CN102850708B - 树脂成形体 - Google Patents
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Abstract
本发明所涉及的树脂成形体(100)具有被配置于表面(100a)侧的表面层(110)、被配置于背面(100b)侧的背面层(120)、被配置于表面层(110)与背面层(120)之间的中间层(130);表面层(110)、背面层(120)以及中间层(130)具有包含薄层状的微区的微相分离构造;表面层(110)、背面层(120)以及中间层(130)的微区分别为在表面(100a)以及背面(100b)的相对方向(D1)上具有振幅的波状;在表面层(110)以及背面层(120)的微区(112、122)中的规定距离(d1、d2)的最大值大于可见光区域的波长,并且在中间层(130)的微区(132)中的规定距离(d3)为可见光区域的波长以下。
Description
技术领域
本发明涉及树脂成形体(ResinMoldedbody),特别是涉及呈现构造色的树脂成形体。
背景技术
作为呈现构造色的树脂成形体,构造发色体是显现构造色的发色体,起因于发色体的细微构造而产生光的反射、干涉、折射、衍射以及散射等现象并在该细微构造中使固有的光发色。作为构造发色体有方案提出将折射率互相不同的膜层叠于在表面上具有凹凸的基板的该表面上而获得的构造体(例如参照以下所述的专利文献1~3)、及具有弯曲形状的多层膜(例如参照以下所述非专利文献1)。
作为构成构造发色体的构造色材料,众所周知具有作为折射率周期构造的通过嵌段共聚物自行组织化而形成的微相分离构造的光子晶体(例如参照以下所述专利文献4)。另外,关于影响这样的光子晶体的光学特性的微相分离构造的取向控制,例如有方案提出由以下所述非专利文献2~4所记载的所谓施加剪切流场(shearflowfield)的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开2007-225935号公报
专利文献2:日本专利申请公开2005-153192号公报
专利文献3:日本专利第4427026号说明书
专利文献4:国际公开第2008/047514号小册子
非专利文献1:日本比较生理生化学Vol.25,No.3
非专利文献2:PolymerJournal37,12,900-905(2005)
非专利文献3:Macromolecules32,3695-3711(1999)
非专利文献4:CurrentOpinioninColloid&InterfaceScience5,342-350(2000)
发明内容
然而,取决于嵌段共聚物的薄层(lamella)状微相分离构造的构造发色因为是由一维的多层膜构造的折射率周期构造决定的构造发色,所以相对于从薄层状微区(microdomain)的法线方向入射的光以高强度进行反射并观察到构造发色,但是相对于从与法线方向倾斜的方向入射的光因为没有在与入射方向正相反的方向上被反射所以存在有所谓难以观察到构造发色的问题。因此,在制作具有薄层状微相分离构造的树脂成形体的情况下以及在可见光区域的光入射到具有相对于树脂成形体的主面平行地进行取向的薄层状的微区的构造发色体的该主面上的情况下,会有可以观察构造色的角度范围变狭窄的趋势,因而不会获得充分的构造发色效果。
本发明是要想解决上述问题的发明,其目的在于提供一种能够呈现构造色并且能够扩大可以观察该构造色的角度范围的树脂成形体。
本发明所涉及的树脂成形体为具有互相相对的第1主面以及第2主面的树脂成形体,树脂成形体具有含有嵌段共聚物的第1树脂层,第1树脂层具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第1树脂层的微区分别为在第1主面以及第2主面的相对方向上具有振幅的波状,在各个第1树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长。
但是,在具有相对于主面平行地进行取向的薄层状的微区的构造发色体的该主面上,因为存在满足布拉格(Bragg)反射条件的入射角的范围变狭窄的趋势,所以在可见光区域的光从相对于构造发色体的厚度方向进行倾斜的方向入射到上述主面的情况下,存在难以观察构造色的趋势。另一方面,在本发明所涉及的树脂成形体中,第1树脂层通过具有包含薄层状的微区的微相分离构造,从而作为构造发色体能够呈现构造色。于是,在上述树脂成形体中,第1树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,在各个第1树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长。这时,即使是在可见光区域的光从相对于上述相对方向进行倾斜的方向入射到树脂成形体的主面的情况下,垂直于光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于光的入射方向进行倾斜的区域因为容易存在于第1树脂层的微区,所以能够在该区域反射光。因此,在上述树脂成形体中,因为即使是在可见光区域的光从相对于上述相对方向进行倾斜的方向入射到树脂成形体的主面的情况下,也能够将在第1树脂层上被反射的光作为构造色来进行观察,所以能够扩大可以观察构造色的角度范围。
另外,在上述树脂成形体的一个实施方式中,树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层以及第3树脂层,第1树脂层被配置于第1主面侧,第2树脂层被配置于第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第3树脂层被配置于第1树脂层与第2树脂层之间并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第2树脂层以及第3树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长,在各个第3树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离为可见光区域的波长以下。
在上述树脂成形体中,第2树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长。在此情况下,与第1树脂层相同,即使是在可见光区域的光从相对于上述相对方向发生倾斜的方向入射到树脂成形体的主面的情况下,也能够将在第2树脂层上被反射的光作为构造色来进行观察。另外,在上述树脂成形体中,第3树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第3树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离为可见光区域的波长以下。在此情况下,垂直于从相对于上述相对方向发生倾斜的方向入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域与第1树脂层以及第2树脂层相比难以存在于第3树脂层。在这样的第3树脂层上,虽然容易反射在上述相对方向上进行入射的可见光区域的光,但是与第1树脂层以及第2树脂层相比,难以反射从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。关于这样的树脂成形体,在从上述相对方向观察树脂成形体的主面的情况下,与在第1树脂层和第2树脂层上被反射的光一起,容易观察在第3树脂层上被反射的光,相对于此,在从相对于上述相对方向进行倾斜的方向观察树脂形成体的主面的情况下,虽然在第1树脂层和第2树脂层上被反射的光容易被观察,但是难以观察在第3树脂层上被反射的光。因此,在上述树脂成形体中,能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在上述树脂成形体中,即使是在观察第1主面以及第2主面中的任意一个的情况下也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。
另外,在上述树脂成形体的一个实施方式中,树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层以及第3树脂层,第1树脂层被配置于第1主面侧,第2树脂层被配置于第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第3树脂层被配置于第1树脂层与第2树脂层之间并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第2树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长,第3树脂层的微区分别相对于第1主面或者第2主面的至少一方大致平行地进行取向。
在上述树脂成形体中,第2树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长。在此情况下,与第1树脂层相同,即使是在可见光区域的光从相对于上述相对方向发生倾斜的方向入射到树脂成形体的主面的情况下,也能够将在第2树脂层进行反射的光作为构造色来进行观察。另外,在上述树脂成形体中,第3树脂层的微区分别相对于第1主面或者第2主面的至少一方大致平行地进行取向。在此情况下,垂直于从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域与第1树脂层以及第2树脂层相比难以存在于第3树脂层。在这样的第3树脂层上,虽然容易反射在上述相对方向上进行入射的可见光区域的光,但是与第1树脂层以及第2树脂层相比难以反射从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。关于这样的树脂成形体,在从上述相对方向观察树脂成形体的主面的情况下,与在第1树脂层和第2树脂层上被反射的光一起容易观察在第3树脂层上被反射的光,相对于此,在从相对于上述相对方向进行倾斜的方向观察树脂形成体的主面的情况下,虽然在第1树脂层和第2树脂层上被反射的光容易被观察,但是难以观察在第3树脂层上被反射的光。因此,在上述树脂成形体中,能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在上述树脂成形体中,即使是在观察第1主面以及第2主面中的任意一个的情况下,也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。
另外,在上述树脂成形体的一个实施方式中,树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层,第1树脂层被配置于第1主面侧,第2树脂层被配置于第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第2树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离为可见光区域的波长以下。
在上述树脂成形体中,第2树脂层的微区分别为在上述相对方向上具有振幅的波状,且在各个第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的上述相对方向上的距离为可见光区域的波长以下。在此情况下,垂直于从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域与第1树脂层相比难以存在于第2树脂层。在这样的第2树脂层上,虽然容易反射在上述相对方向上进行入射的可见光区域的光,但是与第1树脂层相比难以反射从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。关于这样的树脂成形体,在从上述相对方向观察树脂成形体的主面的情况下与在第1树脂层上被反射的光一起容易观察在第2树脂层上被反射的光,相对于此,在从相对于上述相对方向进行倾斜的方向观察树脂形成体的主面的情况下,虽然在第1树脂层上被反射的光容易被观察,但是难以观察在第2树脂层上被反射的光。因此,在上述树脂成形体中,能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在上述树脂成形体中,即使是在观察第1主面以及第2主面中的任意一个的情况下也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。
另外,在上述树脂成形体的一个实施方式中,树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层,第1树脂层被配置于第1主面侧,第2树脂层被配置于第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,第2树脂层的微区分别相对于第1主面或者第2主面的至少一方大致平行地进行取向。
在上述树脂成形体中,第2树脂层的微区分别相对于第1主面或者第2主面的至少一方大致平行地进行取向。在此情况下,垂直于从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域与第1树脂层相比难以存在于第2树脂层。在这样的第2树脂层上,虽然容易反射在上述相对方向上进行入射的可见光区域的光,但是与第1树脂层相比难以反射从相对于上述相对方向发生倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。关于这样的树脂成形体,在从上述相对方向观察树脂成形体的主面的情况下,与在第1树脂层上被反射的光一起容易观察在第2树脂层上被反射的光,相对于此,在从相对于上述相对方向进行倾斜的方向观察树脂形成体的主面的情况下虽然在第1树脂层上被反射的光容易被观察,但是难以观察在第2树脂层上被反射的光。因此,在上述树脂成形体中,能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在上述树脂成形体中,即使是在观察第1主面以及第2主面中的任意一个的情况下也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。
另外,在上述树脂成形体的一个实施方式中,树脂成形体由第1树脂层所构成。即使是在该情况下,也能够在观察第1主面以及第2主面中的任意一个的时候扩大可以观察构造色的角度范围。
上述树脂成形体的上述相对方向上的厚度优选为超过1000μm且为3000μm以下。在此情况下,容易扩大可以观察构造色的角度范围。
本发明所涉及的树脂成形体呈现构造色并且能够扩大可以观察构造色的角度范围(相对于树脂成形体的主面的相对方向的倾斜角度的范围)。另外,本发明的树脂成形体不需要真空半导体工艺等繁杂工序而能够简便地进行制作。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的树脂成形体的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的模式截面图。
图3是表示树脂成形体中的一个树脂层的截面的一个例子的示意图。
图4是表示树脂成形体中的其它的树脂层的截面的一个例子的示意图。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的树脂成形体的制造方法的工序的示意图。
图6是表示本发明的一个实施方式所涉及的树脂成形体的制造方法的工序的示意图。
图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的树脂成形体的制造方法的工序的示意图。
图8是表示本发明的其它的一个实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。
图9是用于说明构造色的视觉辨认性的示意图。
图10是表示本发明的其它的一个实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。
图11是表示本发明的其它的一个实施方式所涉及的树脂成形体的制造方法的工序的示意图。
图12是表示本发明的其它的一个实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。
图13是表示本发明的其它的一个实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细的说明。
<第1实施方式>
(树脂成形体)
图1是表示第1实施方式所涉及的树脂成形体的立体图。图2是沿着图1的II-II线的模式截面图。第1实施方式所涉及的树脂成形体(构造发色体)100为例如圆筒状,并具有互相大致平行地相对的表面(第1主面)100a以及背面(第2主面)100b。表面100a以及背面100b的相对方向D1上的树脂成形体100的厚度优选为超过1000μm且为3000μm以下。
树脂成形体100具有被配置于表面100a侧的表面层(第1树脂层)110、被配置于背面100b侧的背面层(第2树脂层)120、被配置于表面层110与背面层120之间的中间层(第3树脂层)130。树脂成形体100是通过按顺序层叠背面层120、中间层130以及表面层110而形成的。中间层130在表面层110与背面层120之间接触于表面层110以及背面层120。
选自表面层110以及背面层120的至少一种的厚度优选为300~1000μm。中间层130的厚度优选为400~1000μm。
树脂成形体100的表面层110、背面层120以及中间层130由高分子光子晶体所形成。高分子光子晶体含有嵌段共聚物(高分子嵌段共聚物)。表面层110、背面层120以及中间层130例如含有互为同种类的嵌段共聚物。所谓“嵌段共聚物”是2种以上的聚合物链(段,segment)进行结合的共聚物,例如可以列举将单体A作为构造单位的第1聚合物链与将单体B作为构造单位的第2聚合物链以聚合物链的末端彼此进行结合的共聚物。
作为嵌段共聚物例如可以列举聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸丙酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸tert-丁酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸n-丁酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸异丙酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸戊酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸己酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸癸酯)、聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸tert-丁酯)、聚苯乙烯-b-聚丁二烯、聚苯乙烯-b-聚异戊二烯、聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷、聚丁二烯-b-聚二甲基硅氧烷、聚异戊二烯-b-聚二甲基硅氧烷、聚乙烯基吡啶-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基吡啶-b-聚(甲基丙烯酸tert-丁酯)、聚乙烯基吡啶-b-聚丁二烯、聚乙烯基吡啶-b-异戊二烯、聚丁二烯-b-聚乙烯基萘、聚乙烯基萘-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基萘-b-聚(甲基丙烯酸tert-丁酯)等二元嵌段共聚物;聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b-聚(甲基丙烯酸tert-丁酯)、聚苯乙烯-b-聚异戊二烯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯-b-聚异戊二烯-b-聚(甲基丙烯酸tert-丁酯)等三元嵌段共聚物等。还有,嵌段共聚物如果折射率在聚合物链之间不同的话则不限定于以上所述的嵌段共聚物。还有,在图2中所表示的一个例子是表面层110、背面层120以及中间层130含有作为嵌段共聚物的二元嵌段共聚物的方式。
选自表面层110、背面层120以及中间层130的至少一种中的嵌段聚合物的重量平均分子量(Mw)的下限值从良好地获得为了显现作为构造发色体的发色性而必要的周期构造的观点出发优选为8.0×105(g/mol)以上,更优选为9.0×105(g/mol)以上,更加优选为1.0×106(g/mol)以上。上述重量平均分子量的上限值从良好地获得为了显现作为构造发色体的发色性而必要的周期构造的观点出发优选为3.0×106(g/mol)以下,更优选为2.5×106(g/mol)以下,更加优选为2.0×106(g/mol)以下。表面层110、背面层120以及中间层130中的嵌段聚合物的重量平均分子量更加优选满足上述范围。还有,重量平均分子量可以使用凝胶渗透色谱(GelPermeationChromatography、GPC)而作为聚苯乙烯换算的重量平均分子量来加以获得。
表面层110、背面层120以及中间层130具有微相分离构造。所谓“微相分离构造”是指多个微区被周期性地配置的集合体。所谓“微区”是指嵌段共聚物的不同种类的聚合物链不互相混合在一起而是相分离地形成的相。
表面层110的微相分离构造包含由微区112a以及微区112b构成的薄层状(lamella)的微区112,并且是微区112a和微区112b被交替层叠而形成的折射率周期构造。微区112a含有作为主成分的嵌段共聚物当中的一个聚合物链,微区112b含有作为主成分的嵌段共聚物当中的另一个聚合物链。
背面层120的微相分离构造包含由微区122a以及微区122b构成的薄层状(lamella)的微区122,并且是微区122a和微区122b被交替层叠而形成的折射率周期构造。微区122a含有作为主成分的嵌段共聚物当中的一个聚合物链,微区122b含有作为主成分的嵌段共聚物当中的另一个聚合物链。
中间层130的微相分离构造包含由微区132a以及微区132b构成的薄层状(lamella)的微区132,并且是微区132a和微区132b被交叉层叠而形成的折射率周期构造。微区132a含有作为主成分的嵌段共聚物当中的一个聚合物链,微区132b含有作为主成分的嵌段共聚物当中的另一个聚合物链。
表面层110的微区112分别为在方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。各个微区112沿着大致垂直于方向D1的方向交替具有在方向D1上突出的凸部114和在方向D1上凹陷的凹部116。同样,背面层120的微区122分别为在方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。各个微区122沿着大致垂直于方向D1的方向交替具有在方向D1上突出的凸部124和在方向D1上凹陷的凹部126。另外,中间层130的微区132分别为在方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。各个微区132沿着大致垂直于方向D1的方向交替具有在方向D1上突出的凸部134和在方向D1上凹陷的凹部136。
微区112、微区122以及微区132具有二维排列或者一维排列的凹凸。例如,各个微区中的凸部以及凹部可以是沿着大致垂于方向D1的方向D2进行交替配置,并且沿着大致垂于方向D1以及方向D2的方向D3进行交替配置的方式(二维排列的凹凸),也可以是在方向D3上为长条并且沿着方向D2进行交替配置的方式(一维排列的凹凸)。另外,各个微区的波长轴优选为与表面100a或者背面100b的至少一方大致相平行。各个微区优选具有在方向D2以及方向D3上各向同性(isotropic)地弯曲的凹凸,凹凸的持续长优选为在方向D2以及方向D3上长。
在各个表面层110、背面层120以及中间层130的微区中,微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的方向D1的距离根据规定波长λ1进行调整。具体是,在各个表面层110的微区112(微区112a,112b)中,微区112的凸部114的顶部(例如顶点)114a与凹部116的底部(例如底点)116a之间的方向D1的距离d1的最大值大于波长λ1。
在此,各个微区112分别具有多个顶部114a以及底部116a,所谓一个微区112中的上述距离d1的最大值是指在该微区112中在分别挑选多个顶部114a当中的一个和多个底部116a当中的一个的时候所获得的该顶部114a与底部116a之间的方向D1的距离为最大的值。提供距离d1的最大值的顶部114a以及底部116a可以互相邻接,也可以互相不邻接。还有,在以大致平行于方向D1的方式切断树脂成形体100而获得的一个截面上,微区112至少具有一个大于波长λ1的距离d1,在此情况下该微区112中的距离d1的最大值成为大于波长λ1的值。
同样,在各个背面层120的微区122(微区122a,122b)中,微区122的凸部124的顶部(例如顶点)124a与凹部126的底部(例如底点)126a之间的方向D1的距离d2的最大值大于波长λ1。
另一方面,在各个中间层130的微区132(微区132a,132b)中,微区132的凸部134的顶部(例如顶点)134a与凹部136的底部(例如底点)136a之间的方向D1的距离d3均为波长λ1以下。这样的微区132具有在光学意义上平坦的形状。
作为构造发色体的对象波长,波长λ1是可见光区域的波长(例如350~700nm)。例如,距离d1,d2的最大值大于350nm,距离d3为350nm以下。另外,相对于高折射率的微区(折射率n1,厚度t1)和低折射率的微区[折射率n2(n2<n1),厚度t2]被交替层叠而形成的构造发色体,在光从垂直于该构造发色体的主面的方向进行入射的情况下,由以下所述式(1)所表示的波长λ2的光在该构造发色体上被选择性地增强从而容易作为构造色来进行观察。波长λ1更加优选为波长λ2。
波长λ2=2×(n1×t1+n2×t2)…(1)
图3是表示树脂成形体100上的表面层110的截面的一个例子的示意图(TEM照片)。在包含于表面层110的微区MD1中,在树脂成形体100的主面的相对方向上的微区MD1的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离d1大于可见光区域的波长(波长:530nm)λ3。
图4是表示树脂成形体100上的中间层130的截面的一个例子的示意图(TEM照片)。在包含于中间层130的微区MD2中,在树脂成形体100的主面的相对方向上的微区MD2的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离d3为可见光区域的波长λ3以下。
构成表面层110、背面层120以及中间层130的高分子光子晶体优选进一步含有作为嵌段共聚物以外的构成成分的在存在光聚合引发剂的条件下使含有作为单量体成分的能够溶解嵌段共聚物以及后面所述的光聚合引发剂的光聚合性单体的组合物发生光聚合从而获得的光固化性树脂(高分子化合物)。作为上述光聚合性单体,优选选自丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯的至少一种。作为上述光聚合性单体,可以是单官能性单体或者多官能性单体的任意一种,例如可以列举丙烯酸羧乙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、壬基酚聚乙二醇丙烯酸酯(NonylphenoxypolyethyleneglycolAcrylate)、丙烯酸二环茂烯酯、丙烯酸二环茂烯羟乙酯、二环戊基丙烯酸酯(DicyclopentanylAcrylate)、丙烯酸苄酯、丙烯酸苄氧基乙酯、甲基丙烯酸二环茂烯羟乙酯、甲基丙烯酸二环戊酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸辛酯、2-乙基己基醚丙烯酰酸二甘醇酯[di(ethyleneglycol)2-ethylhexyletheracrylate/2-ethylhexyldiglycolacrylate]等单官能单体;丙烯酸乙氧乙酯(diethyleneglycolacrylate)、1,4-丁二醇二丙烯酸酯(1,4-butanedioldiacrylate)、1,6-己二醇丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、EO变性双酚A二丙烯酸酯、二环戊基二丙烯酸酯、新戊二醇变性二丙烯酸三甲醇丙酯、4,4’-丙烯酰基氧基二苯乙烯(4,4-diacryloyloxystilbene)、二乙二醇甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇双甲基丙酸酯、1,6-己二醇甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇双甲基丙烯酸酯、二环戊基双甲基丙烯酸酯、新戊二醇双甲基丙烯酸酯、EO变性双酚A双甲基丙烯酸酯、三(2-丙烯酰基乙氧基)异氰酸酯、己内酯变性双季戊四醇六丙烯酸酯等多官能单体。作为上述光聚合性单体优选多官能单体,更加优选二环戊基丙烯酸酯、新戊二醇变性二丙烯酸三甲醇丙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、己内酯变性双季戊四醇六丙烯酸酯。上述光聚合性单体可以单独使用,也可以混合2种以上进行使用。光固化性树脂的含量以树脂成形体100的总质量为基准优选为40~90质量%。
另外,构成表面层110、背面层120以及中间层130的高分子光子晶体也可以含有增塑剂等其他成分。作为增塑剂例如可以列举选自邻苯二甲酸二辛酯等邻苯二甲酸酯、己二酸酯、磷酸酯、偏苯三酸酯、柠檬酸酯、环氧化合物、聚酯当中的至少一种。树脂成形体100通过含有这些增塑剂从而能够提高微相分离构造的规律性。增塑剂的含量以树脂成形体100的总质量为基准优选为5~50质量%。
(树脂成形体的制造方法)
第1实施方式所涉及的树脂成形体100的制造方法例如具备下述工序:流场(flowfield)施加工序(第1工序),在使含有嵌段共聚物、光聚合引发剂、以及能够溶解该嵌段共聚物以及光聚合引发剂的光聚合性单体的溶液介于互相相对的第1构件的主面与第2构件的主面之间的状态下,在大致平行于第1构件的主面或者第2构件的主面的至少一方的互相不同的方向上使第1构件以及第2构件相对于上述溶液相对移动,并相对上述溶液施加剪切流场(shearflowfield);光聚合工序(第2工序),在流场施加工序之后,将光照射于上述溶液从而使光聚合性单体聚合,并获得具有包含薄层状的微区的微相分离构造的树脂成形体(构造发色体)。上述制造方法也可以在流场施加工序之前进一步具备溶液调制工序。另外,上述制造方法也可以在流场施加工序与光聚合工序之间进一步具备退火(anneal)工序。
在溶液调制工序中,首先,聚合具有以上所述的聚合物链的嵌段共聚物。作为能够形成薄层状的微区的嵌段共聚物的聚合方法例如可以列举阴离子活性聚合等。
接着,使嵌段共聚物以及光聚合引发剂溶解于能够溶解嵌段共聚物以及光聚合引发剂的光聚合性单体,从而调制含有嵌段共聚物、光聚合引发剂以及光聚合性单体的聚合物溶液。聚合物溶液也可以含有上述增塑剂等其他成分。在调制这样的聚合物溶液的阶段中,嵌段共聚物即使形成没有被取向控制的状态的微相分离构造也是可以的。
聚合物溶液中的嵌段共聚物的含量从没有必要为了在制作过程中降低粘度而进行加热并且在室温条件下以一定程度的低粘度来调制具有流动性的聚合物溶液的观点出发,以聚合物溶液的总质量为基准优选为3~30质量%,更优选为5~20质量%,更加优选为7~15质量%。如果嵌段共聚物的含量不到3质量%的话,则会有在形成微相分离构造的时候的偏析力发生降低的趋势,并且会有微相分离构造的规律性发生降低的趋势。如果嵌段共聚物的含量超过了30质量%的话,则尽管偏析力增大但是因为粘度也增大,所以会有由流场施加而进行的取向控制发生困难的趋势。
光聚合引发剂是一种由活性光线照射而能够活性化的聚合引发剂。作为光聚合引发剂可以列举:分子由活性光线照射而发生开裂并成为自由基,通过引发具有光聚合性的聚合物或者单体与自由基发生聚合反应,从而使材料高分子量化(交联)并使凝胶化进行的自由基型光聚合引发剂。作为光聚合引发剂可以列举苯偶酰二甲基缩酮(Benzildimethylketal)、α-羟基烷基苯酮(α-HydroxyalkylPhenone)、α-氨基烷基苯酮等。作为光聚合引发剂更为具体的还可以列举IRGACURE651(チバ·スペシャリティ·ケミカルズ株式会社制)等。这些光聚合引发剂可以单独使用,也可以混合2种以上进行使用。光聚合引发剂的含量以光聚合性单体的总质量为基准优选为0.05~0.5质量%。
接着,参照图5并对流场施加工序作如下说明。首先,准备具有互相大致平行地进行相对的平坦的主面40a,40b的板状构件(第1构件)40、具有互相大致平行地进行相对的平坦的主面50a,50b的板状构件(第2构件)50。板状构件40,50例如为圆形状,例如由石英玻璃形成。板状构件40,50的直径优选为20~500mm。板状构件40,50的厚度优选为0.5~10mm。板状构件40,50的形状、构成材料、大小可以互为相同,也可以互为不同。
接着,将具有圆形状开口60a的圆环状(环状)的垫片60配置于板状构件40的主面40a上。垫片60优选以开口60a的中心与主面40a的中心相对的方式进行配置。垫片60的外径例如为20~500mm,垫片60的厚度可以对应于所制作的树脂成形体的厚度进行调整。
接着,在将聚合物溶液70展开于开口60a内之后,以主面40b的中心点P1以及主面50b的中心点P2不在聚合物溶液70的厚度方向上进行相对而是主面40a与主面50a互相大致平行地进行相对的方式将板状构件50配置于聚合物溶液70上。由此,聚合物溶液70以接触于主面40a以及主面50a的状态被保持于板状构件40与板状构件50之间。还有,也可以在以主面40a与主面50a成为互相大致平行的方式使板状构件40以及板状构件50进行相对配置之后,将聚合物溶液70注入到主面40a与主面50a之间。
聚合物溶液70的厚度从良好地获得为了显现作为构造发色体的发色性而必要的周期构造的观点出发,优选为超过1000μm且为3000μm以下。
接着,以使聚合物溶液70介于主面40a与主面50a之间的状态对于聚合物溶液70施加剪切流场。具体是,在大致平行于主面40a或者主面50a的至少一方的多个方向上使板状构件40以及板状构件50在互相不同的方向上相对于聚合物溶液70进行相对移动,并将剪切流场施加于聚合物溶液70。例如,如图5所示,在不通过主面40b的中心点P1以及主面50b的中心点P2并且大致垂直于主面40b,50b的基准轴A的周围相对于主面40a,50a大致平行地在方向R1上使板状构件40回旋运动并且在与方向R1相反的方向R2上使板状构件50回旋运动。板状构件40以及板状构件50优选向互相相反的方向以同一旋转速度回旋运动。
在流场施加工序中,通过相对于聚合物溶液70施加大致垂直于聚合物溶液70的厚度方向的方向(大致平行于主面40a,50a的方向)的剪切流场以及聚合物溶液70的厚度方向的剪切流场,从而在聚合物溶液70的厚度方向上具有振幅的波状的微区被形成于聚合物溶液70。
被施加于聚合物溶液70的表层部的流场在聚合物溶液70的厚度方向上从聚合物溶液70的表层部传播到中心部。在此情况下,在聚合物溶液70的厚度方向上进行传播的流场的大小根据被施加于表层部的流场的大小,伴随着从聚合物溶液70的表层部离开而发生衰减。在此情况下,被施加于聚合物溶液70的表层部的流场的大小和被施加于聚合物溶液70的中心部的流场的大小不同。因此,通过调整剪切流场的施加方向和大小,从而能够在聚合物溶液70的表层部和中心部以使微区的形状不相同的方式调整微区的形状。
在流场施加工序中,通过调整剪切流场的施加方向和大小,从而将在聚合物溶液70的厚度方向上的微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离的最大值大于可见光区域的波长的表面层110以及背面层120形成于聚合物溶液70上的板状构件40侧以及板状构件50侧的各个区域(表层部的区域),并且将在聚合物溶液70的厚度方向上的微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离为可见光区域的波长以下的中间层130形成于聚合物溶液70上的表面层110与背面层120之间的区域(中心部的区域)。
将剪切流场施加于聚合物溶液70从而获得树脂成形体100的方法并不限定于以上所述的方法,还可列举如图6、7所表示的方法。图6例示了在大致平行于主面50a的面内使板状构件50稳定运动的方法。在此,所谓“稳定运动”是指规定的运动以一定的速度被反复进行的运动,例如可以列举回旋运动、行星运动。图7例示了在大致平行于主面50a的面内使板状构件50进行振动运动的方法。还有,在图6、7中,为了方便起见而省略了板状构件50以外的构件的图示。图6的符号80是为了明确表示板状构件50的旋转运动的有无而进行标注的符号,并不是实际上所要表示的符号。
作为将剪切流场施加于聚合物溶液70从而获得树脂成形体100的方法,可以列举以下所述方法(a)~(d)。
(a)“回旋运动”:在不通过主面50b的中心点P2并且大致垂直于主面50b的基准轴A的周围使板状构件50进行回旋运动的方法[图5、图6(a)]。
(b)“行星运动”:将通过主面50b的中心点P2的轴作为基准而使板状构件50进行旋转运动并在基准轴A的周围使板状构件50进行回旋运动的方法[图6(b)]。
(c)“不伴有旋转运动(自转运动)的朝着多个方向的振动运动(往复运动)”:在一个方向上使板状构件50进行振动运动之后,在另一个方向上使板状构件50进行振动运动的方法[图7(a)]。
(d)“伴有旋转运动(自转运动)的振动运动”:将通过主面50b的中心点P2的轴作为基准而使板状构件50进行旋转运动并至少在一个轴向上使板状构件50进行振动运动的方法[图7(b)]。
在流场施加工序中,可以相对于聚合物溶液在多个方向上同时施加剪切流场,也可以相对于聚合物溶液在多个方向上多阶段地施加剪切流场。作为在多个方向上同时施加剪切流场的方法,可以列举上述方法(a)、(b)以及(d)。作为在多个方向上多阶段地施加剪切流场的方法,可以列举上述方法(c)。还有,二维排列的凹凸由上述方法(a)以及(b)而能够容易地获得,一维排列的凹凸由上述方法(c)以及(d)而能够容易地获得。
在流场施加工序中,优选以运动方向成为互相相反的方向的方式使板状构件40、50进行运动,并且分别从板状构件40、50向聚合物溶液70施加的流场在互相相反的方向上进行施加。因为分别从板状构件40、50向聚合物溶液70施加的剪切流场的大小互相大致相同且容易调整微区的形状,所以板状构件40、50的运动方法·运动条件除了运动方向之外优选互相大致相同。
在图6(a)、(b)中,从主面50b内选择基准点并在通过该基准点且大致垂直于主面50b的基准轴的周围使板状构件50回旋,但是也可以在位于板状构件50的外侧的基准轴的周围使板状构件50回旋。如图6(b)所示,优选旋转运动的旋转方向与回旋运动的回旋方向彼此为相反的方向。
如图7(a)、(b)所示,优选以相同的振动频率使板状构件40以及板状构件50在彼此相反的方向上进行单振动。另外,如图7(b)所示,优选板状构件40以及板状构件50在彼此相反的方向上以相同的旋转速度进行旋转运动,例如,将通过主面40b的中心点P1的轴作为基准而使板状构件40在一个方向上进行旋转,并且将通过主面50b的中心点P2的轴作为基准而使板状构件50在与板状构件40的旋转方向相反的方向上进行旋转。
被施加于聚合物溶液70的剪切流场的大小根据板状构件40、50的运动速度和运动时间而能够进行适当调整。在第1实施方式中板状构件40、50的运动方法·运动条件对应于聚合物溶液70的厚度而进行适当选择,但是在聚合物溶液70的厚度超过1000μm且为3000μm以下的情况下优选如以下所述进行调整。回旋运动的旋转数优选为300rpm以上且不到350rpm。振动运动的振动频率优选为25s-1以上且不到30s-1。旋转运动的旋转数优选为170rpm以上且不到200rpm。聚合物溶液70的温度优选为20~30℃,流场的施加时间优选为5~10分钟。
在退火(anneal)工序中,对具有微相分离构造的聚合物溶液实施退火,从而提高微相分离构造的规律性。作为退火温度优选为15~100℃。
在光聚合工序中,通过将活性光线(例如紫外线)照射于聚合物溶液从而使聚合物溶液中的光聚合性单体发生聚合。由此,能够保持在流场施加工序中被形成的微相分离构造并能够以简便的方法对微相分离构造实施固定化。由以上所述方法,能够制得树脂成形体100。
<第2实施方式>
(树脂成形体)
图8是表示第2实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。第2实施方式所涉及的树脂成形体(构造发色体)150除了代替中间层130而具有中间层(第3树脂层)140之外,具有与第1实施方式所涉及的树脂成形体100相同的构成。
树脂成形体150为例如圆筒状,且具有互相大致平行地进行相对的表面(第1主面)150a以及背面(第2主面)150b。在表面150a以及背面150b的相对方向D1上的树脂成形体150的厚度优选为超过1000μm且为3000μm以下。
中间层140在表面层110与背面层120之间接触于表面层110以及背面层120。中间层140的厚度优选为400~1000μm。中间层140由含有与第1实施方式的构成成分相同的构成成分的高分子光子晶体形成,并且具有微相分离构造。
中间层140的微相分离构造包含由微区142a以及微区142b构成的薄层状的微区142,且是微区142a与微区142b被交替层叠而形成的折射率周期构造。微区142a含有作为主成分的嵌段共聚物当中的一个聚合物链,微区142b含有作为主成分的嵌段共聚物当中的另一个聚合物链。中间层140的微区142分别为相对于表面150a或者背面150b的至少一方大致平行地进行取向的平板状。
(树脂成形体的制造方法)
第2实施方式所涉及的树脂成形体150的制造方法,流场施加工序与第1实施方式不同,关于其他工序(溶液调制工序、退火工序、光聚合工序等),与第1实施方式相同。
第2实施方式中的流场施加工序,剪切流场的大小与第1实施方式不同。在第2实施方式中,通过使聚合物溶液70的厚度方向的剪切流场的大小小于第1实施方式,从而相对于聚合物溶液70的中心部而在聚合物溶液70的厚度方向上进行施加的流场大小容易变小。由此,能够将包含相对于板状构件40的主面40a或者板状构件50的主面50a的至少一方大致平行地进行取向的平板状的微区的中间层140形成于聚合物溶液70上的表面层110与背面层120之间的区域(中心部的区域)。
在第2实施方式中,板状构件40、50的运动方法·运动条件对应于聚合物溶液70的厚度进行适当选择,但是在聚合物溶液70的厚度为超过1000μm且为3000μm以下的情况下优选如以下所述进行调整。回旋运动的旋转数优选为200rpm以上且不到300rpm。振动运动的振动频率优选为20s-1以上且不到25s-1。旋转运动的旋转数优选为150rpm以上且不到170rpm。聚合物溶液70的温度优选为20~30℃,流场的施加时间优选为5~10分钟。
图9是用于说明构造色的视觉辨认性的示意图,并且是用于说明在光被照射于包含薄层状的微区的构造发色体的情况下的构造色的视觉辨认性的示意图。在图9(a)、(b)中,构造发色体ST1的微区分别为相对于构造发色体ST1的主面平行地进行取向的平板状。在图9(c)中,构造发色体ST2的微区分别为在构造发色体ST2的厚度方向上具有大振幅的波状(例如在凸部的顶部与凹部的底部之间的构造发色体ST2的厚度方向的距离的最大值大于可见光区域的波长的波状的微区)。
在图9(a)中,从构造发色体ST1的厚度方向照射到主面S1的光L在构造发色体ST1的微区中在与光L的入射方向相反的方向上进行反射。在图9(a)中,从构造发色体ST1的厚度方向观察主面S1,在构造发色体ST1的微区可以观察到反射的光L。
在图9(b)中,从与构造发色体ST1的厚度方向交叉的一个方向被照射于主面S1的光L在构造发色体ST1的微区中在与构造发色体ST1的厚度方向交叉的另一个方向进行反射。在图9(b)中,从光L的入射方向观察主面S1,但是在构造发色体ST1的微区中未观察到所反射的光L。
在图9(c)中,从与构造发色体ST2的厚度方向交叉的一个方向被照射于主面S2的光L在构造发色体ST2的波状的微区中在与光L的入射方向相反的方向上进行反射。在图9(c)中,从光L的入射方向观察主面S2,且在构造发色体ST2的微区中观察到反射的光L。
即,在构造发色体具备具有大振幅的波状的微区的情况下,因为即使是在可见光区域的光从相对于构造发色体的厚度方向倾斜的方向入射到构造发色体的主面的情况下也能够观察构造色,所以能够观察构造色的角度范围充分地变大。另一方面,在微区分别为相对于构造发色体的主面平行地进行取向的平板状的情况下、及在波状的微区的振幅较小的情况(例如,在波状的微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的构造发色体的厚度方向的距离为可见光区域的波长以下的情况)下,存在从相对于构造发色体的厚度方向倾斜的方向进行入射的可见光区域的光未被充分地反射的趋势。
在树脂成形体100、150中,表面层110以及背面层120上的微区112、122分别为在方向D1上具有振幅的波状,且在各个微区112中,凸部114的顶部114a与凹部116的底部116a之间的方向D1的距离d1的最大值大于可见光区域的波长,在各个微区122中,凸部124的顶部124a与凹部126的底部126a之间的方向D1的距离d2的最大值大于可见光区域的波长。此时,即使是在可见光区域的光从相对于方向D1倾斜的方向入射到树脂成形体100、150的主面的情况下,也会因为垂直于光的入射方向的区域和以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于光的入射方向倾斜的区域容易存在于表面层110以及背面层120的微区112、122,所以在该区域能够反射光。因此,关于树脂成形体100、150,即使是可见光区域的光从相对于方向D1倾斜的方向入射到树脂成形体100、150的主面的情况,也会因为能够将在表面层110以及背面层120上进行反射的光作为构造色来加以观察,所以能够扩大可以观察构造色的角度范围。
再有,在树脂成形体100中,中间层130上的微区132分别为在方向D1上具有振幅的波状,在各个中间层130的微区132,微区132的凸部134的顶部134a与凹部136的底部136a之间的方向D1的距离d3为可见光区域的波长以下。在此情况下,与表面层110以及背面层120相比,垂直于从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向倾斜的区域难以存在于中间层130。在这样的中间层130上,虽然容易反射在方向D1上进行入射的可见光区域的光,但是与表面层110以及背面层120相比,难以反射从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。
另外,在树脂成形体150中,中间层140上的微区142分别相对于表面150a或者背面150b的至少一方大致平行地进行取向。在此情况下,与表面层110以及背面层120相比,垂直于从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域难以存在于中间层140。在这样的中间层140上,虽然容易反射在方向D1上进行入射的可见光区域的光,但是与表面层110以及背面层120相比,难以反射从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。
关于这样的树脂成形体100、150,在从方向D1观察树脂成形体100、150的主面的情况下,与在表面层110和背面层120上被反射的光一起,容易观察在中间层130或者中间层140上被反射的光,相对于此,在从相对于方向D1进行倾斜的方向观察树脂成形体100、150的主面的情况下,虽然在表面层110和背面层120上被反射的光容易被观察,但是难以观察在中间层130或者中间层140上被反射的光。因此,在树脂成形体100、150,能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在这样的树脂成形体,即使是在观察第1主面以及第2主面中的任意一个的情况下,也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在树脂成形体100、150,即使是在观察表面100a、150a以及背面100b、150b中的任意一个的情况下,也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。
<第3实施方式>
(树脂成形体)
图10是表示第3实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。第3实施方式所涉及的树脂成形体(构造发色体)200为例如圆筒状,且具有互相大致平行地进行相对的表面(第1主面)200a以及背面(第2主面)200b。树脂成形体200的厚度优选为超过1000μm且为3000μm以下。
树脂成形体200具有被配置于表面200a侧的表面层(第1树脂层)210、被配置于背面200b侧的背面层(第2树脂层)220。树脂成形体200通过按顺序层叠背面层220以及表面层210而形成。背面层220接触于表面层210。
表面层210的厚度优选为300~1000μm。背面层220的厚度优选为700~2000μm。
表面层210以及背面层220由含有与第1实施方式的构成成分相同的构成成分的高分子光子晶体形成。表面层210以及背面层220具有微相分离构造。表面层210的微相分离构造包含由微区212a以及微区212b构成的薄层状的微区212,且是微区212a与微区212b被交替层叠而形成的折射率周期构造。背面层220的微相分离构造包含由微区222a以及微区222b构成的薄层状的微区222,且是微区222a与微区222b被交替层叠而形成的折射率周期构造。
表面层210的微区212分别为在表面200a以及背面200b的相对方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。微区212分别沿着大致垂直于方向D1的方向交替具有在方向D1上突出的凸部214和在方向D1上凹陷的凹部216。同样,背面层220的微区222分别为在方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。微区222分别沿着大致垂直于方向D1的方向交替具有在方向D1上突出的凸部224和在方向D1上凹陷的凹部226。
微区212以及微区222具有二维排列或者一维排列的凹凸。另外,各个微区的波长轴优选为与表面200a或者背面200b的至少一方大致平行。各个微区优选在方向D2以及方向D3上具有各向同性(isotropic)地弯曲的凹凸,凹凸的持续长优选为在方向D2以及方向D3上长。
在各个表面层210以及背面层220的微区,微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的方向D1的距离根据与第1实施方式相同的波长λ1进行调整。具体是,在各个表面层210的微区212,微区212的凸部214的顶部(例如顶点)214a与凹部216的底部(例如底点)216a之间的方向D1的距离d4的最大值大于波长λ1。
另一方面,在各个背面层220的微区222,微区222的凸部224的顶部(例如顶点)224a与凹部226的底部(例如底点)226a之间的方向D1的距离d5均为波长λ1以下。这样的微区222具有光学意义上平坦的形状。
作为构造发色体的对象波长,波长λ1是可见光区域的波长(例如350~700nm)。例如,距离d4的最大值大于350nm,距离d5为350nm以下。波长λ1更加优选为波长λ2。
(树脂成形体的制造方法)
第3实施方式所涉及的树脂成形体200的制造方法,流场施加工序与第1实施方式不同,关于其他工序(溶液调制工序、退火工序、光聚合工序等),与第1实施方式相同。
第3实施方式所涉及的树脂成形体200的制造方法例如具备下述工序:流场施加工序(第1工序),在使含有嵌段共聚物、光聚合引发剂、能够溶解该嵌段共聚物以及光聚合引发剂的光聚合性单体的溶液介于互相相对的第1构件的主面与第2构件的主面之间的状态下,在大致平行于第1构件的主面或者第2构件的主面的至少一方的互相不同的方向上相对于上述溶液使第1构件以及第2构件相对移动,并相对上述溶液施加剪切流场;光聚合工序(第2工序),在流场施加工序之后将光照射于上述溶液从而使光聚合性单体聚合,并获得具有包含薄层状的微区的微相分离构造的树脂成形体(构造发色体)。
接着,使用图11,对流场施加工序进行说明。在流场施加工序中,首先,与第1实施方式相同,准备具有互相大致平行地进行相对的平坦的主面40a,40b的板状构件(第1构件)40、具有互相大致平行地进行相对的平坦的主面50a,50b的板状构件(第2构件)50,之后,将具有圆形状的开口60a的圆环状(环状)的垫片60配置于板状构件40的主面40a上。接着,在将聚合物溶液70展开于开口60a内之后,以主面40b的中心点P1以及主面50b的中心点P2不在聚合物溶液70的厚度方向上进行相对而是主面40a与主面50a互相大致平行地进行相对的方式将板状构件50配置于聚合物溶液70上,从而使聚合物溶液70介于主面40a与主面50a之间。接着,在使聚合物溶液70介于主面40a与主面50a之间的状态下相对于聚合物溶液70施加剪切流场。具体是,在大致平行于主面40a或者主面50a的至少一方的多个方向上相对于聚合物溶液70使板状构件40或者板状构件50相对移动,并将剪切流场施加于聚合物溶液70。例如,如图5所示,固定板状构件40并在通过主面40b的中心点P1并且大致垂直于主面40b,50b的基准轴A的周围相对于主面40a,50a大致平行地在方向R1上使板状构件50回旋运动。还有,也可以固定板状构件50并使板状构件40回旋运动。
被施加于聚合物溶液70的表面(板状构件50侧的面)的流场在聚合物溶液70的厚度方向上从聚合物溶液70的表面传播到背面(板状构件40侧的面)。在此情况下,在聚合物溶液70的厚度方向上进行传播的流场的大小根据被施加于聚合物溶液70的表面的流场的大小,伴随着从聚合物溶液70的表面离开而发生衰减。在此情况下,被施加于聚合物溶液70的表面侧的区域的流场的大小和被施加于背面侧的区域的流场的大小不同。因此,通过调整剪切流场的施加方向和大小,从而能够在聚合物溶液70的表面侧的区域和背面侧的区域以使微区的形状不同的方式进行调整。
在流场施加工序中,通过调整剪切流场的施加方向和大小,从而将在聚合物溶液70的厚度方向上的微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离的最大值大于可见光区域的波长的表面层210形成于聚合物溶液70上的表面侧的区域,并且将在聚合物溶液70的厚度方向上的微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离为可见光区域的波长以下的背面层220形成于聚合物溶液70上的背面侧的区域。
将剪切流场施加于聚合物溶液70从而获得树脂成形体200的方法并不限定于以上所述的方法,还可列举如上述图6、7所表示的方法。在第3实施方式中,板状构件40、50的运动方法·运动条件对应于聚合物溶液70的厚度进行适当选择,但是在聚合物溶液70的厚度为超过1000μm且为3000μm以下的情况下优选如以下所述进行调整。回旋运动的旋转数优选为300rpm以上且不到350rpm。振动运动的振动频率优选为25s-1以上且不到30s-1。旋转运动的旋转数优选为170rpm以上且不到200rpm。聚合物溶液70的温度优选为20~30℃,流场的施加时间优选为5~10分钟。
<第4实施方式>
(树脂成形体)
图12是表示第4实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。第4实施方式所涉及的树脂成形体(构造发色体)250除了代替背面层220而具有背面层(第2树脂层)230之外,具有与第3实施方式所涉及的树脂成形体200相同的构成。
树脂成形体250为例如圆筒状,且具有互相大致平行地进行相对的表面(第1主面)250a以及背面(第2主面)250b。在表面250a以及背面250b的相对方向D1上的树脂成形体250的厚度优选为超过1000μm且为3000μm以下。
树脂成形体250通过按顺序层叠背面层230以及表面层210而形成。背面层230接触于表面层210。背面层230的厚度优选为700~2000μm。背面层230由含有与第1实施方式的构成成分相同的构成成分的高分子光子晶体形成,并且具有微相分离构造。
背面层230的微相分离构造包含由微区232a以及微区232b构成的薄层状的微区232,且是微区232a与微区232b被交替层叠而形成的折射率周期构造。微区232a含有作为主成分的嵌段共聚物当中的一个聚合物链,微区232b含有作为主成分的嵌段共聚物当中的另一个聚合物链。背面层230的微区232分别为相对于表面250a或者背面250b的至少一方大致平行地进行取向的平板状。
(树脂成形体的制造方法)
第4实施方式所涉及的树脂成形体250的制造方法,流场施加工序与第3实施方式不同,关于其他工序(溶液调制工序、退火工序、光聚合工序等),与第1实施方式相同。
第4实施方式中的流场施加工序,剪切流场的大小与第3实施方式不同。在第4实施方式中,通过使聚合物溶液70厚度方向的剪切流场的大小小于第3实施方式,从而相对于聚合物溶液70上的背面侧的区域在聚合物溶液70的厚度方向上进行施加的流场的大小容易变小。由此,能够将包含相对于板状构件40的主面40a或者板状构件50的主面50a的至少一方大致平行地进行取向的平板状的微区的背面层230形成于聚合物溶液70上的背面侧的区域。
在第4实施方式中,板状构件40、50的运动方法·运动条件对应于聚合物溶液70的厚度进行适当选择,但是在聚合物溶液70的厚度为超过1000μm且为3000μm以下的情况下优选如以下所述进行调整。回旋运动的旋转数优选为200rpm以上且不到300rpm。振动运动的振动频率优选为20s-1以上且不到25s-1。旋转运动的旋转数优选为150rpm以上且不到170rpm。聚合物溶液70的温度优选为20~30℃,流场的施加时间优选为5~10分钟。
在树脂成形体200、250中,表面层210上的微区212分别为在方向D1上具有振幅的波状,且在各个微区212,凸部214的顶部214a与凹部216的底部216a之间的方向D1的距离d4的最大值大于可见光区域的波长。此时,即使是在可见光区域的光从相对于方向D1进行倾斜的方向入射到树脂成形体200、250的主面的情况下,也会因为垂直于光的入射方向的区域和以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于光的入射方向进行倾斜的区域容易存在于表面层210的微区212,所以在该区域能够反射光。因此,关于树脂成形体200、250,即使是可见光区域的光从相对于方向D1进行倾斜的方向入射到树脂成形体200、250的主面的情况,也会因为能够将在表面层210上进行反射的光作为构造色来加以观察,所以能够扩大可以观察构造色的角度范围。
再有,在树脂成形体200中,背面层220上的微区222分别为在方向D1上具有振幅的波状,在各个背面层220的微区222,微区222的凸部224的顶部224a与凹部226的底部226a之间的方向D1的距离d5为可见光区域的波长以下。在此情况下,与表面层210相比,垂直于从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域难以存在于背面层220。在这样的背面层220上,虽然容易反射在方向D1上进行入射的可见光区域的光,但是与表面层210相比,难以反射从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。
另外,在树脂成形体250中,背面层230上的微区232分别相对于表面250a或者背面250b的至少一方大致平行地进行取向。在此情况下,与表面层210相比,垂直于从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光的入射方向的区域、及以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于该光的入射方向进行倾斜的区域难以存在于背面层230。在这样的背面层230上,虽然容易反射在方向D1上进行入射的可见光区域的光,但是与表面层210相比,难以反射从相对于方向D1倾斜的方向进行入射的可见光区域的光。
关于这样的树脂成形体200、250,在从方向D1观察树脂成形体200、250的主面的情况下,与在表面层210上被反射的光一起容易观察在背面层220或者背面层230上被反射的光,相对于此,在从相对于方向D1进行倾斜的方向观察树脂成形体200、250的主面的情况下虽然在表面层210上被反射的光容易被观察,但是难以观察在被面层220或者被面层230上被反射的光。因此,在树脂成形体200、250,能够观察对应于观察角度的各种的构造色。另外,在树脂成形体200、250,即使是在观察表面200a,250a以及背面200b,250b中的任意一个的情况下也能够扩大可以观察构造色的角度范围,并且能够观察对应于观察角度的各种的构造色。
<第5实施方式>
(树脂成形体)
图13是表示第5实施方式所涉及的树脂成形体的模式截面图。第5实施方式所涉及的树脂成形体(构造发色体)300为例如圆筒状,且具有互相大致平行地进行相对的表面(第1主面)300a以及背面(第2主面)300b。树脂成形体300的整体由树脂层310所构成,树脂成形体300的厚度(树脂层310的厚度)优选为超过1000μm且为3000μm以下。
树脂层310由含有与第1实施方式的构成成分相同的构成成分的高分子光子晶体形成。树脂层310具有微相分离构造。树脂层310的微相分离构造包含由微区312a以及微区312b构成的薄层状的微区312,且是微区312a与微区312b被交替层叠而形成的折射率周期构造。
树脂层310的微区312分别为在表面300a以及背面300b的相对方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。微区312分别沿着大致垂直于方向D1的方向交替具有在方向D1上突出的凸部314和在方向D1上凹陷的凹部316。
微区312具有与第1实施方式相同的二维排列或者一维排列的凹凸。另外,各个微区的波长轴优选为与表面300a或者背面300b的至少一方大致平行。各个微区优选在方向D2以及方向D3上具有各向同性(isotropic)地弯曲的凹凸,凹凸的持续长优选为在方向D2以及方向D3上长。
在各个树脂层310的微区,微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的方向D1的距离d5根据与第1实施方式相同的波长λ1进行调整。具体是,在各个树脂层310的微区312,微区312的凸部314的顶部(例如顶点)314a与凹部316的底部(例如底点)316a之间的方向D1的距离d6的最大值大于波长λ1。作为构造发色体的对象波长,波长λ1是可见光区域的波长(例如350~700nm)。例如,距离d6的最大值大于350nm。波长λ1更加优选为波长λ2。
(树脂成形体的制造方法)
第5实施方式所涉及的树脂成形体300的制造方法,流场施加工序与第3实施方式不同,关于其他工序(溶液调制工序、退火工序、光聚合工序等),与第1实施方式相同。
第5实施方式中的流场施加工序,剪切流场的大小与第1实施方式不同。在第5实施方式中,通过相比于第1实施方式增大聚合物溶液70的厚度方向的剪切流场的大小,从而以遍及聚合物溶液70的整体施加一定以上的流场的方式进行调整。即,在流场施加工序中,通过调整剪切流场的施加方向和大小,从而在聚合物溶液70的整体上形成聚合物溶液70的厚度方向上的微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的距离的最大值大于可见光区域的波长的树脂层310。
在第5实施方式中,板状构件40、50的运动方法·运动条件对应于聚合物溶液70的厚度进行适当选择,但是在聚合物溶液70的厚度为超过1000μm且为3000μm以下的情况下优选如以下所述进行调整。回旋运动的旋转数优选为350rpm~400rpm。振动运动的振动频率优选为30~35s-1。旋转运动的旋转数优选为200~250rpm。聚合物溶液70的温度优选为20~30℃,流场的施加时间优选为5~10分钟。
在树脂成形体300中,微区312分别为在方向D1上具有振幅的波状,且在各个微区312,凸部314的顶部314a与凹部316的底部316a之间的方向D1的距离d6的最大值大于可见光区域的波长。此时,即使是在可见光区域的光从相对于方向D1进行倾斜的方向入射到表面300a或者背面300b的情况下,也会因为垂直于光的入射方向的区域和以满足布拉格(Bragg)反射条件的程度相对于光的入射方向进行倾斜的区域容易存在于树脂层310的微区312,所以在该区域能够反射光。因此,关于树脂成形体300,即使是可见光区域的光从相对于方向D1进行倾斜的方向入射到表面300a或者背面300b的情况,也会因为能够将在树脂层310上进行反射的光作为构造色来加以观察,所以能够扩大可以观察构造色的角度范围。
另外,在树脂成形体300中,在从方向D1观察表面300a和背面300b的情况下以及在从相对于方向D1进行倾斜的方向观察表面300a和背面300b的情况下,因为相对于观察方向垂直的区域容易存在于树脂层310的微曲312,所以不管观察角度如何均能够观察均匀的构造色。
本发明并不限定于以上所述的实施方式,各种各样的变形方式是可以的。例如,在树脂成形体150中中间层140接触于表面层110以及背面层120,但是可以进一步将中间层A(第4树脂层)配置于表面层110与中间层140之间,也可以进一步将中间层B(第5树脂层)配置于背面层120与中间层140之间。中间层A接触于表面层110以及中间层140,中间层B接触于背面层120以及中间层140。中间层A、B由含有与第1实施方式的构成成分相同的构成成分的高分子光子晶体形成,并且具有微相分离构造。中间层A、B的微相分离构造包含薄层状的微区,且该微区分别为在方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。与中间层130相同,在各个中间层A、B的微区,微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的方向D1的距离均为波长λ1以下。这样的中间层A、B能够通过调节板状构件40、50的运动方法·运动条件并且调整聚合物溶液70的厚度方向的剪切流场的大小而得到。
另外,在树脂成形体250中背面层230接触于表面层210,但是也可以进一步将中间层C(第3树脂层)配置于表面层210与背面层230之间。中间层C接触于表面层210与背面层230。中间层C由含有与第1实施方式的构成成分相同的构成成分的高分子光子晶体构成,并且具有微相分离构造。中间层C的微相分离构造包含薄层状的微区,且该微区分别为在方向D1上具有振幅的波状(凹凸形状)。与背面层220相同,在各个中间层C的微区,微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的方向D1的距离均为波长λ1以下。这样的中间层C能够通过调节板状构件40、50的运动方法·运动条件并且调整聚合物溶液70的厚度方向的剪切流场的大小而得到。
再有,树脂成形体的形状只要是具有互相相对的主面的形状即可,并不局限于主面互相大致平行地进行相对。树脂成形体的形状并局限于圆筒状,可以是长方体形状、立方体形状、椭圆体形状以及球状等,也可以是杯状、盘碟状以及托盘状。另外,板状构件40、50以及垫片60的开口60a并不限定于圆形,例如也可以是矩形状。
再有,在上述的实施方式中使用互相相对的2个板状构件40、50,但是也可以使用3个以上的板状构件来将剪切流场施加于聚合物溶液70。例如,也可以将2个板状构件配置于聚合物溶液之上并使各个板状构件运动从而将剪切流场施加于聚合物溶液70。
另外,树脂成形体100、150、200、250、300的制作方法并不局限于以上所述方法,也可以将剪切流场施加于被充填于成形用模具的聚合物溶液。
Claims (7)
1.一种树脂成形体,其特征在于:
具有互相相对的第1主面以及第2主面,
所述树脂成形体具有含有嵌段共聚物的第1树脂层,
所述第1树脂层具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第1树脂层的所述微区分别为在所述第1主面以及所述第2主面的相对方向上具有振幅的波状,
在各个所述第1树脂层的所述微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的所述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长。
2.如权利要求1所述的树脂成形体,其特征在于:
所述树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层以及第3树脂层,
所述第1树脂层被配置于所述第1主面侧,
所述第2树脂层被配置于所述第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第3树脂层被配置于所述第1树脂层与第2树脂层之间并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第2树脂层以及所述第3树脂层的所述微区分别为在所述相对方向上具有振幅的波状,
在各个所述第2树脂层的所述微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的所述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长,
在各个所述第3树脂层的所述微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的所述相对方向上的距离为可见光区域的波长以下。
3.如权利要求1所述的树脂成形体,其特征在于:
所述树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层以及第3树脂层,
所述第1树脂层被配置于所述第1主面侧,
所述第2树脂层被配置于所述第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第3树脂层被配置于所述第1树脂层与第2树脂层之间并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第2树脂层的所述微区分别为在所述相对方向上具有振幅的波状,
在各个所述第2树脂层的所述微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的所述相对方向上的距离的最大值大于可见光区域的波长,
所述第3树脂层的所述微区分别相对于所述第1主面或者所述第2主面的至少一方平行地进行取向。
4.如权利要求1所述的树脂成形体,其特征在于:
所述树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层,
所述第1树脂层被配置于所述第1主面侧,
所述第2树脂层被配置于所述第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第2树脂层的所述微区分别为在所述相对方向上具有振幅的波状,
在各个所述第2树脂层的微区中,该微区的凸部的顶部与凹部的底部之间的所述相对方向上的距离为可见光区域的波长以下。
5.如权利要求1所述的树脂成形体,其特征在于:
所述树脂成形体进一步具有包含嵌段共聚物的第2树脂层,
所述第1树脂层被配置于所述第1主面侧,
所述第2树脂层被配置于所述第2主面侧,并且具有包含薄层状的微区的微相分离构造,
所述第2树脂层的所述微区分别相对于所述第1主面或者所述第2主面的至少一方平行地进行取向。
6.如权利要求1所述的树脂成形体,其特征在于:
所述树脂成形体由所述第1树脂层所构成。
7.如权利要求1~6中任意一项所述的树脂成形体,其特征在于:
所述树脂成形体的所述相对方向上的厚度为超过1000μm且为3000μm以下。
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