JP2006255634A - Fine passage, its production method and usage - Google Patents

Fine passage, its production method and usage Download PDF

Info

Publication number
JP2006255634A
JP2006255634A JP2005078679A JP2005078679A JP2006255634A JP 2006255634 A JP2006255634 A JP 2006255634A JP 2005078679 A JP2005078679 A JP 2005078679A JP 2005078679 A JP2005078679 A JP 2005078679A JP 2006255634 A JP2006255634 A JP 2006255634A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
glass
rib
microchannel
ribs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005078679A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Ito
洋一 伊東
Hiroshi Ueno
博志 上野
Katsuhiro Shimada
勝広 島田
Mikihiro Uchijo
幹浩 内條
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NOF Corp
Tokyo Metropolitan Government
Original Assignee
NOF Corp
Tokyo Metropolitan Government
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NOF Corp, Tokyo Metropolitan Government filed Critical NOF Corp
Priority to JP2005078679A priority Critical patent/JP2006255634A/en
Publication of JP2006255634A publication Critical patent/JP2006255634A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine passage enough in strength and without dissolution and elusion for an organic solvent, etc. <P>SOLUTION: The fine passage consists of a first substrate 2, ribs 3A, 3B which are obtained by calcining a glass composition, have a height of 10 μm-1 mm and are arranged on the first substrate to be spaced 100 μm -1 mm, and a second substrate 4 which is arranged on the ribs 3A, 3B as to cover an upper surface between the ribs 3A, 3B. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガラス組成物を焼成したリブを備えた微小流路、この微小流路のリブを印刷、焼成により製造する微小流路の製造方法、及び、この微小流路を用いて構成したマイクロリアクターに関する。   The present invention relates to a microchannel provided with a rib obtained by firing a glass composition, a microchannel manufacturing method for manufacturing the microchannel rib by printing and firing, and a microchannel configured using the microchannel. Reactor related.

近年、ナノテクノロジーと称される技術がファインケミカル分野、バイオケミカル分野等で用いられるようになり、大きな発展を遂げている。マイクロリアクターはマイクロ、ナノスケールで複数の流路(チャンネル)を有する反応装置を一般に総称するが、このマイクロリアクターはスケール則を積極的に活用するものであり、サイズを縮小化することにより反応場(界面)の占める割合を体積当たりの比率に対して大きくすることで、迅速かつ効率の良い反応系を作るものである。
例えば、2種類の液体を同一の微小流路中に流すことで、界面で物質移動が起こることにより反応が生じるが、その際の反応装置としてマイクロリアクターが用いられる。又、マイクロリアクターは化学反応だけでなく、界面での物質移動により2種類以上の液体の混合や分離等にも用いられる。
In recent years, a technology called nanotechnology has been used in the fields of fine chemicals, biochemicals, etc., and has made great progress. A microreactor is a general term for reaction devices having a plurality of flow channels (channels) on the micro and nano scales. This microreactor actively utilizes the scale law, and the reaction field is reduced by reducing the size. By increasing the ratio of (interface) to the ratio per volume, a rapid and efficient reaction system is created.
For example, by causing two types of liquids to flow through the same microchannel, a reaction occurs due to mass transfer at the interface. A microreactor is used as a reaction apparatus at that time. Microreactors are used not only for chemical reactions but also for mixing and separating two or more liquids by mass transfer at the interface.

マイクロリアクターを作製する際には基材として、金属、ケイ素、セラミックス又は高分子材料等が用いられている。又、微小流路を作製する微細加工技術としてはX線リソグラフィー法、マイクロエッチング法や、マイクロ放電加工法、レーザー加工法、マイクロサンドブラスト及びマイクロ工具を用いた機械的マイクロ切削加工法などが一般的に知られている(例えば、非特許文献1参照。)。
桝田雅美、マイクロ加工の現状と展望、精密工学会誌、社団法人精密工学会、発行2002年2月、巻数68、号数2、頁161〜頁166
When producing a microreactor, a metal, silicon, ceramics, a polymer material, or the like is used as a substrate. In addition, as a microfabrication technique for producing a micro flow path, an X-ray lithography method, a micro etching method, a micro electric discharge machining method, a laser machining method, a mechanical micro cutting method using a micro sand blast, and a micro tool are generally used. (For example, see Non-Patent Document 1).
Masami Hamada, Current Status and Prospects of Micro Machining, Journal of Precision Engineering, Japan Society for Precision Engineering, February 2002, Volume 68, Number 2, Pages 161-166

しかしながら、このような微細加工技術には幾つかの問題点が存在している。
例えば、X線リソグラフィー法やマイクロエッチング法などで基材を腐食させて微小流路を形成していく際、流路が深くなるにつれて侵食が横方向にも及ぶことで流路の断面が半球状乃至は台形になるため、設計どおりの流路を形成できないという問題があった。
又、マイクロ放電加工法等に代表される機械的マイクロ切削加工法で基材に流路を切削した場合、切削面の平滑度に限界があった。流路の平滑度に問題があると、設計時の流路と異なる問題や、水などの表面張力の高い液体を流す場合に気泡が除去できないため、切削面の微小なクラック中に残留する酸素に起因する副反応が生じる。
However, there are several problems with such a microfabrication technique.
For example, when a microchannel is formed by corroding a substrate by X-ray lithography or microetching, the cross section of the channel is hemispherical because the erosion extends in the lateral direction as the channel deepens. Or it becomes trapezoid, and there was a problem that the flow path as designed could not be formed.
Further, when the flow path is cut in the base material by a mechanical micro cutting method represented by a micro electric discharge machining method or the like, the smoothness of the cut surface is limited. If there is a problem with the smoothness of the flow path, there is a problem that is different from the flow path at the time of design, and bubbles that cannot be removed when flowing a liquid with high surface tension such as water. Side reaction caused by

一方、マイクロリアクターの基材として高分子材料(樹脂)を用いて射出成型法又は転写成型法によりマイクロリアクター用の微小流路を製造する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−188662号公報
On the other hand, a method of manufacturing a micro flow path for a microreactor by an injection molding method or a transfer molding method using a polymer material (resin) as a base material of the microreactor is known (see, for example, Patent Document 1). .
JP 2004-188862 A

上記した特許文献1の微小流路の製造方法では、樹脂の粘度を低下させる目的で二酸化炭素ガス等のガス状物質又は二酸化炭素超臨界流体等の超臨界状態の物質を溶解させた樹脂が用いられている。又、樹脂としてポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等が用いられている。
しかしながら、この微小流路の製造方法では、粘度を低下させるために前述したような特定の物質を樹脂に溶解させる必要があり、又、粘度を低下させた樹脂を用いて射出成型法又は転写成型法により微小流路を形成し、微小流路の体積のバラツキが少なくなるようにしているものの未だ十分ではない。又、樹脂中に含まれている安定剤や界面活性剤の微量成分の溶出も懸念される。
In the manufacturing method of the microchannel of Patent Document 1 described above, a resin in which a gaseous substance such as carbon dioxide gas or a supercritical substance such as carbon dioxide supercritical fluid is dissolved is used for the purpose of reducing the viscosity of the resin. It has been. As the resin, polyolefin resin, polystyrene resin, polylactic acid resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, and the like are used.
However, in this manufacturing method of the micro flow path, it is necessary to dissolve the specific substance as described above in the resin in order to reduce the viscosity, and the injection molding method or the transfer molding using the resin having the reduced viscosity. Although the micro flow path is formed by the method so as to reduce the variation in the volume of the micro flow path, it is still not sufficient. There is also concern about the elution of trace components of stabilizers and surfactants contained in the resin.

他方、マイクロリアクターの基材としてセラミックスを用い、押出成型したもの又はグリーンシートを複数枚積層したものを焼結する櫛歯状の微細流路を備えたセラミックス焼結体の製造方法も知られている(例えば、特許文献2参照。)。ここで、使用されているセラミックス原料はβ分率、酸素量、平均粒径、結晶形等が限定された特定の窒化ケイ素質粉末である。
特開2004−202813号公報
On the other hand, there is also known a method for producing a ceramic sintered body having a comb-like fine channel that uses ceramics as a base material for a microreactor and sinters an extruded product or a laminate of a plurality of green sheets. (For example, refer to Patent Document 2). Here, the ceramic raw material used is a specific silicon nitride-based powder with limited β fraction, oxygen content, average particle size, crystal form and the like.
JP 2004-202813 A

しかしながら、上記した特許文献2の微小(微細)流路の製造方法では、焼結温度が、予備焼成時1650℃〜1850℃で、焼結時1850℃〜1900℃と高いものである。従って、基材としての有機高分子材料上にリブを形成することを想定すると、この焼成温度領域ではその殆どの有機高分子材料が不活性脱酸素ガス雰囲気であっても熱分解を起こす範囲であり、この方法は適用できない。更に、セラミックス製であることから耐熱衝撃性等に対して考慮されているものの未だ十分ではない。又、金属等の基材でも線膨張係数の差異から焼成終了後の冷却に伴い、金属−セラミックス界面での接着強度が著しく低下又は剥離が起こることは容易に推定される。   However, in the manufacturing method of the minute (fine) flow path of Patent Document 2 described above, the sintering temperature is as high as 1650 ° C. to 1850 ° C. during pre-firing and 1850 ° C. to 1900 ° C. during sintering. Therefore, assuming that ribs are formed on an organic polymer material as a base material, in this firing temperature range, most of the organic polymer material is within a range that causes thermal decomposition even in an inert deoxygenated gas atmosphere. Yes, this method is not applicable. Furthermore, since it is made of ceramics, it is not yet sufficient although it is considered for thermal shock resistance. In addition, it is easily estimated that the adhesion strength at the metal-ceramic interface is remarkably lowered or peeled off due to the cooling after the end of firing even in the case of a base material such as a metal.

又、ガラスの表面にリブに該当する部分だけを残し、溝部に該当する部分を全面的に切削してリブを作る方法は、プラズマディスプレイパネル等の製造方法として良く知られている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平6−314542号公報
Further, a method of leaving only a portion corresponding to the rib on the surface of the glass and completely cutting the portion corresponding to the groove to make the rib is well known as a manufacturing method of a plasma display panel or the like (for example, a patent Reference 3).
JP-A-6-314542

上記した特許文献3の微小流路の製造方法では、切削部位の面積が大きいため、資源有効利用の見地からもエネルギーの見地からも環境負荷が大きい。又、この微小流路の製造方法で作られた基材をマイクロリアクターとして用いる場合には、切削が微粒のアルミナやダイヤモンド等を用いたサンドブラスト法によるため、上記の場合と同様に平滑度が問題となっている。この平滑度を是正するにはエッチングによる方法が有効であるが、フッ化水素等を使用する必要があり、更に、環境負荷が大きくなると同時に上記マイクロエッチング法等と同様の問題点が内在する。   In the manufacturing method of the micro flow path of the above-mentioned patent document 3, since the area of the cutting part is large, the environmental load is large from the viewpoint of effective use of resources and from the viewpoint of energy. In addition, when a substrate made by this microchannel manufacturing method is used as a microreactor, since the cutting is performed by a sandblast method using fine alumina or diamond, smoothness is a problem as in the above case. It has become. An etching method is effective for correcting the smoothness, but it is necessary to use hydrogen fluoride or the like. Furthermore, the environmental load increases, and at the same time, the same problems as the microetching method and the like are inherent.

又、マイクロリアクターとして生体との反応や相互作用を把握する実験を行う際には、界面の影響が拡大されるため、ガラスに使われた鉛の影響が大きく拡大することが類推される。従って、鉛を含んでいないか、もしくは鉛含有率が低いガラス組成物を用いたものの提案が望まれている。
又、セラミックスや樹脂を使用したマイクロリアクターの場合、光学反応、特に紫外部の光を透過しないため、これを扱った反応ができないという問題もある。
In addition, when conducting an experiment for grasping the reaction and interaction with a living body as a microreactor, the influence of the lead used in the glass is greatly enlarged because the influence of the interface is enlarged. Therefore, a proposal using a glass composition that does not contain lead or has a low lead content is desired.
In addition, in the case of a microreactor using ceramics or resin, there is a problem that an optical reaction, in particular, light in the ultraviolet region is not transmitted, and thus a reaction that handles this cannot be performed.

本発明の目的は、強度が十分で、有機溶剤等に対して溶解や溶出のない微小流路を提供すること、又、その微小流路を容易に製造することができる微小流路の製造方法を提供すること、更に、その微小流路を用いた反応等に悪影響を与えないマイクロリアクターを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a microchannel having sufficient strength and not dissolving or eluting with an organic solvent or the like, and a method of manufacturing a microchannel that can easily manufacture the microchannel It is another object of the present invention to provide a microreactor that does not adversely affect the reaction using the microchannel.

本発明は、以下のような発明である。
(1)第1基体と、この第1基体と対向する第2基体と、ガラス組成物を焼成してなり、高さが10μm〜1mmで、100μm〜1mmの間隔をあけて前記第1基体と前記第2基体との間に設けられたリブとを備える微小流路。
(2)(1)に記載の微小流路の製造方法であって、ガラス組成物を含むペーストを用いた印刷により第1基体の上に前記ペーストを塗布して前記リブを形成する塗布工程と、前記第1基体に形成されたリブを乾燥させる乾燥工程と、乾燥した前記リブを焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
(3)(1)に記載の微小流路を用いて構成したことを特徴とするマイクロリアクター。
The present invention is as follows.
(1) A first base, a second base opposite to the first base, and a glass composition that is fired. The height is 10 μm to 1 mm, and the first base is spaced apart from 100 μm to 1 mm. A microchannel provided with a rib provided between the second substrate.
(2) The method for producing a microchannel according to (1), wherein the rib is formed by applying the paste on the first substrate by printing using a paste containing a glass composition. And a drying step of drying the ribs formed on the first substrate, and a baking step of baking the dried ribs.
(3) A microreactor comprising the microchannel according to (1).

本発明の微小流路によれば、第1基体と、この第1基体と対向する第2基体と、軟化点が300℃〜600℃のガラス組成物を焼成してなり、高さが100μm〜1mmで、100μm〜1mmの間隔をあけて前記第1基体と前記第2基体との間に設けられたリブとからなるので、第1基体あるいは第2基体として、リブを構成する材質とは異なる材料を使用することが可能となり、又、リブが強度的にも優れ、更にリブがガラスであることから有機溶剤に溶解せず、溶出するものがない。
なお、ガラス組成物を無鉛にすることにより、マイクロリアクターに適用した場合、生体との反応や相互作用を把握する上で、界面が鉛により影響されることがなく、マイクロリアクターとして最適である。
さらに、第1基体及び第2基体を平板にすることにより、切削加工した時に見られるバリ等の流路の障害となるものは少なく、流路は平滑であるため、安全に生成反応を促すことができる。
さらに、ガラス組成物の線膨張係数を75×10-7/℃以上にすることにより、リブにクラックが入ったり、リブが割れたりする可能性が低くなる。
さらに、リブが接続される第1基体及び第2基体に、リブとの親和性を持たせることにより、リブを構成するガラス組成物の線膨張係数は基体のそれと等しい程、リブの焼成工程、特に降温工程における剥離や破断等の現象が少なくなる。
さらに、第1基体及び第2基体のリブとの親和性は、リブとの接触角を100°以下にすることにより、ぬれ特性を改善できる。
次に、本発明の微小流路の製造方法によれば、ガラス組成物を含むペーストを用いた印刷により第1基体の上に前記ペーストを塗布して前記リブを形成する塗布工程と、前記第1基体に形成されたリブを乾燥させる乾燥工程と、乾燥した前記リブを焼成する焼成工程とを含むので、製造が容易であり、設計どおりの微小流路を容易に製造できる。
なお、塗布工程と乾燥工程とを複数回行うことにより、リブの高さを容易に調整することができ、設計どおりの微小流路を製造できる。
次に、本発明のマイクロリアクターによれば、上述した微小流路を用いて構成したので、有機溶剤に溶解せず、溶出する成分がなく、設計どおりの微小流路となり、平滑度にも優れ、又、光学反応等に有利である。
According to the microchannel of the present invention, the first substrate, the second substrate facing the first substrate, and the glass composition having a softening point of 300 ° C. to 600 ° C. are fired, and the height is 100 μm to Since the rib is provided between the first base and the second base at an interval of 100 μm to 1 mm at 1 mm, the first base or the second base is different from the material constituting the rib. It is possible to use materials, and the ribs are excellent in strength. Further, since the ribs are made of glass, they do not dissolve in organic solvents and are not eluted.
When the glass composition is made lead-free, when applied to a microreactor, the interface is not affected by lead when grasping the reaction and interaction with a living body, and is optimal as a microreactor.
Furthermore, by forming the first and second substrates into flat plates, there are few obstacles to the flow path such as burrs seen when cutting, and the flow path is smooth, so the production reaction can be promoted safely. Can do.
Furthermore, by setting the linear expansion coefficient of the glass composition to 75 × 10 −7 / ° C. or more, the possibility that the ribs are cracked or the ribs are broken is reduced.
Furthermore, the first substrate and the second substrate to which the ribs are connected have an affinity for the ribs, so that the linear expansion coefficient of the glass composition constituting the ribs is equal to that of the substrate, and the rib firing step. In particular, phenomena such as peeling and fracture in the temperature lowering process are reduced.
Further, the affinity of the first substrate and the second substrate with the rib can improve the wetting characteristic by setting the contact angle with the rib to 100 ° or less.
Next, according to the method for manufacturing a microchannel according to the present invention, the application step of applying the paste onto the first substrate by printing using a paste containing a glass composition to form the ribs; Since a drying step for drying the ribs formed on one substrate and a firing step for firing the dried ribs are included, manufacture is easy, and a microchannel as designed can be easily manufactured.
In addition, the height of a rib can be easily adjusted by performing an application | coating process and a drying process several times, and the microchannel as designed can be manufactured.
Next, according to the microreactor of the present invention, since it is configured using the above-described microchannel, it does not dissolve in an organic solvent, has no eluting components, becomes a microchannel as designed, and has excellent smoothness. Also, it is advantageous for optical reaction and the like.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の微小流路は、第1基体と、軟化点が300℃〜1400℃のガラス組成物を焼成してなり、高さが10μm〜1mmで、100μm〜1mmの間隔をあけて前記第1基体の上に設けられたリブと、このリブの間の上面を塞ぐように設けられた第2基体とを備えるものである。   The microchannel according to the present invention is formed by firing a first substrate and a glass composition having a softening point of 300 ° C. to 1400 ° C., and has a height of 10 μm to 1 mm and an interval of 100 μm to 1 mm. A rib provided on the substrate and a second substrate provided so as to close the upper surface between the ribs are provided.

図1は本発明の微小流路の一例を示す外観斜視図、図2は図1に示した微小流路の分解斜視図である。
図1又は図2において、1は微小流路を示し、軟化点が1400℃以上の第1基体2と、この第1基体2上に設けられた、軟化点が300℃〜1400℃、好ましくは300℃〜600℃のガラス組成物を300℃〜1400℃、好ましくは300℃〜600℃の焼成温度で焼成したリブ3A,3Bと、このリブ3A,3B上面に配置された軟化点が1400℃以上の第2基体4とで構成されている。ここで、微小流路1の形状としては、例えば、幅(リブ3A,3Bの間隔)が100μm〜1mmで、高さ(リブ3A,3Bの高さ)が10μm〜1mm程度の空間からなるものである。
尚、リブ3A,3Bの幅は、1mmである。
FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a microchannel according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the microchannel shown in FIG.
In FIG. 1 or FIG. 2, reference numeral 1 denotes a microchannel, and a first base 2 having a softening point of 1400 ° C. or higher, and a softening point provided on the first base 2 is 300 ° C. to 1400 ° C., preferably Ribs 3A and 3B obtained by firing a glass composition of 300 ° C to 600 ° C at a firing temperature of 300 ° C to 1400 ° C, preferably 300 ° C to 600 ° C, and a softening point disposed on the upper surface of the ribs 3A and 3B is 1400 ° C. The second base 4 is configured as described above. Here, the shape of the micro flow path 1 is, for example, a space having a width (interval between the ribs 3A and 3B) of 100 μm to 1 mm and a height (height of the ribs 3A and 3B) of about 10 μm to 1 mm. It is.
The width of the ribs 3A and 3B is 1 mm.

本発明の微小流路の底部に用いられる第1基体及び上部に用いられる第2基体を構成する材料(以下、平面材料ともいう。)は、リブを構成する低融点のガラス組成物と(リブ)親和性がある材料である。
親和性は、低融点のガラス組成物(以下、ガラス組成物という。)との接触角で把握されるが、溶融したガラス組成物と平面材料との接触角が100°以下、好ましくは0°〜45°であるならば良好な親和性を示す。
The material constituting the first substrate used at the bottom of the microchannel of the present invention and the second substrate used at the top (hereinafter also referred to as planar material) is a glass composition having a low melting point constituting ribs (ribs). ) A material with affinity.
The affinity is grasped by a contact angle with a glass composition having a low melting point (hereinafter referred to as a glass composition), but a contact angle between a molten glass composition and a planar material is 100 ° or less, preferably 0 °. Good affinity is shown at ˜45 °.

この様な材料として、例えば、ガラス、石英、シリカ、Si/SiO2、マグネシア、ジルコニア、アルミナ、アパタイト、窒化ケイ素、及びチタン、アルミニウム、イットリウム、タングステンのような金属の酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物などのセラミックスを挙げることができる。この他、上記の要件(親和性)を満たすものである限り、金属、プラスチックなども用いることができる。この第1基体及び第2基体の形状としては、板状体が普通であるが、弧状体、球体、粒体などであってもよい。 Examples of such materials include glass, quartz, silica, Si / SiO 2 , magnesia, zirconia, alumina, apatite, silicon nitride, and oxides, carbides, and nitrides of metals such as titanium, aluminum, yttrium, and tungsten. And ceramics such as borides and silicides. In addition, metals, plastics, and the like can be used as long as the above requirements (affinity) are satisfied. As the shapes of the first base and the second base, plate-like bodies are common, but arc-shaped bodies, spheres, granules, and the like may be used.

次に、第1基体上のリブに用いられるガラス組成物に必要な特性は、微粉化した材料が第1基材及び第2基材よりも軟化点が低いことに加えて、線熱膨張係数が75×10-7〜60×10-6、好ましくは75×10-7〜20×10-6であること、耐水性、耐アルカリに優れていること、鉛をガラス成分として含有しないことが好ましい。
ここで、軟化点の測定方法としてはJIS−R3104を採用した。
Next, the properties necessary for the glass composition used for the ribs on the first substrate include that the finely divided material has a lower softening point than the first substrate and the second substrate, as well as the linear thermal expansion coefficient. Is 75 × 10 −7 to 60 × 10 −6 , preferably 75 × 10 −7 to 20 × 10 −6 , excellent in water resistance and alkali resistance, and not containing lead as a glass component. preferable.
Here, JIS-R3104 was adopted as a method for measuring the softening point.

前述の特性を満たすガラス組成物の成分としては、(1)ZnO−SiO2−B23系、(2)Bi23−SiO2−B23系、(3)Bi23−SiO2−B23−ZnO系、(4)BaO−SiO2−B23系、(5)V25−SiO2−B23系を挙げることができる。
そして、(1)〜(5)の成分系の好ましい組成範囲について、以下に例示する。
(1)ZnO−SiO2−B23系では、ZnO:15重量%〜60重量%、SiO2:5重量%〜55重量%、B23:5重量%〜35重量%を必須成分として含むもの。
(2)Bi23−SiO2−B23系では、Bi23:55重量%〜75重量%、SiO2:10重量%〜25重量%、B23:5重量%〜20重量%を必須成分として含むもの。
(3)Bi23−SiO2−B23−ZnO系では、Bi23:55重量%〜80重量%、SiO2:2重量%〜25重量%、B23:5重量%〜20重量%、ZnO系:5重量%〜20重量%を必須成分として含むもの。
(4)BaO−SiO2−B23系では、BaO:10重量%〜30重量%、SiO2:15重量%〜40重量%、B23:15重量%〜30重量%を必須成分として含むもの。
(5)V25−SiO2−B23系では、V25:1重量%〜20重量%、SiO2:30重量%〜55重量%、B23:15重量%〜25重量%を必須成分として含むもの。
The components of the glass composition that satisfy the above-mentioned characteristics include (1) ZnO—SiO 2 —B 2 O 3 system, (2) Bi 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system, and (3) Bi 2 O. 3 -SiO 2 -B 2 O 3 -ZnO system, it may be mentioned (4) BaO-SiO 2 -B 2 O 3 system, a (5) V 2 O 5 -SiO 2 -B 2 O 3 system.
And it illustrates below about the preferable composition range of the component system of (1)-(5).
(1) In the ZnO—SiO 2 —B 2 O 3 system, ZnO: 15 wt% to 60 wt%, SiO 2 : 5 wt% to 55 wt%, B 2 O 3 : 5 wt% to 35 wt% are essential. Contains as an ingredient.
(2) In the Bi 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system, Bi 2 O 3 : 55 wt% to 75 wt%, SiO 2 : 10 wt% to 25 wt%, B 2 O 3 : 5 wt% Contains -20% by weight as an essential component.
(3) In the Bi 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 —ZnO system, Bi 2 O 3 : 55 wt% to 80 wt%, SiO 2 : 2 wt% to 25 wt%, B 2 O 3 : 5 Weight% to 20% by weight, ZnO-based: 5% to 20% by weight as an essential component.
(4) In the BaO—SiO 2 —B 2 O 3 system, BaO: 10 wt% to 30 wt%, SiO 2 : 15 wt% to 40 wt%, B 2 O 3 : 15 wt% to 30 wt% are essential. Contains as an ingredient.
(5) In the V 2 O 5 —SiO 2 —B 2 O 3 system, V 2 O 5 : 1 wt% to 20 wt%, SiO 2 : 30 wt% to 55 wt%, B 2 O 3 : 15 wt% Contains -25% by weight as an essential component.

そして、鉛を含む場合、600℃以下の軟化点を有するガラスの組成は、PbO−SiO2−B23、PbO−SiO2−SnF2などに代表されるが、特にこの組成に拘わるものではない。
これらの組成において、ZnO、Bi23、BaO、V25成分は、従来の鉛含有ガラスに代替できる鉛不含(無鉛)ガラスの中核をなすものである。これらの成分が少なすぎると、得られるガラス組成物は軟化点が高くなりすぎ、しかも耐電圧が低下する欠点がある。又、多すぎると、耐薬品性が低下する。
When lead is included, the composition of the glass having a softening point of 600 ° C. or lower is typified by PbO—SiO 2 —B 2 O 3 , PbO—SiO 2 —SnF 2, etc. is not.
In these compositions, ZnO, Bi 2 O 3 , BaO, and V 2 O 5 components form the core of lead-free (lead-free) glass that can replace conventional lead-containing glass. If these components are too small, the resulting glass composition has a drawback that the softening point becomes too high and the withstand voltage is lowered. Moreover, when too large, chemical resistance will fall.

23成分は、ガラスの軟化点及び誘電率を適度に低下させる働きがある。この成分が少なすぎると、軟化点が高くなりすぎる。又、多すぎる場合は、耐薬品性が低下する不利がある。
SiO2成分は、ガラスの骨格となる成分であり、この成分が少なすぎる場合は、ガラス化が困難となるか、ガラス化できても得られるガラスは耐薬品性、耐電圧、透明性の乏しいものとなる。又、多すぎると、軟化点が600℃以下のガラス組成物を得ることは困難である。
The B 2 O 3 component serves to moderately lower the softening point and dielectric constant of the glass. If this component is too small, the softening point will be too high. Moreover, when too large, there exists a disadvantage that chemical resistance falls.
The SiO 2 component is a component that becomes a skeleton of the glass. If this component is too small, vitrification becomes difficult, or the glass obtained even if vitrified is poor in chemical resistance, withstand voltage, and transparency. It will be a thing. On the other hand, if the amount is too large, it is difficult to obtain a glass composition having a softening point of 600 ° C. or lower.

尚、本発明に用いるガラス組成物は、上記各ガラス成分の所定量以外に、更に必要に応じて、他のガラス成分を含有することもできる。この必要に応じて添加配合できるガラス成分及びその配合量は、得られるガラスの特性に悪影響を与えないもの及び範囲から適宜選択できる。このガラス成分の具体例としては、例えば、SnO、SnO2、WO3、MoO3、Al23、Tl23、La23、ZrO2等を例示することができる。これらは1種又は2種以上用いることができ、その添加配合量は、いずれも3重量%以内であるのが望ましい。これらの配合は接着強度や融着温度、耐薬品性の微調整に役立つ場合がある。 In addition, the glass composition used for this invention can also contain another glass component as needed other than the predetermined amount of each said glass component. The glass component that can be added and blended as necessary and the blending amount thereof can be appropriately selected from those that do not adversely affect the properties of the glass obtained and the range. Specific examples of the glass component include SnO, SnO 2 , WO 3 , MoO 3 , Al 2 O 3 , Tl 2 O 3 , La 2 O 3 , ZrO 2 and the like. These can be used singly or in combination of two or more, and it is desirable that the amount added is within 3% by weight. These formulations may be useful for fine adjustment of adhesive strength, fusing temperature, and chemical resistance.

次に、本発明の微小流路の製造方法について説明する。
本発明の微小流路の製造方法は、特定のガラス組成物からなるリブを第1基体上に印刷し、焼成して固化させる。
まず、リブの形成に当たって、ガラス組成物を粉末化する。この粉末化は常法に従うことができる。
例えば、ガラス粉末は、前述の成分組成となるように各原料化合物を混合し、得られる混合バッチを約1150℃〜1250℃で溶融し、融液状ガラスを水冷ロールに挟んで冷却してフレーク状ガラスとする。このガラスフレークをボールミル等の適当な粉砕機を用いて、湿式又は乾式粉砕することにより調製する。尚、湿式粉砕を水中で行う場合は、水分を濾去して得られるケーキ状物を低温で真空乾燥するのが特に望ましい。
このようにして得られるガラス組成物の粉末は、特に制限されるわけではないが、通常約0.1μm〜30μmの範囲の粒度を有しているのが望ましい。かかる粒度は公知の慣用されている方法に従って容易に調整することができる。又、上記方法に従って得られる粉末粒子は、更に必要に応じて分級して、上記範囲内の適当な粒度、より好ましくは約0.5μm〜10μmの範囲の粒度に調整することができる。
Next, the manufacturing method of the microchannel of this invention is demonstrated.
In the method for producing a microchannel according to the present invention, a rib made of a specific glass composition is printed on a first substrate and fired to be solidified.
First, in forming the rib, the glass composition is pulverized. This pulverization can be performed according to a conventional method.
For example, the glass powder is mixed with each raw material compound so as to have the above-described component composition, the resulting mixed batch is melted at about 1150 ° C. to 1250 ° C., and the molten glass is sandwiched between water-cooled rolls and cooled to form flakes. Glass. The glass flakes are prepared by wet or dry pulverization using an appropriate pulverizer such as a ball mill. When wet pulverization is performed in water, it is particularly desirable to vacuum dry the cake-like material obtained by filtering off moisture.
The powder of the glass composition thus obtained is not particularly limited, but it is usually desirable that the powder has a particle size in the range of about 0.1 μm to 30 μm. Such a particle size can be easily adjusted according to a known and commonly used method. The powder particles obtained according to the above method can be further classified as necessary to adjust the particle size to an appropriate particle size within the above range, more preferably within the range of about 0.5 μm to 10 μm.

リブを形成するガラス組成物は、通常、上述したガラス粉末を有機ヴィヒクルと混合して適当なペースト状形態に調整して使用する。ここで、用いる有機ヴィヒクルとしては、一般にこの種ガラスペーストに利用されている各種のもののいずれでもよく、これらは通常樹脂の溶剤溶液からなっている。
この有機ヴィヒクルの成分は、リブの焼成温度以下、通常600℃以下で熱分解するものであることが好ましい。該当樹脂としては、セルロース系樹脂及びアクリル系樹脂が好ましいものとして例示できる。このセルロース系樹脂には、例えば、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロース等が含まれ、アクリル系樹脂には、例えば、ポリブチルアクリレート、ポリイソブチルメタクリレート等が含まれる。上記樹脂は、一般には調整されるガラスペースト組成物中にその1種を単独で又は2種以上を併用して、合計量が0.5重量%〜20重量%程度の範囲で配合するのがよい。又、このガラスペーストには、更に必要に応じて、公知の添加剤、例えば、沈澱防止剤、分散剤、平面材料(第1基体及び第2基体)との接着性向上剤等を適宜配合させることができる。
The glass composition for forming the rib is usually used by mixing the glass powder described above with an organic vehicle to prepare a suitable paste form. Here, the organic vehicle to be used may be any of those generally used for this kind of glass paste, and these are usually made of a solvent solution of a resin.
The organic vehicle component is preferably thermally decomposed at a temperature not higher than the firing temperature of the rib, usually not higher than 600 ° C. As applicable resin, a cellulose resin and an acrylic resin can be illustrated as a preferable thing. Examples of the cellulose resin include ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and nitrocellulose, and examples of the acrylic resin include polybutyl acrylate and polyisobutyl methacrylate. The above resin is generally blended in a glass paste composition to be adjusted in a range of about 0.5 wt% to 20 wt% in a single amount alone or in combination of two or more. Good. Further, the glass paste is appropriately mixed with known additives, for example, an anti-precipitation agent, a dispersing agent, an adhesion improver with a planar material (first base and second base), etc., if necessary. be able to.

上記樹脂の溶剤溶液を構成する溶剤も通常知られている各種のものでよく、特に限定されない。通常、樹脂の溶解性に優れ、粘稠性のオイルを形成し得るものが好ましい。これには中沸点及び高沸点のエステル系溶剤、エーテル系溶剤、石油系溶剤等が含まれる。具体的には、例えば、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤、ブチルカルビトール等のエーテル系溶剤、ナフサ、ミネラルターペン等の石油系溶剤等が例示できる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用することもできる。   The solvent that constitutes the solvent solution of the resin may be any of various commonly known solvents and is not particularly limited. Usually, the resin is excellent in solubility and can form a viscous oil. This includes medium and high boiling ester solvents, ether solvents, petroleum solvents and the like. Specifically, for example, ester solvents such as butyl cellosolve acetate and butyl carbitol acetate, ether solvents such as butyl carbitol, petroleum solvents such as naphtha and mineral terpenes, and the like can be exemplified. These may be used alone or in combination of two or more.

上記ガラスペーストの調製とこれを用いたガラスのリブの形成方法について詳述すると、まず、上記樹脂を比較的高沸点の溶剤に溶解したオイル中に、所定量のガラス組成物を、3本ロール、ボールミル、サンドミル等の分散機で分散させて、スラリー状乃至ペースト状物(ガラスペーストという。)を調製し、次いで、このガラスペーストを孔版印刷、例えば、ドクターブレード法、ロールコート法、スクリーン印刷法、テーブルコーター、リバースコーター、スプレー法等の各種方法に従い、第1基体上に印刷、塗布する。   The preparation of the glass paste and the method of forming the ribs of the glass using the glass paste will be described in detail. First, a predetermined amount of the glass composition is placed in three rolls in oil obtained by dissolving the resin in a solvent having a relatively high boiling point. The slurry is dispersed by a dispersing machine such as a ball mill or a sand mill to prepare a slurry or paste (referred to as glass paste), and this glass paste is then subjected to stencil printing, for example, doctor blade method, roll coating method, screen printing. According to various methods such as a method, a table coater, a reverse coater, and a spray method, printing and coating are performed on the first substrate.

現状で精度との費用対効果に優れている塗布方法であり、孔版印刷であるスクリーン印刷を用いた方法に関して詳述すると、第1基体とスクリーンを固定した版上でスキージーを動かし、スクリーンから押出したガラスペーストを第1基体上に塗布、印刷する。その際にスキージーは手動又は自動で動かす印刷方法のどちらでも問題はない。又、連続して作製する際に用いられるスクリーンが回転して第1基体にペーストを印刷、塗布する方式でも問題はない。
スクリーンは金属製、プラスチック製、布製等が例示でき、その製造方法も繊維や細線を編み上げたもの、又は機械加工やレーザー照射による方法や化学的エッチングなどにより平板を加工したものがあるが、上記ガラスペーストが溶解しないならば特に拘わらない。又、このスクリーン上に形成されているペースト透過用の孔の形状は正方形、円形、六角形等があり、孔の大きさは60/inchメッシュ〜600/inchメッシュのものでよく、スクリーン表面にガラスペーストの塗れ性を改善するために物理的化学的表面処理がしてあると更に望ましい。
A coating method that is cost effective with accuracy at present, and details about the method using screen printing, which is stencil printing, will be described in detail. The squeegee is moved on the plate on which the first substrate and the screen are fixed, and extruded from the screen. The glass paste thus prepared is applied and printed on the first substrate. In this case, there is no problem with the printing method in which the squeegee is moved manually or automatically. In addition, there is no problem even if the screen used for continuous production rotates and the paste is printed and applied to the first substrate.
The screen can be exemplified by metal, plastic, cloth, etc., and the production method is one in which fibers and fine lines are knitted, or one in which a flat plate is processed by a method such as machining or laser irradiation, chemical etching, etc. If the glass paste does not dissolve, there is no particular concern. The paste-transmitting holes formed on the screen may be square, circular, hexagonal, etc., and the hole size may be 60 / inch mesh to 600 / inch mesh. It is further desirable to have a physical / chemical surface treatment to improve the wettability of the glass paste.

スクリーンに印刷するパターンを作製する場合、平板に機械加工やレーザー照射や化学的エッチング等を施してメッシュを作製する方法や、予めスクリーンを作っておいてパターンを作製する際、スクリーンにフォトマスクやフォトエッチングを施す方法があるが、何れを用いてもよい。
適量のガラスペーストをスキージーでスクリーンに押しつけ、スクリーンの孔からガラスペーストを押し出すことでペーストを第1基体上に印刷、塗布する。
When creating a pattern to be printed on the screen, a method of creating a mesh by machining, laser irradiation, chemical etching, etc. on a flat plate, or when creating a pattern by making a screen in advance, a photomask or Although there is a method of performing photoetching, any method may be used.
An appropriate amount of glass paste is pressed onto the screen with a squeegee, and the paste is printed and applied onto the first substrate by extruding the glass paste from the holes of the screen.

第1基体への印刷による塗布量がリブの厚さを制御する。
従って、乾燥や焼成後体積変化が生じるため、リブの高さは、塗布量であるギャップ長と呼ばれるスクリーンと第1基体との間の距離と、スクリーンの厚さとの和に、ガラス組成毎の係数を掛けた数値として把握される。
スクリーンと第1基体との間の距離は0mm〜10mmの範囲が一般的であり、好ましくは0mm〜5mm以下である。10mmを越えると、この様なガラスペースト組成の場合にはペーストの表面張力と粘度の関係などにより乾燥中に形状が崩れやすくなり、垂直なリブを作ることが難しくなる。
この様な場合には、印刷と乾燥を交互に繰り返すことでリブの高さを高くすることも可能である。即ち、リブの高さも調整することができる。
The amount of application by printing on the first substrate controls the thickness of the rib.
Therefore, since the volume changes after drying or firing, the height of the rib is the sum of the distance between the screen and the first substrate, called the gap length, which is the coating amount, and the thickness of the screen. It is grasped as a numerical value multiplied by a coefficient.
The distance between the screen and the first substrate is generally in the range of 0 mm to 10 mm, preferably 0 mm to 5 mm. If it exceeds 10 mm, in the case of such a glass paste composition, the shape tends to collapse during drying due to the relationship between the surface tension and viscosity of the paste, and it becomes difficult to make vertical ribs.
In such a case, the height of the rib can be increased by alternately repeating printing and drying. That is, the height of the rib can also be adjusted.

又、スクリーンと第1基体との距離を0(ゼロ)とし、スクリーンを第1基体に接触させることで第1基体に押し出されるガラスペーストの量は最少になる。この際のガラスペーストの量はスクリーン中に存在するものだけになり、リブの高さはスクリーンの厚さにすべて依存することになる。
リブの高さを制御する目的で、印刷と乾燥を交互に繰り返すことは、第1基体に限定するものではない。第1基体の上面と第2基体の下面とに印刷と乾燥を行い、後述の焼成工程でガラス成分を熔融させてリブ同士を接着することも可能である。
Further, when the distance between the screen and the first substrate is 0 (zero), and the screen is brought into contact with the first substrate, the amount of the glass paste extruded onto the first substrate is minimized. At this time, the amount of the glass paste is only present in the screen, and the height of the ribs depends entirely on the thickness of the screen.
For the purpose of controlling the height of the rib, alternately repeating printing and drying is not limited to the first substrate. It is also possible to perform printing and drying on the upper surface of the first substrate and the lower surface of the second substrate, and melt the glass component in the firing step described later to bond the ribs together.

ガラスペーストに樹脂の溶剤が入っている場合、印刷塗布後に樹脂の溶剤の気散が必要な場合に乾燥を行う。その際の温度は、高すぎると、溶剤の気散速度が速く、リブ内での気泡の成長や表面の平滑度を崩してしまう可能性があり、低すぎると、ペーストの粘度低下に伴う印刷精度の低下等があるため、その温度範囲は常温から溶剤の沸点よりも10℃低い温度以下まで、好ましくは沸点よりも25℃低い温度以下の範囲である。
乾燥雰囲気は通常の空気状態で問題は無いが着色や副反応防止の観点から脱酸素や脱水蒸気を行うと更に好ましい。又、産業安全の見地から爆発限界の回避や作業者保護のため、雰囲気を積極的に交換することが望ましく、乾燥効率も向上する。
In the case where a resin solvent is contained in the glass paste, drying is carried out when it is necessary to disperse the resin solvent after printing. If the temperature is too high, the solvent diffusing speed is high, and there is a possibility that the growth of bubbles in the ribs and the smoothness of the surface may be lost. Since there is a decrease in accuracy, the temperature range is from room temperature to a temperature that is 10 ° C. lower than the boiling point of the solvent, preferably 25 ° C. lower than the boiling point.
There is no problem in the dry atmosphere in a normal air state, but it is more preferable to carry out deoxygenation and water vapor removal from the viewpoint of coloring and prevention of side reactions. Also, from the standpoint of industrial safety, it is desirable to actively exchange the atmosphere in order to avoid explosion limits and protect workers, and drying efficiency is also improved.

焼成は一般的な炉中で行うが、熱源は電気、ガス等特に拘わらず、均一性保持の観点から熱容量が大きいものが望ましい。又、乾燥の工程と同等な観点から焼成雰囲気が選択可能であり、雰囲気を積極的に交換できると更に望ましい。
焼成の際の温度はガラスペーストの軟化温度(300℃〜1400℃)まで温度を上げることでガラス成分を溶融させ、リブとして上下の第1基体、第2基体と接着させる。その際の温度上昇パターンは、一定昇温速度で軟化温度まで到達させてもよいが、更に好ましいのは適当なペースト状形態に調整する目的で有機ヴィヒクルを混合している場合にはそのヴィヒクルの熱分解終了温度よりも25℃程度高い温度で一定時間保持して分解を進めた後にガラス成分の溶融に入る方法である。
ヴィヒクルは熱分解に伴ってガス化して大気中に気散するため、ヴィヒクルの分解ガス化の途中でガラスの溶融が始まってしまうと、ヴィヒクル成分のガス化したものの気散経路が無くなるため、リブが濁ったり、リブにクラックが発生する原因となる。ヴィヒクル成分の分解温度は、セルロース系樹脂の場合で150℃〜200℃の範囲、アクリル系樹脂の場合で120℃〜220℃の範囲である。
保持時間は15分〜120分の範囲であり、好ましくは30分〜90分の範囲である。120分以上行っても、効果にそれ以上の改善は見られない。
又、ガラス成分は酸化物のためヴィヒクル成分の分解の主要因である酸化反応を積極的に誘起させ、分解温度において酸化物を一定量ガラスペースト中に混合すると更にリブ単体の強度及び接着強度や透明度に関して好ましい結果が得られる。その混合割合は1重量%〜10重量%の範囲、更に好ましくは3重量%〜10重量%の範囲であるが、10重量%を上回った場合には産業安全上の問題や設備の酸化による腐食等の問題が顕著になる。
Firing is performed in a general furnace, but a heat source having a large heat capacity is desirable from the viewpoint of maintaining uniformity, regardless of electricity, gas, or the like. Further, it is more desirable that the firing atmosphere can be selected from the same viewpoint as the drying step, and the atmosphere can be positively exchanged.
The temperature at the time of baking raises temperature to the softening temperature (300 degreeC-1400 degreeC) of a glass paste, a glass component is fuse | melted, and it adheres with a 1st upper body and a 2nd base body as a rib. The temperature rise pattern at that time may reach the softening temperature at a constant rate of temperature rise, but more preferably, when an organic vehicle is mixed for the purpose of adjusting to an appropriate paste-like form, This is a method in which glass components are melted after being decomposed by holding at a temperature about 25 ° C. higher than the thermal decomposition end temperature for a certain period of time.
Since the vehicle is gasified and diffused into the atmosphere with thermal decomposition, if the glass starts to melt during the decomposition and gasification of the vehicle, the gas diffusion route of the gasified vehicle component disappears. Cause turbidity and cracks in the ribs. The decomposition temperature of the vehicle component is in the range of 150 ° C. to 200 ° C. in the case of the cellulose resin, and in the range of 120 ° C. to 220 ° C. in the case of the acrylic resin.
The holding time is in the range of 15 minutes to 120 minutes, preferably in the range of 30 minutes to 90 minutes. Even after 120 minutes, there is no further improvement in the effect.
In addition, since the glass component is an oxide, it actively induces an oxidation reaction, which is a main factor for the decomposition of the vehicle component, and when a certain amount of oxide is mixed in the glass paste at the decomposition temperature, the strength and adhesive strength of the rib itself are further increased. Favorable results are obtained with regard to transparency. The mixing ratio is in the range of 1 wt% to 10 wt%, more preferably in the range of 3 wt% to 10 wt%, but if it exceeds 10 wt%, industrial safety problems and corrosion due to equipment oxidation Such problems become prominent.

ガラスペーストの溶融温度やヴィヒクル成分の分解挙動を測定する測定法は各種あるが、簡便であり、ガラスの溶融温度とヴィヒクル成分の分解挙動を同時に測定できる方法としては熱分析方法の示差熱熱重量同時測定方式(TG/DTA)が望ましい。分解挙動ならば示差走査熱量測定方式(DSC)もあるが、ガス放出に伴う密閉セルの破裂や測定系の汚染などの問題がある。熱機械分析方式(TMA)は溶融に伴う力学物性挙動等の追跡に適しているが、分解挙動は全く測定できず、通常、固体試料を測定するためガラスペーストの様な粉体試料には対応できない。又、一度焼成固化させた試料は熱機械分析方式(TMA)での測定は可能であるが、相変化している可能性があり、焼成前の挙動を完全に把握できるかについては問題が残る。   There are various measuring methods for measuring the melting temperature of glass paste and the decomposition behavior of vehicle components, but it is simple and the method of differential thermal thermogravimetry of the thermal analysis method is a method that can simultaneously measure the melting temperature of glass and the decomposition behavior of vehicle components. The simultaneous measurement method (TG / DTA) is desirable. Although there is a differential scanning calorimetry (DSC) as long as the decomposition behavior, there are problems such as rupture of a closed cell and contamination of the measurement system due to gas release. Thermomechanical analysis (TMA) is suitable for tracking the behavior of mechanical properties associated with melting, but it cannot measure the decomposition behavior at all, and is usually compatible with powder samples such as glass paste to measure solid samples. Can not. Also, once calcined and solidified, the sample can be measured by thermomechanical analysis (TMA), but there is a possibility that the phase has changed, and there remains a problem as to whether the behavior before firing can be completely grasped. .

上部の第2基体は焼成の前に設置して昇温してもよいが、ヴィヒクル成分の分解に伴うガス放出はその表面積の比率から大半が上面で行われるので、ヴィヒクル成分の分解後に上部の第2基体を設置するのがリブ単体の強度及び接着強度や透明度に関して更に望ましい。
焼成は軟化温度で60分〜360分、好ましくは90分〜180分の範囲で行う。360分以上行っても効果にそれ以上の改善は見られない。
焼成終了後の常温までの冷却は4時間程度かけて放冷することが望ましく、更にガラスペーストも複数の成分の混合物であるため、各々が固化するための温度に温度差があり、それぞれの成分の固化に伴う結晶の析出でその結晶を大きく成長させるため、複数の温度維持状態を作って段階的に温度を下げることはリブ本体の強度や接着強度の観点から望ましい。
又、水や油等の冷媒に浸漬して急冷すると、リブにクラックが入ったり、リブが割れたりする可能性が高い。特に第1基体、第2基体が金属等に代表される様なものと、リブになるガラス組成物との線膨張係数が大きく異なる場合には更にその可能性が大きくなる。
The upper second substrate may be installed and heated before firing, but the gas release accompanying the decomposition of the vehicle component is mostly performed on the upper surface due to the ratio of the surface area. It is more desirable to install the second substrate with respect to the strength, adhesion strength and transparency of the ribs alone.
Firing is performed at a softening temperature in the range of 60 minutes to 360 minutes, preferably 90 minutes to 180 minutes. There is no further improvement in the effect even after 360 minutes.
Cooling to room temperature after the completion of firing is preferably allowed to cool for about 4 hours. Furthermore, since glass paste is a mixture of a plurality of components, there is a temperature difference in the temperature at which each solidifies. In order to grow the crystal largely by precipitation of the crystal accompanying solidification of the steel, it is desirable from the viewpoint of the strength of the rib body and the adhesive strength to lower the temperature step by step by creating a plurality of temperature maintaining states.
In addition, when immersed in a coolant such as water or oil and rapidly cooled, there is a high possibility that the ribs are cracked or the ribs are cracked. In particular, when the linear expansion coefficients of the first substrate and the second substrate represented by metal or the like and the glass composition to be a rib are greatly different, the possibility is further increased.

段階的に温度を下げる場合の一定保持温度の決定はガラスペースト試料の示差走査熱量測定方式(DSC)による降温測定が望ましい。一度焼成したガラスを粉砕して微粒化したものを試料として装置内で600℃以上に昇温した後、降温に伴う発吸熱挙動から固化温度が決定される。この固化温度よりも20℃〜0℃低い温度、好ましくは10℃〜5℃低い温度がよい。20℃以上となった場合には殆ど強度の向上等の効果に改善は認められない。保持時間は30分〜120分程度、好ましくは45分〜90分程度がよく、120分以上行っても効果にそれ以上の改善は認められない。
この様にしてガラスのリブを有する微小流路がガラスペーストの印刷及び焼成により作られる。
The determination of the constant holding temperature when the temperature is lowered stepwise is preferably a temperature drop measurement by differential scanning calorimetry (DSC) of the glass paste sample. Once the glass once fired is pulverized and atomized, the temperature is raised to 600 ° C. or higher in the apparatus, and then the solidification temperature is determined from the endothermic endothermic behavior accompanying the temperature drop. A temperature lower by 20 ° C. to 0 ° C. than this solidification temperature, preferably a temperature lower by 10 ° C. to 5 ° C. is preferable. When the temperature is 20 ° C. or higher, almost no improvement is observed in the effect such as improvement in strength. The holding time is about 30 minutes to 120 minutes, preferably about 45 minutes to 90 minutes, and no further improvement in the effect is observed even when performed for 120 minutes or longer.
In this way, microchannels having glass ribs are created by printing and baking glass paste.

次に、リブを有する微小流路の用途の一例であるマイクロリアクターについて詳述する。   Next, a microreactor that is an example of a use of a microchannel having ribs will be described in detail.

図3は本発明のマイクロリアクターの一例を示す外観斜視図、図4は図3に示したマイクロリアクターの分解斜視図、図5は本発明のマイクロリアクターの他の例を示す外観斜視図、図6は図5に示したマイクロリアクターの分解斜視図であり、図1及び図2と同一又は相当部分に同一符号を付してある。
これらの図において、5はマイクロリアクターを示し、第1基体2と、この第1基体2上に設けられたリブ3A,3B,3C,3X,3Y,3Zと、このリブ3A,3B,3C,3X,3Y,3Z上面に配置された第2基体4と、この第2基体4に取り付けられ、微小流路1内へ反応液や溶剤等を投入したり、微小流路1から混合物等を取り出すためのアセンブリ6A,6B,6Cとで構成されている。尚、リブ3Xは微小流路1を構成するリブ3A,3Bの端部を円弧状に連結し、リブ3Yは微小流路1を構成するリブ3B,3Cの端部を円弧状に連結し、リブ3Zは微小流路1を構成するリブ3C,3Aの端部を円弧状に連結している。
3 is an external perspective view showing an example of the microreactor of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of the microreactor shown in FIG. 3, and FIG. 5 is an external perspective view showing another example of the microreactor of the present invention. 6 is an exploded perspective view of the microreactor shown in FIG. 5, and the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
In these drawings, reference numeral 5 denotes a microreactor, which includes a first substrate 2, ribs 3A, 3B, 3C, 3X, 3Y, 3Z provided on the first substrate 2, and ribs 3A, 3B, 3C, A second base 4 disposed on the upper surface of 3X, 3Y, 3Z, and attached to the second base 4, a reaction solution, a solvent, or the like is introduced into the microchannel 1, or a mixture or the like is taken out from the microchannel 1. Assembly 6A, 6B, 6C. The rib 3X connects the ends of the ribs 3A and 3B constituting the minute flow path 1 in an arc shape, and the rib 3Y connects the ends of the ribs 3B and 3C constituting the minute flow path 1 in an arc shape, The rib 3Z connects the ends of the ribs 3C and 3A constituting the minute flow path 1 in an arc shape.

マイクロリアクターは、界面で起こる液液、気液反応や混合、抽出、相分離等の単位操作において全体の体積を縮小することで、界面の占める割合を増大させ、効率の良い反応や単位操作を行うもので、反応基質や生成物の種類等は特に制限されない。
又、体積に占める表面積が極めて大きいことは温度分布が極めて均一になりやすく、混合や反応に伴う局所加熱の防止に大きく寄与する。
Microreactors reduce the overall volume in unit operations such as liquid-liquid, gas-liquid reactions, mixing, extraction, and phase separation that occur at the interface, thereby increasing the proportion of the interface and increasing the efficiency of reactions and unit operations. There are no particular restrictions on the type of reaction substrate or product.
In addition, the extremely large surface area in the volume tends to make the temperature distribution extremely uniform, greatly contributing to the prevention of local heating associated with mixing and reaction.

例えば、前述しようにガラスペーストから作られるリブをY字状に第1基体であるガラス板表面上に作り、微小流路を備えたマイクロリアクターとした場合、2方向から異なる種類の物質又は溶液を流し、合流が起こることで反応や混合がマイクロ空間で行われる。その際の反応形態は、例えば、アルコールからアルデヒドやケトンへの酸化やオレフィンのエポキシ化に代表される酸化反応や、アルデヒドやケトンからのアルコールへの還元に代表される還元反応、C−アルキル化やホルミル化に代表される結合の生成やエポキシドの開裂や脱ホルミル、カルボキシルに代表される結合の切断反応やエピ化やシグマトロピー転移や水酸基からハロゲン基の転換に代表される官能基変換反応等があるが、反応の進行に伴い固体が析出したり、粘度が上昇しなければ、反応形態としては制限されない。   For example, as described above, when a rib made of glass paste is formed in a Y shape on the surface of a glass plate as a first substrate to form a microreactor having a microchannel, different types of substances or solutions from two directions are used. Reaction and mixing are performed in the micro space by flowing and joining. The reaction form at that time is, for example, oxidation reaction represented by oxidation of alcohol to aldehyde or ketone, epoxidation of olefin, reduction reaction represented by reduction of aldehyde or ketone to alcohol, or C-alkylation. For example, bond formation typified by formylation, cleavage of epoxide, deformylation, bond cleavage reaction typified by carboxyl, epimerization, sigmatropy transfer, functional group conversion reaction typified by conversion of hydroxyl group to halogen group, etc. However, the reaction form is not limited as long as no solid precipitates or the viscosity increases as the reaction proceeds.

又、図3及び図4に示すように、微小流路の出口側をY字状にすることによって、入口側の一方向から反応終了後の混合物である未精製溶液を流し、他の一方向から抽出溶媒を流すことで、合流した後の界面にて抽出が起こることで精製が可能となる。流す反応液としては相互に混合しない溶液の組み合わせが望ましく、例えば、水−ベンゼン、トルエン、キシレンや水−ジクロロメタン、四塩化炭素や水−酢酸エチル、酢酸メチルや水−ヘキサン、ヘプタンなどの組み合わせが好ましい。この何れかを反応液として抽出される物質は他方に可溶な成分を含んだ反応液が望ましい。   Moreover, as shown in FIG.3 and FIG.4, by making the exit side of a microchannel into a Y shape, the unpurified solution which is the mixture after completion | finish of reaction is poured from one direction of an inlet side, and another direction By allowing the extraction solvent to flow from, extraction can occur at the interface after merging, thereby enabling purification. The reaction mixture to be flowed is preferably a combination of solutions that are not mixed with each other, such as water-benzene, toluene, xylene, water-dichloromethane, carbon tetrachloride, water-ethyl acetate, methyl acetate, water-hexane, and heptane. preferable. The substance extracted using either of these as a reaction liquid is preferably a reaction liquid containing a component soluble in the other.

例えば、酸クロライドや酸ブロマイドを用いてアルコールとのエステル化をベンゼン中で行う際に副生する塩酸ガスや脱塩酸剤としてアミンを用いて固定化された塩酸塩が水に可溶であるため好ましい。
これを入口の片方から流し、もう片方から水を流しこむことで界面において抽出が起こり、水中に取り込まれる。
又、逆に有機成分が含まれている水溶液と上記の有機性の抽出液を組み合わせることにより、有機層中に水溶液の有機成分を取り込むことが可能である。
単位操作終了後に水と有機溶媒の分離は反対側のY字部分で行われる。
又、Y字部分の真ん中に1つ流路を設けて3方向分離とすると、中間に界面の混合部が流れ込む、その際に中央の流路は他の流路に比べて断面積を1/3以下にすることが好ましく、更に好ましくは断面積を1/6〜1/4にする。これ以上大きくなると、流路の混合部以外の水又は有機溶媒の部分も流入してしまう。
For example, hydrochloric acid gas produced as a by-product of esterification with alcohol using acid chloride or acid bromide in benzene or hydrochloride fixed with amine as a dehydrochlorinating agent is soluble in water. preferable.
By flowing this from one side of the inlet and flowing water from the other side, extraction occurs at the interface and is taken into the water.
Conversely, by combining an aqueous solution containing an organic component and the above organic extract, the organic component of the aqueous solution can be taken into the organic layer.
After the unit operation is completed, the water and the organic solvent are separated at the opposite Y-shaped portion.
Also, if one flow path is provided in the middle of the Y-shaped part and the three-way separation is performed, the mixing part at the interface flows in the middle, and at this time, the central flow path has a cross-sectional area 1 / compared to the other flow paths. It is preferable to make it 3 or less, and more preferably the cross-sectional area is 1/6 to 1/4. If it becomes larger than this, water or an organic solvent portion other than the mixing portion of the flow path will also flow in.

このようにY字状のマイクロリアクターは、前述の微小流路の製造方法と同様な製造方法により製造することができる。
尚、反応に使われる基質としては、フッ化水素や強アルカリに代表されるガラスを侵す組成以外であれば、特に限定されない。又、流体の移動に関しては、入口側を加圧又は出口側を減圧する方法、流路上に圧電素子を埋め込み振動させる方法などがある。
又、リブの作製中にリブを焼成するとき、リブに電極を差し込む方法やリブを2回に分けて作製し、最初のリブ作製後に電極をリブ上面に配置した後、再度リブを印刷、焼成する方法でリブ内に電極を埋め込み、電気浸透流を発生させることも可能である。又、この電極を用いて電気泳動流を駆動源とすることも可能である。
Thus, the Y-shaped microreactor can be manufactured by a manufacturing method similar to the above-described manufacturing method of the microchannel.
The substrate used in the reaction is not particularly limited as long as it has a composition that attacks glass typified by hydrogen fluoride and strong alkali. As for the movement of the fluid, there are a method in which the inlet side is pressurized or the outlet side is depressurized, and a piezoelectric element is embedded in the flow path to vibrate.
Also, when firing the rib during rib production, the method of inserting the electrode into the rib or the rib is produced in two steps, and after the initial rib production, the electrode is placed on the upper surface of the rib, and then the rib is printed and fired again It is also possible to embed an electrode in the rib by this method to generate an electroosmotic flow. It is also possible to use an electrophoretic flow as a drive source using this electrode.

これらの構成を複数組み合わせることで多段階の反応や単位操作を連続して行うことも可能である。又、反応液の一部を回収して、再度入口に戻す流路を作成することで、効率の良い反応を行うことも可能である。
又、第1基体及び第2基体としてガラスや透明のプラスチック等の他、更に第1基体を石英にすることで幅広い物性測定をすることができる。この光学特性に優れたものを平面材料として用いることで、光を透過させて各種の物性の測定を行うこともできる。
測定に用いられる波長帯は平面材料の光学特性によるものであり、紫外線や赤外線やレーザー光線などが用いられる。又、印刷、焼成により作製されたリブ側を同様に用いることも可能であり、その際にも上記の光を用いることが可能である。
By combining a plurality of these structures, it is possible to continuously perform multi-stage reactions and unit operations. It is also possible to perform an efficient reaction by creating a flow path for collecting a part of the reaction solution and returning it to the inlet again.
In addition to glass and transparent plastic as the first substrate and the second substrate, a wide range of physical properties can be measured by making the first substrate quartz. By using a material having excellent optical characteristics as a planar material, various physical properties can be measured by transmitting light.
The wavelength band used for the measurement depends on the optical characteristics of the planar material, and ultraviolet rays, infrared rays, laser beams, etc. are used. In addition, the rib side produced by printing and baking can be used in the same manner, and the above-described light can also be used at that time.

又、前述の電気浸透流や電気泳動流を用いるために電極をリブに埋め込むのと同様にリブに光ファイバーを埋め込むことも可能であり、これを光の光源と検出器への導入系とすることで光源や検出器とこの流路が離れていても分析が可能である。
使われる光ファイバーは、その太さがリブの高さ及び幅以下、焼成温度以上の融点を有しているならば、その形状や寸法、そして断面構造などは特に限定されない。
尚、図5及び図6に示す本発明のマイクロリアクターは、図3のY字形と比べて微小流路を長くすることで接触時間を長くするようにした例である。そして、微小流路を長くする方法はこの例に限定されるものではない。このマイクロリアクターも前述の微小流路の製造方法と同様な方法で製造することができる。
It is also possible to embed an optical fiber in the rib in the same manner as the electrode is embedded in the rib in order to use the electroosmotic flow or electrophoretic flow described above, and this should be used as a light introduction system to the light source and detector. Thus, analysis is possible even if the light source or detector is separated from the flow path.
The shape, dimensions, and cross-sectional structure of the optical fiber to be used are not particularly limited as long as the thickness thereof has a melting point equal to or less than the height and width of the rib and the firing temperature.
Note that the microreactor of the present invention shown in FIG. 5 and FIG. 6 is an example in which the contact time is lengthened by lengthening the microchannel compared to the Y-shape of FIG. And the method of lengthening a microchannel is not limited to this example. This microreactor can also be manufactured by a method similar to the method of manufacturing the microchannel described above.

[微小流路の製造]
(実施例1)
表1に示すガラス組成物を用い、常法に従って、5μm程度に粉末化した。
次いで、そのガラス組成物を有機ヴィヒクル成分と重量比1:1で混合し、自転・公転方式ミキサーで10分間攪拌しながら脱気も行い、均一に混合した。尚、このときに使用した有機ヴィヒクルはエチルセルロース粉末をブチルカルビトールアセテートに重量比で8:2に分散させたものである。
前述した混合後のガラスペーストは均一に白濁しており、その粘度をB型回転粘度計で測定したところ約800poiseであった。
表1に記載のガラス組成物の線膨張係数はASTMD696測定法により、又、軟化点はJIS−R3104測定法により求めたものである。
[Manufacture of microchannels]
Example 1
Using the glass composition shown in Table 1, it was pulverized to about 5 μm according to a conventional method.
Next, the glass composition was mixed with the organic vehicle component at a weight ratio of 1: 1, and deaerated while being stirred for 10 minutes with a rotation / revolution mixer, and mixed uniformly. The organic vehicle used at this time was obtained by dispersing ethyl cellulose powder in butyl carbitol acetate at a weight ratio of 8: 2.
The glass paste after mixing described above was uniformly cloudy, and its viscosity was about 800 poise as measured with a B-type rotational viscometer.
The linear expansion coefficient of the glass composition described in Table 1 was obtained by the ASTM D696 measurement method, and the softening point was obtained by the JIS-R3104 measurement method.

次いで、通常の顕微鏡用に使用するソーダガラス板上にスクリーン印刷法を用いて前述のガラスペーストを印刷、塗布した。
その際、用いたスクリーンは50cm×30cmの中空アルミのスクリーン枠に保持されたポリエステル製の200メッシュ平行張りパターンで厚さ50μmのものを、焼付け角度45度に張って作成したものである。その後、目的のパターンをスクリーン上にジアゾ系感光剤により描画し、膜厚10μmで作製した。
又、印刷、塗布条件は、ソーダガラス板面に対して垂直(90°)としたとき、スキージの角度を70°、スキージ速度を150mm/秒、印刷圧を1.5kg/cm、スクリーン間隔を2mmの条件とした。尚、使用したスキージは硬度(ゴム硬度)70ショアで、厚さ9mmのポリウレタンゴムを、スクリーン印刷専用のアルミで作製した枠に固定したものである。
Subsequently, the above-mentioned glass paste was printed and apply | coated using the screen printing method on the soda glass plate used for normal microscopes.
At that time, the screen used was a polyester 200 mesh parallel stretch pattern held in a 50 cm × 30 cm hollow aluminum screen frame and having a thickness of 50 μm and stretched at a baking angle of 45 degrees. Then, the target pattern was drawn on the screen with a diazo photosensitizer, and was produced with a film thickness of 10 μm.
The printing and coating conditions were vertical (90 °) to the soda glass plate surface, the squeegee angle was 70 °, the squeegee speed was 150 mm / sec, the printing pressure was 1.5 kg / cm, and the screen spacing was The condition was 2 mm. The squeegee used has a hardness (rubber hardness) of 70 Shore and a 9 mm thick polyurethane rubber fixed to a frame made of aluminum exclusively for screen printing.

印刷終了後に120℃で30分間高温槽(日陶科学(株)製高温槽NHK−170型)で乾燥を行った。その後、目的のリブ高さに応じて同じパターンで何回か重ね刷りを行った。今回のガラスペースト組成では印刷後と焼成後とでリブの高さが5割縮み、1回刷りでリブの高さは分解能1μmのマイクロゲージで測定した結果、約20μmであった。
従って、目的のリブとするために上側の第2基体にもリブを同様に印刷して乾燥させた。その後、下側の第1基体のリブ上に再度印刷を繰り返した後、前述の第2基体と張り合わせて焼成を行った。
After the printing was completed, drying was performed in a high-temperature bath (high-temperature bath NHK-170, manufactured by Nippon Ceramic Science Co., Ltd.) at 120 ° C for 30 minutes. Then, overprinting was performed several times in the same pattern according to the target rib height. In the present glass paste composition, the height of the ribs was reduced by 50% after printing and after firing, and the height of the ribs measured with a micro gauge having a resolution of 1 μm after one printing was about 20 μm.
Therefore, in order to obtain the target rib, the rib was also printed on the upper second substrate in the same manner and dried. Thereafter, printing was repeated again on the ribs of the lower first base, and then bonded to the second base and fired.

焼成条件は次のとおりである。
まず、120℃で30分高温槽で乾燥を行い、次いで400℃まで1分1℃の割合で昇温し、400℃で40分焼成を行った。次に、500℃まで同様に1分1℃の割合で昇温し、500℃で20分焼成を行った。次に、560℃まで同様に1分1℃の割合で昇温し、560℃で10分焼成を行った。その後、130℃/時間の降下速度で冷却して常温まで戻した。
得られた微小流路は、幅3mmでリブの高さが100μmである図1に示されるような微小流路である。
The firing conditions are as follows.
First, drying was performed in a high-temperature bath at 120 ° C. for 30 minutes, and then the temperature was raised to 400 ° C. at a rate of 1 ° C. for 1 minute, followed by firing at 400 ° C. for 40 minutes. Next, the temperature was similarly raised to 500 ° C. at a rate of 1 ° C. for 1 minute, and baked at 500 ° C. for 20 minutes. Next, the temperature was similarly raised to 560 ° C. at a rate of 1 ° C. for 1 minute and baked at 560 ° C. for 10 minutes. Then, it cooled at 130 degreeC / hour descending speed and returned to normal temperature.
The obtained microchannel is a microchannel as shown in FIG. 1 having a width of 3 mm and a rib height of 100 μm.

(実施例2)〜(実施例5)
リブとして表1に記載の実施例2〜実施例5のガラス組成物を用いて、実施例1に準じてそれぞれの微小流路を製造した。
(Example 2) to (Example 5)
Using the glass compositions of Examples 2 to 5 shown in Table 1 as ribs, respective microchannels were produced according to Example 1.

Figure 2006255634
Figure 2006255634

[微小流路を用いたマイクロリアクター]
(実施例6)
実施例1と同様な方法で製造した幅3mm、高さ100μmで反応部長さ75mmのY字型微小流路を有するマイクロリアクターの片側よりアクリル酸クロライド0.91g(0.10mol)を塩化メチレンに希釈して全体を200mlとした溶液を、他の片側よりアリルアルコール0.54g(0.95mol)とトリエチルアミン11.2g(0.11mol)を塩化メチレンに希釈して全体を200mlとした溶液を同じ速度でマイクロリアクター内にポンプで流し込んだ。
マイクロリアクター内への送液速度は各々4ml/分として送液が50分で完結するものとし、反対側より排出される反応液をビーカーに回収した。マイクロリアクターは室温中(20℃)に置かれ、除熱等の処置は不要であった。
反応後の溶液をJIS K8001の5.1(2)項に記載の液体試料の外観に規定される比色液と対比した結果、その着色は10番(無色)相当であった。
[Microreactor using microchannel]
(Example 6)
0.91 g (0.10 mol) of acrylic acid chloride was added to methylene chloride from one side of a microreactor having a Y-shaped microchannel having a width of 3 mm, a height of 100 μm, and a reaction part length of 75 mm manufactured in the same manner as in Example 1. Dilute the whole solution to 200 ml, and dilute 0.54 g (0.95 mol) allyl alcohol and 11.2 g (0.11 mol) triethylamine in methylene chloride from the other side to make the whole solution 200 ml. Pumped into the microreactor at speed.
The liquid feeding speed into the microreactor was 4 ml / min, and the liquid feeding was completed in 50 minutes. The reaction liquid discharged from the opposite side was collected in a beaker. The microreactor was placed at room temperature (20 ° C.), and treatment such as heat removal was unnecessary.
As a result of comparing the solution after the reaction with a colorimetric liquid defined in the appearance of the liquid sample described in Section 5.1 (2) of JIS K8001, the coloration was equivalent to No. 10 (colorless).

(比較例1)
500mlの3口フラスコに温度計、撹拌装置(撹拌シール付き)、等圧滴下ロートを取り付け、3口フラスコ内にはアクリル酸クロライド0.91g(0.10mol)を塩化メチレンに希釈して全体を200mlとしたものを予め仕込み、等圧滴下ロートにはアリルアルコール0.54g(0.95mol)とトリエチルアミン11.2g(0.11mol)を塩化メチレンに希釈して全体を200mlとした溶液を仕込んだ。
アリルアルコール及びトリエチルアミンの塩化メチレン溶液が実施例6と同等に50分で完結する様に滴下した。
3口フラスコを室温に保持した場合には反応及び希釈熱により昇温が起こり、溶媒の沸騰(約40℃)が確認された。反応液を20℃に保つには氷浴による冷却が必要であった。
又、氷浴した場合でも比較例1の反応後の溶液をJIS K8001の5.1(2)項に記載の液体試料の外観に規定される比色液と対比した結果、その着色は500番(赤みの黄色)相当であった。
(Comparative Example 1)
A 500 ml three-necked flask is equipped with a thermometer, a stirrer (with a stirring seal), and an isobaric dropping funnel. In the three-necked flask, 0.91 g (0.10 mol) of acrylic acid chloride is diluted with methylene chloride. A 200 ml solution was charged in advance, and an equal pressure dropping funnel was charged with a solution in which 0.54 g (0.95 mol) of allyl alcohol and 11.2 g (0.11 mol) of triethylamine were diluted in methylene chloride to make a total of 200 ml. .
The methylene chloride solution of allyl alcohol and triethylamine was added dropwise so as to be completed in 50 minutes as in Example 6.
When the three-necked flask was kept at room temperature, the temperature rose due to the reaction and heat of dilution, and boiling of the solvent (about 40 ° C.) was confirmed. In order to keep the reaction solution at 20 ° C., cooling with an ice bath was necessary.
Even when the bath was ice bathed, the solution after the reaction in Comparative Example 1 was compared with the colorimetric liquid defined in the appearance of the liquid sample described in Section 5.1 (2) of JIS K8001, and as a result, the coloring was No. 500. (Reddish yellow).

以上の様に微小流路を利用したマイクロリアクター(実施例6)を用いることでバッチ式の反応系(比較例1)に比較して除熱が効率よく行われるため、副生成物の少ない反応が可能であることを確認した。これは微少でも副反応の生成物が透明度などに大きく影響を与えることが懸念されるレンズ材料や有機系光ファイバー材料などの光学材料には極めて有利であることを示している。   As described above, by using a microreactor (Example 6) using a micro flow channel, heat removal is performed more efficiently than in a batch type reaction system (Comparative Example 1), and thus a reaction with less by-products. Confirmed that it was possible. This shows that it is extremely advantageous for optical materials such as lens materials and organic optical fiber materials, which are feared to have a slight influence on the transparency of the products of side reactions even if they are very small.

(実施例7)
実施例1と同様な方法で製造した幅3mm、高さ100μmで反応部長さ75mmのY字型マイクロリアクターの片側より、
(Example 7)
From one side of a Y-shaped microreactor having a width of 3 mm, a height of 100 μm and a reaction part length of 75 mm manufactured in the same manner as in Example 1,

Figure 2006255634
Figure 2006255634

で表される4−メトキシ−2−キノロン0.306g(0.00175mol)をメタノールに希釈して全体量を150mlとしたものを、他の片側よりアクリル酸メチル3.01g(0.035mol)をメタノールに希釈して全体量を150mlとしたものを同じ速度でマイクロリアクター内にポンプで流し込んだ。マイクロリアクター内への送液速度は各々5ml/分として送液が30分で全てが反対側より排出される反応液をビーカーに回収した。マイクロリアクターは室温中(20℃)におかれ、除熱等の処置は不要であった。
反応部に高圧水銀ランプ(出力400W)で光を照射することにより、マイクロリアクターから排出された反応液中の[化1]の化合物のピークの消失がHPLCにより確認された。
溶媒を留去濃縮し、残さをメタノールで再結晶させ、下記[化2]のエキソ付加体304mgを得た。
4-methoxy-2-quinolone represented by the formula: 0.306 g (0.00175 mol) diluted in methanol to give a total volume of 150 ml, 3.01 g (0.035 mol) of methyl acrylate was added from the other side. Diluted in methanol to a total volume of 150 ml was pumped into the microreactor at the same rate. The liquid feeding speed into the microreactor was 5 ml / min each, and the reaction liquid that was discharged from the opposite side in 30 minutes was collected in a beaker. The microreactor was placed in room temperature (20 ° C.) and treatment such as heat removal was unnecessary.
By irradiating the reaction part with light with a high pressure mercury lamp (output 400 W), the disappearance of the peak of the compound of [Chemical Formula 1] in the reaction solution discharged from the microreactor was confirmed by HPLC.
The solvent was evaporated and concentrated, and the residue was recrystallized from methanol to obtain 304 mg of the exo adduct of the following [Chemical Formula 2].

Figure 2006255634
Figure 2006255634

又、母液を展開液ジクロロメタン:メタノール(10:1)のシリカゲル分取薄層クロマトグラフィーで精製し、エキソ、エンド付加体の等量混合物を92mg得た。
エキソ付加体はm.p.227−229℃(DTA 10℃/分 N2フロー)でプロトンNMRのスペクトル帰属はδ1.99(1H,dt,J=11.0Hz,8.0Hz)、2.28(1H,dt,J=11.0Hz,3.5Hz)、3.38(1H,dd,J=8.0Hz,3.5Hz)、3.61(1H,dt,J=11.0Hz,8.0Hz)、2.95(3H,s)、3.81(3H,s)であった。
The mother liquor was purified by silica gel preparative thin layer chromatography using a developing solution of dichloromethane: methanol (10: 1) to obtain 92 mg of a mixture of equal amounts of exo and endo adducts.
The exo adduct is m. p. At 227-229 ° C. (DTA 10 ° C./min N 2 flow), proton NMR spectrum assignments are δ 1.99 (1H, dt, J = 11.0 Hz, 8.0 Hz), 2.28 (1 H, dt, J = 11.0 Hz, 3.5 Hz), 3.38 (1 H, dd, J = 8.0 Hz, 3.5 Hz), 3.61 (1 H, dt, J = 11.0 Hz, 8.0 Hz), 2.95 (3H, s), 3.81 (3H, s).

(比較例2)
室温下で300mlの3口フラスコにガスの導入部及びラジエータ付き排出部及び実施例7と同じ高圧水銀ランプを取り付け、[化1]で表される4−メトキシ−2−キノロン0.306g(0.00175mol)とアクリル酸メチル3.01g(0.035mol)をメタノールに希釈して全体量を300mlとしたものを仕込んだ。
窒素導入下、マグネチックスターラーで撹拌しながら高圧水銀ランプを内部より照射し、1時間後に[化1]のピークの消失がHPLCにより確認された。
溶媒を留去濃縮し、残さをメタノールで再結晶させ、[化2]のエキソ付加体272mgを得た。又、母液を展開液ジクロロメタン:メタノール(10:1)のシリカゲル分取薄層クロマトグラフィーで精製し、エキソ、エンド付加体の等量混合物を86mg得た。
(Comparative Example 2)
At room temperature, a 300 ml three-necked flask was equipped with a gas introduction part, a discharge part with a radiator, and the same high-pressure mercury lamp as in Example 7, and 0.306 g of 4-methoxy-2-quinolone represented by [Chemical Formula 1] (0 .00175 mol) and 3.01 g (0.035 mol) of methyl acrylate were diluted in methanol to prepare a total amount of 300 ml.
Under nitrogen introduction, a high-pressure mercury lamp was irradiated from the inside while stirring with a magnetic stirrer, and the disappearance of the peak of [Chemical Formula 1] was confirmed by HPLC after 1 hour.
The solvent was distilled off and concentrated, and the residue was recrystallized from methanol to obtain 272 mg of an exo adduct of [Chemical Formula 2]. The mother liquor was purified by silica gel preparative thin layer chromatography using a developing solution dichloromethane: methanol (10: 1) to obtain 86 mg of a mixture of equal amounts of exo and endo adducts.

以上の様に特定のガラス組成物で作製された微小流路を利用したマイクロリアクター(実施例7)を光反応に用いることでバッチ式の反応系(比較例2)に比較して効率よく光エネルギーが反応基質に照射されるため、効率の良い反応が可能となる。又、混合が完全に行われるためにアクリル酸メチルのホモポリマーが副成しないため、収率自体も向上することが明らかである。これは反応性の高いビニル系モノマーなどを重合させずに付加反応等に使用する際には極めて有利である。   As described above, a microreactor (Example 7) using a microchannel made of a specific glass composition is used for a photoreaction, so that light can be efficiently emitted compared to a batch-type reaction system (Comparative Example 2). Since energy is irradiated to the reaction substrate, an efficient reaction is possible. It is also clear that the yield itself is improved because the homopolymer of methyl acrylate is not a by-product because of complete mixing. This is extremely advantageous when a highly reactive vinyl monomer or the like is used for an addition reaction without polymerization.

(実施例8)
実施例1と同様な方法で製造した幅3mm、高さ100μmで反応部長さ75mmのY字型マイクロリアクターの片側より、
(Example 8)
From one side of a Y-shaped microreactor having a width of 3 mm, a height of 100 μm and a reaction part length of 75 mm manufactured in the same manner as in Example 1,

Figure 2006255634
Figure 2006255634

で表される2,2−ジメチル−4H−1,3ジオキシン−4−オン0.256g(0.002mol)をヘキセンに希釈して全体を10mlとした溶液を、他の片側よりシクロペンテン1.36g(0.020mol)をヘキセンに希釈して全体を10mlとした溶液を同じ速度でマイクロリアクター内にポンプで流し込んだ。マイクロリアクター内への送液速度は各々0.1ml/分として送液が100分で反対側より排出される反応液をビーカーに回収した。マイクロリアクターは室温中(20℃)におかれ、除熱等の処置は不要であった。
反応部に300nmの光をRayonet Photochemical Reactor, RPR3000Aで外部より300nmの光を照射することによりアルケンと光[2+2]付加体を形成させ、直ちに開環し、
A solution obtained by diluting 0.256 g (0.002 mol) of 2,2-dimethyl-4H-1,3dioxin-4-one represented by hexene to make 10 ml as a whole was obtained from 1.36 g of cyclopentene from the other side. (0.020 mol) was diluted with hexene to make a total of 10 ml, and the solution was pumped into the microreactor at the same rate. The liquid feeding speed into the microreactor was 0.1 ml / min, and the reaction liquid discharged from the opposite side in 100 minutes was collected in a beaker. The microreactor was placed in room temperature (20 ° C.) and treatment such as heat removal was unnecessary.
The reaction part is irradiated with 300 nm light from the outside with Rayonet Photochemical Reactor, RPR3000A to form an alkene and a light [2 + 2] adduct, which immediately opens the ring,

Figure 2006255634
Figure 2006255634

で表されるδ型のジケトンを与えるde Mayo反応が起きた。
得られた反応液を留去濃縮後蒸留して281mg(収率63%)の化合物を得た。得られた化合物はbp110℃(0.3mmHg)プロトンNMRのスペクトル帰属は、δ1.13(Me),1.14(Me),3.72(dd,J=6.0Hz,2.0Hz)であった。
The de Mayo reaction giving the δ-type diketone represented by
The resulting reaction solution was distilled off, concentrated and distilled to obtain 281 mg (yield 63%) of the compound. The resulting compound has a bp 110 ° C. (0.3 mmHg) proton NMR spectral assignment of δ1.13 (Me), 1.14 (Me), 3.72 (dd, J = 6.0 Hz, 2.0 Hz). there were.

(比較例3)
50mlの3口フラスコにガスの導入部及びラジエータ付き排出部及び紫外線照射装置Rayonet Photochemical Reactor, RPR3000Aを取り付け、[化3]で表される2,2−ジメチル−4H−1,3ジオキシン−4−オン0.256g(0.002mol)とシクロペンテン1.36g(0.020mol)をヘキセンに希釈して全体を20mlとした溶液を仕込んだ。
窒素気流下マグネチックスターラーで撹拌しながら300nmの光を照射した。TLCで追跡すると、12時間後に2,2−ジメチル−4H−1,3ジオキシン−4−オンのスポットが消失したため、得られた反応液を留去濃縮後蒸留して211mg(収率54%)の化合物を得た。得られた化合物の特徴は実施例8と同等であった。
(Comparative Example 3)
A 50 ml three-necked flask was equipped with a gas introduction part, a discharge part with a radiator and an ultraviolet irradiation device Rayonet Photochemical Reactor, RPR3000A, and 2,2-dimethyl-4H-1,3dioxin-4- represented by [Chemical Formula 3] A solution was prepared by diluting 0.256 g (0.002 mol) of ON and 1.36 g (0.020 mol) of cyclopentene in hexene to make a total of 20 ml.
While stirring with a magnetic stirrer under a nitrogen stream, light of 300 nm was irradiated. When traced by TLC, the spot of 2,2-dimethyl-4H-1,3dioxin-4-one disappeared after 12 hours, and the resulting reaction solution was concentrated by distillation and distilled to give 211 mg (yield 54%) To give a compound. The characteristics of the obtained compound were the same as in Example 8.

以上の様に特定のガラス組成物で作成された微小流路を利用したマイクロリアクター(実施例8)を紫外光による反応に用いる場合、波長300nmで透過率30%の硼ケイ酸ガラス製の材料を用いてもバッチ式よりも効率の良いことが解る。更に、バッチ式の反応装置(比較例3)と比較して空気界面が極めて小さいため、着色防止などの目的で反応系に導入される窒素も不要であることが解る。   As described above, when a microreactor (Example 8) using a microchannel made of a specific glass composition is used for a reaction by ultraviolet light, a material made of borosilicate glass having a wavelength of 300 nm and a transmittance of 30%. It can be seen that the efficiency is higher than that of the batch type even when using. Furthermore, since the air interface is extremely small as compared with the batch type reactor (Comparative Example 3), it can be seen that nitrogen introduced into the reaction system for the purpose of preventing coloring is unnecessary.

本発明の微小流路の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the micro channel of this invention. 図1に示した微小流路の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the microchannel shown in FIG. 本発明のマイクロリアクターの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the microreactor of this invention. 図3に示したマイクロリアクターの分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of the microreactor shown in FIG. 3. 本発明のマイクロリアクターの他の例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the other example of the microreactor of this invention. 図5に示したマイクロリアクターの分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the microreactor shown in FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

1 微小流路
2 第1基体
3A リブ
3B リブ
3C リブ
3X リブ
3Y リブ
3Z リブ
4 第2基体
5 マイクロリアクター
6A アセンブリ
6B アセンブリ
6C アセンブリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microchannel 2 1st base | substrate 3A rib 3B rib 3C rib 3X rib 3Y rib 3Z rib 4 2nd base | substrate 5 Microreactor 6A assembly 6B assembly 6C assembly

Claims (3)

第1基体と、
この第1基体と対向する第2基体と、
ガラス組成物を焼成してなり、高さが10μm〜1mmで、100μm〜1mmの間隔をあけて前記第1基体と前記第2基体との間に設けられたリブと、
を備える微小流路。
A first substrate;
A second substrate facing the first substrate;
A rib formed by firing a glass composition, having a height of 10 μm to 1 mm and an interval of 100 μm to 1 mm between the first base and the second base;
A microchannel comprising:
請求項1に記載の微小流路の製造方法であって、
ガラス組成物を含むペーストを用いた印刷により第1基体の上に前記ペーストを塗布して前記リブを形成する塗布工程と、
前記第1基体に形成されたリブを乾燥させる乾燥工程と、
乾燥した前記リブを焼成する焼成工程とを含む、
ことを特徴とする微小流路の製造方法。
It is a manufacturing method of the micro channel according to claim 1,
An application step of applying the paste on the first substrate by printing using a paste containing a glass composition to form the rib;
A drying step of drying the rib formed on the first substrate;
A firing step of firing the dried ribs,
A method of manufacturing a microchannel characterized by the above.
請求項1に記載の微小流路を用いて構成した、
ことを特徴とするマイクロリアクター。
It was configured using the microchannel according to claim 1.
A microreactor characterized by that.
JP2005078679A 2005-03-18 2005-03-18 Fine passage, its production method and usage Pending JP2006255634A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005078679A JP2006255634A (en) 2005-03-18 2005-03-18 Fine passage, its production method and usage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005078679A JP2006255634A (en) 2005-03-18 2005-03-18 Fine passage, its production method and usage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006255634A true JP2006255634A (en) 2006-09-28

Family

ID=37095420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005078679A Pending JP2006255634A (en) 2005-03-18 2005-03-18 Fine passage, its production method and usage

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006255634A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010030940A (en) * 2008-07-28 2010-02-12 Shiseido Co Ltd Method for synthesizing 4-methoxysalicylic acid
JPWO2008053720A1 (en) * 2006-10-31 2010-02-25 コニカミノルタオプト株式会社 Master and microreactors
WO2010082433A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 株式会社神戸製鋼所 Reactor and method for producing a reactor
WO2010082432A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 株式会社神戸製鋼所 Reactor and method for producing a reactor
US8142741B2 (en) 2009-01-13 2012-03-27 Kobe Steel, Ltd. Reactor and method for manufacturing reactor
JP2016068018A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 デクセリアルズ株式会社 Small reactor, and reaction apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2008053720A1 (en) * 2006-10-31 2010-02-25 コニカミノルタオプト株式会社 Master and microreactors
JP2010030940A (en) * 2008-07-28 2010-02-12 Shiseido Co Ltd Method for synthesizing 4-methoxysalicylic acid
WO2010082433A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 株式会社神戸製鋼所 Reactor and method for producing a reactor
WO2010082432A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 株式会社神戸製鋼所 Reactor and method for producing a reactor
JP2010162428A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Kobe Steel Ltd Reaction apparatus and method for producing the same
JP2010162427A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Kobe Steel Ltd Reactor and method of manufacturing the same
JP4515521B2 (en) * 2009-01-13 2010-08-04 株式会社神戸製鋼所 Reactor and reaction apparatus manufacturing method
JP4515520B2 (en) * 2009-01-13 2010-08-04 株式会社神戸製鋼所 Reactor and reaction apparatus manufacturing method
US8142741B2 (en) 2009-01-13 2012-03-27 Kobe Steel, Ltd. Reactor and method for manufacturing reactor
KR101280642B1 (en) 2009-01-13 2013-07-01 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Reactor and method for producing a reactor
US8673243B2 (en) 2009-01-13 2014-03-18 Kobe Steel, Ltd. Reactor and manufacturing method of reactor
JP2016068018A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 デクセリアルズ株式会社 Small reactor, and reaction apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006255634A (en) Fine passage, its production method and usage
CN100515969C (en) Methods of manufacturing glass sheets with less blisters
Lei et al. Highly ordered arrays of metal/semiconductor core− shell nanoparticles with tunable nanostructures and photoluminescence
Hof et al. Micro-hole drilling on glass substrates—A review
AU2010239045B2 (en) Method and device for producing hollow microspheres
CN100343189C (en) Etching pastes for inorganic surfaces
CN101223116B (en) Printable etching media for silicon dioxide and silicon nitride layers
CN1309879C (en) Vessel for holding silicon and method of producing the same
CN101522556A (en) Process for fabricating a microfluidic device
CN103347826A (en) Method and apparatus for removing glass soot sheet from substrate
JP5679591B2 (en) Method for producing a coated component made of quartz glass
CN113275223B (en) Preparation method of high-adhesion super-hydrophobic surface based on laser chemical composite process
JP2002265233A (en) Glass preform for laser beam machining and glass for laser beam machining
EP3315466A1 (en) Sintered molded body, production method therefor, article provided with sintered molded body, sintered molded body material, and pre-sintering molded body and production method therefor
DE102007023757A1 (en) Plant and method for the continuous industrial production of organosilanes
CN105314846A (en) Method for producing alkali-free glass
CN1745190A (en) Corrosion-resistant member and method for producing same
Yang et al. Femtosecond laser processing of AlN ceramics for gradient wettability control
JP2011526878A (en) Method for producing glass frit powder using aerosol decomposition
KR100832040B1 (en) Method for fabricating micro-reactor
TW201119970A (en) Glass-crystalline particles including a glass component and a crystalline component
EP2049245A1 (en) System and process for continuous industrial preparation of 3-glycidyl-oxypropylalkoxysilanes
CN107384231A (en) A kind of preparation method of nano ceramics heat insulating membrane
Cheng et al. Crystallization behaviors of R2O–Al2O3–SiO2 glass–ceramics for use as anodic bonding materials
CN205614060U (en) Microchannel manufacturing installation based on surface tension is from being in harmony

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060720

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070418

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070418

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070418

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070418

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090224

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090623