電磁処理ライン
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させる工程とステップとを有する方法を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願データ
本願は、米国仮特許出願番号第６１／２２５４０３号（２００９年７月１４日出願）である名称「電磁処理ライン（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｌｉｎｅ）」の優先権を主張するものであり、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
キャストフィルムおよびそれらを製造する方法は公知である。当業界には依然としてキャストフィルムの製造方法に関する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００５】
フィルムを製造するための方法は、第１に、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、第２に、キャストフィルムをせん断するステップと、第３に、キャストフィルムに電界、磁界、またはその両方を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、第４に、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、第５に、キャストフィルムをアニールするステップと、第６に、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００６】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断し、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００７】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００８】
硬化可能なマトリクス材を用いる処理の利点は、溶媒の使用を無くすことであり、これは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の取り扱いに関する問題、および最終のキャストフィルムから残留溶媒を完全に除去する困難を改善する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】システムの処理ゾーンの実施形態を示す概念図である。
【図２】有用な磁石の寸法を示す図である。
【図３】Ａｗｐｓ、テスラ、およびギャップの間の関係の実施形態を示す表である。
【図４】電界モードにおける電磁処理（ＥＭＰ）ラインの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【００１１】
実施形態は概して、キャストフィルムを製造するための複数の処理ゾーンを含む方法を提供する。図を参照して、実施形態はキャストフィルムを製造する方法を提供し、方法は、複数のキャストフィルム処理ゾーンを有する。この処理ゾーンは、フィルム成型ゾーン１０、せん断ゾーン２０、電界ゾーン３０、磁界ゾーン４０、紫外線放射ゾーン５０、アニールゾーン６０、溶媒蒸発ゾーン７０、およびそれらの組み合わせを含む。
【００１２】
実施形態は、種々の種類のキャストフィルム生成物の連続生産を提供する。処理の実施形態は、ｉ）定常または振動せん断の組み合わせをともなう、またはともなわない電気的な力と、ｉｉ）磁界と、ｉｉｉ）欠陥の無いまたは実質的に欠陥の無いナノ構造生成物を生成するための、熱勾配下での熱アニールを含む。実施形態は、ロールトゥロール処理に含まれてもよいキャストフィルム処理ゾーンの任意の組み合わせを提供する。一部の実施形態では、「ロールトゥロール」処理は処理装置を通して単一パスにおいて実行される一連の方法ステップを意味する。１つ以上の主題の処理の実施形態により製造することができる有用なフィルム生成物の限定されない例としては、
ａ）次世代の生成におけるマイクロエレクトロクスおよびデータ保存のための大きな周期的なナノ形態を生成するための、相分離により、例えば円筒相などの、所望の相に変化したブロック共重合体フィルム。
ｂ）光起電性のロールトゥロール製造、燃料電池膜を含む分離膜を含む広範囲の用途に有用な、フィルムの厚さ方向において磁気的に整列された機能性充填剤を有する薄フィルム、が挙げられる。
【００１３】
フィルム成型ゾーン１０においてキャストフィルムを生成するために、実施形態では搬送基板（例えば、マイラー、アルミニウムなど）上にキャストフィルム溶液が入れられ、搬送基板がステンレス鋼ベルト上に支持される。搬送基板上のキャストフィルムに加えて、実施形態ではさらに、ステンレス鋼ベルト上に直接キャストフィルムが供給される。一実施形態では、２貯留槽用のドクターブレード、および超精密花崗岩である支持基板を用いて溶媒キャスト法が実施されてもよい。一実施形態では、花崗岩部はギアポンプにより作動する溶液搬送システムを有する３マニフォールドフレックスリップスロットダイ組立体に加えて、２フィート長の多層ドクターブレードを収容するのに十分な長さを有する。一実施形態では、０．０００２インチ（４マイクロメートル）〜０．１００インチ（２５４０マイクロメートル）の範囲の初期厚さのフィルムが成型される。一実施形態では、フィルム状に成型される溶液の粘性は、５センチポアズ〜５００００センチポアズの範囲でもよい。実施形態は、フィルムを有用な層厚に成型可能な個々のギアポンプ、配管、計量、弁、センサ、および供給装置を駆動する電気および機械自動化システムを含むシステムを提供する。
【００１４】
基板上にフィルムを成型する任意の既知の方法が、成型ゾーン１０において使用されてもよい。フィルムの成型に有用な溶液は、以下の成分、すなわち溶媒成分、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、および磁性充填剤成分の種々の濃度、および種々の組み合わせを含んでもよい。
【００１５】
溶媒成分の有用な濃度は、０重量パーセント〜約７０重量パーセント、約２．５重量パーセント〜約６７．５重量パーセント、約５重量パーセント〜約６５重量パーセント、約７．５重量パーセント〜約６０重量パーセント、約１０重量パーセント〜約５５重量パーセント、約１２．５重量パーセント〜約５０重量パーセント、約１５重量パーセント〜約４５重量パーセント、約１７．５重量パーセント〜約４０重量パーセント、約２０重量パーセント〜約３５重量パーセント、約２２．５重量パーセント〜約３０重量パーセント、または約２５重量パーセント〜約２７．５重量パーセントであってもよい範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲さえも形成するように組み合わせることができる。有用な溶媒の限定されない例としては、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、硫化ジメチル（ＤＭＳ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、シクロヘキサン、ペンタン、シクロヘキサノン、アセトン、塩化メチレン、四塩化炭素、二塩化エチレン、クロロホルム、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ブタノール、ＴＨＦ、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、トルエン、ヘプタン、ヘキサン、１−ペンタノール、水、またはこれらの２つ以上の適切な混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【表１】
【００１６】
高分子成分の有用な濃度は、約５重量パーセント〜約５０重量パーセント、約７．５重量パーセント〜約４７．５重量パーセント、約１０重量パーセント〜約４５重量パーセント、約１２．５重量パーセント〜約４２．５重量パーセント、約１５重量パーセント〜約４０重量パーセント、約１７．５重量パーセント〜約３７．５重量パーセント、約２０重量パーセント〜約３５重量パーセント、約２２．５重量パーセント〜約３２．５重量パーセント、または約２５重量パーセント〜約３０重量パーセントであってもよい範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲さえも形成するように組み合わせることができる。有用な高分子化合物の限定されない例としては、ポリイミドおよび機能性添加物、広範囲のブロック共重合体をさらに含むそれらの共重合体、イオノマー、ポリマブレンドが挙げられる。「磁性ポリマ」としても当業者に知られる磁気特性を有する高分子化合物もまた有用である。
【００１７】
単量体成分の有用な濃度は、０重量パーセント〜１００重量パーセントの範囲である。単量体の中間濃度における単量体の含有量次第で、残りの含有量は別の高分子化合物および溶媒混合液を含むことができる可能性がある。有用な単量体の限定されない例としては、光機能性単量体および有用な反応性を有する単量体が挙げられる。
【００１８】
ナノ粒子成分の有用な濃度は、約０．０１重量パーセント〜約３０重量パーセント、約０．１重量パーセント〜約２７．５重量パーセント、約０．５重量パーセント〜約２５重量パーセント、約１重量パーセント〜約２２．５重量パーセント、約２．５重量パーセント〜約２０重量パーセント、約５重量パーセント〜約１７．５重量パーセント、約７．５重量パーセント〜約１５重量パーセント、または約１０重量パーセント〜約１２．５重量パーセントであってもよい範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲を形成するようにさえも組み合わせることができる。別の実施形態では、ナノ粒子成分の有用な濃度は、約１重量パーセント〜約８重量パーセントの範囲である。有用なナノ粒子の限定されない例としては、配位子修飾をともなう、またはともなわない磁性ナノ粒子、有機的に改質した粘土、炭素系ナノ粒子、カーボンブラック、カーボンナノチューブ（単一壁ならびに多壁）に加えて、他の無機および有機の合成ナノ粒子または天然のナノ粒子が挙げられる。
【００１９】
磁性充填剤成分の有用な濃度は、約０．０１重量パーセント〜約１５重量パーセント、約０．１重量パーセント〜約１２．５重量パーセント、約０．５重量パーセント〜約１０重量パーセント、約１重量パーセント〜約７．５重量パーセント、約１．２５重量パーセント〜約５重量パーセント、約１．５重量パーセント〜約４重量パーセント、約１．７５重量パーセント〜約３．５重量パーセント、約２重量パーセント〜約３重量パーセントの範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲さえも形成するように組み合わせることができる。有用な磁性充填剤の限定されない例としては、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＦｅＣｏ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＦｅ2Ｏ4が挙げられる。当業者は行っていない実験を実行する必要無く有用なキャストフィルム溶液を生成および特定することができるであろう。
【００２０】
実施形態は、耐食性を有する非磁性のオーステナイトモリブデン合金ステンレス鋼から製造されるステンレス鋼ベルトを提供する。ステンレス鋼ベルトは、厚さの均一性のために、表面仕上げされ、かつ処理されてもよい。
【００２１】
実施形態は、独立した駆動制御を有するステンレス鋼ベルトおよび搬送ベルト（本明細書では搬送ベルトは、搬送基板とも呼ばれる）の両方を提供する。全体の速度範囲能力は０．２インチ／分〜８４０インチ／分の範囲でもよい。０．２〜４００インチ／分（０．５センチメートル／分〜１０１０センチメートル／分）の範囲では、０．０１パーセント以内の範囲の制御精度は、実施形態の範囲内である。搬送ベルトに加えて、ステンレス鋼ベルトならびに搬送ベルトに対するプログラム可能な速度制御は、実施形態の範囲内である。実施形態は、線形モードに加えて、規定速度、停止および滞留時間における移動距離をユーザ入力することができるムーブストップムーブタイプのモードを含む。
【００２２】
搬送基板およびステンレス鋼ベルトの両方は、処理全体を通して自動ベルト追跡を有してもよい。ステンレス鋼ベルトのためのドラムは非腐食性であってもよい。搬送ベルト基板は、０．０５〜３ＰＬＩの範囲の調節可能なウェブ張力を有してもよい。
【００２３】
せん断ゾーン２０を有する実施形態は、ステンレス鋼ベルトの上方を移動する補助的なのベルトまたはせん断ベルト（例えば、６フィート長）を備える。このせん断ベルトとステンレス鋼ベルトとの間の距離は調節可能である。（ｉ）ステンレス鋼ベルトまたは搬送基板と、（ｉｉ）垂直ベルトとの間の距離は、約１０〜約２０００マイクロメータの範囲とすることができる。この補助的なのまたはせん断ベルトの機能は、搬送基板またはステンレス鋼ベルトのいずれかの上を移動中のキャストフィルムをせん断することである。
【００２４】
実施形態は、せん断ベルトの移動を自動化し、３つの操作モードをともなうせレシピ選択可能な方策を提供する。
（１）前進（時計回り駆動）（材料の流れに従う）。
（２）逆転（反時計回り）（材料の流れに逆らう）。
（３）振動（前後運動。振動の距離（０〜２フィート）である振幅は、０〜６０反転／分の頻度内で調節可能とするべきである）。
実施形態は、４〜４００インチ／分の範囲の速度要件を提供する。実施形態はさらに、前述のせん断ベルトの操作モードの任意の組み合わせの使用を提供する。
【００２５】
せん断ベルトの熱膨張の課題、およびせん断ベルトの経時的なたるみも考慮される。（ｉ）ステンレス鋼ベルトまたは搬送基板と、（ｉｉ）垂直ベルトとの間の距離を、レーザセンサまたは同等のセンサを用いて、この距離を正確に維持し、かつ張力調整または当業界で既知の他の方法により、制御する、連続的に監視する手段があってもよい。
【００２６】
一実施形態は、頻度（反転／分）および振幅（距離）範囲が調節可能な振動能力に加えて、一定の速度（０．２〜４００インチ／分）を有する先端せん断ベルトを提供する。一実施形態では、０〜２フィートの範囲の距離は、０〜６０反転／分の調節可能な反転／分の頻度の範囲において調節可能である。他の有用なせん断ベルトの距離および反転／分の頻度は、本発明の範囲内であり、行われていない実験を実行する必要無く当業者により達成される場合がある。
【００２７】
ステンレス鋼ベルトへのキャストフィルムの付着を防止するために、ステンレス鋼ベルトとキャストフィルムとの間の搬送基板または層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系のフィルムでもよい。実施形態では、せん断上端ベルトと組み合わせて利用される搬送制御駆動能力が提供される。せん断ゾーンから出た後、キャストフィルムを上端せん断ベルトから分離するために、分離ブレードまたは剥離ナイフが用いられてもよい。
【００２８】
電気保存ゾーン３０を有する実施形態では、キャストフィルムに対する電界の印加は自動化されてもよい。実施形態は、キャストフィルムに電圧を印加する電界を提供する。キャストフィルムがせん断ゾーンにある間に、キャストフィルムに電界が印加されてもよい。任意の範囲の電圧がキャストフィルムに印加されてもよく、一実施形態では、印加電圧は０Ｖ〜２５ＫＶ／ｃｍ（マイクロアンペア範囲において）の範囲である。磁界ゾーン４０を有する実施形態では、キャストフィルムに分散する磁性充填剤を整列させるために磁界ゾーンが用いられてもよい。
【００２９】
実施形態では、磁界ゾーン内に磁界を印加するシステムは自動で、かつレシピ駆動される。一実施形態では、磁気システムは２つの軸により自動化されてもよい（１０フィートの水平移動、および６インチのギャップが設定される）。対象となるキャストフィルムが磁界の下または磁界の間をゆっくりと通過する間に、水平方向に沿って前後に磁界で一掃することにより複数の通路を達成することができるように、水平方向の磁気移動はレシピ設定可能である。磁界の生成に有用な磁石の限定されない例としては、ＧＭＷモデル３４７４ＦＧ−１４０電磁石が挙げられる。
【００３０】
一実施形態では、電磁石は、それを材料方向に自動で移動する能力を有する線形ステージに取り付けられる。一実施形態では、磁石は１０フィートの軌道上でモーター駆動の平行移動能力を有する。一実施形態では、電磁石の位置はレシピで選択されるべきである。一実施形態では、補助的なのリフトオフ磁石およびライン内の空間が、この品目のために確保されてもよい。
【００３１】
限定されない例として、磁石の両極間の１インチのギャップ内の１０インチ幅の磁界領域にわたって１．７５テスラ（１７．５キロガウス）が生成される。実施形態は、自動または手動調節を提供する。ＧＭＷモデル３４７４ＦＧ−１４０電磁石を使用して、１４０アンペア（最大電流）では、４．７インチのギャップの間に約１テスラをが生成することができる。１４０Ａで完全に電圧を加えると、磁石の中心から１メートル（約４０インチ）において約０．５ミリテスラ（５Ｇ）のフリンジ界がある場合がある。実施形態は、極キャップから４０〜８０インチ以内に電気成分を提供しない。
【００３２】
磁石は冷却装置から循環する水により冷却されてもよい。実施形態では、電力供給装置は、１インチのギャップを有する１０インチ幅磁界領域にわたって、１００パーセントの負荷サイクルで、１テスラ（１０キロガウス）を生成するのに適した水冷である。
【００３３】
磁界の影響により、残留磁界を中和するために、ラインの端部にずっと少ない力を有するリフトオフの補助的なの磁石が要求される場合がある。実施形態は、固定されたこの補助的なの磁石が提供される。紫外線放射ゾーン５０を有する実施形態は、キャストフィルム内の単量体または重合可能な官能基を硬化または重合する紫外線放射ゾーンを提供する。基板と相対的な紫外線放射源の位置は調節可能であり、一部の実施形態では、紫外線ゾーンは取り外し可能か、使用されない。
【００３４】
システムは自動駆動され、かつレシピ駆動されてもよい。実施形態では、紫外線移動は、例えば１０フィートの水平移動、および設置されたベルトから１フィートなどのように、２軸システム上である。実施形態は、処理されたキャストフィルムの通路に沿って移動する紫外線放射ユニットを提供する。一部の実施形態では、紫外線放射がせん断ゾーンの近く、アニールゾーンの近くに位置し、かつ／またはキャストフィルムが紫外線放射ゾーンを通過するときにキャストフィルムを追跡するなどのように、紫外線放射ユニットの移動はレシピ設定可能である。
【００３５】
実施形態は、単独または組み合わせて用いられる以下の要素／特性を提供する。
・ＵＶ−ＬＥＤシステム。
・ＬＥＤの波長および強度を調節可能な、選択可能なＵＶユニット。
・垂直および材料方向に動く能力を与えるＸ−Ｚステージに取り付けられたＵＶユニット。
・１０フィートの軌道上で、モーター駆動の平行移動機能を有するＵＶユニット。
・選択されたレシピを可能にする紫外線ユニット位置。
【００３６】
アニールゾーン６０または結晶粒粗大化ゾーン６０において、実施形態は、振動する熱勾配を有する熱領域間を一定速度で動くキャストフィルムを提供する。アニールゾーンの温度勾配は、反射鏡に囲まれた温度制御された放射型の棒状ヒータの両側に配置された連続的な水冷式の冷却ブロックを用いて設定することができる。これは熱エネルギをフィルムに集中させて、空間的に振動する温度勾配を生成する。実施形態では、各ブロックは、１ｍｍの空隙で互いから横方向に分離して、２．５フィート長に及ぶ。高温ブロックは０．５インチの長さおよび８インチの幅であり、一方、冷却ブロックは１インチの長さおよび８インチの幅でもよい（図１）。実施形態は合計２０の冷却および２０の高温ブロックを有する。各ブロックは個々の温度制御機能を有してもよく、一実施形態は、高温ブロックの例では最低５０℃および最高２５０℃、冷却ブロックの例では最低５℃および最高４０℃が提供する。実施形態は、このゾーンに約１センチメートル／分の低速の能力を提供する。このアニールゾーンにおけるフィルムに沿う所与の位置における温度プロファイルは、リアルタイムの温度プロファイルを特定するために０．５インチの精度を有する適切な熱スキャナを用いて記録されてもよい。
【００３７】
溶媒蒸発ゾーン７０において、実施形態は、使用されるベッド下の赤外線ヒータに加えて、層流空気流を供給する。実施形態では、ヒータは、材料が製造される２５０℃の処理温度を実現および維持する。加熱システムの実施形態は、以下を単独または組み合わせのいずれかで含む。
（Ａ）ＨＥＰＡフィルタを有する空気流。
（Ｂ）「Ｉ．Ｒ．」ヒータの利用
【００３８】
さらなる有用な方法は、フィルムから溶媒を蒸発させるための既知の方法を含む。実施形態における方法が図４に示され、電界整列モードを示す。機械の左側において、所望の厚さに設定された精密なスロットダイを通して鋼鉄の搬送ウェブにより、高分子溶液の所望の混合液が供給される。フィルム成型ゾーン１０のこの実施形態は、フィルムを３〜１０インチの幅にすることが可能である。次に、キャスト溶液は、電極間に０〜２５ｋＶ／ｃｍの調節可能なＡＣ電界を提供することができる電界ゾーン３０に入る。空隙は上部電極内に設計された精密整列システムにより、正確に制御することができる。伝導板を変化させることによって露出時間を変えるように、電界ゾーンの長さを変更することができる。別の実施形態では、電界ゾーン３０は、頻度、振幅および形状（正方形、正弦、鋸歯状など）が調節可能な振動するＡＣ場に重ねてＤＣバイアスを印加するようにも設計される。キャスト溶液がこのゾーンを通る間、選択された整列高分子相に影響を及ぼす粘性を比較的低く維持するように、溶媒濃度および／または温度は調節されることになる。所望の膜形態を迅速に温度上昇、および凍結するために、電界ゾーンの端部における鋼鉄の搬送の下に取り付けられた放射型ヒータを利用することができる。高分子化合物の混合比、印加電圧、および熱仕上げパラメータは、高処理量のための最適な「組成整列処理ウインドウ」を特定するためにリアルタイムで変化させることができる。図４は、紫外線硬化可能なマトリクスに用いることができる、電界ゾーンの直後のＥＭＰラインに組み込まれたＵＶ灯を有する紫外線照射ゾーン５０も示す。
【００３９】
本明細書で詳述した特定の実施形態を特に参照して本発明を詳細に記述したが、他の実施形態が同じ結果を実現することができる。本発明の変更および変形は当業者に明らかであり、本発明は添付請求項の中に、全てのこのような変更および均等物を含むように意図される。
【技術分野】
【０００１】
関連出願データ
本願は、米国仮特許出願番号第６１／２２５４０３号（２００９年７月１４日出願）である名称「電磁処理ライン（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｌｉｎｅ）」の優先権を主張するものであり、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
キャストフィルムおよびそれらを製造する方法は公知である。当業界には依然としてキャストフィルムの製造方法に関する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００５】
フィルムを製造するための方法は、第１に、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、第２に、キャストフィルムをせん断するステップと、第３に、キャストフィルムに電界、磁界、またはその両方を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、第４に、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、第５に、キャストフィルムをアニールするステップと、第６に、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００６】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断し、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００７】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【０００８】
硬化可能なマトリクス材を用いる処理の利点は、溶媒の使用を無くすことであり、これは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の取り扱いに関する問題、および最終のキャストフィルムから残留溶媒を完全に除去する困難を改善する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】システムの処理ゾーンの実施形態を示す概念図である。
【図２】有用な磁石の寸法を示す図である。
【図３】Ａｗｐｓ、テスラ、およびギャップの間の関係の実施形態を示す表である。
【図４】電界モードにおける電磁処理（ＥＭＰ）ラインの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
フィルムを製造するための方法は、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、キャストフィルムをせん断するステップと、キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、キャストフィルムをアニールするステップと、キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップとを含む方法である。
【００１１】
実施形態は概して、キャストフィルムを製造するための複数の処理ゾーンを含む方法を提供する。図を参照して、実施形態はキャストフィルムを製造する方法を提供し、方法は、複数のキャストフィルム処理ゾーンを有する。この処理ゾーンは、フィルム成型ゾーン１０、せん断ゾーン２０、電界ゾーン３０、磁界ゾーン４０、紫外線放射ゾーン５０、アニールゾーン６０、溶媒蒸発ゾーン７０、およびそれらの組み合わせを含む。
【００１２】
実施形態は、種々の種類のキャストフィルム生成物の連続生産を提供する。処理の実施形態は、ｉ）定常または振動せん断の組み合わせをともなう、またはともなわない電気的な力と、ｉｉ）磁界と、ｉｉｉ）欠陥の無いまたは実質的に欠陥の無いナノ構造生成物を生成するための、熱勾配下での熱アニールを含む。実施形態は、ロールトゥロール処理に含まれてもよいキャストフィルム処理ゾーンの任意の組み合わせを提供する。一部の実施形態では、「ロールトゥロール」処理は処理装置を通して単一パスにおいて実行される一連の方法ステップを意味する。１つ以上の主題の処理の実施形態により製造することができる有用なフィルム生成物の限定されない例としては、
ａ）次世代の生成におけるマイクロエレクトロクスおよびデータ保存のための大きな周期的なナノ形態を生成するための、相分離により、例えば円筒相などの、所望の相に変化したブロック共重合体フィルム。
ｂ）光起電性のロールトゥロール製造、燃料電池膜を含む分離膜を含む広範囲の用途に有用な、フィルムの厚さ方向において磁気的に整列された機能性充填剤を有する薄フィルム、が挙げられる。
【００１３】
フィルム成型ゾーン１０においてキャストフィルムを生成するために、実施形態では搬送基板（例えば、マイラー、アルミニウムなど）上にキャストフィルム溶液が入れられ、搬送基板がステンレス鋼ベルト上に支持される。搬送基板上のキャストフィルムに加えて、実施形態ではさらに、ステンレス鋼ベルト上に直接キャストフィルムが供給される。一実施形態では、２貯留槽用のドクターブレード、および超精密花崗岩である支持基板を用いて溶媒キャスト法が実施されてもよい。一実施形態では、花崗岩部はギアポンプにより作動する溶液搬送システムを有する３マニフォールドフレックスリップスロットダイ組立体に加えて、２フィート長の多層ドクターブレードを収容するのに十分な長さを有する。一実施形態では、０．０００２インチ（４マイクロメートル）〜０．１００インチ（２５４０マイクロメートル）の範囲の初期厚さのフィルムが成型される。一実施形態では、フィルム状に成型される溶液の粘性は、５センチポアズ〜５００００センチポアズの範囲でもよい。実施形態は、フィルムを有用な層厚に成型可能な個々のギアポンプ、配管、計量、弁、センサ、および供給装置を駆動する電気および機械自動化システムを含むシステムを提供する。
【００１４】
基板上にフィルムを成型する任意の既知の方法が、成型ゾーン１０において使用されてもよい。フィルムの成型に有用な溶液は、以下の成分、すなわち溶媒成分、高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、および磁性充填剤成分の種々の濃度、および種々の組み合わせを含んでもよい。
【００１５】
溶媒成分の有用な濃度は、０重量パーセント〜約７０重量パーセント、約２．５重量パーセント〜約６７．５重量パーセント、約５重量パーセント〜約６５重量パーセント、約７．５重量パーセント〜約６０重量パーセント、約１０重量パーセント〜約５５重量パーセント、約１２．５重量パーセント〜約５０重量パーセント、約１５重量パーセント〜約４５重量パーセント、約１７．５重量パーセント〜約４０重量パーセント、約２０重量パーセント〜約３５重量パーセント、約２２．５重量パーセント〜約３０重量パーセント、または約２５重量パーセント〜約２７．５重量パーセントであってもよい範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲さえも形成するように組み合わせることができる。有用な溶媒の限定されない例としては、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、硫化ジメチル（ＤＭＳ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、シクロヘキサン、ペンタン、シクロヘキサノン、アセトン、塩化メチレン、四塩化炭素、二塩化エチレン、クロロホルム、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ブタノール、ＴＨＦ、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、トルエン、ヘプタン、ヘキサン、１−ペンタノール、水、またはこれらの２つ以上の適切な混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【表１】
【００１６】
高分子成分の有用な濃度は、約５重量パーセント〜約５０重量パーセント、約７．５重量パーセント〜約４７．５重量パーセント、約１０重量パーセント〜約４５重量パーセント、約１２．５重量パーセント〜約４２．５重量パーセント、約１５重量パーセント〜約４０重量パーセント、約１７．５重量パーセント〜約３７．５重量パーセント、約２０重量パーセント〜約３５重量パーセント、約２２．５重量パーセント〜約３２．５重量パーセント、または約２５重量パーセント〜約３０重量パーセントであってもよい範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲さえも形成するように組み合わせることができる。有用な高分子化合物の限定されない例としては、ポリイミドおよび機能性添加物、広範囲のブロック共重合体をさらに含むそれらの共重合体、イオノマー、ポリマブレンドが挙げられる。「磁性ポリマ」としても当業者に知られる磁気特性を有する高分子化合物もまた有用である。
【００１７】
単量体成分の有用な濃度は、０重量パーセント〜１００重量パーセントの範囲である。単量体の中間濃度における単量体の含有量次第で、残りの含有量は別の高分子化合物および溶媒混合液を含むことができる可能性がある。有用な単量体の限定されない例としては、光機能性単量体および有用な反応性を有する単量体が挙げられる。
【００１８】
ナノ粒子成分の有用な濃度は、約０．０１重量パーセント〜約３０重量パーセント、約０．１重量パーセント〜約２７．５重量パーセント、約０．５重量パーセント〜約２５重量パーセント、約１重量パーセント〜約２２．５重量パーセント、約２．５重量パーセント〜約２０重量パーセント、約５重量パーセント〜約１７．５重量パーセント、約７．５重量パーセント〜約１５重量パーセント、または約１０重量パーセント〜約１２．５重量パーセントであってもよい範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲を形成するようにさえも組み合わせることができる。別の実施形態では、ナノ粒子成分の有用な濃度は、約１重量パーセント〜約８重量パーセントの範囲である。有用なナノ粒子の限定されない例としては、配位子修飾をともなう、またはともなわない磁性ナノ粒子、有機的に改質した粘土、炭素系ナノ粒子、カーボンブラック、カーボンナノチューブ（単一壁ならびに多壁）に加えて、他の無機および有機の合成ナノ粒子または天然のナノ粒子が挙げられる。
【００１９】
磁性充填剤成分の有用な濃度は、約０．０１重量パーセント〜約１５重量パーセント、約０．１重量パーセント〜約１２．５重量パーセント、約０．５重量パーセント〜約１０重量パーセント、約１重量パーセント〜約７．５重量パーセント、約１．２５重量パーセント〜約５重量パーセント、約１．５重量パーセント〜約４重量パーセント、約１．７５重量パーセント〜約３．５重量パーセント、約２重量パーセント〜約３重量パーセントの範囲である。ここで、明細書および請求項のいかなる箇所とも同様に、個々の範囲値および／または制限は、さらなる非開示または新規の範囲、またはさらには非制限範囲さえも形成するように組み合わせることができる。有用な磁性充填剤の限定されない例としては、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＦｅＣｏ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＦｅ2Ｏ4が挙げられる。当業者は行っていない実験を実行する必要無く有用なキャストフィルム溶液を生成および特定することができるであろう。
【００２０】
実施形態は、耐食性を有する非磁性のオーステナイトモリブデン合金ステンレス鋼から製造されるステンレス鋼ベルトを提供する。ステンレス鋼ベルトは、厚さの均一性のために、表面仕上げされ、かつ処理されてもよい。
【００２１】
実施形態は、独立した駆動制御を有するステンレス鋼ベルトおよび搬送ベルト（本明細書では搬送ベルトは、搬送基板とも呼ばれる）の両方を提供する。全体の速度範囲能力は０．２インチ／分〜８４０インチ／分の範囲でもよい。０．２〜４００インチ／分（０．５センチメートル／分〜１０１０センチメートル／分）の範囲では、０．０１パーセント以内の範囲の制御精度は、実施形態の範囲内である。搬送ベルトに加えて、ステンレス鋼ベルトならびに搬送ベルトに対するプログラム可能な速度制御は、実施形態の範囲内である。実施形態は、線形モードに加えて、規定速度、停止および滞留時間における移動距離をユーザ入力することができるムーブストップムーブタイプのモードを含む。
【００２２】
搬送基板およびステンレス鋼ベルトの両方は、処理全体を通して自動ベルト追跡を有してもよい。ステンレス鋼ベルトのためのドラムは非腐食性であってもよい。搬送ベルト基板は、０．０５〜３ＰＬＩの範囲の調節可能なウェブ張力を有してもよい。
【００２３】
せん断ゾーン２０を有する実施形態は、ステンレス鋼ベルトの上方を移動する補助的なのベルトまたはせん断ベルト（例えば、６フィート長）を備える。このせん断ベルトとステンレス鋼ベルトとの間の距離は調節可能である。（ｉ）ステンレス鋼ベルトまたは搬送基板と、（ｉｉ）垂直ベルトとの間の距離は、約１０〜約２０００マイクロメータの範囲とすることができる。この補助的なのまたはせん断ベルトの機能は、搬送基板またはステンレス鋼ベルトのいずれかの上を移動中のキャストフィルムをせん断することである。
【００２４】
実施形態は、せん断ベルトの移動を自動化し、３つの操作モードをともなうせレシピ選択可能な方策を提供する。
（１）前進（時計回り駆動）（材料の流れに従う）。
（２）逆転（反時計回り）（材料の流れに逆らう）。
（３）振動（前後運動。振動の距離（０〜２フィート）である振幅は、０〜６０反転／分の頻度内で調節可能とするべきである）。
実施形態は、４〜４００インチ／分の範囲の速度要件を提供する。実施形態はさらに、前述のせん断ベルトの操作モードの任意の組み合わせの使用を提供する。
【００２５】
せん断ベルトの熱膨張の課題、およびせん断ベルトの経時的なたるみも考慮される。（ｉ）ステンレス鋼ベルトまたは搬送基板と、（ｉｉ）垂直ベルトとの間の距離を、レーザセンサまたは同等のセンサを用いて、この距離を正確に維持し、かつ張力調整または当業界で既知の他の方法により、制御する、連続的に監視する手段があってもよい。
【００２６】
一実施形態は、頻度（反転／分）および振幅（距離）範囲が調節可能な振動能力に加えて、一定の速度（０．２〜４００インチ／分）を有する先端せん断ベルトを提供する。一実施形態では、０〜２フィートの範囲の距離は、０〜６０反転／分の調節可能な反転／分の頻度の範囲において調節可能である。他の有用なせん断ベルトの距離および反転／分の頻度は、本発明の範囲内であり、行われていない実験を実行する必要無く当業者により達成される場合がある。
【００２７】
ステンレス鋼ベルトへのキャストフィルムの付着を防止するために、ステンレス鋼ベルトとキャストフィルムとの間の搬送基板または層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系のフィルムでもよい。実施形態では、せん断上端ベルトと組み合わせて利用される搬送制御駆動能力が提供される。せん断ゾーンから出た後、キャストフィルムを上端せん断ベルトから分離するために、分離ブレードまたは剥離ナイフが用いられてもよい。
【００２８】
電気保存ゾーン３０を有する実施形態では、キャストフィルムに対する電界の印加は自動化されてもよい。実施形態は、キャストフィルムに電圧を印加する電界を提供する。キャストフィルムがせん断ゾーンにある間に、キャストフィルムに電界が印加されてもよい。任意の範囲の電圧がキャストフィルムに印加されてもよく、一実施形態では、印加電圧は０Ｖ〜２５ＫＶ／ｃｍ（マイクロアンペア範囲において）の範囲である。磁界ゾーン４０を有する実施形態では、キャストフィルムに分散する磁性充填剤を整列させるために磁界ゾーンが用いられてもよい。
【００２９】
実施形態では、磁界ゾーン内に磁界を印加するシステムは自動で、かつレシピ駆動される。一実施形態では、磁気システムは２つの軸により自動化されてもよい（１０フィートの水平移動、および６インチのギャップが設定される）。対象となるキャストフィルムが磁界の下または磁界の間をゆっくりと通過する間に、水平方向に沿って前後に磁界で一掃することにより複数の通路を達成することができるように、水平方向の磁気移動はレシピ設定可能である。磁界の生成に有用な磁石の限定されない例としては、ＧＭＷモデル３４７４ＦＧ−１４０電磁石が挙げられる。
【００３０】
一実施形態では、電磁石は、それを材料方向に自動で移動する能力を有する線形ステージに取り付けられる。一実施形態では、磁石は１０フィートの軌道上でモーター駆動の平行移動能力を有する。一実施形態では、電磁石の位置はレシピで選択されるべきである。一実施形態では、補助的なのリフトオフ磁石およびライン内の空間が、この品目のために確保されてもよい。
【００３１】
限定されない例として、磁石の両極間の１インチのギャップ内の１０インチ幅の磁界領域にわたって１．７５テスラ（１７．５キロガウス）が生成される。実施形態は、自動または手動調節を提供する。ＧＭＷモデル３４７４ＦＧ−１４０電磁石を使用して、１４０アンペア（最大電流）では、４．７インチのギャップの間に約１テスラをが生成することができる。１４０Ａで完全に電圧を加えると、磁石の中心から１メートル（約４０インチ）において約０．５ミリテスラ（５Ｇ）のフリンジ界がある場合がある。実施形態は、極キャップから４０〜８０インチ以内に電気成分を提供しない。
【００３２】
磁石は冷却装置から循環する水により冷却されてもよい。実施形態では、電力供給装置は、１インチのギャップを有する１０インチ幅磁界領域にわたって、１００パーセントの負荷サイクルで、１テスラ（１０キロガウス）を生成するのに適した水冷である。
【００３３】
磁界の影響により、残留磁界を中和するために、ラインの端部にずっと少ない力を有するリフトオフの補助的なの磁石が要求される場合がある。実施形態は、固定されたこの補助的なの磁石が提供される。紫外線放射ゾーン５０を有する実施形態は、キャストフィルム内の単量体または重合可能な官能基を硬化または重合する紫外線放射ゾーンを提供する。基板と相対的な紫外線放射源の位置は調節可能であり、一部の実施形態では、紫外線ゾーンは取り外し可能か、使用されない。
【００３４】
システムは自動駆動され、かつレシピ駆動されてもよい。実施形態では、紫外線移動は、例えば１０フィートの水平移動、および設置されたベルトから１フィートなどのように、２軸システム上である。実施形態は、処理されたキャストフィルムの通路に沿って移動する紫外線放射ユニットを提供する。一部の実施形態では、紫外線放射がせん断ゾーンの近く、アニールゾーンの近くに位置し、かつ／またはキャストフィルムが紫外線放射ゾーンを通過するときにキャストフィルムを追跡するなどのように、紫外線放射ユニットの移動はレシピ設定可能である。
【００３５】
実施形態は、単独または組み合わせて用いられる以下の要素／特性を提供する。
・ＵＶ−ＬＥＤシステム。
・ＬＥＤの波長および強度を調節可能な、選択可能なＵＶユニット。
・垂直および材料方向に動く能力を与えるＸ−Ｚステージに取り付けられたＵＶユニット。
・１０フィートの軌道上で、モーター駆動の平行移動機能を有するＵＶユニット。
・選択されたレシピを可能にする紫外線ユニット位置。
【００３６】
アニールゾーン６０または結晶粒粗大化ゾーン６０において、実施形態は、振動する熱勾配を有する熱領域間を一定速度で動くキャストフィルムを提供する。アニールゾーンの温度勾配は、反射鏡に囲まれた温度制御された放射型の棒状ヒータの両側に配置された連続的な水冷式の冷却ブロックを用いて設定することができる。これは熱エネルギをフィルムに集中させて、空間的に振動する温度勾配を生成する。実施形態では、各ブロックは、１ｍｍの空隙で互いから横方向に分離して、２．５フィート長に及ぶ。高温ブロックは０．５インチの長さおよび８インチの幅であり、一方、冷却ブロックは１インチの長さおよび８インチの幅でもよい（図１）。実施形態は合計２０の冷却および２０の高温ブロックを有する。各ブロックは個々の温度制御機能を有してもよく、一実施形態は、高温ブロックの例では最低５０℃および最高２５０℃、冷却ブロックの例では最低５℃および最高４０℃が提供する。実施形態は、このゾーンに約１センチメートル／分の低速の能力を提供する。このアニールゾーンにおけるフィルムに沿う所与の位置における温度プロファイルは、リアルタイムの温度プロファイルを特定するために０．５インチの精度を有する適切な熱スキャナを用いて記録されてもよい。
【００３７】
溶媒蒸発ゾーン７０において、実施形態は、使用されるベッド下の赤外線ヒータに加えて、層流空気流を供給する。実施形態では、ヒータは、材料が製造される２５０℃の処理温度を実現および維持する。加熱システムの実施形態は、以下を単独または組み合わせのいずれかで含む。
（Ａ）ＨＥＰＡフィルタを有する空気流。
（Ｂ）「Ｉ．Ｒ．」ヒータの利用
【００３８】
さらなる有用な方法は、フィルムから溶媒を蒸発させるための既知の方法を含む。実施形態における方法が図４に示され、電界整列モードを示す。機械の左側において、所望の厚さに設定された精密なスロットダイを通して鋼鉄の搬送ウェブにより、高分子溶液の所望の混合液が供給される。フィルム成型ゾーン１０のこの実施形態は、フィルムを３〜１０インチの幅にすることが可能である。次に、キャスト溶液は、電極間に０〜２５ｋＶ／ｃｍの調節可能なＡＣ電界を提供することができる電界ゾーン３０に入る。空隙は上部電極内に設計された精密整列システムにより、正確に制御することができる。伝導板を変化させることによって露出時間を変えるように、電界ゾーンの長さを変更することができる。別の実施形態では、電界ゾーン３０は、頻度、振幅および形状（正方形、正弦、鋸歯状など）が調節可能な振動するＡＣ場に重ねてＤＣバイアスを印加するようにも設計される。キャスト溶液がこのゾーンを通る間、選択された整列高分子相に影響を及ぼす粘性を比較的低く維持するように、溶媒濃度および／または温度は調節されることになる。所望の膜形態を迅速に温度上昇、および凍結するために、電界ゾーンの端部における鋼鉄の搬送の下に取り付けられた放射型ヒータを利用することができる。高分子化合物の混合比、印加電圧、および熱仕上げパラメータは、高処理量のための最適な「組成整列処理ウインドウ」を特定するためにリアルタイムで変化させることができる。図４は、紫外線硬化可能なマトリクスに用いることができる、電界ゾーンの直後のＥＭＰラインに組み込まれたＵＶ灯を有する紫外線照射ゾーン５０も示す。
【００３９】
本明細書で詳述した特定の実施形態を特に参照して本発明を詳細に記述したが、他の実施形態が同じ結果を実現することができる。本発明の変更および変形は当業者に明らかであり、本発明は添付請求項の中に、全てのこのような変更および均等物を含むように意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムを製造するための方法であって、
（Ａ）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（Ｂ）前記キャストフィルムをせん断するステップと、
（Ｃ）前記キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（Ｄ）前記キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（Ｅ）キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、
（Ｆ）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（Ｇ）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムは、前記キャストフィルムの表面をせん断ベルトの表面に接触させることによりせん断され、前記キャストフィルムの成分は前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより硬化または重合され、前記キャストフィルムは振動する熱放射を前記キャストフィルムに印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶液中の前記磁性充填剤成分の濃度は、約０．０１重量パーセント〜約２０重量パーセントの範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液中の前記単量体成分の濃度は、約１重量パーセント〜約１００重量パーセントの範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液粘度は約５センチポアズ〜約５００００センチポアズの範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記基板はマイラー、アルミニウム、またはステンレス鋼である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記溶液は約４ミクロン〜約２５４０ミクロンの範囲の厚さで前記基板上に成型される、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記キャストフィルムは約１ミクロン〜約５００ミクロンの範囲の厚さにせん断される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電界は、約１ＫＶ／ｃｍ〜約２５ＫＶ／ｃｍの範囲の量で前記キャストフィルムに印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁界は少なくとも約１テスラの強度において前記キャストフィルムに印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより、キャストフィルム成分が硬化または重合される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記紫外線は約１５０ナノメートル〜約４００ナノメートルの範囲の波長において前記キャストフィルムに印加される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記振動する熱放射の相対的な最高温度は約５０℃〜約２５０℃の範囲であり、前記振動する熱勾配の最低温度は約５℃〜約４０℃の範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法ステップは装置を通り抜ける単一のパスにおいて実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
フィルムを製造するための方法であって、
（１）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（２）前記キャストフィルムをせん断するステップと、
（３）前記キャストフィルムに電界、磁界、またはその両方を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（４）キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、
（５）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（６）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記方法ステップは装置を通り抜ける単一のパスにおいて実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
フィルムを製造するための方法であって、
（ｉ）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（ｉｉ）前記キャストフィルムをせん断するステップと、
（ｉｉｉ）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（ｉｖ）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
キャストフィルム成分を硬化または重合するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムの表面をベルト基板に接触させることによりせん断され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムに振動する熱放射を印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムの表面をベルト基板に接触させることによりせん断され、前記キャストフィルムの成分は前記キャストフィルムに紫外線を印加することにより硬化または重合され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムに振動する熱放射を印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
フィルムを製造するための方法であって、
（ａ）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（ｂ）前記キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（ｃ）前記キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（ｄ）キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、
（ｅ）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（ｆ）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項２４】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムの成分は前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより硬化または重合され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムに振動する熱放射を印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶液中の前記磁性充填剤成分の濃度は、約０．０１重量パーセント〜約２０重量パーセントの範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記溶液中の前記単量体成分の濃度は、約１重量パーセント〜約１００重量パーセントの範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記溶液粘度は、約５センチポアズ〜約５００００センチポアズの範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板は、マイラー、アルミニウム、またはステンレス鋼である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記溶液は約４ミクロン〜約２５４０ミクロンの範囲の厚さで前記基板上に成型される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記電界は、約１ＫＶ／ｃｍ〜約２５ＫＶ／ｃｍの範囲の量で前記キャストフィルムに印加される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記磁界は少なくとも約１テスラの強度で前記キャストフィルムに印加される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより、キャストフィルム成分が硬化または重合される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記紫外線放射は、約１５０ナノメートル〜約４００ナノメートルの範囲の波長において前記キャストフィルムに印加される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記振動する熱放射の相対的な最高温度は約５０℃〜約２５０℃の範囲であり、前記振動する熱勾配の最低温度は約５℃〜約４０℃の範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記方法ステップは装置を通り抜ける単一パスにおいて実行される、請求項２３に記載の方法。
【請求項１】
フィルムを製造するための方法であって、
（Ａ）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（Ｂ）前記キャストフィルムをせん断するステップと、
（Ｃ）前記キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（Ｄ）前記キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（Ｅ）キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、
（Ｆ）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（Ｇ）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムは、前記キャストフィルムの表面をせん断ベルトの表面に接触させることによりせん断され、前記キャストフィルムの成分は前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより硬化または重合され、前記キャストフィルムは振動する熱放射を前記キャストフィルムに印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶液中の前記磁性充填剤成分の濃度は、約０．０１重量パーセント〜約２０重量パーセントの範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液中の前記単量体成分の濃度は、約１重量パーセント〜約１００重量パーセントの範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液粘度は約５センチポアズ〜約５００００センチポアズの範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記基板はマイラー、アルミニウム、またはステンレス鋼である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記溶液は約４ミクロン〜約２５４０ミクロンの範囲の厚さで前記基板上に成型される、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記キャストフィルムは約１ミクロン〜約５００ミクロンの範囲の厚さにせん断される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電界は、約１ＫＶ／ｃｍ〜約２５ＫＶ／ｃｍの範囲の量で前記キャストフィルムに印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁界は少なくとも約１テスラの強度において前記キャストフィルムに印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより、キャストフィルム成分が硬化または重合される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記紫外線は約１５０ナノメートル〜約４００ナノメートルの範囲の波長において前記キャストフィルムに印加される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記振動する熱放射の相対的な最高温度は約５０℃〜約２５０℃の範囲であり、前記振動する熱勾配の最低温度は約５℃〜約４０℃の範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法ステップは装置を通り抜ける単一のパスにおいて実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
フィルムを製造するための方法であって、
（１）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（２）前記キャストフィルムをせん断するステップと、
（３）前記キャストフィルムに電界、磁界、またはその両方を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（４）キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、
（５）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（６）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記方法ステップは装置を通り抜ける単一のパスにおいて実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
フィルムを製造するための方法であって、
（ｉ）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（ｉｉ）前記キャストフィルムをせん断するステップと、
（ｉｉｉ）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（ｉｖ）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
キャストフィルム成分を硬化または重合するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムの表面をベルト基板に接触させることによりせん断され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムに振動する熱放射を印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムの表面をベルト基板に接触させることによりせん断され、前記キャストフィルムの成分は前記キャストフィルムに紫外線を印加することにより硬化または重合され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムに振動する熱放射を印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
フィルムを製造するための方法であって、
（ａ）高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有するキャストフィルムを生成するステップと、
（ｂ）前記キャストフィルムに電界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（ｃ）前記キャストフィルムに磁界を印加することにより、キャストフィルム成分を整列させるステップと、
（ｄ）キャストフィルム成分を硬化または重合するステップと、
（ｅ）前記キャストフィルムをアニールするステップと、
（ｆ）前記キャストフィルムから溶媒を蒸発させるステップと、を含む、方法。
【請求項２４】
前記キャストフィルムは、基板上に高分子成分、単量体成分、ナノ粒子成分、磁性充填剤成分、またはそれらの組み合わせを有する溶液を成型することにより生成され、前記キャストフィルムの成分は前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより硬化または重合され、前記キャストフィルムは前記キャストフィルムに振動する熱放射を印加することによりアニールされ、前記溶媒は前記キャストフィルムに熱放射、空気流、またはそれらの組み合わせを適用することにより、前記キャストフィルムから蒸発する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶液中の前記磁性充填剤成分の濃度は、約０．０１重量パーセント〜約２０重量パーセントの範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記溶液中の前記単量体成分の濃度は、約１重量パーセント〜約１００重量パーセントの範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記溶液粘度は、約５センチポアズ〜約５００００センチポアズの範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板は、マイラー、アルミニウム、またはステンレス鋼である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記溶液は約４ミクロン〜約２５４０ミクロンの範囲の厚さで前記基板上に成型される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記電界は、約１ＫＶ／ｃｍ〜約２５ＫＶ／ｃｍの範囲の量で前記キャストフィルムに印加される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記磁界は少なくとも約１テスラの強度で前記キャストフィルムに印加される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記キャストフィルムに紫外線放射を印加することにより、キャストフィルム成分が硬化または重合される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記紫外線放射は、約１５０ナノメートル〜約４００ナノメートルの範囲の波長において前記キャストフィルムに印加される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記振動する熱放射の相対的な最高温度は約５０℃〜約２５０℃の範囲であり、前記振動する熱勾配の最低温度は約５℃〜約４０℃の範囲である、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記方法ステップは装置を通り抜ける単一パスにおいて実行される、請求項２３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５３３４５１（Ｐ２０１２−５３３４５１Ａ）
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２０７５０（Ｐ２０１２−５２０７５０）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４１９９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００８８７０
【国際公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（５０５３９５７００）ザ ユニバーシティ オブ アクロン (20)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｋｒｏｎ
【住所又は居所原語表記】３０２ Ｅ． Ｂｕｃｈｔｅｌ Ｃｏｍｍｏｎ， Ａｋｒｏｎ， ＯＨ ４４３２５ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４１９９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００８８７０
【国際公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（５０５３９５７００）ザ ユニバーシティ オブ アクロン (20)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｋｒｏｎ
【住所又は居所原語表記】３０２ Ｅ． Ｂｕｃｈｔｅｌ Ｃｏｍｍｏｎ， Ａｋｒｏｎ， ＯＨ ４４３２５ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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