CN104204250A - 压模用铝母模及其制造方法、压模及其制造方法、物品的制造方法、和防反射物品 - Google Patents

压模用铝母模及其制造方法、压模及其制造方法、物品的制造方法、和防反射物品 Download PDF

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Abstract

使用一种压模用铝母模,该铝母模含有铝和镁、用于制造表面具有微细凹凸结构的压模,其中,镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,且该压模用铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为10个/1000μm2以下。

Description

压模用铝母模及其制造方法、压模及其制造方法、物品的制造方法、和防反射物品
技术领域
本发明涉及压模用铝母模及其制造方法、压模及其制造方法、物品的制造方法、和防反射物品。
本申请主张2012年3月30日在日本提出申请的特愿2012-078812号的优先权,在此引用其全部内容。
背景技术
近年来,进行了通过设置具有将凹凸结构的周期控制在可见光的波长以下的微细凹凸结构的防反射结构,从而减少电视、手机等的液晶面的反射光的研究。
作为设置具有微细凹凸结构的防反射结构的方法之一,采用如下方法:对铝合金进行铸造和塑性加工等而得到的铝母模的表面实施阳极氧化处理来形成微细凹凸结构,将该凹凸部转印到由树脂等成形材料,从而制造防反射物品(转印物)。另外,作为通过阳极氧化处理形成的凹凸图案,报告有圆锥、四棱锥等锥形体。
对铝母模的表面实施阳极氧化处理,以该表面为铸模(压模)制造转印物时,由于压模表面直接反映在转印物上,因此其表面的品质是重要的。
作为对压模的表面品质产生影响的因素,可列举出铝母模中的“第2相颗粒”、“晶体粒度”、“晶体取向”、铝母模原材料的“镜面研磨性”。并且,认为第2相颗粒具有与其它项目(晶体粒度、晶体取向、镜面研磨性)相反的一面。
需要说明的是,“第2相颗粒”是指形成与铝母相不同的相的颗粒,例如可列举出铝合金中的铁(Fe)、硅(Si)系化合物等。
一般而言,第2相颗粒等异物存在于铝母模的表面时,阳极氧化处理时形成不连续的凸部、或第2相颗粒脱落形成凹状缺陷而在压模的表面产生缺陷。使用该压模进行转印时,压模的缺陷部分对应的转印部分形成不连续的凹凸,透射光散射、转印物的防反射性降低。
由此,第2相颗粒的存在对转印物的品质产生影响。尤其是铝母模、压模的表面上的第2相颗粒的圆当量直径(以下,称“当量直径”。)大于可见光的波长时,所得到的转印物的雾度(雾值)大幅上升。另外,即使是第2相颗粒的当量直径小于可见光的波长的情况下,若第2相颗粒大量存在,转印物的雾度也会上升。
因此,理想的是,可以形成压模的表面缺陷的铝母模中的第2相颗粒尽可能的少。为了减少第2相颗粒,使用作为第2相颗粒来源的添加元素、杂质少的高纯度的铝即可,例如提出有使用纯度99.99%的纯铝的压模(例如参照专利文献1)。
但是,高纯度的铝的晶粒在铸造工序、塑性加工工序、热处理(退火)工序中容易粗大化。肉眼明显可见的粗晶粒在氧化覆膜上也形成同样的晶界纹理,模压得到的转印物上也转印了该图案,转印物的外观受损。
所以,在即将铸造前的熔液中添加微细化剂(例如铝-钛-硼合金(Al-Ti-B系合金))从而可以使铸造组织微细,高纯度的铝的情况下却难以微细化而存在微细化剂的添加量增加的倾向。其结果,添加物引起第2相颗粒(例如二硼化钛(TiB2))增加,有损压模的表面品质。
作为解决这些问题的铝母模,提出了如下的压模用铝母模:将铝熔液所包含的镁(Mg)的含量限制为0.5~3质量%、而且包含杂质、Mg以外的元素的含量限制为总计500ppm以下,从而具有微细且取向均一的晶粒、并且由于极力减少杂质含量而抑制了第2相颗粒的出现(析出)(例如参照专利文献2)。根据专利文献2,通过对该压模用铝母模实施阳极氧化处理,从而可以形成不定向的均一纹理的凹凸转印面。
现有专利文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-156695号公报
专利文献2:国际公开第2011/030850号
发明内容
发明要解决的问题
然而,如专利文献2所述,含有Mg的铝母模具有微细且不定向的晶粒,但仔细观察对该铝母模实施阳极氧化处理而制作的压模的表面结构转印得到的转印物时,判明例如图6所示地大量存在微小的凸状缺陷D。需要说明的是,对于转印物的凸状缺陷D有时根据其形状而称作糖果状缺陷。
转印物的凸状缺陷大多是小于可见光波长的缺陷,但如上述地大量存在时,在转印物表面引起漫反射而带来转印物的雾度的上升。另外,在转印到树脂等时,树脂埋入到作为转印物的凸状缺陷的反转结构的压模表面的凹状缺陷中,有时成为转印物粘附于压模而变得难以剥离、不能连续转印这种不良的原因。因此,需要尽可能减少转印物的凸状缺陷等的发生。
本发明是鉴于上述的情况而完成的,提供可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模的压模用铝母模基材及其制造方法。另外,提供可以制造凸状缺陷少的转印物的压模及其制造方法。还提供一种凸状缺陷少的物品的制造方法。另外,提供一种凸状缺陷少的防反射物品。
用于解决问题的方案
本发明人等经过深入研究,结果彻底查明含有Mg的铝母模的情况下在第2相颗粒之中尤其是Mg与Si结合形成的硅化镁(Mg2Si)是转印物的凸状缺陷(糖果状缺陷)的最大原因。Mg容易固溶,但在特定的浓度、温度范围下与Si、其它元素形成第2相颗粒。所以,发现通过限定与Mg键合形成第2相颗粒的Si、其它元素的含量、进一步限定铝母模表面上的Mg2Si的个数,从而可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模,从而完成本发明。
本发明具有以下的特征。
<1>一种压模用铝母模,该铝母模含有铝和镁、用于制造表面具有微细凹凸结构的压模,其中,
镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,
且该压模用铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为10个/1000μm2以下。
<2>根据<1>所述的压模用铝母模,其中,当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为8个/1000μm2以下。
<3>一种压模的制造方法,其对<1>或<2>所述的压模用铝母模实施阳极氧化处理来形成微细凹凸结构。
<4>一种物品的制造方法,其中,使用由<3>或下述<10>所述的压模的制造方法制造的压模、或者使用下述<11>所述的压模,将形成在该压模的表面的微细凹凸结构转印到物品主体的表面。
<5>一种压模用铝母模的制造方法,其为在表面具有微细凹凸结构的压模的制造中使用的铝母模的制造方法,其中具有:
铸造工序,铸造镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下的铝合金;
塑性加工工序,对铸造得到的铝合金进行塑性加工;
热处理工序,在400℃以上经过对塑性加工的铝合金进行热处理;以及
冷却工序,在300~400℃的温度范围将经过热处理的铝合金以100℃/小时以上的冷却速度冷却。
<6>根据<5>所述的压模用铝母模的制造方法,其中,前述热处理工序中,在600℃以下对经过塑性加工的铝合金进行热处理。
<7>根据<5>或<6>所述的压模用铝母模的制造方法,其中,前述冷却工序中,在300~400℃的温度范围将经过热处理的铝合金以300℃/小时以上的冷却速度冷却。
<8>根据<5>~<7>中任一项所述的压模用铝母模的制造方法,其中,向前述铝合金中添加5~150质量ppm的钛以及1~30质量ppm的硼和碳中的至少一者来进行铸造工序。
<9>根据<5>~<8>中任一项所述的压模用铝母模的制造方法,其中,前述塑性加工工序是对铸造得到的铝合金进行锻造处理,从而使平均晶体粒径为100μm以下的工序。
<10>一种压模的制造方法,其对由<5>~<9>中任一项所述的压模用铝母模的制造方法制造的压模用铝母模实施阳极氧化处理来形成微细凹凸结构。
<11>一种压模,该压模用于制造表面具有微细凹凸结构的物品,其具有:
铝母模;以及
微细凹凸结构,其形成在前述铝母模的表面,细孔间的平均间隔为可见光的波长以下,
前述铝母模中镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,且该压模的表面上的当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为10个/1000μm2以下。
<12>一种防反射物品,该防反射物品具有透明基材以及形成在该透明基材上形成、由平均间隔为可见光的波长以下的多个突起构成的微细凹凸结构,
前述微细凹凸结构的表面上的当量直径为500nm以上的凸状缺陷的个数为20个/1000μm2以下。
<13>根据<12>所述的防反射物品,其中,前述凸状缺陷的个数为10个/1000μm2以下。
<14>根据<12>或<13>所述的防反射物品,其中,雾度为0.5%以下。
发明的效果
若使用本发明的压模用铝母模,则可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。
另外,根据本发明的压模用铝母模的制造方法,可以得到压模用铝母模,其可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。
另外,根据本发明的压模的制造方法,可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。
另外,若使用本发明的压模,则可以制造凸状缺陷少的转印物。
另外,根据本发明的物品的制造方法,可以得到凸状缺陷少的物品。
另外,本发明的防反射物品的凸状缺陷少。
附图说明
图1为表示热处理条件与Mg2Si的析出的关系的相关图。
图2为通过理论计算求出冷却速度与Mg2Si的析出的关系的相关图。
图3为表示压模用铝母模的表面形成有具有多个细孔的氧化覆膜的压模的制造工序的截面图。
图4为表示物品的制造装置的一个例子的结构图。
图5为表示物品的一个例子的截面图。
图6为表面形成有凸状缺陷(糖果状缺陷)的转印物的电子显微镜照片。
具体实施方式
本说明书中,“铝母模原材料”是指铸造工序之后、且塑性加工工序之前的铝合金,“铝母模”是指塑性加工工序后进行切削等、即将实施阳极氧化处理前的铝合金。
另外,“细孔”是指压模用铝母模的表面的氧化覆膜中形成的微细凹凸结构的凹部。
另外,“微细凹凸结构”是指凸部或凹部的平均间隔为纳米级的结构。
另外,“(甲基)丙烯酸酯”是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的统称。
另外,“活性能量射线”是指可见光线、紫外线、电子射线、等离子体、热线(红外线等)等。
“压模用铝母模”
本发明的压模用铝母模(以下,简称为“铝母模”。)是在表面具有微细凹凸结构的压模的制造中使用的母模,由含有铝(Al)和镁(Mg)的铝材料形成。另外,也可以含有Al和Mg以外的元素。
本发明的铝母模中Mg的含量为0.1~3质量%、硅(Si)的含量为100质量ppm以下、Al和Mg以外的元素的含量总计为500质量ppm以下、余量为Al。
在66~180℃的温度范围下,Mg容易与Al键合形成第2相颗粒(Al3Mg2等Al-Mg系化合物)。
在铝母模的制造工序中,尤其是热锻、热处理工序(退火)在再结晶温度(300℃)以上进行,其升温和冷却过程虽然只是短时间,但铝材料仍被暴露在66~180℃的温度范围,因此此时会形成第2相颗粒(Al3Mg2等)。
另外,铝母模含有Mg对压模的使用条件也产生影响。例如,由于氧化覆膜的劣化导致压模的寿命将尽时,可通过切削去除压模表面的氧化覆膜并再次阳极氧化处理而使压模再生。然而,压模的使用温度为66~180℃时,压模的表面附近容易形成第2相颗粒(Al3Mg2等),因此压模的再生变得困难,成本也随之提高。或者,为了进行压模的再生,将压模的使用温度限定为66~180℃以外。
因此,使铝母模中Mg的含量为3质量%以下。Mg的含量超过3质量%时,66~180℃的温度范围下与Al键合形成第2相颗粒(Al3Mg2等)的比例增高,该第2相颗粒在阳极氧化处理时脱落而成为压模表面的凹状缺陷。尤其,为了抑制Mg的固溶强化产生的变形阻力、减少后述塑性加工工序的费用,优选将Mg的含量设为2质量%以下。
但是,Mg的浓度变得过低时,后述铸造工序中晶粒的粒状化所需的微细化剂的添加量变得非常多,所包含的第2相颗粒造成不良影响。为了用适量的微细化剂使晶粒粒状化,Mg的含量设置为0.1质量%以上。
需要说明的是,通过Mg和微细化剂的添加而粒状化,而由于Mg量多时成为更微细的铸造组织,因而当晶粒的微细化要求高时,优选将Mg的含量设置为0.5质量%以上。
另外,认为将Mg的含量设定为不足0.1质量%,换来后述塑性加工工序中锻造的加工度提高,增加作为再结晶的驱动力的应变的蓄积而进行晶粒的微细化,但这种情况招致锻造费用的增加。
Si的含量为100质量ppm以下。Si的含量超过100质量ppm时,变得容易与Mg键合形成硅化镁(Mg2Si)。另外,进行后述热处理工序时,根据热处理条件有时Si变得难以固溶而造成Mg2Si的形成。
然而,Al中存在几乎不固溶、单独也可构成第2相颗粒的原因的元素(铁(Fe)、锰(Mn)等)、高温下固溶但室温下以第2相颗粒的形式存在的元素(铜(Cu)等)。这些元素以第2相颗粒的形式存在时,成为转印物的凸状缺陷的原因。
若铝母模中Al和Mg以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,则可以减少这些元素以第2相颗粒的形式存在的比例,因此可以得到抑制了凹状缺陷的压模。
另外,本发明的铝母模优选添加5~150质量ppm的钛(Ti)以及1~30质量ppm的硼(B)和碳(C)中的至少一者。关于Ti、B、C,作为使铸造组织的微细化容易进行的微细化剂,以Al-Ti-B系母合金或Al-Ti-C系母合金的形式添加。需要说明的是,“添加5~150质量ppm的Ti、1~30质量ppm的B和C中的至少一者”是指,添加微细化剂,使铝母模中Ti的含量与添加前相比上升至5~150质量ppm的量、B和C中的至少一者的含量与添加前相比上升至1~30质量ppm的量。
铝母模中Ti的含量与添加前相比上升为不足5质量ppm、B和C中的至少一者的含量与添加前相比上升为不足1质量ppm时,不能充分得到作为微细化剂的微细化效果。另一方面,Ti的含量与添加前相比上升为超过150质量ppm、B和C中的至少一者的含量与添加前相比上升为超过30质量ppm时,变得容易形成二硼化钛(TiB2)、碳化钛(TiC)等第2相颗粒。尤其,若Ti的含量与添加前相比上升为30质量ppm以下、B和C中的至少一者的含量与添加前相比上升为6质量ppm以下,则可以进一步抑制TiB2、TiC等第2相颗粒的形成。
其中,添加Ti、B、C时,使包括这些Ti、B、C和Si在内的Al和Mg以外的元素的含量总计为500质量ppm以下。
如上所述,认为铝母模中的第2相颗粒在阳极氧化处理时脱落是压模表面的凹状缺陷的原因之一。尤其是含有Mg的铝母模中,最有问题是第2相颗粒之中的Mg2Si。
大多数的Mg2Si的大小为当量直径10~250nm、为可见光的波长以下。但是,Mg2Si大量存在时,与存在比可见光的波长大的颗粒的情况同样,该颗粒的存在成为招致转印物的凸状缺陷、使雾度上升的原因。另外,存在Mg2Si的颗粒与铝之间发生腐蚀、形成比较大的凹部而使Mg2Si脱落的情况,即存在尽管Mg2Si的颗粒自身的尺寸小,压模、转印物上却形成尺寸比较大的缺陷。
需要说明的是,凸状缺陷是指图6所示那样的当量直径为500nm以上的糖果状的突起。
因此,对于本发明的铝母模,其表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数为10个/1000μm2以下。铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数超过10个/1000μm2时,在将由本发明的铝母模得到的压模的表面结构转印而成的转印物的表面形成大量的凸状缺陷、雾度上升。上述Mg2Si的个数优选为8个/1000μm2以下。另外,转印物的雾度优选为0.5%以下、更优选为0.3%以下。
需要说明的是,本发明中当量直径是指具有与颗粒的投影面积相同面积的圆的直径。
<作用效果>
以上说明的本发明的铝母模的Mg的含量为0.1~3质量%、Si的含量为100质量ppm以下、Al和Mg以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,因此可以抑制作为压模表面的凹状缺陷的原因的第2相颗粒的形成。另外,第2相颗粒之中特别有问题的Mg2Si的个数也为10个/1000μm2以下,因此若使用本发明的铝母模,则可以制造抑制了凹状缺陷的压模。
“压模用铝母模的制造方法”
铝母模通常经过铸造工序和塑性加工工序来制造。
为了使铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数为10个/1000μm2以下,可以在塑性加工工序之后以特定的条件进行热处理工序和冷却工序、或降低铝母模原材料中的Si的含量。
以下,对于铝母模的制造方法的一实施方式例进行具体说明。
本实施方式例的铝母模的制造方法具有:铸造工序,铸造作为铝母模的原料的铝合金;塑性加工工序,对铸造得到的铝合金进行塑性加工;热处理工序,对经过塑性加工的铝合金进行热处理;冷却工序,将经过热处理的铝合金冷却;和切削工序,将冷却了的铝合金切削成所期望的形状。
(铸造工序)
铸造工序是铸造铝合金的工序。作为铸造工序的条件,没有特别的限定。
作为铝合金,使用如下的锭(铸锭):Mg的含量为0.1~3质量%、Si素的含量为100质量ppm以下、Al和Mg以外的元素的含量总计为500质量ppm以下、余量为Al。
然而,高纯度铝的铸造组织粗、平均晶体粒径为厘米级。铸锭的粗大晶粒的痕迹由于在后述塑性加工工序、热处理工序之后也容易粗大地残留,因此优选使铸锭的晶粒微细。
因此,为了铸锭的微细化,通常实施在即将铸造前向熔液中加入Al-Ti-B系母合金、Al-Ti-C系母合金等微细化剂,以TiB2颗粒、TiC颗粒为核增加晶核的产生数。此时,铸锭原本含有的Ti、B、C聚集而几乎不具备微细化能力。
纯度99.95%以上的高纯度铝的情况下,以通常的微细化剂的添加量(Ti的含量与添加前相比上升至5~100质量ppm且B的含量上升至1~20质量ppm的添加量、或Ti的含量与添加前相比上升至5~250质量ppm且C的含量上升至1~50质量ppm的添加量)难以微细化,即使是使Ti的含量的上升至350ppm、B和C中的至少一者的含量上升至70ppm的添加量,微细化也不充分。所以,为了充分微细化而需要增加微细化剂的添加量,但微细化剂的添加量的增加带来第2相颗粒(TiB2、TiC)的增加,成为压模表面的凹状缺陷的原因。
但是,本发明所使用的铝合金虽然使用高纯度铝作为原料,但由于向其中添加Mg而纯度降低。因此,以Ti的含量与添加前相比上升至5~150质量ppm、B和C中的至少一者的含量与添加前相比上升至1~30质量ppm的添加量,可以微细化至200~500μm左右的平均晶体粒径。尤其,即使是Ti的含量上升为8质量ppm、B和C中的至少一者的含量上升为2质量ppm程度的少量,也可以充分微细化。
(塑性加工工序)
塑性加工工序是对铸造得到的铝合金进行塑性加工的工序。
通过微细化由铸造工序得到的铸造组织而可以减轻晶体取向造成的不均一,平均晶体粒径为200~500μm左右。在需要进一步微细化的情况下,优选微细化至肉眼不明显的程度(具体而言平均晶体粒径为100μm以下)。所以,为了使组织进一步微细化而对铸造得到的铝合金(铝母模原材料)实施塑性加工。需要说明的是,在不要求晶粒的微细化的情况下,也可以不利用塑性加工进行晶粒的微细化。
作为塑性加工的方法,采用对铝母模原材料赋予更大加工度的加工方法,例如可列举出压延处理、挤出处理、锻造处理等。其中,使用压延处理、挤出处理时,由于将加工方向限定在一个方向而形成铸锭的晶粒沿着加工方向伸长的加工组织,即使在利用后述热处理的再结晶后,有时加工组织的痕迹也残留在加工方向、形成条纹状不均一的组织。使用这种具有不均一的组织的铝母模制造压模时,不均一的组织表现为宏观的纹理,由这样的压模形成的转印面也产生不均一的宏观的纹理。因此,加工方向优选为2个方向以上。
锻造处理的情况下,由于可以自由地改变加工方向,所以在制作各向异性少的无规组织的方面是有利的,作为塑性加工的方法是适宜的。
另外,压延处理、挤出处理的情况下,由于加工方向受限,因此根据塑性加工前的铝母模原材料的尺寸和加工后的尺寸来确定加工度。
另一方面,锻造处理的情况下,通过更换加工方向可以反复施加塑性加工,因此可以得到更大的加工度。更大的加工度带来作为再结晶的驱动力的应变的蓄积,该应变的蓄积使再结晶组织更加微细,有助于以氧化覆膜为铸模的转印物的均一性。因此,想要得到更微细的晶粒时优选锻造处理。
以下,详细说明锻造处理。
锻造处理大致分为:热锻,主要目的是破坏比较粗的铸造组织而使其微细均一化;和冷锻,主要目的是将通过热锻而微细均一化的铝母模原材料进一步微细化。
需要说明的是,在需要微细化铝母模的晶粒时,实施上述那样的锻造处理使平均晶体粒径为100μm以下是优选的。需要说明的是,对晶粒的微细化的要求不高时,使平均晶体粒径为500μm以下即充分,此时作为塑性加工方法可以使用压延处理、挤出处理等代替锻造处理。
另外,在塑性加工工序之前,可以将铸造得到的铝合金加热处理至420~630℃、以100℃/小时以上进行冷却使铝合金均质化(均质化处理)。通过进行均质化处理,除了Al和Mg的铝合金中的杂质(Si等)可以融入Al中。
热锻:
供于热锻之前,优选对铝母模原材料进行预热。预热温度过于低温则热锻时变得难以发生再结晶而不能期待均一化,过于高温则预热时的晶粒生长变得显著而产生粗大晶粒,该痕迹在冷锻后仍残留。预热温度优选为350~470℃,越接近420℃越优选。
预热通常进行数小时左右。
接着,将经预热的铝母模原材料通过自由锻造而得到锻造材。
热锻以(2/3U-1.5S)为1次循环时基本设为3次循环,在谋求更高的均一性时,在再预热后在同样的条件下反复热锻。此处,“2/3U”、“1.5S”这样的表述如JIS G 0701所定义的那样,“2/3U”表示锻造成形比2/3的顶锻、“1.5S”表示锻造成形比1.5的实锻。
该顶锻和实锻的顺序不限、可以相反。
热锻的循环次数多时容易得到均一组织,但锻造时间的增加导致锻造材的温度大幅降低。若该温度降低造成锻造材的温度不足300℃,则变得难以发生再结晶,作为热锻的第一目的的组织的均一化变得难以发生。因此,需要提高预热温度。但是,若提高预热温度,则在预热过程中变得容易发生晶粒的粗大化。因此,热锻的循环次数限制在3次循环左右是优选的。减少热锻的循环次数,抑制热锻中的温度降低,由此也可以降低预热温度,但此情况下为了得到均一组织,通过增加热锻·再加热的次数来弥补循环次数的减少,在工业上是不现实的。
另外,如(2S-1/2U)×3次循环这样增大一次的锻延量·顶锻量时,即使相同的循环次数,应变的蓄积也多,这在晶粒微细化的方面是有利的。但是,锻造时表面的皱折容易卷入到内部、该皱折在之后的阳极氧化处理时成为缺陷而显现出来,故不优选。另外,还考虑通过反复进行冷锻和热处理的再结晶来代替通过热锻的再结晶。
需要说明的是,不要求高的均一性时,铸造时微细化至平均晶体粒径为200~500μm左右即可,可以省略该热锻且可以降低锻造成本。
然而,例如以预热温度300℃~380℃进行数小时预热的情况下,详细后述,由于为与图1所示的区域B相同的条件,因此认为发生Mg2Si的析出。
但是,调查了进行热锻和冷锻之后的铝合金,结果判明Mg2Si未析出。认为热锻之后和冷锻之后的析出状态不易变化,因此认为热锻(尤其是预热)的温度不会对Mg2Si的析出产生很大影响。
热锻时不易发生Mg2Si的析出的理由考虑是,蓄积的应变少、Si不易扩散。另外,在同样的温度下进行压延处理、挤出处理时,也不发生Mg2Si的析出。
冷锻:
冷锻的主要目的是蓄积应变以便微细化再结晶粒,因而更高的锻造成型比对微细化有利。但是,锻造成型比过高的情况下,锻造时产生裂纹,因而以(1.5S-2/3U)为1次循环时优选为2~3次循环。另外,在冷锻时,由于加工热,锻造材料的温度上升。应变释放变得显著的超过200℃时,优选通过水冷、空气冷却等进行冷却,进一步优选保持在150℃以下。
(热处理工序)
热处理工序是对经过塑性加工的铝合金进行热处理(退火)的工序。
塑性加工工序后的热处理工序为了以冷锻等塑性加工中蓄积的应变为驱动力来引发再结晶而实施。
着眼于晶粒组织时,热处理温度(退火温度)过低则不发生再结晶、加工组织残留。另外,热处理温度过高则引起粒生长而产生粗大的晶粒。
另一方面,本发明人等着眼于热处理条件与Mg2Si的析出的关系,结果彻底查明,在超过300℃且不足400℃之间进行热处理时,如图1所示,Mg2Si析出。
图1为表示热处理条件与Mg2Si的析出的关系的相关图,其如下地制成。
首先,铸造Mg的含量为1.04质量%、Si的含量为20质量ppm的铝合金,然后实施热锻和冷锻作为塑性加工而得到供试材。需要说明的是,冷锻后的铝合金中Mg2Si未析出。
接着,在各种热处理条件(热处理温度和热处理时间)下对供试材进行热处理。然后,由在各种热处理条件下进行热处理之后的供试材制作透射电子显微镜(TEM)用试样,用TEM进行观察,观察有无Mg2Si的析出,将热处理条件与Mg2Si的析出的关系绘制成图1。
需要说明的是,如Si的含量相同,则无关于Mg的含量地表现出与图1所示的结果同样的倾向。尤其,若Mg的含量为0.1~3质量%的范围内,则认为与图1所示的结果相同。
如图1所示,热处理条件(热处理温度和热处理时间)大致分为3个区域。由于在区域B中发生Mg2Si的析出,因此若施以区域A或区域C的条件的热处理则可以得到Mg2Si的析出受到抑制的铝母模。其中,区域C的条件下虽然本次未观察到Mg2Si,但在热锻中、热处理中存在析出观察不到的微细的Mg2Si的可能性。因此,为了防止Mg2Si的析出,与在300℃以下进行热处理相比,施以400℃以上的热处理而使Si融入Al晶格中的效果更大,更优选。
区域A中不发生Mg2Si的析出的原因是,热处理温度高,赋予足以进行Al晶格中的Al与Si的置换的能量,Si融入Al晶格中而变得不容易与Mg键合。
另外,区域C中不发生Mg2Si的析出的原因是,Si不容易扩散,热处理中的Si的移动距离短,因而变得不容易与Mg键合。
在超过300℃且不足400℃之间进行热处理时Mg2Si析出的原因是,该温度范围是足以使作为杂质的Si扩散的温度、且是不足以使Mg2Si固溶的温度。即如上所述,在300℃以下(图1的区域C),由于Si不容易扩散,所以Mg2Si不容易析出。另外,在400℃以上(图1的区域A),由于赋予足以进行Al晶格中的Al与Si的置换的能量,所以Si融入Al晶格中。其结果,变得不容易与Mg键合,所以变得不容易发生Mg2Si的析出。
如此,Mg2Si的析出与晶粒组织具有相反的性质,所以需要根据最终用途的必要特性来使哪一个优先。
本实施方式中,为了抑制Mg2Si的析出,热处理温度设定为300℃以下或400℃以上。在300℃以下进行热处理时,热处理温度优选不足300℃、更优选为280℃以下、特别优选为250℃以下。另一方面,在400℃以上进行热处理时,晶粒有随着热处理温度升高而变粗大的倾向,但在不要求晶粒微细化的用途中,热处理温度高也没有妨碍。
尤其,将铝母模用作防反射物品制造用的压模的母模时,存在Mg2Si的析出造成防反射物品的雾度上升的担心,因此热处理温度优选设定为400℃以上。另一方面,晶粒变得过于粗大时,存在晶粒的纹理被转印到防反射物品的表面使防反射物品的外观品位降低的担心,因此热处理温度优选设定为600℃以下。
需要说明的是,图1所示的区域A中,加热处理工序之后,在铝合金的冷却中达到超过300℃且不足400℃的区域,因此Mg2Si有可能析出。
因此,本实施方式例中,热处理工序之后进行如下的冷却工序。
(冷却工序)
冷却工序是在300~400℃的温度范围将在400℃以上进行了热处理的情况下经过热处理的铝合金以100℃/小时以上的冷却速度冷却的工序。
本发明人等着眼于冷却速度与Mg2Si的析出的关系,结果彻底查明,在400℃以上进行了热处理的情况下,在300~400℃的温度范围以冷却速度不足100℃/小时进行冷却时,如图2所示,Mg2Si析出。
图2是将铝合金从450℃起进行冷却,通过理论计算算出0.001质量%的Mg2Si析出时的冷却速度,表示冷却速度与Mg2Si的析出的关系的相关图。
如图2所示,预料到冷却速度若处于区域Y,则Mg2Si不析出,而冷却速度若落在区域X则Mg2Si析出。
因此,本实施方式中,在400℃以上进行了热处理的情况下,通过在热处理工序之后(尤其是在图1所示的区域A的条件下进行了热处理工序之后)在300~400℃的温度范围将铝合金以100℃/小时以上的冷却速度冷却,从而可以抑制Mg2Si的析出。尤其,在300~400℃的温度范围、优选为250~400℃的温度范围将铝合金以100℃/小时以上、优选为300℃/小时以上、更优选为500℃/小时以上的冷却速度冷却是优选的。
(切削工序)
切削工序是将冷却了的铝合金切削成所期望的形状从而得到铝母模的工序。
本发明所使用的铝合金可易于切削成所期望的形状。对切削方法没有特别的限定。
铝母模的形状可以是板形状也可以是辊形状。尤其,若切削成辊形状,则可以得到能够连续地转印微细凹凸结构的压模,因此提高转印物的生产率。
另外,铝母模也可以不是整体都由上述的铝原材料构成,至少铝母模的表面由上述的铝原材料构成即可。例如可以使用如下的铝母模,向圆筒状的上述铝原材料中插入由铝原材料以外构成的芯材等,使得表面由上述铝原材料构成、内部由铝原材料以外的原材料构成。需要说明的是,此情况下铝母模的组成是指表面的铝部分的组成,并不是指包括芯材在内的铝母模整体的组成。
<作用效果>
根据以上说明的本发明的铝母模的制造方法,使用特定的铝合金,因而可以抑制Mg2Si的析出,使铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数为10个/1000μm2以下。因此,可以抑制作为压模表面的凹状缺陷的原因的第2相颗粒的形成,因此可以制造能够得到凹状缺陷受到抑制的压模的铝母模。
另外,进行热锻和冷锻作为塑性加工时,由于加工方向为2个方向以上,因此与压延处理、挤出处理的情况相比,可以制作各向异性少的组织,但冷锻后有时成为晶粒伸长的加工组织。此情况下,通过在塑性加工工序之后以特定的条件进行热处理工序和冷却工序,加工组织的痕迹不容易残留、不容易转印到转印物。
另外,若降低铝合金(铝母模原材料)中的Si的含量,则可以更有效地抑制Mg2Si的析出。
然而,为了降低铝合金中的Si的含量,需要使用Si的含量少的铝原料金属、或需要进行防止来自铸造工序中使用的装置等的污染的处置,制品的成本随之提高。
此情况下,若在塑性加工工序之后以特定的条件进行热处理工序,则即便不使用Si的含量少的铝原料金属、或不进行污染防止的处置,也可抑制Si的扩散、或使Si融入Al晶格中,从而可以抑制Mg2Si的析出。
若使用由本发明的铝母模的制造方法得到的铝母模,则可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模、即可以得到凹状缺陷受到抑制的压模。
以下,对压模及其制造方法进行说明。
“压模及其制造方法”
<压模的制造方法>
以下,参照图3对于通过对本发明的铝母模、或由本发明的铝母模的制造方法制造的铝母模的表面进行阳极氧化来制造在表面形成有氧化覆膜的压模的方法的一个例子进行说明,该氧化覆膜具有由平均间隔为可见光的波长以下的多个细孔形成的微细凹凸结构。
本发明的压模的制造方法为具有下述工序(a)的方法,优选进一步具有下述工序(b)和工序(c),更优选进一步具有下述工序(d)~(f)。
(a)在电解液中对铝母模进行阳极氧化来在铝母模的表面形成氧化覆膜的工序(第1氧化覆膜形成工序)。
(b)在前述工序(a)之后,去除工序(a)中形成的氧化覆膜的工序(氧化覆膜去除工序)。
(c)在前述工序(b)之后,在电解液中对铝母模进行再次阳极氧化来形成具有多个细孔的氧化覆膜的工序(第2氧化覆膜形成工序)。
(d)在前述工序(c)或下述工序(e)之后,扩大孔径的工序(孔径扩大处理工序)。
(e)在前述工序(d)之后,在电解液中对铝母模进行再次阳极氧化的工序(氧化覆膜再形成工序)。
(f)反复进行前述工序(d)和前述工序(e)的工序(反复工序)。
根据具有工序(a)~(f)的方法,在镜面化的铝母模的表面周期性地形成直径从开口部向深度方向慢慢缩小的锥状细孔,结果可以得到在表面形成有具有多个细孔的氧化覆膜的压模。
需要说明的是,在工序(a)之前,可以进行去除铝母模的表面的氧化覆膜的前处理。作为去除氧化覆膜的方法,可列举出在铬酸/磷酸混合液中浸渍的方法等。
另外,根据转印了压模的表面的材料的用途,可以不进行工序(a)而从工序(c)开始进行,但细孔排列的规整性稍微降低。
以下,对各工序进行详细说明。
(工序(a))
在工序(a)中,将镜面化的铝母模的表面在电解液中、恒定电压下阳极氧化,如图3所示,在铝母模10的表面形成具有细孔12的氧化覆膜14。
作为电解液,可列举出酸性电解液、碱性电解液,酸性电解液是优选的。
作为酸性电解液,可列举出草酸、硫酸、磷酸、它们的混合物等。
使用草酸作为电解液的情况下,草酸的浓度优选为0.7M以下。草酸的浓度超过0.7M时,阳极氧化时的电流值变得过高,有时氧化覆膜表面变粗糙。
另外,阳极氧化时的电压适宜设定在30~80V之间为佳。通过将阳极氧化时的电压设定为30~60V,从而可以得到在表面形成有如下的氧化覆膜的压模,该氧化覆膜具有平均间隔为100nm左右的规整性高的细孔。阳极氧化时的电压比该范围高或者低都有规整性降低的倾向,有时平均间隔变得比可见光的波长大。
电解液的温度优选为60℃以下、更优选为45℃以下。电解液的温度超过60℃时,有产生所谓的被称作“镀层灰暗并有斑点”的现象的倾向,有时细孔损坏,有时表面溶解而扰乱细孔的规整性。
使用硫酸作为电解液的情况下,硫酸的浓度优选为0.7M以下。硫酸的浓度超过0.7M时,有时阳极氧化时的电流值变得过高而无法维持恒定电压。
另外,通过将阳极氧化时的电压设定为25~30V,从而可以得到在表面形成有如下的氧化覆膜的压模,该氧化覆膜具有平均间隔为63nm左右的规整性高的细孔。阳极氧化时的电压比该范围高或者低都有规整性降低的倾向,有时平均间隔变得比可见光的波长大。
电解液的温度优选为30℃以下、更优选为20℃以下。电解液的温度超过30℃时,有产生所谓的被称作“镀层灰暗并有斑点”的现象的倾向,有时细孔损坏,有时表面溶解而扰乱细孔的规整性。
在工序(a)中,通过长时间实施阳极氧化所形成的氧化覆膜14变厚,可以提高细孔12排列的规整性,此时通过将氧化覆膜14的厚度设定为0.01~30μm,可进一步抑制晶界形成的微凹凸,可以得到更适于制造光学用途的物品的压模。氧化覆膜14的厚度更优选为0.05~10μm、进一步优选为1~3μm。氧化覆膜14的厚度可通过场发射型扫描电子显微镜等来观察。
(工序(b))
在工序(a)之后,通过去除由工序(a)形成的氧化覆膜14,如图3所示,形成与被去除的氧化覆膜14的底部(被称为阻隔层)对应的周期性凹陷、即细孔发生点16。
通过暂时去除已形成的氧化覆膜14、形成阳极氧化的细孔产生点16,可提高最终形成的细孔的规整性(例如,参照益田,“应用物理”,2000年,第69卷,第5号,p.558。)。
作为去除氧化覆膜14的方法、可列举出利用不溶解铝、选择性溶解氧化铝的溶液而去除的方法。作为这种溶液,例如可列举出铬酸/磷酸混合液等。
工序(b)中,也可以去除氧化覆膜14的一部分,但通过完全去除氧化覆膜14从而可以形成规整性更高的细孔。
(工序(c))
在电解液中、恒定电压下对形成了细孔发生点16的铝母模10进行再次阳极氧化,再次形成氧化覆膜14。
工序(c)中,可以在与工序(a)同样的条件(电解液浓度、电解液温度、化成电压(formation voltage)等)下进行阳极氧化。
由此,如图3所示,可形成形成有圆柱状细孔12的氧化覆膜14。在工序(c)中,阳极氧化实施的时间越长,可得到的细孔越深,然而例如制造用于制造防反射物品等光学用物品的压模时,此时形成0.01~0.5μm左右的氧化覆膜即可,不需要形成工序(a)中形成的那样厚的氧化覆膜。
(工序(d))
在工序(c)之后,进行将工序(c)中形成的细孔12的直径扩大的孔径扩大处理,如图3所示,细孔12的直径扩大。
作为孔径扩大处理的具体的方法,可列举出在溶解氧化铝的溶液中浸渍,通过将工序(c)中形成的细孔的直径蚀刻而使其扩大的方法。作为这种溶液,例如可列举出5质量%左右的磷酸水溶液等。工序(d)的时间越长,细孔的直径越大。
(工序(e))
如图3所示,再次进行阳极氧化,进一步形成从圆柱状的细孔12的底部向下延长的直径小的圆柱状细孔12。
阳极氧化可以在与工序(a)同样的条件下进行,也可以对条件进行各种变更。阳极氧化的时间越长则可得到深的细孔。
(工序(f))
通过反复进行工序(d)和工序(e),如图3所示,细孔12的形状为直径从开口部向深度方向慢慢缩小的锥形状,结果可以得到在表面形成有具有周期性的多个细孔12的氧化覆膜14的压模18。
通过适宜设定工序(d)和工序(e)的条件、例如阳极氧化的时间和孔径扩大处理的时间,可形成各种形状的细孔。因此,可以根据想要由压模制造的物品的用途等来适宜设定这些条件。例如,以短的间隔多次反复工序(d)和工序(e)则可以得到大致圆锥状的细孔。另外,通过调节工序(d)和工序(e)的时间,可以形成倒钵状或尖锐状的细孔,可以制造改变为适当形状的压模。另外,该压模为制造防反射膜等防反射物品的模具时,通过如此适当设定条件,可以任意地变更细孔的平均间隔、深度,因而还可以设计最佳的折射率变化。
<压模>
这样制造的压模形成了大量的周期性的细孔,结果具有铝母模、和在该铝母模的表面形成的微细凹凸结构。
铝母模的镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,且该压模的表面上的当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为10个/1000μm2以下。
微细凹凸结构的细孔间的平均间隔为可见光的波长以下、即400nm以下时,成为所谓的蛾眼结构。
细孔间的平均间隔大于400nm时发生可见光的散射,因此无法体现充分的防反射功能,不适合制造防反射膜等防反射物品。
细孔间的平均间隔是通过电子显微镜观察测定50处相邻的细孔间的间隔(细孔的中心距与其相邻的细孔的中心的距离)并将它们的值平均而得到的。
压模为制造防反射膜等防反射物品的模具时,细孔间的平均间隔为可见光的波长以下,并且细孔的深度优选为50nm以上、更优选为100nm以上。细孔的深度若为50nm以上,则通过压模的表面的转印而形成的光学用途的物品表面、即转印面的反射率降低。从反射防止膜上设置的突起(凸部)的机械强度的观点来看,细孔的深度优选为400nm以下、更优选为300nm以下。
细孔的深度是通过电子显微镜观察的过程中测定50处从细孔的开口部直至最深部为止的距离并将这些值平均而得到的。
压模的细孔的深宽比(深度/平均间隔)优选为0.5~5.0、更优选为0.8~4.5、特别优选为1.2~4.0。深宽比若为0.5以上,则可形成反射率低的转印面,其入射角依赖性、波长依赖性也充分减小。深宽比大于5.0时,有转印面的机械强度降低的倾向。
压模的形成有微细凹凸结构的表面可以实施脱模处理,使得脱模变得容易。作为脱模处理方法,例如可列举出涂布聚硅氧烷系聚合物、氟聚合物的方法;蒸镀氟化合物的方法;涂布氟系或氟聚硅氧烷系的硅烷偶联剂的方法等。
<作用效果>
根据以上说明的压模的制造方法,对上述的本发明的铝母模、或由本发明的铝母模的制造方法制造的铝母模进行阳极氧化处理而得到,因而可以制造第2相颗粒的脱落等造成的凹状缺陷受到抑制的压模。
如此得到的压模的表面的凹状缺陷少,从而可以制造凸状缺陷少的转印物。
“物品的制造方法”
本发明的物品的制造方法是使用上述的本发明的压模、或由本发明的压模的制造方法制造的压模,将压模表面形成的微细凹凸结构转印到物品主体的表面的方法。
具体而言,通过在本发明的压模与物品主体之间填充活性能量射线固化性树脂组合物,对其照射活性能量射线使之固化,在物品主体的表面形成转印了压模的微细凹凸结构的固化树脂层,将表面形成了固化树脂层的物品主体从压模剥离的方法(所谓的光压印法),从而得到表面具有微细凹凸结构的物品(转印物)。
<物品主体>
作为物品主体的材料,由于夹着物品主体来进行活性能量射线的照射,所以优选透明性高的材料,例如可列举出:聚碳酸酯、聚苯乙烯系树脂、聚酯、丙烯酸系树脂、纤维素系树脂(三醋酸纤维素等)、聚烯烃、玻璃等。
另外,作为物品主体的形状,可举出薄膜、片、注射成型品、压制成型品等。
<制造装置>
表面具有微细凹凸结构的物品例如使用图4所示的制造装置如下来制造。
由罐22向表面具有微细凹凸结构(图示略)的辊状压模20与沿着辊状压模20的表面移动的带状薄膜(物品主体)42之间供给活性能量射线固化性树脂组合物38。
在辊状压模20与通过气压缸24调整了夹持压力的夹辊26之间,夹压薄膜42和活性能量射线固化性树脂组合物38,使活性能量射线固化性树脂组合物38均匀地遍布在薄膜42与辊状压模20之间,同时填充到压模20的微细凹凸结构的细孔内。
从设置于辊状压模20下方的活性能量射线照射装置28透过薄膜42对活性能量射线固化性树脂组合物38照射活性能量射线,使活性能量射线固化性树脂组合物38固化,从而形成转印了辊状压模20的表面的微细凹凸结构的固化树脂层44。
使用剥离辊30,从辊状压模20上剥离表面形成有固化树脂层44的薄膜42,得到表面具有微细凹凸结构的物品40。
作为活性能量射线照射装置28,可列举出高压汞灯、金属卤化物灯等。
活性能量射线照射的光照射能量优选为100~10000mJ/cm2
<物品>
图5是表示由本发明的制造方法得到的表面具有微细凹凸结构的物品40的一个例子的截面图。
固化树脂层44是由后述的活性能量射线固化性树脂组合物的固化物形成的膜,表面具有微细凹凸结构。
使用本发明的压模时的物品40的表面的微细凹凸结构是将压模的氧化覆膜的表面的微细凹凸结构转印而形成的,具有由活性能量射线固化性树脂组合物的固化物形成的多个凸部(突起)46。
作为微细凹凸结构,优选大致圆锥形状、棱锥形状等的凸部(突起)多个排列而成的所谓的蛾眼结构。已知突起间的间隔为可见光的波长以下的蛾眼结构由于折射率从空气的折射率向材料的折射率连续增大,因此是有效的防反射的手段。
凸部间的平均间隔优选为可见光的波长以下,即400nm以下。使用本发明的压模形成凸部时,由于凸部间的平均间隔为100nm左右,因此更优选为200nm以下、特别优选为150nm以下。
另外,从形成凸部的难易度的观点来看,凸部间的平均间隔优选为20nm以上。
凸部间的平均间隔是通过电子显微镜观察,测定50处相邻的凸部间的间隔(从凸部的中心到相邻的凸部的中心的距离),将这些值平均而得到的。
平均间隔为100nm时,凸部的高度优选为80~500nm,更优选为120~400nm,特别优选为150~300nm。如果凸部的高度为80nm以上,则反射率充分变低,且反射率的波长依赖性小。如果凸部的高度为500nm以下,则凸部的耐擦伤性变得良好。
凸部的高度是利用电子显微镜以倍率30000倍观察的过程中测定凸部的最顶部与存在于凸部间的凹部的最底部之间的距离而得到的值。
凸部的高宽比(凸部的高度/凸部间的平均间隔)优选为0.5~5.0,更优选为0.8~4.5,特别优选为1.2~4.0。如果凸部的高宽比为0.5以上,可充分地作为超亲水性膜或超憎水性膜使用。如果凸部的高宽比为5.0以下,则凸部的耐擦伤性变得良好。
凸部的形状优选是与高度方向正交的方向的凸部截面积从最表面向深度方向连续增加的形状,即凸部的高度方向的截面形状优选是三角形、梯形、倒钵形等形状。
然而,已知的是,表面上具有蛾眼结构时,若该表面由疏水性的材料形成,则通过荷叶效应可得到超憎水性,若该表面由亲水性的材料形成,则可得到超亲水性。
固化树脂层44的材料为疏水性时的微细凹凸结构的表面的水接触角优选为90°以上,更优选为110°以上,特别优选为120°以上。如果水接触角为90°以上,则不容易附着水渍,因此可发挥充分的防污性。另外,不易附着水,因此可以期待防止结冰。
固化树脂层44的材料为亲水性时的微细凹凸结构的表面的水接触角优选为25°以下、更优选为23°以下、特别优选为21°以下。如果水接触角为25°以下,则表面附着的污物被水冲走,并且不易附着油污,因此能够发挥充分的防污性。从抑制因固化树脂层44吸水而引起的微细凹凸结构的变形、随其而来的反射率升高的方面考虑,该水接触角优选为3°以上。
<活性能量射线固化性树脂组合物>
活性能量射线固化性树脂组合物含有聚合性化合物和聚合引发剂。
作为聚合性化合物,可列举出分子中具有自由基聚合性键和/或阳离子聚合性键的单体、低聚物、反应性聚合物等。
作为具有自由基聚合性键的单体,可列举出单官能单体、多官能单体。
作为单官能单体,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯等(甲基)丙烯酸酯衍生物;(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯腈;苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物;(甲基)丙烯酰胺、N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺衍生物等。
它们可以单独使用1种、也可以2种以上一起使用。
作为多官能单体,可列举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基)丙烷、1,2-双(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)乙烷、1,4-双(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丁烷、二羟甲基三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的环氧乙烷加成物二(甲基)丙烯酸酯、双酚A的环氧丙烷加成物二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基苯、亚甲基双丙烯酰胺等二官能性单体;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧丙烷改性三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三丙烯酸酯、异氰脲酸环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯等三官能单体;琥珀酸/三羟甲基乙烷/丙烯酸的缩合反应混合物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯等四官能以上的单体;二官能以上的氨基甲酸酯丙烯酸酯、二官能以上的聚酯丙烯酸酯等。
它们可以单独使用1种、也可以2种以上一起使用。
作为具有阳离子聚合性键的单体,可列举出具有环氧基、氧杂环丁基、噁唑基、乙烯氧基等的单体,特别优选具有环氧基的单体。
作为低聚物或反应性聚合物,可列举出:不饱和二羧酸和多元醇的缩合物等不饱和聚酯类;聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、阳离子聚合型环氧化合物、侧链具有自由基聚合性键的上述单体的均聚物或共聚物等。
利用光固化反应时,作为光聚合引发剂,例如可列举出:苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚、苯偶酰、二苯甲酮、对甲氧基二苯甲酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、苯甲酰甲酸甲酯(methylphenylglyoxylate)、苯甲酰甲酸乙酯、4,4′-双(二甲氨基)二苯甲酮、2-羟基2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮等羰基化合物;一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆等硫化合物;2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、苯甲酰基二乙氧基氧化膦等。
这些可以单独使用一种或组合使用两种以上。
利用电子射线固化反应时,作为聚合引发剂,例如可列举出:二苯甲酮、4,4-双(二乙氨基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、叔丁基蒽醌、2-乙基蒽醌、2,4-二乙基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮等噻吨酮;二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷1-酮、苯偶酰二甲基缩酮、1-羟基环己基-苯基酮、2-甲基-2-吗啉代(4-硫代甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮等苯乙酮;苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚等苯偶姻醚;2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦等酰基氧化膦;苯甲酰甲酸甲酯;1,7-二吖啶基庚烷、9-苯基吖啶等。
这些可以单独使用一种或组合使用两种以上。
利用热固化反应时,作为热聚合引发剂,例如可列举出:甲基乙基酮过氧化物、过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢、过氧化辛酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化月桂酰等有机过氧化物;偶氮二异丁腈等偶氮系化合物;在前述有机过氧化物中组合N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺等胺而成的氧化还原聚合引发剂等。
相对于100质量份聚合性化合物,聚合引发剂的量优选为0.1~10质量份。聚合引发剂的量低于0.1质量份时,难以进行聚合。聚合引发剂的量超过10质量份时,有时固化膜着色或机械强度降低。
活性能量射线固化性树脂组合物根据需要还可以含有非反应性的聚合物、活性能量射线溶胶凝胶反应性组合物、防静电剂、用于提高防污性的氟化合物等添加剂、微粒、少量的溶剂。
作为非反应性的聚合物,可列举出丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、聚氨酯、纤维素系树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚酯、热塑性弹性体等。
作为活性能量射线溶胶凝胶反应性组合物,可列举出烷氧基硅烷化合物、硅酸烷基酯化合物等。
作为烷氧基硅烷化合物,可列举出四甲氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷、四叔丁氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基丙氧基硅烷、三甲基丁氧基硅烷等。
作为硅酸烷基酯化合物,可列举出硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸异丙酯、硅酸正丙酯、硅酸正丁酯、硅酸正戊酯、乙酰基硅酸酯(acetyl silicate)等。
(疏水性材料)
为了使固化树脂层的微细凹凸结构的表面的水接触角为90°以上,作为能形成疏水性的材料的活性能量射线固化性树脂组合物,优选使用包含含氟化合物或聚硅氧烷系化合物的组合物。
含氟化合物:
作为含氟化合物,可列举出含氟单体、含氟硅烷偶联剂、含氟表面活性剂、含氟聚合物等。
作为含氟单体,可列举出氟烷基取代的乙烯基单体、氟烷基取代的开环聚合性单体等。
作为氟烷基取代的乙烯基单体,可列举出氟烷基取代的(甲基)丙烯酸酯、氟烷基取代的(甲基)丙烯酰胺、氟烷基取代的乙烯基醚、氟烷基取代的苯乙烯等。
作为氟烷基取代的开环聚合性单体,可列举出氟烷基取代的环氧化合物、氟烷基取代的氧杂环丁烷化合物、氟烷基取代的噁唑啉化合物等。
作为含氟硅烷偶联剂,可列举出3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙酰氧基硅烷、二甲基-3,3,3-三氟丙基甲氧基硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷等。
作为含氟表面活性剂,可列举出含氟烷基的阴离子系表面活性剂、含氟烷基的阳离子系表面活性剂等。
作为含氟聚合物,可列举出含氟烷基的单体的聚合物、含氟烷基的单体与含聚(氧亚烷基)的单体的共聚物、含氟烷基的单体与含交联反应性基团的单体的共聚物等。含氟聚合物也可以是含氟烷基的单体与可共聚合的其他单体的共聚物。
聚硅氧烷系化合物:
作为聚硅氧烷系化合物,可列举出(甲基)丙烯酸改性聚硅氧烷、硅树脂、聚硅氧烷系硅烷偶联剂等。
作为(甲基)丙烯酸改性聚硅氧烷,可列举出聚硅氧烷(二)(甲基)丙烯酸酯等,优选使用例如信越化学工业公司制造的聚硅氧烷二丙烯酸酯“x-22-164”“x-22-1602”等。
(亲水性材料)
为了使固化树脂层的微细凹凸结构的表面的水接触角为25°以下,作为能形成亲水性的材料的活性能量射线固化性树脂组合物,优选使用至少含有亲水性单体的组合物。另外,从赋予耐擦伤性、耐水性的观点来看,更优选含有可交联的多官能单体。需要说明的是,亲水性单体与能交联的多官能单体可以相同(即,亲水性多官能单体)。进而,活性能量射线固化性树脂组合物还可以包含其它的单体。
作为能形成亲水性的材料的活性能量射线固化性树脂组合物,更优选使用包含4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯、2官能以上的亲水性(甲基)丙烯酸酯、根据需要使用的单官能单体的组合物。
作为4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯,可列举出双(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇羟基五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、琥珀酸/三羟甲基乙烷/丙烯酸的摩尔比1:2:4的缩合反应混合物、氨基甲酸酯丙烯酸酯类(DAICEL-CYTEC Company LTD.制造:EBECRYL220、EBECRYL1290、EBECRYL1290K、EBECRYL5129、EBECRYL8210、EBECRYL8301、KRM8200)、聚醚丙烯酸酯类(DAICEL-CYTEC Company LTD.制造,EBECRYL81)、改性环氧丙烯酸酯类(DAICEL-CYTEC Company LTD.制造,EBECRYL3416)、聚酯丙烯酸酯类(DAICEL-CYTEC Company LTD.制造:EBECRYL450、EBECRYL657、EBECRYL800、EBECRYL810、EBECRYL811、EBECRYL812、EBECRYL1830、EBECRYL845、EBECRYL846、EBECRYL1870)等。这些可以单独使用一种或组合使用两种以上。
作为4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯,更优选5官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。
相对于构成活性能量射线固化性树脂组合物的全部单体的合计,4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的比例优选为10~90质量%,更优选为20~90质量%,特别优选为30~90质量%。4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的比例为10质量%以上时,弹性模量变高,耐擦伤性提高。4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的比例为90质量%以下时,表面不易产生小的龟裂,不易导致外观不良。
作为2官能以上的亲水性(甲基)丙烯酸酯,可列举出ARONIX M-240、ARONIX M260(东亚合成公司制造)、NK ESTER AT-20E、NK ESTERATM-35E(新中村化学公司制造)等具有长链聚乙二醇的多官能丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等。这些可以单独使用一种或组合使用两种以上。
在聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中,1分子内存在的聚乙二醇链的平均重复单元总计优选为6~40,更优选为9~30,特别优选为12~20。如果聚乙二醇链的平均重复单元为6以上,则亲水性变得充分,防污性提高。如果聚乙二醇链的平均重复单元为40以下,则与4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯的相容性变得良好,活性能量射线固化性树脂组合物不容易分离。
相对于构成活性能量射线固化性树脂组合物的全部单体的合计,2官能以上的亲水性(甲基)丙烯酸酯的比例优选为3~90质量%,更优选为3~70质量%。2官能以上的亲水性(甲基)丙烯酸酯的比例为3质量%以上时,亲水性变得充分,防污性提高。2官能以上的亲水性(甲基)丙烯酸酯的比例为90质量%以下时,弹性模量变高,耐擦伤性提高。
作为单官能单体,优选亲水性单官能单体。
作为亲水性单官能单体,可列举出M-20G、M-90G、M-230G(新中村化学公司制造)等的酯基上具有聚乙二醇链的单官能(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯等的酯基上具有羟基的单官能(甲基)丙烯酸酯、单官能丙烯酰胺类、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵甲基硫酸盐、甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵甲基硫酸盐等阳离子性单体类等。
另外,作为单官能单体,还可以使用丙烯酰基吗啉、乙烯基吡咯烷酮等粘度调节剂;提高对物品主体的密合性的丙烯酰基异氰酸酯类等密合性改善剂等。
相对于构成活性能量射线固化性树脂组合物的全部单体的合计,单官能单体的比例优选为0~20质量%,更优选为5~15质量%。通过使用单官能单体,基材与固化树脂的密合性提高。单官能单体的比例为20质量%以下时,会充分地体现出防污性或耐擦伤性,而不会出现4官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯或2官能以上的亲水性(甲基)丙烯酸酯不足的情况。
单官能单体可以以1种或2种以上(共)聚合得到的低聚合度的聚合物的形式在活性能量射线固化性树脂组合物中配混0~35质量份。作为低聚合度的聚合物,可列举出M-230G(新中村化学公司制造)等的酯基上具有聚乙二醇链的单官能(甲基)丙烯酸酯类与甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵甲基硫酸盐的40/60共聚低聚物(MRC UNITEC Co.,Ltd.制造,MG聚合物)等。
<作用效果>
根据以上说明的本发明的物品的制造方法,使用对上述本发明的铝母模、或由本发明的铝母模的制造方法制造的铝母模进行阳极氧化处理而得到的压模。该压模的表面的凹状缺陷受到抑制,所以根据本发明,可以得到凸状缺陷(例如图6所示的凸状缺陷(糖果状缺陷)D)少的物品。具体而言,容易得到当量直径为500nm以上的凸状缺陷的个数为20个/1000μm2以下的物品。
通过本发明得到的物品由于表面的微细凹凸结构,因而发挥防反射性能、憎水性能等各种性能。作为物品的用途,可列举出防反射物品、防雾性物品、防污性物品、疏水性物品,更具体地列举出显示器用防反射、汽车仪表(meter cover)、汽车镜、汽车窗、有机或无机电致发光的光提取效率提高构件、太阳能电池构件等。
例如物品为防反射物品时,该防反射物品具有:作为物品主体的透明基材,在该透明基材上形成的、由平均间隔为可见光的波长以下的多个突起构成的微细凹凸结构。
另外,该防反射物品由于使用上述压模制造,因此微细凹凸结构的表面上的当量直径为500nm以上的凸状缺陷的个数易于控制在20个/1000μm2以下,优选在10个/1000μm2以下。另外,雾度易为0.5%以下,优选为0.3%以下。
此处,“透明”是指透过活性能量射线。
实施例
以下,通过实施例具体地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。
“实施例1”
<铝母模的制造>
向纯度99.995质量%的Al中添加1.14质量%的Mg并熔解。用508mm厚×1110mm宽的DC铸造铸模,在铸造温度680℃、铸造速度52mm/分钟、冷却水量230L/分钟/每1m铸模长度的铸造条件下,将该熔液铸造成长度3850mm的铸锭(铝母模原材料)(铸造工序)。
该铸造过程中,向流入铸模的熔液中连续地添加微细化剂(Al-Ti-B),使Ti的含量与添加前相比上升至8ppm、B的含量与添加前相比上升至2ppm,制成Al的纯度(含量)为98.86质量%、Si的含量为14质量ppm、Fe的含量为6质量ppm、Ti的含量为8质量ppm、B的含量为4质量ppm、其它元素的含量总计为14质量ppm的铸锭。所得到的铸锭的平均晶体粒径为140μm。将铝母模原材料的成分组成示于表1。
需要说明的是,铸锭的“平均晶体粒径”是指对铸锭的被加工面中任意选择100个以上的晶粒算出的圆换算直径的平均值。可以用光学显微镜等进行被加工面的晶粒的观察,圆换算直径的平均值使用NIPPON ROPER K.K.制造的“Image-Pro PLUS”的图像分析软件求出。
接着,从所得到的铸锭中切出331mm×331mm×508mm大小的铝合金,将其作为锻造原材料。将该锻造原材料加热(预热)至373℃,进行0.75U-(1.5S-2/3U)×3次循环的第1次热锻,在347℃结束。接着,进行再加热(再预热)至361℃,然后进行(1.5S-2/3U)×3次循环的第2次热锻,在329℃结束。
将热锻后的锻造原材料冷却至35℃,然后进行(1.5S-2/3U)×2次循环-3.1S的冷锻,制成φ245mm×1180mmL的形状并在145℃结束(塑性加工工序)。将热锻和冷锻的条件等示于表2。
接着,将冷锻后的锻造原材料切断成350mmL,将其以升温速度50℃/小时的条件升温至400℃,在400℃下保持1小时进行热处理(热处理工序),进而进行水冷(冷却工序),得到铝母模。需要说明的是,冷却工序中的冷却速度为约10000℃/小时。
对于热处理工序前后的铝母模,如下观察第2相颗粒。
首先,从热处理工序前的铝母模中采取20mm×20mm×20mm大小的试样,观察第2相颗粒(Mg2Si),结果未观察到Mg2Si的析出。其中,用砂纸对试样进行机械研磨,然后用离子切片机制成薄片试样,用TEM进行第2相颗粒的观察。
另外,使用扫描型电子显微镜(SEM)反射电子图像进行Mg2Si的定量化,结果铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数在热处理工序前的铝母模的情况下为0个/1000μm2、在热处理工序后的铝母模的情况下为0.3个/1000μm2
此外,对于热处理工序后的铝母模的平均晶体粒径,用与铸锭的平均晶体粒径同样的方法进行测定,结果为134μm。
<评价>
(压模的制造)
使用所得到的铝母模,进行上述工序(a)~(f),得到在表面形成有阳极氧化铝的板状的压模,所述阳极氧化铝具有平均间隔100nm、深度150nm的大致圆锥形状的多个细孔。
将所得到的压模浸渍在OPTOOL DSX(Daikin Industries,Ltd.制造)的0.1质量%稀释溶液中,风干一晩,用脱模剂对阳极氧化铝的表面进行处理。
需要说明的是,阳极氧化铝的细孔如下测定。
削掉阳极氧化铝的一部分,在截面蒸镀铂1分钟,使用场发射型扫描电子显微镜(日本电子公司制造、JSM-7400F),在加速电压3.00kV的条件下观察截面,测定细孔间的间隔、细孔的深度。各测定分别对50处进行,求出平均值。
(活性能量射线固化性树脂组合物的制备)
琥珀酸/三羟甲基乙烷/丙烯酸的摩尔比1:2:4的缩合反应混合物45质量份、
1,6-己二醇二丙烯酸酯(大阪有机化学工业公司制造)45质量份、
自由基聚合性硅油(信越化学工业公司制造、X-22-1602)10质量份、
1-羟基环己基苯基酮(Ciba Specialty Chemicals Inc.制造、Irgacure(注册商标)184)3质量份、
双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(Ciba Specialty Chemicals Inc.制造、Irgacure(注册商标)819)0.2质量份,
将上述物质混合,得到活性能量射线固化性树脂组合物。
(物品的制造)
在压模的表面涂布活性能量射线固化性树脂组合物,在其上覆盖厚度100μm的丙烯酸薄膜(三菱丽阳株式会社制造、HBK003)。
使用紫外线照射机(融合灯D球管(fusion lamp D bulb))以累积光量1000mJ/cm2透过薄膜照射紫外线,进行活性能量射线固化性树脂组合物的固化之后,从压模分离,得到在表面形成了厚度10μm的固化树脂层的物品(转印物),所述固化树脂层在表面具有由多个圆锥台形状的凸部构成的凹凸结构。
凸部间的平均间隔为100nm,凸部的高度为约150nm,凸部的底部的宽度为100nm。
需要说明的是,固化树脂层的凸部如下测定。
在固化树脂层的断裂面蒸镀铂10分钟,与阳极氧化铝的细孔的测定同样地观察截面,测定凸部间的间隔、凸部的高度。各测定分别对50处进行,求出平均值。
对所得到的物品的表面进行SEM观察,测定图6所示的凸状缺陷(糖果状缺陷)D的个数。进行5次测定,求出平均值。
另外,使用基于ISO 13468-1:1996(JIS K 7361-1:1997)的雾度仪(SugaTest Instruments Co.,Ltd.制造),对所得到的物品的雾度进行测定。
将这些结果示于表3。
“实施例2”
向纯度99.995质量%的Al中添加0.28质量%的Mg并熔解。用508mm厚×1110mm宽的DC铸造铸模,在铸造温度680℃、铸造速度52mm/分钟、冷却水量230L/分钟/每1m铸模长度的铸造条件下,将该熔液铸造成长度3850mm的铸锭(铝母模原材料)(铸造工序)。
该铸造过程中,向流入铸模的熔液中连续地添加微细化剂(Al-Ti-B),使Ti的含量与添加前相比上升至8ppm、B的含量与添加前相比上升至2ppm,制成Al的纯度(含量)为99.72质量%、Si的含量为13质量ppm、Fe的含量为5质量ppm、Ti的含量为10质量ppm、B的含量为4质量ppm、其它元素的含量总计为19质量ppm的铸锭。所得到的铸锭的平均晶体粒径为140μm。将铝母模原材料的成分组成示于表1。
接着,从所得到的铸锭中切出331mm×331mm×508mm大小的铝合金,将其作为锻造原材料。将该锻造原材料加热(预热)至370℃,进行0.75U-(1.5S-2/3U)×3次循环的第1次热锻,在330℃结束。接着,进行再加热(再预热)至360℃,然后进行(1.5S-2/3U)×3次循环的第2次热锻,在320℃结束。
将热锻后的锻造原材料冷却至28℃,然后进行(1.5S-2/3U)×2次循环-3.1S的冷锻,制成φ245mm×1180mmL的形状并在130℃结束(塑性加工工序)。将热锻和冷锻的条件等示于表2。
接着,使用冷锻后的锻造原材料,与实施例1同样地操作,进行热处理工序和冷却工序,得到铝母模。
对于热处理工序前后的铝母模,与实施例1同样地操作,观察第2相颗粒,结果未观察到Mg2Si的析出。
另外,使用SEM反射电子图像进行Mg2Si的定量化,结果铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数在热处理工序前的铝母模的情况下为1.2个/1000μm2、在热处理工序后的铝母模的情况下为0.3个/1000μm2
此外,对于热处理工序后的铝母模的平均晶体粒径,用与铸锭的平均晶体粒径同样的方法进行测定,结果为166μm。
另外,使用所得到的铝母模,与实施例1同样地制作压模、制造物品、计测凸状缺陷的个数、测定雾度。将这些结果示于表3。
“比较例1”
向纯度99.995质量%的Al中添加1.04质量%的Mg并熔解。用508mm厚×1110mm宽的DC铸造铸模,在铸造温度680℃、铸造速度52mm/分钟、冷却水量230L/分钟/每1m铸模长度的铸造条件下,将该熔液铸造成长度3850mm的铸锭(铝母模原材料)(铸造工序)。
该铸造过程中,向流入铸模的熔液中连续地添加微细化剂(Al-Ti-B),使Ti的含量与添加前相比上升至8ppm、B的含量与添加前相比上升至2ppm,制成Al的纯度(含量)为98.96质量%、Si的含量为20质量ppm、Fe的含量为9质量ppm、Ti的含量为9质量ppm、B的含量为4质量ppm、其它元素的含量总计为15质量ppm的铸锭。所得到的铸锭的平均晶体粒径为350μm。将铝母模原材料的成分组成示于表1。
接着,从所得到的铸锭中切出331mm×331mm×508mm大小的铝合金,将其作为锻造原材料。将该锻造原材料加热(预热)至369℃,进行0.75U-(1.5S-2/3U)×3次循环的第1次热锻,在325℃结束。接着,进行再加热(再预热)至360℃,然后进行(1.5S-2/3U)×3次循环的第2次热锻,在319℃结束。
将热锻后的锻造原材料冷却至30℃,然后进行(1.5S-2/3U)×2次循环-3.1S的冷锻,制成φ245mm×1180mmL的形状并在173℃结束(塑性加工工序)。将热锻和冷锻的条件等示于表2。
接着,塑性加工工序之后,将冷锻后的锻造原材料以升温速度100℃/小时的条件升温至350℃,在350℃下保持1小时进行热处理(热处理工序),进而花费12小时进行空气冷却至50℃(冷却工序),得到铝母模。
对于热处理工序前后的铝母模,与实施例1同样地操作,观察第2相颗粒,结果观察到Mg2Si的析出。
另外,使用SEM反射电子图像进行Mg2Si的定量化,结果铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的Mg2Si的个数在热处理工序前的铝母模的情况下为0.2个/1000μm2、在热处理工序后的铝母模的情况下为12.3个/1000μm2
此外,对于所得到的铝母模的平均晶体粒径,用与铸锭的平均晶体粒径同样的方法进行测定,结果为63μm。
另外,使用所得到的铝母模,与实施例1同样地制作压模、制造物品、计测凸状缺陷的个数、测定雾度。将这些结果示于表3。
[表1]
[表2]
[表3]
如表3表明,采用实施例1和2中得到的铝母模,可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。与在热处理温度为300℃以上且不足400℃下进行了热处理工序的比较例1相比,实施例1和2的热处理工序后的铝母模表面上的Mg2Si的个数少。另外,与比较例1相比,实施例1和2的转印物表面上的凸状缺陷的个数也少、物品的雾度也低。
产业上的可利用性
若使用本发明的压模用铝母模,则可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。
另外,根据本发明的压模用铝母模的制造方法,可以得到压模用铝母模,其可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。
另外,根据本发明的压模的制造方法,可以得到能够制造凸状缺陷少的转印物的压模。
另外,若使用本发明的压模,则可以制造凸状缺陷少的转印物。
另外,根据本发明的物品的制造方法,可以得到凸状缺陷少的物品。
另外,本发明的防反射物品的凸状缺陷少。
附图标记说明
10 压模用铝母模
12 细孔
14 氧化覆膜
18 压模
20 辊状压模
40 物品
42 薄膜(物品主体)
46 凸部(突起)

Claims (14)

1.一种压模用铝母模,该铝母模含有铝和镁、用于制造表面具有微细凹凸结构的压模,其中,
镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,
且该压模用铝母模的表面上的当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为10个/1000μm2以下。
2.根据权利要求1所述的压模用铝母模,其中,当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为8个/1000μm2以下。
3.一种压模的制造方法,其对权利要求1或2所述的压模用铝母模实施阳极氧化处理来形成微细凹凸结构。
4.一种物品的制造方法,其中,使用由权利要求3所述的压模的制造方法制造的压模,将形成在该压模的表面的微细凹凸结构转印到物品主体的表面。
5.一种压模用铝母模的制造方法,其为在表面具有微细凹凸结构的压模的制造中使用的铝母模的制造方法,其中具有:
铸造工序,铸造镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下的铝合金;
塑性加工工序,对铸造得到的铝合金进行塑性加工;
热处理工序,在400℃以上对经过塑性加工的铝合金进行热处理;以及
冷却工序,在300~400℃的温度范围将经过热处理的铝合金以100℃/小时以上的冷却速度冷却。
6.根据权利要求5所述的压模用铝母模的制造方法,其中,所述热处理工序中,在600℃以下对经过塑性加工的铝合金进行热处理。
7.根据权利要求5所述的压模用铝母模的制造方法,其中,所述冷却工序中,在300~400℃的温度范围将经过热处理的铝合金以300℃/小时以上的冷却速度冷却。
8.根据权利要求5所述的压模用铝母模的制造方法,其中,向所述铝合金中添加5~150质量ppm的钛以及1~30质量ppm的硼和碳中的至少一者来进行铸造工序。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的压模用铝母模的制造方法,其中,所述塑性加工工序是对铸造得到的铝合金进行锻造处理,从而使平均晶体粒径为100μm以下的工序。
10.一种压模的制造方法,其对由权利要求5~9中任一项所述的压模用铝母模的制造方法制造的压模用铝母模实施阳极氧化处理来形成微细凹凸结构。
11.一种压模,该压模用于制造表面具有微细凹凸结构的物品,其具有:
铝母模;以及
微细凹凸结构,其形成在所述铝母模的表面,细孔间的平均间隔为可见光的波长以下,
所述铝母模中镁的含量为0.1~3质量%、硅的含量为100质量ppm以下、铝和镁以外的元素的含量总计为500质量ppm以下,且该压模的表面上的当量直径为10nm以上的硅化镁的个数为10个/1000μm2以下。
12.一种防反射物品,该防反射物品具有透明基材以及形成在该透明基材上、由平均间隔为可见光的波长以下的多个突起构成的微细凹凸结构,
所述微细凹凸结构的表面上的当量直径为500nm以上的凸状缺陷的个数为20个/1000μm2以下。
13.根据权利要求12所述的防反射物品,其中,所述凸状缺陷的个数为10个/1000μm2以下。
14.根据权利要求12或13所述的防反射物品,其中,雾度为0.5%以下。
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