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JP5084614B2 - Micro chemical plant and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、微小な通路であるマイクロチャンネルによって構成されるマイクロ化学プラント及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a microchemical plant constituted by microchannels which are minute passages and a method for producing the same.

対象のマイクロ化学プラントは、基板に形成されるミリサイズからミクロンサイズの通路又は該通路を形成する空間部を利用するもので、例えば、反応器などとして反応液の体積当たり表面積が大きくなるため通路内で発生した反応熱の拡散性や外部より冷却する際の温度制御に優れ、また微小な通路では分子分散も大きくなって短時間で均一な混合を実現し易い。これらの特性は、例えば化学・生化学等の微小反応装置、微量分析装置、微小電気泳動装置などとして有益となり実用化も進んでいる。   The target microchemical plant uses a millimeter-sized to micron-sized passage formed on a substrate or a space portion that forms the passage. For example, a passage such as a reactor has a large surface area per volume of a reaction solution. It is excellent in diffusibility of reaction heat generated in the inside and temperature control when cooling from the outside, and in a minute passage, molecular dispersion is large, and uniform mixing can be easily realized in a short time. These characteristics are useful, for example, as a microreaction apparatus such as chemistry and biochemistry, a microanalysis apparatus, a microelectrophoresis apparatus, etc.

ところで、前記基材としてはガラス、金属、セラミックと共に樹脂が使用されている。製造方法としては、例えば、一方基材に通路用空間部を形成すると共に、他方基板をその一方基板に接合することで空間部を閉じて通路とする構成がある。また、樹脂構成例として、特許文献1には、特に耐薬品性に優れたマイクロ化学プラントとして、非晶質フッ素樹脂からなる第1フッ素樹脂層と、これに接合された非晶質フッ素樹脂からなる第2フッ素樹脂層と、第1フッ素樹脂層の第2フッ素樹脂層との接合面側に形成された空間部(凹部)よりなる通路とを備えた構造が開示されている。この製造方法としては、ガラス等の第1基板の上に前記第1フッ素樹脂層を形成する工程と、前記第1フッ素樹脂層に空間部(凹部)からなる通路を形成する工程と、第2基板の上に前記第2フッ素樹脂層を形成する工程と、前記第1フッ素樹脂層の表面と前記第2フッ素樹脂層の表面を接合する工程とを少なくとも経る。   By the way, as the substrate, resin is used together with glass, metal and ceramic. As a manufacturing method, for example, there is a configuration in which a passage space is formed in one base material and the space is closed by joining the other substrate to the one substrate. In addition, as a resin configuration example, Patent Document 1 discloses, as a microchemical plant particularly excellent in chemical resistance, a first fluororesin layer made of an amorphous fluororesin and an amorphous fluororesin bonded thereto. The structure provided with the channel | path which consists of the space part (concave part) formed in the joint surface side of the 2nd fluororesin layer which becomes and the 2nd fluororesin layer of the 1st fluororesin layer is disclosed. As the manufacturing method, a step of forming the first fluororesin layer on a first substrate such as glass, a step of forming a passage made of a space (concave portion) in the first fluororesin layer, At least a step of forming the second fluororesin layer on the substrate and a step of joining the surface of the first fluororesin layer and the surface of the second fluororesin layer are performed.

これに対し、特許文献2には、両基材を液状の接着剤で接合すると塗布厚さにむらができたり溶媒の除去が難しいため、一方基材に対し他方基板を熱可塑性の接着シートを用いて接着することで一方基材の他方基材と対向する面に設けられた空間部(溝部)を閉じて通路を形成する製造方法が開示されている。ここで、基材は材質が任意とされる。
特開2005−279493号公報 特開2007−136292号公報
On the other hand, in Patent Document 2, when both base materials are joined with a liquid adhesive, the coating thickness may be uneven or it is difficult to remove the solvent. The manufacturing method which closes the space part (groove part) provided in the surface facing the other base material of one base material by using and bonding is formed is disclosed. Here, the material of the base material is arbitrary.
JP 2005-279493 A JP 2007-136292 A

上記特許文献1の製造方法では、通路用空間部(凹部)が選択エッチングやドライエッチング、更に凸付のモールドを加熱状態で刻印する方式でも形成可能と記載されている。しかし、エッチングや刻印方式では、通路用空間部(凹部)をミクロンサイズで幅及び深さを均一・高精度に形成することが難しく、量産性にも欠ける。特許文献2の製造方法では、通路用空間部(溝部)が微細機械加工やエッチング加工で形成可能と記載されているが、特許文献1と同様な問題がある。   In the manufacturing method of Patent Document 1, it is described that the passage space (concave portion) can be formed by selective etching, dry etching, and a method in which a convex mold is engraved in a heated state. However, in the etching or engraving method, it is difficult to form the passage space (concave portion) in a micron size with a uniform width and depth with high accuracy, and lack in mass productivity. In the manufacturing method of Patent Document 2, it is described that the passage space (groove) can be formed by micromachining or etching, but there is a problem similar to that of Patent Document 1.

上記した背景から、本発明者らは基材の材料選定及び通路形成方法について検討を重ねてきた結果、基材として樹脂を使用し、通路の形成方法を工夫することで高精度で容易に形成可能なことを知見し、本発明に至った。すなわち、本発明の目的は、マイクロ化学プラント及びその製造方法として、特に耐薬品性に優れると共に、通路の一部に触媒を付設した機能性通路を高精度、かつ製造も容易で量産性に優れている構成を提供することにある。   From the background described above, the present inventors have repeatedly studied the material selection of the base material and the passage formation method. As a result, the resin is used as the base material and the passage formation method is devised so that it can be easily formed with high accuracy. It was discovered that it was possible to arrive at the present invention. That is, the object of the present invention is, as a microchemical plant and a manufacturing method thereof, particularly excellent in chemical resistance, and a functional passage having a catalyst attached to a part of the passage is highly accurate, easy to manufacture, and excellent in mass productivity. There is to provide a configuration.

上記目的を達成するため請求項1の本発明は、耐薬品性に優れた基材に設けられた流路を有しているマイクロ化学プラントの製造方法において、前記基材として樹脂粉末を用い、該樹脂粉末中に前記流路形成用中子を配置した状態で圧縮する予備成形工程と、前記予備成形工程で得られた圧縮体を焼成すると共に、得られる焼結体から前記中子を焼成時の熱で分解除去して前記通路を形成する焼結・中子除去工程とを経ることを特徴としている。なお、以上の発明において、「前記中子を焼成時の熱で分解除去」とは、中子を熱により分解/気化/焼却して取り除く構成、中子を熱で溶融して取り除く構成を含む。   In order to achieve the above object, the present invention of claim 1 uses a resin powder as the substrate in the method of manufacturing a microchemical plant having a flow path provided in a substrate excellent in chemical resistance. A preforming step of compressing the resin powder in a state where the core for forming the flow path is disposed in the resin powder, and a sintered body obtained by the preforming step is fired, and the core is fired from the obtained sintered body. It is characterized by being subjected to a sintering / core removal step in which the passage is formed by being decomposed and removed by the heat of time. In the above invention, “the core is decomposed and removed by heat during firing” includes a configuration in which the core is decomposed / vaporized / incinerated by heat and a core is melted and removed by heat. .

また、請求項2の本発明は、耐薬品性に優れた基材に設けられた流路を有しているマイクロ化学プラントの製造方法において、前記基材として樹脂粉末を用い、該樹脂粉末中に前記流路形成用中子を配置した状態で圧縮する予備成形工程と、前記予備成形工程で得られた圧縮体を焼成する焼結工程と、前記焼結工程で得られた焼結体から前記中子を化学的に溶かして前記通路を形成する中子除去工程とを経ることを特徴としている。   Further, the present invention of claim 2 is a method of manufacturing a microchemical plant having a flow path provided in a base material having excellent chemical resistance, wherein resin powder is used as the base material. From a preforming step of compressing the flow path forming core in a state of being disposed, a sintering step of firing the compressed body obtained in the preforming step, and a sintered body obtained in the sintering step A core removing step of chemically melting the core to form the passage is characterized.

請求項1の発明では、基材用樹脂として、例えばPTFE等のフッ素樹脂粉末を選択するだけで耐薬品性、耐熱性、耐候性に優れた各種の反応装置や分析装置等のマイクロ化学プラントとして最適となり、また焼結工程では低い温度で成形可能で、かつ圧縮体に挿入されていた中子を焼成時の熱で分解除去し、焼結体の作成と同時に通路を効率よく形成できる。このため、本発明の製造方法は、量産性に優れ通路形状に制約され難く、それによりマイクロ化学プラントの利用分野拡大に寄与できる。   In the first aspect of the invention, as a base material resin, for example, as a microchemical plant such as various reactors and analyzers having excellent chemical resistance, heat resistance, and weather resistance by simply selecting a fluororesin powder such as PTFE. In addition, the core can be molded at a low temperature in the sintering process, and the core inserted into the compressed body can be decomposed and removed by heat during firing, so that the passage can be efficiently formed simultaneously with the formation of the sintered body. For this reason, the production method of the present invention is excellent in mass productivity and is not easily restricted by the shape of the passage, thereby contributing to the expansion of the application field of the microchemical plant.

請求項2の発明では、請求項1と同様、基材用樹脂として、例えばPTFE等のフッ素樹脂粉末を選択するだけで耐薬品性、耐熱性、耐候性に優れた各種の反応装置や分析装置等のマイクロ化学プラントとして最適となり、また焼結工程では低い温度で圧縮体を焼結体に焼成でき、しかも焼結体に挿入されていた中子を化学的に溶かして通路を効率よく形成できる。このため、本発明の製造方法でも量産性に優れ通路形状に制約され難く、それによりマイクロ化学プラントの利用分野拡大に寄与できる。   In the invention of claim 2, as in the case of claim 1, various reaction devices and analyzers excellent in chemical resistance, heat resistance and weather resistance can be obtained simply by selecting a fluororesin powder such as PTFE as the base resin. In addition, the compact can be sintered into a sintered body at a low temperature in the sintering process, and the core inserted into the sintered body can be chemically melted to efficiently form a passage. . For this reason, the manufacturing method of the present invention is excellent in mass productivity and is not easily restricted by the shape of the passage, thereby contributing to the expansion of the application field of the microchemical plant.

請求項3の発明では、耐薬品性に優れた基材に設けられた流路を有しているマイクロ化学プラントとして、請求項1又は2のいずれかの製造方法により作られたマイクロ化学プラントであるため前記した請求項1又は2の利点を具備したものを提供できる。   In invention of Claim 3, it is a microchemical plant made by the manufacturing method of Claim 1 or 2 as a microchemical plant which has the flow path provided in the base material excellent in chemical resistance. Therefore, what has the advantage of Claim 1 or 2 mentioned above can be provided.

以下、本発明に係るマイクロ化学プラント及びその製造方法として、請求項1に対応す第1形態と、請求項2に対応する第2形態と、請求項3に対応する第3形態を説明する。この説明では、各形態に共通している基材について述べた後、第1形態、第2形態、第3形態の要部について詳述する。   Hereinafter, a first embodiment corresponding to claim 1, a second embodiment corresponding to claim 2, and a third embodiment corresponding to claim 3 will be described as a microchemical plant and a manufacturing method thereof according to the present invention. In this description, after describing the base material common to each form, the main part of the 1st form, the 2nd form, and the 3rd form is explained in full detail.

(基材)各形態の製造方法に用いられる基材は、使用目的に応じた特性ないしは性能を満たす耐薬品性の樹脂粉末であればよい。例えば、フッ素樹脂であり、市販品としてはPTFE(四フッ化エチレン)樹脂、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合)樹脂、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)樹脂、ETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)樹脂、PVDF(ビニリデンフルオランド)樹脂、PVF(ビニルフルオランド)樹脂、CTFE(クロロトリフルオロエチレン)樹脂、ECTFE(エチレン・クロロトリフルオロエチレン)樹脂、AF(アモルファスフロロポリマー)樹脂が挙げられる。これらは、熱可塑性樹脂で耐薬品性、耐熱性、耐候性、耐摩耗性などに優れているためマイクロ化学プラントの基材として好適なものとなる。また、このような樹脂粉末には、炭素繊維粉末などの充填材を、好ましくは1〜15重量%程度の範囲で混合しても差し支えない。 (Substrate) The substrate used in the manufacturing method of each embodiment may be a chemical-resistant resin powder satisfying characteristics or performance according to the purpose of use. For example, it is a fluororesin, and commercially available products include PTFE (tetrafluoroethylene) resin, PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer) resin, FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer). ) Resin, ETFE (tetrafluoroethylene / ethylene copolymer) resin, PVDF (vinylidene fluoride) resin, PVF (vinyl fluoride) resin, CTFE (chlorotrifluoroethylene) resin, ECTFE (ethylene / chlorotrifluoroethylene) ) Resin and AF (amorphous fluoropolymer) resin. These are thermoplastic resins that are excellent in chemical resistance, heat resistance, weather resistance, wear resistance, and the like, and thus are suitable as base materials for microchemical plants. Further, such a resin powder may be mixed with a filler such as carbon fiber powder, preferably in the range of about 1 to 15% by weight.

(第1形態)図1の製造方法は、請求項1に対応しており、予備成形工程及び焼結工程とを必須としている。まず、予備成形工程では、圧縮成形用金型を使用して、該金型のキャビティに対し通路形成用中子11を配置した状態で、上記基材用樹脂粉末を充填した後、圧縮成形する。ここで、金型は、圧縮成形用として通常使用されているものと同様であり、型本体が粉末投入部を形成していると共に、該粉末投入部に対し上下から昇降される上下パンチを有している。中子11は、通路形成用の細い線状ないしは棒状であるが管状であってもよい。そのような線又は管の外径は目的の通路に応じ設定されるが、通常はミリサイズからミクロンサイズである。材質は、次の焼結工程において焼成温度で分解除去されるものであればよく、蝋、紙、有機繊維などである。 (First Embodiment) The manufacturing method of FIG. 1 corresponds to claim 1 and requires a preforming step and a sintering step. First, in the pre-molding step, a compression molding die is used, and after the passage forming core 11 is disposed in the cavity of the die, the resin powder for base material is filled and then compression molding is performed. . Here, the mold is the same as that normally used for compression molding, and the mold body forms a powder charging part, and has an upper and lower punch that moves up and down with respect to the powder charging part. doing. The core 11 is a thin line or rod for forming a passage, but may be tubular. The outer diameter of such a wire or tube is set according to the intended passage, but is usually from millimeter to micron size. The material may be any material that can be decomposed and removed at the firing temperature in the next sintering step, such as wax, paper, and organic fiber.

すなわち、同(a)の圧縮体1の場合は、例えば、型本体の粉末投入部に対し下パンチを上昇し、粉末投入部と下パンチの上端面とで圧縮体1に対応するキャビティを区画形成する。次に、前記キャビティに対し樹脂粉末を総投入量の約半分だけ投入した後、中子11をその投入された樹脂粉末上に配置すると共に、配置された中子11の上に樹脂粉末の残量を投入する。   That is, in the case of the compressed body 1 of (a), for example, the lower punch is raised with respect to the powder charging portion of the die body, and the cavity corresponding to the compressed body 1 is defined by the powder charging portion and the upper end surface of the lower punch. Form. Next, after about half of the total amount of resin powder is charged into the cavity, the core 11 is placed on the charged resin powder, and the resin powder remains on the placed core 11. Input the amount.

そして、以上の樹脂粉末の投入状態から、上パンチを下降すると同時に、下パンチを上昇することによりフッ素樹脂粉末を圧縮して押し固める。このように、予備成形では上下パンチの両押し法が好ましい。但し、原理的には下パンチを固定して上パンチにより押し固める片押し法でも可能である。また、予備成形での加圧力は、各種試験から、例えば、樹脂粉末がフッ素樹脂(PTFE樹脂)粉末単独の場合だと15〜50MPa、フッ素樹脂(PTFE樹脂)粉末に上記した充填材を混ぜた場合だと40〜150MPa程度が好ましい。   Then, from the above resin powder charged state, the upper punch is lowered and simultaneously the lower punch is raised to compress and compress the fluororesin powder. Thus, in the pre-forming, the double pressing method of the upper and lower punches is preferable. However, in principle, a one-push method in which the lower punch is fixed and pressed by the upper punch is also possible. Further, the pressure applied in the preforming is 15 to 50 MPa when the resin powder is a fluororesin (PTFE resin) powder alone, and the above filler is mixed into the fluororesin (PTFE resin) powder from various tests. In some cases, about 40 to 150 MPa is preferable.

(焼結工程)この工程では、予備成形工程で得られた圧縮体1を加熱炉に入れて融点より少し高めの温度に加熱し中子挿入状態で粉末同士を融着する。加熱炉は均一焼成の観点から熱風循環式が好ましい。焼成温度は使用樹脂により異なるが、例えばフッ素樹脂の場合だと400℃以下であり、好ましくは360〜380℃に設定される。 (Sintering step) In this step, the compact 1 obtained in the pre-forming step is put in a heating furnace and heated to a temperature slightly higher than the melting point, and the powders are fused together in a core insertion state. The heating furnace is preferably a hot air circulation type from the viewpoint of uniform firing. Although the firing temperature varies depending on the resin used, for example, in the case of a fluororesin, it is 400 ° C. or lower, preferably 360 to 380 ° C.

焼結工程では、圧縮体1が焼成温度に加熱されると、分子の相互拡散により焼き締められた焼結体1Aに成形されると共に、挿入されていた中子11が焼成時の熱で分解除去される。すなわち、この構成では、中子11として焼成温度で分解される材質を使用し、中子自体を得られる焼結体1A内から熱で分解除去して通路11aを形成する。これは、中子転写方式で通路11aを変形するものであり、流路として複雑な形状や三次元の流路を容易に形成可能となる。勿論、焼結体1Aは焼成後、冷却として室温空冷にて処理されることになる。   In the sintering process, when the compressed body 1 is heated to the firing temperature, it is molded into a sintered body 1A that is baked by mutual diffusion of molecules, and the inserted core 11 is decomposed by heat during firing. Removed. That is, in this configuration, a material that is decomposed at the firing temperature is used as the core 11, and the passage 11a is formed by being decomposed and removed from the sintered body 1A from which the core itself can be obtained. This deforms the passage 11a by the core transfer method, and a complicated shape or a three-dimensional flow passage can be easily formed as the flow passage. Of course, the sintered body 1A is treated by air cooling at room temperature as a cooling after firing.

図1(c)のマイクロ化学プラント10は、同(b)の焼結体1Aに形成した各通路11aの両端にそれぞれ接続管6を連結した一例である。従って、このマイクロ化学プラント10の場合は、例えば、試験液等の流体を一方側接続管6から通路11aに導入すると共に、他方側接続管6から排出可能となる。この変形例としては、例えば、中子11の形状を三次元的に設定してより複雑な通路を形成したり、各通路を片側の接続管6又はそれに類似の連通管を介して接続して通路の全寸を長くすることである。また、単位の焼結体1Aからなるマイクロ化学プラント10には、例えば、焼結体1Aの適宜な箇所に前記通路と共に流体溜部や合流部及び分岐部など必要に応じて設けることができる。   The microchemical plant 10 in FIG. 1C is an example in which connecting pipes 6 are connected to both ends of each passage 11a formed in the sintered body 1A in FIG. Therefore, in the case of the microchemical plant 10, for example, a fluid such as a test solution can be introduced into the passage 11 a from the one side connecting pipe 6 and discharged from the other side connecting pipe 6. As a modification, for example, the shape of the core 11 is set three-dimensionally to form a more complicated passage, or each passage is connected via one side connection pipe 6 or a similar communication pipe. It is to lengthen the full length of the passage. In addition, in the microchemical plant 10 composed of the unit sintered body 1A, for example, a fluid reservoir, a merging portion, a branching portion, and the like can be provided at an appropriate location of the sintered body 1A together with the passage.

(第2形態)図2の製造方法は、請求項2に対応しており、予備成形工程、焼結工程、中子除去工程とを必須としている。このうち、予備成形工程は中子を除いて第1形態とほぼ同じ。すなわち、この工程では、圧縮成形用金型を使用して、該金型のキャビティに対し中子12を配置した状態で、上記基材用樹脂粉末を充填した後、圧縮成形する。ここで、金型は、圧縮成形用として通常使用されているものと同様であり、型本体が粉末投入部を形成していると共に、該粉末投入部に対し上下から昇降される上下パンチを有している。中子12として、形状は通路形成用の細い線状ないしは棒状であるが管状であってもよく、また、Y形のものを示したが、目的の通路形状に対応して設計される。材質は、次の焼結工程において焼成温度で形状変位しないと共に、化学的に溶解されるものであり、好ましくはガラスや樹脂などである。 (Second Embodiment) The manufacturing method of FIG. 2 corresponds to claim 2 and includes a preforming step, a sintering step, and a core removing step. Among these, the preforming process is almost the same as the first embodiment except for the core. That is, in this step, a compression molding die is used, the core 12 is placed in the cavity of the die, the resin powder for base material is filled, and then compression molding is performed. Here, the mold is the same as that normally used for compression molding, and the mold body forms a powder charging part, and has an upper and lower punch that moves up and down with respect to the powder charging part. doing. The shape of the core 12 is a thin line or rod for forming a passage, but it may be tubular, and a Y-shape is shown, but it is designed according to the desired shape of the passage. The material does not change its shape at the firing temperature in the next sintering step and is chemically dissolved, and is preferably glass or resin.

そして、同(a)の焼結体2Aに対応する圧縮体の場合は、例えば、型本体の粉末投入部に対し下パンチを上昇し、粉末投入部と下パンチの上端面とで圧縮体1に対応するキャビティを区画形成する。次に、前記キャビティに対し樹脂粉末を総投入量の約半分だけ投入した後、中子12をその投入された樹脂粉末上に位置決め配置すると共に、配置された中子12の上に樹脂粉末の残量を投入する。   In the case of the compressed body corresponding to the sintered body 2A of (a), for example, the lower punch is raised with respect to the powder charging portion of the die body, and the compressed body 1 is formed by the powder charging portion and the upper end surface of the lower punch. A cavity corresponding to is defined. Next, after about half of the total amount of resin powder is charged into the cavity, the core 12 is positioned and arranged on the charged resin powder, and the resin powder is placed on the arranged core 12. Fill the remaining amount.

以上の樹脂粉末の投入状態から、上パンチを下降すると同時に、下パンチを上昇することによりフッ素樹脂粉末を圧縮して押し固める。このように、予備成形では上下パンチの両押し法が好ましい。また、予備成形での加圧力は、第1形態と同じく、例えば、樹脂粉末がフッ素樹脂(PTFE樹脂)粉末単独の場合だと15〜50MPa、フッ素樹脂(PTFE樹脂)粉末に上記した充填材を混ぜた場合だと40〜150MPa程度が好ましい。   From the charged state of the resin powder, the upper punch is lowered and simultaneously the lower punch is raised to compress and compress the fluororesin powder. Thus, in the pre-forming, the double pressing method of the upper and lower punches is preferable. In addition, the pressure applied in the preforming is the same as in the first embodiment. For example, when the resin powder is a fluororesin (PTFE resin) powder alone, 15-50 MPa, and the filler described above is used for the fluororesin (PTFE resin) powder. When mixed, about 40 to 150 MPa is preferable.

(焼結工程)この工程では、熱風循環式加熱炉などを使用し、予備成形工程で得られた圧縮体をその加熱炉に入れて融点より少し高めの温度に加熱し中子挿入状態で粉末同士を融着する。この場合も、焼成温度は使用樹脂により異なるが、例えばフッ素樹脂の場合だと400℃以下であり、好ましくは360〜380℃に設定される。また、得られる焼結体2Aは焼成後、冷却として室温空冷にて処理される。 (Sintering process) In this process, a hot-air circulating heating furnace is used, and the compact obtained in the preforming process is put into the heating furnace and heated to a temperature slightly higher than the melting point, and the powder is inserted into the core. We fuse together. In this case as well, although the firing temperature varies depending on the resin used, for example, in the case of a fluororesin, it is 400 ° C. or lower, preferably 360 to 380 ° C. In addition, the sintered body 2A obtained is treated by air cooling at room temperature as cooling after firing.

(中子除去工程)この工程では、例えば、図1(a)の焼結体2Aが溶解液に浸されることで、挿入されていた中子12が化学的に溶解されることで除去される。すなわち、この構成では、中子12が酸又はアルカリ可溶性のガラス製などであり、焼結体2Aにインサートされた状態で、中子自体を溶解液により溶かして除去するため、基材用樹脂粉末として特に耐薬品性に優れているフッ素樹脂を使用することが好ましい。この利点は、中子12の跡に形成される通路を変形することなく、しかも流路が複雑な形状や三次元の流路形成も容易に形成可能となる。 (Core Removal Step) In this step, for example, the inserted core 12 is removed by being chemically dissolved by immersing the sintered body 2A of FIG. The That is, in this configuration, the core 12 is made of an acid or alkali-soluble glass, and the core itself is removed by being dissolved in a solution while being inserted in the sintered body 2A. In particular, it is preferable to use a fluororesin having excellent chemical resistance. This advantage is that a passage formed in the trace of the core 12 is not deformed, and a complicated shape of the flow path and a three-dimensional flow path can be easily formed.

図2(c)のマイクロ化学プラント20は、同(b)の焼結体2Aの各通路端に接続管6を付設したものである。すなわち、この構成特徴は、同(b)の焼結体2Aに形成した各通路12aの両端にそれぞれ接続管6を連結している。従って、このマイクロ化学プラント20の場合も、例えば、試験液等の流体を一方側接続管6と接続管6から各通路12aに導入すると共に、他方側接続管6から排出可能となる。この変形例としては、例えば、通路形成用中子の形状を三次元的に設定してより複雑な通路を形成したり、多数の通路で構成したり、各通路を接続管6又はそれに類似の連通管を介して接続して通路の全寸を長く形成することである。更に、上記した通路は、焼結時の熱又は化学的に除去される中子を利用して触媒などを通路の適宜な箇所に挿入して機能性通路にすることである。また、単位の焼結体2Aからなるマイクロ化学プラント20には、例えば、焼結体2Aの適宜な箇所に前記通路と共に流体溜部や合流部及び分岐部など必要に応じ設けることができる。   The microchemical plant 20 in FIG. 2 (c) has a connecting pipe 6 attached to each passage end of the sintered body 2A in FIG. 2 (b). That is, in this configuration feature, the connecting pipe 6 is connected to both ends of each passage 12a formed in the sintered body 2A of FIG. Therefore, in the case of the microchemical plant 20, for example, a fluid such as a test solution can be introduced into each passage 12 a from the one side connection pipe 6 and the connection pipe 6 and discharged from the other side connection pipe 6. As this modification, for example, the shape of the core for forming the passage is set three-dimensionally to form a more complicated passage, or a plurality of passages are formed, or each passage is connected to the connecting pipe 6 or similar. It is connected through a communication pipe to form the full length of the passage. Furthermore, the above-described passage is to make a functional passage by inserting a catalyst or the like into an appropriate portion of the passage using a core that is removed during heat or chemically during sintering. In addition, in the microchemical plant 20 composed of the unit sintered body 2A, for example, a fluid reservoir, a merging portion, a branching portion, and the like can be provided at an appropriate location of the sintered body 2A together with the passage.

(第3形態)図3(b)のマイクロ化学プラント30は、以上の製造方法で通路を形成した焼結体の複数を積層した一例を示している。同図のマイクロ化学プラント30は、第1形態と類似する通路15aを形成した焼結体5A、第2形態と類似する通路14aを形成した焼結体4A、焼結体5Aと同じ通路13aを形成した焼結体3Aの順に積層していると共に、焼結体3A,5Aの同じ側の通路端同士を接続管9で連結し、それ以外の通路端に接続管6を取り付けた状態で、両側にあって、焼結体3A,5Aの各一方通路13aを接続管9で繋いだ第1通路、及び焼結体3A,5Aの各他方通路13aを接続管9で繋いだ第2通路と、第1通路及び第2通路の間に設けられているY形の通路14aからなる第3通路とを形成したものである。 (Third Embodiment) The microchemical plant 30 in FIG. 3B shows an example in which a plurality of sintered bodies having a passage formed by the above manufacturing method are stacked. The microchemical plant 30 in the figure includes a sintered body 5A having a passage 15a similar to the first embodiment, a sintered body 4A having a passage 14a similar to the second embodiment, and the same passage 13a as the sintered body 5A. In a state where the sintered bodies 3A are stacked in this order, the passage ends on the same side of the sintered bodies 3A and 5A are connected by the connecting pipe 9, and the connecting pipe 6 is attached to the other passage ends. A first passage which is on both sides and connects each passage 13a of the sintered bodies 3A and 5A with the connecting pipe 9, and a second passage which connects each other passage 13a of the sintered bodies 3A and 5A with the connecting pipe 9; And a third passage formed of a Y-shaped passage 14a provided between the first passage and the second passage.

すなわち、以上の構成特徴は、図3(a)のように第1形態や第2形態で作成された通路を有した焼結体3A〜5Aが多数積層配置されることでマイクロチャンネルである前記した第1通路から第3通路として形成されていること、各焼結体3A〜5Aは複数のボルト7C−ナット6等の簡易な締結部材や不図示の接着剤などで一体化されていること、同一又は異なる焼結体の通路同士を連通する接続管9を有していることにある。勿論、図3の構成は複数積層の一例を挙げたものである。通路設計としては、焼結体の対向側面間に通路を形成するだけではなく、例えば矩形の焼結体の場合だと、通路の出入口が左右の一方側面と前後の一方側面、左右の両側面と前後の一方側面、というように目的に応じた配置とすることができる。このため、以上の構成では、第1形態の焼結・中子除去工程で得られた通路を有する焼結体、又は/及び第2形態の中子除去工程で得られた通路を有する焼結体を単位とし、該単位焼結体の複数を積層することにより、例えば、三次元の流路形成も容易となって利用分野の拡大を期待できる。   That is, the above structural features are the microchannels by laminating a large number of sintered bodies 3A to 5A having passages created in the first form and the second form as shown in FIG. The first passages are formed as third passages, and the sintered bodies 3A to 5A are integrated with a simple fastening member such as a plurality of bolts 7C and nuts 6 or an adhesive (not shown). The connection pipe 9 communicates the passages of the same or different sintered bodies. Of course, the configuration of FIG. 3 is an example of a plurality of stacked layers. As for the passage design, not only the passage is formed between the opposing side surfaces of the sintered body, but, for example, in the case of a rectangular sintered body, the entrance of the passage is one side on the left and right, one side on the front and back, both sides on the left and right It can be arranged according to the purpose, such as the front and back side surfaces. For this reason, in the above configuration, the sintered body having the passage obtained in the sintering / core removal step of the first form and / or the sintering having the passage obtained in the core removal step of the second form. By stacking a plurality of unit sintered bodies using the body as a unit, for example, a three-dimensional flow path can be easily formed and expansion of the application field can be expected.

以上のように本発明は請求項で特定される構成を実質的に備えておればよく、細部は各形態を参考にして更に変更可能なものである。   As described above, the present invention only has to substantially include the configuration specified in the claims, and details can be further changed with reference to each embodiment.

(a)は第1形態の製造方法の予備圧縮工程で得られた圧縮体を示し、(b)は焼成された焼結体を示し、(c)は該焼結体を用いたマイクロ化学プラントを示している。(A) shows the compressed body obtained in the pre-compression process of the manufacturing method of the first embodiment, (b) shows a sintered body that has been fired, and (c) shows a microchemical plant using the sintered body. Is shown. (a)は第2形態の製造方法の焼結工程で得られた焼結体を示し、(b)は化学的に中子を除去した後の焼結体を示し、(c)は該焼結体を用いたマイクロ化学プラントを示している。(A) shows the sintered body obtained in the sintering step of the manufacturing method of the second embodiment, (b) shows the sintered body after the core has been chemically removed, and (c) shows the sintered body. A microchemical plant using a ligation is shown. (a)は第1形態や第2形態の製造方法で作成された複数の焼結体を示し、(b)はその複数の焼結体を積層したマイクロ化学プラントを示している。(A) shows the some sintered compact produced by the manufacturing method of the 1st form and the 2nd form, (b) has shown the microchemical plant which laminated | stacked the some sintered compact.

符号の説明Explanation of symbols

1…圧縮体
1A〜5A…焼結体
6,9…接続管
7…ボルト(締結部材)
8…ナット(締結部材)
11,12…中子
11a,12a,13a,14a,15b…通路
10,20,30…マイクロ化学プラント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressed body 1A-5A ... Sintered body 6, 9 ... Connection pipe 7 ... Bolt (fastening member)
8 ... Nut (fastening member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12 ... Core 11a, 12a, 13a, 14a, 15b ... Passage 10, 20, 30 ... Micro chemical plant

Claims (3)

耐薬品性に優れた基材に設けられた流路を有しているマイクロ化学プラントの製造方法において、
前記基材として樹脂粉末を用い、該樹脂粉末中に前記流路形成用中子を配置した状態で圧縮する予備成形工程と、
前記予備成形工程で得られた圧縮体を焼成すると共に、得られる焼結体から前記中子を焼成時の熱で分解除去して前記通路を形成する焼結・中子除去工程
とを経ることを特徴とするマイクロ化学プラントの製造方法。
In a manufacturing method of a microchemical plant having a channel provided in a base material excellent in chemical resistance,
Using a resin powder as the base material, a preforming step of compressing the resin powder in a state where the flow path forming core is disposed;
The sintered compact obtained by the preforming step is fired, and the core is decomposed and removed from the obtained sintered body by heat during firing to form the passage and the core removing step. A manufacturing method of a microchemical plant characterized by the above.
耐薬品性に優れた基材に設けられた流路を有しているマイクロ化学プラントの製造方法において、
前記基材として樹脂粉末を用い、該樹脂粉末中に前記流路形成用中子を配置した状態で圧縮する予備成形工程と、
前記予備成形工程で得られた圧縮体を焼成する焼結工程と、
前記焼結工程で得られた焼結体から前記中子を化学的に溶かして前記通路を形成する中子除去工程
とを経ることを特徴とするマイクロ化学プラントの製造方法。
In a manufacturing method of a microchemical plant having a channel provided in a base material excellent in chemical resistance,
Using a resin powder as the base material, a preforming step of compressing the resin powder in a state where the flow path forming core is disposed;
A sintering step of firing the compact obtained in the preforming step;
A microchemical plant manufacturing method comprising: a core removing step of chemically melting the core from the sintered body obtained in the sintering step to form the passage.
耐薬品性に優れた基材に設けられた流路を有しているマイクロ化学プラントであって、請求項1又は2のいずれかの製造方法により作られたことを特徴とするマイクロ化学プラント。   A microchemical plant having a flow path provided in a base material excellent in chemical resistance, wherein the microchemical plant is produced by the manufacturing method according to claim 1.
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