(57)【要約】【課題】            バインダー層を介することなく、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体の製造方法を提供する。【解決手段】        基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体の製造方法であって、表面の算術平均粗さＲａ（ｎｍ）が０＜Ｒａ＜２０を満たす基材表面に、平均粒子径Ｄが１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、かつ２＜Ｄ／Ｒａ＜３２を満たすコロイド粒子分散液を塗布し、乾燥することにより、コロイド粒子由来の微粒子膜が基材表面に積層されてなる積層体を製造する方法。【選択図】          図１
2006272601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体の製造方法であって、表面の算術平均粗さＲａ（ｎｍ）が０＜Ｒａ＜２０を満たす基材表面に、平均粒子径Ｄが１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、かつ２＜Ｄ／Ｒａ＜３２を満たすコロイド粒子分散液を塗布し、乾燥することにより、コロイド粒子由来の微粒子膜が基材表面に積層されてなる積層体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノメータースケールで微粒子の配列が制御された薄膜は、電子的、磁気的、光学的、生物学的特性を発現する機能性薄膜としてその有用性が注目されている。このような微粒子膜としては、固体基板上に配設した両親媒性分子からなるバインダー層の表面に、単層もしくは多層のナノメートルスケール微粒子凝集膜が固定されている微粒子膜が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２９４７４号公報
【０００４】
しかしながら特許文献１に記載された微粒子膜を設けるためには、基板上に微粒子膜を固定するために両親媒性分子からなるバインダー層が必須であるため、プロセスが煩雑であり、また基板の形状にも制限があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、バインダー層を介することなく、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体の製造方法であって、表面の算術平均粗さＲａ（ｎｍ）が０＜Ｒａ＜２０を満たす基材表面に、平均粒子径Ｄが１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、かつ２＜Ｄ／Ｒａ＜３２を満たすコロイド粒子分散液を塗布し、乾燥することにより、コロイド粒子由来の微粒子膜が基材表面に積層されてなる積層体を製造する方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の積層体の製造方法によれば、バインダー層を介することなく基材表面に微粒子膜を積層することができる。本発明の製造方法によれば、配列が制御された微粒子膜を基材表面に簡便に積層することができ、また種々の形状の積層体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明で用いる基材の材質には特に制約はなく、金属、半導体、セラミックス、ガラス、樹脂など目的に応じて適宜選択される。また基材の形状にも特に制約はなく、プレート、シート、フィルムなど目的に応じて適宜選択される。本発明における基材表面の算術平均粗さＲａ（ｎｍ）とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１によって定義され、具体的には原子間力顕微鏡を用いて計測された基材表面の測定断面曲線のデジタルデータを解析することによって求められる。
【０００９】
基材の材質が樹脂である場合、該樹脂としては熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂、塩素含有樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。本発明の製造方法により得られる積層体を光学部材として用いる場合には、基材としてポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明性に優れる樹脂を用いることが好ましい。
【００１０】
本発明に用いられるコロイド粒子としては特に制約はなく、有機コロイドや無機コロイドなど公知のコロイドから適宜選択される。コロイド粒子は１種類のみを用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００１１】
無機コロイドとしては公知の無機コロイドを用いることができ、例えば金属コロイド、酸化物コロイド、水酸化物コロイド、炭酸塩コロイド、硫酸塩コロイドなどが挙げられる。金属コロイドの金属元素としては、金、パラジウム、白金、銀などが例示される。酸化物コロイド、水酸化物コロイド、炭酸塩コロイド、硫酸塩コロイドの元素としては、珪素、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、マンガン、鉄、セリウム、ニッケル、スズなどが例示される。
【００１２】
本発明では酸化物コロイドまたは水酸化物コロイドを用いることが好ましく、特に珪素またはアルミニウムの酸化物コロイドもしくは水酸化物コロイドを用いることが好ましい。
【００１３】
本発明で用いるコロイド粒子分散液においてコロイド粒子を分散させる媒体は特に限定されるものではなく、水、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、エチレングリコール、キシレンなどを用いることができる。
【００１４】
コロイド粒子の平均粒子径Ｄ（ｎｍ）は、レーザー回折散乱法、動的光散乱法、ＢＥＴ比表面積の球相当径、シアーズ法等により計測することができる。
【００１５】
本発明では、表面の算術平均粗さＲａ（ｎｍ）が０＜Ｒａ＜２０を満たす基材表面に、平均粒子径Ｄが１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、かつ２＜Ｄ／Ｒａ＜３２を満たすコロイド粒子分散液を塗布し、乾燥することによって、コロイド粒子由来の微粒子膜が基材表面に積層されてなる積層体を製造することができる。基材表面の算術平均粗さとコロイド粒子の平均粒子径との関係は、Ｒａ＜１５、Ｄ＜１００かつかつ２＜Ｄ／Ｒａ＜３０を満たすことが好ましく、Ｒａ＜１０、Ｄ＜５０かつかつ４＜Ｄ／Ｒａ＜２０を満たすことがさらに好ましい。基材表面の算術平均粗さＲａと、コロイド粒子の平均粒子径Ｄとが前記の条件を満たすように基材及びコロイド粒子を選択することにより、基材表面上にコロイド粒子由来の微粒子膜が強固に固定された積層体とすることができる。
【００１６】
基材表面にコロイド粒子分散液を塗布し、乾燥することにより、コロイド粒子間に横毛管力が発生する。コロイド粒子同士を強固に接着させて膜強度に優れる微粒子膜を形成させるためには、コロイド粒子間に発生する横毛管力を遮断しないようにすることが必要である。したがって、本発明における微粒子膜は実質的にコロイド粒子のみから形成される。
【００１７】
基材表面にコロイド粒子分散液を塗布する方法としては、該分散液を基材表面にスプレーする方法や、刷毛、グラビアロール、コーターバーを用いて塗工する方法、分散液中に基材をディッピングする方法などが挙げられる。微粒子膜を形成するコロイド粒子由来の微粒子の配列をより厳密に制御しやすいことから、グラビアロールを用いて塗工する方法が好ましい。基材表面に塗布したコロイド粒子分散液を乾燥する方法は特に限定されるものではない。また乾燥温度や時間も、分散液の媒体が除去され、かつ基材やコロイド粒子由来の微粒子膜が劣化しない範囲で適宜設定すればよい。
【実施例】
【００１８】
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
基材として、インフレーション成形により得られたポリエチレンフィルム（フィルム厚み：１００μｍ、幅：３０ｃｍ、算術平均表面粗さ：１５．０ｎｍ；基材１）を用い、コロイド粒子分散液として、スノーテックスＺＬ（日産化学社製；平均粒子径：７０ｎｍ、固形分濃度：４０ｗｔ％）をイオン交換水で希釈して固形分濃度が１０ｗｔ％となるように調整した分散液を用いた。ＭＰＣ（康井精機社製；マルチパーパスコーター）を用いて、液膜厚みが０．２μｍとなるように調整したマイヤーバーにより、基材表面に該コロイド粒子分散液を塗布した後、６０℃で乾燥し、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図１に示す。微粒子の配列が制御された微粒子膜が形成されており、微粒子同士、および微粒子膜と基材とは強固に固定されていた。
【００１９】
［実施例２］
基材として、２軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡社製；フィルム厚み：３０μｍ、幅：３０ｃｍ、算術平均表面粗さ：１．０ｎｍ；基材２）を用い、コロイド粒子分散液として、スノーテックス２０（日産化学社製；平均粒子径：２０ｎｍ、固形分濃度：２０ｗｔ％）をイオン交換水で希釈して固形分濃度が１０ｗｔ％となるように調整した分散液を用いた以外は実施例１と同様の方法で、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図２に示す。微粒子の配列が制御された微粒子膜が形成されており、微粒子同士、および微粒子膜と基材とは強固に固定されていた。
【００２０】
［実施例３］
コロイド粒子分散液として、スノーテックスＸＳ（日産化学社製；平均粒子径：５ｎｍ、固形分濃度：２０ｗｔ％）を用いた以外は実施例２と同様の方法で、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図３に示す。微粒子の配列が制御された微粒子膜が形成されており、微粒子同士、および微粒子膜と基材とは強固に固定されていた。
［実施例４］
基材としてトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム社製；両面ケン化処理品、フィルム厚み：８０μｍ、幅：３０ｃｍ、算術平均表面粗さ：１．３ｎｍ；基材３）を用いた以外は実施例２と同様の方法で、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図４に示す。微粒子の配列が制御された微粒子膜が形成されており、微粒子同士、および微粒子膜と基材とは強固に固定されていた。
【００２１】
［比較例１］
コロイド粒子分散液として、スノーテックス２０（日産化学社製；平均粒子径：２０ｎｍ、固形分濃度：２０ｗｔ％）を用いた以外は実施例１と同様の方法で、基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図５に示す。微粒子膜には割れが生じていた。
［比較例２］
コロイド粒子分散液として、スノーテックスＸＳ（日産化学社製；平均粒子径：５ｎｍ、固形分濃度：２０ｗｔ％）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図６に示す。微粒子膜には割れが生じていた。
［比較例３］
コロイド粒子分散液として、スノーテックスＺＬ（日産化学社製；平均粒子径：７０ｎｍ、固形分濃度：４０ｗｔ％）を用いた以外は、実施例２と同様の方法で基材表面に微粒子膜が積層されてなる積層体を得た。得られた積層体の微粒子膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した。顕微鏡写真を図７に示す。微粒子膜には脱落が見られた。
【００２２】
上記実施例および比較例で用いた基材の算術平均粗さＲａとコロイド粒子の平均粒子径Ｄとの関係、ならびに得られた積層体の評価結果を表１にまとめた。
【００２３】
【表１】
2006272601.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図２】実施例２で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図３】実施例３で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図４】実施例４で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図５】比較例１で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図６】比較例２で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図７】比較例３で得られた積層体の無機微粒子膜表面のＳＥＭ写真
【図１】
2006272601.tif 000004
【図２】
2006272601.tif 000005
【図３】
2006272601.tif 000006
【図４】
2006272601.tif 000007
【図５】
2006272601.tif 000008
【図６】
2006272601.tif 000009
【図７】
2006272601.tif 000010