JP2011501703A - 粒子およびパターン化フィルムを製造するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本願は、2007年10月12日付けで出願された米国仮特許出願第60/979,710号の優先権を主張する(これは参照によりその全体を本発明に含める)。
図1は、ニップ点を形成する2つのローラーの配置を示す。
図3は、ローラー、および、ニップ点を形成するプレートの表面の配置を示す。
図4は、モールドが受け入れられるように設計されたニップ点を示す。
図6は、本発明のいくつかの実施態様のシステムの設計図を示す。
図7は、本発明のいくつかの実施態様のシステムの設計図を示す。
図9A〜9Cは、様々なニップ点との接触域を有する配置を示す。
図10は、ローラーの表面とプレートの表面との間にニップが形成された基板およびモールドの配置を示す。
図12は、1個より多くのニップ点を有するシステムの配置を示す。
図15は、ニップ点近傍でラミネートに溶媒が適用されるシステムの配置を示す。
図16は、カバーフィルムとモールドがニップ点で一体化されるシステムの配置を示す。
いくつかの実施態様によれば、粒子を回収するための方法は、ベース基板とそれに結合させたナノ粒子のアレイとをニップ点に通過させること;ニップ点の近傍に溶媒を適用すること(ここで溶媒は、ベース基板から粒子を分離し、粒子を溶液に分散させることができる);および、この溶液を回収することを含む。具体的な実施態様において、基板は、可溶性物質で処理した表面を含む。いくつかの実施態様において、溶媒は、可溶性物質を溶解させて、粒子を溶液に放出する。
いくつかの実施態様によれば、本発明は、マイクロおよび/またはナノサイズの粒子、および/または、パターン化フィルムを形成するための方法およびシステム、および/または、そのような粒子を回収することを含む。いくつかの実施態様において、本発明のシステムはフルオロポリマーを含み、および/または、約18mN/m未満の表面エネルギーを有するモールドを含む。モールドは、複数の空孔を有する表面を規定することができ、ここで各空孔は、所定の形状と約100マイクロメーター未満の断面寸法を有する。いくつかの実施態様において、本システムは、ローラー、および、ローラーと共にニップ点を形成する表面を含む。ニップ点は、モールド、または、モールドと裏当て層もしくはフィルム層が受け入れられるように設計してもよい。いくつかの実施態様において、ニップ点は、空孔の充填が促進されるように設計される。いくつかの実施態様において、ニップ点は、実質的に液体の組成物の液滴を保持し、実質的に液体の組成物の空孔への侵入が促進されるように設計される。
ローラー
いくつかの実施態様において、本システムは、1つのローラーまたは複数のローラーを含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、ローラーは、円柱状の形を有していてもよい。いくつかの実施態様において、ローラーは、本システム内で中心軸で回転するように設計される。いくつかの実施態様において、ローラーの回転は、モーターで制御される。いくつかの実施態様において、ローラー表面の線速度は、約0フィート/分〜約25フィート/分(0m/分〜7.6m/分)のローラー速度と同等である。いくつかの実施態様において、ローラーは、約1フィート/分〜約24フィート/分(0.3m/分〜7.3m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約2フィート/分〜約23フィート/分(0.6m/分〜7.0m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約3フィート/分〜約22フィート/分(0.9m/分〜6.7m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約4フィート/分〜約21フィート/分(1.2m/分〜6.4m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約5フィート/分〜約20フィート/分(1.5m/分〜6.1m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約6フィート/分〜約19フィート/分(1.8m/分〜5.8m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約7フィート/分〜約18フィート/分(2.1m/分〜5.5m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約9フィート/分〜約17フィート/分(2.7m/分〜5.2m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約10フィート/分〜約16フィート/分(3.0m/分〜4.9m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約11フィート/分〜約15フィート/分(3.4m/分〜4.6m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約12フィート/分〜約14フィート/分(3.7m/分〜4.3m/分)の速度で回転する。いくつかの実施態様において、ローラーは、約13フィート/分(4.0m/分)の速度で回転する。
プレート
いくつかの実施態様において、本システムは、モールド、マスター、回収層等を受け入れるためのプレートを含む。具体的な実施態様において、プレートは実質的に平坦な表面を含み、3段階またはそれより多くの自由度の度合いで移動または調節が可能である。
いくつかの実施態様において、本システムは、少なくとも1つのニップ点を含む。いくつかの実施態様によれば、ニップ点は、ローラーと協働する表面に形成される。図1および2を参照すると、いくつかの実施態様において、表面11は第2ローラー12の表面であり、従ってニップ点14は、ローラー10と第2ローラー12との間に形成される。図3を参照すると、その他の実施態様において、表面11はプレート16の表面であり、従ってニップ点18は、ローラー10とプレート16によって形成される。その他の実施態様において、1つのローラーがモーターで可逆的に稼働する場合、両方のローラーが単一のモーターまたは独立したモーターで可逆的に稼働する場合、1以上のローラーが自由に回転することができる場合、および/または、稼働しない場合があり、あるいはそれらを組み合わせた場合等がある。
いくつかの実施態様によれば、システムは、モールド38を含んでいてもよい。モールド38は、複数の空孔を含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、モールドの空孔は、実質的に所定のサイズおよび形状を有していてもよい。一実施態様において、空孔の最大寸法は、約100ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約90ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約80ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約70ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約60ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約50ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約40ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約30ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約20ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約10ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約9ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約8ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約7ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約6ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約5ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約4ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約3ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約2ミクロン未満である。その他の実施態様において、空孔の最大寸法は、約1ミクロン未満である。
いくつかの実施態様によれば、粒子および/またはパターン化フィルムは、モールド38の空孔54中に形成されてもよい。いくつかの実施態様において、実質的に液体の組成物40を本明細書において説明されているようにモールド38に加えて、粒子および/またはパターン化フィルムを形成してもよい。いくつかの実施態様において、実質的に液体の組成物40は、液体の前駆体を含む。
いくつかの実施態様によれば、図4で示したように、本発明のシステムは基板42を含む。いくつかの実施態様において、基板42は、本明細書において本発明のモールド38に関して説明した材料を含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、基板42は、柔軟である。その他の実施態様において、基板42は、硬い。いくつかの実施態様において、基板42は、ウェーハ、ガラス、プラスチック、ポリカーボネート、PENまたはPETの少なくとも1種を含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、基板42は、犠牲性を有する。いくつかの実施態様において、本発明の基板としては、本発明の空孔内で成形しようとする材料に対して選択された親和性を有する基板、または、そのような親和性を有さない基板が挙げられる。いくつかの実施態様において、基板は、約25mN/m以下の表面エネルギーを有する。
いくつかの実施態様において、本発明のシステムは、本明細書において説明されているような実質的に所定のサイズおよび形状の粒子を形成するのに用いられる。
いくつかの実施態様において、本発明のシステムおよび方法は、粒子を回収する。図13Aを参照すると、いくつかの実施態様において、ラミネート52はベース56から形成され、このベース56が可溶性物質58で処理される。具体的な実施態様において、ベース56は、ポリエチレンテレフタレート(PET)を含んでいてもよい。いくつかの実施態様によれば、可溶性物質58は、ポリビニルピロリドン(PVP)を含む。図13Bを参照すると、具体的な実施態様において、粒子60は、本明細書で説明されているように、可溶性物質58に付着する。図13Cを参照すると、一実施態様において、フルオロ高分子モールド38の空孔54内に含まれる粒子60は可溶性物質58と接触してもよく、それにより、ベース56上で粒子60は可溶性物質58に付着し、空孔54から粒子60を除去することができる。
いくつかの実施態様において、本発明のシステムを用いて、パターン化フィルムを作製することができる。パターン化フィルムは、モールド38に実質的に液体の組成物40を加えること、および、ニップローラー中でモールド38とフィルムとの間で、実質的に液体の組成物40をラミネートすることによって作製することができる。このラミネートを挟む工程は、実質的に液体の組成物40がモールド38の空孔54に入ることを促進し、一方で、過量の組成物40が、フィルムとモールド38との間に保持される。いくつかの実施態様において、一体化されたモールド38、組成物40およびフィルムを処理することにより、実質的に液体の組成物40を固化または硬化してパターン化フィルムを形成することができる。従ってモールド38は、固化した後に、フィルムとパターン化フィルムから分離され、パターン化フィルムは、モールド38の空孔54に入った組成物が固化されたものと、フィルムとモールド38との間に残留した過量分の組成物が固化されたものの両方を含む。モールド38の空孔54に入った分の固化された組成物の一部に、実質的に同じ形状およびサイズの空孔54を有する構造が形成される。いくつかの実施態様において、ローラー10、12の圧力、ローラー10、12および/または表面11間の距離、材料の量、温度、速度、時間および本発明のその他のパラメーターを調節して、望ましいの厚さのパターン化フィルム、パターン化フィルムの材料等を得ることができる。
10a ガイドローラー
11 表面
12 第2ローラー
14 ニップ点
16 プレート
18 ニップ点
20、22 ピストン
24 圧力ライン
26 トラックまたは溝
28 電子制御装置
30 硬化装置
32 第3ニップ点
34 第3ローラー
36 垂直のピストン
38 モールド
40、40a、40b 実質的に液体の組成物
42 基板、第1カバーフィルム
44、46 角度
48 溶媒
50 空気ストリーム、エアジェット
54 空孔、くぼみ
54a モールド表面
52 ラミネート
56 ベース、ベース層
58 可溶性物質
Claims (20)
- (a)モールドに、実質的に液体の組成物を加える工程(ここで該モールドはポリマーを含み、それぞれ約100マイクロメーター未満の最大断面寸法を有する複数の空孔を規定する);
(b)実質的に液体の組成物がモールドの空孔に入るように、ニップ点にモールドを通過させる工程、および、
(c)モールドの空孔中で実質的に液体の組成物を固化して、各空孔内で粒子を形成する工程(ここで該粒子は、実質的にモールドの空孔のサイズおよび形状を模造したサイズおよび形状を有する)、
を含む、ナノ粒子の形成方法。 - 前記ニップ点にモールドを通過させる工程が、実質的に液体の組成物をカバーシートとモールドとの間に挟む工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記固化の前に、モールドからカバーシートを除去する工程をさらに含み、ここで空孔は、実質的に液体の組成物で充填されたままであり、モールドの空孔と空孔の間にある陸地領域は、実質的に液体の組成物を含まない、請求項2に記載の方法。
- モールドからカバーシートを除去する際に、空孔に含まれていない実質的に液体の組成物が実質的にカバーシートと接触したままである、請求項3に記載の方法。
- 前記固化の後に、モールドから粒子を回収する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記固化の前に、モールドを基板で挟んで基板をモールドにラミネートする工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- モールドを基板で挟んだ後に、実質的に液体の組成物を固化する工程、および、モールドから粒子を回収する工程をさらに含み、ここで該回収は、基板が基板上に配置された粒子と共にモールドから離れ去るように、モールドから基板を分離する工程を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記基板が、所定の角度でモールドから除去される、請求項7に記載の方法。
- 前記高分子モールドが、フルオロポリマーを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記高分子モールドが、フルオロポリエーテルを含む、請求項1に記載の方法。
- (a)ベース基板とそれに結合させたナノ粒子のアレイとをニップ点に通過させる工程;
(b)ニップ点の近傍に溶媒を加える工程(ここで溶媒は、ベース基板から粒子を分離し、粒子を溶液に分散させることができる);および、
(c)この溶液を回収する工程、
を含む、粒子を回収するための方法。 - 前記ベース基板が、可溶性物質で処理した表面を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記溶媒が、可溶性物質を溶解させて、粒子を溶液に放出する、請求項12に記載の方法。
- (a)ポリマーを含むモールド(ここでモールドは、複数の空孔を規定し、各空孔は、所定の形状と約100マイクロメーター未満の断面寸法を有する);
(b)ニップ点近傍または基板上で変形可能な組成物を分配するためのディスペンサー;および、
(c)モールドと基板をそれらの間に供給された変形可能な組成物と共に受け入れ、モールドと基板を挟み、モールドの空孔に変形可能な組成物が押し込まれるように設計されたニップ点、
を含む、 ナノ粒子を製造するシステム。 - モールドの空孔中で変形可能な組成物を固化して実質的に空孔の形状およびサイズを模造した粒子を形成することができる硬化装置をさらに含む、請求項14に記載のシステム。
- 粒子が結合したベース基板が受け入れられるように設計された第2ニップ点;および、
第2ニップ点と連携する溶媒(ここで該溶媒は、ベース基板との接触部から粒子を分離させる)、
をさらに含む、請求項14に記載のシステム。 - (a)モールドに変形可能な組成物を加える工程(ここでモールドは、ポリマーを含み、約100マイクロメーター未満の断面寸法を有する複数の空孔を規定する);
(b)ニップ点でモールドを第1フィルムでラミネートし、モールドの空孔に変形可能な組成物の一部が入り、モールドと第1フィルムとの間に過量の変形可能な組成物が保持されるようにする工程;および、
(c)変形可能な組成物を固化する工程(ここで固化された組成物は、実質的に空孔のサイズおよび形状を模造した構造を有するパターン化フィルムを形成する)、
を含む、 構造を有するフィルムの形成方法。 - 構造を有するフィルム全体が所定の厚さになるように、過量の変形可能な組成物の厚さを制御することをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記ポリマーが、パーフルオロポリエーテルを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記方法によって製造されたナノ粒子の回収方法であって、
(a)カバーシートと高分子モールドとの間に変形可能な組成物を挟む工程(ここでモールドは、約100マイクロメーター未満の断面寸法を有する空孔を規定する);
(b)モールドとカバーシートとの間で変形可能な組成物を挟んだ後に、空孔に変形可能な組成物が充填されたままになり、モールド上の空孔と空孔の間の領域に実質的に変形可能な組成物が含まれないように、モールドからカバーシートを分離する工程;
(c)実質的にモールドの空孔のサイズおよび形状を模造したナノ粒子が形成されるように、空孔中で変形可能な組成物を固化する工程;および、モールドの空孔からナノ粒子を除去すること、
を含む、上記方法。
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