JP6160319B2 - Molded body, method for manufacturing molded body, and stamper - Google Patents
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Description
本発明は、成形体、成形体の製造方法及びスタンパに関し、特に、液滴に対する転落性を備えた表面構造を有する成形体、及び、その製造方法、並びに、前記成形体の製造に用いられるスタンパに関する。 The present invention relates to a molded body, a method for manufacturing a molded body, and a stamper, and in particular, a molded body having a surface structure having a tumbling property against droplets, a method for manufacturing the same, and a stamper used for manufacturing the molded body. About.
従来、醤油やソースなどを収納する注出容器は、中栓に、外方に拡開され湾曲する注出口唇部が形成されており、液切れ性を向上させて、液だれを防止する工夫が施されてきた。
また、近年では、微細な凹凸構造や二重凹凸構造による撥液性を利用する様々な技術が提案されている。
Conventionally, pouring containers for storing soy sauce and sauces have a spout lip that is outwardly expanded and curved on the inner plug, improving liquid drainage and preventing dripping Has been given.
In recent years, various techniques using liquid repellency by a fine uneven structure or a double uneven structure have been proposed.
たとえば、特許文献1には、嵌合筒、螺合筒及び注出筒を備えた中栓と、頂壁及び側筒壁を具備したキャップとからなる注出容器が開示されており、この注出容器の注出筒は、その上端周縁に、外方に拡開され湾曲する注出口唇部が形成されている。
For example,
また、特許文献2には、軟質積層フィルムからなる包装袋本体の一縁部に、重なり合うプラスチックフィルムの相互間に液状物が介在するときに逆止機能を生ずる平坦なフィルム状逆止ノズルを突設してなるフレキシブル包装袋が開示されている。このフレキシブル包装袋は、積層フィルムの非シール部分に、直線状または曲線状の実質的に連続する凹凸構造が付与されている。
Further, in
また、特許文献3には、貯蔵された接着剤等の液体を塗出する塗出口と、前記液体を前記塗出口へ導入する液路とを備えたノズルであって、前記液路の表面に微細な凹凸を施したノズルが開示されている。
また、特許文献4には、透明プラスチックフィルムからなる透明材の表面に、背面からの光の輝度を高める第1の凹凸形状が形成され、該第1の凹凸形状が形成された表面上に、撥水性を有する低表面エネルギー物質からなる薄層が積層され、該薄層の表面に、前記第1の凹凸形状よりも小さい表面粗さの第2の凹凸形状が形成されていることを特徴とする撥水性高輝度透明材が開示されている。
Moreover, in
また、特許文献5には、金属板の表面に、上下高さH=10〜100μmの凹凸形状を単位面積当たりの凹凸面積比が9:1〜5:5の範囲になるように形成すると共に、この凹凸形状の凸部の表面に十点平均粗さRz=5〜50μm、好ましくは、5〜15μmの微小凹凸を形成したことを特徴とする金属板が開示されている。 Moreover, in patent document 5, while forming the uneven | corrugated shape of the height H = 10-100 micrometers on the surface of a metal plate so that the uneven | corrugated area ratio per unit area may be in the range of 9: 1-5: 5. A metal plate is disclosed in which fine irregularities having a ten-point average roughness Rz = 5 to 50 μm, preferably 5 to 15 μm, are formed on the surface of the irregular-shaped convex portion.
しかしながら、上記の特許文献1に示す、醤油やソースなどを収納する注出容器は、外方に拡開され湾曲する注出口唇部によって、開封直後は、ほぼ完璧に液だれが防止されるものの、使用している間に、液切れ性が低下し、液だれが発生する場合がある。そして、たれた液、すなわち、内容液の一部が中栓やキャップに付着し固化すると、清潔感を損ね、使用者に不快感を与えることがあった。
このため、さらに完璧に液だれを防止する技術の確立が要望されていた。
また、液滴に対する転落性などを向上させることができる技術(すなわち、基礎的技術)は、液体が付着した状態を回避したい様々な用途、たとえば、翼などの着氷防止技術、つららの発生防止技術などに適用できることから、その確立が要望されていた。
尚、上記の特許文献2〜5は、凹凸形状を有する技術ではあるが、上記の要望に応えることができない技術であった。
However, the pouring container for storing soy sauce or sauce shown in the above-mentioned
For this reason, establishment of a technique for preventing dripping more completely has been demanded.
In addition, technologies that can improve the drop-off properties of droplets (that is, basic technologies) are used in various applications in which it is desired to avoid the state of liquid adhesion, for example, icing prevention technologies such as wings, and icicles. Since it can be applied to technology, it has been desired to establish it.
In addition, although said patent document 2-5 is a technique which has uneven | corrugated shape, it was a technique which cannot respond to said request.
本発明は、上記事情に鑑み提案されたものであり、液滴に対する転落性、及び、液滴に対する繰り返し転落性を向上させることができる表面構造を有する成形体、及び、その製造方法、並びに、前記成形体の製造に用いられるスタンパの提供を目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and a molded body having a surface structure capable of improving the tumbling property with respect to the droplets and the repeated tumbling property with respect to the droplets, and a production method thereof, and It aims at providing the stamper used for manufacture of the said molded object.
上記目的を達成するため、本発明の成形体は、液滴に対する転落性を有するプラスチック製又はガラス製の表面構造を有する成形体であって、前記表面構造が、凹凸形状を有し、前記凹凸形状の表面の少なくとも一部が、前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状を有し、前記凹凸形状及び前記補助用凹凸形状の部分が、同一の成形用プラスチック材料又はガラス材料からなり、かつ、前記表面構造が成形された部分のインデンテーションヤング率(E IT )と、前記表面構造が成形されていない部分のインデンテーションヤング率(E IT0 )との比k(=E IT /E IT0 )が、1.10以下であり、前記凹凸形状は、一定間隔で交互に並設された複数の凸部及び凹部を有し、前記凸部は、細長い頂面を有し、前記頂面の幅方向に沿った断面形状がほぼ矩形状であり、前記凹部は、隣り合う前記凸部によって形成され、前記頂面の幅方向に沿った断面形状がほぼ矩形状であり、前記凹凸形状の面積比φ s1 が、0.001≦φ s1 ≦0.50であり、かつ、前記凹凸形状のギャップg 1 が、1μm≦g 1 ≦300μmであり、前記補助用凹凸形状の平均面積比φ s2 が、0.001≦φ s2 ≦0.80である、又は、前記補助用凹凸形状の平均凹凸度rが、3.5≦r≦20.0である構成としてある。
また、本発明の成形体は、液滴に対する転落性を備えたプラスチック製又はガラス製の表面構造を有する成形体であって、前記表面構造が、凹凸形状を有し、前記凹凸形状の表面の少なくとも一部が、前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状を有し、前記凹凸形状及び前記補助用凹凸形状の部分が、同一の成形用プラスチック材料又はガラス材料からなり、かつ、前記表面構造が成形された部分のインデンテーションヤング率(E IT )と、前記表面構造が成形されていない部分のインデンテーションヤング率(E IT0 )との比k(=E IT /E IT0 )が、1.10以下であり、前記成形体が、液体を流すためのキャップ、中栓、注ぎ口又はノズルである構成としてある。
In order to achieve the above object, the molded article of the present invention is a molded article having a surface structure made of plastic or glass having a tumbling property with respect to droplets, wherein the surface structure has an uneven shape, and the unevenness At least part of the surface shape, the uneven shape has a smaller auxiliary irregularities, the irregularities and the portion of the supplementary irregularities, made of the same molding plastic material or glass material, and wherein The ratio k (= E IT / E IT0 ) between the indentation Young's modulus (E IT ) of the portion where the surface structure is molded and the indentation Young's modulus (E IT0 ) of the portion where the surface structure is not molded , 1.10 or less, the uneven shape has a plurality of convex portions and concave portions alternately arranged at regular intervals, and the convex portion has an elongated top surface in the width direction of the top surface. Along Cross-sectional shape is substantially rectangular, the concave portion is formed by the convex portion adjacent said a cross-sectional shape along the width direction of the top surface substantially rectangular, the area ratio phi s1 of the irregularities 0.001 ≦ φ s1 ≦ 0.50, and the gap g 1 of the uneven shape is 1 μm ≦ g 1 ≦ 300 μm, and the average area ratio φ s2 of the auxiliary uneven shape is 0.001. ≦ φ s2 ≦ 0.80, or the average unevenness r of the auxiliary uneven shape is 3.5 ≦ r ≦ 20.0 .
Further, the molded body of the present invention is a molded body having a plastic or glass surface structure having a drop-off property with respect to droplets, wherein the surface structure has an uneven shape, and the surface of the uneven surface is At least a part has an auxiliary concave-convex shape smaller than the concave-convex shape, the concave-convex shape and the auxiliary concave-convex shape portion are made of the same molding plastic material or glass material, and the surface structure is molded. The ratio k (= E IT / E IT0 ) between the indentation Young's modulus (E IT ) of the formed portion and the indentation Young's modulus (E IT0 ) of the portion where the surface structure is not formed is 1.10 or less And the molded body is a cap, an inner plug, a spout or a nozzle for flowing a liquid.
また、本発明の成形体の製造方法は、成形体の凹凸形状及び前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状に対応する賦形面が形成されたスタンパを用いて、被転写体に、前記凹凸形状及び前記補助用凹凸形状を形成する転写工程を有する方法としてある。 In addition, the method for producing a molded body of the present invention uses the stamper on which a shaping surface corresponding to the concavo-convex shape of the molded body and an auxiliary concavo-convex shape smaller than the concavo-convex shape is formed, and the concavo-convex shape And a transfer step of forming the auxiliary uneven shape.
また、本発明のスタンパは、成形体の凹凸形状及び前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状に対応する賦形面が形成されたスタンパであって、前記スタンパ又はマスターの賦形面に、ブラスト加工、ドライエッチング加工又はウェットエッチング加工によって、前記成形体の補助用凹凸形状に対応する形状が形成された構成としてある。 Further, the stamper of the present invention is a stamper in which a shaping surface corresponding to a concavo-convex shape of a molded body and an auxiliary concavo-convex shape smaller than the concavo-convex shape is formed, and the blasting process is performed on the shaping surface of the stamper or the master The shape corresponding to the auxiliary uneven shape of the molded body is formed by dry etching processing or wet etching processing.
本発明の成形体によれば、液滴に対する転落性、及び、液滴に対する繰り返し転落性を大幅に向上させることができる。また、この成形体が、たとえば、液体を収納する注出容器の中栓などに適用されると、液だれをほぼ永久的に防止することができる。
また、本発明の成形体の製造方法によれば、上記の成形体を容易に、かつ、短時間で製造することができるので、生産性などを向上させることができる。
さらに、本発明のスタンパは、容易に製作でき、かつ、ナノオーダーの凹凸を制御できるので、製造原価のコストダウンを図ることができ、また、成形体の転落性などを向上させることができる。
According to the molded article of the present invention, it is possible to greatly improve the falling property for droplets and the repeated falling property for droplets. Further, when this molded body is applied to, for example, an inner stopper of a dispensing container that stores liquid, dripping can be prevented almost permanently.
Further, according to the method for producing a molded article of the present invention, the above-mentioned molded article can be produced easily and in a short time, so that productivity and the like can be improved.
Furthermore, since the stamper of the present invention can be easily manufactured and the nano-order irregularities can be controlled, the manufacturing cost can be reduced, and the fallability of the molded body can be improved.
[成形体の第一実施形態]
図1において、本実施形態の成形体1は、液滴(図示せず)に対する転落性を備えたプラスチック製の表面構造を有している。
ここで、成形体とは、型を用いた圧縮成形や射出成形などによって、所定の形状に製作された物体といった意味である。また、前記の所定の形状は、特に限定されるものではなく、たとえば、キャップ、中栓、注ぎ口、ノズルなどのように特殊な形状でもよく、また、板状、シート状、フィルム状などであってもよい。
[First embodiment of molded body]
In FIG. 1, a molded
Here, the molded body means an object manufactured in a predetermined shape by compression molding or injection molding using a mold. In addition, the predetermined shape is not particularly limited, and may be a special shape such as a cap, a stopper, a spout, a nozzle, etc., and may be a plate shape, a sheet shape, a film shape, or the like. There may be.
尚、本実施形態では、プラスチック製の表面構造を有しているが、これに限定されるものではなく、たとえば、ガラス製の表面構造を有していてもよい。
また、プラスチック製又はガラス製の表面構造とは、表面構造となる部分が、プラスチック又はガラスからなる、あるいは、プラスチック及び/又はガラスを含むといった意味である。したがって、表面構造となる部分は、プラスチックやガラスの他に、たとえば、金属などを有していてもよい。
In addition, in this embodiment, although it has a plastic surface structure, it is not limited to this, For example, you may have a glass surface structure.
Further, the surface structure made of plastic or glass means that the portion that becomes the surface structure is made of plastic or glass, or contains plastic and / or glass. Therefore, the part which becomes a surface structure may have a metal etc. other than plastic and glass, for example.
また、成形体1は、上記表面構造が、凹凸形状2を有し、凹凸形状2の表面の少なくとも一部が、凹凸形状2より小さな補助用凹凸形状3を有している。
尚、本実施形態では、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3は、後述するように、スタンパ11を用いたホットエンボス法によって一緒に転写されるが、これに限定されるものではない。たとえば、予め補助用凹凸形状3が形成された表面に、凹凸形状2が転写されたり、あるいは、予め凹凸形状2が転写された表面に、補助用凹凸形状3が形成されてもよい。
Further, the molded
In this embodiment, the concavo-
(凹凸形状)
凹凸形状2は、複数の並設された凸部21及び複数の並設された凹部22を有している。凸部21は、厚さ方向の断面形状がほぼ矩形状であり、頂面が細長いほぼ矩形状である。また、凹部22は、隣り合う凸部21によって形成されており、厚さ方向の断面形状がほぼ矩形状である。
上記の凹凸形状2は、凸部21の頂面の幅(適宜、頂幅と略称する。)がw1であり、隣り合う凸部21どうしのピッチがp1であり、隣り合う凸部21どうしのギャップがg1(g1=p1−w1)である。
(Uneven shape)
The
In the concavo-
尚、凹凸形状2の構造は、上記ライン&スペース形状に限定されるものではなく、たとえば、図2(a)に示すピラーアレイ形状や、図2(b)に示すホールアレイ形状でもよい。
また、凸部21及び凹部22は、厚さ方向の断面形状が、ほぼ矩形状であるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図3(a)に示す頂面を所定の方向に傾けた形状、図3(b)に示すほぼ台形状、図3(c)に示す針形状、又は、図3(d)に示す山形状などの、様々な形状であってもよい。尚、図3においては、補助用凹凸形状3を省略してある。
さらに、複数の凸部21及び凹部22は、それぞれ同じ形状としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、異なる形状であってもよい。
Note that the structure of the concavo-
Moreover, although the
Furthermore, although the some
(補助用凹凸形状)
補助用凹凸形状3は、凹凸形状2の表面に形成されており、凹凸形状2より小さい。この補助用凹凸形状3は、図4に示すように、通常、表面粗さによる任意の形状を有する凸部及び凹部からなっている。ここで、図4に示す粗さ曲線は、一例であり、これに限定されるものではない。
(Auxiliary uneven shape)
The auxiliary
尚、本実施形態では、凹凸形状2のほぼ全面に補助用凹凸形状3が形成されているが、これに限定されるものではなく、凹凸形状2の一部に(たとえば、凸部21の頂面に)、補助用凹凸形状3が形成されていてもよい。
また、凹凸形状2より小さな補助用凹凸形状3とは、凹凸形状2の頂幅w1、深さh1及びピッチp1に対して、補助用凹凸形状3の凸部の頂幅w2(頂は、通常、湾曲しているので、微小である。)、深さh2(算術平均粗さRa(=h2)とも呼ばれる。)及びピッチp2(局部山頂の平均間隔RSm(=p2)とも呼ばれる。)が、w1>w2、h1>h2、p1>p2であることをいう。
In the present embodiment, the auxiliary concavo-
Further, the auxiliary concavo-
また、成形体1は、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3の部分が、同一の成形用プラスチック材料からなり、かつ、表面構造が残留ひずみ成分が実質的に存在しない構成としてある。すなわち、成形体1は、転写成形により形成された二重凹凸構造を持つプラスチック成形体である。そして、成形体1の表面構造は、後述するように、転写成形によって形成されるので、実質的に残留ひずみが存在しない。
尚、たとえば、表面構造となる部分がガラス製である場合、このガラスの表面側に、同一の成形用ガラス材料からなる、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3の部分が形成される。
また、実質的に残留ひずみが存在しない、とは、後述するように、k≦1.10の場合をいう。
Further, the molded
For example, if the surface structure portion is made of glass, the concave and
In addition, the fact that there is substantially no residual strain refers to the case of k ≦ 1.10.
次に、上記構成の成形体1の作用、及び、好ましい構成などについて、図面を参照して説明する。
まず、表面に微細構造があると撥液性が高くなることが知られており、この現象について、接触角に関するWenzelの理論とCassieの理論がある。
図5(a)は、Wenzelの理論によるWenzelモードの概略図を示しており、見かけの接触角θ*は、下記の式(1)となる。
cosθ*=r×cosθE 式(1)
尚、θEは、平板上での接触角(初期の接触角とも呼ばれる。)である。
上記の式(1)において、rは、凹凸度(=接触面積/投影面積)とも呼ばれ、ピッチが狭く、パターンが深いほど、rは大きくなる。
Next, an operation and a preferable configuration of the molded
First, it is known that when the surface has a fine structure, the liquid repellency increases. There are Wenzel's theory and Cassie's theory concerning the contact angle.
FIG. 5A shows a schematic diagram of the Wenzel mode according to Wenzel's theory, and the apparent contact angle θ * is expressed by the following equation (1).
cos θ * = r × cos θ Formula E (1)
Note that θ E is a contact angle on a flat plate (also referred to as an initial contact angle).
In the above formula (1), r is also referred to as the degree of unevenness (= contact area / projected area), and r becomes larger as the pitch is narrower and the pattern is deeper.
図5(b)は、Cassieの理論によるcassieモードの概略図を示しており、見かけの接触角θ*は、下記の式(2)となる。
cosθ*=φs−1+φs×cosθE 式(2)
尚、θEは、平板上での接触角(初期の接触角とも呼ばれる。)である。
上記の式(2)において、面積比φsは、φs=接触面積/投影面積であり、ピッチが広く、パターン凸部の頂幅が狭いほど、φsは小さくなる。
FIG. 5B shows a schematic diagram of the Cassie mode according to Cassie's theory, and the apparent contact angle θ * is expressed by the following equation (2).
cos θ * = φ s + 1 + φ s × cos θ Formula E (2)
Note that θ E is a contact angle on a flat plate (also referred to as an initial contact angle).
In the above formula (2), the area ratio φ s is φ s = contact area / projected area, and φ s becomes smaller as the pitch is wider and the top width of the pattern convex portion is narrower.
ここで、撥液性については、WenzelモードとCassieモードのいずれの状態でも、撥液性が向上することは知られているが、転落性及び繰り返し転落性を向上させるためには、Wenzelモードではなく、Cassieモードを安定的に維持する、すなわち、凸部21どうし間のエアポケット(凹部22にエアがある状態とも呼ばれる。)を安定に維持することが有効であると、本願発明の発明者等は考えるに至った。すなわち、Wenzelモードは液相と固相の界面が大きく、結果、界面に働く物理的な吸着力も大きくなるので、接触角は大きく撥液はしているが、液滴が容易に転落することはない。Cassieモードは界面が小さいため、液滴が転落する際乗り越えなければならないエネルギー障壁が低く、容易に転落し、何度でも繰り返し転落すると考えた。 Here, as for liquid repellency, it is known that the liquid repellency is improved in both the Wenzel mode and the Cassie mode, but in order to improve the tumbling property and repeated tumbling property, Inventor of the present invention that it is effective to stably maintain the Cassie mode, that is, to stably maintain an air pocket between the convex portions 21 (also referred to as a state in which there is air in the concave portion 22). Etc. came to think about. In other words, the Wenzel mode has a large interface between the liquid phase and the solid phase. As a result, the physical adsorption force acting on the interface also increases. Absent. Since the Cassie mode has a small interface, it is considered that the energy barrier that must be overcome when the droplet falls is easy to fall, and it falls repeatedly any number of times.
そして、発明者等は、安定的にCassieモードを維持するための条件を探索するため、液滴のエネルギーに関する下記の式(3)を用いて、シミュレーションを行った。
G/((9π)1/3×V2/3×σLV)=(1−cosθ*)2/3×(2+cosθ*)1/3 式(3)
尚、Gは、基板上に置かれた液滴のエネルギー
Vは、液滴の体積
σLVは、液-気相間の表面張力
また、シミュレーションの条件は、
パターン:ライン&スペース形状
凸部頂幅:20μm
パターン深さ:50μm
とした。
Then, the inventors conducted a simulation using the following formula (3) relating to the energy of the droplet in order to search for a condition for stably maintaining the Cassie mode.
G / ((9π) 1/3 × V 2/3 × σ LV ) = (1−cos θ * ) 2/3 × (2 + cos θ * ) 1/3 formula (3)
G is the energy of the droplet placed on the substrate, V is the volume of the droplet, σ LV is the surface tension between the liquid and gas phase, and the simulation conditions are:
Pattern: Line & space shape Convex top width: 20 μm
Pattern depth: 50 μm
It was.
上記の式(3)のシミュレーションによれば、図6(a)に示すように、θE=94°では、Wenzelモードの方が常に安定であり、転落性、繰り返し転落性は低いと考えられる、しかし、図6(b)に示すように、初期の接触角を向上させ、θE=105°では、φs≧0.5の範囲において、Cassieモードの方が常に安定であり、転落性、繰り返し転落性の向上が期待出来ることが分かった。すなわち、凹凸形状2の表面に補助用凹凸形状3を刻設することにより、補助用凹凸形状3の効果によって、初期の接触角を向上させることができれば、凹凸形状2によりCassieモードが常に安定的な領域を作り出せると推察された。
尚、ポリプロピレン製の平板に対する市販の醤油の初期の接触角θEは、θE=94°である。
According to the simulation of the above equation (3), as shown in FIG. 6A, at θ E = 94 °, the Wenzel mode is always more stable, and it is considered that the falling property and the repeated falling property are lower. However, as shown in FIG. 6B, the initial contact angle is improved, and when θ E = 105 °, the Cassie mode is always more stable in the range of φ s ≧ 0.5, and the tumbling property is reduced. As a result, it was found that repeated fallability can be expected. That is, if the initial contact angle can be improved by the effect of the auxiliary
In addition, the initial contact angle θ E of commercially available soy sauce for the flat plate made of polypropylene is θ E = 94 °.
次に、ポリプロピレン製の平板に対する醤油の転落性、繰り返し転落性の向上を考察する。
第一に、補助用凹凸形状3について考える。
液滴の初期の接触角θEを、θE=94°とすると、液滴は補助用凹凸形状3に対して、Cassieモード又はWenzelモードのいずれかを取ると考えられる。Cassieモードの場合、上記の式(2)のシミュレーションにより、図7(a)に示すように、φs2≦0.80であると、見かけの接触角θ*は、θ*≧105°となる。
尚、φs2の下限は、通常、0.001である(φs2≧0.001)。この理由は、φs2が0.001より小さいと、凸部の頂幅w2が狭くなり外力に対する耐久性が著しく低下し、実用的では無くなるからである。
Next, the improvement of the fallability of soy sauce with respect to the flat plate made of polypropylene and the repeated fallability will be considered.
First, the auxiliary
When the initial contact angle θ E of the droplet is θ E = 94 °, it is considered that the droplet takes either the Cassie mode or the Wenzel mode with respect to the auxiliary
Note that the lower limit of φ s2 is usually 0.001 (φ s2 ≧ 0.001). The reason for this is that if φ s2 is smaller than 0.001, the top width w 2 of the convex portion becomes narrow, the durability against external force is remarkably lowered, and it becomes impractical.
また、Wenzelモードの場合、上記の式(1)のシミュレーションにより、図7(b)に示すように、r≧3.5であると、見かけの接触角θ*は、θ*≧105°となる。
尚、rの上限は、通常、20.0である(r≦20.0)。この理由は、rが20.0より大きいとアスペクト比(=深さh2÷凸部の頂幅w2)が大きくなり、スタンパの製作コストが莫大になり実用的では無くなるからである。
上記の条件を満足する補助用凹凸形状3を凹凸形状2の表面に成形すれば、初期の接触角をθE≧105°に向上させることができる。
Further, in the Wenzel mode, as shown in FIG. 7B, the apparent contact angle θ * is expressed as θ * ≧ 105 ° when r ≧ 3.5 as shown in FIG. Become.
The upper limit of r is usually 20.0 (r ≦ 20.0). This is because when r is larger than 20.0, the aspect ratio (= depth h 2 ÷ top width w 2 of the convex portion) becomes large, and the manufacturing cost of the stamper becomes enormous and becomes impractical.
If the auxiliary concavo-
第二に、凹凸形状2について考える。
補助用凹凸形状3によりCassieモードが常に安定的に形成されると仮定できるので、以後、凹凸形状2による液滴の挙動はすべてCassieモードをとると考える。
ここで、Cassieモードをとる液滴に対して、図8に示すように、φs1≦0.5の場合、見かけの接触角はθ*≧130°となり、液滴はほぼ球状に盛り上がるため、液相と固相の界面が小さくなり、結果、物理的な吸着力が小さくなり、転落性及び繰り返し転落性が向上する。
尚、φs1の下限値は0.001である(φs1≧0.001)。この理由は、φs1が0.001より小さいと凸部の頂幅w1が狭くなり外力に対する耐久性が著しく低下し、実用的では無くなるからである。
Second, the
Since it can be assumed that the Cassie mode is always stably formed by the auxiliary concave /
Here, as shown in FIG. 8, when φ s1 ≦ 0.5, the apparent contact angle is θ * ≧ 130 °, and the droplet swells almost spherically. The interface between the liquid phase and the solid phase is reduced, and as a result, the physical adsorption force is reduced, and the fallability and repeated fallability are improved.
The lower limit value of φ s1 is 0.001 (φ s1 ≧ 0.001). The reason for this is that if φ s1 is smaller than 0.001, the top width w 1 of the convex portion becomes narrow, the durability against external force is remarkably lowered, and it becomes impractical.
さらに、凹凸形状2のギャップg1が、g1≦300μmである方がよく、これにより、液滴の自重によるCassieモードからWenzelモードへの遷移を回避することができる。すなわち、凹凸形状2のギャップg1(図1参照)には、上限値がある。この理由は、ギャップg1が長くなると、液滴高さH(図5(a)参照)による液滴重さを毛管力が支えられなくなり、液滴はギャップ内に侵入し、CassieモードからWenzelモードへ遷移する。ここで、図9に示すように、g1≦300μmであると、液滴高さH≧ほぼ10mmの液滴にも耐えることができる。
尚、g1の下限は、通常、1μmである(g1≧1μm)。この理由は、g1が1μmより小さいと、凸部の頂幅w1も狭くなるため、外力に対する耐久性が著しく低下し、実用的で無くなるからである。
Furthermore, it is better that the gap g 1 of the concavo-
The lower limit of g 1 is usually 1 μm (g 1 ≧ 1 μm). The reason for this is that if g 1 is smaller than 1 μm, the top width w 1 of the convex portion is also narrowed, so that the durability against external force is remarkably lowered and becomes impractical.
上述のシミュレーション結果から、成形体1は、好ましくは、凹凸形状2の面積比φs1が、0.001≦φs1≦0.50であり、かつ、凹凸形状2のギャップg1が、1μm≦g1≦300μmであり、さらに、補助用凹凸形状3の面積比φs2が、0.001≦φs2≦0.80である、又は、補助用凹凸形状3の凹凸度rが、3.5≦r≦20.0であるとよい。
このようにすると、転落性、及び、繰り返し転落性に優れた成形体を得ることができる。
From the simulation results described above, the molded
If it does in this way, the molded object excellent in tumbling property and repeated tumbling property can be obtained.
以上説明したように、成形体1は、液滴に対して、Cassieモードを維持することができ、転落性を向上させることができる。特に、Cassieモードを維持することによって、凹凸形状2のギャップ内に微量の液滴も残らないので、液滴に対する繰り返し転落性を向上させることができる。
As described above, the molded
[成形体の第二実施形態]
図10(a)において、本実施形態の成形体は、中栓1aであり、この中栓1aは、液体100を収納するボトル本体(図示せず)に取り付けられている。
また、本実施形態では、液体100を醤油としてあるが、液体100は、特に限定されるものではなく、たとえば、水、ソース、清涼飲料水、ケチャップ等の食品、化粧水あるいは薬品などであってもよい。
尚、図10においては、中栓1aは、その要部を図示しており、図示してないが、回動式の蓋部などを有していてもよい。
[Second Embodiment of Molded Body]
In FIG. 10A, the molded body of the present embodiment is an inner plug 1a, and the inner plug 1a is attached to a bottle body (not shown) that stores the liquid 100.
Further, in the present embodiment, the liquid 100 is used as soy sauce, but the liquid 100 is not particularly limited. For example, the liquid 100 is food such as water, sauce, soft drink, ketchup, lotion, or medicine. Also good.
In addition, in FIG. 10, the inside plug 1a has shown the principal part, Although not shown in figure, you may have a rotation-type cover part.
中栓1aは、注出口唇部101を有しており、注出口唇部101は、ほぼ円環形状の上面102、及び、ほぼ垂直方向に沿った側面103を有している。この上面102は、上述した凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を有する表面構造とほぼ同じ表面構造(図示せず)を有している。
また、上面102の表面構造は、第一実施形態の表面構造と比べると、凸部21及び凹部22が、中栓1aの中心軸に対して、同心円となるように形成されている。
The inner plug 1a has a
Moreover, the surface structure of the
ここで、好ましくは、中栓1aは、同一の成形用プラスチック材料からなるとよい。このようにすると、構造を単純化でき、製造原価のコストダウンを図ることができる。
尚、本実施形態では、中栓1aが、同一の成形用プラスチック材料からなる構成としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、中栓1aの注出口唇部101の表面構造のみを同一の成形用プラスチック材料からなる構成としてもよい。このようにすると、表面構造に関して、構造を単純化でき、製造原価のコストダウンを図ることができる。
Here, the inner plug 1a is preferably made of the same plastic material for molding. In this way, the structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
In this embodiment, the inner plug 1a is made of the same plastic material for molding. However, the present invention is not limited to this. For example, only the surface structure of the
また、本実施形態では、中栓1aが、熱可塑性樹脂からなる構成としてあるが、これに限定されるものではない。たとえば、ガラス、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であってもよい。このようにしても、上述した凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を有する表面構造を形成することができる。
尚、上記の近傍とは、表面からの深さが約0.1mm〜数mmの領域といった意味である。
In the present embodiment, the inner plug 1a is made of a thermoplastic resin, but is not limited thereto. For example, glass, a thermosetting resin, or a photocurable resin may be used. Even in this case, a surface structure having the
The vicinity mentioned above means a region having a depth from the surface of about 0.1 mm to several mm.
上記構成の中栓1aは、液体100を注ぐ際、図10(b)に示すように、傾けられ、液体100が注がれる。
次に、液体100を注ぐことを停止する際、図10(c)に示すように、液体100は、上面102から転落するので、良好な液切れを実現することができる。
When the liquid 100 is poured, the inner plug 1a having the above-described configuration is tilted and the liquid 100 is poured as shown in FIG.
Next, when the pouring of the liquid 100 is stopped, the liquid 100 falls from the
以上説明したように、本実施形態の中栓1aによれば、第一実施形態の成形体1とほぼ同様の効果、すなわち、Cassieモードを維持することができ、転落性、及び、繰り返し転落性を向上させることができるといった効果によって、良好な液切れを実現することができる。したがって、中栓1aは、ほぼ永久的に液だれを防止することができる。
尚、本実施形態では、成形体が、液体100を流すための中栓1aであるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、キャップ、注ぎ口又はノズルなどであってもよい。
As described above, according to the inner plug 1a of the present embodiment, substantially the same effect as that of the molded
In the present embodiment, the molded body is the inner plug 1a for flowing the liquid 100, but is not limited to this. For example, although not shown, the molded body is a cap, a spout or a nozzle. May be.
[成形体の製造方法の一実施形態]
また、本発明は、成形体の製造方法の発明としても有効である。
本実施形態の成形体の製造方法は、上述した成形体1の製造方法であって、凹凸形状2及びこの凹凸形状2より小さな補助用凹凸形状3に対応する賦形面が形成されたスタンパ11を用いて、被転写体としてのプラスチック基板10に、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を形成する転写工程を有する方法としてある。
また、本実施形態では、転写工程において、ホットエンボス法を用いているが、これに限定されるものではなく、たとえば、射出成形法、UVインプリント法、又は、圧縮成形法などを用いてもよい。
[One Embodiment of Manufacturing Method of Molded Body]
The present invention is also effective as an invention of a method for producing a molded body.
The manufacturing method of the molded body of the present embodiment is a manufacturing method of the molded
Further, in the present embodiment, the hot embossing method is used in the transfer process, but the present invention is not limited to this. For example, an injection molding method, a UV imprint method, or a compression molding method may be used. Good.
次に、本実施形態の成形体の製造方法を行う成形装置7について、図面を参照して説明する。
図11(a)において、成形装置7は、スタンパ11、上型71、下型72、冷却板73、及び、光源74などを備えている。
上型71及び下型72は、プレス手段(図示せず)に取り付けられ、下型72が昇降する。
Next, the shaping | molding apparatus 7 which performs the manufacturing method of the molded object of this embodiment is demonstrated with reference to drawings.
11A, the molding apparatus 7 includes a
The
上記の上型71は、水平方向に往復移動する冷却板73、冷却板73の下方に、上下方向に移動可能に取り付けられたスタンパ11、及び、冷却板73の上方に取り付けられた、加熱手段としての光源74などを有している
尚、プラスチック基板10は、熱可塑性樹脂からなっている。
また、冷却板73は、内部に冷却水を循環させる流路(図示せず)が形成されていて、効率よく冷却することができる。
The
Further, the cooling
ここで、好ましくは、スタンパ11の賦形面に、ブラスト加工、ドライエッチング加工又はウェットエッチング加工によって、補助用凹凸形状3に対応する形状が形成されるとよい。このようにすると、補助用凹凸形状3に対応する形状を容易に形成することができる。
尚、本実施形態では、後述するように、ブラスト加工によって、補助用凹凸形状3に対応する形状をスタンパ11の賦形面に形成してある。
Here, preferably, a shape corresponding to the auxiliary
In the present embodiment, as will be described later, a shape corresponding to the auxiliary
また、スタンパ11は、通常、上面に黒色膜75を有しており、光源74からの赤外線を効率よく吸収する。これにより、スタンパ11の賦形面は、赤外線の輻射加熱によって均一かつ迅速に加熱される。
尚、黒色膜75の代わりにメッキ皮膜を有する構成としてもよい。
また、黒色膜75として、シリコーン系黒色塗料などが挙げられる。また、メッキ皮膜として、無電解Niメッキ、黒色Crメッキなどが挙げられる。
Further, the
In addition, it is good also as a structure which has a plating film instead of the
Examples of the
次に、本実施形態の成形体の製造方法、及び、成形装置7の動作などについて、図面を参照して説明する。
まず、成形装置7は、初期状態として、図11(a)に示すように、光源74が消灯しており、冷却板73が光源74の下方に位置し、スタンパ11が、収容スペース内の下方に位置し、プラスチック基板10が下型72に載置されている。
Next, the manufacturing method of the molded object of this embodiment, operation | movement of the shaping | molding apparatus 7, etc. are demonstrated with reference to drawings.
First, as shown in FIG. 11A, in the initial state, the molding apparatus 7 has the
次に、成形装置7は、図11(b)に示すように、冷却板73が光源74の下方から移動し、光源74が点灯し、赤外線をスタンパ11に照射し、スタンパ11を輻射加熱する(加熱工程)。
Next, as shown in FIG. 11B, the molding apparatus 7 moves the cooling
次に、成形装置7は、図11(c)に示すように、光源74が消灯し、冷却板73が光源74の下方に移動し、下型72が上昇する。この際、まず、プラスチック基板10がスタンパ11の賦形面と接触し、転写が開始され、下型72がさらに上昇し、スタンパ11(スタンパ11の黒色膜75)が冷却板73と接触した後に、転写が終了する(転写工程)。また、スタンパ11が冷却板73と接触すると、スタンパ11の冷却が開始され、続いて、転写が終了した後、冷却されたスタンパ11によって、プラスチック基板10の冷却が開始され、その後、プラスチック基板10の冷却が終了する(冷却工程)。
Next, as shown in FIG. 11C, in the molding apparatus 7, the
ここで、本実施形態の成形体の製造方法は、上述したように、転写工程において、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3に対応する賦形面が形成されたスタンパ11を用いて、一回の転写によって、プラスチック基板10に、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を形成するので、生産性などを向上させることができる。
すなわち、たとえば、特許文献4のように、凹凸形状2を形成した後、エッチングやシリカ粒子含有塗料の塗布によって補助用凹凸形状3を形成する製造方法と比べると、本実施形態の成形体の製造方法は、生産性を向上させることができ、また、製造設備のコストを削減することができる。
Here, as described above, the manufacturing method of the molded body of the present embodiment is performed once using the
That is, for example, as in
次に、成形装置7は、図11(d)に示すように、下型72が降下し、スタンパ11の賦形面とプラスチック基板10の転写面との接触した状態が解除され、成形体1が離型される(離型工程)。その後、成形体1は、下型72から次工程に搬送される。
尚、本実施形態の成形体の製造方法は、上述したように、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
Next, as shown in FIG. 11 (d), in the molding apparatus 7, the
In addition, the manufacturing method of the molded object of this embodiment has a heating process, a transfer process, a cooling process, and a mold release process as mentioned above.
以上説明したように、本実施形態の成形体の製造方法によれば、転写工程において、スタンパ11を用いて、一回の転写によって、プラスチック基板10に、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を形成するので、生産性などを向上させることができる。
As described above, according to the method for manufacturing a molded body of the present embodiment, the
[スタンパの一実施形態]
また、本発明は、スタンパの発明としても有効である。
図12において、本実施形態のスタンパは、上述した成形体1の製造に用いられるスタンパであり、賦形面(図12において、光源側と反対側の面)に、凹凸形状12を有し、凹凸形状12の表面の少なくとも一部が、凹凸形状12より小さな補助用凹凸形状13を有する。
尚、凹凸形状12は、成形体1の凹凸形状2を転写するためのものであり、補助用凹凸形状13は、成形体1の補助用凹凸形状3を転写するためのものである。
[One Embodiment of Stamper]
The present invention is also effective as a stamper invention.
In FIG. 12, the stamper of the present embodiment is a stamper used for manufacturing the molded
The uneven shape 12 is for transferring the
(凹凸形状)
凹凸形状12は、複数の並設された凸部121及び複数の並設された凹部122を有している。凸部121は、厚さ方向の断面形状がほぼ矩形状であり、頂面が細長いほぼ矩形状である。また、凹部122は、隣り合う凸部21の間に形成されており、厚さ方向の断面形状がほぼ矩形状である。
上記の凹凸形状12は、凸部121の頂面の幅(適宜、頂幅と略称する。)がw3であり、隣り合う凸部121どうしのピッチがp3であり、隣り合う凸部121どうしのギャップがg3(g3=p3−w3)である。
(Uneven shape)
The concavo-convex shape 12 includes a plurality of juxtaposed convex portions 121 and a plurality of juxtaposed concave portions 122. The convex portion 121 has a substantially rectangular cross-sectional shape in the thickness direction and a substantially rectangular shape with a long top surface. Moreover, the recessed part 122 is formed between the adjacent
In the concavo-convex shape 12, the width of the top surface of the convex portion 121 (appropriately abbreviated as the top width) is w 3 , the pitch between the adjacent convex portions 121 is p 3 , and the adjacent convex portions 121. The gap between them is g 3 (g 3 = p 3 −w 3 ).
(補助用凹凸形状)
補助用凹凸形状13は、凹凸形状12の表面に形成されており、凹凸形状12より小さい。この補助用凹凸形状13は、図13に示すように、通常、表面粗さによる任意の形状を有する凸部及び凹部からなっている。ここで、図13に示す粗さ曲線は、一例であり、これに限定されるものではない。
(Auxiliary uneven shape)
The auxiliary uneven shape 13 is formed on the surface of the uneven shape 12 and is smaller than the uneven shape 12. As shown in FIG. 13, the auxiliary uneven shape 13 is generally composed of a convex portion and a concave portion having an arbitrary shape depending on the surface roughness. Here, the roughness curve shown in FIG. 13 is an example, and the present invention is not limited to this.
尚、凹凸形状12より小さな補助用凹凸形状13とは、凹凸形状12の頂幅w3、深さh3及びピッチp3に対して、補助用凹凸形状13の凸部の頂幅w4(頂は、通常、湾曲しているので、微小である。)、深さh4(算術平均粗さRa(=h4)とも呼ばれる。)及びピッチp4(局部山頂の平均間隔RSm(=p4)とも呼ばれる。)が、w3>w4、h3>h4、p3>p4であることをいう。
また、上述した成形体1の各寸法に対して、凹凸形状12の頂幅w3=凹凸形状2のギャップg1、深さh3=深さh1、及び、ピッチp3=ピッチp1の関係がほぼ成立する。
The auxiliary concave / convex shape 13 smaller than the concave / convex shape 12 is the top width w 4 () of the convex portion of the auxiliary concave / convex shape 13 with respect to the top width w 3 , depth h 3 and pitch p 3 of the concave / convex shape 12. The apex is usually fine because it is curved.), Depth h 4 (also called arithmetic average roughness Ra (= h 4 )) and pitch p 4 (average distance RSm (= p 4 ) is also referred to as w 3 > w 4 , h 3 > h 4 , and p 3 > p 4 .
For each dimension of the molded
ここで、スタンパ11は、ブラスト加工によって、補助用凹凸形状3に対応する形状(すなわち、補助用凹凸形状13)をスタンパ11の賦形面に形成してある。このようにすると、補助用凹凸形状3に対応する形状を容易に形成することができる。
尚、スタンパ11は、上記構成に限定されるものではなく、たとえば、フォトリソグラフィーにより凹凸形状12が形成されたエポキシ樹脂製マスターに対し、ブラスト加工又はドライエッチング加工を行い、表面に補助用凹凸形状13を形成し、このマスターを母型に電鋳を行うことによりスタンパ11を製造してもよい。
Here, the
The
以上説明したように、本実施形態のスタンパ11によれば、補助用凹凸形状3に対応する形状(すなわち、補助用凹凸形状13)を容易に形成することができる。また、スタンパ11の製造原価のコストダウンを図ることができる。
As described above, according to the
「残留ひずみ」
次に、上述した残留ひずみについて説明する。
一般的に、残留ひずみが、プラスチック又はガラス製の基板表面に刻設された表面構造(すなわち、凹凸形状及び補助用凹凸形状)にあると、経時あるいは表面温度が上昇した際に、凍結されたひずみが復元し、表面構造の寸法変化が発生する。
本発明において、残留ひずみによる寸法変化が発生すると、所期の撥液性、転落性、繰り返し転落性が得られなくなる。また、転写成形により基板表面に凹凸形状を成形する場合、表面が溶融した状態で凹凸形状に賦形されるので、残留ひずみは発生しない。
"Residual strain"
Next, the above-described residual strain will be described.
In general, if the residual strain is in the surface structure (that is, uneven shape and auxiliary uneven shape) engraved on the surface of a plastic or glass substrate, it is frozen over time or when the surface temperature rises. The strain is restored and a dimensional change of the surface structure occurs.
In the present invention, when a dimensional change due to residual strain occurs, the desired liquid repellency, falling property, and repeated falling property cannot be obtained. In addition, when a concavo-convex shape is formed on the surface of a substrate by transfer molding, since the concavo-convex shape is formed with the surface being melted, no residual strain is generated.
しかし、ブラスト加工、エッチング加工により凹凸形状を成形する場合、表面には延伸及び圧縮の外力が加わり、表面近傍は分子配向が発生し、密度が増加する。この密度の増加により、表面は硬くなり、かつ、密度増加分に対応する残留ひずみが発生する。このように、残留ひずみの発生と硬さの増加は同じ原因で発生しているので、残留ひずみを硬さで定量化することができる。
そこで、基板表面の局所的な硬さを測定する方法として、ナノインデンテーション法を採用し、後述するように、実施例及び比較例に対して、評価試験を行った。
次に、この評価試験の方法について説明する。
However, when a concavo-convex shape is formed by blasting or etching, external force of stretching and compression is applied to the surface, molecular orientation occurs in the vicinity of the surface, and density increases. Due to this increase in density, the surface becomes hard and residual strain corresponding to the increase in density occurs. Thus, since the generation | occurrence | production of a residual strain and the increase in hardness have generate | occur | produced for the same cause, a residual strain can be quantified by hardness.
Therefore, as a method for measuring the local hardness of the substrate surface, a nanoindentation method was adopted, and an evaluation test was performed on Examples and Comparative Examples as described later.
Next, the method of this evaluation test will be described.
<評価試験方法>
評価試験方法は、以下の通りである。
まず、図14の表1の成形条件で成形された表面構造を持つ基板に対し、下記の装置を用いて硬さの指標である『Indentation Young’s Modules(EIT)』(インデンテーション ヤング率(EIT))を測定する。
次に、成形体の表面構造部分の硬さ(EIT)と表面構造が成形されていない部分の硬さ(EIT0)を測定し、EITとEIT0の比k(=EIT/EIT0)を算出する。
そして、k>1.10の場合、表面構造部分は硬く、残留ひずみが存在すると判定する。なお、通常、その後のクリープで寸法変形が発生する。
また、k≦1.10の場合、表面構造部分に残留ひずみは実質的に存在しないと判定する。なお、通常、その後、寸法変形は発生しない。
<Evaluation test method>
The evaluation test method is as follows.
First, for a substrate having a surface structure molded under the molding conditions shown in Table 1 of FIG. 14, the following equipment is used to measure the hardness index “Indentation Young's Modules (E IT )” (Indentation Young's modulus (E Measure IT ))).
Next, the hardness (E IT ) of the surface structure part of the molded body and the hardness (E IT0 ) of the part where the surface structure is not molded are measured, and the ratio k of E IT and E IT0 (= E IT / E IT0 ) is calculated.
When k> 1.10, it is determined that the surface structure portion is hard and residual strain exists. Normally, dimensional deformation occurs during subsequent creep.
Further, when k ≦ 1.10, it is determined that there is substantially no residual strain in the surface structure portion. Usually, dimensional deformation does not occur thereafter.
使用する装置などは、以下のとおりである。
装置:Elionix 社製ENT-2100(S/N:H39-070)
圧子:ベルコビッチ圧子 No.5964
Max Load(最大荷重):0.03mN
Loading Rate(負荷速度):0.06mN/min
Unloading Rate(除荷速度):0.06mN/min
Pause(保持時間):60s
The devices used are as follows.
Equipment: ENT-2100 (S / N: H39-070) manufactured by Elionix
Indenter: Belkovic Indenter No.5964
Max Load: 0.03mN
Loading Rate: 0.06mN / min
Unloading Rate: 0.06mN / min
Pause (holding time): 60s
Indentation Young’s Modules(EIT)は、下記の式(4)により算出する。
EIT :Indentation Young’s Modules
Er :All Young’s modulus
Ei :Young’s modulus of Diamond
ν :Poisson’s ratio of test sample
νi :Poisson’s ratio of Diamond
である。
Indentation Young's Modules (E IT ) is calculated by the following equation (4).
E IT : Indentation Young's Modules
E r : All Young's modulus
E i : Young's modulus of Diamond
ν: Poisson's ratio of test sample
ν i : Poisson's ratio of Diamond
It is.
実施例1の成形体は、正方形の平板(基板)であり、図14の表1に示すように、
材料が、PP(プライムポリマーJ246M)であり、大きさが、縦58mm×横50mm×厚さ3mmであり、成形法は、スタンパ11を用いた転写成形(ホットエンボス法)であった。
・凹凸形状2は、形状が、ライン&スペースであり、頂幅w1が、20μmであり、ピッチp1が、100μmであり、ギャップg1が、80μmであり、面積比φs1が、0.2であった。
・補助用凹凸形状3は、形状が、ピラーアレイであり、頂幅w2が、50nmであり、ピッチp2が、100nmであり、ギャップg2が、50nmであり、深さh2が、500nmであり、ピッチp1が、100μmであり、
面積比φs2が、0.25であり、凹凸度rが、11であった。
The molded body of Example 1 is a square flat plate (substrate), as shown in Table 1 in FIG.
The material was PP (prime polymer J246M), the size was 58 mm long × 50 mm wide × 3 mm thick, and the molding method was transfer molding using the stamper 11 (hot embossing method).
The
The auxiliary
The area ratio φ s2 was 0.25, and the unevenness r was 11.
実施例1の成形体に対し、図15の表2に示すように、残留ひずみの有無を評価した。
評価パラメータとしては、k≦1.10の場合、残留ひずみ無し(○)とし、k>1.10の場合、残留ひずみ有り(×)とした。
実施例1の成形体は、残留ひずみ無し(○)であった。
As shown in Table 2 of FIG. 15, the molded body of Example 1 was evaluated for the presence or absence of residual strain.
As an evaluation parameter, when k ≦ 1.10, residual strain was absent (◯), and when k> 1.10, residual strain was present (×).
The molded body of Example 1 had no residual strain (O).
また、実施例1の成形体に対し、図15の表2に示すように、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を評価した。
評価パラメータとしては、凹凸形状2の面積比φs1が、0.001≦φs1≦0.50であるとき、範囲内(○)とし、この条件を満足しないとき、範囲外(×)とした。
また、凹凸形状2のギャップg1が、1μm≦g1≦300μmであるとき、範囲内(○)とし、この条件を満足しないとき、範囲外(×)とした。
また、補助用凹凸形状3の面積比φs2が、0.001≦φs2≦0.80であるとき、範囲内(○)とし、この条件を満足しないとき、範囲外(×)とした。
また、補助用凹凸形状3の凹凸度rが、3.5≦r≦20.0であるとき、範囲内(○)とし、この条件を満足しないとき、範囲外(×)とした。
実施例1の成形体は、面積比φs1=○、ギャップg1=○、面積比φs2=○、凹凸度r=○であった。
Moreover, as shown in Table 2 of FIG. 15, the uneven |
As an evaluation parameter, when the area ratio φ s1 of the concavo-
In addition, when the gap g 1 of the concavo-
Further, when the area ratio φ s2 of the auxiliary
Moreover, when the uneven | corrugated degree r of the auxiliary | assistant uneven |
The molded body of Example 1 had an area ratio φ s1 = ○, a gap g 1 = ○, an area ratio φ s2 = ○, and an unevenness degree r = ○.
また、実施例1の成形体に対し、図15の表2に示すように、寸法変化、転落性及び繰り返し転落性に関する性能を評価した。
寸法変化の評価パラメータとしては、成形直後(約30分後)と24時間経過後の寸法を比較し、形状が変化していない場合、形状変化なし(○)とし、形状が変化している場合(±5%を超えて寸法が変化している場合)、形状変化あり(×)とした。
実施例1の成形体は、形状変化なし(○)であった。
Moreover, as shown in Table 2 of FIG. 15, the performance regarding a dimensional change, tumbling property, and repeated tumbling property was evaluated with respect to the molded object of Example 1. FIG.
As an evaluation parameter for dimensional change, compare the dimensions immediately after molding (after about 30 minutes) and after 24 hours. If the shape has not changed, the shape has not changed (O), and the shape has changed. (When the dimension has changed by more than ± 5%), the shape was changed (×).
The molded body of Example 1 had no change in shape (◯).
実施例1の成形体に対し、図15の表2に示すように、転落性を評価した。
転落性の評価パラメータとして、図14の表1に示す実施例1の成形体の上に、実液(純水、醤油、及び、中濃ソース)を滴下し、成形体を徐々に傾けて行った際の、液滴が転落を開始した時の角度である転落角を測定した。なお、滴下量及び測定するための装置は、以下の通りであった。
滴下量:
・純水: 17mg
・醤油: 14mg
・中濃ソース: 16mg
装置: 協和界面科学社製DropMaster700
そして、転落角≦20°を転落性良好(○)とし、転落角>20°を転落性不良(×)と判定した。
実施例1の成形体は、上記の各実液に対して、転落角≦20°(○)であった。
As shown in Table 2 of FIG. 15, the fallability of the molded body of Example 1 was evaluated.
As an evaluation parameter for the fallability, an actual liquid (pure water, soy sauce, and medium-concentrated sauce) was dropped on the molded body of Example 1 shown in Table 1 of FIG. 14, and the molded body was gradually tilted. The drop angle, which is the angle when the droplet started to fall, was measured. In addition, the amount of dripping and the apparatus for measuring were as follows.
Dropping amount:
・ Pure water: 17mg
・ Soy sauce: 14mg
・ Medium sauce: 16mg
Apparatus: DropMaster700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
Then, a falling angle ≦ 20 ° was determined to be good (◯), and a falling angle> 20 ° was determined to be a poor falling property (×).
The molded body of Example 1 had a falling angle ≦ 20 ° (◯) with respect to each of the actual liquids.
実施例1の成形体に対し、図15の表2に示すように、繰り返し転落性を評価した。
繰り返し転落性の評価パラメータとして、図14の表1に示す実施例1の成形体を20°に傾けて固定し、実液(上記の純水、醤油、中濃ソース)を繰り返し滴下した。なお、液滴が成形体に固着し、転落しなくなった時の滴下回数がn(nは自然数。)のとき、繰り返し転落可能回数をn−1とした。また、繰り返し転落性が良い場合、この繰り返し転落可能回数n−1は大きい値を取る。
そして、繰り返し転落可能回数≧50回の場合、繰り返し転落性良好(○)と判定し、繰り返し転落可能回数<50回の場合、繰り返し転落性不良(×)と判定した。
実施例1の成形体は、上記の各実液に対して、繰り返し転落可能回数≧50回(○)であった。
上述したように、実施例1の成形体は、各評価項目において、良好な結果を得た。
As shown in Table 2 of FIG. 15, the rollability of the molded body of Example 1 was evaluated repeatedly.
As an evaluation parameter for repeated fallability, the molded body of Example 1 shown in Table 1 of FIG. 14 was fixed at an angle of 20 °, and the actual liquid (the above pure water, soy sauce, medium concentrated sauce) was repeatedly dropped. In addition, when the number of times of dropping when the droplets adhered to the compact and stopped falling was n (n is a natural number), the number of times that the droplet could be repeatedly dropped was set to n-1. Further, when the repetitive falling property is good, the repetitive falling possible number n-1 takes a large value.
Then, when the number of possible tumbles was ≧ 50, it was determined that the repeated tumbling was good (◯), and when the number of tumblable times was less than 50, it was determined that the repeated tumbling was poor (×).
In the molded body of Example 1, the number of times that the rolls could be repeatedly tumbled 50 times (◯) with respect to each of the actual liquids.
As above-mentioned, the molded object of Example 1 obtained the favorable result in each evaluation item.
「比較例1」
比較例1の成形体は、実施例1の成形体と比べると、図14の表1に示すように、成形方法が異なっている点が相違した。すなわち、比較例1の成形体は、転写成形(ホットエンボス法)にて、凹凸形状2を成形後、ブラスト加工により補助用凹凸形状3を成形した。なお、本比較例1の他の構成は、実施例1とほぼ同様とした。また、図14の表1において、「←」は、左に同じ、といった意味である。
したがって、実施例1と同様の構成部分については、その詳細な説明を省略する。
“Comparative Example 1”
The molded body of Comparative Example 1 was different from the molded body of Example 1 in that the molding method was different as shown in Table 1 of FIG. In other words, the molded article of Comparative Example 1 was formed by forming the concavo-
Therefore, detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
比較例1の成形体に対して、実施例1と同様に、各評価を行った。
比較例1の成形体は、図15の表2に示すように、
残留ひずみの有無については、k>1.10であり、残留ひずみ有り(×)であった。
また、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3については、面積比φs1=○、ギャップg1=○、面積比φs2=○、凹凸度r=○であった。なお、比較例1は、後述するように、寸法変化するが、成形直後(約30分後)と24時間経過後において、面積比φs1=○、ギャップg1=○、面積比φs2=○、凹凸度r=○であった。
また、寸法変化については、形状変化あり(×)であった。
また、転落性については、上記の各実液に対して、転落角≦20°(○)であった。
また、繰り返し転落性については、上記の各実液に対して、繰り返し転落可能回数≧50回(○)であった。
Each evaluation was performed on the molded body of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1.
As shown in Table 2 of FIG.
Regarding the presence or absence of residual strain, k> 1.10 and residual strain was present (x).
Further, for the
Moreover, about the dimensional change, there was a shape change (x).
In addition, the falling property was a falling angle ≦ 20 ° (◯) with respect to each of the actual liquids.
In addition, the repetitive fallability was such that the number of possible repetitive rolls ≧ 50 times (◯) with respect to each of the actual liquids.
「参考例1」
参考例1の成形体は、実施例1の成形体と比べると、図14の表1に示すように、凹凸形状2の頂幅w1が0.2μmであり、ピッチp1が250μmであり、ギャップg1が249.8μmであり、面積比φs1が0.0008である点が相違した。なお、本参考例1の他の構成は、実施例1とほぼ同様とした。
したがって、実施例1と同様の構成部分については、その詳細な説明を省略する。
"Reference Example 1"
Compared with the molded body of Example 1, the molded body of Reference Example 1 has a top width w 1 of the concavo-
Therefore, detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
参考例1の成形体に対して、実施例1と同様に、各評価を行った。
参考例1の成形体は、図15の表2に示すように、
残留ひずみの有無については、k≦1.10であり、残留ひずみ無し(○)であった。
また、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3については、面積比φs1=×、ギャップg1=○、面積比φs2=○、凹凸度r=○であった。
また、寸法変化については、形状変化なし(○)であった。
また、転落性については、上記の各実液に対して、転落角≦20°(○)であった。
また、繰り返し転落性については、上記の各実液に対して、繰り返し転落可能回数≧50回(○)であった。
ただし、参考例1の成形体は、評価テスト中に、パターンの一部が欠落した。
Each evaluation was performed on the molded body of Reference Example 1 in the same manner as in Example 1.
As shown in Table 2 of FIG.
About the presence or absence of a residual strain, it was k <= 1.10 and there was no residual strain ((circle)).
Further, for the
Further, the dimensional change was no change in shape (◯).
In addition, the falling property was a falling angle ≦ 20 ° (◯) with respect to each of the actual liquids.
In addition, the repetitive fallability was such that the number of possible repetitive rolls ≧ 50 times (◯) with respect to each of the actual liquids.
However, in the molded body of Reference Example 1, a part of the pattern was lost during the evaluation test.
「参考例2」
参考例2の成形体は、実施例1の成形体と比べると、図14の表1に示すように、凹凸形状2の頂幅w1が0.5μmであり、ピッチp1が1.3μmであり、ギャップg1が0.8μmであり、面積比φs1が0.38である点が相違した。なお、本参考例2の他の構成は、実施例1とほぼ同様とした。
したがって、実施例1と同様の構成部分については、その詳細な説明を省略する。
"Reference Example 2"
Compared with the molded body of Example 1, the molded body of Reference Example 2 has a top width w 1 of the concavo-
Therefore, detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
参考例2の成形体に対して、実施例1と同様に、各評価を行った。
参考例2の成形体は、図15の表2に示すように、
残留ひずみの有無については、k≦1.10であり、残留ひずみ無し(○)であった。
また、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3については、面積比φs1=○、ギャップg1=×、面積比φs2=○、凹凸度r=○であった。
また、寸法変化については、形状変化なし(○)であった。
また、転落性については、上記の各実液に対して、転落角≦20°(○)であった。
また、繰り返し転落性については、上記の各実液に対して、繰り返し転落可能回数≧50回(○)であった。
ただし、参考例2の成形体は、評価テスト中に、パターンの一部が欠落した。
Each evaluation was performed on the molded body of Reference Example 2 in the same manner as in Example 1.
As shown in Table 2 of FIG.
About the presence or absence of a residual strain, it was k <= 1.10 and there was no residual strain ((circle)).
Further, for the
Further, the dimensional change was no change in shape (◯).
In addition, the falling property was a falling angle ≦ 20 ° (◯) with respect to each of the actual liquids.
In addition, the repetitive fallability was such that the number of possible repetitive rolls ≧ 50 times (◯) with respect to each of the actual liquids.
However, the molded body of Reference Example 2 lacked a part of the pattern during the evaluation test.
「参考例3」
参考例3の成形体は、実施例1の成形体と比べると、図14の表1に示すように、凹凸形状2の頂幅w1が20μmであり、ピッチp1が100μmであり、ギャップg1が80μmであり、面積比φs1が0.2である点、及び、補助用凹凸形状3の頂幅w2が10nmであり、ピッチp2が400nmであり、ギャップg2が390nmであり、深さh2が10000nmであり、面積比φs2が0.0006であり、凹凸度rが3.5である点が相違した。なお、本参考例3の他の構成は、実施例1とほぼ同様とした。
したがって、実施例1と同様の構成部分については、その詳細な説明を省略する。
"Reference Example 3"
Compared with the molded body of Example 1, the molded body of Reference Example 3 has a top width w 1 of the concavo-
Therefore, detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
参考例3の成形体に対して、実施例1と同様に、各評価を行った。
参考例3の成形体は、図15の表2に示すように、
残留ひずみの有無については、k≦1.10であり、残留ひずみ無し(○)であった。
また、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3については、面積比φs1=○、ギャップg1=○、面積比φs2=×、凹凸度r=○であった。
また、寸法変化については、形状変化なし(○)であった。
また、転落性については、上記の各実液に対して、転落角≦20°(○)であった。
また、繰り返し転落性については、上記の各実液に対して、繰り返し転落可能回数≧50回(○)であった。
ただし、参考例3の成形体は、評価テスト中に、パターンの一部が欠落した。
Each evaluation was performed on the molded body of Reference Example 3 in the same manner as in Example 1.
As shown in Table 2 of FIG.
About the presence or absence of a residual strain, it was k <= 1.10 and there was no residual strain ((circle)).
Further, for the
Further, the dimensional change was no change in shape (◯).
In addition, the falling property was a falling angle ≦ 20 ° (◯) with respect to each of the actual liquids.
In addition, the repetitive fallability was such that the number of possible repetitive rolls ≧ 50 times (◯) with respect to each of the actual liquids.
However, in the molded body of Reference Example 3, a part of the pattern was lost during the evaluation test.
「参考例4」
参考例4の成形体は、実施例1の成形体と比べると、図14の表1に示すように、凹凸形状2の頂幅w1が20μmであり、ピッチp1が100μmであり、ギャップg1が80μmであり、面積比φs1が0.2である点、及び、補助用凹凸形状3の頂幅w2が10nmであり、ピッチp2が100nmであり、ギャップg2が90nmであり、深さh2が500nmであり、面積比φs2が0.01であり、凹凸度rが3である点が相違した。なお、本参考例4の他の構成は、実施例1とほぼ同様とした。
したがって、実施例1と同様の構成部分については、その詳細な説明を省略する。
“Reference Example 4”
Compared with the molded body of Example 1, the molded body of Reference Example 4 has a top width w 1 of the concavo-
Therefore, detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
参考例4の成形体に対して、実施例1と同様に、各評価を行った。
参考例4の成形体は、図15の表2に示すように、
残留ひずみの有無については、k≦1.10であり、残留ひずみ無し(○)であった。
また、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3については、面積比φs1=○、ギャップg1=○、面積比φs2=○、凹凸度r=×であった。
また、寸法変化については、形状変化なし(○)であった。
また、転落性については、上記の各実液に対して、転落角≦20°(○)であった。
また、繰り返し転落性については、上記の各実液に対して、繰り返し転落可能回数≧50回(○)であった。
ただし、参考例4の成形体は、評価テスト中に、パターンの一部が欠落した。
Each evaluation was performed on the molded body of Reference Example 4 in the same manner as in Example 1.
As shown in Table 2 of FIG.
About the presence or absence of a residual strain, it was k <= 1.10 and there was no residual strain ((circle)).
Further, with respect to the concavo-
Further, the dimensional change was no change in shape (◯).
In addition, the falling property was a falling angle ≦ 20 ° (◯) with respect to each of the actual liquids.
In addition, the repetitive fallability was such that the number of possible repetitive rolls ≧ 50 times (◯) with respect to each of the actual liquids.
However, in the molded body of Reference Example 4, a part of the pattern was lost during the evaluation test.
以上、本発明の成形体、成形体の製造方法及びスタンパについて、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係る成形体、成形体の製造方法及びスタンパは、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、中栓1aの注出口唇部101の構造は、上記に限定されるものではなく、様々な形状であってもよい。すなわち、たとえば、図示してないが、側面103も、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を有する表面構造とほぼ同じ表面構造を有していてもよい。また、上面102と側面103とが面取りされており、この面取りされた表面も、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を有する表面構造とほぼ同じ表面構造を有していてもよい。
As mentioned above, although the preferred embodiment etc. were shown and explained about the forming object of the present invention, the manufacturing method of a forming object, and the stamper, the forming object concerning the present invention, the manufacturing method of the forming object, and the stamper are in the embodiment mentioned above. Needless to say, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, the structure of the
また、本実施形態の成形体の製造方法は、スタンパ11を用いて、一回の転写によって、凹凸形状2及び補助用凹凸形状3を形成する方法としてあるが、成形体1の製造方法は、これに限定されるものではなく、たとえば、射出成形によって、凹凸形状2を有するシート状又はフィルム状の成形体1を成形し、次に、この成形体1に、ローラ状のスタンパを用いて補助用凹凸形状3を圧縮成形してもよい。
Moreover, the manufacturing method of the molded body according to the present embodiment is a method of forming the
1 成形体
1a 中栓
2a、2b、2c、2d、2e、2f 凹凸形状
3 補助用凹凸形状
7 成形装置
10 プラスチック基板
11 スタンパ
12 凹凸形状
13 補助用凹凸形状
21a、21b、21c、21d、21e、21f 凸部
22a、22b、22c、22d、22e、22f 凹部
71 上型
72 下型
73 冷却板
74 光源
75 黒色膜
100 液体
101 注出口唇部
102 上面
103 側面
121 凸部
122 凹部
1 Molded body 1a
3 Auxiliary uneven shape 7
12 Uneven shape
13 Concave and convex shape for auxiliary
21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f Convex part
22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f Recess
71
Claims (9)
前記表面構造が、凹凸形状を有し、
前記凹凸形状の表面の少なくとも一部が、前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状を有し、
前記凹凸形状及び前記補助用凹凸形状の部分が、同一の成形用プラスチック材料又はガラス材料からなり、かつ、前記表面構造が成形された部分のインデンテーションヤング率(E IT )と、前記表面構造が成形されていない部分のインデンテーションヤング率(E IT0 )との比k(=E IT /E IT0 )が、1.10以下であり、
前記凹凸形状は、一定間隔で交互に並設された複数の凸部及び凹部を有し、前記凸部は、細長い頂面を有し、前記頂面の幅方向に沿った断面形状がほぼ矩形状であり、前記凹部は、隣り合う前記凸部によって形成され、前記頂面の幅方向に沿った断面形状がほぼ矩形状であり、
前記凹凸形状の面積比φ s1 が、0.001≦φ s1 ≦0.50であり、かつ、前記凹凸形状のギャップg 1 が、1μm≦g 1 ≦300μmであり、
前記補助用凹凸形状の平均面積比φ s2 が、0.001≦φ s2 ≦0.80である、又は、前記補助用凹凸形状の平均凹凸度rが、3.5≦r≦20.0である
ことを特徴とする成形体。 A molded body having a surface structure made of plastic or glass having a tumbling property with respect to droplets,
The surface structure has an uneven shape,
At least a part of the uneven surface has an auxiliary uneven shape smaller than the uneven shape,
The concave and convex portions and the auxiliary concave and convex portions are made of the same molding plastic material or glass material, and the indentation Young's modulus (E IT ) of the portion where the surface structure is molded, and the surface structure is The ratio k (= E IT / E IT0 ) to the indentation Young's modulus (E IT0 ) of the unmolded portion is 1.10 or less,
The concavo-convex shape has a plurality of convex portions and concave portions alternately arranged at regular intervals, the convex portion has an elongated top surface, and the cross-sectional shape along the width direction of the top surface is substantially rectangular. The concave portion is formed by the adjacent convex portions, and the cross-sectional shape along the width direction of the top surface is substantially rectangular,
The area ratio φ s1 of the concavo-convex shape is 0.001 ≦ φ s1 ≦ 0.50, and the gap g 1 of the concavo-convex shape is 1 μm ≦ g 1 ≦ 300 μm,
The average area ratio φ s2 of the auxiliary uneven shape is 0.001 ≦ φ s2 ≦ 0.80, or the average uneven degree r of the auxiliary uneven shape is 3.5 ≦ r ≦ 20.0. shaped body, wherein there <br/> that.
前記表面構造が、凹凸形状を有し、
前記凹凸形状の表面の少なくとも一部が、前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状を有し、
前記凹凸形状及び前記補助用凹凸形状の部分が、同一の成形用プラスチック材料又はガラス材料からなり、かつ、前記表面構造が成形された部分のインデンテーションヤング率(E IT )と、前記表面構造が成形されていない部分のインデンテーションヤング率(E IT0 )との比k(=E IT /E IT0 )が、1.10以下であり、
前記成形体が、液体を流すためのキャップ、中栓、注ぎ口又はノズルであることを特徴とする成形体。 A molded body having a surface structure made of plastic or glass having a tumbling property with respect to droplets,
The surface structure has an uneven shape,
At least a part of the uneven surface has an auxiliary uneven shape smaller than the uneven shape,
The concave and convex portions and the auxiliary concave and convex portions are made of the same molding plastic material or glass material, and the indentation Young's modulus (E IT ) of the portion where the surface structure is molded, and the surface structure is The ratio k (= E IT / E IT0 ) to the indentation Young's modulus (E IT0 ) of the unmolded portion is 1.10 or less,
The molded body is a cap, an inner plug, a spout or a nozzle for flowing a liquid.
前記スタンパ又はマスターの賦形面に、ブラスト加工、ドライエッチング加工又はウェットエッチング加工によって、前記成形体の補助用凹凸形状に対応する形状が形成されたことを特徴とするスタンパ。 A stamper in which a shaping surface corresponding to the concave-convex shape of the molded body according to any one of claims 1 to 5 and an auxiliary concave-convex shape smaller than the concave-convex shape is formed,
A stamper, wherein a shape corresponding to the auxiliary concavo-convex shape of the molded body is formed on the shaping surface of the stamper or master by blasting, dry etching, or wet etching.
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