JP6024037B2 - 有機部材の製造方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
(1)固化温度が25℃以上である溶融状態の有機物質と液体とを接触させる接触工程を含む有機部材の製造方法であり、上記接触工程における、上記液体の温度は有機物質の固化温度以下であり、上記液体の表面張力は、30mN/m以上であることを特徴とする有機部材の製造方法。
(2)上記有機物質を上記液体に浸すことによって上記接触工程を行い、上記有機物質を上記液体に浸す速度が、10mm/sec以上であることを特徴とする(1)に記載の有機部材の製造方法。
(3)上記溶融状態の有機物質を塗布した基材を上記液体に浸すことにより上記接触工程を行うことを特徴とする(1)または(2)に記載の有機部材の製造方法。
(4)上記接触工程において、上記基材に塗布する有機物質の厚さが2mm以下であることを特徴とする(3)に記載の有機部材の製造方法。
(5)上記有機物質が樹脂であることを特徴とする(1)〜(4)の何れかに記載の有機部材の製造方法。
(6)上記樹脂が、主として下記一般式(1)で示される繰り返し単位を少なくとも含有することを特徴とする請求項5に記載の有機部材の製造方法。
(式中、−M−は、芳香族基、縮合芳香族基、脂環基または脂環式複素環基である2価の置換基、mは2〜22の整数を示す)
(7)上記−M−が、下記一般式(2)または(3)であることを特徴とする(6)に記載の有機部材の製造方法。
(8)(1)〜(7)の何れかに記載の有機部材の製造方法によって製造されたことを特徴とする有機部材。
本製造方法では、目的物である有機部材の素材として、固化温度が25℃以上の有機物質を用いる。本発明における固化温度とは、溶融状態の有機物質が固化する温度であり、特に、有機物質が非晶性樹脂であればガラス転移温度を示し、有機物質が結晶性樹脂であれば結晶化温度を示す。上記固化温度が25℃以上であることにより、得られた有機部材に形成された凹凸が20℃の室温にて保持される。また、凹凸が保持される温度の幅を広げ、有機部材の使用環境温度をより高めるためには有機物質の固化温度は60℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。
(式中、−M−は、芳香族基、縮合芳香族基、脂環基または脂環式複素環基である2価の置換基、mは2〜22の整数を示す)
ここで「主として」とは、分子鎖の主鎖中に含まれる一般式(1)で示される繰り返し単位の量が、樹脂中の繰り返し単位の総量に対して50mol%以上、100mol%以下であり、好ましくは70mol%以上、100mol%以下であり、より好ましくは90mol%以上、100mol%以下であり、最も好ましくは実質的に100mol%である。50mol%未満の場合、凹凸が形成され難い場合がある。
一般式(1)のmは凹凸をより形成し易いことから偶数であることが好ましく、光を透過するシートやフィルムの作製においては8〜22の偶数であることがより好ましく、10〜18の偶数であることがさらに好ましい。
本製造方法において、液体は溶融状態の有機物質と接触させるものである。この液体の20℃における表面張力は、30mN/m以上である。表面張力が大きいほど、樹脂に凹凸を形成し易くなるため、液体の表面張力は40mN/m以上であることが好ましく、50mN/m以上であることがさらに好ましく、60mN/m以上であることが最も好ましい。上限値については特に限定されないが、液体として水銀を使用する場合、476mN/m以下であり、より実用的に水を使用する場合、72.75mN/m以下である。表面張力が30mN/m未満である場合、表面張力が低いため、有機物質に所望の凹凸を形成できない。
本製造方法は、固化温度が25℃以上である溶融状態の有機物質と液体とを接触させる接触工程を含む有機部材の製造方法であり、有機物質を溶融状態にて用いる。本発明の溶融状態の有機物質(以下、適宜「溶融有機物質」と略す)とは、(1)非晶性有機物質であればガラス転移温度以上の温度に、(2)結晶性有機物質であれば結晶の融解温度(以下、「ガラス転移温度および結晶の融解温度」を共に溶融温度と称する)以上の温度に加熱された液体状(等方相)の有機物質を指す。
本発明に係る有機部材とは、表面に凹凸を有した有機物質を指し、上述した基材に、凹凸が形成された有機物質も有機部材に含まれる。“表面に凹凸を有した”とは、有機部材の表面の少なくとも一部に上記凹凸が形成されていればよく、有機部材の全表面に凹凸が形成されていなくともよいことを示す。有機部材の用途に応じて凹凸が形成された面積は異なるが、例えば、有機部材の全表面のうち、下限については、5%以上、10%以上、15%以上とすることができ、上限については、100%以下、90%以下、80%以下、50%以下、40%以下、30%以下とすることができる。上記下限および上限は任意に組み合わせることが可能である。
原子間力顕微鏡(AFM)観察:有機部材の表面の凹凸の周期について凸部間の幅を観察した。
還流冷却器、温度計、窒素導入管及び攪拌棒を備え付けた密閉型反応器に、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ドデカン二酸、無水酢酸をモル比でそれぞれ1:1.1:2.1の割合で仕込み、酢酸ナトリウムを触媒とし、常圧、窒素雰囲気下、145℃にてこれらを反応させ、均一な溶液を得た後、酢酸を留去しながら2℃/minで260℃まで昇温させ、260℃で1時間撹拌した。引き続きその温度を保ったまま、約40分かけて、反応圧力を10Torrまで減圧した後、減圧状態を維持した。減圧開始から3時間後、反応圧力を窒素ガスで常圧に戻し、樹脂をステンレス板上に払い出した。得られた樹脂の分子構造を表1に示す。樹脂の熱物性であるTm1は192℃、Tm2は246℃であった。得られた熱可塑性樹脂を260℃に加熱し、溶融させた後に溶融状態の樹脂を表面張力72.5mN/mの水中(20℃の水)に100mm/secの速さで、水面に対して重力方向に流し込み、樹脂を固化させた。図2に示すように、固化した樹脂表面に幅1μmの凹凸の周期がAFMにて観察された。
溶融樹脂を流し込む液体を、水から表面張力22.4mN/mのエタノール(20℃のエタノール)に変更した以外は、実施例1と同様にして樹脂を固化させたが、樹脂の表面に凹凸の周期は観察されなかった。
ドデカンニ酸をエイコサンニ酸に変更した以外は実施例1と同様にして有機部材を得た。用いた樹脂の分子構造を表1に示す。樹脂の熱物性であるTm1は165℃、Tm2は192℃であった。得られた樹脂を210℃に加熱し、溶融状態でガラス基板上に、20μmの厚さ、200mm2の面積(幅10mm、長さ20mm)で塗布した後、ガラス基板ごと樹脂を水中(20℃の水)に100mm/secの速さで、図1(a)に示したように水面に対して重力方向に浸したところ、基材上に光を透過するフィルム状の有機部材を得た。図3に示すように、固化した樹脂表面に幅600nmの凹凸の周期がAFMにて観察された。
水を表面張力が63.4mN/mのグリセロール(20℃のグリセロール)に変更した以外は実施例2と同様にして有機部材を得た。図4に示すように、固化した樹脂表面に800nm径の釣鐘状の凹凸の周期がAFMにて観察された。
4,4’−ジヒドロキシビフェニルを2,6−ジヒドロキシナフタレンに変更した以外は実施例2と同様にして有機部材を得た。用いた樹脂の分子構造を表1に示す。樹脂の熱熱物性であるTm1は141℃、Tm2は155℃であった。得られた樹脂を170℃に加熱し、溶融状態でガラス基板上に、20μmの厚さ、200mm2の面積(幅10mm、長さ20mm)で塗布した後、ガラス基板ごと表面張力58.2mN/mのホルムアミド(20℃)に100mm/secの速さで浸したところ、光を透過するフィルム状の有機部材を得た。図5に示すように、固化した樹脂表面に幅20μmの凹凸の周期が偏光光学顕微鏡にて観察された。なお、図5における矢印方向は、液体に対して溶融状態の樹脂を浸した方向を示す。図6についても同様である。
テトラコンタン(Tm1、Tm2:80〜84℃)を100℃に加熱し、ガラス基板上に100μmの厚さにて溶融状態で塗布した。その後、ガラス基板ごとテトラコンタンを20℃の水中に100mm/secの速さで、図1(a)に示したように水面に対して重力方向に浸したところ、基材上にフィルム状の有機部材を得た。図6に示すように、固化したテトラコンタンの表面に幅が約160μmの凹凸の周期が偏光光学顕微鏡にて観察された。
実施例2の樹脂を水中(20℃の水)に浸す速度を15mm/secにした以外は同様にして光を透過するシート状の有機部材を得た。固化した樹脂表面に幅1μmの凹凸の周期が偏光光学顕微鏡にて観察された。
実施例2の樹脂を水中(20℃の水)に浸す速度を5mm/secにした以外は同様にして光を透過するシート状の有機部材を得た。ただし、溶融樹脂を塗布した幅10mm、長さ20mmの面積の内、長さ15mmまでは固化した樹脂表面に幅1μmの凹凸の周期が偏光光学顕微鏡にて観察されたが、残りの5mmは凹凸が形成されずに冷却固化した。
2 液体
3 基材
D 距離
H 高さ
Claims (6)
- 固化温度が25℃以上である溶融状態の有機物質と液体とを接触させる接触工程を含む有機部材の製造方法であり、
上記接触工程における、上記液体の温度は有機物質の固化温度以下であり、
上記液体の表面張力は、30mN/m以上であり、上記溶融状態の有機物質を塗布した基材を上記液体に浸すことにより上記接触工程を行うことを特徴とする有機部材の製造方法。 - 上記有機物質を上記液体に浸すことによって上記接触工程を行い、
上記有機物質を上記液体に浸す速度が、10mm/sec以上であることを特徴とする請求項1に記載の有機部材の製造方法。 - 上記接触工程において、上記基材に塗布する有機物質の厚さが2mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機部材の製造方法。
- 上記有機物質が樹脂であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の有機部材の製造方法。
- 上記樹脂が、主として下記一般式(1)で示される繰り返し単位を少なくとも含有することを特徴とする請求項4に記載の有機部材の製造方法。
−M−OCO(CH2)mCOO− ...(1)
(式中、−M−は、芳香族基、縮合芳香族基、脂環基または脂環式複素環基である2価の置換基、mは2〜22の整数を示す) - 上記−M−が、下記一般式(2)または(3)であることを特徴とする請求項5に記載の有機部材の製造方法。
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