JP2008137306A - 金型とその製造方法及びそれを用いて作製した成型品 - Google Patents
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Abstract
【課題を解決するための手段】
本発明の金型は、ナノレベルで膜厚が均一で、且つ表面エネルギーを制御した撥水撥油性のフッ化炭素系化学吸着膜を、離型膜として金型表面に形成したものである。このことにより、ナノメートルレベルの超微細形状を有していても、成型物の流動性や入り込み性に優れ、高精度の成形を行えるようになる。さらに離型剤塗布が不要となり、離型剤が成型品に付着するのを防止できる。
【選択図】図2
Description
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および/または金型表面に結合固定されていると、成形耐久性を向上できて都合がよい。
さらにまた、複合膜形成前にあらかじめ金型表面にシリカ膜を形成しておくこを、離型性複合膜の密度を向上できて都合がよい。
また、複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理すると、成形物流動性を制御する上で都合がよい。
参考として、実施例1に於いて、有機含フッ素エーテル基、または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む物質(1)を含めず、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質(2)がCF3−(CF2)7−(CH2)2−Si(OCH3)3であり、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)がSi(OCH3)4であり、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質(2)とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)の濃度をそれぞれ0.01と0.003M/Lとし、他の条件は実施例1と全て同条件で試作した場合の被膜の耐摩耗試験における水滴接触角変化の結果を図3に比較して示す。
さらに、実施例1に於いて、有機含フッ素エーテル基、または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む物質(1)とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)を含めず、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする物質(2)がCF3−(CF2)7−(CH2)2−Si(OCH3)3であり、他の条件は実施例1と全て同条件で試作した場合の被膜の耐摩耗試験における水滴接触角変化の結果を図3に比較して示す。
また、有機含フッ素エーテル基、または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む物質(1)とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)の両方を除けば、さらに耐摩耗性が大幅に劣化することが判る。
また、メトキシ基の代わりにエトキシ基、あるいは反応は異なるがClやNCO基でもほぼ同様に製膜できた。
この場合、やはり有機含フッ素エーテル基、または有機含フッ素ポリエーテル基とシリル基を主成分とする物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む膜厚が略5nmの複合膜が前記ステンレス製の金型表面に形成できた。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基、または有機含フッ素ポリエーテル基とシリル基を主成分とする物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする物質を含む膜厚が略4nmの複合膜が前記ステンレス製の金型表面に形成できた。
なお、この被膜は、離型性は優れていたが、実施例1で得た複合膜に比べて、金型内での成型物流動性と入り込み性が多少悪くなることが判明した。
具体的には、実施例1に置いて上述のシラノール縮合触媒濃度を半分にして、上述のケチミン化合物(例えば、S340)を等モル混合した場合(1:1)、反応時間を20分まで短縮できた。
(2) CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2 )15Si(OCH3)3
(3) CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2 )9 Si(OCH3)3
(4) CF3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(5) CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3
(6) CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3
(7) CF3(CF2)7C6H4Si(OCH3)3
(8) CF3CH2O(CH2)15Si(OC2H5)3
(9) CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2 )15Si(OC2H5)3
(10) CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2 )9 Si(OC2H5)3
(11) CF3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(12) CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3
(13) CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC3H7)3
(14) CF3(CF2)7C6H4Si(OC2H5)3
(15) (CF3(CF2)7(CH2)2)2Si(OCH3)2
(16) (CF3(CF2)5(CH2)2)2Si(OCH3)2
(17) (CF3(CF2)7(CH2)2)3SiOCH3
(18) (CF3(CF2)5(CH2)2)3SiOCH3
(2)SiH(OCH3)3
(3)SiH2(OCH3)2
(4)(CH3O)3Si(OSi(OCH3)2)mOCH3
(5)Si(OC2H5)3
(6)SiH(OC2H5)3
(7)SiH2(OC2H5)2
(8)(H5C2O)3Si(OSi(OC2H5)2)mOC2H5
ここで、mは、1〜6整数を表す。
2 塗布された離型剤
3 本発明の離型膜
4 有機含フッ素エーテル基、または有機含フッ素ポリエーテル基とシリル基を主成分とする物質(1)
5 フッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする物質(2)
6 アルコキシシリル基を主成分とする物質(3)
7 離型性の複合膜
8 シリカ膜
Claims (24)
- 表面に高耐久性の離型性複合膜が形成された金型であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜であることを特徴とする離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていることを特徴とする請求項1および2に記載の離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および/または金型表面に結合固定されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々に金型表面に結合固定されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の離型性金型。
- 離型性複合膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、1:10:10〜1:0.1:0.1であることを特徴とする請求項1乃至5に記載の離型性金型。
- 表面に離型性複合膜が形成された金型であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが5〜20mN/mに制御されていることを特徴とする請求項1乃至6に記載の離型性金型。
- フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であることを特徴とする請求項1乃至7に記載の離型性金型。
- 離型性複合膜がシリカ膜を介して形成されていることを特徴とする請求項1乃至9に記載の離型性金型。
- 複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいることを特徴とする請求項1乃至10に記載の離型性金型。
- 少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液に金型表面を接触させて反応させ離型性複合膜を形成する工程を含むことを特徴とする離型性金型の製造方法。
- 少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液に金型表面を接触させて反応させ被膜を形成する工程と、前記金型表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とを含むことを特徴とする離型性金型の製造方法。
- フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、1:10:10〜1:0.1:0.1にしておくことを特徴とする請求項12および13に記載の離型性金型の製造方法。
- 少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いることを特徴とする請求項12乃至14に記載の離型性金型の製造方法。
- シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはTiO2等の金属酸化物を用いることを特徴とする請求項12乃至17に記載の離型性金型の製造方法。
- シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および/あるいはTiO2等の金属酸化物を混合して用いることを特徴とする請求項12乃至17に記載の離型性金型の製造方法。
- 有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒を用いることを特徴とする請求項12乃至19に記載の離型性金型の製造方法。
- 複合膜形成前にあらかじめ金型表面にシリカ膜を形成しておくことを特徴とする請求項12乃至20に記載の離型性金型の製造方法。
- 複合膜形成後、250〜450℃で加熱することを特徴とする請求項12乃至21に記載の離型性金型の製造方法。
- 複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理することを特徴とする請求項12乃至21に記載の離型性金型の製造方法。
- 請求項1乃至11の金型を用いて作製した離型剤が付着してない成型品。
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