特許 7585836 高分子薄膜の製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】高分子薄膜の製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 59/02 20060101AFI20241112BHJP

   B29C 41/24 20060101ALI20241112BHJP

   B29C 41/36 20060101ALI20241112BHJP

   B29L 7/00 20060101ALN20241112BHJP

【ＦＩ】

B29C59/02 Z

B29C41/24

B29C41/36

B29L7:00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021017069

(22)【出願日】2021-02-05

(65)【公開番号】P2021142746

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-12-08

(31)【優先権主張番号】P 2020041532

(32)【優先日】2020-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】冨永 善章

(72)【発明者】

【氏名】野田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】山本 清人

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１１６９５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／２０８３５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１２６２００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－１１４２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０８１０７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ５９／０２

Ｂ２９Ｃ ４１／２４

Ｂ２９Ｃ ４１／３６

Ｂ２９Ｌ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

特定形状を有する高分子薄膜を製造する製造装置であって、
表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が前記特定形状であるモールドと、
前記モールドを供給するモールド供給手段と、
前記モールド供給手段により搬送される前記モールドの前記凸部の天面を被覆するように、前記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布する塗布ユニットと、
前記塗布ユニットよりも前記モールドの搬送方向下流側にあり、塗布された前記高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成する乾燥ユニットと、
一方の面に凹凸が形成され伸縮性を有する転写シートを供給する転写シート供給手段と、
前記乾燥ユニットよりも前記モールドの搬送方向下流側にあり、前記転写シート供給手段により供給される前記転写シートの前記凹凸が形成された面をモールドの前記凹凸が形成された面に押しつけて、モールドの前記凸部の天面に形成された前記高分子皮膜を転写シートに転写する転写ユニットと、
前記転写シートを伸ばすか１回以上伸縮させることで、前記転写された高分子皮膜を転写シートから剥離して高分子薄膜を得る剥離ユニットと、
前記転写シートから剥離された前記高分子薄膜を回収する回収ユニットと、を備えた高分子薄膜の製造装置。

【請求項2】

前記転写ユニットが加熱手段を備えている、請求項１の高分子薄膜の製造装置。

【請求項3】

特定形状を有する高分子薄膜を製造する製造方法であって、
表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が前記特定形状であるモールドを搬送し、
次いで、前記搬送されたモールドの前記凸部の天面を被覆するように、前記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布し、
次いで、塗布された前記高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成し、
次いで、前記モールドの凹凸が形成された面に、一方の面に凹凸が形成され伸縮性を有する転写シートの当該凹凸が形成された面を押しつけて、モールドの前記凸部の天面に形成された前記高分子皮膜を転写シートに転写し、
次いで、前記転写シートを伸ばすか１回以上伸縮させて、前記転写された高分子皮膜を前記転写シートから剥離して高分子薄膜を得て、転写シートから剥離された高分子薄膜を回収する、高分子薄膜の製造方法。

【請求項4】

前記モールドの前記凸部の天面に形成された前記高分子皮膜を加熱しながら前記転写シートに転写する、請求項３の高分子薄膜の製造方法。

【請求項5】

前記転写シートの表面自由エネルギーが、前記モールドの表面自由エネルギーよりも大きい、請求項３または４の高分子薄膜の製造方法。

【請求項6】

前記転写シートの表面自由エネルギーが、１０ｍＪ／ｍ^２以上６０ｍＪ／ｍ^２以下である、請求項３から５のいずれかの高分子薄膜の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特定形状を有するモールド上へ高分子材料を塗布した後に、剥離回収することにより、特定形状を有する高分子薄膜を製造する方法およびその装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特定形状を有する高分子薄膜の製造方法として、特定形状を有するモールド上に高分子材料を塗布し、乾燥前に該高分子材料とは別の水溶性高分子膜上に転写した後、水溶性高分子を水で溶解して、特定形状を有する高分子膜を得る方法がある。（例えば、特許文献１、２）。

【0003】

しかしながら、特許文献１、２の方法では、水溶性高分子膜として犠牲膜を塗布し、その後、水溶性高分子膜を溶解して、高分子膜を取り出す工程が必要であり、工程が煩雑で、生産性が低いという問題があった。

【0004】

この問題を解決するために、特許文献３には、犠牲膜を使わない特定形状を有する高分子薄膜の製造方法が開示されている。具体的に特許文献３には、以下の工程を順に行う高分子薄膜の製造方法が開示されている。
（ａ）表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が特定形状である、伸縮性を有するモールドを搬送する。
（ｂ）搬送されたモールドの凸部の天面を被覆するように、凹凸が形成された面に高分子材料を塗布する。
（ｃ）塗布された高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成する。
（ｄ）モールドを伸ばすか１回以上伸縮させて、乾燥した高分子皮膜を凸部の天面から剥離して高分子薄膜を得る。
（ｅ）モールドから剥離された高分子薄膜を回収する。

【0005】

特許文献３によれば、水溶性高分子膜として犠牲膜を塗布し、その後、水溶性高分子膜を溶解して、高分子膜を取り出す工程が省けるため、高分子膜製造の低コスト化と生産性の向上が図れるとされている。また、水溶性高分子膜を溶解する工程がなく、高分子膜を乾燥した状態で回収できるため、微粒子としても取り扱い可能であり、用途の拡大が図れるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２００６／０２５５９２号

【文献】国際公開第２００８／０５０９１３号

【文献】国際公開第２０１９／１１６９５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献３に記載の高分子薄膜の製造方法では、モールドの凸部の天面から高分子皮膜を剥離するためにモールドを伸縮させた際に、モールドの凸部と凸部との間の部分も伸縮するので、この部分に塗布されて乾燥した細い糸状の高分子被膜も一緒に剥離する可能性がある。この部分の高分子皮膜が剥離すると、特定形状を有する高分子薄膜だけでなく、糸状の高分子薄膜も一緒に回収してしまうことになる。特定形状を有する高分子薄膜以外の高分子薄膜が多少混じっていても特段問題のない用途であればいいが、特定形状を有する高分子薄膜だけしか利用できない用途であると、回収後に特定形状を有する高分子薄膜だけを選別する必要があるので、手間がかかる懸念がある。

【0008】

本発明は、特定形状を有する高分子薄膜を、効率良く連続的かつ均一に製造する方法と、その製造方法を実現する製造装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決する本発明の高分子薄膜の製造装置は、特定形状を有する高分子薄膜を製造する製造装置であって、
表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が前記特定形状である、モールドと、
上記モールドを供給するモールド供給手段と、
上記モールド供給手段により搬送される上記モールドの上記凸部の天面を被覆するように、上記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布する塗布ユニットと、
上記塗布ユニットよりも搬送方向下流側にあり、塗布された上記高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成する乾燥ユニットと、
伸縮性を有する転写シートを供給する転写シート供給手段と、
上記乾燥ユニットよりも搬送方向下流側にあり、上記転写シート供給手段により供給される上記転写シートの一方の面をモールドの上記凹凸が形成された面に押しつけて、モールドの上記凸部の天面に形成された上記高分子皮膜を転写シートに転写する転写ユニットと、
上記転写シートを伸ばすか１回以上伸縮させることで、上記転写された高分子皮膜を転写シートから剥離して高分子薄膜を得る剥離ユニットと、
上記転写シートから剥離された、上記高分子薄膜を回収する回収ユニットと、を備えている。

【0010】

また、上記課題を解決する本発明の製造方法は、特定形状を有する高分子薄膜を製造する製造方法であって、
表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が上記特定形状であるモールドを搬送し、
次いで、上記搬送されたモールドの上記凸部の天面を被覆するように、上記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布し、
次いで、塗布された上記高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成し、
次いで、上記モールドの凹凸が形成された面に、伸縮性を有する転写シートの一方の面を押しつけて、モールドの上記凸部の天面に形成された上記高分子皮膜を転写シートに転写し、
次いで、上記転写シートを伸ばすか１回以上伸縮させて、上記転写された高分子皮膜を上記転写シートから剥離して上記高分子薄膜を得て、転写シートから剥離された高分子薄膜を回収する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、凹凸フィルム上に高分子材料を直接塗布し、高分子材料に特定形状を付与した後に、伸縮性を有する転写シート上に転写し、高分子薄膜を乾燥した状態で回収することができる。

【0012】

従来技術のように水溶性高分子膜として犠牲膜を塗布し、その後、水溶性高分子膜を溶解して、高分子膜を取り出す工程が省けるため、高分子膜製造の低コスト化と生産性の向上が図れる。また、本発明は、水溶性高分子膜を溶解する工程がなく、高分子膜を乾燥した状態で回収できるため、微粒子としても取り扱い可能であり、用途の拡大が図れる。

【0013】

さらに、本発明では、特定形状を有する高分子薄膜だけを効率良く連続的かつ均一に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の高分子薄膜の製造装置の断面概略図である。

【図2】図２は、本発明に適用するモールドの一例の概略図である。図２（ａ）は凸部の天面が円形のモールド、図２（ｂ）は凸部の天面が多角形のモールドである。

【図3】図３は、本発明の高分子薄膜の製造装置の剥離ユニットを断面からみた概略図である。

【図4】図４は、本発明の別態様の高分子薄膜の製造装置の断面概略図である。

【図5】図５は、本発明の別態様の高分子薄膜の製造装置の断面概略図である。

【図6】図６は、本発明の別態様の高分子薄膜の製造装置の断面概略図である。

【図7】図７は、モールドの凸部の天面に高分子皮膜が形成されている様子を示す概略図である。

【図8】図８は、本発明に用いられる剥離ユニットにおける高分子薄膜および転写シートの挙動を示す概略図である。

【図9】図９は、本発明の製造方法の途中段階で得られる転写シートと高分子薄膜との積層体を電子顕微鏡により観察した写真である。

【図10】図１０は、実施例１により製造された特定形状を有する高分子薄膜を電子顕微鏡により観察した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の特定形状を有する高分子薄膜の製造装置は、少なくとも以下の（ａ）～（ｉ）の機器あるいは部材を備えている。
（ａ）表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が上記特定形状である、モールド。
（ｂ）上記モールドを供給、搬送するモールド供給手段。
（ｃ）上記モールド供給手段により搬送される上記モールドの上記凸部の天面を被覆するように、モールドの上記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布する塗布ユニット。
（ｄ）上記塗布ユニットよりも搬送方向下流側にあり、塗布された高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成する乾燥ユニット。
（ｅ）伸縮性を有する転写シート。
（ｆ）上記転写シートを供給、搬送する転写シート供給手段。
（ｇ）上記乾燥ユニットよりも上記モールドの搬送方向下流側にあり、上記転写シート供給手段により供給される上記転写シートの一方の面をモールドの上記凹凸が形成された面におしつけて、モールドの上記凸部の天面に形成された上記高分子皮膜を転写シートに転写する転写ユニット。
（ｈ）上記転写シートを伸ばすか１回以上伸縮させることで、上記転写された高分子皮膜を転写シートから剥離して高分子薄膜を得る剥離ユニット。
（ｉ）上記転写シートから剥離された上記高分子薄膜を回収する回収ユニット。

【0016】

図１は本発明の高分子薄膜の製造装置の一例を断面から見た概略図である。図２は、本発明に適用するモールドの一例の概略図である。図２（ａ）はモールドの天面が円形、図２（ｂ）は凸部の天面が多角形のモールドを表面および断面から見た概略図である。モールド１１の表面に凹凸構造をなす凸部１５の天面１５ａは、最終的に得ようとする高分子薄膜１６を特定形状とするために、その特定形状に対応した形状となっている。高分子薄膜１６の製造装置１０は、表面に凹凸が形成されたモールド１１の凸部１５の天面１５ａを被覆するように、高分子材料を含む塗布材料１３を塗布し、塗布材料１３を乾燥させて高分子皮膜１４を形成した後、高分子皮膜１４を伸縮性を有する転写シート５１の一方の面に転写して、転写シート５１の伸縮により高分子皮膜１４を剥離して高分子薄膜１６を得て、回収ユニット８０により凸部１５の天面１５ａと同じ形状である特定形状を有する高分子薄膜１６を回収する。

【0017】

なお、高分子材料を含む塗布材料１３は、溶媒により高分子材料を溶解させたものであっても、加熱により高分子材料を溶融させたものであってもよい。塗布の容易性を考慮すると塗布材料１３の粘度調整や固形分濃度調整が容易であるので、溶媒により高分子材料を溶解させたものを選択するのが好ましい。

【0018】

図１に示すように、本発明の高分子薄膜１６の製造装置１０は、表面に凹凸が形成されたロール状のモールド１１、モールド１１を駆動搬送させるモールド供給手段２０、モールド１１の表面に塗布材料１３を塗布する塗布ユニット３０、塗布された塗布材料１３を乾燥させる乾燥ユニット４０、ロール状の伸縮性を有する転写シート５１、転写シート５１を駆動搬送させる転写シート供給手段５０、モールド１１の表面から高分子皮膜１４を転写シート５１の一方の面に転写する転写ユニット６０、転写シート５１から高分子皮膜１４を剥離する剥離ユニット７０、および剥離した高分子薄膜１６を回収する回収ユニット８０を備えている。各構成の概要は以下のとおりである。

【0019】

ロール状のモールド１１は、表面に凹凸が形成され、その凸部１５の天面１５ａは円形（図２（ａ）参照）または多角形（図２（ｂ）参照）の特定形状を有している。モールド１１は塗布材料１３に用いられる溶媒等の薬品への耐薬品性がある材料からなり、均一に塗布材料１３を塗布するために均一な厚みであることが好ましい。ここで、耐薬品性があるとは、ＪＩＳ－Ｋ－６２５８（２００３年版）に準じた試験において、モールド１１を塗布材料１３に用いられる薬品に、常温で７２時間浸漬させた場合の体積変化率が５％以下であることをいう。耐薬品性がないと、モールド１１の表面が薬品により膨潤し、高分子皮膜１４の剥離が阻害される場合や、モールド１１の表面の凹凸が崩れる場合があるため、耐薬品性があることが好ましい。

【0020】

モールド供給手段２０は、ロール状に巻かれたモールド１１を巻き出していく巻出ロール２１、巻き出されたモールド１１を巻き取る巻取ロール２２、モールド１１を一定の速度で搬送する駆動ロール２３、図示はしないが各ロールを回転させる駆動手段、および、モールドの搬送経路に合うようにガイドロール２１ａ、２２ａを備えている。巻出ロール２１および巻取ロール２２は搬送張力を調整できることが好ましく、搬送中のモールド１１の搬送方向に対する伸び量が１％以下となるように張力を制御することが好ましい。モールド１１の搬送速度の調整はニップロール２４と対向して配置される駆動ロール２３により行われる。

【0021】

塗布ユニット３０は、塗布材料１３をモールド１１の幅方向に均一かつ連続的に一定に塗布することができるものであればよい。例えば、図１に示したようなスリットダイ３１からなる吐出器と連続的に定量の塗布材料を供給できる送液機構などを組み合わせた構造のものでよい。また、スリットダイ３１の吐出先端面とモールド１１との間隔を高精度に維持するために、モールド１１の塗布面の反対側に支持ロール３２を配してもよい。スリットダイ３１の位置を左右で高い分解能で位置調整できるような位置調整機構を設けることも好ましい。

【0022】

乾燥ユニット４０として、塗布された塗布材料１３を短時間で乾燥させるために、熱風や遠赤外線などの加熱手段を備えていることが好ましい。また、揮発した溶媒を回収または排気するための局所排気装置を備えていてもよい。

【0023】

ロール状の伸縮性を有する転写シート５１は、高分子皮膜１４を転写するための表面を有しており、表面は平滑であっても微小な凹凸が形成されていてもよい。表面が平滑な場合には、転写の際に高分子皮膜１４との接触面積が大きくなるため、良好な転写が行える。一方で、微小な凹凸が形成されている場合には、高分子皮膜１４を剥離する際に、高分子皮膜１４との接触面積が小さくなるため、良好な剥離が行える。最終的に得たい高分子薄膜１６に応じて、転写シート５１の表面の形状はどちらを選択してもよい。

【0024】

転写シート供給手段５０は、転写シート５１を巻き出していく巻出ロール５２、巻き出された転写シート５１を巻き取る巻取ロール５３、転写シート５２を一定の速度で搬送する駆動ロール５５、５６、図示はしないが各ロールを回転させる駆動手段、および、転写シート５１の搬送経路に合うようにガイドロール５２ａ、５３ａを備えている。巻出ロール５２および巻取ロール５３は搬送張力を調整できることが好ましく、搬送中の転写シート５１の搬送方向に対する伸び量が１０％以下となるように張力を制御することが好ましい。転写シート５１の搬送速度の調整はニップロール７３と対向して配置される駆動ロール５５、およびニップロール７４と対向して配置される駆動ロール５６により行われる。

【0025】

転写ユニット６０は、転写する際にモールド１１を支持するニップロール６２、モールド１１の凹凸が形成された面と転写シート５１の一方の面とが接触するように挟圧するニップロール６１を備えている。図示はしないが各ロールを駆動させる駆動手段、および、各ロールを加熱する加熱手段を備えていることが好ましい。

【0026】

剥離ユニット７０は、ニップロール７３、張力調整ロール７５およびニップロール７４を結ぶ搬送経路である剥離区間において、転写シート５１の搬送にかかる張力を遮断する張力遮断機構として機能するニップロール７３、駆動ロール５５、ニップロール７４および駆動ロール５６と、転写シート５１から高分子皮膜１４を剥離するのに必要な伸度まで転写シート５１を伸ばすための張力を調整する張力調整機構として機能する張力調整ロール７５とを備えている。張力遮断機構として機能する、ニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６で挟圧することにより、転写シート供給手段５０で発生させた張力を遮断することが好ましい。張力調整機構としては、転写シート５１の長さを、転写シート５１から高分子皮膜１４を剥離するのに必要な分まで伸ばすことができればよい。具体的には、張力調整ロール７５により、ニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６で把持された転写シート５１を、転写シート５１の高分子皮膜１４が転写した面とは反対の面から張力を与え、転写シート５１を伸ばす機構が好ましい。発明者らの検討によれば、転写シート５１の長さを、張力付与前の剥離区間の長さの２倍以上に伸ばせることが好ましい。

【0027】

回収ユニット８０は、転写シート５１から剥離した高分子薄膜１６を回収する手段を備えている。回収手段としては、真空ポンプなどの負圧発生装置８２に接続された、吸引ノズル８１を利用したものが好ましい。それ以外にも、転写シート５１に転写した高分子皮膜１４に液体を流して、液体中に高分子薄膜１６が分散するように回収する方法を用いてもよい。また、いずれの回収手段を用いた場合においても、回収手段により回収された高分子薄膜１６を集めるために、不織布やメンブレンフィルタなどの捕集材８３を、高分子薄膜１６が流れていく経路に設置しておくのが好ましい。

【0028】

高分子薄膜１６の製造装置１０による一連の製造動作は以下のとおりである。モールド１１は巻出ロール２１から巻出され、塗布ユニット３０、乾燥ユニット４０、転写ユニット６０の経路を経て、巻取ロール２２に巻き取られた状態とする。モールド１１はモールド供給手段２０によって搬送に必要な一定の張力が付与され、駆動ロール２３の回転により、所定の速度で搬送されている。転写シート５１は巻出ロール５２から巻出され、転写ユニット６０、剥離ユニット７０、回収ユニット８０の経路を経て、巻取ロール５３に巻き取られた状態とする。転写シート５１は転写シート供給手段５０によって搬送に必要な一定の張力が付与され、駆動ロール５５および駆動ロール５６の回転により、モールド１１の搬送速度と同一の速度で搬送されている。そして、塗布ユニット３０によってモールド１１の凸部１５の天面１５ａを被覆するように高分子材料を含む塗布材料１３を塗布する。塗布した後、乾燥ユニット４０を通過することによって、塗布材料１３中に残留している溶媒が揮発し、モールド１１の凸部１５の天面１５ａに、天面１５ａの特定形状を有する高分子皮膜１４が形成される。その後、転写ユニット６１のニップロール６１とニップロール６２により、モールド１１の凹凸が形成された面と転写シート５１の一方の面とが接触するように挟圧されることで、高分子皮膜１４がモールド１１の凸部の天面から転写シート５１へと転写される。その後、高分子皮膜１４を転写シート５１へ転写したモールド１１はそのまま巻取ロール２２に巻き取られていく。高分子皮膜１４が転写された転写シート５１は、剥離ユニット７０のニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６に挟圧されることにより、搬送張力から遮断された状態となり、加えて張力調整ロール７５により張力が付与される。張力が付与された転写シート５１は、その張力に応じて伸長する。このとき、溶媒が揮発して乾燥した高分子皮膜１４が伸長可能な長さ以上に転写シート５１が伸ばされると、高分子皮膜１４はその伸び量に追従できず、転写シート５１と高分子皮膜１４との積層界面、つまり高分子皮膜１４と転写シート５１の表面との界面において、剥離が発生し、高分子薄膜１６が転写シートから浮いた状態となる。発明者らの検討によれば、転写シート５１を２００％以上伸ばせば、ほぼ確実に高分子皮膜１４を転写シート５１から剥離できる。剥離ユニット７０での転写シート５１の表面には、真空ポンプなどの負圧発生装置８２により負圧に制御された吸引ノズル８１が設置されているため、転写シート５１から剥離した高分子薄膜１６は圧力の低い方へ吸い寄せられ、吸引ノズル８１と負圧発生装置８２との間に設置された不織布状の捕集材８３に捕捉されることとなる。高分子薄膜１６が回収された転写シート５１はそのまま巻取ロール５３に巻き取られていく。上記動作が連続的に行われる。

【0029】

上記装置構成および動作により、特定形状を有する高分子薄膜１６を形成することができる。モールド１１の凸部１５の天面１５ａと転写シート５１とが接触する部分の高分子皮膜１４だけが転写シート５１に転写することにより、形状が均一な高分子薄膜１６を精度よく転写することができる。また、塗布ユニット３０としてスリットダイ３１を用いることにより、高分子薄膜１６の形成に必要な量だけ高分子材料を塗布することが出来るため、材料コストを低減することができる。

【0030】

さらに剥離ユニット７０において転写シート５１を伸縮させて、転写シート５１の表面から高分子皮膜１４を剥離して高分子薄膜１６を形成し、回収ユニット８０において高分子薄膜１６を吸引により回収するため、回収された高分子薄膜１６は乾燥した状態であるため、取扱いが容易となり、用途の拡大が図れる。巻取ロール２２に巻き取られたモールド１１、および、巻取ロール５３に巻き取られた転写シート５１は、劣化した時点や欠点が発生した時点で交換するように管理すればよく、モールド１１および転写シート５１にかかるコストを低く抑えることができる。

【0031】

次に各部の構成について図１から図６を参照しながら詳細に説明する。モールド１１は、表面に微細な凹凸構造が加工されており、ロール状に巻き取り可能である。表面の凹凸構造としては、凸部１５が最密充填で配置されたものが適している。これは、モールド１１の総面積に対する凸部１５の天面１５ａの面積占有率が大きくなることにより、塗布材料１３を塗布した際に、より多くの高分子薄膜１６が得られることに加え、塗布の安定性が増すためである。図２に示すように、凸部１５の天面１５ａの形状としては、円形（図２（ａ））または多角形（図２（ｂ））等が例示することができる。天面１５ａの形状は、凹凸が形成された面から見て、幾何学的に完全である必要はなく、それぞれの形状に類似していると認識できればよいため、略円形または略多角形であってもよい。凸部１５の形状として、好ましくは天面１５ａの面積が３０００～１００００μｍ^２、高さが１０μｍ～２００μｍの柱状であり、より好ましくは天面１５ａの面積５０００～１８００μｍ^２、高さが５０～１００μｍの柱状で、凹凸が形成された面から見て、最密充填で配置されていることが好ましい。最密充填配置における凹部の幅（隣接する凸部１５の間隔）は、凹凸構造が加工可能な範囲の中で小さくすることが好ましく、５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。適用するモールド１１の材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂のどれでもよいが、凹凸構造の付与が比較的容易である熱可塑性樹脂が適している。例えば、ポリエ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等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、またはポリ塩化ビニル系樹脂などが好適に用いられるが、塗布材料１３に用いられる薬品に対する耐薬品性を考慮し、適した材料を選定することがより好ましい。

【0032】

モールド供給手段２０は、ロール状に巻かれたモールド１１からモールド１１を巻き出していく巻出ロール２１と、巻き出されたモールド１１を巻き取る巻取ロール２２と、モールド１１を一定の速度で搬送する駆動ロール２３、図示はしないが各ロールを回転させる駆動手段、および、モールドの搬送経路に合うようにガイドロール２１ａ、２２ａを備えている。各ロールを駆動させる駆動手段としては、モールド１１に付加する搬送張力を調整できることが好ましい。搬送張力の調整は１Ｎ～１００Ｎの範囲で０．１Ｎの分解能で調整できることが好ましい。モールド１１の搬送速度を決める駆動手段として、駆動ロール２３が設けられる。駆動力をモールド１１に伝え、設定した速度でモールド１１の搬送を行うことができる。駆動ロール２３は図示しないモータ等の駆動手段と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。速度として好ましくは１～３０ｍ／分の範囲で搬送し、高分子材料を含む塗布材料１３を高精度に塗布しながら生産性を高くすることもできる。

【0033】

また、モールド蛇行修正機構を設けることが安定的にモールド１１を搬送するために好ましい。モールド蛇行抑制機構の好ましい形態は、図１に示すように、モールド１１の搬送経路において、モールド１１の端部の位置を検知する端部検出センサー２８と、検出された値に基づいて巻出ロール２１および巻取ロール２２の移動を制御することにより、モールド１１の搬送位置を調整するためのコントローラ２７を、それぞれ１台ずつあるいは複数台ずつ有する。

【0034】

巻出ロール２１および巻取ロール２２の駆動手段としては、モールド１１の搬送方向に対して鉛直な方向に、それぞれのロールの位置を調整できるものが好ましい。端部検出センサー２８からの値に基づき、移動させたい方向に移動量を調整する構造が好ましい。上記のモールド１１の蛇行抑制機構を備えることにより、塗布材料１３の塗布位置を一定に保つことができるため、均一な厚さ、および形状の高分子薄膜１６を形成することができる。

【0035】

塗布ユニット３０は、モールド１１の搬送過程において、乾燥ユニット４０よりも搬送方向上流側に配置され、スリットダイ３１とこれに接続された塗布材料供給機構を備える。スリットダイ３１は、モールド１１の表面凹凸構造が形成された面に高分子材料を含む塗布材料１３を塗布できるように対向させる。均一な塗布膜を形成するためには、スリットダイ３１とモールド１１との間隔が高精度に均一に保持されることが好ましく、図１に示すように、支持ロール３２を表面凹凸構造が形成された面とは逆側の面からモールド１１を支持するように配置することが好ましい。ここで、スリットダイ３１とモールド１１の間隔について、スリットダイ３１の吐出面とモールド１１の表面の凸部１５の天面１５ａとの距離が１０μｍ～５００μｍの間隔で位置を制御できるようにしておくことが好ましい。また、搬送方向と鉛直な方向における間隔（スリットダイ３１と天面１５ａとの距離）の精度としては、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下である。また、本発明における精度を実現するために支持ロール３２の真直度および回転振れは５μｍ以下が好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。なお、ここではスリットダイ３１を用いた塗布方式を例示しているが、他の塗布方式であってもよい。

【0036】

塗布材料供給機構としては、目標とする膜厚に応じた送液を連続的かつ均一に行えればよい。例えば、シリンジポンプやチューブポンプなどを用いた定量送液や、圧縮空気と圧力調節機構とを用いた定圧送液のどちらを選択してもよいが、モールド１１の搬送速度を変更した場合の塗布材料１３の送液量が容易に計算できる定量送液を選択することが好ましい。

【0037】

転写シート５１は、伸縮性を有し、ロール状に巻き取り可能である。転写シート５１の搬送方向に平行な方向における伸び量としては２００％以上であることが好ましいが、破断までの許容伸び量を考慮して、伸縮破断率は３００％以上であることがより好ましい。ここで、伸縮破断率とは、ＪＩＳ－Ｃ－２１５１（２００６年版）にて定義される値であり、引張り力を付与した際に、転写シート５１が破断した時点での転写シート５１の長さを、引張り力を付与する前の転写シート５１の長さで除した値である。伸縮後の寸法復元率を表す復元率については、伸度３００％まで伸ばされた後の復元率が９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましい。伸びた後の復元率が高いことにより、高分子皮膜１４と転写シート５１との剥離が促進されるだけでなく、転写シート５１を繰り返し利用することができる。

【0038】

転写シート５１の高分子皮膜を転写する表面の形状は平滑であっても微小な凹凸が形成されていてもよい。微細な凹凸を形成する場合、凹凸構造としては、凹凸が形成された面から見て、幾何学的に完全である必要はなく、それぞれの形状に類似していると認識できればよいため、略円形または略多角形であってもよい。凸部の形状として、好ましくは凸部の天面の面積が１～１０００μｍ^２、高さが１μｍ～１００μｍの柱状であり、より好ましくは天面の面積５～５００μｍ^２、高さが５～５０μｍの柱状で、凹凸が形成された面から見て、最密充填で配置されていることが好ましい。最密充填配置における凹部の幅（隣接する凸部の間隔）は、凹凸構造が加工可能な範囲の中で小さくすることが好ましく、５０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。適用する転写シート５１の材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂のどれでもよいが、高い伸縮性と復元率とに加え、凹凸構造の付与が比較的容易である熱硬化性樹脂が適している。例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタン、スチレンブタジエンゴム等が好適に用いられる。

【0039】

転写シート５１の表面自由エネルギーは、モールド１１の表面自由エネルギーよりも大きいことが好ましい。転写シート５１の表面自由エネルギーがモールド１１の表面自由エネルギーより大きいことで、モールド１１の表面に形成された高分子皮膜１４を効率よく転写することができる。

【0040】

また、転写シート５１の表面に表面処理することで、表面自由エネルギーを向上させてもよい。転写シート５１の好適な表面自由エネルギーは、モールド１１の材質によっても違いがあるが、１０ｍＪ／ｍ^２以上６０ｍＪ／ｍ^２以下であり、より好ましくは３０ｍＪ／ｍ^２以上５０ｍＪ／ｍ^２以下である。転写シート５１の表面自由エネルギーが１０ｍＪ／ｍ^２以上であると、転写の際に高分子皮膜１４がモールド１１から剥離し易くなり、高分子皮膜１４がモールド１１の表面に残ってしまうことが少なくなる。また、表面自由エネルギーが６０ｍＪ／ｍ^２以下であると、転写シート５１から高分子薄膜１６を回収する際に、高分子薄膜１６が転写シートから剥離し易くなり、ひいては高分子薄膜１６を回収し易くなる。表面処理方法はドライプロセス、ウェットプロセスのどちらを用いてもよいが、ウェットプロセスの場合には、高分子皮膜１４と接触することで、処理用薬剤が高分子皮膜１４に転写してしまう場合があるため、ドライプロセスを用いることが好ましい。ドライプロセスによる表面処理としては、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理等が好適に用いられるが、その他の表面処理方法を用いてもよい。

【0041】

転写シート供給手段５０は、ロール状に巻かれた転写シート５１から転写シート５１を巻き出していく巻出ロール５２と、巻き出された転写シート５１を巻き取る巻取ロール５３と、転写シート５１を一定の速度で搬送する駆動ロール５５、５６、図示はしないが各ロールを回転させる駆動手段、および、転写シート５１の搬送経路に合うようにガイドロール５２ａ、５４、５３ａを備えている。各ロールを駆動させる駆動手段としては、転写シート５１が伸縮性を有しているため、張力により転写シート５１が不必要に伸びることを防ぐために、転写シート５１に付加する搬送張力を調整できることが好ましい。搬送張力の調整は１Ｎ～１００Ｎの範囲で０．１Ｎの分解能で調整できることが好ましい。転写シート５１の搬送速度を決める駆動手段として、駆動ロール５５と駆動ロール５６とが設けられる。駆動ロール５５および駆動ロール５６は、それぞれニップロール７３とニップロール７４と対向して配置され、ニップロール７３、およびニップロール７４により転写シート５１を介して挟圧されることにより、駆動力を転写シート５１に伝え、設定した速度で転写シートの搬送を行うことができる。駆動ロール５６の駆動手段は、駆動ロール５５の端部とチェーンまたはベルトなどで連結し、駆動ロール５５と連動して回転できるようにしたり、あるいは、駆動ロール５５と速度を同期可能なモータなどを用いて独立して回転できるようにしたりすることが好ましい。駆動ロール５５は図示しないモータ等の駆動手段と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。転写シート５１を搬送する速度としては、モールド１１の搬送速度と同じ速度であることが好ましい。モールド１１と同じ搬送速度とすることで、高分子皮膜１４を高精度に転写しながら生産性を高くすることもできる。

【0042】

また、図示はしないが、モールド供給手段と同様に、転写シート蛇行修正機構を設けることが安定的に転写シート５１を搬送するために好ましい。巻出ロール５２および巻取ロール５３の駆動手段としては転写シート５１の搬送方向に対して鉛直な方向に、それぞれのロールの位置を調整できるものが好ましい。転写シート５１の蛇行抑制機構を備えることにより、モールド１１との相対位置を一定に保つことができるため、転写の際に均等にモールド１１の凹凸が形成された面と転写シートの一方の面とを接触させることができる。

【0043】

転写ユニット６０は、モールド１１搬送過程において、乾燥ユニット４０よりも搬送方向下流側に配置される。転写ユニット６０は、モールド１１の凹凸が形成された面と転写シート５１の一方の面とが接触するように、モールド１１と転写シート５１とを挟圧するニップロール６１、６２を備えている。ニップロール６１の材質は金属、非金属のどちらを選択してもよいが、非金属の場合では、例えばゴムを用いる場合には、シリコーンゴムやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ネオプレン、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレンゴム）、ウレタンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、エボナイトなどを用いることができる。更に高い弾性率と硬度を求める場合は、靱性を向上させた硬質耐圧樹脂（例：ポリエステル樹脂）を用いることができる。弾性体のゴム硬度はＡＳＴＭ Ｄ２２４０：２００５（ショアＤ）規格で７０～９７°の範囲であることが好ましい。硬度が７０°以上であると、弾性体の変形量が大きくなり過ぎず、モールド１１と転写シート５１との加圧接触幅が大きくなり過ぎないので、過大な摩擦力が発生しない。その結果、モールド１１の凹凸が形成された面と転写シート５１との間で過大な摩擦が発生して、高分子皮膜１４が破損する懸念がない。硬度が９７°以下であると、逆に弾性体の変形量が小さくなり過ぎないので、適度な加圧接触幅で、適度な摩擦力が発生するので、高分子皮膜１４の転写を促すことができる。ニップロール６１、６２の加工精度は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（１９８４年版）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。それぞれ０．０３ｍｍ以下であると、挟圧時のニップロール６１、６２の間に部分的な隙間ができないので、転写シート５１と高分子皮膜１４との積層体を幅方向で均一な力で押圧でき、転写がうまくいく。

【0044】

ニップロール６１、６２は、加熱手段を設けていることが好ましい。乾燥ユニット４０により乾燥した高分子皮膜４０を加熱により軟化させることで、モールド１１の凹凸が形成された面から転写シート５１への高分子皮膜１４の転写を効率よく行える場合がある。加熱手段としては、ロールの内側にヒーターを配置しても、ニップロール６１、６２でモールド１１と転写シート５１とを挟圧する直前に外部から加熱しても、どちらでもよい。加熱する温度としては、高分子皮膜１４が熱可塑性樹脂である場合、高分子皮膜１４の主たる成分である高分子材料のガラス転移温度より１度～５０度の範囲で高いことが好ましく、５度～１０度の範囲で高いことがより好ましい。この範囲の温度で加熱することで、特定形状１５の形状を崩すことなく、高分子皮膜１４を軟化させることができるため、転写がうまくいく場合がある。

【0045】

剥離ユニット７０は、転写シート搬送過程において、転写ユニット６０よりも搬送方向下流側に配置される。剥離ユニット７０は、剥離ユニット７０よりも搬送方向上流側からの張力伝搬と剥離ユニット７０よりも搬送方向下流側からの張力伝搬とをカットする張力遮断機構と、剥離区間での転写シートの張力を調整する張力調整機構とで構成されている。張力遮断機構は、ニップロール７３、駆動ロール５５、ニップロール７４および駆動ロール５６で構成される。図３（ａ）に示すように、ニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６の２箇所で転写シート５１を挟圧することにより、転写シート供給手段５０により発生する搬送張力を遮断することが好ましい。張力調整機構は、張力調整ロール７５で構成される。張力調整ロール７５は、剥離区間における転写シート５１の長さを、張力付与前の剥離区間の長さの３倍以上に伸ばすことができる機構が好ましい。図３（ｂ）に示すように、張力調整ロール７５は、ニップロール７３とニップロール７４とで把持された転写シート５１を、高分子皮膜１４が転写した面とは反対の面から押し下げる機構が好ましい。張力調整機構としては、具体的には自由に回転できる張力調整ロール７５がエアーシリンダーのロッドの先端に接続されている機構が好ましい。自由に回転できるロールとすることで、張力付与時における転写シート５１との摩擦を低減し、搬送を阻害することを防ぐことができる。また、エアーシリンダーを適用することで、エアーシリンダーのストロークを制御することにより、張力の制御つまり転写シートの伸び量を制御することができるため、複雑な機構が必要とならず、さらに張力制御に必要な制御機構が容易になる。エアーシリンダーとしては、複動タイプのエアシンダーが好適に用いられる。転写シート５１から高分子皮膜１４を効率良く剥離するためには、２００％以上まで転写シート５１を伸ばした後に１００％以下まで縮める伸縮動作を１回または複数回行うのがよく、複動タイプのエアーシリンダーを用いれば、この伸縮運動の繰り返しが高速で行えるため、極めて効率のよい剥離が行われる。

【0046】

張力調整ロール７５の材質は、金属、非金属のどちらを選んでもよいが、転写シート５１との摩擦が小さくなる材料を選定するのが好ましい。また、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１年版）にて定義される、算術平均粗さＲａが１．６μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが１．６μｍ以下であると、張力を付与したときに、転写シート５１の裏面に、張力調整ロール７５の表面形状が転写してしまう懸念がない。

【0047】

ニップロール７３、７４および駆動ロール５５、５６の加工精度は、ＪＩＳ Ｂ ０６２１（１９８４年版）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。それぞれ０．０３ｍｍ以下であると、挟圧時の駆動ロール５５、５６とニップロール７３、７４の間に部分的な隙間ができないので、転写シート５１と高分子皮膜１４との積層体を幅方向で均一な力で押圧でき、搬送および張力制御がうまくいく。また、各ロールの表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１年版）にて定義される、算術平均粗さＲａが１．６μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが１．６μｍ以下であると、押圧時に高分子皮膜１４の表面や転写シート５１の裏面に、各ロールの表面形状が転写する懸念がなくなる。

【0048】

ニップロール７３、７４および駆動ロール５５、５６の材質は金属、非金属のどちらを選択してもよいが、非金属の場合では、例えばゴムを用いる場合には、シリコーンゴムやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ネオプレン、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレンゴム）、ウレタンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、エボナイトなどを用いることができる。更に高い弾性率と硬度を求める場合は、靱性を向上させた硬質耐圧樹脂（例：ポリエステル樹脂）を用いることができる。弾性体のゴム硬度はＡＳＴＭ Ｄ２２４０：２００５（ショアＤ）規格で７０～９７°の範囲であることが好ましい。硬度が７０°以上であると、弾性体の変形量が大きくなり過ぎず、高分子皮膜１４との加圧接触幅が大きくなり過ぎないので、高分子皮膜１４に過大な摩擦力が発生しない。その結果、転写シート５１から高分子皮膜１４が剥離する懸念もない。硬度が９７°以下であると、逆に弾性体の変形量が小さくなり過ぎないので、適度な加圧接触幅で、適度な摩擦力が発生するので、張力の制御や搬送ができる。

【0049】

回収ユニット８０は、真空ポンプなどの負圧発生装置８２に接続された吸引ノズル８１を１つ以上備えていることが好ましい。吸引ノズル８１の形態は特に制限されるものではないが、高分子薄膜１６を速い流速で効率良く吸引するために、吸引口が小さいノズルを複数備えていることが好ましい。さらに、吸引ノズル８１と負圧発生装置８２との経路には、吸引により回収された高分子薄膜１６を捕集するための、捕集材８３を設置することが好ましい。捕集材８３の形態は特に制限されるものではないが、孔径は高分子薄膜１６の特定形状よりも小さく、圧力損失を小さくするために、高い開孔率を有する捕集材が好ましい。より具体的にはメンブレンフィルタや不織布フィルタなどを適用することが好ましい。

【0050】

図４は、本発明の高分子薄膜の製造装置の別態様の断面概略図である。この高分子薄膜の製造装置９０では、乾燥ユニット４０と転写ユニット６０との間に、さらに別の塗布ユニット９１と乾燥ユニット９５を備えている。搬送方向上流側にある塗布ユニット３０と乾燥ユニット４０を経て、モールド１１に高分子皮膜１４を形成した後に、さらに搬送方向下流側にある塗布ユニット９１と乾燥ユニット９５を経て、高分子皮膜１４の上に別の高分子皮膜９４を積層できる。この際、搬送方向上流側にある塗布ユニット３０のスリットダイ３１から塗布される塗布材料１３に含まれる高分子材料と、搬送方向下流側にある塗布ユニット９１のスリットダイ９２から塗布される塗布材料９３に含まれる高分子材料とを異なる種類にすることで、異なる高分子材料からなる高分子薄膜の積層体を得ることができる。追加する塗布ユニットと乾燥ユニットの組は、積層したい高分子材料の数に応じて追加すればよく、特に制限はない。また、３層以上の高分子材料を積層するに際して、全ての層の高分子材料を異なる種類の高分子材料にしてもよく、隣り合う層の高分子材料だけを異なる種類の高分子材料にしてもよい。

【0051】

図５は、本発明の高分子薄膜の製造装置のさらに別態様の断面概略図である。図５に示すように、高分子薄膜の製造装置１００では、モールド１１に直接塗布を行うのではなく、塗布材料１３を塗布した塗布用基材１０３を、モールド１１とともにニップロール３３と駆動ロール３４とで挟圧することで、塗布材料１３が乾燥する前に塗布材料１３をモールド１１の表面に転写して塗布する。つまり、図５に示す高分子薄膜の製造装置１００の塗布ユニット３０は、スリットダイ３１、塗布用基材巻出ロール１０１、塗布用基材巻取ロール１０２、塗布用基材１０３、ニップロール３３および駆動ロール３４により構成される。塗布用基材巻出ロール１０１から巻出された塗布用基材１０３は、モールド１１と対向する表面にスリットダイ３１により塗布材料１３が塗布された後、モールド１１とともにニップロール３３と駆動ロール３４とで挟圧されることで、モールド１１の表面に塗布材料１３を転写する。モールド１１に塗布材料１３を転写した塗布用基材１０３は、塗布用基材巻取ロール１０２に巻き取られる。凸部１５の天面１５ａに塗布材料１３が転写されたモールド１１は、乾燥ユニット４０を通過した後、転写ユニット６０により高分子皮膜を転写シート５１に転写して、巻取ロール２２に巻き取られる。高分子皮膜を転写した転写シート５１は、剥離ユニット７０により高分子皮膜１４が剥離し、回収ユニット８０により高分子薄膜１６が回収され、巻取ロール５３により巻き取られる。図５に示す装置では、モールド１１の凸部１５の天面１５ａ以外つまり凹部への塗布材料１３の流れ込みを防ぐことができ、良好に天面１５ａの形状を転写した高分子薄膜１６を得ることができる。

【0052】

図６は、本発明の高分子薄膜の製造装置のさらに別態様の断面概略図である。図６に示すように、高分子薄膜１６の製造装置２００では、高分子薄膜１６の表面にニップロールからの摩擦を与えずに、転写シート５１の搬送および高分子薄膜１６の剥離を行うことができる。駆動ロール２０１、張力調整ロール２０２にはサクションロールを用いており、転写シート５１の高分子皮膜が転写した面とは反対の面を吸着し、搬送できる機構を備えている。剥離ユニット７０では、剥離区間における搬送張力は、駆動ロール２０１と張力調整ロール２０２とで転写シート５１が吸着されることで遮断される。張力調整機構としては、転写シートの搬送速度で駆動回転する駆動ロール２０１よりも速い回転速度で張力調整ロール２０２を駆動回転させることで、駆動ロール２０１と張力調整ロール２０２との間で、転写シート５１には張力が与えられ、駆動ロール２０１と張力調整ロール２０２との速度差に応じた伸び量で転写シート５１が伸びる。また、駆動ロール２０１と張力調整ロール２０２とを同じ速度で駆動搬送する場合においても、駆動ロール２０１と張力調整ロール２０２との距離を転写シート５１の搬送中に伸ばすことで、転写シート５１を伸ばすこともできる。回収ユニット８０により高分子薄膜１６が回収された転写シート５１は、張力調整ロール２０２を通過した後、再び巻取ロール５３からの搬送張力を受けて、ガイドロール５３aに沿いながら、巻取ロール５３に巻き取られる。図６に示す装置では、高分子薄膜１６の表面に摩擦を与えることなく、搬送や張力遮断、転写シート伸縮が行えるため、転写シート伸縮時にロールとの摩擦による高分子薄膜１６の損傷や形状の崩れを防ぐことができる。

【0053】

ロール状のモールド１１は、国際公開第２０１９／１１６９５１号公報に開示されている製造装置および製造方法で製造できる。伸縮性を有する転写シート５１も同様の製造装置および製造方法で製造できる。

【0054】

次に、本発明の特定形状を有する高分子薄膜の製造方法について説明する。本発明の特定形状を有する高分子薄膜の製造方法は、
表面に凹凸が形成され、その凸部の天面の形状が上記特定形状であるモールドを搬送し、上記搬送されたモールドの上記凸部の天面を被覆するように、上記凹凸が形成された面に高分子材料を含む塗布材料を塗布し、次いで、塗布された上記高分子材料を乾燥させて高分子皮膜を形成し、次いで、上記モールドの凹凸が形成された面に、伸縮性を有する転写シートの一方の面に押しつけて、モールドの上記凸部の天面に形成された上記高分子皮膜を転写シートに転写し、次いで、上記転写シートを伸ばすか１回以上伸縮させて、上記転写された高分子皮膜を上記転写シートから剥離して高分子薄膜を得て、転写シートから剥離された高分子薄膜を回収することにより特定形状を有する高分子薄膜を製造することを特徴とする。

【0055】

次に図１、図７および図８を参照しながら、高分子薄膜１６の製造方法を説明する。準備段階として、高分子材料を含む塗布材料１３を用意し、スリットダイ３１に接続された塗布材料供給手段のタンクに充填しておく。また、モールド１１を巻出ロール２１より引き出し、ガイドロール２１ａに沿わせて、塗布ユニット３０、乾燥ユニット４０、転写ユニット６０を通り、ガイドロール２２aに沿わせて、巻取ロール２２で巻き取っている状態とする。このとき、モールド１１にはモールド供給手段２０により、搬送に必要な一定の張力が付与されている。また、転写シート５１を巻出ロール５２から引き出し、ガイドロール５２aに沿わせて、転写ユニット６０、剥離ユニット７０、回収ユニット８０を経て、ガイドロール５３aに沿わせて、巻取ロール５３に巻き取られている状態とする。このとき、転写シート５１には転写シート供給手段５０により、搬送に必要な一定の張力が付与されている。また、スリットダイ３１の吐出先端面とモールド１１の表面との間隔を所定の間隔で設定し、塗布材料１３の送液の条件を膜厚に対応する条件で塗布材料供給手段の設定をしておく。乾燥ユニット４０は図示されていない加熱手段により、一定温度で加熱されている。

【0056】

続いて、駆動ロール２３を駆動させ、ニップロール２４と駆動ロール２３によりモールド１１を介して狭圧することで、モールド１１を一定速度で搬送する。続いて、駆動ロール５５、５６を駆動させ、ニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６により転写シート５１を介して挟圧することで、転写シート５１をモールド１１が搬送される速度と同じ速度で搬送する。

【0057】

続いて、転写ユニット５０のニップロール６１を降下させて、モールド１１の塗布面と転写シート５１の一方の面とが接触するように、ニップロール６１とニップロール６２とで挟圧する。

【0058】

続いて、塗布ユニット３０の塗布材料供給手段を作動させて、塗布材料１３の送液を開始する。スリットダイ３１の吐出口から吐出された高分子材料を含む塗布材料１３を、モールド１１の表面の凸部１５の天面１５ａに均一に塗布し、乾燥ユニット４０へと搬送する。乾燥ユニット４０を通過する過程で、徐々に塗布材料１３の内部に残存している溶媒が揮発し、溶媒の揮発が完了すると、モールド１１の凸部１５の天面１５ａには特定形状の高分子材料が皮膜として積層された状態となる（図７）。

【0059】

続いて、転写ユニット６０を通過する過程で、モールド１１の凹凸が形成された面と転写シート５１の表面とが、高分子皮膜１４を介して挟圧されることで、高分子皮膜１４がモールド１１の凸部１５の天面１５aから転写シートへ転写される。高分子皮膜１４を転写シート５１へと転写したモールド１１は、そのままモールド供給手段による搬送張力を受けて、巻取りロール２２へと巻き取られる。高分子皮膜１４が転写された転写シート５１を剥離ユニット７０へ搬送し、張力遮断機構であるニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６の２組のロール対でそれぞれ挟圧された、搬送張力が遮断された剥離区間へ進入する。張力調整機構である張力調整ロール７５により転写シート５１の裏側から、転写シート５１に張力を付加し、転写シート５１を張力付与前と比較して２００％以上の伸度となるように伸ばす。ここで、張力遮断機構により張力が遮断された転写シート５１の表面には高分子皮膜１４が積層している状態である（図８（ａ））。張力調整ロール７５により伸ばされた転写シート５１の表面では、転写シート５１の伸び量に追従できない高分子皮膜１４が浮き上がり、高分子薄膜１６が剥離する（図８（ｂ））。転写シート５１から剥離した高分子薄膜１６を、回収ユニット８０の負圧発生装置８２に接続された吸引ノズル８１により吸引し、吸引経路に設置した捕集材８３によって回収する。高分子薄膜１６が剥離した転写シート５１はニップロール７４を通過し、再び転写シート供給手段５０による搬送張力を受けて、巻取ロール５３へと巻き取られる。

【0060】

高分子薄膜１６として適用する高分子材料としては、特に限定されないが、高分子材料と転写シート５１との伸縮破断率の差を利用して、高分子薄膜１６を転写シート５１から剥離できるものが好ましい。高分子材料の伸縮破断率は１００％以下が好ましく、５０％以下がさらに好ましい。さらに、医療品や化粧品等に用いられる高分子薄膜１６では、生分解性を有しているものが好ましく、具体的に好ましくは、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリカプロラクトン等のポリエステル系樹脂、ポリエチレングリコール等のポリエーテル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート等のポリメタクリレート系樹脂、酢酸セルロース、アルギン酸、キトサン等の多糖類もしくは多糖類エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等のポリビニル系樹脂などから選ばれる単独重合体および／または少なくとも１種類以上の高分子を含む共重合体を含む高分子であり、経済性の観点からポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリメチルメタクリレート及びその共重合体がより好ましい。塗料等の産業用の用途においては、生分解性は必ずしも必要ではなく、例えば、ポリエ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等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、またはポリ塩化ビニル系樹脂なども好適に用いられる。

【0061】

本発明の製造方法等により製造した特定形状を有する高分子薄膜の形態の一例を図１０に示す。図９（ａ）は、高分子皮膜１４とモールド１１とが積層したものの一領域を切り取った走査型電子顕微鏡の写真である。高分子皮膜１４は、凸部１５の天面１５ａに均一に塗布され、天面１５ａの特定形状を精度よく転写している。図９（ｂ）は、転写シート５１の伸縮後の高分子薄膜１６と転写シート５１とが積層したものの一領域を切り取った走査型電子顕微鏡の写真である。特定形状が形成された高分子薄膜１６が転写シート５１の伸縮により転写シート５１から剥離している。

【0062】

本発明の高分子薄膜１６の特定形状は、特に限定されないが、特定形状の面積が最大となる様に二次元平面上に投影した図形において、円形、楕円形、多角形のいずれかであることが好ましい。また、幾何学的に完全である必要はなく、それぞれの形状に類似していればよいので、略円形、略楕円形、略多角形のいずれかであることも好ましい。高分子薄膜１６同士の重なりやすさの観点から円形、略円形または多角形、略多角形がより好ましい。

【0063】

本発明により得られる特定形状を有する高分子薄膜１６は、一般的にフレーク状やディスク状等と呼ばれる微小な扁平形状をしており、断面形状及びヤング率を制御することにより、高分子薄膜１６同士が重なりあった際、高分子薄膜１６同士の接着力を強固にすることができ、外力が加えられた際に崩壊することがなく、高分子薄膜１６の集積体として安定的な形状を保持できる。さらには、それぞれが薄膜であるため、皮膚、内臓等の臓器等への追従性、密着性にも優れる。

【0064】

このような効果を有することから、本発明により得られる特定形状を有する高分子薄膜１６は、生分解性を活用した体内創傷被覆用、体外創傷被覆用、癒着防止材等の医療用フィルム、スキンケア用品、微小薄膜形状を活用した化粧用材料等の皮膚外用材といった、ミクロンサイズの大きさとナノサイズの厚みを必要とする部材として好適に用いられる。

【実施例】

【0065】

［実施例１］
モールド１１の材料には、表面自由エネルギーが４２．６ｍＪ／ｍ^２であるシクロオレフィンポリマー系フィルム（商品名：ゼオノアフィルムＺＦ１４、日本ゼオン社製）を用いた。モールド１１の表面自由エネルギーの測定には、接触角計（型式：ＣＡ－Ｘ、協和界面科学社製）を用いた。表面自由エネルギーが既知である純水、エチレングリコール、ホルムアミド、ヨウ化メチレンの各試薬とモールド１１との接触角を測定し、拡張ＦＯＷＫＥＳの理論を適用して、モールド１１の表面自由エネルギーを算出した。

【0066】

モールド１１の表面凹凸構造は、凸部１５の天面１５ａの特定形状が対角線の長さが１００μｍの正六角形で、凸部１５の高さ５０μｍの柱状突起が、凹部の幅２０μｍで最密充填配置となるように配置した。モールド１１の幅は３００ｍｍ、モールド１１の長さは３００ｍとなるようにロール状のモールド１１を作製し、作製したモールド１１を図１に示す装置に搬送できるように取り付けた。

【0067】

転写シート５１の材料には、硬化後の表面自由エネルギーが１０．６ｍＪ／ｍ^２である２液硬化性シリコーンゴム（商品名：RBL-9101-05、東レ・ダウコーニング社製）を用い、２液を混合し、攪拌した後に脱泡したものを用いた。転写シート５１の表面の凹凸構造は、凸部の天面の形状が直径５μｍの円形で、凸部の高さ５μｍの柱状突起が、凸部の円の中心間距離が１０μｍとなるように正方配置されていた。転写シート５１の幅は３００ｍｍ、転写シート５１の長さは３００ｍとなるようにロール状の転写シート５１を作製し、作製した転写シートを図１に示す装置に搬送できるように取り付けた。

【0068】

塗布材料１３として、高分子材料であるポリ乳酸（和光純薬社製）を酢酸エチル（ＣＡＳ Ｎｏ．１４１－７８－６ 和光純薬社製）で溶解したものを用い、塗布材料１３全体に対するポリ乳酸の濃度が２．５質量％となるように調合した。

【0069】

モールド１１を巻き出し張力１０Ｎ、巻き取り張力１０Ｎ、搬送速度３ｍ／分で搬送し、同時に転写シート５１を巻き出し張力１０Ｎ、巻取り張力１０Ｎ、搬送速度３ｍ／分で搬送し、次いで転写ユニット６０で、モールド１１の凹凸が形成された面と転写シート５１の凹凸が形成された面とが接触するように５ＭＰａの圧力でニップロール６１と６２とで挟圧した。塗布ユニット３０として、吐出幅が２９０ｍｍ、スリット幅が１００μｍであるスリットダイ３１を用いて、スリットダイ３１とモールド１１の表面との間隔を１００μｍとして、該搬送速度における乾燥後の高分子皮膜１４の膜厚が１５０ｎｍとなる吐出速度で塗布材料１３を塗布した。

【0070】

乾燥ユニット４０は酢酸エチルの揮発性の高さを利用し、４０℃で一定となるように温度調節された乾燥空間を用いた。

【0071】

剥離ユニット８０では、ニップロール７３と駆動ロール５５、およびニップロール７４と駆動ロール５６とでそれぞれ０．２ＭＰａの圧力で転写シート５１を挟圧し、剥離区間での転写シート５１にかかる張力を略０Ｎとした。転写シート５１にかかる張力が略０Ｎとなった時点で、張力調整機構として、エアーシリンダーのロッド先端に接続された回転自由な張力調整ロール７５を転写シート５１の凹凸が形成された面とは反対の面に押し当てた。剥離区間における転写シート５１の伸び量が２００％となるようにエアーシリンダーのストロークを調整し、剥離区間での転写シート５１の長さを２００ｍｍから４００ｍｍまで伸ばした。

【0072】

転写シート５１が伸びたことにより、転写シート５１から剥離した高分子薄膜１６を、回収ユニット８０の吸引ノズルで回収し、吸引ノズル８１と真空ポンプ等の負圧発生装置８２との間に設置した捕集材８３である不織布フィルタ（商品名ＦＳ６２００、日本バイリーン社製）によって、捕集した。また、高分子薄膜１６の回収率は３０％であった。

【0073】

捕集した高分子薄膜１６を観察した結果、高分子薄膜１６にはモールド１１の天面１５ａの形状と略同形状が形成されていることを確認した。図１０に本実施例１で得られた特定形状を有する高分子薄膜１６の表面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す。

【0074】

［実施例２］
モールド１１および塗布材料１３は、実施例１と同じものを用いた。
転写シート５１の材料には、硬化後の表面自由エネルギーが１０．６ｍＪ／ｍ^２である２液硬化性シリコーンゴム（商品名：RBL-9101-05、東レ・ダウコーニング社製）を用い、２液を混合し、攪拌した後に脱泡したものを用いて、実施例１に記載と同様の方法でロール状の転写シート５１を作製した。次いで、転写シート５１の表面にコロナ処理を施すことで、転写シート５１の表面自由エネルギーを４５．５ｍＪ／ｍ^２に調整した。 コロナ処理した転写シート５１を用い、実施例１に記載と同様の方法で高分子薄膜１６を形成して回収した結果、高分子薄膜１６にはモールド１１の天面１５ａの形状と略同形状が形成されていることを確認した。高分子薄膜１６の回収率は９０％であった。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明の特定形状を有する高分子薄膜の製造装置および製造方法により得られた高分子薄膜は、被着体に対して高い追従性を示しながら互いに重なり合うことで集積し、高い密着性および安定性を示す膜を形成することができる。例えば、外科手術時の止血や創傷被覆材、癒着防止材、化粧用材料、経皮吸収材料等に最適である。また、水系溶媒に分散させることでコーティング剤等としても用いることができる。

【符号の説明】

【0076】

１０、９０、１００、２００：高分子薄膜の製造装置
１１、１１Ａ：モールド
１３、９３：塗布材料
１４、９４：高分子皮膜
１５：凸部
１５ａ：天面
１６：高分子薄膜
２０：モールド供給手段
２１、５２、４１０：巻出ロール
２１ａ、２２ａ、５２a、５３a：ガイドロール
２２、５３、３６０、３７０、４５０：巻取ロール
２３、５５、５６：駆動ロール
２７：コントローラ
２８：端部検出センサー
３０、９１：塗布ユニット
３１、９２、３３０：スリットダイ
３２：支持ロール
２４、３３、６１、６２、７３、７４、４２１：ニップロール
４０、９５：乾燥ユニット
５０：転写シート供給手段
５１：転写シート
６０：転写ユニット
７０：剥離ユニット
７５、２０２：張力調整ロール
８０：回収ユニット
８１：吸引ノズル
８２：負圧発生装置
８３：捕集材
１０１：塗布用基材巻出ロール
１０２：塗布用基材巻取ロール
１０３：塗布用基材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】