JP2020106324A - マイクロ流体デバイス用フィルム、マイクロ流体デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
シランカップリング剤SACを、米国特許公開第2015/0203708号公報(Klunら)のPreparative Example 7に記載の方法で調製した。
変性処理したシリカゾル(「変性ゾルA」)を以下のように調製した。25.25gのSILQUEST(商標)A−174、及び0.5gのPROSTAB(商標)を、400gのNALCO(商標)2326、及び450gのMIPAの混合物にガラス瓶の中で加え、10分間室温で撹拌した。ガラス瓶を密封し、80℃のオーブン内に16時間置いた。得られた溶液から、60℃で溶液の固形分が45質量%近くになるまでロータリーエバポレーターで水を除去した。得られた溶液に200gのMIPAを入れ、次に、ロータリーエバポレーターを60℃で使用して残りの水を除去した。後半のステップを2回繰り返して溶液からさらに水を取り除いた。最後に、MIPAを加えることでナノシリカ粒子の濃度を48.4質量%に調整して、5nmの平均粒径を有するアクリル変性ナノシリカ粒子を含有する変性シリカゾル(以下、変性ゾルAという。)を得た。
3.903gのNALCO(商標)2329K、0.392gのEBECRYL(商標)11、及び0.008gのSACを混合した。光重合開始剤として0.06gのIrgacure(商標)2959を混合物に添加した。次に、1.6gのIPA、2.4gのMIPA及び1.697gの蒸留水を混合物に加えて固形分が20.48質量%になるように調整し、平均粒径75nmの未変性ナノシリカ粒子を固形分基準で80質量%含有するコーティング剤C−1を調製した。
表2に示す配合に変更した以外は、コーティング剤1と同様の手順で、コーティング剤2〜8を調製した。未変性ナノシリカ粒子の平均粒径及びその含有量(固形分基準)を表2に示す。
1.778gの変性ゾルA、0.196gのEBECRYL(商標)11、及び0.004gのSACを混合した。光重合開始剤として0.03gのIrgacure(商標)2959を混合物に添加した。次に、1.8gのEtOH、及び6.222gのMIPAを混合物に加えて固形分が10.27質量%になるように調整し、平均粒径5nmのアクリル変性ナノシリカ粒子を固形分基準で80質量%含有するコーティング剤C−Aを調製した。
コーティングを有するフィルムを以下の手順で作製した。
コーティング剤C−1を、メイヤーロッド#8を用いて、基材である50μm厚のコスモシャイン(商標)A4100の易接着処理面上に塗布し、60℃で5分間乾燥した。次に、コーティングを適用した基材を、窒素雰囲気下で紫外線照射装置(Fusion UV System Inc.のH−バルブ(DRSモデル))を用いて、照度700mW/cm2、積算光量900mJ/cm2の条件で紫外線(UV−A)紫外線を2回照射して、コーティングを硬化させた。このようにして、厚み1.5μmのコーティングを有するフィルムを作製した。
コーティング剤C−1を、コーティング剤C−2に代えた以外は、比較例1と同様にしてコーティングを有するフィルムを作製した。
コーティング剤C−1を、表3に記載のコーティング剤に代え、使用するメイヤーロッドを#20に代えた以外は、比較例1と同様にしてコーティングを有するフィルムを作製した。
コスモシャイン(商標)A4100の易接着処理面に、株式会社昭和真空(日本国神奈川県相模原市)製イオンプレーティング装置を用い、蒸発材料をSi、反応ガスを酸素とし、到達圧力2.36×10−4Pa、RF出力(プラズマ電源出力)400W、室温の条件でシリカ蒸着膜を堆積して、厚み120nmのコーティングを有するフィルムを作製した。
接触角メーター(DROPMASTER FACE、協和界面科学株式会社(日本国埼玉県新座市))を使用し、Sessile Drop法により、フィルムのコーティング表面の水接触角を測定した。温度25℃の環境中、2μLの水をコーティング表面に滴下した後、光学顕微鏡画像から水接触角を決定した。5回測定した平均値を水接触角とした。水接触角が20度未満であれば優良、20度以上、30度以下であれば良好、30度超であれば不良と評価した。
フィルムのコーティング表面の算術平均粗さRaを評価した。フィルムをオックスフォード・インストゥルメンツ株式会社(日本国東京都品川区)製Cypher S AFMにセットし、コーティング表面をタッピングモードにて測定した。
コーティングの耐擦傷性を、スチールウール摩耗抵抗試験前後のヘイズ値の変化によって評価した。スチールウール摩耗抵抗試験前に、コーティングの初期ヘイズ値を、JIS K 7136:2000に準拠してNDH−5000W(日本電色工業株式会社(日本国東京都文京区))を使用して測定した。その後、スチールウール摩耗抵抗試験器(ラビングテスターIMC−157C、株式会社井元製作所(日本国京都府京都市))にて、27mm角の#0000スチールウールを使用し、350gの荷重、85mmのストローク、60サイクル/分の速さで、コーティング表面を10回(サイクル)研磨した。試料表面を研磨した後、再度コーティングのヘイズ値を測定し、摩耗抵抗試験後のヘイズ変化(ヘイズ上昇)として、Δヘイズ値(%)=摩耗抵抗試験後のヘイズ値(%)−初期ヘイズ値(%)を計算した。
接触角の測定後、フィルムの表面及びPDMS基板をそれぞれIPAで拭いた。PDMS基板及びフィルムをそれぞれプラズマ処理した。PDMS基板をフィルムの上に置き、PDMS基板上に重りをおいて200g/16cm2の圧力を掛け、80℃で30分間保持した。全面で接着し、フィルムを剥離したときにPDMS基板の凝集破壊が生じた場合を良好、一部接着し、フィルムを剥離したときに接着部分でPDMS基板の凝集破壊が生じた場合を可、接着しなかった場合を不良と評価した。
12 基材
14 親水性コーティング
Claims (13)
- 表面に流路が形成されたポリジメチルシロキサン基板と接合されて、内部に液密な流路を有するマイクロ流体デバイスを形成するマイクロ流体デバイス用フィルムであって、
基材と、親水性コーティングとを含み、
前記親水性コーティングが、(メタ)アクリル系樹脂と、前記親水性コーティングの総質量に基づき65〜95質量%の未変性ナノシリカ粒子とを含む、フィルム。 - 前記親水性コーティングの初期水接触角が30度以下である、請求項1に記載のフィルム。
- 前記フィルムを40℃、相対湿度75%で30日置いたときの前記親水性コーティングの水接触角が30度以下である、請求項1又は2のいずれかに記載のフィルム。
- 前記親水性コーティングの表面粗さが3nm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記親水性コーティングのΔヘイズ値が−1.5%〜1.5%であり、前記Δヘイズ値は、#0000のスチールウール及び350gの重りを使用するスチールウール摩耗抵抗試験を10サイクル行った後のヘイズ値(%)から初期ヘイズ値(%)を引いた値である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記(メタ)アクリル系樹脂がエチレンオキシド部位及びプロピレンオキシド部位から選択される少なくとも1つを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記親水性コーティングがシランカップリング剤をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記親水性コーティングの厚みが0.05μm以上10μm以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記基材がポリエチレンテレフタレートフィルムである、請求項1〜8のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記基材が透明である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のフィルム。
- 表面に流路が形成されたポリジメチルシロキサン基板と、請求項1〜10のいずれか一項に記載のフィルムとを含むマイクロ流体デバイスであって、前記ポリジメチルシロキサン基板の前記流路が形成された表面と前記フィルムの前記親水性コーティングとが向かい合うように、前記ポリジメチルシロキサン基板と前記フィルムとが接合されて、内部に液密な流路を有する、マイクロ流体デバイス。
- マイクロ流体デバイスの製造方法であって、
表面に流路が形成されたポリジメチルシロキサン基板を用意することと、
請求項1〜10のいずれか一項に記載のフィルムを用意することと、
前記ポリジメチルシロキサン基板の前記流路が形成された表面及び前記フィルムの前記親水性コーティングを活性化することと、
前記ポリジメチルシロキサン基板の前記流路が形成された表面と前記フィルムの前記親水性コーティングとが向かい合うように、前記ポリジメチルシロキサン基板と前記フィルムとを接合して、これによりマイクロ流体デバイスの内部に液密な流路を形成することを含む、方法。 - 前記活性化が酸素プラズマへの暴露により行われる、請求項12に記載の方法。
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