JP5167583B2 - パターン形成方法、およびパターン形成用シート - Google Patents
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Description
本発明は、金型転写により、基材表面をパターニングする方法、および、パターン形成用のシートに関するものである。
チョウら(S.Y.Chou et al.),「アプライド・フィジックス・レター(Appl.Phys.Lett.)」,米国,アメリカ物理学会,1995年,第67巻,第21号,p.3314
(1) 少なくとも、金型および/または積層体を加熱する工程を含むこと。
(2) 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的貯蔵弾性率E1’が1×104〜2×107Paであること。
(3) 積層体を構成する表面層の、示差走査熱量測定(以下、DSC)により得られる、昇温過程(昇温速度:2℃/min)における結晶化エンタルピーΔHccが0J/gであること。
(4) 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的損失弾性率E1”が1×103〜1.8×106Paであること。
(5) 積層体の基材層と表面層との剥離強度が50mN/cm以上であること。
(6) 成形されたパターンの凸部の断面積A’と金型凹部断面積S2との比A’/S2が、0.92以上であること。
(7) 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的貯蔵弾性率E1’が1×104〜2×107Paであること
(8) 積層体を構成する表面層の、示差走査熱量測定(以下、DSC)により得られる、昇温過程(昇温速度:2℃/min)における結晶化エンタルピーΔHccが0J/gであること。
(9) 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的損失弾性率E1”が1×103〜1.8×106Paであること。
(10) 積層体の基材と表面層との剥離強度が50mN/cm以上であること。
本発明においてこれまでに記載した動的貯蔵弾性率E’、動的損失弾性率E”,および結晶化エンタルピーΔHccの好ましい値および範囲は、少なくともパターン形成前の積層体を構成する表面層11および基材層12について満たされているのが好ましく、パターン形成後の表面層11および基材層12については、満たす場合および満たされない場合も好ましい態様である。
A.断面構造
積層体、金型、成型品の断面を切り出し、白金−パラジウムを蒸着した後、日立製作所(株)製走査型電子顕微鏡S−2100Aを用い300倍で写真を撮影し、断面観察を行い、積層体の表面層11の膜厚L、金型凸部の高さH、隣接する金型凸部間Wを求めた。また、表面層11の断面積S1(=W×L)、金型凹部断面積S2を求めた。
なお貫通は、次のように判定した。成形品の断面構造を観察して、
完全に表面層が貫通している場合○
ごく僅かに表面層が残っているが殆ど貫通している場合△
表面層が貫通していない場合 ×
とした。
0.92以上:○
0.90以上 0.92未満:△
0.90未満:×
とした。
表面層11と基材層12の動的貯蔵弾性率E’、ガラス転移温度Tgは、表面層11と基材層12をそれぞれ単膜で作製し、JIS−K7244(1999)に従って、セイコーインスツルメンツ社製の動的粘弾性測定装置”DMS6100”を用いて求めた。引張モード、チャック間距離は5mm、駆動周波数は1Hz、歪振幅10μm、力振幅初期値100mN、昇温速度は2℃/minの測定条件にて、各シートの粘弾特性の温度依存性を測定した。この測定結果から、表面層11のtanδが極大となるときの温度をTg1、基材層12のtanδが極大となるときの温度をTg2とした。また、表面層11のTg1+30℃における表面層11の動的貯蔵弾性率E1’、 動的損失弾性率E1”,および、該温度での基材層12の動的貯蔵弾性率E2’を求め、E1’/E2’を求めた。
表面層11の結晶化エンタルピーΔHccは、積層体1から表面層11を削り取り、得られたものをJIS K7122(1999)に従って、セイコー電子工業(株)製示差走査熱量測定装置”ロボットDSC−RDC220”を、データ解析にはディスクセッション”SSC/5200”を用いて求めた。サンプルパンに各シートを5mgずつ秤量し、昇温速度は2℃/minで走査した。結晶化エンタルピーΔHccは結晶化の発熱ピークの面積より求めた。
積層体を幅2cm×長さ12cmの短冊状に切り出し、厚さ2mmの表面平滑なアクリル板に基材層側を両面テープで張り付け、表面層側にポリエステル粘着テープ(日東電工(株)製No.31B、幅19mm)を張り付けて、アクリル板の上端をテンシロン引っ張り試験機(東洋測器(株)製UTMIII)のロードセルにつるした。次いで、粘着テープの上端に帯状のリード紙をはり、その一端を下部チャックで把持して、クロスヘッド速度300mm/minで下(180°)方向に引っ張り、基材層と表面層の層間の剥離力を測定した。剥離強度F(N/cm)は、SSカーブの立ち上がり部分を除いた剥離長さ50mm以上の平均剥離力T(N)から次式により算出した。
・剥離強度F(N/cm)=T/W
ここで、T(N):平均剥離力、W(cm):サンプル幅。
表面層として、シクロヘキサンジメタノール66mol%共重合PET(”Easter PET−G”GN−071:イーストマン(株)製)60℃で4時間静置乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、170℃で2時間真空乾燥させたポリエチレンテレフタレート(PET)を別の押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmからなる総膜厚540μmの2層積層体を得た 得られた積層体、及び金型(ストライプパターン(ピッチ50μm、幅w1=20μm、高さH=160μm、アスペクト比H/w1=8(図10(a)参照))の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた画像から、積層体の表面層11の膜厚L、断面積S1、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を求めた。結果を表1に示す。また、積層体の基材層と表面層の層間の剥離強度Fを前述の方法にて測定した。
金型をストライプパターン(ピッチ50μm、幅w1=20μm、高さH=120μm、アスペクト比H/w1=2(図11(a)参照、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
金型を正方形格子パターン(ピッチ100μm、幅w1=20μm、高さH=160μm、アスペクト比H/w1=8(図12(a)参照、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
表面層として、シクロヘキサンジメタノール66mol%共重合PET(”Easter PET−G”GN−071:イーストマン(株)製)60℃で4時間静置乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、100℃で4時間真空乾燥させたスビログリコール30mol%共重合PET(S−PET30:三菱ガス化学(株)製)を別の押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmの総厚さ540μmの2層積層体を得た。
表面層として、スビログリコール30mol%共重合PET(S−PET30:三菱ガス化学(株)製)を100℃で4時間真空乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、100℃で4時間真空乾燥させた2,6−ナフタレンジカルボン酸60%共重合PETを別の押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmの総厚さ540μmの2層積層体を得た。
表面層として、2,6−ナフタレンジカルボン酸60mol%共重合PETを100℃で4時間真空乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、100℃で4時間真空乾燥させたスビログリコール30mol%共重合PET(S−PET30:三菱ガス化学(株)製)を別の押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmの総厚さ540μmの2層積層体を得た。また、積層体の基材層と表面層の層間の剥離強度Fを前述の方法にて測定した。
表面層として、シクロヘキサンジメタノール66mol%共重合PET(”Easter PET−G”GN−071:イーストマン(株)製)60℃で4時間静置乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、120℃で2時間真空乾燥させたダイマー酸15mol%、1,4−ブタンジオール62mol%共重合PETを押出機別の押出機内で250℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmの総厚さ540μmの2層積層体を得た。
金型をストライプパターン(ピッチ100μm、幅w1=20μm、高さH=50μm、アスペクト比H/w1=2.50(図13(a)参照、金型凸部の高さH、凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、樹脂成形品を得た。
金型をストライプパターン(ピッチ50μm、幅w1=35μm、高さH=160μm、アスペクト比H/w1=4.57(図14(a)参照、金型凸部の高さH、金型凹部断面積S2を表1に示す)とした以外は実施例1と同様の方法で、成形品を得た。
表面層として、170℃で2時間真空乾燥させたポリエチレンテレフタレート(PET)を別の押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、シクロヘキサンジメタノール66%共重合PET(”Easter PET−G”GN−071:イーストマン(株)製)60℃で4時間静置乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmの総厚さ540μmの2層積層体を得た。
比較例3にて得られた積層体を用いた以外は実施例1と同様の方法で、成形品を得た。
(比較例5)
表面層として、150℃で2時間真空乾燥させたイソフタル酸23.0mol%共重合PETを別の押出機内で280℃で溶融させ、また、基材層として、シクロヘキサンジメタノール66mol%共重合PET(”Easter PET−G”GN−071:イーストマン(株)製)60℃で4時間静置乾燥させた後、押出機内で280℃で溶融させて、所定の方法により溶融2層共押出口金からキャストドラム上に共押出して、表面層60μm、基材層480μmの総厚さ540μmの2層積層体を得た。
比較例5にて得られた積層体を用いた以外は実施例1と同様の方法で、成形品を得た。
2 金型
3 成形品
4 基部
5 パターン
11 表面層
12 基材層
21 金型凸部
22 金型凹部
l1 積層体の膜面方向に対する平行線
l2 積層体の膜面方向に対する垂線
l3 金型面に対する平行線
l4 金型面に対する垂線
L 表面層の膜厚
H 金型凸部の高さ
w1 金型凸部の幅
w2 金型凹部の幅
S1 表面層の断面積
S2 金型凹部の断面積
H’ 成形品凸部の高さ
h1’成形品凸部パターン部の高さ
h2’成形品凸部土台部分の高さ
l’ 成形品の平坦部の厚さ
w1’ 成形品凸部の幅
w2’ 成形品凹部の幅
Claims (12)
- 少なくとも、基材層と、該基材層の片側又は両側に形成された表面層からなる積層体に、金型転写することによって表面層をパターニングするパターン形成方法であって、積層体を構成する基材層及び表面層が、熱可塑性を示す樹脂を主たる成分とし、表面層のガラス転移温度(以下、Tg1)+30℃において動的粘弾性測定(以下、DMA)により得られる表面層の動的貯蔵弾性率E1’と、基材層の動的貯蔵弾性率E2’が、0.001≦E1’/E2’≦1.5を満たし、該金型は、金型凸部高さHが表面層膜厚Lより大きく、且つ金型凹部断面積S2が表面層断面積S1より大きい表面形状を有し、積層体の表面層に押しあて金型凸部により表面層を貫通させることで表面層をパターニングすることを特徴とするパターン形成方法。
- 少なくとも、金型および/または積層体を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
- 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的貯蔵弾性率E1’が1×104〜2×107Paであることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 積層体を構成する表面層の、示差走査熱量測定(以下、DSC)により得られる、昇温過程(昇温速度:2℃/min)における結晶化エンタルピーΔHccが0J/gであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的損失弾性率E1”が1×103〜1.8×106Paである請求項1〜4のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記積層体の基材層と表面層との剥離強度が50mN/cm以上である請求項1〜5のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 成形されたパターンの凸部の断面積A’と金型凹部断面積S2との比A’/S2が、0.92以上である請求項1〜6のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 少なくとも、基材層と、該基材層の片側又は両側に形成された表面層からなる積層体であって、積層体を構成する基材層及び表面層が、熱可塑性を示すポリエステル樹脂を主たる成分とし、表面層のガラス転移温度(以下、Tg1)+30℃において動的粘弾性測定(以下、DMA)により得られる表面層の動的貯蔵弾性率E1’と、基材層の動的貯蔵弾性率E2’が、0.001≦E1’/E2’≦1.5を満たすことを特徴とするパターン形成用シート。
- 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的貯蔵弾性率E1’が1×104〜2×107Paであることを特徴とする請求項8に記載のパターン形成用シート。
- 積層体を構成する表面層の、示差走査熱量測定(以下、DSC)により得られる、昇温過程(昇温速度:2℃/min)における結晶化エンタルピーΔHccが0J/gであることを特徴とする請求項8または9に記載のパターン形成用シート。
- 積層体を構成する表面層の、Tg1+30℃においてDMAにより得られる動的損失弾性率E1”が1×103〜1.8×106Paであることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のパターン形成用シート。
- 前記積層体の基材と表面層との剥離強度が50mN/cm以上である請求項8〜11のいずれかに記載のパターン形成用シート。
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