JP4545484B2 - Manufacturing method of plastic molded products - Google Patents
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Description
本発明は、μmオーダー、nmオーダーの微細構造・微小構造にも適用することができるプラスチック成形品の製造技術に関する。 The present invention relates to a technology for manufacturing a plastic molded article that can be applied to a micro structure and a micro structure of μm order and nm order.
従来から、プラスチック成形品(合成樹脂製品)の製造方法としては、例えば以下のようなものが知られている。
(1)射出成形のように、金型に溶融樹脂を充填した後、その溶融樹脂を冷却してプラスチック成形品を得る方法(特許文献1参照)
(2)基板の表面に合成樹脂により形成した薄膜を、その上方に形成したフォトレジストをマスクにして部分的に除去することにより、マスクに対応した二次元形状を有する薄膜部品を形成する方法(フォトリソグラフィ:図21参照)
(3)LIGAプロセスのように直進性が強いシンクロトロン放射光を用いてフォトリソグラフィを行うと、アスペクト比の高い凹凸成形品を得ることができるが、このような凹凸成形品にメッキを施し離型することによって金型を製作し、この金型を加熱した状態で熱可塑性樹脂に押し当てて(ホットエンボス)、凹凸成形品に対応した形状のプラスチック成形品を複製する方法(図22参照)
(4)ラピッドプロトタイピングのように、製造物の三次元CADデータを輪切り状に薄くスライスして等高線データに変換し、この等高線データに基づいて未硬化の光硬化性樹脂を薄層に分けて順次レーザービームを照射して硬化させ、各薄層の硬化部分の積層完了後に未硬化樹脂を除去することによって、プラスチック成形品の立体形状を得る方法(図23参照)
しかしながら、上記(1)の方法は量産性に優れるものの試作には向かず、微細形状の成形に難があるという問題があった。一方、(2)の方法では成形品の厚みを最大でも数十μm程度にしかすることができず、高価な製造設備が必要であるほか、現像処理に伴う廃棄物処理が必要であった。また、(3)の方法ではシンクロトロン放射光装置が非常に高価であって、たとえ金型を外注するにしてもコストがかかり、(4)の方法は三次元的に複雑な微細形状の製作には向いているが、一つの物を製造するのに多大な時間を要し、特に単純な形状で大面積を有するものを生産する場合には量産性が非常に悪いという問題があった。
(1) A method of obtaining a plastic molded product by filling a mold with a molten resin and then cooling the molten resin as in injection molding (see Patent Document 1)
(2) A method of forming a thin film component having a two-dimensional shape corresponding to a mask by partially removing the thin film formed of a synthetic resin on the surface of the substrate using the photoresist formed thereabove as a mask ( (Photolithography: see FIG. 21)
(3) When photolithography is performed using synchrotron radiation having strong straightness as in the LIGA process, a concavo-convex molded product having a high aspect ratio can be obtained. A mold is manufactured by molding, and the mold is heated and pressed against a thermoplastic resin (hot embossing) to replicate a plastic molded product having a shape corresponding to the concave-convex molded product (see FIG. 22).
(4) Like rapid prototyping, three-dimensional CAD data of a product is sliced thinly into slices and converted into contour data, and uncured photocurable resin is divided into thin layers based on the contour data. A method of obtaining a three-dimensional shape of a plastic molded article by sequentially irradiating a laser beam and curing, and removing uncured resin after completion of lamination of the cured portions of each thin layer (see FIG. 23)
However, although the method (1) is excellent in mass productivity, it is not suitable for trial production and has a problem that it is difficult to form a fine shape. On the other hand, in the method (2), the thickness of the molded product can be reduced to about several tens of μm at the maximum, and expensive manufacturing equipment is required, and waste processing accompanying development processing is necessary. Further, in the method (3), the synchrotron radiation apparatus is very expensive, and even if the mold is outsourced, it is costly. The method (4) is a method for producing a three-dimensionally complicated fine shape. However, it takes a lot of time to manufacture one product, and there is a problem that mass productivity is very bad particularly when a product having a simple area and a large area is produced.
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、微細な形状をも容易に成形することができるプラスチック成形品の製造方法、製造装置及びその製造方法により製造されたプラスチック成形品を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a plastic molded product manufacturing method, a manufacturing apparatus, and a plastic molded product manufactured by the manufacturing method capable of easily molding even a fine shape. The challenge is to do.
上記課題を解決するため、本発明は、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体からなる混合液を、電極が対向して配置されている電界印加用セルに充填する混合液供給工程において、前記電界印加用セルを構成する第1の電極面上に、前記混合液を構成する少なくとも二種類の液体のうちの第1の液体を層状に形成する工程と、前記電界印加用セルを構成する第2の電極面上に、前記混合液を構成する少なくとも二種類の液体のうちの第2の液体を層状に形成する工程と、前記第1の液体が形成された前記第1の電極面と、前記第2の液体が形成された前記第2の電極面とを貼り合わせる工程によって、前記混合液が層状に形成された電界印加用セルを作製する工程と、前記電極間に電界を印加して前記混合液を構成する液体の内、誘電率の高い液体を電界方向に延びるように集め、前記電極間をつなぐブリッジ構造を形成する電界印加工程とを有し、前記混合液を構成する液体の少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂を前記ブリッジ構造の形成後に硬化させるプラスチック成形品の製造方法を特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a mixed solution supplying step of filling a mixed solution composed of at least two types of liquids that are insoluble and have different dielectric constants into an electric field application cell in which electrodes are arranged to face each other . Forming a layer of the first liquid of at least two kinds of liquids constituting the mixed liquid on the first electrode surface constituting the electric field application cell; and configuring the electric field application cell. A step of forming a layer of a second liquid of at least two kinds of liquids constituting the mixed liquid on the second electrode surface, and the first electrode surface on which the first liquid is formed And a step of bonding the second electrode surface on which the second liquid is formed to produce an electric field application cell in which the mixed liquid is formed in layers, and an electric field is applied between the electrodes. Of the liquid constituting the liquid mixture An electric field applying step of collecting a liquid having a high dielectric constant so as to extend in the electric field direction and forming a bridge structure connecting the electrodes, and at least one of the liquids constituting the mixed liquid is an uncured curable resin And a method for producing a plastic molded product in which the curable resin is cured after the bridge structure is formed.
また、以下のプラスチック成形品の製造方法において、前記電極面上に前記高誘電率液を弾く物質をパターン状に製膜した後に、前記高誘電率液を製膜することによって液滴を形成することを特徴とする。 Further, in the following method for producing a plastic molded product, after forming a pattern of a substance that repels the high dielectric constant liquid on the electrode surface, droplets are formed by depositing the high dielectric constant liquid. It is characterized by that.
プラスチック成形品の製造方法において、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体からなる混合液を、電極が対向して配置されている電界印加用セルに充填する混合液供給工程において、前記電界印加用セルを構成する第1の電極面上に、前記混合液を構成する少なくとも二種類の液体の内、最も誘電率が高い高誘電率液を液滴として形成する工程と、前記電界印加用セルを構成する第2の電極面上に、前記混合液を構成する少なくとも二種類の液体のうち前記高誘電率液以外の液体を層状に形成する工程と、前記液滴を形成した前記第1の電極面と、前記層を形成した前記第2の電極面とを貼り合わせる工程によって、前記混合液が充填された電界印加用セルを作製する工程と、前記電極間に電界を印加して前記混合液を構成する液体の内、誘電率の高い液体を電界方向に延びるように集め、前記電極間をつなぐブリッジ構造を形成する電界印加工程とを有し、前記混合液を構成する液体の少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂を前記ブリッジ構造の形成後に硬化させることを特徴とする。 The method of manufacturing a plastic molded article, mixture of at least two kinds of liquid dielectric constant different mutually insoluble, the mixture supplying step in which the electrode is filled into field application cell that is disposed to face the Forming, on the first electrode surface constituting the electric field application cell, as a droplet, a high dielectric constant liquid having the highest dielectric constant among at least two kinds of liquids constituting the mixed liquid; and applying the electric field Forming a layer of a liquid other than the high dielectric constant liquid out of at least two kinds of liquids constituting the liquid mixture on the second electrode surface constituting the cell for the cell; A step of bonding the electrode surface of 1 and the second electrode surface on which the layer is formed to produce an electric field application cell filled with the mixed solution , and applying an electric field between the electrodes. Composition of the mixture An electric field application step of collecting a liquid having a high dielectric constant so as to extend in the direction of the electric field and forming a bridge structure connecting the electrodes, and at least one of the liquids constituting the mixed liquid is uncured The curable resin is cured after the bridge structure is formed .
プラスチック成形品の製造方法において、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体からなる混合液を、電極が対向して配置されている電界印加用セルに充填する混合液供給工程において、前記電界印加用セルを構成する第1の電極面上に、前記混合液を構成する少なくとも二種類の液体の内、最も誘電率が高い高誘電率液を液滴として形成する工程と、その上に前記混合液を構成する少なくとも二種類の液体のうち前記高誘電率液以外の液体を層状に形成する工程と、前記電界印加用セルを構成する第2の電極面を貼り合わせる工程によって、前記混合液が充填された電界印加用セルを作製する工程と、前記電極間に電界を印加して前記混合液を構成する液体の内、誘電率の高い液体を電界方向に延びるように集め、前記電極間をつなぐブリッジ構造を形成する電界印加工程とを有し、前記混合液を構成する液体の少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂を前記ブリッジ構造の形成後に硬化させることを特徴とする。 The method of manufacturing a plastic molded article, mixture of at least two kinds of liquid dielectric constant different mutually insoluble, the mixture supplying step in which the electrode is filled into field application cell that is disposed to face the On the first electrode surface constituting the electric field application cell, a step of forming, as a droplet, a high dielectric constant liquid having the highest dielectric constant among at least two kinds of liquids constituting the mixed liquid , The step of forming the liquid other than the high dielectric constant liquid in a layered manner among at least two kinds of liquids constituting the mixed liquid and the step of bonding the second electrode surface constituting the electric field application cell together A step of producing a cell for applying an electric field filled with a liquid, and collecting a liquid having a high dielectric constant so as to extend in the electric field direction among the liquids constituting the mixed liquid by applying an electric field between the electrodes. while And a electric field application step of forming a bridge structure connecting said at least one liquid mixture constituting the liquid is a curable resin uncured, characterized by curing the curable resin after formation of the bridge structure And
ここで、前記硬化性樹脂が、活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化樹脂であってもよい。 Here, the curable resin may be an active energy ray curable resin that is cured by irradiation with an active energy ray .
また、前記活性エネルギー線硬化樹脂が、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂であってもよい。 The active energy ray curable resin may be an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays .
さらに、前記硬化性樹脂が、加熱によって硬化する熱硬化性樹脂であってもよい。 Further, the curable resin may be a thermosetting resin that is cured by heating .
また、前記混合液が、互いに不溶で誘電率が異なる二種類の液体から構成されるものとすることができる。 The mixed liquid may be composed of two types of liquids that are insoluble and have different dielectric constants .
さらに、前記混合液を構成する二種類の液体のうち、誘電率の高い液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に前記誘電率の高い液体以外の液体を除去することができる。 Further, of the two kinds of liquids constituting the mixed liquid, the liquid having a high dielectric constant is an uncured curable resin, and after the curable resin is cured, the liquid other than the liquid having the high dielectric constant is removed. Can do.
また、前記混合液を構成する誘電率の高い液体以外の液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に前記誘電率の高い液体を除去することもできる。 Further, the liquid other than the liquid having a high dielectric constant constituting the liquid mixture is an uncured curable resin, and the liquid having a high dielectric constant can be removed after the curable resin is cured .
さらに、前記混合液を構成する誘電率の高い液体が第1の未硬化の硬化性樹脂であり、かつ前記誘電率の高い液体以外の液体が前記第1の未硬化の硬化性樹脂とは異なる第2の未硬化の硬化性樹脂であり、前記第1の硬化性樹脂を硬化させた後に、前記第2の硬化性樹脂を硬化させることもできる。 Further, the liquid having a high dielectric constant constituting the liquid mixture is the first uncured curable resin, and the liquid other than the liquid having the high dielectric constant is different from the first uncured curable resin. It is a second uncured curable resin, and after the first curable resin is cured, the second curable resin can also be cured .
また、前記誘電率の高い液体が未硬化の硬化性樹脂であり、かつ前記誘電率の高い液体以外の液体が加熱により溶融する熱溶融物質の溶融物であり、前記硬化性樹脂を硬化させた後に前記熱溶融物質の溶融物を硬化させることもできる。 The liquid having a high dielectric constant is an uncured curable resin, and the liquid other than the liquid having a high dielectric constant is a melt of a hot-melt material that melts by heating, and the curable resin is cured. Later, the melt of hot melt material can be cured .
さらに、前記誘電率の高い液体が未硬化の硬化性樹脂であり、かつ前記誘電率の高い液体以外の液体が加熱により溶融する熱溶融物質の溶融物であり、前記熱溶融物質の溶融物を硬化させた後に前記硬化性樹脂を硬化させることができる。 Further, the liquid having a high dielectric constant is an uncured curable resin, and the liquid other than the liquid having a high dielectric constant is a melt of a hot melt substance melted by heating, and the melt of the hot melt substance is After being cured, the curable resin can be cured .
また、前記誘電率の高い液体以外の液体が未硬化の硬化性樹脂であり、かつ前記誘電率の高い液体が加熱により溶融する熱溶融物質の溶融物であり、前記硬化性樹脂を硬化させた後に前記熱溶融物質の溶融物を硬化させることもできる。 The liquid other than the liquid having a high dielectric constant is an uncured curable resin, and the liquid having a high dielectric constant is a melt of a hot-melt material that melts by heating, and the curable resin is cured. Later, the melt of hot melt material can be cured .
さらに、前記誘電率の高い液体以外の液体が未硬化の硬化性樹脂であり、かつ前記誘電率の高い液体が加熱による溶融する熱溶融物質の溶融物であり、該熱溶融物質の溶融物を硬化させた後に前記硬化性樹脂を硬化させることもできる。 Further, the liquid other than the liquid having a high dielectric constant is an uncured curable resin, and the liquid having a high dielectric constant is a melt of a hot melt substance that melts by heating, and the melt of the hot melt substance is The curable resin can also be cured after curing .
また、前記電極間に印加する電界が交流電界であってもよい。 The electric field applied between the electrodes may be an alternating electric field .
さらに、前記電極間に印加する電界が直流電界であってもよい。 Furthermore, the electric field applied between the electrodes may be a direct current electric field .
本発明によれば、後述するエレクトロレオロジー効果を利用して得られるブリッジ構造が硬化性樹脂により固定されるので、μmオーダーあるいはnmオーダーの微細な形状をも容易に成形することができる。 According to the present invention, since the bridge structure obtained by utilizing the electrorheological effect described below is fixed by the curable resin, it is possible to easily form a fine shape on the order of μm or nm.
すなわち、例えば図21に示すフォトリソグラフィ(ネガ型レジストのパターニング)によりネガ型レジストで垂直性が高い構造を作製しようとすると、パターン形状の付いたフォトマスクを介してサンプルに紫外線を照射しなければならないため、サンプルとフォトマスクとのコンタクト、紫外光の直進性や入射角度等の影響が顕著となり、非常に高価な設備が必要となる。 That is, for example, if an attempt is made to produce a highly perpendicular structure with a negative resist by photolithography (patterning of a negative resist) shown in FIG. 21, the sample must be irradiated with ultraviolet rays through a photomask with a pattern shape. Therefore, the influence of the contact between the sample and the photomask, the straightness of the ultraviolet light, the incident angle, etc. becomes remarkable, and very expensive equipment is required.
これに対し、本発明では、エレクトロレオロジー効果により誘電率の高い液体がいわば自動的に電界方向に延びた状態を、硬化性樹脂により固定するだけなので、光の直進性や入射角度等の製造条件を考慮する必要がなく、非常に容易に低コストで高精度なプラスチック成形品を得ることができる。 On the other hand, in the present invention, a liquid having a high dielectric constant due to the electrorheological effect is automatically fixed in the electric field direction by so-called curable resin, so that manufacturing conditions such as light straightness and incident angle are used. Therefore, a highly accurate plastic molded product can be obtained very easily at low cost.
特に、混合液を構成する少なくとも二種類の液体を、分散させずに電界印加用セルへ充填する場合は、電界を印加してブリッジ構造を形成させたときにブリッジ構造を形成しきれずに誘電率の高い液体が液滴の状態のまま液内に存在することがない。すなわち、高誘電率液が存在領域を規定したプラスチック成形品を製造することができる。 In particular, when filling an electric field application cell without dispersing at least two kinds of liquids constituting a mixed liquid, when the bridge structure is formed by applying an electric field, the bridge structure cannot be formed and the dielectric constant is reached. A high liquid is not present in the liquid as a droplet. That is, it is possible to manufacture a plastic molded article in which the region where the high dielectric constant liquid exists is defined.
このようにして得られたプラスチック成形品は、光導波路、回折格子型光素子、波長板、スペーサ、微小セル等への応用が考えられる。 The plastic molded article thus obtained can be applied to optical waveguides, diffraction grating optical elements, wave plates, spacers, microcells, and the like.
また、液滴を形成した場合は、その箇所に選択的にブリッジを形成することができる。 In the case of forming the liquid droplets, it is possible to selectively form a bridge to the location.
また、誘電率の高い液体が硬化性樹脂であり、その硬化後に他の液体が除去されるのであれば、高精度な柱状の硬化性樹脂成形品を得ることができる。 Further, a curable resin having high permittivity liquids, if so other liquid after curing has been removed, it is possible to obtain a highly accurate columnar cured resin molded product.
一方、誘電率の高い液体以外の液体が硬化性樹脂であり、その硬化後に他の液体が除去されるのであれば、高精度な穴あき構造を有する硬化性樹脂成形品を得ることができる。 On the other hand, a permittivity of high liquid curable resin other than the liquid, if The other liquid after curing has been removed, it is possible to obtain a curable resin molded article having a high-precision perforated structure .
さらに、混合液が二種類の硬化性樹脂からなり、又は、混合液が硬化性樹脂及び熱溶融物質からなるのであれば、そのうちの一方が柱状部を構成して他方がその周辺部を構成し、柱状部と周辺部とで異方性を有するプラスチック成形品を得ることができる。 Additionally, mixed-liquid is composed two kinds of curable resin, or, if so mixture comprises a curable resin and a heat melting material, the other either of which constitutes a columnar portion constitutes the peripheral portion Thus, a plastic molded product having anisotropy between the columnar portion and the peripheral portion can be obtained.
本発明によれば、微細な形状を有するプラスチック成形品も容易に成形することができる。 According to the present invention, a plastic molded product having a fine shape can be easily molded.
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本形態に係るプラスチック成形品の製造方法の概略を示す。この製造方法では、まず互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体(少なくとも一方は未硬化の硬化性樹脂)をそれぞれ電極面上に層状に積層したり、液滴として電極面上に形成したり、層状若しくは液滴の上に製膜したりして所定の位置に配置する(ステップ1(図1においてS.1と記載。以下同様))。 FIG. 1 shows an outline of a method for producing a plastic molded product according to this embodiment. In this manufacturing method, first, at least two types of liquids (at least one of which is an uncured curable resin) that are insoluble and have different dielectric constants are layered on the electrode surface or formed as droplets on the electrode surface. Or a film formed on a layer or a droplet and placed at a predetermined position (step 1 (denoted as S.1 in FIG. 1; the same applies hereinafter)).
そして、この混合液を電界印加装置(電界印加用セル)にセットする(ステップ2)。つぎに、その混合液に電界印加用セルにより電界を印加してブリッジ構造を形成し(ステップ3)、この状態で硬化性樹脂を硬化させてプラスチック成形品を得る(ステップ4)。 And this liquid mixture is set to an electric field application apparatus (cell for electric field application) (step 2). Next, an electric field is applied to the mixed solution by an electric field applying cell to form a bridge structure (step 3). In this state, the curable resin is cured to obtain a plastic molded product (step 4).
ところで、ステップ3におけるブリッジ構造とは、上記二種類の液体のうち誘電率の高い液体が電界方向に延びるように集まり、その液体が電界印加用セルの電極間をつなぐような形態をいうが、このようなブリッジ構造はER(エレクトロレオロジー(Electro Rheology)効果の利用により実現される。
By the way, the bridge structure in
ここで、ER効果とは、分散溶媒中に誘電率が分散溶媒よりも高い粒子(固液系:例えば E. N. da Andrade et al., Nature, 143, p.3610, 1939 参照)あるいは液体(液液系:例えば K. Tajiri et al., J. Rheol., 41(2), p.335, 1997 参照)を分散させ(液液系の場合は撹拌することにより微小なドロップレットとして分散させる。)、これに電界(V/μm)を印加することによって、高誘電率の粒子、若しくは液体のドロップレットが連なり、又は、液体のドロップレットが電界方向に変形して電極間をつなぐような構造(ブリッジ構造)を形成し、結果として粘度が増大する現象である(図2参照)。 Here, the ER effect is a particle (solid-liquid system: see, for example, EN da Andrade et al., Nature, 143, p.3610, 1939) or liquid (liquid-liquid) in the dispersion solvent. System: For example, K. Tajiri et al., J. Rheol., 41 (2), p.335, 1997) is dispersed (in the case of a liquid-liquid system, it is dispersed as fine droplets by stirring.) By applying an electric field (V / μm) to this, particles having a high dielectric constant or liquid droplets are connected, or the liquid droplet is deformed in the direction of the electric field to connect the electrodes ( This is a phenomenon in which the viscosity increases as a result (see FIG. 2).
また、図3に示すように、混合液を構成する液体である分散溶質(高誘電率液)と分散溶媒(低誘電率液)を別々に層状に製膜することもできる。この方法では、二枚の電極基板に高誘電率液と低誘電率液をそれぞれ製膜し、製膜後に液体が接するようにして両者を貼り合わせる。このように混合液を構成する液体を分散させずに一様に製膜された高誘電率液に電界を印加することで、ER効果によって高誘電率液を液中に分散させることなくブリッジ構造を形成することができる。 In addition, as shown in FIG. 3, the dispersion solute (high dielectric constant liquid) and the dispersion solvent (low dielectric constant liquid), which are liquids constituting the mixed liquid, can be separately formed into layers. In this method, a high dielectric constant liquid and a low dielectric constant liquid are respectively formed on two electrode substrates, and the two are bonded together so that the liquid contacts after the film formation. By applying an electric field to the high dielectric constant liquid uniformly formed without dispersing the liquid constituting the liquid mixture in this way, the bridge structure without dispersing the high dielectric constant liquid in the liquid due to the ER effect. Can be formed.
また、図4に示すように、分散溶質(高誘電率液)の液滴を少なくとも一方の電極面上に形成することもできる。この方法では、高誘電率液の液滴が電極面上にのみ形成されており、これに電界を印加することでER効果によってそれぞれの液滴が電界と平行な方向に延びて電極間をつなぐブリッジ構造が形成される。 In addition, as shown in FIG. 4, a droplet of a dispersed solute (high dielectric constant liquid) can be formed on at least one electrode surface. In this method, liquid droplets of a high dielectric constant liquid are formed only on the electrode surface, and by applying an electric field thereto, each liquid droplet extends in a direction parallel to the electric field by the ER effect and connects the electrodes. A bridge structure is formed.
ER効果を発現するER流体(固液分散系、液液系)についてはこれまでも研究されているが、従来、ER効果は電界の印加に伴うブリッジ構造の形成による粘度の増大、及び、粘度の可逆的変化に利用されていただけで、液体あるいは流体の特性変化をその用途としていた。 ER fluid (solid-liquid dispersion system, liquid-liquid system) that expresses the ER effect has been studied so far. Conventionally, the ER effect has an increase in viscosity due to the formation of a bridge structure upon application of an electric field, and the viscosity. It was only used for reversible changes in liquid and fluid properties, and was used for changes in liquid or fluid properties.
一方、本形態においては、プラスチック成形品の微細形状・微小形状の成形や、構造に起因した機能を有するプラスチック成形品のデバイス化を視野に入れ、ER効果を利用して固体であるプラスチック成形品の構造の安定化を図っている。すなわち、本形態では、液液系のER溶液(分散溶液)を構成する少なくとも二種類の液体のうち、少なくとも一方を硬化性樹脂の液状前駆体とし、このER溶液に電界を印加してブリッジ構造を形成した後、硬化性樹脂を硬化させてブリッジ構造を固定化する。これにより、μmオーダー、nmオーダーの規則的なパターン構造を有するプラスチック成形品を簡便に作製することが可能となっている。 On the other hand, in this embodiment, a plastic molded product that is solid using the ER effect with a view to forming a plastic molded product having a fine shape / micro shape or a device of a plastic molded product having a function due to the structure. Stabilization of the structure. That is, in this embodiment, at least one of at least two liquids constituting a liquid-liquid ER solution (dispersion solution) is used as a liquid precursor of a curable resin, and an electric field is applied to the ER solution to form a bridge structure. Then, the curable resin is cured to fix the bridge structure. Thereby, it is possible to easily produce a plastic molded product having a regular pattern structure of μm order and nm order.
以下、より具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, more specific examples will be described.
[フッ素系オイル−紫外線硬化樹脂系]
分散溶媒(分散液中の高濃度、低誘電率の液体)としてのフッ素系オイル(フッ素含有オイル:ダイキン工業株式会社、デムナムS-65)に対して分散溶質(分散液中の低濃度、高誘電率の液体)である紫外線硬化樹脂(ヘンケルジャパン株式会社、Loctite3311)を2重量%(質量%)添加し、回転羽根型の撹拌機(撹拌羽根の長軸長17mm)により600rpmで6分間撹拌した。その結果、紫外線硬化樹脂が10μmφ程度の液滴として分散する分散液(混合液)を得たので、この分散液を図5に示す電界印加用セル1に供給した。
[Fluorine oil-UV curable resin system]
Disperse solute (low concentration, high concentration in dispersion) against fluorinated oil (fluorine-containing oil: Daikin Industries, demnum S-65) as dispersion solvent (high concentration in dispersion, low dielectric constant) Add 2 wt% (mass%) of UV curable resin (dielectric liquid) (Henkel Japan Co., Ltd., Loctite3311) and stir for 6 minutes at 600 rpm with a rotating blade type stirrer (long axis length of stirring
電界印加用セル1は、ガラス基板2の表面に厚さ1mmの長方体状の銅電極3,4を1.5mmの離間距離を保つように平行に設置してなり、電源5により銅電極3,4間に所定の電圧が印加されるようになっている。分散液は、その銅電極3,4の間の対向空間6に充填され(図6(A))、対向空間6の側方に溢れ出た分散液は払拭して除去した。なお、分散液中の液滴の分散状態は経時的にも安定しており、図6において符号7はその分散液を、符号8は分散溶媒を、符号9は液滴を表す。
The electric
つぎに、銅電極3,4間に1.33V/μmの交流電界(50Hz、2kVの交流電圧)を印加すると、紫外線硬化樹脂の液滴が電界方向に伸びるように変形しながら近隣の液滴同士で集まり同化していき、これにより液滴9の集合体(ブリッジ)10が銅電極3,4間をつなぐブリッジ構造11を得た(図6(B))。図7は、電界印加開始後15秒を経過した時点におけるブリッジ10の様子を示し、ここではブリッジ10は約10μmφの直径を有する。
Next, when an AC electric field of 1.33 V / μm (50 Hz, 2 kV AC voltage) is applied between the
続いて、この電界印加状態を継続したまま水銀ランプ等の光源12により100mW/cm2の紫外線を3分間照射し、電界の印加を止めたところ、紫外線硬化樹脂の硬化によりブリッジ構造が維持された(図6(C))。図6においては、この硬化後のブリッジ構造を硬化前のブリッジ構造11と区別するために符号13で表し、ブリッジ構造13におけるブリッジをブリッジ構造11におけるブリッジ10と区別するために符号14で表す。なお、比較のためにこの材料系に対して紫外線を照射することなく電界の印加を止めると、未硬化の硬化性樹脂によるブリッジ10は数秒でちぎれ、硬化性樹脂は数百μmφ程度の大きな液滴となって再度分散溶媒8中に分散した。
Subsequently, 100 mW / cm 2 of ultraviolet light was irradiated for 3 minutes with the
そのブリッジ構造13が形成された電界印加用セル1をフッ素置換炭化水素等のフッ素系溶媒に浸し、フッ素系オイルを除去することにより、銅電極3,4間に残る微細な柱状体(ブリッジ14)をプラスチック成形品として得た(図6(D))。
The fine columnar body (bridge 14) remaining between the
ところで、ブリッジ14のような微小な柱状体を射出成形で製造しようとすると、貫通穴のある金型を作製してその穴に溶融樹脂を充填し離型する必要があるが、穴径が1mm以下のオーダーではたとえ貫通穴の両側から溶融樹脂を射出したとしても充填が不十分になり、さらにアレイ化した場合には充填到達点のばらつきが大きくなり、仮に充填できたとしても溶融樹脂の硬化後に形状を壊さず離型することが困難であるので、実現性に乏しい。
By the way, when trying to manufacture a minute columnar body such as the
一方、本実施例に係るプラスチック成形品の製造方法では、ER効果により誘電率の高い液体がいわば自動的に電界方向に延びた状態を、紫外線硬化樹脂の硬化により固定することによって、非常に容易に低コストで上記プラスチック成形品を製造することができる。 On the other hand, in the method of manufacturing a plastic molded product according to the present embodiment, a state in which a liquid having a high dielectric constant automatically extends in the direction of the electric field due to the ER effect is fixed very easily by fixing the ultraviolet curable resin. In addition, the plastic molded product can be manufactured at low cost.
[フッ素系オイル−紫外線硬化樹脂系]
本実施例では、印加電界を1.0V/μmの直流電界としたほかは実施例1と同じ処理を行い、実施例1と略同様なプラスチック成形品を得た。
[Fluorine oil-UV curable resin system]
In this example, the same process as in Example 1 was performed except that the applied electric field was a DC electric field of 1.0 V / μm, and a plastic molded product substantially similar to Example 1 was obtained.
[シリコーンオイル−紫外線硬化樹脂系]
本実施例では、分散溶媒として500cStのシリコーンオイル(信越化学工業株式会社、信越シリコーンKF-96-500CS)を用い、印加電界を1.0V/μmの交流電界(50Hz、1.5kVの交流電圧)としたほかは実施例1と同様に電界の印加を行い、図8に示すブリッジ構造11を得た。この実施例では、電界の印加によって、紫外線硬化樹脂の液滴の分極によるクーロン引力により液滴同士の会合が起こり、ブリッジ10の直径は約300μmφで実施例1よりも太くなった。
[Silicone oil-UV curable resin system]
In this example, 500 cSt silicone oil (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Shin-Etsu Silicone KF-96-500CS) was used as the dispersion solvent, and the applied electric field was 1.0 V / μm AC electric field (50 Hz, 1.5 kV AC voltage). The
ブリッジ10を紫外線照射により硬化させて太径のプラスチック成形品とした後は、電界印加用セル1を分散溶媒と同物性で低粘度のシリコーンオイル、エタノールに順に浸し、これにより分散溶媒のシリコーンオイルを除去した。
After the
[シリコーンオイル−紫外線硬化樹脂系]
本実施例では、印加電界を1.0V/μm、1kHzの直流パルス電界としたほかは実施例3と同じ処理を行い、実施例3と略同様なプラスチック成形品を得た。
[Silicone oil-UV curable resin system]
In this example, the same process as in Example 3 was performed except that the applied electric field was a DC pulse electric field of 1.0 V / μm and 1 kHz, and a plastic molded product substantially similar to Example 3 was obtained.
[紫外線硬化樹脂−紫外線硬化樹脂系]
本実施例では、分散溶媒としての紫外線硬化樹脂(NOLAND NOA60)に対して分散溶質として液晶系の紫外線硬化樹脂(大日本インキ化学工業 UCL−011)を2重量%添加し、上記撹拌機により600rpmで10分間撹拌した。その結果、液晶系の紫外線硬化樹脂が10μmφ程度の液滴として分散する分散液(混合液)を得たので、この分散液を電界印加用セル1に供給した。電界印加用セル1において対向空間6の側方に溢れ出た分散液は払拭して除去し、また、分散液中の液滴の分散状態は経時的にも安定していた。
[UV curable resin-UV curable resin system]
In this example, 2% by weight of a liquid crystal type UV curable resin (Dainippon Ink and Chemicals UCL-011) was added as a dispersion solute to the UV curable resin (NOLAND NOA60) as a dispersion solvent, and 600 rpm with the above stirrer. For 10 minutes. As a result, a liquid dispersion (mixed liquid) in which a liquid crystal ultraviolet curable resin was dispersed as droplets of about 10 μmφ was obtained, and this liquid dispersion was supplied to the electric
つぎに、電界印加用セル1の銅電極3,4間に1.5V/μmの交流電界(50Hz、2.25kVの交流電圧)を印加すると、液晶系の紫外線硬化樹脂の液滴が電界方向に連なりながら同化していき、これにより図6(B)に示すようなブリッジ構造を得た。
Next, when an AC electric field of 1.5 V / μm (50 Hz, AC voltage of 2.25 kV) is applied between the
続いて、この電界印加状態を継続したまま光源12により100mW/cm2の紫外線を3分間照射し、電界の印加を止めたところ、分散溶媒、分散溶質の両紫外線硬化樹脂の硬化により図9に示すプラスチック成形品15が得られた。図9において、符号16は分散溶質が硬化してなる微細なブリッジ部を、符号17は分散溶媒が硬化してなるマトリクス部を表し、例えばブリッジ部16を透明体、マトリクス部17を不透明体とすることによって、プラスチック成形品15を導光部品として用いることができる。
Subsequently, 100 mW / cm 2 of ultraviolet light was irradiated for 3 minutes from the
なお、分散溶媒としての紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線の中心硬化波長と、分散溶質としての紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線の中心硬化波長とが異なる場合には、双方の波長を含む光線により上記のように同時に硬化させてもよいし、異なる波長を発する二つの光源を別々に照射することにより分散溶媒と分散溶質とを個別に硬化させてもよい。 In addition, when the central curing wavelength of the ultraviolet ray for curing the ultraviolet curable resin as the dispersion solvent is different from the central curing wavelength of the ultraviolet ray for curing the ultraviolet curable resin as the dispersion solute, both wavelengths are included. The dispersion solvent and the dispersion solute may be individually cured by irradiating two light sources emitting different wavelengths separately as described above by light rays.
[熱溶融樹脂−紫外線硬化樹脂系]
本実施例では、分散溶媒としてポリプロピレン(出光石油化学 IDEMITSU PP J−2021GR)のペレットを粉砕機で粉末状にし,170℃に加熱して溶融させた溶融物を用意し、この溶融物を撹拌しながら分散溶質としての紫外線硬化樹脂(大日本インキ化学工業 UCL−011)を2重量%添加した。さらに、紫外線硬化樹脂の液滴が10μmφ程度になるまで撹拌を続け、紫外線硬化樹脂の液滴が溶融樹脂に分散する分散液(混合液)を調製した。この分散液においても、液滴の分散状態は撹拌停止後も経時的に安定していた。
[Hot-melting resin-UV curable resin system]
In this example, polypropylene (Idemitsu Petrochemical IDEMITSU PP J-2021GR) pellets as a dispersion solvent were pulverized by a pulverizer, heated to 170 ° C. and melted, and the melt was stirred. However, 2 wt% of an ultraviolet curable resin (Dainippon Ink and Chemicals UCL-011) as a dispersion solute was added. Further, stirring was continued until the ultraviolet curable resin droplets reached about 10 μmφ to prepare a dispersion (mixed liquid) in which the ultraviolet curable resin droplets were dispersed in the molten resin. Also in this dispersion, the dispersion state of the droplets was stable over time even after stirring was stopped.
つぎに、電界印加用セル1を170℃に加熱した図示を略すホットプレート上に設置して、上記分散液を対向空間6に供給し、銅電極3,4間に1.0V/μmの直流電界を印加した。すると、紫外線硬化樹脂の液滴が電界方向に連なりながら同化していき、これにより図6(B)に示すようなブリッジ構造を得た。
Next, the electric
続いて、この電界印加状態を継続したまま光源12により100mW/cm2の紫外線を3分間照射し、電界の印加を止めたところ、紫外線硬化樹脂の硬化によりブリッジ構造が維持された。さらに、上記ホットプレートによる電界印加用セル1の加熱を停止することにより、溶融したアルカリ樹脂を除冷硬化させ、図9に示すようなブリッジ部とマトリクス部とを有するプラスチック成形品を得た。
Subsequently, while the electric field application state was continued, the
なお、本実施例ではアクリル樹脂の紫外線吸収による紫外線硬化樹脂の硬化阻害はみられず、また、先にアクリル樹脂を除冷して硬化させてから紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させてもよい。 In this example, there was no inhibition of curing of the UV curable resin due to UV absorption of the acrylic resin, and the acrylic resin was first cooled and cured before being irradiated with UV light to cure the UV curable resin. Also good.
[シリコーンオイル−熱硬化樹脂系]
本実施例では、分散媒質として熱硬化樹脂(NOLAND NOA83H)を用いたほかは実施例3と同様に電界の印加を行い、図6(B)に示すようなブリッジ構造を得た。
[Silicone oil-thermosetting resin system]
In this example, an electric field was applied in the same manner as in Example 3 except that a thermosetting resin (NOLAND NOA83H) was used as a dispersion medium, and a bridge structure as shown in FIG. 6B was obtained.
続いて、この電界印加状態を継続したまま電圧印加用セル1を130℃で10分間加熱し、電界の印加を止めたところ、熱硬化樹脂の硬化によりブリッジ構造が維持され、図6(D)に示すようなプラスチック成形品を得た。
Subsequently, the
熱硬化性樹脂を硬化させた後は、電界印加用セル1を分散溶媒と同物性で低粘度のシリコーンオイル、エタノールに順に浸し、これにより分散溶媒のシリコーンオイルを除去した。
After the thermosetting resin was cured, the electric
[紫外線硬化樹脂−熱硬化樹脂系]
本実施例では、分散溶媒として熱硬化樹脂(NOLAND NOA83H)を用い、分散溶質として紫外線硬化樹脂(大日本インキ化学工業 UCL−011)を用いたほかは実施例7と同様に電界の印加を行い、図6(B)に示すようなブリッジ構造を得た。
[Ultraviolet curable resin-thermosetting resin system]
In this example, an electric field was applied in the same manner as in Example 7 except that a thermosetting resin (NOLAND NOA83H) was used as the dispersion solvent and an ultraviolet curable resin (Dainippon Ink and Chemicals UCL-011) was used as the dispersion solute. A bridge structure as shown in FIG. 6B was obtained.
続いて、この電界印加状態を継続したまま電圧印加用セル1を130℃で10分間加熱し、電界の印加を止めたところ、熱硬化樹脂の硬化によりブリッジ構造が維持された。さらに、紫外線の照射により紫外線硬化樹脂を硬化させ、図9に示すようなブリッジ部とマトリクス部とを有するプラスチック成形品を得た。なお、先に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させてから、熱硬化樹脂を加熱して硬化させてもかまわない。
Subsequently, the
[電界印加用セルの変形例]
本実施例では、実施例1と同様に調製した分散液を、図10に示す電界印加用セル18に供給した。この電界印加用セル18は、上下に対向して配置されるガラス基板19,20と、電源21とを備える。
[Modification of electric field application cell]
In this example, the dispersion prepared in the same manner as in Example 1 was supplied to the electric
ガラス基板19の下面にはITO(Indium Tin Oxide)の蒸着によりパターン状の電極22が形成され、ガラス基板20の上面にはITOの蒸着によりパターン状の電極23が形成されている。ガラス基板20の上面には、電極23の上部に位置するように、直方体状のガラススペーサ24,25,26及び絶縁性スペーサ27が設けられている。ガラススペーサ24,25,26は平面視コ字状に配置され、絶縁性スペーサ27はそのコ字状を閉塞するようにガラススペーサ24,26に密着して配置され、これにより電極23の上方には四方をスペーサ24,25,26,27で囲まれた電界室28が形成されている。ここでは、ガラススペーサ24,25,26はガラス基板20の上面にホットワックス(熱で溶ける接着剤)で固定され、絶縁性スペーサ27はガラス基板20の上面に着脱自在に設置され、各スペーサの高さは1.0mmに設定されている。また、ITOは上述したようにガラス基板19,20の表面の一部にパターン状に蒸着される必要はなく、ガラス基板19,20の表面全体に蒸着されてもよい。
A patterned
上記分散液はガラス基板20上の電界室28に充填し、これを電極22で覆うようにガラス基板19をスペーサ24,25,26,27の上部に載置する。このときに電界室28から溢れ出た分散液は払拭して除去し、そのスペーサ24,25,26,27によりガラス基板19,20(電極22,23)の離間距離は所定値(1.0mm)に保たれる。
The dispersion liquid is filled in the
つぎに、電源21により電極22,23間に1V/μmの交流電界(50Hz、1kVの交流電圧)を印加すると、紫外線硬化樹脂の液滴が電界方向(上下方向)に伸びるように変形しながら近隣の液滴同士で集まり同化していき、これにより直径約10μmφのブリッジが上下方向に延びるブリッジ構造を得た。
Next, when a 1 V / μm AC electric field (50 Hz, 1 kV AC voltage) is applied between the
続いて、この電界印加状態を継続したまま、ガラス基板19,20及び電極22,23を通して、又は、ガラススペーサ24,25,26を通して電界室28の内部に紫外線を照射し、その後に電界の印加を止めたところ、紫外線硬化樹脂の硬化によりブリッジ構造が維持されてガラス基板19,20及び電極22,23を通して観察されるドットパターン(ブリッジの上下端をドットとするドットパターン)は変化しなかった。
Subsequently, while this electric field application state is continued, ultraviolet rays are irradiated to the inside of the
そして、絶縁性スペーサ27を取り外して紫外線硬化樹脂を溶かさないエタノールにより硬化したブリッジに付着したオイルを洗浄し、電界を印可した面にランダムに発現した柱状体をプラスチック成形品として得た。
Then, the insulating
[穴あき構造を有するプラスチック成形品の製造例]
本実施例では、低誘電率の紫外線硬化樹脂(NOLAND NOA60)に対して高誘電率であるグリセリン(関東化学 試薬)を2重量%の割合で添加し、これを撹拌してオイルが10μmφ程度の液滴として分散する分散液(混合液)を調製し、この分散液を図11に示す電界印加用セル29に供給した。
[Production example of plastic molded product with perforated structure]
In this example, glycerin (Kanto Chemical Reagent), which has a high dielectric constant, is added to the low-dielectric constant UV curable resin (NOLAND NOA60) at a ratio of 2% by weight, and the oil is about 10 μmφ by stirring this. A dispersion liquid (mixed liquid) dispersed as droplets was prepared, and this dispersion liquid was supplied to the electric field application cell 29 shown in FIG.
電界印加用セル29は、ガラス基板30の表面に厚さ1mm、長さ10mmの長方体状の銅電極31,32を2.0mmの離間距離を保つように平行に設置するとともに、銅電極31,32の長さ方向端面に密着する厚さ1mmの絶縁性スペーサ33,34を銅電極31,32に直交するように設置してなり、ガラス基板30の上方には四方を銅電極31,32及び絶縁性スペーサ33,34で囲まれた電界室35が形成されている。銅電極31,32間には、電源36により所定の電圧が印加されるようになっている。
The electric field application cell 29 is formed by placing parallel
上記分散液は電界室35に充填し、この電界室35(銅電極31,32間)に1.5V/μmの交流電界(50Hz、3kVの交流電圧)を印加したところ、グリセリンの液滴が電界方向に連なり図6(B)に示すようなブリッジ構造を得た。続いて、この電界印加状態を継続したまま紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、図12の上図に示すようなブリッジ構造37を得た。図12において、符号38はオイルによるブリッジ部を、符号39は紫外線硬化樹脂によるマトリクス部を表し、このマトリクス部39が硬化していることにより、ブリッジ部38をなす液体のオイルは柱状に保持されている。
When the dispersion liquid is filled in the
つぎに、ブリッジ構造37をガラス基板30ごと図示を略すダイシングソーにより切り出し、切り出したガラス基板付きのブリッジ構造をエタノール中で超音波洗浄を行い、これによりグリセリンを溶解除去して図12の下図に示すような蜂の巣状の穴40を有するプラスチック成形品41を得た。プラスチック成形品41は単一方向のみに延在する微小径の空洞を有するが、このような製品の製造はこれまでの各種製造技術では極めて困難である。
Next, the
[二つの電極に別々に製膜して貼り合わせをおこなう混合液の充填例]
本実施例では、混合液を構成する二種類の液体(高誘電率液と低誘電率液)を製膜によって電極42,44にそれぞれ配置した。
[Example of filling liquid mixture in which two electrodes are separately formed and bonded]
In this example, two types of liquids (high dielectric constant liquid and low dielectric constant liquid) constituting the mixed liquid were respectively disposed on the
電極42,44には、導電性の材質(Al,Ni,Cu,ITO等)が製膜されてある電極基板を使用した。2枚の電極42,44に対して、一方の電極42面上に高誘電率液(紫外線硬化樹脂:ヘンケルジャパン株式会社、Loctite3311)を、もう一方の電極44面上に低誘電率液(シリコーンオイル:信越化学工業株式会社、信越シリコーンKF-65-1000CS)をそれぞれ製膜した。
For the
図13では、製膜した層状の高誘電率液を符号43で表し、製膜した層状の低誘電率液を符号45で表す。高誘電率液と低誘電率液を製膜した2枚の電極基板42,44を、それぞれの液が接するように貼り合せることで電界印加電極間(電界印加用セル)に層状に混合液を形成した。この層状に形成された混合液に、電源46によって1.0V/μmの直流電界を印加したところ、高誘電率液が一部の場所で電界方向に延び、電極42,44間をつなぐブリッジ47を有するブリッジ構造48を形成した。
In FIG. 13, the formed layered high dielectric constant liquid is represented by
また、図14に示した例では、電極42,44にそれぞれ高誘電率液を製膜し、一方の電極44の上には更に低誘電率液を製膜した。そして、高誘電率液を製膜した電極42と、高誘電率液及び低誘電率液を製膜した電極44とを、液が接するように貼り合わせた。
In the example shown in FIG. 14, a high dielectric constant solution is formed on each of the
本実施例では、混合液を構成する二種類の液体を電極42,44に層状に製膜するため、混合液中に高誘電率液が分散して液滴として存在することはなかった。
In this embodiment, since two types of liquids constituting the mixed liquid are formed in layers on the
[一つの電極に順々に製膜して貼り合わせをおこなう混合液の充填例]
本実施例では、混合液を構成する二種類の液体(高誘電率液と低誘電率液)を製膜によって一つの電極42上に順番に配置した。
[Example of filling a mixed solution in which a single electrode is sequentially formed and bonded together]
In this example, two types of liquids (high dielectric constant liquid and low dielectric constant liquid) constituting the mixed liquid were sequentially arranged on one
電極42,44には、導電性の材質(Al,Ni,Cu,ITO等)が製膜されてある電極基板を使用した。一方の基板の電極42面上にまず高誘電率液(紫外線硬化樹脂:ヘンケルジャパン株式会社、Loctite3311)を製膜し、その上に低誘電率液(シリコーンオイル:信越化学工業株式会社、信越シリコーンKF-65-1000CS)を製膜した。
For the
そして、低誘電率液の層45の上にもう一方の電極44基板を貼り合せることで、電界印加電極間(電界印加用セル)に層状に混合液を形成した。この層状に形成された混合液に、電源46によって1.0V/μmの直流電界を印加したところ、実施例11と同様に高誘電率液が一部の場所で電界方向に延び、電極42,44間をつなぐブリッジ構造48を形成した。
Then, the
また、図16に示した例では、一方の電極42に高誘電率液の層43と低誘電率液の層45を積層した後に、更にその上に高誘電率液の層43を製膜した。そして、最上層の高誘電率液の層43の上にもう一方の電極44を貼り合わせた。
Further, in the example shown in FIG. 16, after a high dielectric
[電極面上に高誘電率液の液滴を形成して貼り合わせをおこなう混合液の充填例]
本実施例では、混合液を構成する二種類の液体のうち、高誘電率液を電極面上に液滴として形成し、低誘電率液は製膜によって配置した。
[Filling example of mixed liquid in which droplets of high dielectric constant liquid are formed on the electrode surface and bonded together]
In the present example, among the two types of liquids constituting the mixed liquid, the high dielectric constant liquid was formed as droplets on the electrode surface, and the low dielectric constant liquid was disposed by film formation.
電極49,53には、導電性の材質(Al,Ni,Cu,ITO等)が製膜されてある電極基板を使用した。そして、一方の基板の電極49面上に高誘電率液(紫外線硬化樹脂:ヘンケルジャパン株式会社、Loctite3311)を吐出機51(武蔵エンジニアリング、SMP-III)によって吐出し、径が50μm程度の液滴50を形成した。吐出機51にはインクジェットプリンターヘッドを使用することもできる。
For the
高誘電率液の液滴50を形成した電極49の上には、低誘電率液を製膜して低誘電率液の層52を形成する。そして、その上にもう一方の電極53基板を貼り合わせる(図17参照)。
On the
以上のようにして電界印加用セルへ混合液を供給すると、高誘電率液が電極49面上に液滴50として存在した状態で電界印加電極間に混合液を充填できる。そして、この混合液に電源54より直流電界(1.0V/μm)を印加したところ、高誘電率液が一部の場所で電界方向に延び、電極49,53間をつなぐブリッジ55を有するブリッジ構造56が形成できた。
When the liquid mixture is supplied to the electric field application cell as described above, the liquid mixture can be filled between the electric field application electrodes in a state where the high dielectric constant liquid exists as
本実施例では、電極面上に他の液体を介在させることなく高誘電率液の液滴50を形成するため、混合液中に高誘電率液が分散して電極面から離脱した液滴として存在することはなかった。また、液滴50を配置した位置にブリッジ55を形成することができるため、ブリッジ構造56を所望するパターン構造にすることができる。
In this embodiment, since the
また、高誘電率液の液滴を形成する電界印加用セルへの混合液の充填方法の変形例を、図18に示した。 FIG. 18 shows a modification of the method of filling the liquid mixture into the electric field application cell for forming the high dielectric constant liquid droplets.
図18(A)は、一方の電極49に高誘電率液の液滴50を形成し、もう一方の電極53に低誘電率液を製膜して低誘電率液の層52を形成する。そして両者を貼り合わせることによって電界印加用セルへ混合液を充填する。
In FIG. 18A, a high dielectric constant
また、図18(B)は、二枚の電極49,49面上にそれぞれ高誘電率液の液滴50を形成し、その他の部分を製膜した低誘電率液で充填する。
In FIG. 18B,
さらに、図18(C)は、電界印加用セルの電極55面上に直接、高誘電率液の液滴57を形成するのではなく、例えばプラスチックシート等の中間層56を電極55面上に配置した後に高誘電率液の液滴57を形成する方法である。電極55,55間には低誘電率液の層58を配置する。ここで、中間層56と電極55間は密着していても空隙が存在していてもよい。
Further, FIG. 18C does not directly form a high dielectric constant
[表面処理剤によって電極面上に高誘電率液の液滴を形成する例]
本実施例では、高誘電率液を弾く性質を有する表面処理剤を使用して電極面上に高誘電率液の液滴を形成した。図19に高誘電率液を配置するまでの前処理工程を示し、図20に電界用印加セルに混合液を充填するまでの後処理工程を示した。
[Example of forming liquid droplets of high dielectric constant on the electrode surface by the surface treatment agent]
In this example, a high-dielectric-constant liquid droplet was formed on the electrode surface using a surface treatment agent having a property of repelling a high-dielectric-constant liquid. FIG. 19 shows a pretreatment process until the high dielectric constant liquid is arranged, and FIG. 20 shows a posttreatment process until the electric field application cell is filled with the mixed liquid.
電極60には、導電性の材質(Al,Ni,Cu,ITO等)が製膜されてある電極基板を使用し、電極面上にフォトレジスト(東京応化工業:TSMR-8900)をスピンコートし(図19(A))、フォトリソグラフィによってフォトレジストに一辺50μmの平面視正方形の残りパターン(フォトレジスト61)を形成した(図19(B))。そして、この上に表面処理剤62(離型剤、例えばGelest Aquaphobe CF)を製膜した後(図19(C))、アセトンによって残存しているフォトレジスト61を除去することで、平面視正方形状の開口63を有する表面処理剤62パターンを形成した(図19(D))。
The
そして、平面視正方形状の開口63を有する電極60面上に高誘電率液(紫外線硬化樹脂:ヘンケルジャパン株式会社、Loctite3311)を製膜すると、高誘電率液は表面処理剤の開口63に液滴64として局在した(図20左下図から中央図)。なお、表面処理剤の開口63に吐出機65によって高誘電率液の液滴64を形成してもよい(図20左上図から中央図)。これによって径が100μm程度の液滴64を電極60面上に形成することが出来た。
When a high dielectric constant liquid (ultraviolet curable resin: Henkel Japan Co., Ltd., Loctite 3311) is formed on the surface of the
電極60面上に高誘電率液の液滴64を形成した後の工程は、実施例13で述べたように様々な方法を採用することができる。図20の右上図は、前記のようにして高誘電率液の液滴64を形成した電極60ともう一方の電極66の間に、低誘電率液の層65と高誘電率液の層67を形成した例である。また、図20の右中図は、高誘電率液の液滴64を形成した電極60ともう一方の電極66の間に、低誘電率液の層65を形成した例である。さらに、図20の右下図は、高誘電率液の液滴64を形成した電極60,60を二枚使用し、この電極60,60の間に低誘電率液の層65を形成した例である。
As described in the thirteenth embodiment, various methods can be adopted for the process after the
以上、本発明を実施するための形態を説明したが、本発明は上述した形態に限られるものではなく、例えば上記形態では二種類の液体からなる混合液を例示したが、硬化性樹脂が含まれる三種類以上の液体からなる混合液を用いてもよい。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not restricted to the form mentioned above, For example, although the liquid mixture which consists of two types of liquid was illustrated in the said form, curable resin is included. A mixed liquid composed of three or more kinds of liquids may be used.
また、上記形態では混合液を構成する二種類の硬化性樹脂の組合せとして紫外線硬化樹脂同士の組合せを例示したが、熱硬化樹脂同士を組み合わせても、あるいは、紫外線硬化性樹脂と熱硬化樹脂とを組み合わせてもよい。 Moreover, although the combination of ultraviolet curable resin was illustrated as a combination of two types of curable resin which comprises a liquid mixture with the said form, even if it combines thermosetting resins, or ultraviolet curable resin and thermosetting resin, May be combined.
さらに、上記形態では活性エネルギー線硬化樹脂として紫外線硬化樹脂を例示したが、電子線により硬化する電子線硬化樹脂等を使用してもかまわない。 Furthermore, although the ultraviolet curable resin is exemplified as the active energy ray curable resin in the above embodiment, an electron beam curable resin that is cured by an electron beam may be used.
1 電界印加用セル(プラスチック成形品の製造装置)
2 ガラス基板(基板)
3 電極
4 電極
5 電源(電界印加手段)
7 分散液
11 ブリッジ構造
14 ブリッジ(プラスチック成形品)
15 プラスチック成形品
18 電界印加用セル(プラスチック成形品の製造装置)
19 ガラス基板(基板)
20 ガラス基板(基板)
21 電源(電界印加手段)
22 電極
23 電極
29 電界印加用セル(プラスチック成形品の製造装置)
30 ガラス基板(基板)
31 電極
32 電極
36 電源(電界印加手段)
37 ブリッジ構造
41 プラスチック成形品
42 電極
43 高誘電率液の層
44 電極
45 低誘電率液の層
46 電源(電界印加手段)
48 ブリッジ構造
49 電極
50 高誘電率液の液滴
51 吐出機
52 低誘電率液の層
53 電極
54 電源(電界印加手段)
56 ブリッジ構造
60 電極
62 表面処理剤
63 開口
64 高誘電率液の液滴
65 吐出機
66 電極
1 Electric field application cell (Plastic molded product manufacturing equipment)
2 Glass substrate (substrate)
3
7
15 Plastic molded
19 Glass substrate (substrate)
20 Glass substrate (substrate)
21 Power supply (electric field applying means)
22
30 Glass substrate (substrate)
31
37
48
56
Claims (17)
前記電極間に電界を印加して前記混合液を構成する液体の内、誘電率の高い液体を電界方向に延びるように集め、前記電極間をつなぐブリッジ構造を形成する電界印加工程とを有し、
前記混合液を構成する液体の少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂を前記ブリッジ構造の形成後に硬化させることを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。 In a mixed liquid supplying step of filling a mixed liquid composed of at least two kinds of liquids that are insoluble and have different dielectric constants into an electric field applying cell in which electrodes are arranged to face each other, the first cell constituting the electric field applying cell A step of forming a first liquid of at least two kinds of liquids constituting the liquid mixture in a layered manner on the electrode surface of the liquid crystal, and the mixing on the second electrode surface constituting the electric field application cell. A step of forming a second liquid of at least two liquids constituting the liquid in a layer form, the first electrode surface on which the first liquid is formed, and the second liquid formed. A step of producing an electric field application cell in which the mixed liquid is formed in a layer by the step of bonding the second electrode surface ;
An electric field applying step of collecting a liquid having a high dielectric constant so as to extend in the electric field direction by applying an electric field between the electrodes to form a bridge structure that connects the electrodes. ,
At least one of the liquids constituting the mixed liquid is an uncured curable resin, and the curable resin is cured after the bridge structure is formed.
前記電極間に電界を印加して前記混合液を構成する液体の内、誘電率の高い液体を電界方向に延びるように集め、前記電極間をつなぐブリッジ構造を形成する電界印加工程とを有し、An electric field applying step of collecting a liquid having a high dielectric constant so as to extend in the electric field direction by applying an electric field between the electrodes to form a bridge structure that connects the electrodes. ,
前記混合液を構成する液体の少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂を前記ブリッジ構造の形成後に硬化させることを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。At least one of the liquids constituting the mixed liquid is an uncured curable resin, and the curable resin is cured after the bridge structure is formed.
前記電極間に電界を印加して前記混合液を構成する液体の内、誘電率の高い液体を電界方向に延びるように集め、前記電極間をつなぐブリッジ構造を形成する電界印加工程とを有し、An electric field applying step of collecting a liquid having a high dielectric constant so as to extend in the electric field direction by applying an electric field between the electrodes to form a bridge structure that connects the electrodes. ,
前記混合液を構成する液体の少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂を前記ブリッジ構造の形成後に硬化させることを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。At least one of the liquids constituting the mixed liquid is an uncured curable resin, and the curable resin is cured after the bridge structure is formed.
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