JP2009221238A - Method for producing porous film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、均一に配列する微細孔を有する多孔質フィルムの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a porous film having uniformly arranged micropores.
今日、光学分野や電子分野では、集積度の向上や情報量の高密度化、画像情報の高精細化といった要求がますます大きくなっている。そのため、それら分野に用いられるフィルムに対しては、より微細な構造(微細パターン構造)を形成すること(微細パターニング)が強く求められている。また、再生医療分野の研究においては、表面に微細な構造を有する膜が、細胞培養の場となる材料として有効である。 Today, in the optical field and the electronic field, demands for higher integration, higher information density, and higher definition of image information are increasing. Therefore, it is strongly required to form a finer structure (fine pattern structure) (fine patterning) for films used in these fields. In research in the field of regenerative medicine, a membrane having a fine structure on the surface is effective as a material for cell culture.
フィルムの微細パターニングには、マスクを用いた蒸着法、光化学反応ならびに重合反応を用いた光リソグラフィ技術、レーザーアブレーション技術など種々の方法が実用化されている。 Various methods such as vapor deposition using a mask, photochemical reaction and photolithographic technique using a polymerization reaction, and laser ablation technique have been put to practical use for fine patterning of a film.
所定のポリマーの希薄溶液を高湿度下でキャストすることで、多数の微細孔を有する多孔質フィルムなどの多孔質フィルムが得られることが知られている(例えば、特許文献1参照)。この多孔質フィルムの製造方法の概略について簡単に説明する。まず、疎水性の溶媒とポリマーとを含む溶液を支持体上にキャストして、支持体上にキャスト膜を形成する。次に、温度、露点や溶媒の凝縮点などが所定条件の範囲で調節された湿潤空気を、キャスト膜の表面のうち露出する面(以下、露出面と称する)にあてて、キャスト膜に含まれる溶媒の蒸発を行いつつ、結露により露出面に水滴を形成させ、成長させる(以下、水滴形成成長工程と称する)。この水滴形成成長工程により、露出面上の水滴は、その形状を維持したまま、或いは成長をしながら、キャスト膜に潜り込む。最後に、溶媒が十分に除去されたキャスト膜に乾燥空気をあてて、水滴を蒸発させる。キャスト膜に潜り込んでいた水滴の蒸発により、水滴の跡が孔となってキャスト膜に残留する結果、多数の微細孔を有する多孔質フィルムを得ることができる。
前記特許文献1に記載の水滴形成成長工程において、露出面上に形成される水滴の寸法や配列の状態は、キャスト膜の露出面の温度と露出面の近傍の空気の露点とによって表される結露条件に支配される。したがって、均一に配列し、個々の寸法が均一の孔を備える多孔質フィルムを製造するためには、この結露条件を満たすような条件下で、水滴形成成長工程を行うことが望まれる。しかしながら、水滴形成成長工程では、系の吸熱を伴う溶媒の蒸発及び系の発熱を伴う水滴の凝縮が混在する。そのため、水滴形成成長工程において、適切な雰囲気条件を維持することが非常に困難である。
In the water droplet formation growth process described in
更に、この結露条件を具備した環境下で水滴形成成長工程を行った場合でも、水滴の配列にばらつきが生じる場合があった。本発明者の鋭意検討の結果、水滴の配列のばらつきを抑えるためには、水滴形成成長工程において、当該結露条件のみならず、別の条件が必要であることを見出した。 Furthermore, even when the water droplet formation and growth step is performed in an environment having the dew condensation conditions, variations in the water droplet arrangement may occur. As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that not only the condensation conditions but also other conditions are required in the water droplet formation and growth process in order to suppress variations in the water droplet arrangement.
本発明は、上記課題を解決するものであり、水滴形成成長工程において、キャスト膜の露出面上に、均一に配列する水滴を形成し、形成ピッチが略均一の微細孔を有する多孔質フィルム等の多孔質フィルムの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and in the water droplet formation and growth step, a porous film having fine pores having a substantially uniform formation pitch, in which water droplets are uniformly arranged on the exposed surface of the cast film. An object of the present invention is to provide a method for producing a porous film.
本発明は、表面の温度が略一定に調節された支持体上にポリマーと溶媒とを含む溶液をキャストして、前記支持体上にキャスト膜を形成する形成工程と、温度、露点及び前記溶媒の凝縮点がそれぞれ調節された湿潤空気を前記キャスト膜の露出面にあて、前記キャスト膜に含有する前記溶媒を蒸発させながら、結露により前記キャスト膜の前記露出面に水滴を形成し、前記水滴を成長させる水滴形成成長工程と、乾燥空気を前記露出面にあて、前記キャスト膜に潜り込んだ前記水滴を蒸発させる水滴蒸発工程と、を備える多孔質フィルムの製造方法において、レイリー数Raが式(1)を満足する前記キャスト膜について、前記水滴形成成長工程を行うことを特徴とする。
(式1) Ra=(g・β・x3 ・|T1−T2|)/(ν・α)<5000
(ただし、重力加速度をg、前記キャスト膜の前記露出面の温度をT1、前記支持体の前記表面と接する前記キャスト膜の支持面側の温度をT2、前記キャスト膜の膜厚をx、前記キャスト膜における前記溶液の熱膨張率、動粘性率及び温度伝導度を、β、ν、αとする。)
The present invention includes a forming step of casting a solution containing a polymer and a solvent on a support whose surface temperature is adjusted to be substantially constant to form a cast film on the support, and the temperature, dew point and the solvent. Water droplets are formed on the exposed surface of the cast film by condensation while evaporating the solvent contained in the cast film while applying wet air, each of which has its condensation point adjusted, to the exposed surface of the cast film. In a method for producing a porous film comprising: a water droplet formation growth step for growing a water droplet; and a water droplet evaporation step for evaporating the water droplets that have entered the cast film by applying dry air to the exposed surface. The cast film satisfying 1) is characterized by performing the water droplet formation growth step.
(Expression 1) Ra = (g · β · x 3 · | T1-T2 |) / (ν · α) <5000
(However, the acceleration of gravity is g, the temperature of the exposed surface of the cast film is T1, the temperature of the support surface side of the cast film in contact with the surface of the support is T2, the film thickness of the cast film is x, (The thermal expansion coefficient, kinematic viscosity, and temperature conductivity of the solution in the cast film are β, ν, and α.)
前記水滴形成成長工程を行う前に、前記キャスト膜における前記レイリー数Raが前記式(1)を満足するか否かを判別する判別工程を行うことが好ましい。また、前記判別工程にて、前記露出面の温度T1を計測し、前記レイリー数Raが式(1)を満足するように、前記露出面の温度T1の値に基づいて、調節空気の前記温度、前記露点及び前記凝縮点、並びに、前記支持体の表面の温度をそれぞれ調節し、前記調節空気を前記露出面にあてることが好ましい。 It is preferable to perform a determination step of determining whether or not the Rayleigh number Ra in the cast film satisfies the formula (1) before performing the water droplet formation growth step. In the determining step, the temperature T1 of the exposed surface is measured, and the temperature of the regulated air is determined based on the value of the temperature T1 of the exposed surface so that the Rayleigh number Ra satisfies the formula (1). Preferably, the dew point, the condensation point, and the temperature of the surface of the support are adjusted, and the adjusted air is applied to the exposed surface.
前記調節空気または前記湿潤空気の温度、前記露点、前記溶媒の凝縮点、前記支持体の表面の温度とのうち少なくとも1つを調節して、|T1−T2|の値を0℃以上5℃以下の範囲で略一定に保持することが好ましい。また、前記溶液がキャストされる前の前記支持体の表面の温度をT3とし、前記支持体にキャストされる前の前記溶液の温度をT4とするときに、|T3−T4|の値が30℃以下であることが好ましい。更に、|T1−TA1|の値が40℃以下であることが好ましい。 By adjusting at least one of the temperature of the conditioned air or the wet air, the dew point, the condensation point of the solvent, and the temperature of the surface of the support, the value of | T1-T2 | It is preferable to keep substantially constant in the following range. Further, when the temperature of the surface of the support before the solution is cast is T3 and the temperature of the solution before the solution is cast is T4, the value of | T3−T4 | It is preferable that it is below ℃. Further, the value of | T1-TA1 | is preferably 40 ° C. or less.
また、前記水滴形成成長工程において、前記キャスト膜の膜厚xが300μm以上であることが好ましい。更に、前記水滴形成成長工程における前記溶液の残留溶媒量が乾量基準で、400質量%以上であることが好ましい。 In the water droplet formation growth step, it is preferable that the film thickness x of the cast film is 300 μm or more. Furthermore, it is preferable that the residual solvent amount of the solution in the water droplet formation growth step is 400% by mass or more on a dry basis.
本発明によれば、レイリー数Raが式(1)を満足する前記キャスト膜について、前記水滴形成成長工程を行うため、キャスト膜における溶液の対流に起因した、露出面上における水滴の配列のばらつきを抑えることが可能になる。したがって、本発明によれば、キャスト膜の露出面上に水滴を形成し、形成ピッチが略均一の微細孔を有する多孔質フィルムを製造することができる。 According to the present invention, since the water droplet formation growth process is performed for the cast film having the Rayleigh number Ra satisfying the formula (1), the variation in the arrangement of the water droplets on the exposed surface due to the convection of the solution in the cast film. Can be suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to produce a porous film having water droplets formed on the exposed surface of the cast film and having fine pores with a substantially uniform formation pitch.
図1のように、多孔質フィルム製造工程10は、キャスト工程11と、判別工程12と、水滴形成成長工程13と、水滴蒸発工程14とを有する。そして、多孔質フィルム製造工程10により、高分子溶液(以下、溶液と称する)15から、多孔質フィルム16を製造することができる。
As shown in FIG. 1, the porous
図2(A)のように、キャスト工程11では、溶液15(図1参照)を支持体21上にキャストし、フィルム状のキャスト膜22を形成する。この溶液15は、多孔質フィルム16の原料となるポリマーを溶媒に溶解することにより得られる。溶液15のキャストの方法は、静置した支持体の上に溶液を載せて塗り広げる方法(以下、バッチ式と称する)と、走行する支持体上に溶液を流延ダイから流出する方法とがあり、本発明ではいずれの方法も用いることができる。一般的に、前者は少ない生産量で多品種をつくる場合に適し、後者は大量生産に適する。なお、後者の方法において、流延ダイからの溶液の流出を連続或いは断続的に行うことにより、長尺の多孔質フィルム、或いは、所定長さの多孔質フィルムを連続して製造することができる。
As shown in FIG. 2A, in the
判別工程12では、キャスト膜22が水滴形成成長工程13に適しているか否かを判別する。判別工程12の詳細は後述する。
In the
図2(B)及び図2(C)のように、水滴形成成長工程13では、キャスト膜22の露出面22aに、溶媒の蒸発及び結露を主たる目的として、所望の条件に調節された空気(以下、湿潤空気と称する)400をあてる。これにより、キャスト膜22に含まれる溶媒23が蒸発しながら、結露により露出面22aに水滴25が形成し、或いは成長する。溶媒23の蒸発により、キャスト膜22中の溶液15の流動性が失われつつ、水滴25は、キャスト膜22に潜り込む。なお、水滴形成成長工程13において、溶媒の蒸発と露出面22aでの水滴25の形成とを同時に開始させる、または一方を先に開始する、いずれのケースでも良い。
As shown in FIG. 2B and FIG. 2C, in the water droplet formation and
そして、図2(D)のように、水滴25が所望の寸法になったところで、水滴蒸発工程14を行う。水滴蒸発工程14では、水滴の蒸発を主たる目的として、所望の条件に調節された空気(以下、乾燥空気と称する)410をあて、溶媒23が十分に除去されたキャスト膜22に入り込んでいた水滴25を蒸発させる。水滴25の蒸発により、キャスト膜22から多孔質フィルム16を生成することができる。なお、キャスト膜22の中に溶媒23が残留している場合には、できるだけ多くの溶媒23を蒸発させた後に水滴25を蒸発させるような条件とする。この条件として、例えば、水よりも沸点の低い化合物を溶媒として用いる、或いは、キャスト膜22の雰囲気に含まれる水や溶媒の蒸気圧を所望の範囲に調節する、などが挙げられる。なお、支持体21が不要なものであれば、多孔質フィルム16の形成後または形成中に支持体21を剥がしてもよい。
Then, as shown in FIG. 2D, when the
図3に示すように、多孔質フィルム製造工程10(図1参照)により得られる多孔質フィルム16には、非常に多くの孔31が密に形成される。孔31は、図3(A)に示すように、ハチの巣状、いわゆるハニカム構造となるように多孔質フィルム16上に配列する。そして、図3(B)及び(C)に示すように、孔31は、多孔質フィルム16の両面を突き抜けるように形成される。なお、図3(D)のように、孔31の代わりに、窪み33aが片面側に形成される多孔質フィルム33も本発明の多孔質フィルムに含まれる。
As shown in FIG. 3, very
そして、この孔31の配列は、単位面積当たりに形成される水滴の数や水滴の大きさ、形成する水滴の種類、乾燥速度、溶液の残留溶媒量、水滴形成成長工程13における水滴成長度合いに対する溶媒23の蒸発のタイミング等によって異なるものとなる。本発明により製造される多孔質フィルム16の形態は特に限定されるものではないが、本発明は、例えば、多孔質フィルム16の厚みL1が0.05μm以上、孔31の径D1が0.05μm以上、孔31の形成ピッチL2が0.1μm以上120μm以下であるような多孔質フィルムを製造する場合に特に効果がある。
The arrangement of the
ハニカム構造とは、上記のように、一定形状、一定サイズの孔が連続かつ規則的に配列している構造を意味する。この規則配列は単層の場合には二次元的であり、複層の場合は三次元的にも規則性を有する。この規則性は二次元的には1つの孔の周囲を複数(例えば、6つ)の孔が取り囲むように配置され、三次元的には結晶構造の面心立方や6方晶のような構造を取って、最密充填されることが多いが、製造条件によってはこれら以外の規則性を示すこともある。なお、同一平面上において、1つの孔の周囲に形成される孔の数は、6個に限らず、3〜5個或いは7個以上でも良い。 As described above, the honeycomb structure means a structure in which holes having a fixed shape and a fixed size are arranged continuously and regularly. This regular arrangement is two-dimensional in the case of a single layer and regular in three dimensions in the case of a multilayer. This regularity is two-dimensionally arranged so that a plurality of (for example, six) holes surround one hole, and three-dimensionally a structure such as a face-centered cubic or hexagonal crystal structure. In many cases, close packing is performed, but regularity other than these may be exhibited depending on manufacturing conditions. Note that the number of holes formed around one hole on the same plane is not limited to six, and may be three to five or seven or more.
次に、図4に、原料となるポリマーと溶媒とを含む溶液15から多孔質フィルム38を製造するフィルム製造設備40の概略図を示す。フィルム製造設備40は、溶液15を貯留するタンク41と、タンク41に設けられる攪拌翼41aと、流延室42と、タンク41に貯留する溶液15を流延室42に送液するポンプ43と、流延室42から送り出された多孔質フィルム38を巻き取る巻取機44とを備える。また、タンク41には、ジャケット41bが設けられる。ジャケット41bに、所定の温度に調節された伝熱媒体を送ることにより、タンク41内の溶液15の温度を所定の範囲内で略一定に保持することができる。
Next, FIG. 4 shows a schematic diagram of a
流延室42は、第1ゾーン51〜第3ゾーン53を有する。第1ゾーン51では、キャスト工程11、判別工程12、水滴形成成長工程13が行われ、第2ゾーン52では、水滴蒸発工程14が行われ(図1参照)、第3ゾーン53では、各工程11〜14を経たキャスト膜が、支持体から剥ぎ取られ多孔質フィルム38となって流延室42送り出される。
The casting
流延室42には、回転ローラ55,56が設けられる。流延バンド57は、回転ローラ55、56に掛け渡される。回転ローラ56が、図示しない駆動部と接続する。この駆動部により、回転ローラ56は回転駆動し、回転ローラ56の回転により、流延バンド57は、無端で第1ゾーン51〜第3ゾーン53を順次走行する。なお、図示しない駆動部は、回転ローラ55でなく、回転ローラ56に接続し、回転ローラ56を回転駆動させてもよい。
In the
流延バンド57の搬送方向が水平方向に対して±10°以内となるように調整されていることが好ましい。同様に、搬送方向に略直交する幅方向における流延バンド57の搬送方向も、水平方向に対して±10°以内とすることが好ましい。搬送方向、幅方向における流延バンド57の傾きを調整することにより、水滴形成成長工程13にて形成される水滴25(図1、及び図2参照)の形態を調整することができる。
It is preferable that the conveying direction of the
更に、第1ゾーン51には、流延ダイ60と、湿潤空気供給機61とが設けられ、第2ゾーン52には、乾燥空気供給機64が設けられ、第3ゾーン53には、剥取ローラ66が設けられる。流延ダイ60は、流延バンド57の上部近傍に設けられ、ポンプ43を介してタンク41と接続する。タンク41から送られた溶液15は、流延ダイ60により、流延バンド57上に流出し、流延バンド57の表面57a上にキャスト膜68を形成する。剥取ローラ66は、流延バンド57からキャスト膜68を多孔質フィルム38として剥ぎ取り、巻取機44へ送る。
Further, the
流延ダイ60に設けられるスリットの内壁面の仕上げ精度は表面粗さで1μm以下、真直度はいずれの方向にも1μm/m以下のものを用いることが好ましい。また、スリットを通過する溶液15の温度を、所定の範囲内で略一定に保持するために、流延ダイ60に温調機(例えば、ヒータ,ジャケットなど)を取り付けることが好ましい。更に、スリットのクリアランスの平均値が、自動調整により0.05mm〜3.5mmの範囲で調整可能なものを用いることが好ましい。そして、厚み調整ボルト(ヒートボルト)を所定の間隔で、流延ダイ60に設けることが好ましい。キャスト膜68の膜厚xの調節方法としては、ポンプ43の送液量、または図示しない厚み計(例えば、赤外線厚み計)のプロファイルに基づいて、フィードバック制御を行い、クリアランスを所定の値に調節しても良い。
The finishing accuracy of the inner wall surface of the slit provided in the casting die 60 is preferably 1 μm or less in terms of surface roughness, and the straightness is preferably 1 μm / m or less in any direction. In order to keep the temperature of the
図5のように、湿潤空気供給機61は、キャスト膜68の露出面68aと対向するように設けられた送風口71と吸引口72と赤外放射温度計73とを有する。赤外放射温度計73は、キャスト膜68の露出面68aの温度T1を計測する。赤外放射温度計73は、1つに限らず、複数設けてもよい。複数の赤外放射温度計73を設ける場合には、例えば、キャスト膜68の搬送方向または、搬送方向に垂直な方向に並べてもよい。
As shown in FIG. 5, the humid
制御部80は、湿潤空気供給機61、温調機75と接続する。制御部80は、送風口71から所定の条件に調節された湿潤空気400を送り出す送風処理の開始、停止、及び、吸引口72近傍の湿潤空気400等を吸引する吸引処理の開始、停止をそれぞれ行う。また、制御部80は、赤外放射温度計73が計測した露出面68aの温度T1を読み取りつつ、湿潤空気400の温度TA1、露点TW1、溶媒の凝縮点TY1を、独立して、所望の範囲で略一定に調節する。更に、制御部80は、回転ローラ55,56に取り付けられている温調機75を介して、回転ローラ55,56の温度を調整し、流延バンド57の表面57aの温度T3を所定の範囲に略一定に調節する。温度調整の方法としては、回転ローラ55,56の内部に液流路を設け、その液流路に伝熱媒体を送液することで調整する方法などが挙げられる。
The
図4のように、乾燥空気供給機64は、露出面68aと対向するように設けられた送風口及び吸引口と赤外放射温度計とを有する。乾燥空気供給機64の構造は、湿潤空気供給機61と同様なので詳細の説明を省略する。図示しない制御部により、所定の条件に調節された乾燥空気410を露出面68aにあてて、水滴蒸発工程14を行う。
As shown in FIG. 4, the dry
次に、多孔質フィルム製造設備40における、多孔質フィルム製造工程10(図1参照)の詳細について説明する。
Next, the detail of the porous film manufacturing process 10 (refer FIG. 1) in the porous
溶液15がタンク41に入れられている。攪拌翼41aが回転することで、溶液15を均一に混合している。タンク41内の溶液15の温度は、0℃以上50℃以下の範囲で略一定となるように保持される。ポンプ43は、タンク41から流延ダイ60へ溶液15を送る。流延バンド57は、回転ローラ55、56の駆動により、所定の速度で、走行する。温調機75より、流延バンド57の表面57aの温度T3は、略一定になるように保持される。
表面57aの温度T3についての好ましい範囲の下限値は、水の凝固点以上、すなわち、1気圧下では0℃以上とすることが好ましい。一方、表面57aの温度T3の上限値は、溶液15に含まれる溶媒の沸点YBP(℃)以下とすることが好ましく、[YBP−3](℃)以下とすることがより好ましい。これにより、露出面68a上で結露した水が凝固することも無く、また溶液15の溶媒が急激に蒸発することが抑制されるため、形状、特に表面の平滑性が優れる多孔質フィルム38を得ることができる。
The lower limit of the preferable range for the temperature T3 of the
更に、表面57aの温度T3の分布を、キャスト膜68の幅方向における略均一にすることが好ましい。これにより、キャスト膜68の幅方向における露出面68aの温度T1の分布を略均一にすることができる。キャスト膜68の幅方向の温度分布を減少させることにより、多孔質フィルム38の孔の配列の異方性を抑制することができるので、均質な多孔質フィルム38を製造することができる。具体的には、表面57aの温度T3の分布を±3℃以内とすることが好ましい。これにより、キャスト膜68の幅方向における露出面68aの温度T1の分布を±3℃以内とすることができる。
Furthermore, it is preferable to make the distribution of the temperature T3 on the
第1ゾーン51では、キャスト工程11、判別工程12、水滴形成成長工程13が行われ、第2ゾーン52では、水滴蒸発工程14が行われる。
In the
キャスト工程11では、溶液15が、流延ダイ60に設けられたスリットを通過し、流出口から流延バンド57上に流出する。流延ダイ60に設けられた温調機により、スリット、流出口を通過する溶液15の温度T4は、0℃以上50℃以下の範囲で略一定となるように保持される。そして、流延バンド57上に流出した溶液15は、キャスト膜68を形成する。そして、流延バンド57の走行により、キャスト膜68は、各ゾーン51〜53へ順次搬送される。なお、|T1−T2|を所定の範囲に保持するために、|T3−T4|の値を30℃以下にすることが好ましく、20℃以下にすることがより好ましく、10℃以下にすることが特に好ましい。
In the casting
判別工程12では、制御部80による判別処理が行われる。判別処理の詳細については後述する。
In the
水滴形成成長工程13では、制御部80は、湿潤空気400の温度TA1、露点TW1、溶媒の凝縮点TY1をそれぞれ、所定の範囲内で略一定になるように調節する。湿潤空気供給機61が、制御部80の制御の下、所定の条件に調節された湿潤空気400を、送風口71を介して、キャスト膜68の露出面68aにあてつつ、吸引口72を介して当該湿潤空気400を回収する。
In the water droplet formation and
湿潤空気400の温度TA1は、5℃以上100℃未満であることが好ましい。湿潤空気400の温度TA1が5℃未満であると、液、特に水の蒸発が生じ難く、形状が良好な多孔質フィルム38を得ることができないおそれがある。また、湿潤空気400の温度TA1が100℃を超えると、キャスト膜68内に水滴が生じる前に、水蒸気として蒸発してしまうおそれがある。なお、キャスト膜68における溶液15の対流を抑えるために、|T1−TA1|の値を40℃以下にすることが好ましく、30℃以下にすることがより好ましく、20℃以下にすることが特に好ましい。
The temperature TA1 of the
(結露条件)
湿潤空気400の露点TW1とキャスト膜68の露出面68aの温度T1との差、すなわち(TW1−T1)の値が、0℃以上であることが好ましく、0℃以上80℃以下であることがより好ましく、5℃以上60℃以下が更に好ましく、10℃以上40℃以下が特に好ましい。(TW1−T1)の値が0℃未満であると、結露が生じ難くなることがあり、80℃を超えると、結露と乾燥とが急峻となり、孔寸法制御やその均一化することが困難となることがある。
(Condensation conditions)
The difference between the dew point TW1 of the
湿潤空気400における溶媒の凝縮点TY1は、少なくとも、露出面68aの温度T1よりも低くする。(T1−TY1)(℃)の値が、大きくなるほど、溶媒がキャスト膜68から蒸発しやすくなるためである。
The condensation point TY1 of the solvent in the
湿潤空気400の送風向きは、キャスト膜68の搬送方向と平行な流れ(並流)の追風とする。湿潤空気400を向流として送風すると、キャスト膜68の露出面68aに乱れが生じて、水滴の成長が阻害されるおそれがある。また、湿潤空気400の送風速度は、キャスト膜68の移動速度との相対速度が0.02m/s以上2m/s以下が好ましく、0.05m/s以上1.5m/s以下がより好ましく、0.1m/s以上1m/s以下が更に好ましい。前記送風速度が0.02m/s未満であると、露出面68a上の水滴がキャスト膜68中で充分に成長しないままキャスト膜68が第2ゾーン52に搬送されるおそれがある。また、2m/sを超えると、キャスト膜68の露出面68aに乱れが生じる、或いは、結露や水滴の成長が充分に進行しないおそれがある。
The blowing direction of the
キャスト膜68が第1ゾーン51を通過する時間は0.1秒以上1000秒以下とすることが好ましい。前記通過時間が0.1秒未満であると、キャスト膜68に形成した水滴が充分成長しないまま蒸発してしまうため、所望の寸法の孔を形成することが困難となることがあり、1000秒を超えると、水滴の寸法が大きくなり過ぎ、微細孔を有する多孔質フィルム38を得られないおそれがある。
The time for the cast film 68 to pass through the
水滴蒸発工程14では、図示しない制御部は、乾燥空気410の温度TA2、露点TW2、溶媒の凝縮点TY2をそれぞれ、所定の範囲内で略一定になるように調節する。そして、乾燥空気供給機64が、制御部の制御の下、調節された乾燥空気410をキャスト膜68の露出面68aにあてつつ、当該乾燥空気410を回収する。
In the water
(乾燥条件)
キャスト膜68の露出面68aの温度T1と乾燥空気410の露点TW2との差、すなわち(T1−TW2)の値が、1℃以上であることが好ましい。これにより、第2ゾーン52でキャスト膜68における水滴の成長を停止しつつ、水滴を水蒸気として蒸発させることが可能となる。
(Drying conditions)
The difference between the temperature T1 of the exposed surface 68a of the cast film 68 and the dew point TW2 of the
第2ゾーン52でキャスト膜68を乾燥する乾燥空気410の送風速度は、0.02m/s以上20m/s以上が好ましく、0.1m/s以上10m/s以下がより好ましく、0.5m/s以上5m/s以下が更に好ましい。前記送風速度が0.02m/s未満であると、水滴からの水分の蒸発が充分に進行しないおそれがあり、生産性にも劣ることがあり、20m/sを超えると、水滴から水分の蒸発が急激に生じて、形成される孔の形状が乱れるおそれがある。
The blowing speed of the
乾燥が進行したキャスト膜68は、剥取ローラ66で支持しながら流延バンド57から剥ぎ取られ、多孔質フィルム38となって巻取機44により巻き取られる。なお、多孔質フィルム38の搬送速度は、特に限定されるものではないが、0.1m/分以上60m/分以下であることが好ましい。前記搬送速度が0.1m/分未満であると、生産性に劣りコストの点から好ましくない。一方、60m/分を超えると、多孔質フィルム38を搬送する際に、過大な張力が付与され裂け、形成されたハニカム構造が乱れる、などの不良の発生原因となる。以上の方法により多孔質フィルム38を連続して製造することができる。なお、溶液15を間欠的に、すなわち断続的に、流延ベルト57上にキャストすることにより、得られる多孔質フィルム38の長さをより短くするように製造することもできる。
The cast film 68 that has been dried is peeled off from the casting
(判定処理)
次に判別処理の詳細について説明する。制御部80は、キャスト膜68が、(式1)を満足するか否かの判別処理を行う。判別処理にて、当該キャスト膜68が式1を満足すると判別した場合には、当該キャスト膜68に水滴形成成長工程13を行う。一方、当該キャスト膜68が(式1)を満足しないと判別した場合には、当該キャスト膜68が(式1)を満足すると判別されるまで、水滴形成成長工程13を行わずに、繰り返し判別処理を行う。
(式1) Ra=(g・β・x3 ・|T1−T2|)/(ν・α)<5000
(ただし、重力加速度をg、露出面68aの温度をT1、流延バンド57の表面57aと接するキャスト膜68の支持面68bの温度をT2、キャスト膜68の厚さをx、キャスト膜68における溶液15の熱膨張率、動粘性率及び温度伝導度を、β、ν、αとする。)
(Determination process)
Next, details of the discrimination process will be described. The
(Expression 1) Ra = (g · β · x 3 · | T1−T2 |) / (ν · α) <5000
(However, the gravitational acceleration is g, the temperature of the exposed surface 68a is T1, the temperature of the support surface 68b of the cast film 68 in contact with the
(式1)において、重力加速度g、キャスト膜68における溶液15の熱膨張率β及び温度伝導度αは、各工程において略一定であるため、少なくとも、変数T1、T2、x、νの値が検出できれば、制御部80は式1に基づく判定処理を行うことができる。
In (Expression 1), since the gravitational acceleration g, the thermal expansion coefficient β and the temperature conductivity α of the
ここで、制御部80は、赤外放射温度計73を介して、第1ゾーン51におけるキャスト膜68の露出面68aの温度T1を検出することができる。また、温調機75を介して調節される流延バンド57の表面57aの温度T3を、表面57aと接するキャスト膜68の支持面68bの温度T2としてもよい。
Here, the
キャスト膜68の厚さxは、流延ダイ60のスリットのクリアランス等の調整により、所定の範囲に調節することができる。また、溶液15の動粘性率νは、溶液15に含まれるポリマーや、溶媒などの組成や残留溶媒量ZY等から調節することができる。そして、各工程12〜13における、キャスト膜68の厚さxや残留溶媒量ZYの推移は、各工程12〜13の製造実験から予め求めることができる。なお、残留溶媒量ZYとは、キャスト膜68に残留する溶媒量を乾量基準で示したものであり、対象のフィルム等からサンプルを採取し、このサンプルの質量をx、サンプルを乾燥した後の質量をyとするとき、{(x−y)/y}×100で表される。
The thickness x of the cast film 68 can be adjusted to a predetermined range by adjusting the clearance of the slit of the casting die 60 and the like. Further, the kinematic viscosity ν of the
本発明では、判別工程12を行い、式1を満足する条件、すわなち、キャスト膜68における溶液15の対流が一定量まで抑えられたときに、水滴形成成長工程13を行うため、溶液15の対流によって生ずる水滴の形成ピッチのばらつきを抑えることが可能となる。したがって、本発明によれば、形成ピッチが均一の孔を有する多孔質フィルム38を容易に製造することができる。なお、(式1)では、レイリー数Raが5000未満であることが、水滴形成成長工程13を行う条件となっているが、当該条件はレイリー数Raが2000未満であることが好ましく、レイリー数Raが1500未満であることがより好ましい。
In the present invention, the
多孔質フィルムの製造工程10(図1参照)では、水滴蒸発工程14の前に、水滴が露出面68a上を一定の形成ピッチで形成すること、または、露出面68a上に形成された水滴が、形成ピッチがより均一になるように再配列することが望まれる。前者については、湿潤空気400の条件や流延バンド57の温度などの条件により調節することが可能であるが、後者については、キャスト膜68中の溶液15の流動性を確保する必要がある。
In the porous film manufacturing step 10 (see FIG. 1), before the water
溶液15の流動性を確保するため、溶液15のポリマー濃度は、溶液製膜方法等に用いられる高分子溶液と比較して、低い。ポリマー濃度が低い溶液15は、粘度が低くなるため、対流が起こりやすくなる。更に、溶液15のポリマー濃度の低くなると、水滴形成成長工程13におけるキャスト膜68の膜厚xが厚くなるため、やはり対流が起こりやすくなる。したがって、本発明のような多孔質フィルムの製造方法における、キャスト膜68内の溶液15のレイリー数Raは、溶液製膜方法等におけるフィルムに比べ、大きくなり、キャスト膜68における溶液15の対流がより顕著になる傾向にある。
In order to ensure the fluidity of the
水滴形成成長工程13におけるキャスト膜68の膜厚xは、300μm以上であることが好ましく、350μm以上2000μm以下であることが好ましい。更に、水滴形成成長工程13における溶液15の残留溶媒量が乾量基準で、400質量%以上であることが好ましく、500質量%以上5000質量%以下であることが好ましい。
The film thickness x of the cast film 68 in the water droplet
したがって、微細孔の形成のための水滴を、キャスト膜68の露出面68aに形成する多孔質フィルム製造工程10(図1参照)では、水滴形成成長工程13の前に判別工程12を行う本発明の意義は大きく、均一に配列した孔を有する多孔質フィルム38を製造することができる。
Therefore, in the porous film manufacturing process 10 (see FIG. 1) for forming water droplets for forming micropores on the exposed surface 68a of the cast film 68, the
上記実施形態では、無端走行する流延バンド57を用いて、オンライン方式で多孔質フィルム38を製造したが、本発明はこれに限られず、各工程11〜14をバッチ式で行う、製造方法に適用することも可能である。バッチ式の場合には、支持体として、ペルチエ素子を用いる、或いは、ペルチエ素子を備える支持体を用いてもよい。
In the said embodiment, although the
上記実施形態では、判別処理にて、当該キャスト膜68が(式1)を満足しないと判別した場合には、当該キャスト膜68が(式1)を満足すると判別されるまで、水滴形成成長工程13を行わずに、繰り返し判別処理を行ったが、本発明はこれに限られず、判別処理にて、当該キャスト膜68が(式1)を満足しないと判別した場合には、当該キャスト膜68が(式1)を満足することを主たる目的として、所望の条件に調節された空気(以下、調節空気と称する)を、露出面68aにあてつつ、繰り返し判別処理を行ってもよい。このときに、露出面68aの温度T1を計測し、温度T1に基づいて、調節空気を調節してもよい。図4に示す、いわゆるオンライン方式の多孔質フィルム製造設備40では、第1ゾーン51に複数の湿潤空気供給機61を並べ、各湿潤空気供給機61において、それぞれ判別処理を行えばよい。そして、制御部80が、キャスト膜68は式1を満足しないと判別した場合には、当該湿潤空気供給機61を用いて、調節空気を露出面68aにあてつつ、繰り返し判別処理を行ってもよい。一方、制御部80が、キャスト膜68は式1を満足すると判別した場合には、当該湿潤空気供給機61を用いて、露出面68aの温度T1を計測し、湿潤空気400を露出面68aにあて、水滴形成成長工程13を行えばよい。一方、バッチ式の場合には、走行する支持体又静止した支持体に溶液をキャストした後、式1を満足するキャスト膜のみについて水滴形成成長工程13を行い、式1を満足しないキャスト膜は、式1を満足するまで、別のゾーンで待機する、又は調節空気をキャスト膜の露出面にあてた後、水滴形成成長工程13を行ってもよい。
In the above-described embodiment, when it is determined in the determination process that the cast film 68 does not satisfy (Expression 1), the water droplet formation growth process is performed until it is determined that the cast film 68 satisfies (Expression 1). However, the present invention is not limited to this, and when it is determined in the determination process that the cast film 68 does not satisfy (Equation 1), the cast film 68 is used. The main object is to satisfy (Equation 1), and it is possible to repeatedly perform the discrimination process while applying air adjusted to a desired condition (hereinafter referred to as adjusted air) to the exposed surface 68a. At this time, the temperature T1 of the exposed surface 68a may be measured, and the regulated air may be adjusted based on the temperature T1. In the so-called on-line type porous
本発明では、露出面68aの温度T1と、支持面68bの温度T2との差、すなわち|T1−T2|の値が、0℃以上5℃以下となるように、湿潤空気400の各条件や、流延バンド57の表面57aの温度等を調節することが好ましい。|T1−T2|の値が、5℃を超えると、キャスト膜68における溶液15の対流が顕著になるため、露出面68aに形成した水滴の形成ピッチにばらつきが生じる。
In the present invention, the difference between the temperature T1 of the exposed surface 68a and the temperature T2 of the support surface 68b, that is, the value of | T1-T2 | The temperature of the
上記実施形態では、水滴形成成長工程13の前に|T1−T2|の値を所定の範囲に保持する判別工程12を行ったが、本発明はこれに限られず、判別工程12に代えて、一定時間の間、送風処理及び吸引処理を停止した後に水滴形成成長工程13を行ってもよいし、これら条件の組み合わせでもよい。一定時間の間、送風処理及び吸引処理を停止することにより、キャスト膜68の露出面68aと支持面68bとの温度差|T1−T2|を小さくすることが可能になるためである。当該一定時間の具体的条件は、他の製造条件にもよるが、例えば、10秒以上とすることが好ましい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、判別処理において、式1を満足しないと判別した場合には、判別工程12を繰り返し行ったが、判別工程12を繰り返し行なう際、判別処理で算出したレイリー数と、目標とするレイリー数との差に基づいて、制御部80により、湿潤空気400の各条件や、流延バンド57の表面57aの温度等を適宜調節してもよい。
In the above embodiment, in the determination process, when it is determined that
上記実施形態において、制御部80が、タンク41や流延ダイ60における溶液15の温度や、流延ダイ60のスリットのクリアランスを調節してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、フィルム状のキャスト膜68に水滴形成成長工程13を行ったが、本発明はこれに限られず、板状やバルク状の溶液15に水滴形成成長工程13を行ってもよい。板状やバルク状の溶液を形成する場合には、キャストに代えて、一定の深さを有する容器に貯留する溶液について水滴形成成長工程13を行っても良い。これにより、板状やバルク状の多孔質構造体を製造することもできる。
In the above embodiment, the water droplet
上記実施形態において、第1ゾーン51に3つの湿潤空気供給機61を設け、第2ゾーン52に4つの乾燥空気供給機64を設けたが、本発明はこれに限られず、第1ゾーン51に1つ、2つ、または4つ以上の湿潤空気供給機61を設け、第2ゾーン52に1〜3つ、または5つ以上の乾燥空気供給機64を設けてもよい。
In the above embodiment, three wet
上記実施形態では、赤外放射温度計73は、送風口71と吸引口72との間に設けたが、本発明では、これに限られず、送風口71の上流側に赤外放射温度計73を設けてもよい。また、赤外放射温度計73の他、公知の非接触型の温度計(例えば、キーエンス社製FT−H30)を用いてもよい。
In the above embodiment, the
赤外放射温度計73のうちの1つを用いて、キャスト膜68の側縁部における露出面68aの温度を計測し、これをT1とし、赤外放射温度計73のうちのもう1つを用いて、当該側縁部近傍における流延バンド57の表面57aの温度を計測し、これをT2とし、判別処理を行ってもよい。
Using one of the
湿潤空気供給機61に代えて、赤外放射温度計とともに、二次元ノズルである送風口と吸引口とを備える湿潤空気供給機を用いてもよい。また、キャスト膜68の雰囲気の気圧を減圧する減圧乾燥法によりキャスト膜68を乾燥することも可能である。減圧乾燥法を行うことで、溶媒と水滴の蒸発速度を調整することがより容易になり、キャスト膜68に形成する水滴の大きさ、形状を適宜変更することができる。
Instead of the humid
また、減圧乾燥法により乾燥する方法や、膜面から3〜20mm程度離れた位置に、膜面より冷却され表面に溝を有する凝縮器を設けて、凝縮器の表面で水蒸気(揮発有機溶媒も含む)を凝縮させて乾燥させる方法も適用することができる。前記いずれかの乾燥方法を適用することで、キャスト膜68の露出面への動的な影響を少なくして乾燥させることができるため、より平滑な膜面を得ることができる。 Also, a method of drying by a reduced pressure drying method, or a condenser cooled from the membrane surface and having a groove on the surface at a position about 3 to 20 mm away from the membrane surface, water vapor (volatile organic solvent is also on the surface of the condenser) In addition, a method of condensing and drying can also be applied. By applying any one of the above drying methods, it is possible to reduce the dynamic influence on the exposed surface of the cast film 68 and to dry it, so that a smoother film surface can be obtained.
多孔質フィルムの原料としては、非水溶性溶媒に溶解する高分子化合物(以下、「疎水性ポリマー」と称する)を用いることが好ましい。また、前記疎水性ポリマーだけでも多孔質フィルムを形成することができるが、両親媒性ポリマーを共に用いることが好ましい。 As a raw material for the porous film, it is preferable to use a polymer compound (hereinafter referred to as “hydrophobic polymer”) that is soluble in a water-insoluble solvent. Moreover, although a porous film can be formed only with the said hydrophobic polymer, it is preferable to use an amphiphilic polymer together.
前記各高分子化合物を溶解させて溶液15を調製する溶媒としては、上述したものを適宜選択して用いることができる。
As the solvent for preparing the
(溶媒)
前記溶媒としては、有機溶媒など、ポリマーを溶解させることができる溶媒であれば特に制限はない。例えば、クロロホルム、ジクロロメタン,四塩化炭素、シクロヘキサン、酢酸メチルなどが挙げられる。
(solvent)
The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve the polymer, such as an organic solvent. For example, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, cyclohexane, methyl acetate and the like can be mentioned.
また、キャストするときの溶液15における高分子化合物の濃度は、キャスト膜を形成できる濃度であれば良く、例えば、0.01質量%以上30質量%以下の範囲であることが好ましい。前記高分子化合物の濃度が0.01質量%未満であると、フィルムの生産性に劣り工業的大量生産に適さないおそれがある。また、前記高分子化合物の濃度が30質量%を超える濃度であると、後述する結露乾燥工程において水滴の成長が十分に行われないうちに乾燥してしまうため、好ましい孔サイズをもつような微細空孔構造をつくることが困難になることがある。
Further, the concentration of the polymer compound in the
本発明におけるキャスト膜としては、複数の溶液が膜厚方向に層をなす積層キャスト膜としてもよい。積層キャスト膜が、露出面側に位置する露出層と、露出層と支持体との間に位置する基層とから構成される場合には、露出層をなす溶液における高分子化合物の濃度を、例えば、0.01質量%以上30質量%以下の範囲であることが好ましい。このような積層キャスト膜は、2種類以上の溶液を同時に共流延させて積層させる同時積層共流延、または、複数の溶液を逐次に共流延して積層させる逐次積層共流延により形成することができる。なお、両共流延を組み合わせてもよい。同時積層共流延を行う場合には、フィードブロックを取り付けた流延ダイを用いてもよいし、マルチマニホールド型の流延ダイを用いてもよい。ただし、共流延により多層からなる積層フィルムでは、露出層の厚さが、積層フィルム全体の厚みの0.5〜30%であることが好ましい。また、同時積層共流延を行う場合には、ダイスリットから支持体にドープを流延する際に、高粘度ドープが低粘度ドープにより包み込まれることが好ましく、ダイスリットから支持体にかけて形成される流延ビードのうち、外界と接するドープが内部のドープよりもアルコールの組成比が大きいことが好ましい。 The cast film in the present invention may be a laminated cast film in which a plurality of solutions form layers in the film thickness direction. When the laminated cast film is composed of an exposed layer located on the exposed surface side and a base layer located between the exposed layer and the support, the concentration of the polymer compound in the solution forming the exposed layer is, for example, The range is preferably 0.01% by mass or more and 30% by mass or less. Such a laminated cast film is formed by simultaneous lamination co-casting in which two or more types of solutions are simultaneously co-cast and laminated, or sequential lamination co-casting in which a plurality of solutions are co-cast and laminated sequentially. can do. In addition, you may combine both casting. When performing simultaneous lamination and co-casting, a casting die to which a feed block is attached may be used, or a multi-manifold casting die may be used. However, in the laminated film consisting of multiple layers by co-casting, the thickness of the exposed layer is preferably 0.5 to 30% of the total thickness of the laminated film. In addition, when performing simultaneous lamination and co-casting, it is preferable that the high-viscosity dope is enveloped by the low-viscosity dope when the dope is cast from the die slit to the support, and is formed from the die slit to the support. Of the casting beads, the dope in contact with the outside world preferably has a higher alcohol composition ratio than the inner dope.
(疎水性ポリマー)
前記疎水性ポリマーとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニル重合ポリマー(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロペン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリテトラフルオロエチレンなど)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸など)、ポリラクトン(例えばポリカプロラクトンなど)、ポリアミド又はポリイミド(例えば、ナイロンやポリアミド酸など)、ポリウレタン、ポリウレア、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアロマティックス、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリシロキサン誘導体、セルロースアシレート(トリアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート)などが挙げられる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、膜強度、弾性等の観点から、必要に応じてホモポリマーとしてもよいし、コポリマーやポリマーブレンドの形態をとってもよい。なお、これらのポリマーは必要に応じて2種以上のポリマーの混合物として用いてもよい。光学用途に使う場合には、例えば、セルロースアシレート、環状ポリオレフィンなどが好ましい。
(Hydrophobic polymer)
There is no restriction | limiting in particular as said hydrophobic polymer, According to the objective, it can select suitably according to the objective, For example, vinyl polymer (For example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylamide) , Polymethacrylamide, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropene, polyvinyl ether, polyvinyl carbazole, polyvinyl acetate, polyvinyl carbazole, polytetrafluoroethylene, etc., polyester (for example, polyethylene terephthalate, polyethylene) Naphthalate, polyethylene succinate, polybutylene succinate, polylactic acid, etc.), polylactone (eg polycaprolactone, etc.), polyamide or poly Imides (such as nylon and polyamic acid), polyurethane, polyurea, polybutadiene, polycarbonate, polyaromatics, polysulfone, polyethersulfone, polysiloxane derivatives, cellulose acylate (triacetyl cellulose, cellulose acetate propionate, cellulose acetate) Butyrate). From the viewpoints of solubility, optical physical properties, electrical physical properties, film strength, elasticity, and the like, these may be homopolymers as necessary, or may take the form of copolymers or polymer blends. In addition, you may use these polymers as a mixture of 2 or more types of polymers as needed. For use in optical applications, for example, cellulose acylate and cyclic polyolefin are preferred.
前記両親媒性ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリアクリルアミドを主鎖骨格とし、疎水性側鎖としてドデシル基、親水性側鎖としてカルボキシル基を併せ持つ両親媒性ポリマー、ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコールブロックコポリマー、などが挙げられる。 The amphiphilic polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.For example, polyacrylamide is a main chain skeleton, a dodecyl group is a hydrophobic side chain, and a carboxyl group is a hydrophilic side chain. Examples thereof include an amphiphilic polymer and a polyethylene glycol / polypropylene glycol block copolymer.
前記疎水性側鎖は、アルキレン基、フェニレン基等の非極性直鎖状基であり、エステル基、アミド基等の連結基を除いて、末端まで極性基やイオン性解離基などの親水性基を分岐しない構造であることが好ましい。該疎水性側鎖としては、例えば、アルキレン基を用いる場合には5つ以上のメチレンユニットからなることが好ましい。前記親水性側鎖は、アルキレン基等の連結部分を介して末端に極性基やイオン性解離基、又はオキシエチレン基などの親水性部分を有する構造であることが好ましい。 The hydrophobic side chain is a non-polar linear group such as an alkylene group or a phenylene group, and has a hydrophilic group such as a polar group or an ionic dissociation group up to the terminal except for a linking group such as an ester group or an amide group. It is preferable that the structure does not branch. As the hydrophobic side chain, for example, when an alkylene group is used, it is preferably composed of 5 or more methylene units. The hydrophilic side chain preferably has a structure having a polar part, an ionic dissociation group, or a hydrophilic part such as an oxyethylene group at the end via a linking part such as an alkylene group.
前記疎水性側鎖と前記親水性側鎖との比率は、その大きさや非極性、極性の強さ、疎水性有機溶媒の疎水性の強さなどに応じて異なり一概には規定できないが、ユニット比(疎水性側鎖/親水性側鎖)は3/1〜1/3が好ましい。また、コポリマーの場合、疎水性側鎖の親水性側鎖の交互重合体よりも、疎水性溶媒への溶解性に影響しない範囲で疎水性側鎖と親水性側鎖がブロックを形成するブロックコポリマーであることが好ましい。 The ratio between the hydrophobic side chain and the hydrophilic side chain differs depending on the size, nonpolarity, polarity strength, hydrophobic strength of the hydrophobic organic solvent, etc. The ratio (hydrophobic side chain / hydrophilic side chain) is preferably 3/1 to 1/3. In the case of a copolymer, a block copolymer in which a hydrophobic side chain and a hydrophilic side chain form a block as long as it does not affect the solubility in a hydrophobic solvent, rather than an alternating polymer of hydrophilic side chains of hydrophobic side chains. It is preferable that
前記疎水性ポリマー及び前記両親媒性ポリマーの数平均分子量(Mn)は、1,000〜10,000,000が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましい。 The number average molecular weight (Mn) of the hydrophobic polymer and the amphiphilic polymer is preferably 1,000 to 10,000,000, and more preferably 5,000 to 1,000,000.
前記疎水性ポリマーだけでも、多孔質フィルムを製造することができるが、両親媒性ポリマーと共に用いることが好ましい。 A porous film can be produced using only the hydrophobic polymer, but it is preferably used together with an amphiphilic polymer.
前記疎水性ポリマーと前記両親媒性ポリマーとの組成比率(質量比率)は、99:1〜50:50が好ましく、98:2〜70:30がより好ましい。前記両親媒性ポリマーの比率が1質量%未満であると、均一な多孔質フィルムが得られなくなることがある。一方、前記両親媒性ポリマーの比率が50質量%を超えると、キャスト膜の安定性、特に力学的な安定性が十分に得られなくなることがある。 The composition ratio (mass ratio) between the hydrophobic polymer and the amphiphilic polymer is preferably 99: 1 to 50:50, and more preferably 98: 2 to 70:30. When the ratio of the amphiphilic polymer is less than 1% by mass, a uniform porous film may not be obtained. On the other hand, when the ratio of the amphiphilic polymer exceeds 50% by mass, the stability of the cast film, particularly the mechanical stability, may not be sufficiently obtained.
前記疎水性ポリマー及び前記両親媒性ポリマーは、分子内に重合性基を有する重合性(架橋性)ポリマーであることも好ましい。また、前記疎水性ポリマー及び/又は前記両親媒性ポリマーとともに、重合性の多官能モノマーを配合し、この配合物によりハニカム膜を形成した後、熱硬化法、紫外線硬化法、電子線硬化法等の公知の方法によって硬化処理を施すことも好ましい。 The hydrophobic polymer and the amphiphilic polymer are also preferably polymerizable (crosslinkable) polymers having a polymerizable group in the molecule. In addition, a polymerizable polyfunctional monomer is blended together with the hydrophobic polymer and / or the amphiphilic polymer, and after forming a honeycomb film with the blend, a thermosetting method, an ultraviolet curing method, an electron beam curing method, etc. It is also preferable to perform a curing treatment by a known method.
前記疎水性ポリマー及び/又は前記両親媒性ポリマーと併用される多官能モノマーとしては、反応性の点から多官能(メタ)アクリレートが好ましい。前記多官能(メタ)アクリレートの例としては、ジペンタエリスリトールペンタアクリレ−ト、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールカプロラクトン付加物へキサアクリレート又はこれらの変性物、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー、ウレタンアクリレートオリゴマ−、N−ビニル−2−ピロリドン、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、又はこれらの変性物などが使用できる。これらの多官能モノマーは耐擦傷性と柔軟性のバランスから、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The polyfunctional monomer used in combination with the hydrophobic polymer and / or the amphiphilic polymer is preferably a polyfunctional (meth) acrylate from the viewpoint of reactivity. Examples of the polyfunctional (meth) acrylate include dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol caprolactone adduct hexaacrylate or a modified product thereof, epoxy acrylate oligomer, polyester acrylate oligomer, Urethane acrylate oligomer, N-vinyl-2-pyrrolidone, tripropylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, or a modified product thereof can be used. These polyfunctional monomers are used singly or in combination of two or more from the balance of scratch resistance and flexibility.
前記疎水性ポリマー及び前記両親媒性ポリマーは、分子内に重合性基を有する重合性(架橋性)ポリマーである場合には、前記疎水性ポリマー及び前記両親媒性ポリマーの重合性基と反応しうる重合性の多官能モノマーを併用することも好ましい。 When the hydrophobic polymer and the amphiphilic polymer are a polymerizable (crosslinkable) polymer having a polymerizable group in the molecule, they react with the polymerizable group of the hydrophobic polymer and the amphiphilic polymer. It is also preferable to use a polymerizable polyfunctional monomer in combination.
前記エチレン性不飽和基を有するモノマーの重合は、光ラジカル開始剤又は熱ラジカル開始剤の存在下、電離放射線の照射又は加熱により行うことができる。従って、エチレン性不飽和基を有するモノマー、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤、マット粒子及び無機フィラーを含有する塗液を調製し、該塗液を透明支持体上に塗布後電離放射線又は熱による重合反応により硬化して反射防止フィルムを形成することができる。 Polymerization of the monomer having an ethylenically unsaturated group can be carried out by irradiation with ionizing radiation or heating in the presence of a photo radical initiator or a thermal radical initiator. Accordingly, a coating liquid containing a monomer having an ethylenically unsaturated group, a photo radical initiator or a thermal radical initiator, mat particles and an inorganic filler is prepared, and the coating liquid is applied on a transparent support and then ionizing radiation or heat is applied. It can be cured by a polymerization reaction to form an antireflection film.
前記光ラジカル開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−アルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類や芳香族スルホニウム類が挙げられる。 Examples of the photo radical initiator include acetophenones, benzoins, benzophenones, phosphine oxides, ketals, anthraquinones, thioxanthones, azo compounds, peroxides, 2,3-alkyldione compounds, disulfides Examples include compounds, fluoroamine compounds and aromatic sulfoniums.
前記アセトフェノン類としては、例えば、2,2−エトキシアセトフェノン、p−メチルアセトフェノン、1−ヒドロキシジメチルフェニルケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−4−メチルチオ−2−モルフォリノプロピオフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノンなどが挙げられる。 Examples of the acetophenones include 2,2-ethoxyacetophenone, p-methylacetophenone, 1-hydroxydimethylphenyl ketone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-4-methylthio-2-morpholinopropiophenone, 2 -Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone and the like.
前記ベンゾイン類としては、例えば、ベンゾインベンゼンスルホン酸エステル、ベンゾイントルエンスルホン酸エステル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどが挙げられる。 Examples of the benzoins include benzoin benzene sulfonate, benzoin toluene sulfonate, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, and benzoin isopropyl ether.
前記ベンゾフェノン類としては、例えば、ベンゾフェノン、2,4−クロロベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン、p−クロロベンゾフェノンなどが挙げられる。 Examples of the benzophenones include benzophenone, 2,4-chlorobenzophenone, 4,4-dichlorobenzophenone, p-chlorobenzophenone, and the like.
前記ホスフィンオキシド類としては、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシドなどが挙げられる。 Examples of the phosphine oxides include 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide.
前記光ラジカル開始剤としては、最新UV硬化技術(P.159,発行人;高薄一弘,発行所;(株)技術情報協会,1991年発行)にも種々の例が記載されている。また、市販の光開裂型の光ラジカル重合開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製のイルガキュア(651,184,907)等が好ましい例として挙げられる。 Various examples of the photo radical initiator are also described in the latest UV curing technology (P.159, issuer; Kazuhiro Takasawa, publisher; Technical Information Association, Inc., published in 1991). Further, as a commercially available photocleavable photoradical polymerization initiator, Irgacure (651, 184, 907) manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. and the like are preferable examples.
前記光ラジカル開始剤は、多官能モノマー100質量部に対して、0.1〜15質量部の範囲で使用することが好ましく、1〜10質量部の範囲で使用することがより好ましい。 The photo radical initiator is preferably used in the range of 0.1 to 15 parts by mass and more preferably in the range of 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyfunctional monomer.
なお、前記光重合開始剤に加えて、光増感剤を用いてもよい。外光増感剤の具体例として、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、ミヒラーのケトン、チオキサントン、などが挙げられる。 In addition to the photopolymerization initiator, a photosensitizer may be used. Specific examples of the external photosensitizer include n-butylamine, triethylamine, tri-n-butylphosphine, Michler's ketone, and thioxanthone.
前記熱ラジカル開始剤としては、例えば、有機過酸化物、無機過酸化物、有機アゾ化合物、有機ジアゾ化合物、などを用いることができる。 As said thermal radical initiator, an organic peroxide, an inorganic peroxide, an organic azo compound, an organic diazo compound, etc. can be used, for example.
具体的には、有機過酸化物としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ハロゲンベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化アセチル、過酸化ジブチル、クメンヒドロぺルオキシド、ブチルヒドロぺルオキシドなどが挙げられる。前記無機過酸化物としては、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等が挙げられる。前記アゾ化合物としては、例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(プロピオニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)等が挙げられる。前記ジアゾ化合物としては、例えば、ジアゾアミノベンゼン、p−ニトロベンゼンジアゾニウム等が挙げられる。 Specific examples of the organic peroxide include benzoyl peroxide, halogen benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetyl peroxide, dibutyl peroxide, cumene hydroperoxide, and butyl hydroperoxide. Examples of the inorganic peroxide include hydrogen peroxide, ammonium persulfate, and potassium persulfate. Examples of the azo compound include 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (propionitrile), 1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile), and the like. Examples of the diazo compound include diazoaminobenzene, p-nitrobenzenediazonium, and the like.
10 多孔質フィルム製造工程
11 キャスト工程
12 判別工程
13 水滴形成成長工程
14 水滴蒸発工程
15 溶液
16 多孔質フィルム
61 湿潤空気供給機
68 キャスト膜
68a 露出面
68b 支持面
71 送風口
72 吸引口
73 赤外放射温度計
75 温調機
80 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
レイリー数Raが式(1)を満足する前記キャスト膜について、前記水滴形成成長工程を行うことを特徴とする多孔質フィルムの製造方法。
(式1) Ra=(g・β・x3 ・|T1−T2|)/(ν・α)<5000
(ただし、重力加速度をg、前記キャスト膜の前記露出面の温度をT1、前記支持体の前記表面と接する前記キャスト膜の支持面側の温度をT2、前記キャスト膜の膜厚をx、前記キャスト膜における前記溶液の熱膨張率、動粘性率及び温度伝導度を、β、ν、αとする。) A forming step of casting a solution containing a polymer and a solvent on a support whose surface temperature is adjusted to be substantially constant to form a cast film on the support, a temperature TA1, a dew point, and a condensation point of the solvent Is applied to the exposed surface of the cast film, and while the solvent contained in the cast film is evaporated, water droplets are formed on the exposed surface of the cast film by condensation to grow the water droplets. In a method for producing a porous film, comprising: a water droplet formation growth step; and a water droplet evaporation step in which dry air is applied to the exposed surface to evaporate the water droplets submerged in the cast film.
A method for producing a porous film, comprising performing the water droplet formation growth step on the cast film having a Rayleigh number Ra satisfying the formula (1).
(Expression 1) Ra = (g · β · x 3 · | T1-T2 |) / (ν · α) <5000
(However, the acceleration of gravity is g, the temperature of the exposed surface of the cast film is T1, the temperature of the support surface side of the cast film in contact with the surface of the support is T2, the film thickness of the cast film is x, (The thermal expansion coefficient, kinematic viscosity, and temperature conductivity of the solution in the cast film are β, ν, and α.)
|T1−T2|の値を0℃以上5℃以下の範囲で略一定に保持することを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項記載の多孔質フィルムの製造方法。 Adjusting at least one of the temperature of the conditioned air or the humid air, the dew point, the condensation point of the solvent, the temperature of the surface of the support,
The method for producing a porous film according to any one of claims 1 to 3, wherein the value of | T1-T2 | is kept substantially constant in a range of 0 ° C or higher and 5 ° C or lower.
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