JP5761236B2 - Fine shape transfer sheet manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、微細形状が転写されて表面に該微細な立体形状を有するシートの製造装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a sheet having a fine three-dimensional shape on a surface onto which a fine shape is transferred.
樹脂シートなどの表面に微細な凹凸などの立体形状を成形する方法として、樹脂シート及び微細な凹凸形状を有するインプリントモールドを加熱し、両者を押圧することにより、該凹凸立体形状を該樹脂シートに転写させる方法が知られている。(特許文献1)しかし、この方法では、該樹脂シートと該インプリントモールド間でエアの噛み込みが起こり、微細な立体形状が完全に転写されず、転写不良を起こすという問題があった。 As a method of forming a three-dimensional shape such as fine irregularities on the surface of a resin sheet or the like, the resin sheet and an imprint mold having fine irregularities are heated and pressed to form the three-dimensional shape of the irregularities. There is known a method of transferring the toner. However, this method has a problem in that air is caught between the resin sheet and the imprint mold, and a fine three-dimensional shape is not completely transferred, resulting in a transfer failure.
これを防止するための手段として、賦形面をチャンバー内に入れ、賦形面の真空引きを行い、賦形する方法が知られている。(特許文献2)しかし前記特許文献2ではロール状の連続樹脂シートを巻出し装置から賦形装置内に送り賦形するといった製造方法への適用が難しく、賦形面が大面積になると真空引きに時間を要し、サイクルタイムが長くなり、生産性を悪化させる問題があった。
As a means for preventing this, a method is known in which a shaping surface is placed in a chamber, the shaping surface is evacuated, and shaping is performed. (Patent Document 2) However, in
エア噛みを防止するその他の方法としては、前記特許文献2以外に加圧板の当接開始時に転写板を反発力の異なるバネを利用した保持部材により、樹脂板に対して突出するように屈曲させて当接することにより、転写面の中央近傍からエアを排除しつつ成形する方法が知られている(特許文献3)。しかし、特許文献3では、プレス加圧力が最大となった時の転写面の圧力を均一にすることを目的に、保持部材が転写板の非転写部に設置されている。この構成では転写面が大面積になった時、保持部材の間隙が広くなるため、転写面にたるみが生じ、そのたるみ部に成型時エア噛みを生じる問題があった。さらに、保持部材に弾性力差が設けられているため、転写面に圧力分布が存在し、保持部材間隙にて圧力の極小部が存在すると予測される。このため、たるみ部に噛み込んだエアの一部はこの圧力極小部に残留し、転写不良となる問題があった。噛み込んだエアのうち、成型時に排除されるものがあるとしても、積極的にエアを排除する圧力分布が賦形面に与えられていないため、エアの排除には長時間押圧する必要があり、サイクルタイムが長くなり、生産性を悪化させる問題があった。
本発明の目的は上述したような点に鑑み、シート状基材表面にインプリントモールドの微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法において、大面積のシート状基材に賦形する場合においてもインプリントモールドとシート状基材の間に噛み込んだエアを成形中に賦形面外に排除し、転写不良を生じることがなく、所望どおりの微細凹凸形状が表面に形成されたシートを高効率で製造する製造装置を提供することである。 In view of the above-described points, the object of the present invention is to form a sheet-shaped substrate having a large area in a method for producing a fine-shaped transfer sheet in which a fine uneven shape of an imprint mold is formed on the surface of a sheet-shaped substrate. Even in the case, the air entrained between the imprint mold and the sheet-like base material is excluded from the shaping surface during molding, and transfer irregularities are not generated, and the desired fine uneven shape is formed on the surface. It is to provide a production apparatus for producing a sheet with high efficiency.
(1)上述した目的を達成する微細形状転写シートの製造方法は以下の方法から成るものである。
・ 微細凹凸形状からなる賦形面を有するインプリントモールドと中間基材との間にシート状基材を設置し、一対の加圧板により該インプリントモールドと該中間基材とを該シート状基材方向に加圧することにより、該シート状基材表面に微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法であって、
該加圧板の加圧力が最大となった時、該賦形面内において賦形圧力差が存在し、かつ、該賦形面内に最大賦形圧力部が存在し、かつ、賦形圧力が極小値を取る部位が該賦形面内に存在しないように加圧する微細形状転写シートの製造方法。
(1) A method for producing a fine shape transfer sheet that achieves the above-described object comprises the following methods.
-A sheet-like base material is installed between an imprint mold having a shaping surface having a fine concavo-convex shape and an intermediate base material, and the imprint mold and the intermediate base material are connected to the sheet-like base by a pair of pressure plates. A method for producing a fine shape transfer sheet, in which a fine uneven shape is formed on the surface of the sheet-like substrate by pressing in the material direction,
When the pressing force of the pressure plate becomes maximum, there is a shaping pressure difference in the shaping surface, and there is a maximum shaping pressure portion in the shaping surface, and the shaping pressure is A method for producing a fine shape transfer sheet, in which a portion having a minimum value is pressurized so that it does not exist in the shaping surface.
また、微細形状転写シートの製造方法は好ましくは以下の方法も行う。
・ 前記インプリントモールドの微細凹凸形状の凹形状が並列に並んだ複数の溝であり、さらに、加圧板の加圧力が最大となった時、該溝の長手方向に沿って賦形圧力差が存在し、最大賦形圧力部が存在し、かつ、賦形圧力が極小値を取る部位が存在しないように加圧すること、
・ 前記最大賦形圧力部から賦形圧力が減少する方向に沿って、賦形圧力勾配の絶対値が単調増加するように加圧すること、
・ 前記中間基材がクッション性を有すること、
・ 前記加圧板の加圧力が最大となった時の前記中間基材の圧縮弾性率が、賦形面全域で0.1MPa〜200MPaであること、 賦形前に前記シート状基材及び前記インプリントモールドを加熱すること、である。
Moreover, the manufacturing method of a fine shape transfer sheet preferably also performs the following method.
-The concave and convex shapes of the imprint mold are a plurality of grooves arranged in parallel, and when the pressing force of the pressure plate is maximized, there is a shaping pressure difference along the longitudinal direction of the grooves. Pressurizing so that there is no portion where the maximum shaping pressure portion exists and the shaping pressure takes a minimum value,
-Pressurizing so that the absolute value of the shaping pressure gradient monotonously increases along the direction in which the shaping pressure decreases from the maximum shaping pressure portion;
The intermediate substrate has cushioning properties,
The compression elastic modulus of the intermediate base material when the pressure applied to the pressure plate reaches a maximum is 0.1 MPa to 200 MPa over the entire shaping surface, and the sheet-like base material and the inboard before shaping Heating the print mold.
(2)上述した目的を達成する第1のインプリントモールドは以下の構成からなる。
・ シート状基材に微細凹凸形状を転写する板状のインプリントモールドであって、微細凹凸形状の賦形面を有し、該賦形面内に厚み変化を有し、該賦形面内に最大厚み部を有し、かつ該賦形面内に厚みの極小値を持たないインプリントモールド。
(2) The 1st imprint mold which achieves the objective mentioned above consists of the following structures.
A plate-shaped imprint mold for transferring a fine uneven shape to a sheet-like substrate, having a fine uneven shape shaping surface, having a thickness change in the shaping surface, and in the shaping surface An imprint mold having a maximum thickness portion and having no minimum thickness within the shaping surface.
また、第1のインプリントモールドは好ましくは以下の構成も具備する
・ 前記微細凹凸形状の凹形状が並列に並んだ複数の溝であり、かつ、前記厚み変化が該溝の長手方向に沿っていること、
・ 前記インプリントモールドの単位長さあたりの厚み変化量の絶対値が、前記最大厚み部から厚み勾配に沿って単調に増加していること、である。
The first imprint mold preferably also has the following configuration: a plurality of grooves in which the concave and convex shapes of the fine unevenness are arranged in parallel, and the thickness change is along the longitudinal direction of the grooves Being
The absolute value of the amount of change in thickness per unit length of the imprint mold is monotonically increasing from the maximum thickness portion along a thickness gradient.
(3)上述した目的を達成する第2のインプリントモールドは以下の構成からなる。
・ シート状基材に微細凹凸形状を転写する板状のインプリントモールドであって、微細凹凸形状の賦形面を有し、インプリントモールド全体が湾曲しており、該湾曲の曲率中心が該賦形面の逆側に存在するインプリントモールド。
(3) The 2nd imprint mold which achieves the objective mentioned above consists of the following structures.
A plate-shaped imprint mold for transferring a fine uneven shape to a sheet-like substrate, having a fine uneven shape shaped surface, the entire imprint mold being curved, and the center of curvature of the curve being the center of curvature Imprint mold that exists on the opposite side of the shaping surface.
(4)上述した目的を達成する第1の微細形状転写シートの製造装置は、以下の構成からなる。
・ インプリントモールドと、
中間基材と、
該インプリントモールドと該中間基材とをさらに両側から挟むように配置された一対の加圧板と、
該インプリントモールド、該中間基材及び該一対の加圧板を加圧する加圧手段とを少なくとも備えた微細形状転写シートの製造装置。
(4) The first fine shape transfer sheet manufacturing apparatus that achieves the above-described object has the following configuration.
・ Imprint mold,
An intermediate substrate;
A pair of pressure plates arranged to sandwich the imprint mold and the intermediate substrate from both sides; and
An apparatus for producing a fine shape transfer sheet, comprising at least a pressing means for pressing the imprint mold, the intermediate substrate, and the pair of pressing plates.
(5)上述した目的を達成する本発明の第2の微細形状転写シートの製造装置は以下の構成からなる。
・ 微細凹凸形状からなる賦形面を有するインプリントモールドと、
中間基材と、
該インプリントモールドと該中間基材とをさらに両側から挟むように配置された一対の加圧板と、
該インプリントモールド、該中間基材及び該一対の加圧板を加圧する加圧手段と、
該一対の加圧板の少なくとも一方の加圧板の加圧方向側の面に設置された凸形状のプレートとを少なくとも備え、
該プレートが厚み分布を有し、プレートの面内に最大厚み部を有し、かつ面内に厚みの極小値を取る部位が存在しない微細形状転写シートの製造装置。
(5) The second fine shape transfer sheet manufacturing apparatus of the present invention that achieves the above-described object has the following configuration.
An imprint mold having a shaping surface composed of fine irregularities;
An intermediate substrate;
A pair of pressure plates arranged to sandwich the imprint mold and the intermediate substrate from both sides; and
A pressurizing means for pressurizing the imprint mold, the intermediate substrate and the pair of pressure plates;
And at least a convex plate installed on the surface on the pressure direction side of at least one pressure plate of the pair of pressure plates,
An apparatus for manufacturing a fine shape transfer sheet, wherein the plate has a thickness distribution, has a maximum thickness portion in the plane of the plate, and does not have a portion having a minimum thickness in the plane.
また、本発明の第2の微細形状転写シートの製造装置は好ましくは以下の構成も具備する。
・ 前記インプリントモールドの微細凹凸形状の凹形状が並列に並んだ複数の溝であり、前記プレートの厚み変化が該溝の長手方向に沿うように該プレートが設置されていること。
・ 前記プレートの単位長さあたりの厚み変化量の絶対値が、前記最大厚み部から厚み勾配に沿って単調に増加していること、
・ 前記インプリントモールドが前記プレートに密着した状態で把持され、該インプリントモールドの賦形面が該プレートと同じ湾曲プロファイルになっていること、である。
The second fine shape transfer sheet manufacturing apparatus of the present invention preferably also has the following configuration.
-The concave and convex shapes of the imprint mold are a plurality of grooves arranged in parallel, and the plate is installed so that the thickness change of the plate is along the longitudinal direction of the grooves.
The absolute value of the amount of change in thickness per unit length of the plate is monotonously increasing along the thickness gradient from the maximum thickness portion;
The imprint mold is gripped in close contact with the plate, and the shaping surface of the imprint mold has the same curved profile as the plate.
また、本発明の第1及び第2の微細形状転写シートの製造装置は好ましくは以下の構成も具備する。
・ 前記中間基材がクッション性を有すること、
・ 前記クッション性を有する中間基材が、(a)内部に気泡を有する高分子素材、(b)ゴム層と繊維層とを積層した複合材、及び(c)繊維層にゴムを含浸した複合材 からなる群より選ばれる少なくとも1種からなること、
・ 前記中間基材が、前記賦形面の加圧力が最大となった時、圧縮弾性率が賦形面全域に渡り0.1MPa〜200MPaとなるものであること、
・ 前記シート状基材及び前記インプリントモールドを加熱する手段を備えたこと、である。
In addition, the first and second fine shape transfer sheet manufacturing apparatuses of the present invention preferably also have the following configuration.
The intermediate substrate has cushioning properties,
The intermediate base material having cushioning properties is (a) a polymer material having bubbles inside, (b) a composite material in which a rubber layer and a fiber layer are laminated, and (c) a composite in which the fiber layer is impregnated with rubber. Consisting of at least one selected from the group consisting of materials,
The intermediate base material has a compression elastic modulus of 0.1 MPa to 200 MPa over the entire shaping surface when the pressing force on the shaping surface becomes maximum.
A means for heating the sheet-like base material and the imprint mold is provided.
本発明の微細凹凸形状転写シートの製造装置によれば、賦形面内の賦形圧力差を利用して、賦形時にシート状基材とインプリントモールドの間に噛み込んだ残留エアを賦形面外に排除することにより、エア噛み不良がなくなり、均一で高い精度の転写成形状態を得ることができるようになる。 According to the apparatus for producing a fine concavo-convex shape transfer sheet of the present invention, residual air entrained between a sheet-like substrate and an imprint mold is applied during forming by utilizing a forming pressure difference in the forming surface. By eliminating out of the form surface, air-engagement failure is eliminated, and a uniform and highly accurate transfer molding state can be obtained.
インプリントモールドにより、インプリントモールドの賦形面を湾曲させることで、所望の圧力分布を簡便に得ることができ、エア噛み不良がなくなり、かつ、生産性向上をはかることができる。 By curving the shaping surface of the imprint mold by the imprint mold, a desired pressure distribution can be easily obtained, air-engagement failure can be eliminated, and productivity can be improved.
以下、図面などを参照しながら、さらに詳しく微細形状転写シートの製造方法、製造装置について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the fine shape transfer sheet will be described in more detail with reference to the drawings.
微細形状転写シートの製造方法は、微細凹凸形状からなる賦形面を有するインプリントモールドと中間基材との間にシート状基材を設置し、一対の加圧板により該インプリントモールドと該中間基材とを該シート状基材方向に加圧させることにより、該シート状基材表面に該微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法であって、賦形面全体の加圧力が最大となった時、該賦形面内において賦形圧力差が存在し、かつ該賦形面内の一部で最大賦形圧力部が存在し、かつ、賦形圧力が極小値を取る部位が該賦形面内に存在しないように加圧することを特徴とする製造方法である。 The method for producing a fine shape transfer sheet is a method in which a sheet-like base material is installed between an imprint mold having a shaping surface having a fine concavo-convex shape and an intermediate base material, and the imprint mold and the intermediate member are formed by a pair of pressure plates A method for producing a fine shape transfer sheet, wherein the fine uneven shape is formed on the surface of the sheet-like base material by pressurizing the base material in the direction of the sheet-like base material, and the pressure applied to the entire shaping surface When the pressure reaches the maximum, there is a shaping pressure difference in the shaping surface, a maximum shaping pressure part exists in a part of the shaping surface, and the shaping pressure takes a minimum value. It is a manufacturing method characterized by pressurizing so that a part may not exist in the shaping surface.
ここで「加圧力が最大となった時」とは一対の加圧板によりインプリントモールドにシート状基材を賦形するプレス機械のプレス力が最大になる時をいう。 Here, “when the applied pressure is maximized” refers to the time when the pressing force of the press machine that forms the sheet-like substrate on the imprint mold by the pair of pressure plates is maximized.
また、「賦形面内の一部」とは、賦形面内の一点だけでなく、連続する線状であっても良い。 The “part of the shaping surface” may be not only one point in the shaping surface but also a continuous linear shape.
また、「微細凹凸形状」とは、高さ10nm〜1mmの凸形状がピッチ10n〜1mm、より好ましくは高さ1μm〜100μmの凸形状がピッチ1μm〜100μmで周期的に繰り返された形状のことを示し、例えば、図1に示すような線状に伸びる三角形状の溝が複数個ストライプ状に並んでいるものである。図1には断面が三角形状の溝を示したが、三角形状に限らず、半円形状もしくは半楕円形状などでも本発明に用いることができる。さらには溝が直線である必要はなく、曲線のストライプパターンでも良い。「微細凹凸形状」は他にも図2に示すようなエンボス形状に代表される2次元的にパターンを持った形状も含まれる。図2には凸形状が半円形のエンボス形状を示したが、円錐や直方体などのその他の凸形状も本発明に用いることができる。 Further, the “fine concavo-convex shape” means a shape in which a convex shape having a height of 10 nm to 1 mm is periodically repeated with a convex shape having a pitch of 10 μm to 1 mm, more preferably 1 μm to 100 μm in height. For example, a plurality of triangular grooves extending linearly as shown in FIG. 1 are arranged in stripes. FIG. 1 shows a groove having a triangular cross section. However, the groove is not limited to a triangular shape, and a semicircular shape or a semielliptical shape can also be used in the present invention. Furthermore, the groove does not have to be a straight line, and may be a curved stripe pattern. The “fine concavo-convex shape” includes a shape having a two-dimensional pattern represented by an embossed shape as shown in FIG. Although FIG. 2 shows an embossed shape having a semicircular convex shape, other convex shapes such as a cone and a rectangular parallelepiped can also be used in the present invention.
また、「賦形圧力が極小値を取る」とは、1辺の長さ10mmで賦形面を格子状に区切ったとき、任意の格子内の平均賦形圧力をP、この格子に接する8つの格子の平均賦形圧力をそれぞれP1〜P8としたとき、全てのxについてP≦PXが成立することをいう(ここでxは1〜8の自然数である。)。つまり、「賦形圧力が極小値を取る部位が賦形面内に存在しない」とは、全てのxについてP≦PXが成立するような格子が賦形面内に存在しないことである。言い換えると、賦形面内の全ての格子について、平均賦形圧力PX<Pを満たすような隣接する格子が少なくとも1つ存在することである。なお、10mm間隔で測定したときの賦形圧力分布が極小値を取らなければ、本発明の目的は十分達成できる。 Further, “the shaping pressure takes a minimum value” means that when the shaping surface is divided into a grid with a side length of 10 mm, the average shaping pressure in an arbitrary grid is P, and the grid touches this grid. when One of the lattice of the average imprinting pressure and P 1 to P 8, respectively, all P ≦ P X refers that holds for x (here x is a natural number of 1-8.). In other words, the "site of imprinting pressure takes the minimum value is not present in the vehicle surface", is that the grating as P ≦ P X is satisfied is not present in the vehicle surface for all x. In other words, there is at least one adjacent lattice satisfying the average shaping pressure P X <P for all the lattices in the shaping surface. If the shaping pressure distribution measured at intervals of 10 mm does not take a minimum value, the object of the present invention can be sufficiently achieved.
次に、本発明の好適な賦形圧力分布の例を図3に示す。図中に示した破線aは賦形面内の線であり、この線上に最大賦形圧力部を有している。さらに、この最大賦形圧力部からx方向に沿って賦形圧力が極小値を取ることなく単調に減少している。また本発明に適する他の賦形圧力分布例を図4に示す。図4では、賦形面のx方向の一端bに沿って最大圧力部が存在しており、この最大賦形圧力部からx方向に沿って、他端へ向け賦形圧力が極小値を取ることなく単調に減少している。このような賦形圧力勾配を付与することにより、賦形時にエア噛みが起きた場合でも、エア周囲の賦形圧力差により、賦形圧力の低い側にエアが移動する。すなわち、図1の場合は破線aからx軸方向に沿って、図2においては賦形面のx軸方向の一端から他端に向けそれぞれ賦形圧力勾配に沿って残存エアが排出される。また、この排出力はエア周囲の賦形圧力差に比例して大きくなる。もし、賦形面内に圧力の極小値が存在すれば、この箇所がエア溜まりとなり、転写不良の原因となる。 Next, the example of the suitable shaping pressure distribution of this invention is shown in FIG. A broken line a shown in the figure is a line in the shaping surface, and has a maximum shaping pressure portion on this line. Further, the shaping pressure monotonously decreases from the maximum shaping pressure portion along the x direction without taking a minimum value. FIG. 4 shows another example of the shaping pressure distribution suitable for the present invention. In FIG. 4, there is a maximum pressure portion along one end b in the x direction of the shaping surface, and the shaping pressure takes a minimum value from the maximum shaping pressure portion toward the other end along the x direction. It is decreasing monotonically without. By providing such a shaping pressure gradient, even when air biting occurs during shaping, the air moves to the side where the shaping pressure is low due to the shaping pressure difference around the air. That is, in the case of FIG. 1, the remaining air is discharged along the shaping pressure gradient from the broken line a along the x-axis direction and in FIG. 2 from one end to the other end of the shaping surface in the x-axis direction. Further, this discharge force increases in proportion to the shaping pressure difference around the air. If there is a minimum value of pressure in the shaping surface, this location becomes an air reservoir and causes transfer failure.
特に微細凹凸形状の凹形状が図1に示すように、直線もしくは曲線状に並列に延びた溝であり、複数の溝がストライプ状に並列配置されたインプリントモールドを用いるときは、賦形圧力が極小値を取る部位が賦形面内に存在しないことに加えて、溝の長手方向に沿って賦形圧力差が存在し、最大賦形圧力部が存在し、かつ、賦形圧力が極小値を持たないように加圧するのが好ましい。これは溝とシート状基材内に閉じ込められたエアが微細凹凸形状の凸部を飛び越えて他の溝に移動しにくいため、溝に沿って賦形圧力分布を形成し、エアを排除することが効率的なためである。この場合の「溝の長手方向に沿って賦形圧力の極小値を持つ」とは、前記10mm角の格子を溝の長手方向に沿って並ぶように区切り、任意の格子の平均賦形圧力をP、この格子と溝の長手方向に沿って隣り合う2つの格子の平均圧力をそれぞれP1、P2としたとき、P≦P1かつP≦P2が成立することをいう。つまり、「溝の長手方向に沿って賦形圧力の極小値を持たない」とは、P≦P1かつP≦P2が成立するような格子が溝の長手方向に沿って存在しないことである。言い換えると、溝の長手方向に沿う全ての格子について、P1<PまたはP2<Pを満たすような隣接する格子が少なくとも1つ存在することである。 As shown in FIG. 1, in particular, when using an imprint mold in which the concave and convex shape is a groove extending in parallel in a straight line or curved line, and a plurality of grooves are arranged in parallel in a stripe shape, In addition to the fact that there is no minimum value in the shaping surface, there is a shaping pressure difference along the longitudinal direction of the groove, there is a maximum shaping pressure section, and the shaping pressure is minimal. It is preferable to pressurize so as not to have a value. This is because the air trapped in the groove and the sheet-like base material is difficult to move to other grooves by jumping over the convex part of the fine uneven shape, so forming the shaping pressure distribution along the groove and eliminating the air This is because it is efficient. In this case, “having the minimum value of the shaping pressure along the longitudinal direction of the groove” means that the 10 mm square lattice is divided so as to be aligned along the longitudinal direction of the groove, and the average shaping pressure of an arbitrary lattice is determined. P, when the average pressure of two lattices adjacent to the lattice along the longitudinal direction of the groove is defined as P 1 and P 2 , P ≦ P 1 and P ≦ P 2 are satisfied. In other words, “no minimum value of the shaping pressure along the longitudinal direction of the groove” means that there is no lattice along the longitudinal direction of the groove that satisfies P ≦ P 1 and P ≦ P 2. is there. In other words, there is at least one adjacent lattice satisfying P 1 <P or P 2 <P for all lattices along the longitudinal direction of the groove.
さらに、好ましくは、加圧板の加圧力が最大となった時、賦形圧力の変化量の絶対値を最大賦形圧力部から賦形圧力勾配に沿って単調に増加させるのが良い。図5に図3の正面方向(y軸の負の方向)から賦形面圧力分布を見た図を、図6には最大賦形圧力部から賦形圧力勾配に沿って賦形圧力変化量の絶対値が単調に増加しない領域cを持つ圧力分布の例を同方向から見た図を示す。図5は本発明におけるより好適な賦形圧力分布であり、具体的に、放物線や円弧、カテナリー曲線などを用いることができるが、これらに限らず、最大賦形圧力部から賦形圧力勾配に沿って賦形圧力変化量の絶対値が単調に増加するプロファイルを持っていれば良い。 Furthermore, it is preferable that the absolute value of the change amount of the shaping pressure is monotonously increased along the shaping pressure gradient from the maximum shaping pressure portion when the pressing force of the pressure plate becomes maximum. FIG. 5 shows a view of the shaping surface pressure distribution from the front direction (the negative direction of the y-axis) in FIG. 3, and FIG. 6 shows the shaping pressure change amount from the maximum shaping pressure portion along the shaping pressure gradient. The figure which looked at the example of the pressure distribution which has the area | region c from which the absolute value of is not increasing monotonously from the same direction is shown. FIG. 5 shows a more preferable shaping pressure distribution in the present invention. Specifically, a parabola, a circular arc, a catenary curve, or the like can be used, but not limited to these, the maximum shaping pressure portion changes to the shaping pressure gradient. It is only necessary to have a profile in which the absolute value of the shaping pressure change amount increases monotonously along the line.
図5では、賦形面の中心にある賦形圧力最大部から端部に向け、賦形圧力勾配が急になるため、エアが端部に移動するのに応じて排出力が増加する。これにより、賦形面端部ほど、エア排出速度が上昇し、短時間の加圧でも十分にエアを排除することができる。すなわち、成形サイクルを早くすることができ、生産性向上につながる。 In FIG. 5, since the shaping pressure gradient becomes steep from the shaping pressure maximum portion at the center of the shaping surface toward the end portion, the discharge force increases as the air moves to the end portion. As a result, the air discharge speed increases toward the end of the shaping surface, and air can be sufficiently eliminated even with a short pressurization. That is, the molding cycle can be accelerated, leading to an improvement in productivity.
図6の領域cのように賦形圧力勾配に沿った賦形圧力の変化量が単調減少していると、この領域では賦形圧力勾配が緩くなるため、噛み込んだエア周辺の賦形圧力差が小さくなり、排出力が低下する。この場合でもエアを排出することができるが、エア排出に時間がかかるため、生産性を考慮すると、図5に示す賦形圧力分布にすることが好ましい。 If the amount of change in the shaping pressure along the shaping pressure gradient decreases monotonously as in the area c in FIG. 6, the shaping pressure gradient becomes gentle in this area. The difference becomes smaller and the discharge power decreases. Even in this case, air can be discharged. However, since it takes time to discharge air, it is preferable that the shaping pressure distribution shown in FIG.
上記の本発明に好適な賦形圧力分布は、インプリントモールドの賦形面側が凸となるような湾曲プロファイルを賦形面に与え、加圧板により中間基材を介してシート状基材とインプリントモールドを押圧することにより得ることができる。まず、賦形面に湾曲プロファイルを与える具体的方法を図7〜図9に示す。 The shaping pressure distribution suitable for the present invention described above is that the imprint mold has a curved profile that is convex on the shaping surface side, and is imprinted with the sheet-like substrate via the intermediate substrate by the pressure plate. It can be obtained by pressing the print mold. First, a specific method for giving a curved profile to the shaping surface is shown in FIGS.
図7は厚み分布を持たせたインプリントモールドの一例を示す。このインプリントモールドの厚みを、賦形面内の一部で厚みの最大値を取り、かつ、賦形面内に厚みの極小値を持たないように設定する。より好ましくは、インプリントモールドの単位長さあたりの厚みの変化量の絶対値が最大厚み部から厚み勾配に沿って単調に増加するように設定する。このような厚み分布を付与し、賦形面に湾曲したプロファイルを与えることにより、前述した本発明に好適な圧力分布を賦形時に得ることができる。ここで、「厚みの極小値を持つ」とは、1辺の長さ10mmで賦形面を格子状に区切ったとき、任意の格子内の平均厚みをT、この格子に接する8つの格子の平均厚みをそれぞれT1〜T8としたとき、全てのxについてT≦TXが成立することをいう(ここでxは1〜8の自然数である。)。つまり、「賦形面内に厚みの極小値を持たない」とは、全てのxについてT≦TXが成立するような格子が賦形面内に存在しないことである。言い換えると、賦形面内の全ての格子について、平均厚みTX<Tを満たすような隣接する格子が少なくとも1つ存在することである。最大厚み部と最小厚み部の厚み差は1μm〜500μmの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは1μm〜200μmである。厚み差が1μmよりも小さいと、賦形時に十分な賦形圧力勾配が得られず、エアを排出できないことがある。また、厚み差が500μmよりも大きいと、厚みが薄い箇所に十分な成形圧力がかからないため、転写不良となることがある。 FIG. 7 shows an example of an imprint mold having a thickness distribution. The thickness of the imprint mold is set so that the maximum value of the thickness is obtained in a part of the shaping surface and the minimum value of the thickness is not present in the shaping surface. More preferably, the absolute value of the amount of change in thickness per unit length of the imprint mold is set so as to monotonously increase from the maximum thickness portion along the thickness gradient. By providing such a thickness distribution and giving a curved profile to the shaping surface, a pressure distribution suitable for the present invention described above can be obtained during shaping. Here, “having a minimum value of thickness” means that when the shaped surface is divided into a lattice shape with a side length of 10 mm, the average thickness in an arbitrary lattice is T, and the eight lattices in contact with the lattice are When the average thickness is T 1 to T 8, it means that T ≦ T X is satisfied for all x (where x is a natural number of 1 to 8). That is, the "no minimum value in thickness within the shaping surface", is that the grating as T ≦ T X is satisfied is not present in the vehicle surface for all x. In other words, there is at least one adjacent lattice that satisfies the average thickness T X <T for all the lattices in the shaping surface. The thickness difference between the maximum thickness portion and the minimum thickness portion is preferably in the range of 1 μm to 500 μm, more preferably 1 μm to 200 μm. If the thickness difference is less than 1 μm, a sufficient shaping pressure gradient cannot be obtained during shaping, and air may not be discharged. On the other hand, when the thickness difference is larger than 500 μm, a transfer failure may occur because a sufficient molding pressure is not applied to a thin portion.
図7に示したインプリントモールドの製作方法を説明する。まず、後述するモールド材料の賦形面側に所望の湾曲プロファイルを与えるため、3次元加工が可能なNC加工機に曲面のデータを入力し加工する。次に微細凹凸形状の断面と同じ形状を持つ加工バイトを用いて、該プロファイルに沿わせながら同NC加工機にて切削加工することにより微細凹凸形状を賦形面に付与する。 A method for manufacturing the imprint mold shown in FIG. 7 will be described. First, in order to give a desired curved profile to the shaping surface side of the molding material described later, curved surface data is input to an NC processing machine capable of three-dimensional processing. Next, using a cutting tool having the same shape as the cross-section of the fine concavo-convex shape, the fine concavo-convex shape is imparted to the shaped surface by cutting with the NC processing machine along the profile.
図7では賦形面のみに湾曲プロファイルを与えたが、賦形面の逆面、もしくはその両方に湾曲プロファイルを与えても良い。この場合は前述したNC加工機で賦形面逆面のプロファイルをまず加工し、次に賦形面を加工できるようにNC加工機のステージ上に治具を介してモールド素材をセットし、前述した方法により賦形面をNC加工機にて、湾曲形状、及び微細凹凸形状に加工すれば良い。治具は既に加工を施した賦形面逆面が曲面のため、その面を加工基準としてNC加工機のステージ上に直接設置できないので使用する。 In FIG. 7, the curved profile is given only to the shaping surface, but the curved profile may be given to the opposite surface of the shaping surface or both. In this case, the profile of the forming surface opposite surface is first processed by the NC processing machine described above, and then the mold material is set on the stage of the NC processing machine via a jig so that the forming surface can be processed. The shaped surface may be processed into a curved shape and a fine concavo-convex shape by an NC processing machine by the method described above. The jig is used because the opposite side of the shaped surface that has already been processed is a curved surface and cannot be directly installed on the stage of the NC processing machine with the surface as the processing reference.
図8は厚み一定のインプリントモールドを、賦形面と反対側に曲率中心が存在するように湾曲させ、賦形面に湾曲プロファイルを持たせたインプリントモールドの一例を示したものである。このインプリントモールドを使用してシート状基材に微細凹凸形状を賦形する際、加圧力がかかった時に湾曲したインプリントモールドが平板状になり、元の湾曲形状に戻ろうとする反発力が発生し、この反発力により、所望の圧力分布が得られる。湾曲曲率半径は120m〜60000mが好ましく、より好ましくは300m〜60000mである。曲率半径が120mよりも小さいと、成形に必要な賦形圧力が賦形面全体で得られず、転写不良となることがある。また曲率半径が60000mよりも大きいと、エアを排出するのに十分な賦形圧力勾配が得られないことがある。 FIG. 8 shows an example of an imprint mold in which an imprint mold having a constant thickness is curved so that the center of curvature exists on the side opposite to the shaping surface, and the shaping surface has a curved profile. When using this imprint mold to form a fine uneven shape on a sheet-like substrate, the imprint mold that is curved when pressure is applied becomes a flat plate, and there is a repulsive force that tries to return to the original curved shape. The desired pressure distribution is obtained by this repulsive force. The curvature radius is preferably 120 m to 60000 m, more preferably 300 m to 60000 m. If the radius of curvature is less than 120 m, the shaping pressure necessary for molding cannot be obtained over the entire shaping surface, which may result in transfer failure. If the radius of curvature is larger than 60000 m, a shaping pressure gradient sufficient to discharge air may not be obtained.
図8に示したインプリントモールドは図7に示した厚み分布を持つインプリントモールドと同様、NC加工機と微細凹凸形状の断面と同じ形状を持つ加工バイトにて製作することができる。 The imprint mold shown in FIG. 8 can be manufactured by using an NC processing machine and a machining tool having the same shape as the cross section of the fine uneven shape, like the imprint mold having the thickness distribution shown in FIG.
図9は厚み分布を有するプレート7の上にインプリントモールドを置き、プレート7にインプリントモールドの賦形面逆面を密着するように設置した一例を示す図である。このプレートは面内の一部で厚みの最大値を取り、かつ、面内に厚みの極小値を持たないようになっている。より好ましくは、厚みの変化量の絶対値を最大厚み部から厚み勾配に沿って単調に増加させる。このプレートにインプリントモールドの賦形面とは逆側の面を密着して把持することにより、インプリントモールド賦形面に湾曲プロファイルを持たせるのである。ここで、「面内に厚みの極小値を持たない」とは、前述したインプリントモールドにおいて「賦形面内に厚みの極小値を持たない」と同様の意味である。プレートの最大厚み部と最小厚み部の厚み差は1μm〜500μmの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは1μm〜200μmである。厚み差が1μmよりも小さいと、十分な賦形圧力勾配が得られず、エアを排出できないことがある。また厚み差が500μmよりも大きいと、厚みが薄い箇所に十分な賦形圧力がかからないため、転写不良となることがある。また該プレートは必ずしもインプリントモールドの賦形面とは逆側の面に設置する必要はなく、インプリントモールドを設置した加圧板とは反対側の加圧板のシート状基材側など、賦形面に所望の賦形圧力分布を与えることができれば、どこに設置しても良い。
FIG. 9 is a view showing an example in which an imprint mold is placed on a
前述したインプリントモールドの材料としては所望のプレス時の強度、パターン加工精度、シートの離型性が得られるものであればよく、例えばステンレス、ニッケル、銅等を含んだ金属材料、シリコーン、ガラス、セラミックス、樹脂、もしくはこれらの表面に離型性を向上させるための有機膜を被覆させたものが好ましく用いられる。該インプリントモールドの微細なパターンは、シート表面に付与したい微細な凹凸パターンに対応して形成されているものである。 The imprint mold material described above may be any material that can provide the desired strength during pressing, pattern processing accuracy, and sheet releasability. For example, metallic materials including stainless steel, nickel, copper, etc., silicone, glass Ceramics, resins, or their surfaces coated with an organic film for improving releasability are preferably used. The fine pattern of the imprint mold is formed corresponding to a fine uneven pattern desired to be applied to the sheet surface.
また、微細形状転写シートの製造方法は、賦形面に湾曲プロファイルを形成し、一対の加圧板を用いて、インプリントモールドとシート状基材を押圧し、賦形する際、中間基材を介することが不可欠である。中間基材なしでは、湾曲の頂点にのみ賦形圧力がかかるため、所望の賦形圧力分布を得られないばかりか、転写不良が発生する。これを防ぐため、中間基材を設置し、押圧時に中間基材を変形させることにより、押圧力を賦形面全体に分散させ、前述した本発明に好適な賦形圧力分布を得るのである。 In addition, the manufacturing method of the fine shape transfer sheet forms a curved profile on the shaping surface, presses the imprint mold and the sheet-like substrate using a pair of pressure plates, and forms the intermediate substrate when shaping. It is indispensable. Without an intermediate substrate, the forming pressure is applied only to the apex of the curve, so that not only a desired forming pressure distribution can be obtained but also a transfer failure occurs. In order to prevent this, an intermediate base material is installed, and the intermediate base material is deformed during pressing to disperse the pressing force over the entire shaping surface, thereby obtaining the shaping pressure distribution suitable for the present invention described above.
また、中間基材がクッション性を有することがより好ましい。ここで「クッション性を有する」とは、加圧力が最大となった時、インプリントモールドの賦形面の湾曲形状に追従変形でき、かつ、インプリントモールドやシート状基材、中間基材自身の厚みムラを吸収できる、弾力性と可撓性を有し、その変形量に応じた反発力を発生できることをいう。この弾力性と可撓性により、インプリントモールドとシート状基材を隙間なく当接し、かつ、中間基材とシート状基材も隙間なく当接することができる。さらに生産性の見地から、繰り返し使用しても反発特性に変化がないものが好ましい。 Moreover, it is more preferable that the intermediate substrate has cushioning properties. Here, “having cushioning properties” means that when the applied pressure is maximized, it can be deformed following the curved shape of the shaping surface of the imprint mold, and the imprint mold, sheet-like substrate, intermediate substrate itself It means that it has elasticity and flexibility that can absorb the thickness unevenness and can generate a repulsive force according to the amount of deformation. Due to the elasticity and flexibility, the imprint mold and the sheet-like substrate can be brought into contact with no gap, and the intermediate substrate and the sheet-like substrate can also be brought into contact with no gap. Furthermore, from the viewpoint of productivity, those that do not change in rebound characteristics even when used repeatedly are preferable.
図10は本発明に好適な中間基材の使用例を示したものである。図10において、3は上部加圧板、4は下部加圧板、5はシート状基材、6は中間基材、8はインプリントモールド、8aはインプリントモールド賦形面を示し、図10(a)は賦形前の状態、図10(b)は賦形中の状態を示す。加圧前は平板状態である中間基材6が、加圧中はインプリントモールド賦形面8aの湾曲プロファイルに応じて変形する。特に、中間基材がクッション性を有するとインプリントモールドの賦形面の湾曲形状に追従変形し易くなる。賦形圧力は中間基材6の変形量と圧縮弾性率の関係で決定し、変形量が大きい場所ほど、賦形圧力が大きい。図10(b)に示す賦形中の状態では、インプリントモールド賦形面8aの中央部で中間基材6の変形量が最大になっており、端部に行くほど小さくなっている。これは、賦形面中央部で賦形圧力が最大になり、端部に向かって賦形圧力が単調に減少していることを示す。
FIG. 10 shows an example of using an intermediate base material suitable for the present invention. 10, 3 is an upper pressure plate, 4 is a lower pressure plate, 5 is a sheet-like base material, 6 is an intermediate base material, 8 is an imprint mold, 8a is an imprint mold shaping surface, and FIG. ) Shows a state before shaping, and FIG. 10B shows a state during shaping. The
さらには、インプリントモールド賦形面8aの賦形面の厚み変化量の絶対値を最大厚み部から賦形勾配に沿って単調に増加するように設定しているため、賦形圧力の変化量の絶対値も最大賦形圧力部から賦形圧力勾配に沿って単調に減少しており、前述した本発明に好適な賦形圧力分布が具現化されているのである。 Furthermore, since the absolute value of the thickness change amount of the shaping surface of the imprint mold shaping surface 8a is set so as to increase monotonically along the shaping gradient from the maximum thickness portion, the amount of change in the shaping pressure Is also monotonously decreasing from the maximum shaping pressure portion along the shaping pressure gradient, and the shaping pressure distribution suitable for the present invention described above is realized.
中間基材の圧縮弾性率は0.1MPa〜200MPaが好ましく、より好ましくは0.1MPa〜50MPaである。圧縮弾性率が0.1MPaよりも低いと、賦形面内の賦形圧力差が小さくなり、エアを排除することができなくなることがある。また、排除に要する時間が長くなり、生産性が悪化する。また、圧縮弾性率が200MPaよりも大きいと、賦形面内の賦形圧力差が大きくなりすぎるため、賦形圧力の低い部分において、十分な賦形圧力が得られず転写不良となることがある。 The compression modulus of the intermediate base material is preferably 0.1 MPa to 200 MPa, more preferably 0.1 MPa to 50 MPa. If the compression modulus is lower than 0.1 MPa, the shaping pressure difference in the shaping surface becomes small, and air may not be excluded. Further, the time required for the removal becomes longer, and the productivity is deteriorated. Further, if the compression elastic modulus is larger than 200 MPa, the forming pressure difference in the forming surface becomes too large, so that a sufficient forming pressure cannot be obtained at a portion where the forming pressure is low, resulting in transfer failure. is there.
また、中間基材の厚みは0.1mm〜50mmの範囲が好ましく、より好ましくは0.3mm〜30mmである。厚みが0.1mmよりも薄いと、中間基材の変形量が小さくなったり、クッション性に乏しくなり、インプリントモールドの湾曲プロファイルに十分追従することができず、転写不良となることがある。また、厚みが50mmより厚いと、加圧時に中間基材の圧縮変形量が大きく、プレスのストローク距離を延長する必要があり、これは設備費の増大や製造サイクルの低下を招き非効率である。 The thickness of the intermediate substrate is preferably in the range of 0.1 mm to 50 mm, more preferably 0.3 mm to 30 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the amount of deformation of the intermediate substrate becomes small, the cushioning property becomes poor, the curved profile of the imprint mold cannot be sufficiently followed, and transfer failure may occur. Further, if the thickness is greater than 50 mm, the amount of compressive deformation of the intermediate base material is large at the time of pressurization, and it is necessary to extend the stroke distance of the press, which is inefficient due to an increase in equipment cost and a decrease in manufacturing cycle. .
このような特性を持つ中間基材は具体的には、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、シリコ−ンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴムなどのゴム類が好ましい。さらに、シート状基材の(ガラス転移点+50℃)において十分な耐熱性を有する高分子素材が好ましい。具体的にはシリコーンゴムやフッ素ゴムがより好ましい。 Specifically, the intermediate base material having such characteristics is natural rubber, isoprene rubber, styrene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, ethylene propylene rubber, urethane rubber, nitrile rubber. Rubbers such as butyl rubber are preferred. Furthermore, a polymer material having sufficient heat resistance at the (glass transition point + 50 ° C.) of the sheet-like substrate is preferable. Specifically, silicone rubber and fluororubber are more preferable.
さらに中間基材は、前述したクッション性を有するため、応力を受けて変形する際に体積変化を伴うものが好ましい。これは賦形面が大面積になると、中間基材がインプリントモールドの湾曲形状に沿って中間基材が圧縮変形する際に、変形分の体積の行き場がなくなり、その結果、見かけの弾性率が非常に大きくなり、該湾曲形状に追従することが困難となるからである。このため、中間基材には体積変化性があることが好ましい。中間基材に体積変化性を付与する方法としては(a)スポンジのような内部に気泡を有する高分子素材で、好ましくは該高分子が樹脂もしくはゴムからなるもの、(b)ゴムと体積変化層を積層した複合材、(c)体積変化層にゴムを含浸した複合材 などを好適に用いることができる。また上記(a)〜(c)の任意の組み合せ構成も本発明に好適に用いることができる。また、体積変化層には、繊維類を編んだものや織ったもの、さらには不織布など、さらにはこれらを積層したものを好適に用いることができる。中間基材がこれらの部材で構成されていると、好ましいクッション性を簡便に得ることができる。 Furthermore, since the intermediate base material has the cushioning property described above, it is preferable that the intermediate base material be accompanied by a volume change when deformed under stress. This is because when the shaping surface has a large area, when the intermediate substrate compressively deforms along the curved shape of the imprint mold, there is no place for the volume of deformation, and as a result, the apparent elastic modulus This is because it becomes very large and it becomes difficult to follow the curved shape. For this reason, it is preferable that the intermediate substrate has volume changeability. As a method for imparting volume changeability to the intermediate substrate, (a) a polymer material having bubbles inside such as sponge, preferably the polymer is made of resin or rubber, (b) volume change with rubber A composite material obtained by laminating layers, (c) a composite material obtained by impregnating a volume change layer with rubber, and the like can be preferably used. In addition, any combination of the above (a) to (c) can be suitably used in the present invention. As the volume change layer, a knitted or woven fiber, a non-woven fabric or the like, or a laminate of these can be suitably used. When the intermediate substrate is composed of these members, preferred cushioning properties can be easily obtained.
しかし、これらのゴム素材及び、ゴム複合材を直接中間基材として用いると、シート状基材との摩擦係数が大きく、滑り性が悪化することがある。この状態では、成形前のシート状基材や中間基材に弛みが生じていると、たとえ成形圧を加えても中間基材とシート状基材の摩擦のため、この弛みが解消されず、転写ムラの原因となる。これを防止するため、中間基材にエンボス加工を施し、シート状基材との接触面積を下げ、摩擦係数を下げることや、フッ素樹脂やポリエステル樹脂などシート状基材との滑り性が良いシートを上記中間基材のシート状基材と対向する面に設置することが好ましい。さらに、中間基材は1種類である必要はなく、上記ゴム類、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂などを自由に組み合わせて用いることができる。 However, when these rubber materials and rubber composites are directly used as an intermediate base material, the friction coefficient with the sheet-like base material is large, and the slipperiness may be deteriorated. In this state, if slack occurs in the sheet-like base material or intermediate base material before molding, even if molding pressure is applied, this slack is not eliminated due to friction between the intermediate base material and the sheet-like base material, It causes transfer unevenness. In order to prevent this, embossing is performed on the intermediate base material, the contact area with the sheet-like base material is lowered, the friction coefficient is lowered, and the sheet has good slipperiness with the sheet-like base material such as fluororesin and polyester resin. Is preferably installed on the surface of the intermediate substrate facing the sheet-like substrate. Furthermore, the intermediate substrate does not need to be one type, and the above rubbers, fluororesins, polyester resins, and the like can be used in any combination.
上記構成により得られた賦形圧力分布を確かめるには感圧紙をプレスする方法や、圧力に応じ塑性変形するシートをプレスし、プレス後の厚み変化量を測定する方法がある。 There are a method of pressing the pressure-sensitive paper and a method of pressing a sheet that is plastically deformed according to the pressure and measuring the thickness change after pressing to confirm the shaping pressure distribution obtained by the above configuration.
本発明の上述した具体的方法は以下に説明する本発明の微細形状転写シートの製造装置により、行うことができる。すなわち、本発明のインプリントモールドと、/中間基材と、/該インプリントモールドと該中間基材とをさらに両側から挟むように配置された一対の加圧板と、/該インプリントモールド、該中間基材及び該一対の加圧板を加圧する加圧手段とを少なくとも備えた微細形状転写シートの製造装置である。 The above-described specific method of the present invention can be performed by the apparatus for producing a fine shape transfer sheet of the present invention described below. That is, the imprint mold of the present invention, / intermediate base material, / a pair of pressure plates arranged so as to sandwich the imprint mold and the intermediate base material from both sides, the imprint mold, An apparatus for producing a fine shape transfer sheet comprising at least an intermediate substrate and a pressing means for pressing the pair of pressing plates.
また、本発明の上述した別の具体的方法は以下に説明する本発明の微細形状転写シートの製造装置により、行うことができる。すなわち、微細凹凸形状の賦形面を有するインプリントモールドと、/中間基材と、/該インプリントモールドと該中間基材とをさらに両側から挟むように配置された加圧板と、/該インプリントモールド、該中間基材及び該一対の加圧板を加圧する加圧手段と、/該一対の加圧板の少なくとも一方の加圧板の加圧方向側の面に設置された凸形状のプレートとを少なくとも備え、該プレートが厚み分布を有し、プレートの面内に最大厚み部を有し、かつ面内に厚みの極小値を取る部位が存在しない微細形状転写シートの製造装置である。 In addition, another specific method of the present invention described above can be performed by the apparatus for manufacturing a fine shape transfer sheet of the present invention described below. That is, an imprint mold having a shaping surface of fine unevenness, / an intermediate substrate, / a pressure plate arranged so as to sandwich the imprint mold and the intermediate substrate from both sides, A press mold that pressurizes the print mold, the intermediate substrate, and the pair of pressure plates; and / or a convex plate that is disposed on a surface on the pressure direction side of at least one pressure plate of the pair of pressure plates. An apparatus for producing a fine shape transfer sheet comprising at least the plate, having a thickness distribution, having a maximum thickness portion in the plane of the plate, and no portion having a minimum thickness in the plane.
図11は微細形状転写シートの製造方法を実施するのに好適に用いられる本発明の微細形状転写シート製造装置の一実施態様例をモデル的に示した概略正面図である。 FIG. 11 is a schematic front view showing an example of an embodiment of the apparatus for producing a fine shape transfer sheet of the present invention suitably used for carrying out the method for producing a fine shape transfer sheet.
図11(a)はインプリントモールドに厚み分布を与えて賦形面に湾曲形状を付与した微細形状転写シートの製造装置、図11(b)は厚み分布を与えたプレートを加圧板に設置することにより、インプリントモールドの賦形面に湾曲形状を付与した微細形状転写シートの製造装置である。図11において、1は微細形状転写シート製造装置、2はプレス装置、3は上部加圧板、4は下部加圧板、5はシート状基材、6は中間基材、7はプレート、8はインプリントモールド賦形面、8aはインプリントモールド賦形面である。 FIG. 11A shows a manufacturing apparatus for a fine shape transfer sheet in which a thickness distribution is given to the imprint mold to give a curved shape to the shaping surface, and FIG. 11B shows a plate to which the thickness distribution is given is installed on the pressure plate. By this, it is the manufacturing apparatus of the fine shape transfer sheet which provided the curved shape to the shaping surface of the imprint mold. In FIG. 11, 1 is a fine shape transfer sheet manufacturing apparatus, 2 is a press apparatus, 3 is an upper pressure plate, 4 is a lower pressure plate, 5 is a sheet-like base material, 6 is an intermediate base material, 7 is a plate, and 8 is an in-plate. A print mold shaping surface 8a is an imprint mold shaping surface.
図11(b)においては、厚み分布を与えたプレートをインプリントモールドと下部加圧板の間に設置したが、賦形面に前述した所望の賦形圧力分布を付与することができれば、上部加圧板と中間基材の間などに設置しても構わない。 In FIG. 11B, a plate having a thickness distribution is placed between the imprint mold and the lower pressure plate. However, if the desired shaping pressure distribution described above can be applied to the shaping surface, the upper pressure plate It may be installed between the intermediate substrate and the like.
プレスは、図示していない油圧ポンプとオイルタンクに接続されており、油圧ポンプにより上部加圧板3の昇降動作及び、加圧力の制御を行う。また、本実施形態では油圧方式のプレスシリンダーを適用しているが、加圧力を制御できる機構であれば、いかなるものでもよい。
The press is connected to a hydraulic pump (not shown) and an oil tank. The hydraulic pump controls the up / down operation of the
プレス圧力範囲は0.1MPa〜20MPaの範囲で制御できることが好ましく、さらに好ましくは1MPaで〜10MPaの範囲で制御できることが望ましい。プレス圧力が0.1MPaより小さいと、微細凹凸形状を転写するのに十分な圧力が得られないことがある。プレス圧力が20MPaより大きいと、設備が過大になり、生産性が悪化する。 The press pressure range is preferably controllable in the range of 0.1 MPa to 20 MPa, more preferably 1 MPa and in the range of 10 MPa. When the pressing pressure is less than 0.1 MPa, a pressure sufficient to transfer the fine uneven shape may not be obtained. If the press pressure is greater than 20 MPa, the facilities will be excessive and productivity will deteriorate.
また、本発明に用いられるインプリントモールドには温調用の熱媒回路が設けており、図面には記載されていない熱媒温調ポンプから熱媒もしくは冷媒が供給され、該インプリントモールドの加熱及び冷却が可能となっている。熱媒は100℃以上に加熱された水を循環させ、効率よく伝熱できるように、管内のレイノルズ数が1.0×104〜12×104であるのが好ましい。 Further, the imprint mold used in the present invention is provided with a heat medium circuit for temperature control, and a heat medium or a refrigerant is supplied from a heat medium temperature control pump not shown in the drawing, and the imprint mold is heated. And cooling is possible. The heating medium preferably has a Reynolds number in the tube of 1.0 × 10 4 to 12 × 10 4 so that water heated to 100 ° C. or higher can be circulated to efficiently transfer heat.
方法、装置に適用されるシート状基材はガラス転移温度Tgが好ましくは40〜180℃のものであり、より好ましくは50℃〜160℃であり、最も好ましくは50℃〜120℃である熱可塑性樹脂を主たる成分とするシートである。ガラス転移温度Tgが40℃を下回ると成形品の耐熱性が低くなり、形状が経時変化するため好ましくない。またTgが180℃を上回ると成形温度を高くせざるを得ないものとなり、エネルギー的に非効率であり、またシートの加熱、冷却時の体積変動が大きくなり、シートがインプリントモールドに噛み込んで離型できなくなったり、また離型できたとしてもパターンの転写精度が低下したり、部分的にパターンが欠けて欠点となる場合がある等の理由により好ましくない。 The sheet-like substrate applied to the method and the apparatus preferably has a glass transition temperature Tg of 40 to 180 ° C, more preferably 50 to 160 ° C, and most preferably 50 to 120 ° C. This is a sheet mainly composed of a plastic resin. When the glass transition temperature Tg is lower than 40 ° C., the heat resistance of the molded product is lowered, and the shape changes with time. Further, if Tg exceeds 180 ° C., the molding temperature must be increased, resulting in inefficiency in energy, and volume fluctuation during heating and cooling of the sheet increases, and the sheet bites into the imprint mold. However, even if it can be released, it is not preferable because the transfer accuracy of the pattern may be reduced or the pattern may be partially broken to cause a defect.
本発明に適用される熱可塑性樹脂を主たる成分としたシート状基材は、具体的に好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂などからなるものである。このなかで共重合するモノマー種が多様であり、かつ、そのことによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から特にポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂から主として形成されていることが好ましく、上述の熱可塑性樹脂が50重量%以上からなることがさらに好ましい。 Specifically, the sheet-like base material mainly composed of the thermoplastic resin applied to the present invention is preferably a polyester-based resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene-2, 6-naphthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, or polyethylene. Polyolefin resins such as polystyrene, polypropylene, polyisobutylene, polybutene, polymethylpentene, polyamide resins, polyimide resins, polyether resins, polyester amide resins, polyether ester resins, acrylic resins, polyurethane resins, It is made of polycarbonate resin or polyvinyl chloride resin. Among these, there are various types of monomers to be copolymerized, and it is easy to adjust the physical properties of the materials, and in particular, polyester resins, polyolefin resins, polyamide resins, acrylic resins, or mixtures thereof. It is preferable that it is mainly formed from a thermoplastic resin selected from the above, and it is more preferable that the above-mentioned thermoplastic resin comprises 50% by weight or more.
本発明に適用するシート状基材は上述の樹脂の単体からなるシートであっても構わないし、複数の樹脂層からなる積層体であってもよい。この場合、単体シートと比べて、易滑性や耐摩擦性などの表面特性や、機械的強度、耐熱性を付与することができる。このように複数の樹脂層からなる積層体とした場合はシート全体が前述の用件を満たすことが好ましいが、シート全体としては前記要件を満たしていなくても、少なくとも前述の要件を満たす層が表層に形成されていれば容易に表面を形成することができる。 The sheet-like base material applied to the present invention may be a sheet made of the above-mentioned resin alone or a laminate made of a plurality of resin layers. In this case, compared with a single sheet, surface characteristics such as slipperiness and friction resistance, mechanical strength, and heat resistance can be imparted. Thus, when it is a laminate composed of a plurality of resin layers, it is preferable that the entire sheet satisfies the above-mentioned requirements, but even if the entire sheet does not satisfy the above-mentioned requirements, there is a layer that satisfies at least the above-mentioned requirements. If it is formed on the surface layer, the surface can be easily formed.
また、本発明に適用するシート状基材の好ましい厚さ(厚み、膜厚)としては、ロール状に巻かれたシートを間欠的に成形するのであれば、0.01〜1mmの範囲であることが好ましい。0.01mm未満では成形するのに十分な厚みがなく、また1mmを越えるとシートの剛性により搬送が一般に難しい。また、枚葉状のシートを間欠的に成形するのであれば、搬送中のたわみを抑制するため、0.3mm以上、より好ましくは1mm以上である。 Moreover, as preferable thickness (thickness, film thickness) of the sheet-like base material applied to this invention, if the sheet | seat wound by roll shape is shape | molded intermittently, it is the range of 0.01-1 mm. It is preferable. If the thickness is less than 0.01 mm, the thickness is not sufficient for molding. If the thickness exceeds 1 mm, the sheet is generally difficult to convey due to the rigidity of the sheet. In addition, if the sheet is formed intermittently, the thickness is 0.3 mm or more, more preferably 1 mm or more in order to suppress the deflection during conveyance.
図12は図11に示した本発明の微細形状転写シートの製造装置を用いて、加圧板の加圧力が最大となった時の状態をモデル的に示した正面概略図である。インプリントモールド賦形面の湾曲プロファイルに従い、賦形時に中間基材が変形することにより、所望の賦形圧力分布が得られるのは前述した通りである。 FIG. 12 is a schematic front view schematically showing a state when the pressure applied to the pressure plate becomes maximum using the apparatus for manufacturing a fine shape transfer sheet of the present invention shown in FIG. As described above, the intermediate base material is deformed during shaping according to the curved profile of the imprint mold shaping surface, whereby a desired shaping pressure distribution is obtained.
以上では熱可塑性樹脂をシート状基材とし、インプリントモールド及びシート状基材を熱することにより成形する方法、装置について述べたが、本発明は光硬化性樹脂シート状基材とした公知の微細形状転写シートの製造方法及び製造装置にも適用することができる。 The method and apparatus for forming the thermoplastic resin as a sheet-like base material by heating the imprint mold and the sheet-like base material have been described above, but the present invention is a known photocurable resin sheet-like base material. The present invention can also be applied to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a fine shape transfer sheet.
以下、実施例、参考例に基づいて方法、装置の具体的構成、効果について説明をする。 Hereinafter, based on an Example and a reference example , the concrete structure of a method and an apparatus and an effect are demonstrated.
以下の実施例、参考例では、それぞれにおいて(1)〜(10)に示した仕様のインプリントモールドやプレス装置、加工条件で微細形状の付与加工を行い、微細形状転写シートの製造を行ったものである。 In the following examples and reference examples , a fine shape transfer sheet was manufactured by applying a fine shape with an imprint mold, a pressing apparatus, and processing conditions having the specifications shown in (1) to (10). Is.
〔参考例1〕
(1)インプリントモールドサイズ:500mm(シート幅方向)×800mm(シート走行方向)×30mm(厚み)
(2)インプリントモールド材質:銅
(3)インプリントモールド賦形面の微細形状:ピッチ50μm、凸幅25μm、凸部高さ50μmでシート走行方向から見たときの断面形状が半楕円の溝で、該溝がストライプ状になっているものを用いた。
(4)プレス装置:最大3000kNまで加圧できるもので、加圧は油圧ポンプによってなされる。
(5)温調:インプリントモールドに温調用熱媒路が設けられており、125℃の水により加熱、50℃の水により冷却
(6)シート状基材:ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが120μm幅は520mmである。
(7)中間基材:厚さ300μmのシリコンゴムと200μmのポリエステル系の樹脂でできた平滑フィルムを重ね合わせ、上部加圧板に貼り付けた。このとき、平滑フィルムがシート状基材と接する側となる順序で重ね合わせた。
(8)インプリントモールド設置方法:インプリントモールド下に図13(a)に示す凸プレートを設置し、該プレートにインプリントモールドの賦形面の逆側面を密着させて固定した。
(9)圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定した。プレス時にインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向の圧力分布を調査すると図13(b)に示す圧力分布であった。すなわち、賦形面中心部に最大圧力部を持ち、賦形面内には圧力極小部はなかったが、圧力勾配に沿った圧力の減少量は単調増加していなかった。
(10)上記の装置を用い以下のように成形を行った。あらかじめ、樹脂シートをインプリントモールド上に置く。次にインプリントモールドに温調水を通水し、インプリントモールド温度が105℃になるまで加熱した後、中間基材を取り付けた上部加圧板を下降させて、シートのプレスを開始する。プレスは1700kNで3秒実施した。またプレス中は温調水の通水を停止している。その後、プレスを継続したまま冷却水をインプリントモールドに流し、インプリントモールド温度が70℃になった時冷却を停止し、プレスを解放する。その後、シートをインプリントモールドから離型する。
上記の動作を繰返し、10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、成形面の95%の領域で良好な転写が得られたが、5%の領域では若干のエア噛み込みや転写不良が発生していた。
[ Reference Example 1]
(1) Imprint mold size: 500 mm (sheet width direction) x 800 mm (sheet running direction) x 30 mm (thickness)
(2) Imprint mold material: Copper (3) Fine shape of imprint mold shaping surface: groove having a pitch of 50 μm, a convex width of 25 μm, and a convex part height of 50 μm and a semi-elliptical cross section when viewed from the sheet running direction Then, the groove was used in a stripe shape.
(4) Press device: It can pressurize up to 3000 kN, and pressurization is performed by a hydraulic pump.
(5) Temperature control: Imprint mold is provided with a temperature control heat medium path, heated by water at 125 ° C., cooled by water at 50 ° C. (6) Sheet-like substrate: made of polyethylene terephthalate, thickness of 120 μm The width is 520 mm.
(7) Intermediate base material: A smooth film made of silicon rubber having a thickness of 300 μm and a polyester-based resin having a thickness of 200 μm was superposed and adhered to the upper pressure plate. At this time, they were superposed in the order in which the smooth film was in contact with the sheet-like substrate.
(8) Imprint mold installation method: A convex plate shown in FIG. 13 (a) was installed under the imprint mold, and the opposite side of the imprint mold surface was fixed to the plate.
(9) A film whose amount of plastic deformation changes according to pressure was pressed, and the thickness of the film after pressing was measured at intervals of 10 mm. Measurement was performed such that a grid with a side of 10 mm was aligned in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the groove) that was the longitudinal direction of the groove on the imprint mold shaping surface during pressing. When the pressure distribution in the longitudinal direction of the groove was examined, the pressure distribution shown in FIG. 13B was obtained. That is, there was a maximum pressure portion at the center of the shaping surface, and there was no minimum pressure within the shaping surface, but the amount of pressure decrease along the pressure gradient did not increase monotonically.
(10) Using the above apparatus, molding was performed as follows. A resin sheet is placed on the imprint mold in advance. Next, temperature-controlled water is passed through the imprint mold and heated until the imprint mold temperature reaches 105 ° C., and then the upper pressure plate attached with the intermediate substrate is lowered to start sheet pressing. The press was performed at 1700 kN for 3 seconds. During the press, the flow of temperature-controlled water is stopped. Then, cooling water is poured into the imprint mold while the press is continued. When the imprint mold temperature reaches 70 ° C., the cooling is stopped and the press is released. Thereafter, the sheet is released from the imprint mold.
The above operation was repeated to produce 10 molded sheets. As a result of visual evaluation of the molding surface, good transfer was obtained in an area of 95% of the molding surface, but slight air biting and transfer failure occurred in an area of 5%.
〔参考例2〕
加圧板でプレスする時間を15秒間とする以外は参考例1と同様にして10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、エア噛み込みや転写不良がなく、全面均一に転写された成形シートを得た。
[ Reference Example 2]
Ten molded sheets were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the pressing time with the pressure plate was 15 seconds. As a result of visual evaluation of the molding surface, there was obtained a molding sheet that was uniformly transferred without air entrainment or transfer failure.
〔実施例3〕
(1)インプリントモールドサイズ: 参考例1と同じ。
(2)インプリントモールド材質:参考例1と同じ。
(3)微細形状:参考例1と同じ。
(4)プレス装置:参考例1と同じ。
(5)温調:参考例1と同じ。
(6)シート状基材:参考例1と同じ。
(7)中間基材:参考例1と同じ。
(8)インプリントモールド設置方法:インプリントモールド下に放物面を持った凸プレートを設置し、該プレートにインプリントモールド非賦形面を密着させて固定した。
(9)圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定した。プレス時にインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向の圧力分布を調査すると図5に示す圧力分布であった。すなわち、賦形面中心部に最大圧力部を持ち、賦形面内には圧力極小部が存在せず、圧力勾配に沿った圧力の減少量が単調増加していた。
(10)上記の装置を用い、参考例1と同じ加工条件で成形を行った。
上記の動作を繰返し、10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、エア噛み込みや転写不良がなく、全面均一に転写された成形シートを得た。
Example 3
(1) Imprint mold size: Same as Reference Example 1.
(2) Imprint mold material: Same as Reference Example 1.
(3) Fine shape: Same as Reference Example 1.
(4) Press device: Same as Reference Example 1.
(5) Temperature control: Same as Reference Example 1.
(6) Sheet-like substrate: the same as Reference Example 1.
(7) Intermediate substrate: Same as Reference Example 1.
(8) Imprint mold installation method: A convex plate having a parabolic surface was installed under the imprint mold, and the imprint mold non-shaped surface was adhered to the plate and fixed.
(9) A film whose amount of plastic deformation changes according to pressure was pressed, and the thickness of the film after pressing was measured at intervals of 10 mm. Measurement was performed such that a grid with a side of 10 mm was aligned in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the groove) that was the longitudinal direction of the groove on the imprint mold shaping surface during pressing. When the pressure distribution in the longitudinal direction of the groove was investigated, the pressure distribution shown in FIG. 5 was obtained. That is, there is a maximum pressure portion at the center of the shaping surface, there is no minimum pressure portion in the shaping surface, and the amount of pressure decrease along the pressure gradient increases monotonously.
(10) Using the above apparatus, molding was performed under the same processing conditions as in Reference Example 1.
The above operation was repeated to produce 10 molded sheets. As a result of visual evaluation of the molding surface, there was obtained a molding sheet that was uniformly transferred without air entrainment or transfer failure.
〔実施例4〕
(1)インプリントモールドサイズ: 参考例1と同じ。
(2)インプリントモールド材質:参考例1と同じ。
(3)微細形状:ピッチ25μm、凸部高さ12.5μm、シート走行方向から見たときの断面形状が直角二等辺三角形の溝で、該溝がストライプ状になっているものを用いた。
(4)プレス装置: 参考例1と同じ。
(5)温調: 参考例1と同じ。
(6)シート状基材:ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが100μm幅は520mmである。
(7)中間基材:厚さ5mmのエチレンプロピレンゴムに厚さ200μmのフッ素樹脂(FEP)を張り合わせたものを上部加圧板に貼り付けた。このとき、フッ素樹脂がシート状基材と接する側となる順序で重ね合わせた。
(8)インプリントモールド設置方法:インプリントモールド下に放物面を持った凸プレートを設置し、該プレートにインプリントモールド非賦形面を密着させて固定した。
(9)圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定した。プレス時にインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向の圧力分布を調査すると図5に示す圧力分布であった。すなわち、賦形面中心部に最大圧力部を持ち、賦形面内には圧力極小部が存在せず、圧力勾配に沿った圧力の減少量が単調増加していた。
(10)上記の装置を用い、参考例1と同じ加工条件で成形を行った。
上記の動作を繰返し、10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、エア噛み込みや転写不良がなく、全面均一に転写された成形シートを得た。
Example 4
(1) Imprint mold size: Same as Reference Example 1.
(2) Imprint mold material: Same as Reference Example 1.
(3) Fine shape: a groove having a pitch of 25 μm, a convex portion height of 12.5 μm, and a cross section when viewed from the sheet running direction is a right-angled isosceles triangle, and the groove has a stripe shape.
(4) Press device: Same as Reference Example 1.
(5) Temperature control: Same as Reference Example 1.
(6) Sheet-like substrate: made of polyethylene terephthalate, having a thickness of 100 μm and a width of 520 mm.
(7) Intermediate base material: An ethylene propylene rubber having a thickness of 5 mm and a fluororesin (FEP) having a thickness of 200 μm bonded together were attached to the upper pressure plate. At this time, the fluororesin was superposed in the order in which it comes into contact with the sheet-like substrate.
(8) Imprint mold installation method: A convex plate having a parabolic surface was installed under the imprint mold, and the imprint mold non-shaped surface was adhered to the plate and fixed.
(9) A film whose amount of plastic deformation changes according to pressure was pressed, and the thickness of the film after pressing was measured at intervals of 10 mm. Measurement was performed such that a grid with a side of 10 mm was aligned in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the groove) that was the longitudinal direction of the groove on the imprint mold shaping surface during pressing. When the pressure distribution in the longitudinal direction of the groove was investigated, the pressure distribution shown in FIG. 5 was obtained. That is, there is a maximum pressure portion at the center of the shaping surface, there is no minimum pressure portion in the shaping surface, and the amount of pressure decrease along the pressure gradient increases monotonously.
(10) Using the above apparatus, molding was performed under the same processing conditions as in Reference Example 1.
The above operation was repeated to produce 10 molded sheets. As a result of visual evaluation of the molding surface, there was obtained a molding sheet that was uniformly transferred without air entrainment or transfer failure.
〔実施例5〕
(1)インプリントモールドサイズ: 参考例1と同じ。
(2)インプリントモールド材質:参考例1と同じ。
(3)微細形状:実施例4と同じ
(4)プレス装置: 参考例1と同じ。
(5)温調: 参考例1と同じ。
(6)シート状基材:実施例4と同じ
(7)中間基材:全体が耐熱性ナイロン織布にフッ素ゴムを含浸した厚さ2mmのクッション材にフッ素樹脂を積層した。このとき、フッ素樹脂がシート状基材と接する側となる順序で重ね合わせた。
(8)インプリントモールド設置方法:インプリントモールド下に放物面を持った凸プレートを設置し、該プレートにインプリントモールド非賦形面を密着させて固定した。
(9)圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定した。プレス時にインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向の圧力分布を調査すると図5に示す圧力分布であった。すなわち、賦形面中心部に最大圧力部を持ち、賦形面内には圧力極小部が存在せず、圧力勾配に沿った圧力の減少量が単調増加していた。
(10)上記の装置を用い、参考例1と同じ加工条件で成形を行った。
上記の動作を繰返し、10枚の成形シートを作成した。成形面を目視で評価した結果、エア噛み込みや転写不良がなく、全面均一に転写された成形シートを得た。
Example 5
(1) Imprint mold size: Same as Reference Example 1.
(2) Imprint mold material: Same as Reference Example 1.
(3) Fine shape: same as Example 4. (4) Press device: same as Reference Example 1.
(5) Temperature control: Same as Reference Example 1.
(6) Sheet-like base material: same as Example 4. (7) Intermediate base material: A fluororesin was laminated on a cushion material having a thickness of 2 mm in which a heat-resistant nylon woven fabric was impregnated with fluoro rubber. At this time, the fluororesin was superposed in the order in which it comes into contact with the sheet-like substrate.
(8) Imprint mold installation method: A convex plate having a parabolic surface was installed under the imprint mold, and the imprint mold non-shaped surface was adhered to the plate and fixed.
(9) A film whose amount of plastic deformation changes according to pressure was pressed, and the thickness of the film after pressing was measured at intervals of 10 mm. Measurement was performed such that a grid with a side of 10 mm was aligned in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the groove) that was the longitudinal direction of the groove on the imprint mold shaping surface during pressing. When the pressure distribution in the longitudinal direction of the groove was investigated, the pressure distribution shown in FIG. 5 was obtained. That is, there is a maximum pressure portion at the center of the shaping surface, there is no minimum pressure portion in the shaping surface, and the amount of pressure decrease along the pressure gradient increases monotonously.
(10) Using the above apparatus, molding was performed under the same processing conditions as in Reference Example 1.
The above operation was repeated to produce 10 molded sheets. As a result of visual evaluation of the molding surface, there was obtained a molding sheet that was uniformly transferred without air entrainment or transfer failure.
参考例1、2、実施例3〜5の結果を表1に示す。参考例1および2の圧力分布では3秒のプレス時間では十分エアを排出することができなかったが、参考例2でプレス時間を15秒に延長すれば、完全にエアが排出され、均一成形が可能になった。これは、圧力の変化量が減少している部分でエアの排出速度が低下するため、完全なエアの排出には時間を要する為である。実施例3〜5の圧力分布では、圧力勾配に沿った圧力の変化量が単調増加しているため、エア排出速度が速くなり、3秒のプレス時間で噛み込んだエアを完全に排出することができた。 The results of Reference Examples 1 and 2 and Examples 3 to 5 are shown in Table 1. In the pressure distributions of Reference Examples 1 and 2, the air could not be discharged sufficiently in the press time of 3 seconds. However, if the press time was extended to 15 seconds in Reference Example 2, the air was completely discharged and uniform molding was performed. Became possible. This is because it takes time to completely discharge air because the air discharge speed decreases at the portion where the amount of change in pressure is reduced. In the pressure distributions of Examples 3 to 5, the amount of change in pressure along the pressure gradient is monotonically increasing, so the air discharge speed is increased, and the air that has been caught in the press time of 3 seconds is completely discharged. I was able to.
〔比較例1〕
実施例3の装置と同じ装置を用いて、ただし、インプリントモールドはプレートを介さずに、直接下加圧板に設置し、実施例3と同一の条件で10枚の成形シートを作成したが、全てのシートにおいてエア噛みによる成形不良が発生した。圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスした。プレス時にインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向のプレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定し、圧力分布を調査すると図14に示す圧力分布であり、成型時の賦形面に圧力勾配が存在なかった。このため、噛み込んだエアが排除されなかったことが成形不良の原因である。
[Comparative Example 1]
Using the same apparatus as the apparatus of Example 3, except that the imprint mold was installed directly on the lower pressure plate without using a plate, and 10 molded sheets were created under the same conditions as in Example 3. Forming defects due to air biting occurred in all sheets. A film whose plastic deformation amount changes according to the pressure was pressed. Measurement was performed such that a grid with a side of 10 mm was aligned in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the groove) that was the longitudinal direction of the groove on the imprint mold shaping surface during pressing. When the thickness of the film after pressing in the longitudinal direction of the groove was measured at intervals of 10 mm and the pressure distribution was investigated, the pressure distribution shown in FIG. 14 was obtained, and there was no pressure gradient on the shaping surface during molding. For this reason, the cause of the molding failure is that the entrained air is not excluded.
〔比較例2〕
実施例3の装置と同じ装置を用いて、ただし、インプリントモールドは、賦形面外の下側に高さの異なる円柱状のゴムを設置することにより、賦形面中央部を突出させ、プレス開始時に賦形面中央部から順次プレスされるように下加圧板に固定した。この装置で実施例3と同一の条件で10枚の成形シートを作成したが、全てのシートにおいてエア噛みによる成形不良が発生した。圧力に応じて塑性変形量が変わるフィルムをプレスし、プレス後のフィルムの厚みを10mm間隔で測定した。プレス時にインプリントモールド賦形面の溝の長手方向となっていた方向(以下、溝の長手方向とする)に、1辺10mmの格子が並ぶように測定した。溝の長手方向の圧力分布を調査すると図15に示す圧力分布であり、ゴムの間隙において圧力が極小値を取っていた。圧力極小部に、噛み込んだエアが留まったことが成形不良の原因である。
[Comparative Example 2]
Using the same apparatus as the apparatus of Example 3, however, the imprint mold has a columnar rubber having a different height on the lower side outside the shaping surface to project the center of the shaping surface, It fixed to the lower pressurization plate so that it might press sequentially from the center part of a shaping surface at the time of a press start. Ten molded sheets were produced with this apparatus under the same conditions as in Example 3. However, molding defects occurred due to air biting in all the sheets. A film whose amount of plastic deformation changes according to the pressure was pressed, and the thickness of the film after pressing was measured at intervals of 10 mm. Measurement was performed such that a grid with a side of 10 mm was aligned in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the groove) that was the longitudinal direction of the groove on the imprint mold shaping surface during pressing. When the pressure distribution in the longitudinal direction of the groove was investigated, the pressure distribution shown in FIG. 15 was obtained, and the pressure had a minimum value in the rubber gap. The cause of defective molding is that the trapped air remains in the minimum pressure part.
1:微細形状転写シート製造装置
2:プレス装置
3:上部加圧板
4:下部加圧板
5:シート状基材
6:中間基材
7:プレート
8:インプリントモールド
8a:インプリントモールド賦形面
1: Fine shape transfer sheet manufacturing device 2: Press device 3: Upper pressure plate 4: Lower pressure plate 5: Sheet substrate 6: Intermediate substrate 7: Plate 8: Imprint mold 8a: Imprint mold shaping surface
Claims (3)
中間基材と
該インプリントモールドと該中間基材とをさらに両側から挟むように配置された一対の加圧板と、
該インプリントモールド、該中間基材及び該一対の加圧板を加圧する加圧手段と、
該一対の加圧板の少なくとも一方の加圧板の加圧方向側の面に設置された凸形状のプレートとを少なくとも備え、
該プレートが厚み分布を有し、プレートの面内に最大厚み部を有し、かつ面内に厚みの極小値を取る部位が存在せず、
該プレートの単位長さあたりの厚み変化量の絶対値が、前記最大厚み部から厚み勾配に沿って単調に増加しており、
前記インプリントモールドの微細凹凸形状の凹形状が並列に並んだ複数の溝であり、前記プレートの厚み変化が該溝の長手方向に沿うように該プレートが設置され、
該中間基材が応力を受けて変形する際に体積変化を伴うクッション性を有し、該クッション性を有する中間基材が、(b)ゴム層と繊維層とを積層した複合材、及び/または(c)繊維層にゴムを含浸した複合材である
微細形状転写シートの製造装置。 An imprint mold having a shaping surface composed of fine irregularities;
A pair of pressure plates disposed so as to sandwich the intermediate substrate, the imprint mold, and the intermediate substrate from both sides;
A pressurizing means for pressurizing the imprint mold, the intermediate substrate and the pair of pressure plates;
And at least a convex plate installed on the surface on the pressure direction side of at least one pressure plate of the pair of pressure plates,
The plate has a thickness distribution, has a maximum thickness portion in the plane of the plate, and there is no portion that takes a minimum value of the thickness in the plane,
The absolute value of the amount of change in thickness per unit length of the plate is monotonically increasing along the thickness gradient from the maximum thickness portion,
A plurality of grooves in which the concave and convex shapes of the imprint mold are arranged in parallel, the plate is installed so that the thickness change of the plate is along the longitudinal direction of the groove,
The intermediate base material has a cushioning property with a volume change when deformed by receiving stress, and the intermediate base material having the cushioning property is (b) a composite material in which a rubber layer and a fiber layer are laminated, and / or Or (c) A fine shape transfer sheet manufacturing apparatus which is a composite material in which a fiber layer is impregnated with rubber.
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