는 것이 바람직하고, 50㎛ 이하가 바람직하며, 20㎛ 이하가 보다 바람직하다. 적용되는 몰드(11)의 재료는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 광경화성 수지 중 어느 것이라도 좋지만, 높은 신축성과 복원율에 추가해서, 요철 구조의 부여가 비교적 용이한 열경화성 수지가 적합하다. 예를 들면, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 니트릴 고무, 불소 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 폴리우레탄, 스티렌부타디엔 고무 등이 적합하게 사용되지만, 도포 재료(13)에 사용되는 약품에 대한 내약품성을 고려하여, 적합한 재료를 선정하는 것이 보다 바람직하다.

몰드 공급 수단(20)은, 롤 형상으로 감긴 몰드(11)로부터 몰드(11)를 권출해가는 권출롤(21)과, 권출된 몰드(11)를 권취하는 권취롤(22)과, 몰드(11)를 일정한 속도로 반송하는 구동롤(23, 24), 도시는 하지 않지만 각 롤을 회전시키는 구동 수단, 및, 몰드의 반송 경로에 맞도록 가이드롤(21a, 25, 26, 22a)을 구비하고 있다. 각 롤을 구동시키는 구동 수단으로서는, 몰드(11)가 신축성을 갖고 있기 때문에, 장력에 의해 몰드(11)가 불필요하게 신장되는 것을 방지하기 위해서, 몰드(11)에 부가하는 반송 장력을 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 반송 장력의 조정은 1N∼100N의 범위에서 0.1N의 분해능으로 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 몰드(11)의 반송 속도를 정하는 구동 수단으로서 구동롤(23)과 구동롤(24)이 설치된다. 구동롤(23) 및 구동롤(24)은, 각각 닙롤(53)과 닙롤(54)과 대향해서 배치되고, 닙롤(53), 및 닙롤(54)에 의해 몰드(11)를 개재하여 협압됨으로써 구동력을 몰드(11)에 전달하고, 설정한 속도로 몰드(11)의 반송을 행할 수 있다. 구동롤(24)의 구동 수단은 구동롤(23)의 단부와 체인 또는 벨트 등으로 연결하고, 구동롤(23)과 연동해서 회전할 수 있도록 하거나, 또는, 구동롤(23)과 속도를 동기 가능한 모터 등을 이용하여 독립적으로 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 구동롤(23)은 도시하지 않은 모터 등의 구동 수단과 연결되어, 속도를 제어하면서 회전 가능하게 되어 있다. 속도로서 바람직하게는 1∼30m/분의 범위에서 반송하고, 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를 고정밀도로 도포하면서 생산성을 높게 할 수도 있다.

또한, 몰드 사행 수정 기구를 설치하는 것이 안정적으로 몰드(11)를 반송하기 때문에 바람직하다. 몰드 사행 억제 기구의 바람직한 형태는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 몰드(11)의 반송 경로에 있어서, 몰드(11)의 단부의 위치를 검지하는 단부 검출 센서(28)와, 검출된 값에 의거하여 권출롤(21) 및 권취롤(22)의 이동을 제어함으로써, 몰드(11)의 반송 위치를 조정하기 위한 컨트롤러(27)를, 각각 1대씩 또는 복수대씩 갖는다.

권출롤(21) 및 권취롤(22)의 구동 수단으로서는, 몰드(11)의 반송 방향에 대하여 연직인 방향으로, 각각의 롤의 위치를 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 단부 검출 센서(28)로부터의 값에 근거하여, 이동시키고 싶은 방향으로 이동량을 조정하는 구조가 바람직하다. 상기 몰드(11)의 사행 억제 기구를 구비함으로써, 도포 재료(13)의 도포 위치를 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 균일한 두께, 및 형상의 고분자 박막(16)을 형성할 수 있다.

도포 유닛(30)은, 몰드(11)의 반송 과정에 있어서 건조 유닛(40)보다 반송 방향 상류측에 배치되고, 슬릿 다이(31)와 이것에 접속된 도포 재료 공급 기구를 구비한다. 슬릿 다이(31)는, 몰드(11)의 표면 요철 구조가 형성된 면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를 도포할 수 있도록 대향시킨다. 균일한 도포막을 형성하기 위해서는, 슬릿 다이(31)와 몰드(11)의 간격이 고정밀도로 균일하게 유지되는 것이 바람직하고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 지지롤(32)을 표면 요철 구조가 형성된 면과는 반대측의 면으로부터 몰드(11)를 지지하도록 배치하는 것이 바람직하다. 여기에서, 슬릿 다이(31)와 몰드(11)의 간격에 대해서, 슬릿 다이(31)의 토출면과 몰드(11) 표면의 볼록부(15) 상면(15a)의 거리가 10㎛∼500㎛의 간격으로 위치를 제어할 수 있게 해 두는 것이 바람직하다. 또한, 반송 방향과 연직인 방향에 있어서의 간격(슬릿 다이(31)와 상면(15a)의 거리)의 정밀도로서는, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3㎛ 이하이다. 또한, 본 발명에 있어서의 정밀도를 실현하기 위해서 지지롤(32)의 진직도 및 회전 진동은 5㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하이다. 또, 여기에서는 슬릿 다이(31)를 이용한 도포 방식을 예시하고 있지만, 다른 도포 방식이어도 좋다.

도포 재료 공급 기구로서는, 목표로 하는 막두께에 따른 송액을 연속적이며 또한 균일하게 행할 수 있으면 좋다. 예를 들면, 시린지 펌프나 튜브 펌프 등을 사용한 정량 송액이나, 압축 공기와 압력 조절 기구를 사용한 정압 송액 중 어느쪽을 선택해도 좋지만, 몰드(11)의 반송 속도를 변경했을 경우의 도포 재료(13)의 송액량을 용이하게 계산할 수 있는 정량 송액을 선택하는 것이 바람직하다.

박리 유닛(50)은, 몰드 반송 과정에 있어서, 건조 유닛(40)보다 반송 방향 하류측에 배치된다. 박리 유닛(50)은, 박리 유닛(50)보다 반송 방향 상류측으로부터의 장력 전파와 박리 유닛(50)보다 반송 방향 하류측으로부터의 장력 전파를 차단하는 장력 차단 기구와, 박리 구간에서의 몰드의 장력을 조정하는 장력 조정 기구로 구성되어 있다. 장력 차단 기구는 닙롤(53), 구동롤(23), 닙롤(54) 및 구동롤(24)로 구성된다. 도 3a에 나타내는 바와 같이, 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)의 2개소에서 몰드(11)를 협압함으로써, 몰드 공급 수단(20)에 의해 발생하는 반송 장력을 차단하는 것이 바람직하다. 장력 조정 기구는 장력 조정롤(55)로 구성된다. 장력 조정롤(55)은, 박리 구간에 있어서의 몰드(11)의 길이를, 장력 부여 전의 박리 구간의 길이의 3배 이상으로 신장시킬 수 있는 기구가 바람직하다. 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 장력 조정롤(55)은 닙롤(53)과 닙롤(54)로 파지된 몰드(11)를, 도포면과는 반대의 면으로부터 밀어 올리는 기구가 바람직하다. 장력 조정 기구로서는, 구체적으로는 자유롭게 회전할 수 있는 장력 조정롤(55)이 에어 실린더의 로드의 선단에 접속되어 있는 기구가 바람직하다. 자유롭게 회전할 수 있는 롤로 함으로써, 장력 부여시에 있어서의 몰드(11)와의 마찰을 저감하고, 반송을 저해하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에어 실린더를 적용함으로써 에어 실린더의 스트로크를 제어함으로써, 장력의 제어 즉 몰드의 신장량을 제어할 수 있기 때문에 복잡한 기구가 필요해지지 않고, 또한 장력 제어에 필요한 제어 기구가 용이해진다. 에어 실린더로서는, 복동 타입의 에어 실린더가 적합하게 사용된다. 몰드(11)의 표면으로부터 고분자 피막(14)을 효율적으로 박리하기 위해서는, 300% 이상까지 몰드(11)를 신장시킨 후에 100% 이하까지 수축하는 신축 동작을 1회 또는 복수회 행하는 것이 좋고, 복동 타입의 에어 실린더를 사용하면, 이 신축 운동의 반복을 고속으로 행할 수 있기 때문에 매우 효율이 좋은 박리가 행해진다.

장력 조정롤(55)의 재질은 금속, 비금속 중 어느쪽을 선택해도 좋지만, 몰드(11)와의 마찰이 작아지는 재료를 선정하는 것이 바람직하다. 또한, 표면 거칠기는, JIS B 0601(2001년판)에서 정의되는, 산술 평균 거칠기(Ra)가 1.6㎛ 이하인 것이 바람직하다. Ra가 1.6㎛ 이하이면, 장력을 부여했을 때에, 몰드(11)의 이면에 장력 조정롤(55)의 표면 형상이 전사되어 버릴 걱정이 없다.

닙롤(53, 54) 및 구동롤(23, 24)의 가공 정밀도는, JIS B 0621(1984년판)에서 정의되는 원통도 공차에 있어서 0.03㎜ 이하, 원주 진동 공차에 있어서 0.03㎜ 이하인 것이 바람직하다. 각각 0.03㎜ 이하이면, 협압시의 구동롤(23, 24)과 닙롤(53, 54) 사이에 부분적인 간극이 생기지 않으므로, 몰드(11)와 고분자 피막(14)의 적층체를 폭방향에서 균일한 힘으로 압박할 수 있어, 반송 및 장력 제어가 잘 된다. 또한, 각 롤의 표면 거칠기는 JIS B 0601(2001년판)에서 정의되는, 산술 평균 거칠기(Ra)가 1.6㎛ 이하인 것이 바람직하다. Ra가 1.6㎛ 이하이면, 압박시에 고분자 피막(14)의 표면이나 몰드(11)의 이면에, 각 롤의 표면 형상이 전사될 걱정이 없어진다.

닙롤(53, 54) 및 구동롤(23, 24)의 재질은 금속, 비금속 중 어느쪽을 선택해도 좋지만, 비금속의 경우에서는, 예를 들면 고무를 사용할 경우에는, 실리콘 고무나 EPDM(에틸렌·프로필렌·디엔 고무), 네오프렌, CSM(클로로술폰화폴리에틸렌 고무), 우레탄 고무, NBR(니트릴 고무), 에보나이트 등을 사용할 수 있다. 더욱 높은 탄성률과 경도를 요구하는 경우에는, 인성을 향상시킨 경질 내압 수지(예: 폴리에스테르 수지)를 사용할 수 있다. 탄성체의 고무 경도는 ASTM D 2240:2005(쇼어 D)규격으로 70∼97°의 범위인 것이 바람직하다. 경도가 70°이상이면, 탄성체의 변형량이 지나치게 커지지 않고, 고분자 피막(14)과의 가압 접촉폭이 지나치게 커지지 않으므로, 고분자 피막(14)에 과대한 마찰력이 발생하지 않는다. 그 결과, 몰드(11)로부터 고분자 피막(14)이 박리될 걱정도 없다. 경도가 97°이하이면, 반대로 탄성체의 변형량이 지나치게 작아지지 않기 때문에, 적당한 가압 접촉폭에서 적당한 마찰력이 발생하므로, 장력의 제어나 반송을 할 수 있다.

회수 유닛(60)은, 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(62)에 접속된 흡인 노즐(61)을 1개 이상 구비하고 있는 것이 바람직하다. 흡인 노즐(61)의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 고분자 박막(16)을 빠른 유속으로 효율적으로 흡인하기 위해서, 흡인구가 작은 노즐을 복수 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 흡인 노즐(61)과 부압 발생 장치(62)의 경로에는, 흡인에 의해 회수된 고분자 박막(16)을 포집하기 위한 포집재(63)를 설치하는 것이 바람직하다. 포집재(63)의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구멍 지름은 고분자 박막(16)의 특정 형상보다 작고, 압력 손실을 작게 하기 위해서 높은 개공률을 갖는 포집재가 바람직하다. 보다 구체적으로는 멤브레인 필터나 부직포 필터 등을 적용하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 고분자 박막의 제조 장치의 다른 형태의 단면 개략도이다. 이 고분자 박막의 제조 장치(70)에서는, 건조 유닛(40)과 박리 유닛(50) 사이에 별도의 도포 유닛(71)과 건조 유닛(75)을 더 구비하고 있다. 반송 방향 상류측에 있는 도포 유닛(30)과 건조 유닛(40)을 거쳐, 몰드(11)에 고분자 피막(14)을 형성한 후에, 또한 반송 방향 하류측에 있는 도포 유닛(71)과 건조 유닛(75)을 거쳐, 고분자 피막(14) 상에 다른 고분자 피막(73)을 적층할 수 있다. 이 때, 반송 방향 상류측에 있는 도포 유닛(30)의 슬릿 다이(31)로부터 도포되는 도포 재료(13)에 포함되는 고분자 재료와, 반송 방향 하류측에 있는 도포 유닛(71)의 슬릿 다이(72)로부터 도포되는 도포 재료(74)에 포함되는 고분자 재료를 다른 종류로 함으로써, 다른 고분자 재료로 이루어지는 고분자 박막의 적층체를 얻을 수 있다. 추가하는 도포 유닛과 건조 유닛의 세트는, 적층하고 싶은 고분자 재료의 수에 따라 추가하면 좋고, 특별히 제한은 없다. 또한, 3층 이상의 고분자 재료를 적층할 때에, 모든 층의 고분자 재료를 다른 종류의 고분자 재료로 해도 좋고, 이웃하는 층의 고분자 재료만을 다른 종류의 고분자 재료로 해도 좋다.

도 5는 본 발명의 고분자 박막의 제조 장치의 또 다른 형태의 단면 개략도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 고분자 박막의 제조 장치(80)에서는, 몰드(11)에 직접 도포를 행하는 것은 아니고, 도포 재료(13)를 도포한 도포용 기재(83)를, 몰드(11)와 함께 닙롤(33)과 구동롤(34)로 협압함으로써, 도포 재료(13)를 몰드(11)의 표면에 전사해서 도포한다. 즉, 도 5에 나타내는 고분자 박막의 제조 장치(80)의 도포 유닛(30)은, 슬릿 다이(31), 도포용 기재 권출롤(81), 도포용 기재 권취롤(82), 도포용 기재(83), 닙롤(33) 및 구동롤(34)에 의해 구성된다. 도포용 기재 권출롤(81)로부터 권출된 도포용 기재(83)는, 몰드(11)와 대향하는 표면에 슬릿 다이(31)에 의해 도포 재료(13)가 도포된 후, 몰드(11)와 함께 닙롤(33)과 구동롤(34)로 협압됨으로써 몰드(11)의 표면에 도포 재료(13)를 전사한다. 몰드(11)에 도포 재료(13)를 전사한 도포용 기재(83)는, 도포용 기재 권취롤(82)에 권취된다. 볼록부(15)의 상면(15a)에 도포 재료(13)가 전사된 몰드(11)는, 건조 유닛(40)을 통과한 후, 박리 유닛(50)에 의해 고분자 피막(14)이 박리되고, 회수 유닛(60)에 의해 고분자 박막(16)이 회수되어 권취롤(22)에 의해 권취된다. 도 5에 나타내는 장치에서는, 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a) 이외 즉 오목부에의 도포 재료(13)의 유입을 방지할 수 있어, 양호하게 상면(15a)의 형상을 전사한 고분자 박막(16)을 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 고분자 박막의 제조 장치의 또 다른 형태의 단면 개략도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 고분자 박막(16)의 제조 장치(90)에서는, 고분자 박막(16)의 표면에 닙롤로부터의 마찰을 부여하지 않고, 몰드(11)의 반송 및 고분자 박막(16)의 박리를 행할 수 있다. 구동롤(91), 장력 조정롤(92)에는 석션롤을 사용하고 있고, 몰드(11)의 도포면과는 반대의 면을 흡착하여 반송할 수 있는 기구를 구비하고 있다. 박리 유닛(50)에서는, 박리 구간에 있어서의 반송 장력은, 구동롤(91)과 장력 조정롤(92)에 의해 몰드(11)가 흡착됨으로써 차단된다. 장력 조정 기구로서는, 몰드의 반송 속도로 구동 회전하는 구동롤(91)보다 빠른 회전 속도로 장력 조정롤(92)을 구동 회전시킴으로써 구동롤(91)과 장력 조정롤(92) 사이에서 몰드에는 장력이 부여되고, 구동롤(91)과 장력 조정롤(92)의 속도차에 따른 신장량으로 몰드(11)가 신장된다. 또한, 구동롤(91)과 장력 조정롤(92)을 동일한 속도로 구동 반송할 경우에 있어서도, 구동롤(91)과 장력 조정롤(92)의 거리를 몰드(11)의 반송 중에 신장시킴으로써 몰드(11)를 신장시킬 수도 있다. 회수 유닛(60)에 의해 고분자 박막(16)이 회수된 몰드(11)는, 장력 조정롤(92)을 통과한 후, 다시 권취롤(22)로부터의 반송 장력을 받아서 가이드롤(22a, 22b)을 따르면서 권취롤(22)에 권취된다. 도 6에 나타내는 장치에서는, 고분자 박막(16)의 표면에 마찰을 부여하지 않고, 반송이나 장력 차단, 몰드 신축을 행할 수 있기 때문에, 몰드 신축시에 롤과의 마찰에 의한 고분자 박막(16)의 손상이나 형상의 무너짐을 방지할 수 있다.

여기에서, 롤 형상의 신축성을 갖는 몰드(11)의 제작 방법에 대해서, 도 7과 도 8을 사용하여 설명한다. 몰드(11)의 재료가 열경화성 수지일 경우, 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같은 몰드 제조 장치(100)를 통한 프로세스에 의해 제조하는 것이 가능하다. 도 7은 열경화성 수지로 이루어지는 롤 형상의 몰드(11)를 엔드리스 벨트 형상의 금형(101)을 사용하여 제조하기 위한 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 7에 나타내는 예에서는, 제 1 가열롤(110)과 제 2 가열롤(120)에 현가되고, 가열되면서 주회 반송하고 있는 엔드리스 벨트 형상의 금형(101)의 표면에, 도포 유닛(130)을 사용해서 열경화성 수지(102)를 도포한다. 도포된 열경화성 수지(102)는 닙롤(140)로 협압되고, 열경화성 수지(102)의 도포면측으로부터 공급되는 기재(103)와 밀착함과 동시에, 금형(101)의 표면 요철 구조의 반전 구조가 표면에 전사된다. 그 후, 금형(101)과 밀착한 상태로 반송되고, 가열에 의해 열경화가 진행된다. 열경화성 수지(102)가 완전히 경화한 후, 박리롤(150)에 의해, 열경화성 수지(102)와 기재(103)의 적층체(104)는 금형(101)으로부터 박리된다. 박리된 적층체(104)를 적층 계면에서 다시 박리함으로써, 기재(103)는 권취롤(160)에, 열경화성 수지로 이루어지는 몰드(11)는 권취롤(170)에 각각 권취된다. 이와 같은 프로세스에 의해, 열경화성 수지로 이루어지는 롤 형상의 몰드(11)를 얻는다.

또한, 신축성을 가지는 몰드(11)의 재료가 열가소성 필름일 경우, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같은 몰드 제조 장치(200)를 통한 프로세스에 의해 제조하는 것이 가능하다. 도 8은 열가소성 필름으로 이루어지는 롤 형상의 몰드(11)를 엔드리스 벨트 형상의 금형(201)을 사용하여 제조하기 위한 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 8에 나타내는 예에서는, 필름(202)이 권출롤(210)로부터 인출되고, 가열롤(220)에 의해, 가열된 표면 구조를 갖는 엔드리스 벨트 형상의 금형(201)의 표면에 공급된다. 금형(201)의 표면 구조는 몰드(11)의 표면 구조를 반전한 요철 구조가 형성되어 있다. 금형(201)은 필름과 접촉하기 직전에 가열롤(220)에 의해 가열된다. 연속적으로 공급되는 필름(202)은 닙롤(221)에 의해 금형(201)의 표면 구조가 압박되고, 필름(202)에 금형(201)의 표면 구조가 반전된 구조가 형성된다.

그 후, 필름(202)은 금형(201)과 밀착된 상태로 냉각롤(230)의 외표면 위치까지 반송된다. 필름(202)은 냉각롤(230)에 의해 금형(201)을 통해서 열전도에 의해 냉각된 후, 박리롤(240)에 의해 금형(201)으로부터 박리되어, 몰드(11)로서 권취롤(250)에 권취된다. 이와 같은 프로세스에 의해, 열가소성 필름으로 이루어지는 롤 필름 형상의 몰드(11)를 얻는다.

이어서, 본 발명의 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조 방법은, 표면에 요철이 형성되고, 그 볼록부의 상면의 형상이 상기 특정 형상인 신축성을 갖는 몰드를 반송하고, 상기 반송된 몰드의 상기 볼록부의 상면을 피복하도록, 상기 요철이 형성된 면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하고, 이어서, 도포된 상기 고분자 재료를 건조시켜서 고분자 피막을 형성하고, 이어서, 상기 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시켜서, 건조한 상기 고분자 피막을 상기 볼록부의 상면으로부터 박리하여 상기 고분자 박막을 얻고, 상기 몰드로부터 박리된 상기 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 회수함으로써, 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 제조하는 것을 특징으로 한다.

이어서 도 1 및 도 9를 참조하면서, 고분자 박막(16)의 제조 방법을 설명한다. 준비 단계로서, 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를 준비하고, 슬릿 다이(31)에 접속된 도포 재료 공급 수단의 탱크에 충전해 둔다. 또한, 몰드(11)를 권출롤(21)로부터 인출하고, 가이드롤(21a)을 따르게 해서 도포 유닛(30), 건조 유닛(40)을 지나고, 가이드롤(25)을 따르게 해서 박리 유닛(50), 회수 유닛(60)을 거쳐, 가이드롤(26, 22a)을 따르게 해서 권취롤(22)에서 권취하고 있는 상태로 한다. 이 때, 몰드(11)에는 몰드 공급 수단(20)에 의해, 반송에 필요한 일정한 장력이 부여되어 있다. 또한, 슬릿 다이(31)의 토출 선단면과 몰드(11)의 표면의 간격을 소정의 간격으로 설정하고, 도포 재료(13)의 송액의 조건을 막두께에 대응하는 조건으로 도포 재료 공급 수단의 설정을 해 둔다. 건조 유닛(40)은 도시되어 있지 않은 가열 수단에 의해 일정 온도로 가열되어 있다.

계속해서, 구동롤(23, 24)을 구동시키고, 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)에 의해 몰드(11)를 개재해서 협압함으로써 몰드(11)를 일정 속도로 반송한다. 도포 유닛(30)의 도포 재료 공급 수단을 작동시켜, 도포 재료(13)의 송액을 개시한다. 슬릿 다이(31)의 토출구로부터 토출된 고분자 재료를 포함하는 도포 재료(13)를, 몰드(11)의 표면의 볼록부(15)의 상면(15a)에 균일하게 도포하여, 건조 유닛(40)으로 반송한다. 건조 유닛(40)을 통과하는 과정에서 서서히 도포 재료(13)의 내부에 잔존하고 있는 용매가 휘발하고, 용매의 휘발이 완료되면, 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)에는 특정 형상의 고분자 재료가 피막으로서 적층된 상태로 된다. 계속해서, 고분자 피막(14)이 형성된 몰드(11)를 박리 유닛(50)으로 반송하고, 장력 차단 기구인 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)의 2세트의 롤 쌍으로 각각 협압된, 반송 장력이 차단된 박리 구간에 진입한다. 장력 조정 기구인 장력 조정롤(55)에 의해 몰드(11)의 도포면과는 반대의 면으로부터 몰드(11)에 장력을 부가하고, 몰드(11)를 장력 부여 전과 비교해서 300% 이상의 신장도로 되도록 신장시킨다. 여기에서, 장력 차단 기구에 의해 장력이 차단된 몰드(11)의 표면에는 볼록부(15)를 피복하도록 고분자 피막(14)이 적층되어 있는 상태이다(도 9(a)). 장력 조정롤(55)에 의해 신장된 몰드(11)의 표면에서는, 몰드(11)의 신장량에 추종할 수 없는 고분자 피막(14)이 떠올라, 고분자 박막(16)이 박리된다(도 9(b)). 몰드(11)로부터 박리된 고분자 박막(16)을, 회수 유닛(60)의 부압 발생 장치(62)에 접속된 흡인 노즐(61)에 의해 흡인하고, 흡인 경로에 설치한 포집재(63)에 의해 회수한다. 표면으로부터 고분자 박막(16)이 박리된 몰드(11)는 닙롤(54)을 통과하고, 다시 몰드 공급 수단(20)에 의한 반송 장력을 받아서 권취롤(22)에 권취된다.

고분자 박막(16)으로서 적용되는 고분자 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 고분자 재료와 몰드(11)의 신축 파단율의 차를 이용하여 고분자 박막(16)을 몰드(11)로부터 박리할 수 있는 것이 바람직하다. 고분자 재료의 신축 파단율은 100% 이하가 바람직하고, 50% 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 의료품이나 화장품 등에 사용되는 고분자 박막(16)에서는, 생분해성을 갖고 있는 것이 바람직하고, 구체적으로 바람직하게는, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트 등의 폴리메타크릴레이트계 수지, 아세트산 셀룰로오스, 알긴산, 키토산 등의 다당류 또는 다당류 에스테르, 폴리아세트산 비닐, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 등의 폴리비닐계 수지 등으로부터 선택되는 단독 중합체 및/또는 적어도 1종류 이상의 고분자를 포함하는 공중합체를 포함하는 고분자이며, 경제성의 관점으로부터 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌글리콜, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 공중합체가 보다 바람직하다. 도료 등의 산업용의 용도에 있어서는, 생분해성은 반드시 필요하지는 않고, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리에스테르아미드계 수지, 폴리에테르에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 또는 폴리염화비닐계 수지 등도 적합하게 사용된다.

본 발명의 제조 방법 등에 의해 제조한 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 형태의 일례를 도 10에 나타낸다. 도 10(a)는 고분자 박막(16)과 몰드(11)가 적층된 것의 한 영역을 잘라낸 주사형 전자 현미경의 사진이다. 고분자 박막(16)은, 몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)에 균일하게 도포되어, 상면(15a)의 특정 형상을 정밀도 좋게 전사하고 있다. 도 10(b)는 몰드(11)의 신축 후의 고분자 박막(16)과 몰드(11)가 적층된 것의 한 영역을 잘라낸 주사형 전자 현미경의 사진이다. 특정 형상이 형성된 고분자 박막(16)이 몰드(11)의 신축에 의해 몰드의 표면으로부터 박리되어 있다.

본 발명의 고분자 박막(16)의 특정 형상은 특별히 한정되지 않지만, 특정 형상의 면적이 최대로 되도록 이차원 평면 상에 투영한 도형에 있어서, 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 기하학적으로 완전할 필요는 없고, 각각의 형상과 유사하고 있으면 좋으므로, 대략 원형, 대략 타원형, 대략 다각형 중 어느 하나인 것도 바람직하다. 고분자 박막(16)끼리의 겹치기 용이함의 관점으로부터 원형, 대략 원형 또는 다각형, 대략 다각형이 보다 바람직하다.

본 발명에 의해 얻어지는 특정 형상을 갖는 고분자 박막(16)은, 일반적으로 플레이크 형상이나 디스크 형상 등으로 불리는 미소한 편평 형상을 하고 있고, 단면 형상 및 영률을 제어함으로써, 고분자 박막(16)끼리가 서로 겹쳤을 때 고분자 박막(16)끼리의 접착력을 강고하게 할 수 있고, 외력이 추가되었을 때에 붕괴될 일이 없어, 고분자 박막(16)의 집적체로서 안정적인 형상을 유지할 수 있다. 또한, 각각이 박막이기 때문에, 피부, 내장 등의 장기 등에의 추수성, 밀착성에도 우수하다.

이와 같은 효과를 갖기 때문에, 본 발명에 의해 얻어지는 특정 형상을 갖는 고분자 박막(16)은, 생분해성을 활용한 체내 창상피복용, 체외 창상피복용, 유착 방지재 등의 의료용 필름, 스킨케어 용품, 미소 박막 형상을 활용한 화장용 재료 등의 피부 외용재와 같은, 미크론 사이즈의 크기와 나노 사이즈의 두께를 필요로 하는 부재로서 적합하게 사용된다.

(실시예)

[실시예 1]

신축성을 갖는 롤 형상의 몰드(11)의 재료에는, 2액 경화성 실리콘 고무(상 품명 RBL-9101-05, 도레이·다우코닝사제)를 사용하고, 2액을 혼합하여 교반한 후에 탈포한 것을 사용했다. 표면 요철 구조의 형성에는, 도 7에 나타내는 열경화성 수지의 표면에 금형을 압박해서 형상을 성형하는 장치를 사용했다. 몰드(11)의 표면 요철 구조는, 볼록부(15)의 상면(15a)의 특정 형상이 1변의 길이가 80㎛인 정방형이고, 볼록부(15)의 높이 50㎛의 기둥 형상 돌기가, 오목부의 폭 20㎛에서 최밀 충전 배치로 되도록 배치되어 있었다. 몰드(11)의 폭은 300㎜, 몰드(11)의 길이는 300m로 되도록 롤 형상의 몰드(11)를 제작하고, 제작한 몰드(11)를 도 1에 나타내는 장치로 반송할 수 있도록 부착했다.

도포 재료(13)로서, 고분자 재료인 폴리락트산(와코쥰야쿠사제)을 아세트산에틸(CAS No．141-78-6 와코쥰야쿠사제)로 용해한 것을 사용하고, 도포 재료(13) 전체에 대한 폴리락트산의 농도가 2.5질량%로 되도록 조합했다.

몰드(11)를 권출 장력 10N, 권취 장력 10N, 반송 속도 3m/분으로 반송하고, 도포 유닛(30)으로서, 토출폭이 290㎜, 슬릿폭이 100㎛인 슬릿 다이(31)를 사용하고, 슬릿 다이(31)와 몰드(11) 표면의 간격을 100㎛로 해서, 상기 반송 속도에 있어서의 건조 후의 고분자 피막(14)의 막두께가 150㎚로 되는 토출 속도로 도포 재료(13)를 도포했다.

건조 유닛(40)은 아세트산 에틸의 휘발성이 높음을 이용하여, 40℃에서 일정하게 되도록 온도 조절된 건조 공간을 사용했다.

박리 유닛(50)에서는 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)로 각각 0.2㎫의 압력으로 몰드(11)를 협압하여, 박리 구간에서의 몰드(11)에 작용하는 장력을 대략 0N으로 했다. 몰드(11)에 작용하는 장력이 대략 0N으로 된 시점에서, 장력 조정 기구로서, 에어 실린더의 로드 선단에 접속된 회전 자유로운 장력 조정롤(55)을 몰드(11)의 도포면과는 반대면에 꽉 눌렀다. 박리 구간에 있어서의 몰드(11)의 신장량이 300%로 되도록 에어 실린더의 스트로크를 조정하고, 박리 구간에서의 몰드(11)의 길이를 200㎜로부터 600㎜까지 신장시켰다.

몰드(11)가 신장됨으로써, 몰드(11)의 표면으로부터 박리된 고분자 박막(16)을 회수 유닛(60)의 흡인 노즐로 회수하고, 흡인 노즐(61)과 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(62) 사이에 설치한 포집재(63)인 부직포 필터(상품명 FS6200, 니혼바이린사제)에 의해 포집했다.

포집한 고분자 박막(16)을 관찰한 결과, 고분자 박막(16)에는 몰드(11)의 상면(15a)의 형상과 대략 동 형상이 형성되어 있는 것을 확인했다. 도 11에 본 실시예 1에서 얻은 특정 형상을 갖는 고분자 박막(16)의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.

[실시예 2]

신축성을 갖는 롤 형상의 몰드(11)의 재료 및 도포 재료(13)에는 실시예 1에 기재된 것과 마찬가지의 것을 사용했다. 몰드(11)의 표면 요철 구조는, 볼록부(15)의 상면(15a)의 특정 형상이 대각선의 길이가 100㎛인 정육각형이고, 볼록부(15)의 높이 50㎛의 기둥 형상 돌기가 오목부의 폭 20㎛에서 최밀 충전 배치로 되도록 배치했다. 몰드(11)의 폭은 300㎜, 몰드(11)의 길이는 300m로 되도록 롤 형상의 몰드(11)를 제작했다. 도포용 기재(83)에는, 2축 연신한 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 두께 100㎛의 필름(상품명 “루미러”(등록상표), S10, 도레이 가부시키가이샤제)을 사용하고, 폭은 300㎜, 길이는 300m로 했다. 몰드(11)와 도포용 기재(83)를 도 5에 나타내는 장치에 반송할 수 있도록 부착했다.

몰드(11)는 권출 장력 10N, 권취 장력 10N, 반송 속도 3m/분으로 반송하고, 도포용 기재(83)는 권출 장력 30N, 권취 장력 30N, 반송 속도 3m/분으로 반송하고, 도포 유닛(30)으로서, 토출폭이 290㎜, 슬릿폭이 100㎛인 슬릿 다이(31)를 사용하고, 슬릿 다이(31)와 도포용 기재(83)의 표면의 간격을 100㎛로 해서, 상기 반송 속도에 있어서의 건조 후의 고분자 재료의 막두께가 150㎚로 되는 토출 속도로 도포 재료를 도포했다.

몰드(11)의 볼록부(15)의 상면(15a)과 도포용 기재(83)의 도포 재료(13)의 도포면이 접촉하도록, 구동롤(34)과 닙롤(33)로 0.2㎫의 압력으로 협압했다.

건조 유닛(40)은 아세트산 에틸의 휘발성이 높음을 이용하여, 40℃에서 일정해지도록 온도 조절된 건조 공간을 사용했다.

박리 유닛(50)에서는, 닙롤(53)과 구동롤(23), 및 닙롤(54)과 구동롤(24)로 각각 0.2㎫의 압력으로 몰드(11)를 협압하고, 박리 구간에서의 몰드(11)에 작용하는 장력을 대략 0N으로 했다. 몰드(11)에 작용하는 장력이 대략 0N으로 된 시점에서, 장력 조정 기구로서, 에어 실린더의 로드 선단에 접속된 회전 자유로운 장력 조정롤(55)을 몰드(11)의 도포면과는 반대면에 꽉 눌렀다. 박리 구간에 있어서의 몰드의 신장량이 300%로 되도록 에어 실린더의 스트로크를 조정하고, 박리 구간에서의 몰드(11)의 길이를 200㎜로부터 600㎜까지 신장시켰다.

몰드(11)가 신장됨으로써, 몰드(11)의 표면으로부터 박리된 고분자 박막(16)을 회수 유닛(60)의 흡인 노즐(61)로 회수하고, 흡인 노즐(61)과 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(62) 사이에 설치한 포집재(63)인 부직포 필터(상품명 FS6200, 니혼바이린사제)에 의해 포집했다.

포집된 고분자 박막(16)을 관찰한 결과, 고분자 박막(16)에는 몰드(11)의 상면(15a)의 형상과 대략 동 형상이 형성되어 있는 것을 확인했다. 도 12에 본 실시예 2에서 얻어진 특정 형상을 갖는 고분자 박막(16)의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.

본 발명의 특정 형상을 갖는 고분자 박막의 제조 장치 및 제조 방법에 의해 얻어진 고분자 박막은, 피착체에 대하여 높은 추종성을 나타내면서 서로 겹침으로써 집적되고, 높은 밀착성 및 안정성을 나타내는 막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 외과 수술시의 지혈이나 창상피복재, 유착방지재, 화장용 재료, 경피 흡수 재료 등에 최적이다. 또한, 수계 용매에 분산시킴으로써 코팅제 등으로서도 사용할 수 있다.

10, 70, 80, 90 : 고분자 박막의 제조 장치
11, 11A : 몰드
13, 74 : 도포 재료
14 : 고분자 피막
15 : 볼록부
15a : 상면
16 : 고분자 박막
20 : 몰드 공급 수단
21, 210 : 권출롤
21a, 22a, 25, 26 : 가이드롤
22, 160, 170, 250 : 권취롤
23, 24, 34, 91 : 구동롤
27 : 컨트롤러
28 : 단부 검출 센서
30, 71 : 도포 유닛
31, 72, 130 : 슬릿 다이
32 : 지지롤
33, 53, 54, 140, 221 : 닙롤
40, 75 : 건조 유닛
50 : 박리 유닛
55, 92 : 장력 조정롤
60 : 회수 유닛
61 : 흡인 노즐
62 : 부압 발생 장치
63 : 포집재
81 : 도포용 기재 권출롤
82 : 도포용 기재 권취롤
83 : 도포용 기재
100, 200 : 몰드 제조 장치
101, 201 : 금형
102 : 열경화성 수지
103 : 기재
104 : 열경화성 수지와 기재의 적층체
110 : 제 1 가열롤
120 : 제 2 가열롤
150, 240 : 박리롤
202 : 필름
220 : 가열롤
230 : 냉각롤

Claims

특정 형상을 갖는 고분자 박막을 제조하는 제조 장치로서,
표면에 복수의 요철이 형성되고, 그 복수의 볼록부의 상면의 형상이 상기 특정 형상인 신축성을 갖는 몰드와,
상기 몰드를 공급, 반송하는 몰드 공급 수단과,
상기 몰드 공급 수단에 의해 반송되는 상기 몰드의 상기 복수의 볼록부의 상면을 피복하도록, 상기 요철이 형성된 면에 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하는 도포 유닛과,
상기 도포 유닛보다 반송 방향 하류측에 있고, 도포된 상기 도포 재료를 건조시켜서, 상기 복수의 볼록부의 상면 각각에, 외형의 형상이 그 상면의 특정 형상을 갖는 고분자 피막을 형성하는 건조 유닛과,
상기 건조 유닛보다 반송 방향 하류측에 있고, 상기 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시킴으로써, 상기 고분자 피막을 상기 복수의 볼록부의 상면으로부터 박리해서, 외형의 형상이 그 상면의 특정 형상을 갖는 상기 고분자 박막을 복수 얻는 박리 유닛과,
상기 복수의 볼록부의 상면으로부터 박리된, 상기 외형의 형상이 그 상면의 특정 형상을 갖는 상기 고분자 박막을 복수 회수하는 회수 유닛을 구비한 고분자 박막의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 박리 유닛이, 상기 몰드의 상기 볼록부의 상면에 부착되어 있는 상기 고분자 피막에 접촉하지 않는 구조인 고분자 박막의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 몰드의 신축 파단율이 300% 이상인 고분자 박막의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 몰드가, 신장도 300%로 신장된 후의 복원율이 95% 이상인 고분자 박막의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 몰드는, 상기 볼록부의 상면의 형상이 원형 또는 다각형인 고분자 박막의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 건조 유닛과 상기 박리 유닛 사이에, 도포 유닛과 건조 유닛의 세트를 1세트 이상 더 구비하고,
각각의 세트의 도포 유닛이, 그 반송 방향 상류측의 건조 유닛에 의해 형성된 고분자 피막 상에, 그 고분자 피막의 재료와는 다른 고분자 재료를 포함하는 도포 재료를 도포하기 위한 것인 고분자 박막의 제조 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박리 유닛이, 상기 몰드를 신축시키는 장력 조정 기구를 구비한 고분자 박막의 제조 장치.
특정 형상을 갖는 고분자 박막을 제조하는 제조 방법으로서,
표면에 복수의 요철이 형성되고, 그 복수의 볼록부의 상면의 형상이 상기 특정 형상인 신축성을 갖는 몰드를 반송하고,
상기 반송된 몰드의 상기 복수의 볼록부의 상면을 피복하도록, 상기 요철이 형성된 면에 고분자 재료를 도포하고,
이어서, 도포된 상기 고분자 재료를 건조시켜서, 상기 복수의 볼록부의 상면 각각에, 외형의 형상이 그 상면의 특정 형상을 갖는 고분자 피막을 형성하고,
이어서, 상기 몰드를 신장시키거나 1회 이상 신축시켜서, 건조된 상기 고분자 피막을 상기 복수의 볼록부의 상면으로부터 박리해서, 외형의 형상이 그 상면의 특정 형상을 갖는 고분자 박막을 복수 얻고,
상기 몰드로부터 박리된, 외형의 형상이 그 상면의 특정 형상을 갖는 상기 고분자 박막을 복수 회수하는 고분자 박막의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 몰드의 상기 볼록부의 상면에 부착되어 있는 상기 고분자 피막에 접촉하지 않고, 상기 고분자 피막을 상기 볼록부의 상면으로부터 박리하는 고분자 박막의 제조 방법.