JP2022151701A - Curved surface resin structure, electronic dimming lens and method for manufacturing curved surface resin structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、曲面樹脂構造体、電子調光レンズ及び曲面樹脂構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a curved resin structure, an electronic light control lens, and a method for manufacturing a curved resin structure.
プラスチック製品の表面をデコレーションする技術として、加飾フィルムを用いたインサート成形技術が知られている。この技術においては、予めデザイン印刷などが形成された加飾フィルムを射出成型金型にセットし、当該加飾フィルム裏面に樹脂を射出して溶着させることで、加飾フィルムを表面に有するプラスチック製品を一体成型する。
インサート成形技術においては、加飾フィルムを製品の表面に貼り付ける方式に比べ、継ぎ目のない表面、一体化による部材の削減、省スペース等の点から、製品のデザイン性、生産性を高くすることができるため、車の内装部品、スマートフォンカバーなどの製造に応用されている。
Insert molding technology using a decorative film is known as a technology for decorating the surface of plastic products. In this technology, a decorative film with a design printed in advance is set in an injection mold, and resin is injected and welded to the back of the decorative film to create a plastic product that has a decorative film on its surface. integrally molded.
Compared to the method of attaching a decorative film to the surface of the product, insert molding technology can improve the design and productivity of products in terms of seamless surfaces, reduction of parts due to integration, space saving, etc. It is used in the manufacture of car interior parts, smartphone covers, etc.
近年では、加飾フィルムに相当するインサートシートとして、導電層を有するものを用いてインサート成形を行うことにより、ウェアラブル用途のタッチパネルやディスプレイなどの電子デバイスを製造する試みもなされている。このような電子デバイスにおいては、その電子デバイスの用途によっては、導電層として、透光性(透明性)の高いものを用いることが好ましい場合がある。 In recent years, attempts have been made to manufacture electronic devices such as touch panels and displays for wearable applications by performing insert molding using an insert sheet corresponding to a decorative film, which has a conductive layer. In such an electronic device, it may be preferable to use a conductive layer having high translucency (transparency) depending on the application of the electronic device.
また、ウェアラブル用途においては、電子デバイスが、軽量で割れにくく、デザイン性や装着性に優れる曲面形状などの立体形状を有する曲面樹脂構造体が好ましい。
前記曲面樹脂構造体としては、例えば、高温環境における導電層の損傷を抑制できることを課題とし、導電層と、第一の樹脂及び無機粒子を含有する下地層と、第二の樹脂を含有する支持体と、前記第二の樹脂と同種の樹脂及び前記第二の樹脂の軟化温度以下の軟化温度を有する樹脂の少なくともいずれかである第三の樹脂を含有する樹脂層と、をこの順に有する曲面樹脂構造体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Further, in wearable applications, a curved resin structure having a three-dimensional shape such as a curved shape is preferable because the electronic device is lightweight, resistant to cracking, and excellent in design and wearability.
For the curved resin structure, for example, the object is to be able to suppress damage to the conductive layer in a high-temperature environment. and a resin layer containing, in this order, a third resin that is at least one of the same type of resin as the second resin and a resin having a softening temperature equal to or lower than the softening temperature of the second resin. A resin structure has been proposed (see
本発明は、優れた曲面形状精度を有し、導電層の損傷を抑制できる曲面樹脂構造体を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a curved resin structure having excellent curved surface shape accuracy and capable of suppressing damage to a conductive layer.
上記の課題を解決するための手段としての本発明の曲面樹脂構造体は、支持体と、前記支持体の面内に少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部と、を有し、
前記積層部の一端の表面曲率半径をrA1(mm)とし、前記積層部の中心領域を中心として前記一端と対向する他端の表面曲率半径をrA2(mm)とし、前記積層部の表面の平均の曲率半径をrB(mm)とし、前記rA1、rA2及びrBが、下記不等式(1)又は不等式(2)を満たすことを特徴とする。
rA1,rA2<rB・・・不等式(1)
rA1,rA2>rB・・・不等式(2)
A curved resin structure of the present invention as a means for solving the above problems has a support, and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated within the surface of the support,
The surface curvature radius of one end of the laminated portion is rA1 (mm), the surface curvature radius of the other end facing the one end centered on the central region of the laminated portion is rA2 (mm), and the surface average of the laminated portion is is rB (mm), and rA1, rA2 and rB satisfy the following inequality (1) or (2).
rA1, rA2<rB inequality (1)
rA1, rA2>rB inequality (2)
本発明によれば、優れた曲面形状精度を有し、導電層の損傷を抑制できる曲面樹脂構造体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the curved-surface resin structure which has the outstanding curved-surface shape accuracy and can suppress the damage of a conductive layer can be provided.
(曲面樹脂構造体)
本発明の曲面樹脂構造体は、支持体と、前記支持体の面内に少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部とを有し、シール部材、下地層を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有する。
(Curved surface resin structure)
The curved resin structure of the present invention preferably has a support and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated within the surface of the support, and preferably has a sealing member and a base layer. It has other members as needed.
本発明の曲面樹脂構造体は、前記支持体が曲面形状を有する。
従来の曲面樹脂構造体は、高い曲面精度で作製すると導電層や電子材料層が損傷してしまう場合があるという知見に基づくものである。
In the curved resin structure of the present invention, the support has a curved shape.
The conventional curved resin structure is based on the knowledge that the conductive layer and the electronic material layer may be damaged if it is manufactured with high curved surface accuracy.
インサート成形に用いる加飾フィルムにおける塗工は、平板形状のフィルムに対して実施されるため、曲面形状などの立体形状を有する製品の表面に塗工する場合に比べ、専用設備が不要であることから低コストである。さらに、段差部に対する塗工の対応としてディッピング塗工を必要としないため、塗工溶剤の使用量が少ないという利点もある。 Since the coating of the decorative film used for insert molding is carried out on a flat plate-shaped film, it does not require special equipment compared to coating on the surface of a product with a three-dimensional shape such as a curved surface. low cost from Furthermore, since dipping coating is not required for coating the stepped portion, there is also the advantage that the amount of coating solvent used is small.
このように、電子デバイスをインサート成形で製造することにより、低コストかつ高い生産性での量産が可能となる。
しかしながら、従来のインサート成形技術は、例えば、導電層が形成されている支持体に対して、当該支持体を形成する樹脂材料と同じ樹脂材料を、当該支持体に対して高温(例えば、200℃程度)の状態で射出溶着させるため、熱や射出した樹脂のせん断応力により、電子デバイスが破壊されやすいという問題がある。具体的には、従来のインサート成形技術においては、支持体の熱による変形によって、支持体上に形成した導電層にクラック(亀裂)が生じるなどの問題があり、導電層が損傷してしまう場合がある。
In this way, by manufacturing an electronic device by insert molding, mass production with low cost and high productivity becomes possible.
However, in the conventional insert molding technology, for example, the same resin material as the resin material forming the support is applied to the support on which the conductive layer is formed, at a high temperature (for example, 200 ° C. There is a problem that the electronic device is likely to be destroyed by heat and shear stress of the injected resin because the injection welding is performed in the state of about 100 degrees. Specifically, in the conventional insert molding technology, there are problems such as cracks in the conductive layer formed on the support due to thermal deformation of the support, and the conductive layer may be damaged. There is
従来のインサート成形技術は、無機酸化物で形成される導電層は、ヤング率が大きく靭性がないため、脆く破壊されやすいので、成形時の支持体の熱膨張に追従できず、クラックダメージなしで成形加工することは難しいことを課題として、クラックダメージを抑制するために支持体と導電層の間に特定の下地層を形成していた。
しかし、導電層と電子材料層を積層させた積層部は、シール部材などの積層部以外の領域よりも比較的に柔らかいため、光学レンズのように高い曲面精度(例えば、表面変位20μm以下)が求められる場合は、曲面加工時の熱と圧力の負荷が大きくなり、積層部が歪み、導電層や電子材料層が損傷するという問題があった。
With conventional insert molding technology, the conductive layer made of inorganic oxide has a high Young's modulus and lacks toughness, so it is brittle and easily broken. Taking into account the difficulty of molding, a specific underlayer was formed between the support and the conductive layer in order to suppress crack damage.
However, since the laminated part where the conductive layer and the electronic material layer are laminated is relatively softer than the area other than the laminated part such as the sealing member, high curved surface accuracy (for example, surface displacement of 20 μm or less) like an optical lens is not possible. If required, there is a problem that the load of heat and pressure during curved surface processing increases, the lamination portion is distorted, and the conductive layer and the electronic material layer are damaged.
上述したように、従来技術における曲面樹脂構造体は、透明性及び導電性に優れる導電層を用いる場合などにおいて、インサート成形による製造時などの高温・高圧環境にさらされるときに、導電層や電子材料層が損傷し、優れた曲面形状精度を実現することが難しいという問題があった。 As described above, the curved resin structure in the conventional technology, when using a conductive layer with excellent transparency and conductivity, is exposed to a high-temperature and high-pressure environment such as during manufacture by insert molding. There is a problem that the material layer is damaged and it is difficult to achieve excellent curved surface shape accuracy.
本発明の曲面樹脂構造体は、支持体と、前記支持体の面内に少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部と、を有し、
前記積層部の一端の表面曲率半径をrA1(mm)とし、前記積層部の中心領域を中心として前記一端と対向する他端の表面曲率半径をrA2(mm)とし、前記積層部表面の平均の曲率半径をrB(mm)とし、前記rA1、rA2及びrBが、下記不等式(1)又は不等式(2)を満たすことを特徴とする。
rA1,rA2<rB・・・不等式(1)
rA1,rA2>rB・・・不等式(2)
A curved resin structure of the present invention comprises a support, and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated within the surface of the support,
Let rA1 (mm) be the surface curvature radius of one end of the laminated portion, rA2 (mm) be the surface curvature radius of the other end facing the one end around the central region of the laminated portion, and rA2 (mm) be the average radius of the laminated portion surface. The radius of curvature is rB (mm), and rA1, rA2 and rB satisfy the following inequality (1) or (2).
rA1, rA2<rB inequality (1)
rA1, rA2>rB inequality (2)
前記表面曲率半径としては、例えば、表面粗さ測定器(Form TalySurf Series2 Taylor Hobson社製)を用いて測定することができる。 The radius of curvature of the surface can be measured, for example, using a surface roughness measuring instrument (Form TalySurf Series 2, manufactured by Taylor Hobson).
前記中心領域としては、重心又は幾何学中心でよく、中心領域の大きさは、積層部の面積の1/10以下が好ましい。 The central region may be the center of gravity or the geometric center, and the size of the central region is preferably 1/10 or less of the area of the laminated portion.
また、本発明の曲面樹脂構造体は、支持体と、前記支持体の面内に少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部と、を有し、積層部が形成されていない支持体と積層部の境界において、垂直方向の表面変位が0.8μm以上であることを特徴とする。
本発明の曲面樹脂構造体は、積層部の中心に対して略均等に変位した曲面を形成しているので、使用頻度の高い中心部でより良好な光学特性が得られる。
本発明においては、積層部が形成されていない支持体と積層部の境界において、0.8μm以上の表面変位が形成されることで、積層部の過度の加圧を抑制することができるため、積層部の導電層におけるクラックの発生などの損傷を防ぐことができる曲面樹脂構造体が得られる。
なお、前記表面変位とは、積層部と非積層部の境界の段差又は凸凹のことであり、表面変位が大きくなると前記段差はなだらかになり、前記段差の最大部と最小部の距離が離れ、変形部が積層部の中心に近づくため、使用頻度の高い中心部での光学特性が悪化しやすい。
Further, the curved resin structure of the present invention has a support and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated in the plane of the support, and the support does not have the laminated portion. The surface displacement in the vertical direction is 0.8 μm or more at the boundary between the and laminated portions.
Since the curved resin structure of the present invention has a curved surface that is substantially uniformly displaced with respect to the center of the laminated portion, better optical characteristics can be obtained in the center portion, which is frequently used.
In the present invention, surface displacement of 0.8 μm or more is formed at the boundary between the support and the laminated portion where the laminated portion is not formed, so that excessive pressure on the laminated portion can be suppressed. It is possible to obtain a curved resin structure that can prevent damage such as cracking in the conductive layer of the laminated portion.
The surface displacement refers to a step or unevenness at the boundary between the laminated portion and the non-laminated portion. Since the deformed portion is closer to the center of the laminated portion, the optical properties of the frequently used central portion tend to deteriorate.
前記導電層と電子材料層を形成した積層部内部は保護シール材などが形成された積層部外部に比べ一般的に柔らかい、また、積層部境界部では構成される層が異なるため、膜厚差やギャップが生じやすい。光学レンズのように高い曲面精度が求められる場合は、曲面加工時の熱と圧力の付与が強くなることから、積層部が歪み、導電層や機能層が損傷してしまう場合がある。
したがって、本発明においては、積層部に透明性及び導電性に優れる導電層を用いる場合であっても、曲面形成による導電層の損傷を抑制することができる。なお、電子材料層は導電層に接して積層され、1つの導電層又は電子材料層を挟んだ2つの導電層間に印加された電圧又は電流により積層部の電子材料層が反応する。
The inside of the laminate where the conductive layer and the electronic material layer are formed is generally softer than the outside of the laminate where the protective sealing material is formed. and gaps are likely to occur. When high curved surface precision is required, such as an optical lens, the application of heat and pressure during curved surface processing becomes strong, which may distort the laminated portion and damage the conductive layers and functional layers.
Therefore, in the present invention, even when a conductive layer having excellent transparency and conductivity is used in the laminated portion, damage to the conductive layer due to formation of curved surfaces can be suppressed. The electronic material layer is laminated in contact with the conductive layer, and the electronic material layer of the laminated portion reacts with a voltage or current applied between one conductive layer or two conductive layers sandwiching the electronic material layer.
<導電層>
前記導電層としては、導電性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電圧が印加されることにより、電子デバイスを駆動できるものでもよいし、ジュール熱を利用して発熱可能であり、ヒーターとして機能するものでもよい。
前記導電層は、複数に分割されていてもよい。前記導電層を複数に分割する際の形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2分割としてもよいし、公知のディスプレイのように複数のTFT(薄膜トランジスタ)をマトリクス状に配置した形態でもよい。
<Conductive layer>
The conductive layer is not particularly limited as long as it has conductivity, and can be appropriately selected according to the purpose. It can generate heat using Joule heat and may function as a heater.
The conductive layer may be divided into a plurality of pieces. The form in which the conductive layer is divided into a plurality of parts is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. ) may be arranged in a matrix.
前記導電層としては、導電性材料を含むことが好ましく、透明導電材料を含むことがより好ましい。 The conductive layer preferably contains a conductive material, and more preferably contains a transparent conductive material.
前記導電性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不透明な材料、透明な材料などの導電性材料が挙げられる。これらの中でも、視認性が求められる表示用途又は調光用途などの場合は、透明な材料が好ましい。
前記不透明な材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Mo等の金属材料などが挙げられる。
前記透明な材料としては、例えば、無機酸化物、カーボン(CNT、グラフェン)、メタルナノワイヤー、メタルグリッド、導電性高分子などが挙げられる。これらの中でも、無機酸化物が、緻密膜として導電性を有しており、導電性、透明性(透過率及びヘイズ)及び信頼性が優れることから好ましい。
The conductive material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include conductive materials such as opaque materials and transparent materials. Among these materials, transparent materials are preferable for display applications or dimming applications where visibility is required.
The opaque material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include metal materials such as Au, Ag, Cu, Al, Ni, W, and Mo.
Examples of the transparent material include inorganic oxides, carbon (CNT, graphene), metal nanowires, metal grids, and conductive polymers. Among these, inorganic oxides are preferable because they have electrical conductivity as a dense film and are excellent in electrical conductivity, transparency (transmittance and haze) and reliability.
前記無機酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、In、Sn、Zn、Al等の酸化物材料などが挙げられる。また、前記無機酸化物を含む導電層における添加材料としては、例えば、W、Ti、Zr、Zn、Sb、Ga、Ge、Fなどが挙げられる。 The inorganic oxide is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include oxide materials such as In, Sn, Zn and Al. Further, examples of additive materials in the conductive layer containing the inorganic oxide include W, Ti, Zr, Zn, Sb, Ga, Ge, F, and the like.
前記無機酸化物を含む導電層としては、酸化インジウムを含むことが好ましい。前記導電層が酸化インジウムを含むことで、結晶性を制御し、加熱加工時にクラックなどのダメージが生じにくい透明導電層を得ることができる。 The conductive layer containing the inorganic oxide preferably contains indium oxide. By including indium oxide in the conductive layer, crystallinity can be controlled, and a transparent conductive layer that is less susceptible to damage such as cracks during heat processing can be obtained.
前記酸化インジウムとしては、スズ(Sn)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、アンチモン(Sb)、ガリウム(Ga)及びフッ素(F)等の他の酸化物が、単一又は混合して導電層に含まれていてもよい。このような他の酸化物が含まれていることにより、酸化インジウムのキャリア密度及び移動度を向上させることができ、また結晶化温度を変更することができる。この場合、前記導電層としては、スズをドープした酸化インジウム(以下、「ITO」と称する)を含むことが好ましい。
前記他の酸化物の導電層中の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、80質量%以下が好ましい。また、他の酸化物としては、特に導電性の点から酸化スズ及び酸化ジルコニウムが好ましく、これらの導電層中の含有量としては、例えば、15質量%以下であることが特に好ましい。
Examples of the indium oxide include tin (Sn), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), aluminum (Al), antimony (Sb), gallium (Ga) and fluorine (F). other oxides, such as, may be included in the conductive layer either singly or in combination. Inclusion of such other oxides can improve the carrier density and mobility of indium oxide, and can change the crystallization temperature. In this case, the conductive layer preferably contains tin-doped indium oxide (hereinafter referred to as “ITO”).
The content of the other oxide in the conductive layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 80% by mass or less. As the other oxides, tin oxide and zirconium oxide are particularly preferable from the viewpoint of conductivity, and the content of these oxides in the conductive layer is particularly preferably, for example, 15% by mass or less.
前記透明導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン等の伸縮性に優れたカーボン、メタルナノワイヤー、メタルグリッド、導電性高分子などを含む層と、無機酸化物を含む層との複合層であってもよい。 Examples of the transparent conductive material include a layer containing highly elastic carbon such as carbon nanotubes (CNT) and graphene, metal nanowires, metal grids, and conductive polymers, and a layer containing an inorganic oxide. It may be a composite layer.
前記導電層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、50nm以上500nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましい。前記導電層の平均厚みが、50nm以上500nm以下であると、曲面形成加工時におけるクラックなどのダメージの発生を抑制することができる。前記導電層の平均厚みは、電子デバイスに求められる電流量に合わせて調整されることが好ましい。 The average thickness of the conductive layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. When the average thickness of the conductive layer is 50 nm or more and 500 nm or less, it is possible to suppress the occurrence of damage such as cracks during curved surface formation processing. The average thickness of the conductive layer is preferably adjusted according to the amount of current required for the electronic device.
前記導電層のシート抵抗としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、300Ω/□以下が好ましい。 The sheet resistance of the conductive layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 300Ω/□ or less.
前記導電層における可視光の透過率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、70%以上が好ましい。前記透過率は、導電層の平均厚みや酸化インジウム等の無機酸化物の酸素比率を変更することにより適宜調整することができる。 The visible light transmittance of the conductive layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 70% or more. The transmittance can be appropriately adjusted by changing the average thickness of the conductive layer and the oxygen ratio of the inorganic oxide such as indium oxide.
導電層は、例えば、真空成膜方法で形成することができ、酸化インジウム層の結晶性、すなわち結晶ピーク形状(高さH/幅W)値は、真空成膜時の基板温度、成膜速度、ガス圧等で調整することができる。また、成膜後の加熱処理もH/W値の調整に有効である。真空成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)法等が挙げられる。これらの中では、高速成膜が可能なスパッタ法が好ましい。スパッタ法の場合はスパッタパワーを調整することで結晶ピークのH/W値を制御しやすい。
本発明に用いる導電層は酸化インジウムの(222)面の結晶ピーク形状のH/W値が、6以下が好ましい。なお、測定条件としては、線源:Cu管球。50kV、1000μm、入射角:3°、スリット幅:1mm、コリメータ径:1mmである。結晶性が高すぎると結晶面からクラックが発生しやすいためである。
前記導電層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性粒子、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン、導電性高分子などを含むインクを作製して塗工し、成膜する方法などが挙げられる。
前記導電層の塗工方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの各種印刷法が挙げられる。
The conductive layer can be formed, for example, by a vacuum film formation method, and the crystallinity of the indium oxide layer, that is, the crystal peak shape (height H/width W) value depends on the substrate temperature and film formation rate during vacuum film formation. , gas pressure, etc. Heat treatment after film formation is also effective for adjusting the H/W value. Examples of the vacuum film forming method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a chemical vapor deposition (CVD) method, and the like. Among these, the sputtering method capable of high-speed film formation is preferable. In the case of the sputtering method, the H/W value of the crystal peak can be easily controlled by adjusting the sputtering power.
The conductive layer used in the present invention preferably has a crystal peak shape H/W value of (222) plane of indium oxide of 6 or less. The measurement conditions are radiation source: Cu tube. 50 kV, 1000 μm, incident angle: 3°, slit width: 1 mm, collimator diameter: 1 mm. This is because if the crystallinity is too high, cracks tend to occur from the crystal planes.
The method for forming the conductive layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. and a method of forming a film.
The method for applying the conductive layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, and roll coating. method, wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reverse printing method, inkjet printing method and various other printing methods.
<電子材料層>
前記電子材料層としては、支持体の面内において導電層上に積層されていることが好ましく、2つの導電層に挟まれて積層されていることがより好ましい。前記導電層に印加された電圧又は電流により積層部の電子材料層が反応する。
<Electronic material layer>
The electronic material layer is preferably laminated on the conductive layer in the plane of the support, and more preferably sandwiched between two conductive layers. The electronic material layers of the laminate react with the voltage or current applied to the conductive layer.
前記電子材料層としては、電気(電圧・電流)が印加されることにより、例えば、発色、発光、偏光、変形、発熱などの機能を発現するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The electronic material layer is not particularly limited as long as it exhibits functions such as color development, light emission, polarization, deformation, and heat generation when electricity (voltage/current) is applied. It can be selected as appropriate.
前記電子材料層としては、電子材料を含むことが好ましく、無機材料を含むことがより好ましい。
前記電子材料としては、例えば、エレクトロクロミック材料、エレクトロルミネッセンス材料、ケミカルルミネッセンス材料、エレクトロフォレティック材料、エレクトロウエッティング材料、液晶材料、圧電材料、蓄電材料、電解質、電熱変換材料、太陽電池材料などが挙げられる。これらの中でも、エレクトロクロミック材料が好ましい。すなわち、電子材料層がエレクトロクロミック層を含むことが好ましい。また、前記電子材料層としては、電解層を含み、エレクトロクロミック層を含むことが好ましい。
前記電解層としては、曲げ加工時や加熱加工時の加工性に優れる点から、イオン性液体及びポリマーの少なくともいずれかを含む固体電解質層が好ましい。これにより、本発明の曲面樹脂構造体を、例えば、調光眼鏡(調光サングラス)として用いることが可能となる。
The electronic material layer preferably contains an electronic material, and more preferably contains an inorganic material.
Examples of the electronic materials include electrochromic materials, electroluminescence materials, chemical luminescence materials, electroforetic materials, electrowetting materials, liquid crystal materials, piezoelectric materials, storage materials, electrolytes, electrothermal conversion materials, solar cell materials, and the like. mentioned. Among these, electrochromic materials are preferred. That is, it is preferable that the electronic material layer includes an electrochromic layer. Moreover, it is preferable that the electronic material layer includes an electrolytic layer and an electrochromic layer.
As the electrolytic layer, a solid electrolyte layer containing at least one of an ionic liquid and a polymer is preferable from the viewpoint of excellent workability during bending and heating. This makes it possible to use the curved resin structure of the present invention, for example, as photochromic spectacles (photochromic sunglasses).
前記無機材料は、電子材料層の強度、厚さ均一性、及び熱膨張の抑制を付与するために含有される。
前記無機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機ナノ粒子などが挙げられる。前記電子材料層が、無機ナノ粒子から構成されていても良い。
The inorganic material is included to provide strength, thickness uniformity, and thermal expansion control to the electronic material layer.
The inorganic material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include inorganic nanoparticles. The electronic material layer may be composed of inorganic nanoparticles.
前記電子材料層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、材料のコスト、及び加工性の点から、100μm以下が好ましい。
電子材料層は、加工成形に対する耐性を有する柔軟性に優れる有機材料で形成される層が好ましい。
The average thickness of the electronic material layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 100 μm or less from the viewpoint of material cost and workability.
The electronic material layer is preferably a layer formed of an organic material that is resistant to processing and has excellent flexibility.
前記電子材料層の塗工方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法などの各種印刷法が挙げられる。 The method of coating the electronic material layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Coating method, wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reverse printing method, inkjet printing various printing methods such as printing method.
<<エレクトロクロミック層>>
エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミック材料を含み、必要に応じてその他の成分を含む。
エレクトロクロミック材料としては、エレクトロクロミズムを示す材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機エレクトロクロミック化合物、有機エレクトロクロミック化合物、導電性ポリマーなどが挙げられる。
<<Electrochromic layer>>
The electrochromic layer contains an electrochromic material and optionally other ingredients.
The electrochromic material is not particularly limited as long as it exhibits electrochromism, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include inorganic electrochromic compounds, organic electrochromic compounds, and conductive polymers.
無機エレクトロクロミック化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化チタンなどが挙げられる。無機エレクトロクロミック化合物はナノ粒子などの粒子層や緻密層として膜形成して用いられる。 The inorganic electrochromic compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include tungsten oxide, molybdenum oxide, iridium oxide and titanium oxide. The inorganic electrochromic compound is used by forming a film as a particle layer such as nanoparticles or a dense layer.
有機エレクトロクロミック化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリマー系及び色素系のエレクトロクロミック化合物としては、例えば、アゾベンゼン系、アントラキノン系、ジアリールエテン系、ジヒドロプレン系、ジピリジン系、スチリル系、スチリルスピロピラン系、スピロオキサジン系、スピロチオピラン系、チオインジゴ系、テトラチアフルバレン系、テレフタル酸系、トリフェニルメタン系、ベンジジン系、トリフェニルアミン系、ナフトピラン系、ビオロゲン系、ピラゾリン系、フェナジン系、フェニレンジアミン系、フェノキサジン系、フェノチアジン系、フタロシアニン系、フルオラン系、フルギド系、ベンゾピラン系、メタロセン系等の低分子系有機エレクトロクロミック化合物、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性高分子化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。反応基を有するモノマーを重合させて使用しても良い。 The organic electrochromic compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. type, dipyridine type, styryl type, styrylspiropyran type, spirooxazine type, spirothiopyran type, thioindigo type, tetrathiafulvalene type, terephthalic acid type, triphenylmethane type, benzidine type, triphenylamine type, naphthopyran type, viologen type, Low-molecular-weight organic electrochromic compounds such as pyrazoline, phenazine, phenylenediamine, phenoxazine, phenothiazine, phthalocyanine, fluorane, fulgide, benzopyran, and metallocene; conductive polymers such as polyaniline and polythiophene compound and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. A monomer having a reactive group may be polymerized and used.
エレクトロクロミック層としては、導電性又は半導体性微粒子に有機エレクトロクロミック化合物を担持した構造を有することが好ましい。具体的には、電極表面に粒径5nm~50nm程度の微粒子を結着し、微粒子の表面にホスホン酸やカルボキシル基、シラノール基等の極性基を有する有機エレクトロクロミック化合物を吸着した構造が好ましい。この構造は、微粒子の大きな表面効果を利用して、効率よく有機エレクトロクロミック化合物に電子が注入されるため、従来のエレクトロクロミック装置と比較して応答性を向上できる。さらに、微粒子を用いることで表示層として透明な膜を形成することができるため、エレクトロクロミック化合物の高い発色濃度を得ることができる。
また、エレクトロクロミック層としては、複数種類の有機エレクトロクロミック化合物を導電性又は半導体性微粒子に担持することもできる。さらに、導電性粒子は、電極層としての導電性を兼ねることができる。
The electrochromic layer preferably has a structure in which conductive or semiconducting fine particles carry an organic electrochromic compound. Specifically, a structure in which fine particles having a particle size of about 5 nm to 50 nm are bound to the electrode surface and an organic electrochromic compound having a polar group such as phosphonic acid, carboxyl group, or silanol group is adsorbed on the surface of the fine particles is preferable. In this structure, electrons are efficiently injected into the organic electrochromic compound by utilizing the large surface effect of the fine particles, so that the responsiveness can be improved compared to conventional electrochromic devices. Furthermore, since a transparent film can be formed as a display layer by using fine particles, a high color density of the electrochromic compound can be obtained.
Moreover, as an electrochromic layer, a plurality of kinds of organic electrochromic compounds can be supported on conductive or semiconducting fine particles. Furthermore, the conductive particles can also serve as a conductive layer as an electrode layer.
前記エレクトロクロミック層は、2つのエレクトロクロミック部を有し、一のエレクトロクロミック部が、酸化状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第一のエレクトロクロミック部であり、他のエレクトロクロミック部が、還元状態において発色可能なエレクトロクロミック材料を含む第二のエレクトロクロミック部が好ましい。この形態についての詳細は後述する。 The electrochromic layer has two electrochromic portions, one electrochromic portion being a first electrochromic portion containing an electrochromic material capable of developing color in an oxidized state, and the other electrochromic portion being a reduced electrochromic portion. A second electrochromic portion comprising an electrochromic material capable of developing color in a state is preferred. Details of this form will be described later.
前記エレクトロクロミック層の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.2μm以上5.0μm以下が好ましい。エレクトロクロミック層の平均厚みが、0.2μm以上であると、発色濃度を向上することができ、5.0μm以下であると、製造コストを抑制できるとともに、消色状態における透明性を高くできるため視認性を向上させることができる。 The average thickness of the electrochromic layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.2 μm or more and 5.0 μm or less. When the average thickness of the electrochromic layer is 0.2 μm or more, the color density can be improved. Visibility can be improved.
前記エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミック材料を溶媒に溶解し、塗布して製膜した後に、加熱して固体化させる、又は光や熱により重合させて形成されることが好ましい。塗布法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。 The electrochromic layer is preferably formed by dissolving an electrochromic material in a solvent, coating the solution to form a film, and then solidifying the solution by heating, or by polymerizing the solution with light or heat. Examples of coating methods include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, slit coating, capillary coating, and spray coating. printing method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reversal printing method, inkjet printing method and the like.
<<<電解質層>>>
前記電解層は、エレクトロクロミックのような電気化学反応する電子材料層に用いられ、イオン性液体及びポリマーの少なくともいずれかを含む固体電解質層が好ましい。このような電気化学素子としてはエレクトロクロミック素子のほかに、1次電池、2次電池、キャパシター、太陽電池などがある。
また、本発明の曲面樹脂構造体におけるエレクトロクロミック層は、上述したように、2つのエレクトロクロミック部を有することが好ましい。この場合においては、エレクトロクロミック層は、エレクトロクロミック部及び固体電解質部を有することが好ましく、2つのエレクトロクロミック部の間に固体電解質部を有することが好ましい。
ここで、エレクトロクロミック部とは、エレクトロクロミック材料を含む部分を意味し、固体電解質部とは、固体の電解質で形成された部分を意味する。
固体電解質部は、光又は熱硬化樹脂中に電解質を保持した膜として形成されることが好ましい。さらに、電解質部の層厚を制御する無機粒子を混合していることが好ましい。
<<<electrolyte layer>>>
The electrolyte layer is used for an electronic material layer that undergoes an electrochemical reaction such as electrochromic, and is preferably a solid electrolyte layer containing at least one of an ionic liquid and a polymer. In addition to electrochromic devices, such electrochemical devices include primary batteries, secondary batteries, capacitors, solar cells, and the like.
Moreover, the electrochromic layer in the curved resin structure of the present invention preferably has two electrochromic portions as described above. In this case, the electrochromic layer preferably has an electrochromic portion and a solid electrolyte portion, and preferably has a solid electrolyte portion between the two electrochromic portions.
Here, the electrochromic portion means a portion containing an electrochromic material, and the solid electrolyte portion means a portion formed of a solid electrolyte.
The solid electrolyte part is preferably formed as a film in which an electrolyte is held in a photocurable or thermosetting resin. Furthermore, it is preferable to mix inorganic particles for controlling the layer thickness of the electrolyte portion.
固体電解質部は、硬化型樹脂及び電解質無機微粒子、更に必要に応じて無機微粒子を混合した溶液としてエレクトロクロミック部上に塗布した後、光又は熱で硬化した膜とすることが好ましいが、あらかじめ多孔質の無機微粒子層を形成した後、無機微粒子層に浸透するように、硬化型樹脂及び電解質を混合した溶液として塗布した後、光又は熱で硬化した膜として形成することもできる。
さらに、エレクトロクロミック部が導電性又は半導体性ナノ粒子にエレクトロクロミック化合物が担持された層である場合は、エレクトロクロミック部に浸透するように、硬化型樹脂及び電解質を混合した溶液を塗布した後、光又は熱で硬化した膜として形成することもできる。
The solid electrolyte part is preferably formed into a film by coating the electrochromic part with a solution obtained by mixing a curable resin, electrolyte inorganic fine particles, and inorganic fine particles as necessary, and then curing the solid electrolyte part by light or heat. After forming a fine inorganic fine particle layer, a mixed solution of a curable resin and an electrolyte is applied so as to permeate the inorganic fine particle layer, and then cured by light or heat to form a film.
Furthermore, when the electrochromic part is a layer in which an electrochromic compound is supported on conductive or semiconducting nanoparticles, after applying a solution in which a curable resin and an electrolyte are mixed so as to permeate the electrochromic part, It can also be formed as a film cured by light or heat.
固体電解質部における電解質としては、イオン性液体等の液体電解質、固体電解質を溶媒に溶解した溶液などが用いられる。固体電解質部にはエレクトロクロミック材料を混合することもできる。 As the electrolyte in the solid electrolyte portion, a liquid electrolyte such as an ionic liquid, a solution obtained by dissolving a solid electrolyte in a solvent, or the like is used. An electrochromic material can also be mixed in the solid electrolyte portion.
固体電解質部の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上100μm以下であることがより好ましい。固体電解質部の平均厚みが、上記の好ましい範囲内であることにより、電流の短絡を防止しつつ、製造コストを抑制することができる。 The average thickness of the solid electrolyte portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 5 μm or more and 500 μm or less, more preferably 10 μm or more and 100 μm or less. When the average thickness of the solid electrolyte portion is within the above preferred range, it is possible to suppress the manufacturing cost while preventing current short circuit.
<支持体>
支持体は、樹脂を含有し、更に必要に応じてその他の材料を含有する。
樹脂材料に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。
<Support>
The support contains a resin and, if necessary, other materials.
The resin material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, known thermoplastic resins can be used.
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル(ポリメチルメタクリレート)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル共重合体、スチレンブタジエンアクリロ二トリル共重合体、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリアセタール、酢酸セルロース、ポリアミド(ナイロン)、ポリウレタン、フッ素系(テフロン(登録商標))などが挙げられる。 Examples of thermoplastic resins include polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, acrylic (polymethyl methacrylate), polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer. Examples include polymers, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polypropylene, polyacetal, cellulose acetate, polyamide (nylon), polyurethane, fluorine-based (Teflon (registered trademark)), and the like.
支持体用の樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(PBS)、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン及びウレタンから選択される少なくとも1種を含む材料、並びに、これらの共重合材料のいずれかで形成されることが成型性の点で好ましい。さらに、これらの材料は、後述する射出成型材料として好適であることから、樹脂層を形成する樹脂との溶着性に優れる。さらに、これらの中でも、ポリカーボネート又はポリエチレンテレフタレートがより好ましい。
なお、樹脂同士の関係を表す際に、同じ分類に分けられる樹脂同士を「同種」の樹脂と称することがある。分類としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、PBS、ポリアセタール、ポリオレフィン、ウレタン樹脂などが挙げられる。
The support resin includes at least one selected from polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyethylene, polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene (PBS), polyoxymethylene, polyolefin and urethane. From the standpoint of moldability, it is preferable to use any one of these materials and copolymer materials. Furthermore, since these materials are suitable as injection molding materials, which will be described later, they are excellent in weldability with the resin forming the resin layer. Furthermore, among these, polycarbonate or polyethylene terephthalate is more preferable.
When expressing the relationship between resins, resins classified into the same classification may be referred to as "same type" resins. Examples of classification include polycarbonate, polyester, acrylic resin, polyethylene, polypropylene, PBS, polyacetal, polyolefin, and urethane resin.
支持体の樹脂の軟化温度としては、例えば、80℃以上300℃以下が好ましく、100℃以上200℃以下がより好ましい。 The softening temperature of the resin of the support is, for example, preferably 80° C. or higher and 300° C. or lower, more preferably 100° C. or higher and 200° C. or lower.
支持体における可視光の透過率としては、70%以上が好ましい。
また、複数の支持体を設け、曲面樹脂構造体を片側から視認する用途で用いる場合には、例えば、一支持体における可視光の透過率を70%以上とし、他の支持体を不透明なものとしてもよい。
なお、支持体の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.03mm以上5.0mm以下とすることが、曲面の形成が容易となるため好ましい。
The visible light transmittance of the support is preferably 70% or more.
In addition, when a plurality of supports are provided and the curved resin structure is used for viewing from one side, for example, one support has a visible light transmittance of 70% or more, and the other supports are opaque. may be
The average thickness of the support is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. .
支持体は成型加工や厚板化として、支持体表面に樹脂層を接着又は溶着により一体化される。
前記支持体の表面と樹脂層の界面は、射出成型、超音波溶着、レーザー溶着、熱溶着、振動溶着、キャスト成型などの各種方法で溶着又は接着することができるが、これらの中でも、製品を一体成型する射出成型、及びキャスト成型が生産性の点で好ましい。具体的には、面内に少なくとも導電層と電子材料層が積層された積層部が形成された樹脂支持体をインサートシートとして成型金型に設置して、樹脂を射出又はキャスト(注型)インサート成形することにより、樹脂層を形成して、曲面樹脂構造体を製造することが好ましい。
キャスト成型では成型金型内にインサートシートを設置した後、硬化樹脂を金型に注入し、加熱硬化又は光硬化することで一体成型する。
The support is integrated by bonding or welding a resin layer to the surface of the support as a molding process or a thick plate.
The interface between the surface of the support and the resin layer can be welded or bonded by various methods such as injection molding, ultrasonic welding, laser welding, thermal welding, vibration welding, and cast molding. Injection molding for integral molding and cast molding are preferable in terms of productivity. Specifically, a resin support having a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated in the plane is placed in a mold as an insert sheet, and the resin is injected or cast (injection molding) insert. It is preferable to form a resin layer and manufacture a curved resin structure by molding.
In cast molding, after an insert sheet is placed in a mold, a cured resin is injected into the mold and cured by heat or light to form an integral mold.
樹脂層の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平面部品、曲面形状部品、光学レンズなどとすることができる。これらの中でも、光学レンズが好ましい。すなわち、樹脂層としては、光学レンズが好ましい。樹脂層を光学レンズとすることにより、例えば、本発明の曲面樹脂構造体を眼鏡型のウェアラブルデバイスのレンズとして用いることが可能となる。この場合、曲面樹脂構造体が電子材料層としてのエレクトロクロミック層を有することにより、本発明の曲面樹脂構造体を調光眼鏡(調光サングラス)のレンズとして用いることができるため、特に好ましい。 The shape of the resin layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Among these, optical lenses are preferred. That is, an optical lens is preferable as the resin layer. By using the resin layer as an optical lens, for example, the curved resin structure of the present invention can be used as a lens of a spectacle-type wearable device. In this case, since the curved resin structure has an electrochromic layer as an electronic material layer, the curved resin structure of the present invention can be used as a lens of photochromic spectacles (photochromic sunglasses), which is particularly preferable.
前記樹脂層の樹脂としては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、支持体の樹脂材料と同種の樹脂が好ましい。なお、「同種」の樹脂については、支持体において説明したとおりである。これにより、支持体と樹脂層の溶着強度を向上できるとともに、支持体と樹脂層の屈折率を揃えることができ、曲面樹脂構造体の透明性(視認性)を向上させることができる。
さらに、樹脂層としては、支持体の材料と同様に、成形性、透明性、及びコストの点で、ポリカーボネート及びポリカーボネート共重合体から選択される少なくとも一種がより好ましい。
ポリカーボネート共重合体材料としては、ポリカーボネートの屈折率向上、複屈折低減、難燃性付与の観点から、種々の異種モノマー成分を含有する共重合体材料が開発されており、例えば、市販のポリカーボネート、ポリカーボネート共重合体、UV硬化型樹脂、熱硬化樹脂を用いることができる。
前記ポリカーボネートとしては、例えば、ユーピロン CLS3400S(三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製)、ユーピロン H-4000(三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製)、AD5503(帝人株式会社製)、L-1225LM(帝人株式会社製)、TR-0601A(住化ポリカーボネイトSD)などが挙げられる。
前記ポリカーボネート共重合体としては、例えば、SH1126Z(帝人株式会社製)、ユーピロン KH3310UR(三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製)、SP5570(帝人株式会社製)、SP5580(帝人株式会社製)、SP1516(帝人株式会社製)などが挙げられる。
前記UV硬化型樹脂としては、例えば、SK6500、SK3200(デクセリアルズ社製)などが挙げられる。
前記熱硬化樹脂としては、例えば、MR8、MR7、MR10など(三井化学株式会社製)などが挙げられる。
The resin for the resin layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose, and is preferably the same kind of resin as the resin material for the support. The "same type" resin is as described for the support. As a result, the welding strength between the support and the resin layer can be improved, the refractive indices of the support and the resin layer can be made uniform, and the transparency (visibility) of the curved resin structure can be improved.
Furthermore, the resin layer is more preferably at least one selected from polycarbonates and polycarbonate copolymers in terms of moldability, transparency, and cost, as with the material of the support.
As polycarbonate copolymer materials, copolymer materials containing various different monomer components have been developed from the viewpoint of improving the refractive index of polycarbonate, reducing birefringence, and imparting flame retardancy. Polycarbonate copolymers, UV curable resins, and thermosetting resins can be used.
Examples of the polycarbonate include Iupilon CLS3400S (manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation), Iupilon H-4000 (manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation), AD5503 (manufactured by Teijin Limited), L-1225LM (manufactured by Teijin Limited), TR -0601A (Sumika Polycarbonate SD) and the like.
Examples of the polycarbonate copolymer include SH1126Z (manufactured by Teijin Limited), Iupilon KH3310UR (manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation), SP5570 (manufactured by Teijin Limited), SP5580 (manufactured by Teijin Limited), SP1516 (manufactured by Teijin Limited). made), etc.
Examples of the UV curable resin include SK6500 and SK3200 (manufactured by Dexerials).
Examples of the thermosetting resin include MR8, MR7 and MR10 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
樹脂層の性質としては、製造時の支持体に接触する時の流動性が高いことが好ましい。たとえば、射出成型用樹脂では、ISO 1133に準拠するメルトボリュームフローレイトが大きい方が好ましい。より具体的には、樹脂層材料の、ISO 1133に準拠するメルトボリュームフローレイトが14cm3/10min以上が好ましい。ここで、射出成型においては、射出する樹脂の流動性が高いほど、せん断応力によるインサートシート(特に導電層)のダメージを低減することができる。このため、樹脂層材料のメルトボリュームフローレイトを14cm3/10min以上とすることにより、導電層におけるクラックの発生などの損傷をより抑制することができる。
樹脂のISO 1133に準拠するメルトボリュームフローレイトを測定する装置としては、例えば、メルトインデックサ F-F01(株式会社東洋精機製作所製)、メルトインデクサー D4003(日本ダイニスコ株式会社製)などが挙げられる。ポリカーボネートにおけるメルトボリュームフローレイトは、一般に、測定温度300℃、測定荷重1.20kgfの条件で測定する。
As for the properties of the resin layer, it is preferable that the resin layer has high fluidity when in contact with the support during production. For example, for injection molding resins, it is preferable that the melt volume flow rate according to ISO 1133 is large. More specifically, the melt volume flow rate of the resin layer material conforming to ISO 1133 is preferably 14 cm 3 /10 min or more. Here, in injection molding, the higher the fluidity of the resin to be injected, the more the damage to the insert sheet (especially the conductive layer) due to the shear stress can be reduced. Therefore, by setting the melt volume flow rate of the resin layer material to 14 cm 3 /10 min or more, damage such as cracking in the conductive layer can be further suppressed.
Examples of devices for measuring the melt volume flow rate of resins conforming to ISO 1133 include Melt Indexer F-F01 (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) and Melt Indexer D4003 (manufactured by Nippon Dainisco Co., Ltd.). . The melt volume flow rate of polycarbonate is generally measured under conditions of a measurement temperature of 300° C. and a measurement load of 1.20 kgf.
なお、溶着又は接着する際に、支持体と樹脂層との溶着強度が得られにくい場合などにおいては、支持体と樹脂層の間に接着層を設けてもよい。 If it is difficult to obtain sufficient welding strength between the support and the resin layer when welding or bonding, an adhesive layer may be provided between the support and the resin layer.
<シール部材>
本発明の曲面樹脂構造体は、更にシール部材を有することが好ましい。
シール部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
シール部材は、例えば、曲面樹脂構造体の積層部の周囲、構造体の表面や側面部を物理的及び化学的に保護するように形成される。特に2つの支持体を貼り合わせて曲面樹脂構造体を形成する場合においては、2つの支持体の間に形成される積層部周囲の端部外側にシール部材を有することが好ましい。
<Seal member>
Preferably, the curved resin structure of the present invention further has a sealing member.
The sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The sealing member is formed, for example, to physically and chemically protect the periphery of the laminated portion of the curved resin structure and the surface and side portions of the structure. In particular, when forming a curved resin structure by laminating two supports, it is preferable to have a sealing member on the outside of the edge around the laminated portion formed between the two supports.
前記シール部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、これらに無機粒子を添加した材料などが挙げられる。
前記無機粒子を添加することで、シール層の膜厚を制御することができ、また、熱膨張率や水分透過率を低減させることができる。
シール部材としては、絶縁性であることが好ましい。
シール部材の形成方法としては、例えば、光硬化性又は熱硬化性の絶縁性樹脂を、曲面樹脂構造体の積層部の周囲、曲面樹脂構造体の側面及び上面の少なくともいずれかを覆うように塗布し、その後、硬化させることにより形成できる。
シール部材の塗布法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法などが挙げられる。
The sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include photocurable resins, thermosetting resins, and materials obtained by adding inorganic particles to these.
By adding the inorganic particles, the film thickness of the seal layer can be controlled, and the coefficient of thermal expansion and moisture permeability can be reduced.
The sealing member is preferably insulating.
As a method for forming the sealing member, for example, a photocurable or thermosetting insulating resin is applied so as to cover at least one of the periphery of the laminated portion of the curved resin structure and the side surface and top surface of the curved resin structure. and then cured.
The method of applying the sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating method, dip coating method, slit coating method, capillary coating method, spray coating method, nozzle coating method, gravure printing method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, reverse printing method, inkjet printing method, etc. Examples include various printing methods.
シール部材の平均厚みとしては、積層部を保護する点から、積層部の厚さ以上であることが好ましい。前記シール部材を、曲面樹脂構造体の積層部の表面や側面に形成する場合におけるシール部材の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5μm以上100μm以下が好ましい。 The average thickness of the sealing member is preferably equal to or greater than the thickness of the laminated portion from the viewpoint of protecting the laminated portion. The average thickness of the sealing member when the sealing member is formed on the surface or the side surface of the laminated portion of the curved resin structure is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is 0.5 μm or more. 100 μm or less is preferable.
前記無機粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、シール部材に対して、10wt%以上200wt%以下が好ましい。前記含有量が、10wt%以上であると、膜厚を制御しやすく、また、熱膨張率や水分透過率を低減することができ、前記含有量が、200wt%以下であると、シール層が高い緻密性を有し、物理的又は化学的なダメージを抑制する障壁層としての機能が向上する。 The content of the inorganic particles is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 10 wt % or more and 200 wt % or less with respect to the sealing member. When the content is 10 wt% or more, the film thickness can be easily controlled, and the coefficient of thermal expansion and moisture permeability can be reduced. It has high density and improves its function as a barrier layer that suppresses physical or chemical damage.
<下地層>
前記下地層は、支持体と導電層の間に形成され、支持体を物理的、化学的に保護するため、さらに加熱加工時に導電層形成面の熱膨張を抑えるために形成される。下地層として支持体よりも熱膨張の小さい層を形成することで、加熱加工時に導電層の形成面における熱変形が抑えられるため、無機酸化物などのヤング率が大きな材料で形成された導電層を形成した場合にもクラックが生じて損傷することを抑制することができる。
前記下地層の材料としては、無機粒子を含有した樹脂層を用いることが好ましい。
無機粒子を含有することにより、樹脂単体からなる一般的な樹脂下地層よりも熱膨張率を抑制することができる。
<Underlayer>
The underlying layer is formed between the support and the conductive layer to physically and chemically protect the support and to suppress thermal expansion of the conductive layer-forming surface during heat processing. By forming a layer with a smaller thermal expansion than the support as the underlayer, thermal deformation of the surface on which the conductive layer is formed is suppressed during heat processing. It is possible to suppress damage caused by cracks even when a
As the material of the underlayer, it is preferable to use a resin layer containing inorganic particles.
By containing the inorganic particles, the coefficient of thermal expansion can be suppressed more than a general resin base layer made of a single resin.
下地層が含有する樹脂の軟化温度は、100℃以上であることが好ましく、支持体を構成する樹脂の軟化温度よりも高いことがさらに好ましい。下地層が含有する樹脂として軟化温度の高い材料を用いることにより、導電層の形成面(導電層と接する面)における加熱時の熱膨張を抑えることができるため、導電層にクラックが生じて損傷することをより抑制することができる。 The softening temperature of the resin contained in the underlayer is preferably 100° C. or higher, and more preferably higher than the softening temperature of the resin constituting the support. By using a material with a high softening temperature as the resin contained in the underlayer, it is possible to suppress the thermal expansion of the surface on which the conductive layer is formed (the surface in contact with the conductive layer) during heating, resulting in cracks and damage to the conductive layer. can be more restrained.
下地層が含有する樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紫外線(UltraViolet:UV)硬化樹脂材料、熱硬化樹脂材料などが挙げられる。
前記樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。これらの材料は、成形性、透明性、及びコストの点で好ましい。
前記下地層が含有する樹脂としては、反応基に対して複数の単位構造を有するオリゴマーの硬化物が好ましい。前記下地層が含有する樹脂が、反応基に対して単一の単位構造であるモノマーであると、その硬化物は加熱加工時に下地層にクラックが生じる場合がある。下地層が含有する樹脂としては、反応基に対して複数の単位構造を有するオリゴマーであると、その硬化物はモノマーの硬化物よりも柔軟性が高く、クラックを生じにくくなるため好ましい。
The resin contained in the underlayer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ultraviolet (UV) curable resin materials and thermosetting resin materials.
Examples of the resin include acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, silicone resin, and melamine resin. These materials are preferred in terms of moldability, transparency, and cost.
As the resin contained in the underlayer, a cured product of an oligomer having a plurality of unit structures with respect to the reactive group is preferable. If the resin contained in the underlayer is a monomer having a single unit structure with respect to the reactive group, the underlayer may crack during heat processing of the cured product. As the resin contained in the underlayer, it is preferable to use an oligomer having a plurality of unit structures with respect to the reactive group, because the cured product thereof has higher flexibility than the cured product of the monomer and is less prone to cracks.
-無機粒子-
下地層における無機粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般的に用いられている無機フィラーを用いることができる。より具体的には、無機粒子としては、例えば、シリコン酸化物、ジルコニア酸化物、アルミ酸化物、スズ酸化物、各種マイカ、Ag、Cu、Au、Niなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
-Inorganic particles-
The inorganic particles in the underlayer are not particularly limited and can be appropriately selected according to the intended purpose. For example, commonly used inorganic fillers can be used. More specifically, examples of inorganic particles include silicon oxide, zirconia oxide, aluminum oxide, tin oxide, various mica, Ag, Cu, Au, and Ni. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
無機粒子の一次粒子径の個数平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1nm以上50μm以下が好ましく、1nm以上100nm以下がより好ましい。無機粒子の一次粒子径の個数平均粒径が1nm以上50μm以下であると下地層の透明性を担保することができる。 The number average particle diameter of the primary particle diameter of the inorganic particles is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. When the number average particle size of the primary particle size of the inorganic particles is 1 nm or more and 50 μm or less, the transparency of the underlayer can be ensured.
下地層における無機粒子の含有量としては、特に制限はなく、下地層の特性(透明性、膜厚、熱膨張率など)に合せて適宜選択することができ、例えば、樹脂の全量に対して10質量%以上が好ましく、10質量%以上200質量%以下がより好ましい。下地層における無機粒子の含有量が、樹脂の全量に対して10質量%以上であると、熱膨張を抑える効果を向上させることができ、10質量%以上200質量%以下であると、平滑な下地層を得ることができるため好ましい。 The content of the inorganic particles in the underlayer is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the properties of the underlayer (transparency, film thickness, coefficient of thermal expansion, etc.). 10% by mass or more is preferable, and 10% by mass or more and 200% by mass or less is more preferable. When the content of the inorganic particles in the underlayer is 10% by mass or more with respect to the total amount of the resin, the effect of suppressing thermal expansion can be improved. This is preferable because an underlying layer can be obtained.
下地層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.1μm以上50μm以下が好ましい。
下地層における可視光の透過率としては、70%以上が好ましい。
The thickness of the underlayer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The visible light transmittance of the underlying layer is preferably 70% or more.
下地層における軟化温度及び熱膨張率は、下地層に用いる樹脂の種類及び無機材料の種類並びにそれらの含有量、架橋密度、反応開始剤量などを変更することにより調整することができる。 The softening temperature and thermal expansion coefficient of the underlayer can be adjusted by changing the types of resins and inorganic materials used in the underlayer, their contents, crosslink density, amount of reaction initiator, and the like.
ここで、樹脂の軟化温度は、例えば、熱機械分析(Thermo Mechanical Analysis:TMA、Dynamic Mechanical Analysis:DMA、Differential scanning calorimetry:DSC)などを用いて測定することができる。 Here, the softening temperature of the resin can be measured using, for example, thermomechanical analysis (Thermo Mechanical Analysis: TMA, Dynamic Mechanical Analysis: DMA, Differential scanning calorimetry: DSC).
下地層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、少なくとも反応基を有する有機モノマー材料及び開始剤を混合した材料と無機材料を混合したものを支持体上に塗工し、UV照射、熱処理、脱水処理等の固化又は硬化処理を行うことにより形成することができる。
塗工方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の各種印刷法を用いることができる。
<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、電源と接続するための導電部や光学透過率を調整する反射防止層、偏光層などが形成されていても良い。
The method for forming the underlayer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a mixture of at least an organic monomer material having a reactive group and an initiator and an inorganic material are supported. It can be formed by coating on the body and performing solidification or curing treatment such as UV irradiation, heat treatment, dehydration treatment, and the like.
Examples of coating methods include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, slit coating, capillary coating, and spraying. Various printing methods such as a coating method, a nozzle coating method, a gravure printing method, a screen printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, a reverse printing method and an inkjet printing method can be used.
<Other parts>
Other members are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
For example, a conductive portion for connecting to a power source, an antireflection layer for adjusting optical transmittance, a polarizing layer, and the like may be formed.
(曲面樹脂構造体の製造方法)
本発明の曲面樹脂構造体の製造方法としては、少なくとも樹脂支持体の面内に導電層、電子材料層をこの順に成膜して積層部を作製した樹脂構造体をインサートシートとして金型に設置し、裏面にインサート成型により樹脂層を一体成型して作製する。また、金型への設置性改善、インサート成形時の支持体の伸縮低減として、インサート成形前に支持体表面を加熱温調した曲面金型に圧着させて塑性変形させることにより曲面形状を形成しておくことが好ましい。更に必要に応じてその他の工程を含んでも良い。
本発明の曲面樹脂構造体の製造方法は、例えば、後述する製造装置(インサート射出成形装置)により、好適に行うことができる。
(Manufacturing method of curved resin structure)
In the method for producing a curved resin structure of the present invention, a resin structure is prepared by forming a conductive layer and an electronic material layer in this order on at least the surface of a resin support to form a laminated portion, and the resin structure is placed in a mold as an insert sheet. Then, a resin layer is integrally formed on the back surface by insert molding. In addition, in order to improve the ease of installation in the mold and to reduce the expansion and contraction of the support during insert molding, the surface of the support is pressed against a curved mold that is heated and temperature-controlled before insert molding to form a curved shape. It is preferable to keep Furthermore, other steps may be included as necessary.
The method for manufacturing a curved resin structure according to the present invention can be suitably performed, for example, by a manufacturing apparatus (insert injection molding apparatus) described later.
インサート射出成型では、溶融した樹脂を、支持体(インサートシート)の表面と略平行な方向から射出して樹脂層を一体形成することが好ましい。こうすることにより、成型体の裏表の面精度が向上するとともに、吐出する樹脂の流動性及び充填速度を向上することができ、射出する樹脂のせん断応力による導電層、電子材料層、及び支持体のダメージを抑制することができる。
金型の樹脂注入部(ゲート)形状は、曲面樹脂構造体厚さ方向に狭くインサートシート側面に対向しない形状が好ましい。ゲート形状は厚さ及び幅方向に広くしていくほど射出される樹脂の流動性、充填速度が向上するが、厚さ方向に広くなると、インサートシートがせん断応力により破損しやすいためである。
In insert injection molding, it is preferable to integrally form a resin layer by injecting molten resin from a direction substantially parallel to the surface of a support (insert sheet). By doing so, the surface accuracy of the front and back surfaces of the molded body can be improved, and the fluidity and filling speed of the ejected resin can be improved. damage can be suppressed.
The shape of the resin injection part (gate) of the mold is preferably a shape that is narrow in the thickness direction of the curved resin structure and does not face the side surface of the insert sheet. This is because the wider the gate shape is in the thickness and width directions, the more the fluidity and filling speed of the injected resin are improved.
前記金型の樹脂注入部形状の厚さとしては、曲面樹脂構造体の平均厚さ以下であり、前記金型の樹脂注入部形状の幅が、前記樹脂注入部形状の厚さよりも大きいことが好ましい。これにより、本発明の曲面樹脂構造体を得ることができる。 The thickness of the shape of the resin injection portion of the mold is equal to or less than the average thickness of the curved resin structure, and the width of the shape of the resin injection portion of the mold is greater than the thickness of the shape of the resin injection portion. preferable. Thereby, the curved resin structure of the present invention can be obtained.
さらに、本発明の曲面樹脂構造体の製造方法においては、射出される樹脂における、ISO 1133に準拠するメルトボリュームフローレイトが14cm3/10min以上が好ましい。射出成型においては、射出する樹脂の流動性が高いほど、せん断応力によるインサートシート(支持体)の特に導電層のダメージを低減することができる。このため、樹脂におけるメルトボリュームフローレイトを14cm3/10min以上とすることにより、導電層におけるクラックの発生などの損傷をより抑制することができる。
特に、成型される曲面樹脂構造体の厚さが薄い場合は、インサートシートが射出される樹脂によるせん断応力の影響を受けやすい。このため、例えば、樹脂層の平均厚みが2mm以下の場合は、メルトボリュームフローレイトを24cm3/10min以上とすることが好ましい。
Furthermore, in the method of manufacturing a curved resin structure of the present invention, the melt volume flow rate of the injected resin according to ISO 1133 is preferably 14 cm 3 /10 min or more. In injection molding, the higher the fluidity of the resin to be injected, the more the damage to the insert sheet (support), particularly the conductive layer, due to shear stress can be reduced. Therefore, by setting the melt volume flow rate of the resin to 14 cm 3 /10 min or more, damage such as cracking in the conductive layer can be further suppressed.
In particular, when the thickness of the curved resin structure to be molded is small, the insert sheet is likely to be affected by the shear stress caused by the injected resin. Therefore, for example, when the average thickness of the resin layer is 2 mm or less, the melt volume flow rate is preferably 24 cm 3 /10 min or more.
インサート射出成型においては、金型の温度としては、前記樹脂の軟化温度よりも10℃以上低い温度が好ましく、30℃以上150℃以下がより好ましい。
また、前記金型の温度としては、支持体の軟化温度以下の温度であることが好ましい。こうすることにより、支持体の軟化を抑制して、導電層の損傷を抑制できる。
インサート射出成型においては、圧力(保圧)が、100MPa以上150MPa以下であることが好ましい。これにより、曲面樹脂構造体の積層部全体を均一に加圧することができ、本発明の曲面樹脂構造体を得ることができる。
ポリカーボネート樹脂又はポリカーボネート共重樹脂を射出成型する場合の金型の温度は、40℃以上120℃以下であることが好ましく、圧力(保圧)は、100MPa以上150MPa以下であることが好ましい。この範囲で加熱・加圧することにより、光学レンズのように高い曲面精度が求められる場合においても、積層部の歪みが低減されるので、導電層や電子材料層が損傷しにくい。
In insert injection molding, the temperature of the mold is preferably 10° C. or more lower than the softening temperature of the resin, more preferably 30° C. or more and 150° C. or less.
Moreover, the temperature of the mold is preferably a temperature equal to or lower than the softening temperature of the support. By doing so, softening of the support can be suppressed, and damage to the conductive layer can be suppressed.
In insert injection molding, the pressure (holding pressure) is preferably 100 MPa or more and 150 MPa or less. As a result, the entire laminated portion of the curved resin structure can be uniformly pressurized, and the curved resin structure of the present invention can be obtained.
When the polycarbonate resin or polycarbonate copolymer resin is injection-molded, the mold temperature is preferably 40° C. or higher and 120° C. or lower, and the pressure (holding pressure) is preferably 100 MPa or higher and 150 MPa or lower. By heating and pressurizing in this range, distortion of the laminated portion is reduced even in the case where high curved surface accuracy is required, such as an optical lens, so that the conductive layer and the electronic material layer are less likely to be damaged.
本発明の曲面樹脂構造体としては、例えば、エレクトロクロミックデバイスの構成部品、電子調光レンズなどとして用いることができる。 The curved resin structure of the present invention can be used, for example, as a component of an electrochromic device, an electronic light control lens, and the like.
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
The number, position, shape, and the like of the following constituent members are not limited to those of the present embodiment, and the number, position, shape, and the like can be set to be preferable in carrying out the present invention.
<第1の実施形態>
まず、第1の実施形態に係る曲面樹脂構造体について説明する。第1の実施形態に係る曲面樹脂構造体は、エレクトロフォレテック(電気泳動)表示素子に関する実施形態である。図1A及び図1Bは、第1の実施形態に係る一例を示す概略側面図である。
<First embodiment>
First, the curved resin structure according to the first embodiment will be described. The curved resin structure according to the first embodiment is an embodiment related to an electrophoretic (electrophoretic) display element. 1A and 1B are schematic side views showing an example according to the first embodiment.
第1の実施形態に係る曲面樹脂構造体10は、支持体11a及び11bと、前記支持体11a及び11b上に、それぞれ下地層13a及び13bと、前記下地層13a及び13bの間に導電層12a、電子材料層15、導電層12bが積層された積層部19と、前記積層部19の周囲に積層部の端部の外側を覆うシール部材14と、支持体11a背面に形成された樹脂層17を有する。
The
また、本実施形態においては、電子材料層15は、白黒粒子を反転表示させる電気泳動インク層である。
導電層12aの一部及び導電層12bの一部が、引き出し部16a、16bとして、シール部材14から露出している。引き出し部には導電ペースト、及びメタル電極の少なくともいずれかが形成される。
Further, in this embodiment, the
A portion of the
図2Aから図2Cは、第1の実施形態に係る樹脂構造体(インサートシート)の一例を示す概略上面図である。支持体11a及び11bの輪郭は、互いに略平行な2本の直線を含む直線部及び直線部の両端を繋ぐ2本の円弧状の曲線を含む曲線部で形成される。下地層13a及び13bも同様の輪郭を有する。図2Aは、シール部材14と導電層12bとの位置関係の一例を示し、図2Bは、シール部材14と導電層12aとの位置関係の一例を示し、図2Cは、シール部材14と電子材料層15との位置関係の一例を示す。
2A to 2C are schematic top views showing an example of the resin structure (insert sheet) according to the first embodiment. FIG. The contours of the
図1に示す曲面樹脂構造体10は、例えば、下地層13a上に、導電層12aを形成したシート1と、同様に下地層13b上に、導電層12bを形成したシート2を用意し、電子材料層15(電気泳動インク層)とシール部材14とを挟んで貼り合せることで平板状シートの樹脂構造体として形成される。曲面形状を加工する方法としては、平板シートの樹脂構造体又は予め曲面成形した曲面樹脂構造体(インサートシート)を成型金型にセットした後、ゲート部18からインサートシートの背面(支持体11a側)に樹脂層17を形成する樹脂材料を射出成型又は注型成型した後、硬化することで一体成型した曲面樹脂構造体が作製される。
本発明の曲面樹脂構造体は積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部の中心の両側にあり、rA1,rA2<rB又はrA1,rA2>rBの関係を満たす。
積層部と非積層部の境界部における表面曲面変位は、0.8μm以上である。
なお、電気泳動インク層は正帯電した酸化チタンなどの酸化物粒子と負帯電したカーボンなどの有機粒子を溶媒に分散した層を主成分とし、白黒帯電粒子が電圧印加によりインク層内部で反転することにより白色又は黒色が表示される。
The
In the curved resin structure of the present invention, inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminated portion are present on both sides of the center of the laminated portion, satisfying the relationship rA1, rA2<rB or rA1, rA2>rB.
The surface curvature displacement at the boundary between the laminated portion and the non-laminated portion is 0.8 μm or more.
The main component of the electrophoretic ink layer is a layer in which positively charged oxide particles such as titanium oxide and negatively charged organic particles such as carbon are dispersed in a solvent. Thus, white or black is displayed.
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態に係る曲面樹脂構造体について説明する。第2の実施形態に係る曲面樹脂構造体は、エレクトロクロミック素子に関する実施形態である。図3は、第2の実施形態に係る一例を示す概略側面図である。
<Second embodiment>
Next, a curved resin structure according to a second embodiment will be described. The curved resin structure according to the second embodiment is an embodiment related to an electrochromic device. FIG. 3 is a schematic side view showing an example according to the second embodiment.
第2の実施形態に係る曲面樹脂構造体20は、電子材料層15が、電子材料層15aとして還元エレクトロクロミック(EC)部、電子材料層15bとして酸化EC部であり、電子材料層15cとして固体電解質部を有する点で第1の実施形態に係る曲面樹脂構造体と異なる。
In the
図3に示す曲面樹脂構造体20は、例えば、下地層13a上に、導電層12aと電子材料層15aとして還元エレクトロクロミック(EC)部を形成したシート1と、同様に下地層13b上に、導電層12bと電子材料層15bとして酸化エレクトロクロミック(EC)部を形成したシート2を用意し、電子材料層15c(固体電解質部)とシール部材14とを挟んで貼り合せることで平板シート樹脂構造体として形成される。
For example, the
溶着又は接着加工としてインサート成形する方法としては、平板シートの樹脂構造体又は予め曲面成形した曲面樹脂構造体(インサートシート)を成型金型にセットした後、ゲート部18から樹脂構造体の背面(支持体11a側)に、樹脂層17を形成する樹脂材料を射出成型又は注型成型した後、硬化することで一体成型した曲面樹脂構造体が作製される。
As a method of insert molding as a welding or bonding process, after setting a flat sheet resin structure or a curved surface molded resin structure (insert sheet) in a molding die, the back surface of the resin structure ( A resin material forming the
本発明の曲面樹脂構造体は、積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部の中心の両側にあり、rA1,rA2<rB又はrA1,rA2>rBの関係を満たす。
積層部と非積層部の境界部における表面曲面変位は、0.8μm以上である。
なお、電子材料層15a及び15bの発色や色彩変化が、支持体11a又は11bの一方のみから視認される用途では、視認される側の支持体は透明であるが、他方の支持体は透明でなくてもよい。
また、エレクトロクロミック層15a及び15bのどちらか一方は、印加電圧・電流により色彩変化しない劣化防止層で代用しても良い。
劣化防止層の材料としては、導電層の不可逆的な酸化還元反応による腐食を防止可能な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
劣化防止層の材料としては、例えば、酸化アンチモン錫、酸化ニッケル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、又はそれらを複数含む導電性又は半導体性金属酸化物を用いることができる。
これらの中でも、透明性が要求されるレンズのような光学素子としてエレクトロクロミック装置を作製する場合は、劣化防止層として、透明性の高い材料を用いることが好ましい。
透明性の高い材料としては、n型半導体性酸化物微粒子(n型半導体性金属酸化物)を用いることが好ましい。n型半導体性金属酸化物としては、100nm以下の一次粒子径粒子からなる、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、又はそれらを複数含む化合物粒子、あるいは混合物を用いることができる。
一方、劣化防止層として、透明性の高いp型半導体性層の材料としては、ニトロキシルラジカル(NOラジカル)を有する有機材料などが挙げられ、より具体的には、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル(TEMPO)の誘導体、又は誘導体のポリマー材料などが挙げられる。
In the curved resin structure of the present invention, the inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminate are on both sides of the center of the laminate, satisfying the relationship rA1, rA2<rB or rA1, rA2>rB.
The surface curvature displacement at the boundary between the laminated portion and the non-laminated portion is 0.8 μm or more.
In applications where the color development or color change of the
Further, either one of the
The material of the deterioration prevention layer is not particularly limited as long as it can prevent corrosion due to irreversible oxidation-reduction reaction of the conductive layer, and can be appropriately selected according to the purpose.
As a material for the deterioration prevention layer, for example, antimony tin oxide, nickel oxide, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, or a conductive or semiconducting metal oxide containing a plurality thereof can be used.
Among these, when an electrochromic device is produced as an optical element such as a lens that requires transparency, it is preferable to use a highly transparent material as the deterioration prevention layer.
As a highly transparent material, it is preferable to use n-type semiconducting oxide fine particles (n-type semiconducting metal oxide). As the n-type semiconducting metal oxide, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, or compound particles containing a plurality thereof, or a mixture thereof, which are composed of particles having a primary particle diameter of 100 nm or less can be used.
On the other hand, as a material for the highly transparent p-type semiconducting layer as the deterioration preventing layer, an organic material having a nitroxyl radical (NO radical) can be mentioned. -tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO) derivatives, or derivative polymer materials.
<曲面樹脂構造体の製造方法における実施形態>
溶着加工としてインサート成形する場合、加工精度の向上、シートダメージの抑制、加工歩留まりを向上するなどの目的で、インサートシートのプレフォーミング(予備成形)が実施される。ここで、本発明に好適なプレフォーミングの曲面形成方法について説明する。
<Embodiment of Method for Manufacturing Curved Resin Structure>
When insert molding is performed as a welding process, preforming (preforming) of the insert sheet is performed for the purpose of improving processing accuracy, suppressing sheet damage, and improving processing yield. Here, a curved surface forming method for preforming suitable for the present invention will be described.
図4は、本発明の一実施形態に係る曲面形成装置の一例を示す概略側面図である。図5A及び図5Bは、本発明の一実施形態に係る曲面形成装置を用いた立体曲面形成方法の一例を工程順に示す図である。 FIG. 4 is a schematic side view showing an example of a curved surface forming apparatus according to one embodiment of the present invention. 5A and 5B are diagrams showing an example of a three-dimensional curved surface forming method using a curved surface forming apparatus according to an embodiment of the present invention in order of steps.
図4に示すように、曲面形成装置100は、凹金型111及びこの凹金型111の温度を調整する温調部116を含む。凹金型111には、3次元(3D)曲面状の、例えば球面状の凹面112の底と裏面とを結ぶ孔115が形成されており、孔115に吸排気ポンプ117が繋げられる。曲面形成装置100は、凹金型111の凹面112の周囲の平面113上に凹面112を塞ぐように配置される弾性シート131を含む。弾性シート131には、その表裏を貫通する孔132が形成されている。
As shown in FIG. 4 , the curved
曲面形成装置100を用いてインサートシートとして積層シートを3D曲面状に加工する場合、まず、図5Aに示すように、インサートシート151を準備する。また、温調部116によりインサートシートの支持体の軟化温度(Tg)付近に凹金型111を加熱温調する。そして、孔132を塞ぐようにしてインサートシート151を弾性シート131上に載置する。例えば、温調の温度は、前記軟化温度(Tg)より20℃高い温度から軟化温度(Tg)より20℃低い温度の範囲内であり、前記軟化温度より低いことが好ましい。
When processing a laminated sheet into a 3D curved surface as an insert sheet using the curved
次いで、吸排気ポンプ117を稼働させて、凹面112と弾性シート131との間の空間の排気を行う。この結果、弾性シート131が伸展しながら凹面112に密着する。また、インサートシート151が弾性シート131に密着し、弾性シート131の変形に伴って凹金型111に近づくため、凹金型111からインサートシート151に熱が伝達され、インサートシート151に含まれる支持体が軟化する。そして、図5Bに示すように、凹金型111にインサートシート151が密着し、インサートシート151が凹面112に倣うように塑性変形する。
Next, the suction/
その後、吸排気ポンプ117の稼働を停止し、孔115を大気開放することで、弾性シート131が元の形状に戻ると共に、インサートシート151を凹金型111から離型できるようになる。支持体が塑性変形しているため、インサートシート151は凹金型111から離型しても凹面112に倣った形状を恒久的に維持する。
このようにしてインサートシート151を3D曲面状に加工することができる。
After that, by stopping the operation of the intake and
In this manner, the
この加工方法では、加工中に弾性シート131が等方的に伸縮するため、インサートシート151が凹金型111に均一に加圧されて密着する。また、インサートシート151に含まれる支持体は、あらかじめ加熱軟化されることなく、温調した凹金型111に密着して、徐々に熱を受けて軟化する。
したがって、本加工方法によれば、曲面に沿った方向の歪み及びクラックを抑制しながら、インサートシート151に含まれる導電層を変形させることができ、導電層上の電子材料層が含まれる場合には電子材料層の歪み及びクラックも抑制することができる。導電層が分割されている場合や複数のTFTがマトリクス状に配置されている場合等、導電層内で機械的特性が不均一になっている場合でも、電子材料層の歪みのばらつきを抑制し、均一な性能を得ることができる。
In this processing method, since the
Therefore, according to this processing method, the conductive layer included in the
図6は、本発明の一実施形態に係る曲面形成装置を用いた立体曲面形成方法の他の一例を工程順に示す図である。
曲面形成装置100が、図6に示すように、凹金型111に嵌まる凸金型121及びこの凸金型121の温度を調整する温調部126を含んでもよい。この曲面形成装置100を用いる場合、インサートシート151が凹金型111に密着した後に、温調部126で加熱温調した凸金型121でインサートシート151をプレスすることにより、面精度をより向上することが可能である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of a three-dimensional curved surface forming method using a curved surface forming apparatus according to an embodiment of the present invention in order of steps.
The curved
本加工方法において、凹金型の凹面の範囲は、平面視で加工対象のインサートシートよりも広いことが好ましい。この場合、拘束することなくインサートシートの全体を凹面に密着することが可能となり、歪みをより一層抑制しながら3D曲面状に加工することができる。 In this processing method, the range of the concave surface of the concave mold is preferably wider than the insert sheet to be processed in plan view. In this case, the entire insert sheet can be brought into close contact with the concave surface without restraint, and the 3D curved surface can be processed while further suppressing distortion.
凹金型及び凸金型の温度としては、例えば、支持体の軟化温度(Tg)から前記軟化温度(Tg)より20℃低い温度の範囲に調節され、凹金型に密着させる前の平板状のインサートシートの温度は室温又は軟化温度よりも20℃以上低い温度に調節されることが好ましい。
The temperature of the concave mold and the convex mold is adjusted, for example, in a range from the softening temperature (Tg) of the support to a
ここで、曲面形成装置100が有する部材について更に詳細に説明する。
Here, the members of the curved
[弾性シート131]
弾性シート131は減圧又は加圧されることにより伸縮し、インサートシートを金型に密着させる機能を有する。また、弾性シート131は金型の熱をインサートシートに伝達する機能も有する。
弾性シートの材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の弾性ゴム材料を用いることができる。弾性ゴム材料としては、例えば、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(イソブチエン・イソプレンゴム(IIR))、エチレン・プロピレンゴム(EPM)、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)、ウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(シリコーンゴム(Si,Q))、フッ素ゴム(FKM)などが挙げられる。
弾性シートの材料としては、特に、シリコーンゴム及びフッ素ゴムが好ましい。
[Elastic sheet 131]
The
The material of the elastic sheet is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a known elastic rubber material can be used. Examples of elastic rubber materials include natural rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), butyl rubber (isobutene-isoprene rubber (IIR)), ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), urethane rubber (U), silicone rubber (silicone rubber (Si, Q)), fluororubber (FKM), etc. .
Silicone rubber and fluororubber are particularly preferable as the material for the elastic sheet.
また、弾性シートの材料としては、例えば、スチレン系、オレフィン系、エステル系、ウレタン系、アミド系、ポリ塩化ビニル(PVC)系、フッ素系等の熱可塑性エラストマーなどを用いることもできる。弾性シートの材料は、インサートシートに曲面を形成する際の温度や圧力等の条件に応じて選択することが好ましい。例えば条件に応じて、耐熱性、弾性等を考慮して材料を選択することが好ましい。 As the material of the elastic sheet, for example, thermoplastic elastomer such as styrene, olefin, ester, urethane, amide, polyvinyl chloride (PVC), and fluorine can be used. The material of the elastic sheet is preferably selected according to conditions such as temperature and pressure when forming the curved surface on the insert sheet. For example, it is preferable to select the material in consideration of heat resistance, elasticity, etc., depending on the conditions.
弾性シートの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01mm以上2.0mm以下であることが、曲面の形成がより容易となる点で好ましい。
なお、弾性シートに粘着性がある場合は、孔を形成せずにインサートシートを保持することもできる。
The average thickness of the elastic sheet is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
If the elastic sheet has stickiness, the insert sheet can be held without forming holes.
インサートシートの変形の均一性の観点から、弾性シートはインサートシート及び金型に固着しにくく、弾性シートのインサートシート又は金型と接する面が滑りやすくなっていることが好ましい。また、曲面形成後には、弾性シートを金型から剥離し、インサートシートを弾性シートから外すため、弾性シートの表面には摩擦を低減する表面加工等が施されていることが好ましい。 From the viewpoint of uniform deformation of the insert sheet, it is preferable that the elastic sheet is less likely to adhere to the insert sheet and the mold, and that the surface of the elastic sheet that contacts the insert sheet or the mold is slippery. After the curved surface is formed, the elastic sheet is peeled off from the mold and the insert sheet is removed from the elastic sheet.
弾性シート131の孔132はインサートシート151を弾性シート131に吸着保持するために設けられており、孔132の数は1でも複数でもよい。孔132の位置はインサートシート151の形状に合わせて任意に設定することができる。
The
[金型111、121]
凹金型及び凸金型は、インサートシートに形成する3D曲面形状、例えば、球面形状に合わせた曲面及び加工に好適な熱容量を有するものであれば、一般的な金型を用いることができる。
前記金型の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)等のメタル材料、NAK80、STAVAX等の金型専用鋼材、ガラス、セラミックスなどを用いることができる。
温調部は、金型の内部又は金型の外面に付された温度調節ヒーターを有する。金型の表面に一般的な耐熱処理若しくは離型処理又はこれらの両方が施されていてもよい。
[
General molds can be used for the concave mold and the convex mold as long as they have a curved surface suitable for the 3D curved shape to be formed on the insert sheet, such as a spherical shape, and a heat capacity suitable for processing.
The material of the mold is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Glass, ceramics, etc. can be used.
The temperature control part has a temperature control heater attached to the inside of the mold or the outer surface of the mold. The surface of the mold may be subjected to general heat resistance treatment or mold release treatment, or both.
凹金型111の孔115の個数及び位置はインサートシート151の形状に合わせて任意に設定することができる。
The number and positions of the
続いて、本発明の曲面樹脂構造体の製造方法の一例としてのインサート射出成形の方法について説明する。 Next, a method of insert injection molding will be described as an example of the method of manufacturing the curved resin structure of the present invention.
本発明では開閉可能な金型の片面に、インサートシート151を設置し、金型を閉じた後に支持体の背面に溶融した樹脂を射出充填後、冷却固化して溶着樹脂部(樹脂層)を形成する。
本発明では電動式、油圧式、ハイブリッド式油圧式などの射出成型機を用いることができる。
In the present invention, an
In the present invention, an electric, hydraulic, or hybrid hydraulic injection molding machine can be used.
図7は、本発明の一例である曲面樹脂構造体を作製するインサート射出成型装置の一実施形態を示す説明図である。図8A~8Cは、インサート射出成型装置を用いたインサートシートの一体化成型方法を工程順に示す図である。
図7に示すようにインサート射出成型装置200は、射出ユニット230と型締めユニット240を有する。インサート射出成型装置200は、射出ユニット230により加熱溶解した樹脂材料を噴射ノズルなどで型締めユニット240の金型に注入し、金型の開閉を行うことで樹脂成型体(曲面樹脂構造体)を作製する。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an embodiment of an insert injection molding apparatus for manufacturing a curved resin structure, which is an example of the present invention. 8A to 8C are diagrams showing the order of steps of a method for integrally molding an insert sheet using an insert injection molding apparatus.
As shown in FIG. 7, the insert
型締めユニット240は、可動金型221と固定金型211を有し、それぞれの金型は温調部226及び温調部216により温度制御される。
一方の金型には必要によりインサートシート151を設置するために、シート吸着孔212、及び/又は位置決め用段差が設けられている。シート吸着孔212は、吸排気ポンプ217に接続され、インサートシート151を固定する場合は吸着し、インサートシート151を取り外す場合はエアーなどのガスを噴射させる。シート吸着孔212、位置決め用段差はインサートシートの位置精度を高めるため形成されており、高い位置決め精度が要求されない場合は不要である。
The
One mold is provided with a
インサート射出成型装置200を用いてインサートシート151を、樹脂層を形成する樹脂(溶着樹脂)と一体成型加工する場合、まず、図8Aに示すように、インサートシート151を準備する。また、温調部216、226により金型を溶着樹脂の軟化温度(Tg)以下に加温調節することで加熱条件を制御する。
そして、吸着孔212を塞ぐようにしてインサートシート151を金型211にセットし、吸排気ポンプ217で排気することによりインサートシート151を固定する。なお、吸着によるインサートシート151の固定は溶着樹脂の射出までに実施していればよい。
When the
Then, the
インサートシート151は、前述のようにプレフォーミングしておくことが好ましいが、インサートシートの固定が十分であれば、プレフォーミングなしでも構わない。なお、インサートシート151は固定金型にセットしたが、金型構造を変更して可動金型221にセットしても構わない。
The
次に、図8Bに示すように、可動金型221を移動させて金型を閉め、射出ユニット230から樹脂注入部213に溶融した溶着樹脂を射出し、樹脂を充填する。
樹脂の射出圧(保圧)としては、射出される樹脂が、軟化温度が110℃以上150℃以下であるポリカーボネート樹脂又はポリカーボネート共重合体である場合は、100MPa以上150MPa以下が好ましい。前記射出圧(保圧)が100MPa以上であると、良好な曲面精度を得ることができ、前記射出圧(保圧)が、150MPa以下であると、インサートシートの積層部(導電層又は電子材料層)における、射出圧によるダメージを抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 8B, the
The injection pressure (holding pressure) of the resin is preferably 100 MPa or more and 150 MPa or less when the resin to be injected is a polycarbonate resin or polycarbonate copolymer having a softening temperature of 110° C. or more and 150° C. or less. When the injection pressure (holding pressure) is 100 MPa or more, good curved surface accuracy can be obtained. layer) can be suppressed from being damaged by the injection pressure.
樹脂が冷却固化した後、図8Cに示すように、可動金型221を移動させて金型を開き、図9に示すような一体化した積層体(曲面樹脂構造体)を取り出す。
このようにしてインサートシート151と樹脂層(溶着樹脂)を一体成型した曲面樹脂構造体を作製することができる。
After the resin is cooled and solidified, as shown in FIG. 8C, the
In this manner, a curved resin structure in which the
可動金型221及び固定金型211は、平面、曲面、球面などの積層体形状に合わせ、加工に好適な熱容量を有するものであれば、一般的な金型を用いることができる。
具体的には、金型の材料としては、例えばアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)等のメタル材料、NAK80、STAVAXなどの金型専用鋼材、ガラス、セラミックス等を用いることができる。温調部は金型の内部又は金型の外面に付された温度調節ヒーターを有する。金型の表面に一般的な耐熱処理若しくは離型処理又はこれらの両方が施されていてもよい。
さらに、可動金型221及び固定金型211には、成型体を金型から取り出すための押出ピンなどのイジェクト機構が施されていてもよい。
As the
Specifically, metal materials such as aluminum (Al) and nickel (Ni), steel materials for molds such as NAK80 and STAVAX, glass, and ceramics can be used as materials for the mold. The temperature control part has a temperature control heater attached to the inside of the mold or the outer surface of the mold. The surface of the mold may be subjected to general heat resistance treatment or mold release treatment, or both.
Furthermore, the
また、本実施形態においては、可動金型221及び固定金型211の温度が、樹脂支持体11の軟化温度よりも低い温度となっている。こうすることにより、支持体の軟化を抑制して、導電層の損傷を抑制できる。なお、可動金型221及び固定金型211の温度としては、例えば、30℃以上150℃以下が好ましい。射出される樹脂が、軟化温度が110℃以上150℃以下であるポリカーボネート樹脂又はポリカーボネート共重合体の場合は、前記金型の温度としては、40℃以上120℃以下が好ましい。前記金型の温度が、30℃以上であると、良好な曲面精度を得ることができ、前記金型の温度が、150℃以下であると、インサートシートの積層部(導電層又は電子材料層)における、熱によるダメージを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the temperatures of the
さらに、本実施形態においては、図8Aから8Cに示すように、露出するインサートシートの裏面にインサートシートの表面と略平行な方向から射出して樹脂層を一体形成している。これにより、成型体の裏表の曲面精度が向上するとともに、吐出する樹脂の流動性及び充填速度を向上することができる。また、射出される樹脂のせん断応力による、導電層、電子材料層、及び支持体のダメージを抑制することができる。
また、金型の溶融樹脂注入部(ゲート)の形状としては、曲面樹脂構造体の厚さ方向に狭くインサートシート側面に対向しない形状であることが好ましい。ゲートの形状は、厚さ及び幅方向に広いほど射出される樹脂の流動性及び充填速度が向上するが、厚さ方向に広くなると、インサートシートがせん断応力により破損しやすいためである。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 8A to 8C, a resin layer is integrally formed on the exposed back surface of the insert sheet by injecting from a direction substantially parallel to the front surface of the insert sheet. As a result, it is possible to improve the curved surface accuracy of the front and back surfaces of the molded product, and to improve the fluidity and filling speed of the resin to be discharged. Moreover, damage to the conductive layer, the electronic material layer, and the support due to the shear stress of the injected resin can be suppressed.
Further, the shape of the molten resin injection part (gate) of the mold is preferably a shape that is narrow in the thickness direction of the curved resin structure and does not face the side surface of the insert sheet. As the shape of the gate increases in the thickness and width directions, the fluidity of the injected resin and the filling speed are improved.
本実施形態においては、射出する樹脂における、ISO 1133に準拠するメルトボリュームフローレイトが14cm3/10min以上であることが好ましい。射出成型においては、射出する樹脂の流動性が高いほど、せん断応力によるインサートシート151のダメージを低減することができる。
In this embodiment, it is preferable that the melt volume flow rate of the injected resin conforming to ISO 1133 is 14 cm 3 /10 min or more. In injection molding, damage to the
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
実施例1では、第2の実施形態で説明した曲面樹脂構造体20(電子デバイス基板)の一例を作製した。作製した曲面樹脂構造体は、エレクトロクロミックデバイス構成部品として有用であり、そのまま電子調光レンズとして用いることもできる。
(Example 1)
In Example 1, an example of the curved resin structure 20 (electronic device substrate) described in the second embodiment was produced. The produced curved resin structure is useful as an electrochromic device component, and can also be used as it is as an electronic photochromic lens.
実施例1では、支持体11a及び11bとして、ポリカーボネイトシート(PC2151、帝人社製、平均厚み:0.3mm)を準備した。
下地層13a及び13bの材料としては、無機粒子として無機粒子プロピレングリコールモノメチルエーテル分散液(PGM-AC4120Y、日産化学社製、メタクリル表面処理、平均粒子径10nm-15nm、SiO2)と、樹脂として酸変性エポキシアクリレートオリゴマー樹脂(ZCR6002H、日本化薬株式会社製)を用いた。無機粒子の含有量が、樹脂の全量に対して、150質量%となるように調整し、光開始材としてOmnirad TPO H(IGM Resins B.V.社製)を樹脂の全量に対して4質量%添加し、1メトキシ2プロパノールで希釈した塗工液をバーコーターで塗工し、80℃で120sec乾燥した後UV照射により硬化させて平均厚さ2μmの下地層Aを形成した。
次いで、下地層上に、In2O3:90質量%、SnO2:10質量%のITOターゲットを用いて、スパッタ法により無機酸化物の導電層を形成した。製膜時のスパッタパワーは6.5kWに設定し、酸素/アルゴン流量比(O2流量比)は3.6%に設定し、製膜時間で導電層の平均厚さを110nmに調整した。スパッタ装置にはOerlikon社製のソラリスを用いた。
In Example 1, polycarbonate sheets (PC2151, manufactured by Teijin Limited, average thickness: 0.3 mm) were prepared as the
Materials for the
Next, an inorganic oxide conductive layer was formed on the underlayer by sputtering using an ITO target of 90% by mass In 2 O 3 and 10% by mass SnO 2 . The sputtering power during film formation was set to 6.5 kW, the oxygen/argon flow ratio (O 2 flow ratio) was set to 3.6%, and the average thickness of the conductive layer was adjusted to 110 nm during film formation. As a sputtering device, Solaris manufactured by Oerlikon was used.
導電層は、一方の支持体については、図2Aに示す領域に、他方の支持体については図2Bに示す領域に、マスクを用いて形成した。導電層の平均厚みは、KLA-Tenchore社製のαステップD-500で測定した。 A conductive layer was formed on one support in the region shown in FIG. 2A and on the other support in the region shown in FIG. 2B using a mask. The average thickness of the conductive layer was measured with an α-step D-500 manufactured by KLA-Tenchore.
次いで、図2Aに示す領域に導電層を形成した支持体において、図2Cに示す領域に、電子材料層(酸化EC層)15bとして、(a)下記構造式Aで示されるトリアリールアミンを有するラジカル重合性化合物、(b)ポリエチレングリコールジアクリレート、(c)光重合開始剤、及び(d)テトラヒドロフランを、a:b:c:d=10:5:0.15:85(質量比)となるように混合した溶液をインクジェット装置で塗布し、窒素雰囲気下でUV硬化させることで、平均膜厚が1.5μmである酸化反応性のエレクトロクロミック層を形成した。 Next, in the support on which the conductive layer is formed in the region shown in FIG. 2A, the region shown in FIG. 2C has (a) a triarylamine represented by the following structural formula A as the electronic material layer (oxidized EC layer) 15b. A radically polymerizable compound, (b) polyethylene glycol diacrylate, (c) a photopolymerization initiator, and (d) tetrahydrofuran were mixed with a:b:c:d=10:5:0.15:85 (mass ratio). The mixed solution was applied by an inkjet device and UV-cured in a nitrogen atmosphere to form an oxidation-reactive electrochromic layer having an average thickness of 1.5 μm.
<<構造式A>>
ポリエチレングリコールジアクリレートとしては、日本化薬株式会社製のKAYARAD PEG400DAを用いた。光重合開始剤としては、IRGACURE 184(IGM Resins B.V.社製)を用いた。 KAYARAD PEG400DA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. was used as polyethylene glycol diacrylate. As a photopolymerization initiator, IRGACURE 184 (manufactured by IGM Resins B.V.) was used.
また、図2Bに示す領域に導電層を形成した支持体において、図2Cに示す領域に、還元EC層15aを形成した。還元反応性のエレクトロクロミック層の形成では、酸化チタンのメタノール分散液にポリビニルブチラールを1質量%添加した溶液を塗布し、100℃で5分間アニールすることにより、厚さ3μmのナノ粒子酸化チタン層を形成した。
次に、下記構造式Bで表される化合物を2,2,3,3-テトラフロロプロパノールに2質量%溶解した溶液を、ナノ粒子酸化チタン層の表面に塗布吸着処理した後、100℃で5分間アニールした。
In addition, in the support on which the conductive layer was formed in the region shown in FIG. 2B, the reduced
Next, a solution obtained by dissolving 2% by mass of a compound represented by the following structural formula B in 2,2,3,3-tetrafluoropropanol was applied to the surface of the nanoparticle titanium oxide layer, and then subjected to adsorption treatment at 100°C. Annealed for 5 minutes.
<<構造式B>>
次いで、(a)1-エチル-3-メチルイミダゾリウムの(FSO2)2N-塩、(b)ポリエチレングリコールジアクリレート、及び(c)光重合開始剤を、a:b:c=2:1:0.01(質量比)となるように混合した電解質溶液を調製した。そして、この電解質溶液を、酸化反応性エレクトロクロミック層と還元反応性エレクトロクロミック層との間に充填した後、60℃のアニール処理を1分間行い、紫外線照射により硬化させて貼り合せて、貼り合わせ体を作製した。このとき、固体電解質層15cの平均厚みが30μmとなるように電解質溶液の充填量を調整した。
(a) the (FSO 2 ) 2 N-salt of 1-ethyl-3-methylimidazolium, (b) polyethylene glycol diacrylate, and (c) a photoinitiator were then added to a:b:c=2: An electrolyte solution was prepared by mixing them at a ratio of 1:0.01 (mass ratio). After filling this electrolyte solution between the oxidation-reactive electrochromic layer and the reduction-reactive electrochromic layer, annealing treatment is performed at 60° C. for 1 minute, and the layers are cured by ultraviolet irradiation and bonded together. made the body. At this time, the filling amount of the electrolyte solution was adjusted so that the
ポリエチレングリコールジアクリレートとしては、日本化薬株式会社製のKAYARAD PEG400DAを用いた。光重合開始剤としては、IRGACURE 184(IGM Resins B.V.社製)を用いた。さらに、電子材料層の周囲に、無機粒子(酸化物)を添加したUV硬化性のアクリル材料を充填してUV硬化させてシール部(保護層)を形成した。無機粒子含有UV硬化性のアクリル材料としては、スリーボンド社製のTB3050Bを用いた。 KAYARAD PEG400DA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. was used as polyethylene glycol diacrylate. As a photopolymerization initiator, IRGACURE 184 (manufactured by IGM Resins B.V.) was used. Further, the periphery of the electronic material layer was filled with a UV-curable acrylic material to which inorganic particles (oxide) were added and UV-cured to form a sealing portion (protective layer). TB3050B manufactured by ThreeBond Co., Ltd. was used as the inorganic particle-containing UV curable acrylic material.
その後、曲面形成装置100を用いて、貼り合せたECシート(以下、「ECシート1」と称する)を3D曲面状に加工した。この加工では、曲率半径が131mmで直径が200mmの球面凹金型を準備し、弾性シートとして、平均厚さが0.3mmのシリコーンゴムシートを用いた。
前記球面凹金型の材料としては、金型用鋼材NAK80を用いた。球面凹金型を140℃で温調した後、弾性シートの上にインサートシートとしてECシート1を載せ、ポンプ吸引により、凹金型に弾性シートとECシート1を90秒密着させて塑性変形させた。
続いて、吸排気ポンプの稼働を停止し、孔を大気開放することで、弾性シートとECシート1が金型から離型して、球面状の3D曲面を形成したECシート1を作製し、プレフォーミングしたインサートシート1を準備した。
Thereafter, using the curved
Mold steel NAK80 was used as the material for the spherical concave mold. After controlling the temperature of the spherical concave mold at 140° C., the
Subsequently, by stopping the operation of the intake and exhaust pump and opening the holes to the atmosphere, the elastic sheet and the
次に、インサート射出成型装置200を用いて、ECシート1を固定金型にセットし、型締め後にポリカーボネート樹脂を射出することにより、樹脂層を一体成型し、図3に示すような形状の面内にエレクトロクロミック積層部を有する曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。
なお、射出成型機としては、SE-D(型締圧:1,765kN) C510SHP 32φ(住友重機械工業)を使用した。固定金型、可動金型としては、金型鋼材STAVAXを鏡面加工して作製し、直径75.5mm、曲率半径129mm、平均厚み10mmの形状にした。なお、ゲート形状としては、成型品凹面凸に接して35mm(幅方向) X 3mm(厚さ方向)とした。
Next, using the insert
As an injection molding machine, SE-D (clamping pressure: 1,765 kN) C510SHP 32φ (Sumitomo Heavy Industries) was used. As the fixed mold and the movable mold, mold steel material STAVAX was mirror-finished to produce a shape having a diameter of 75.5 mm, a radius of curvature of 129 mm, and an average thickness of 10 mm. The shape of the gate was 35 mm (width direction) x 3 mm (thickness direction) in contact with the concave and convex surfaces of the molded product.
射出される樹脂(樹脂層を形成する樹脂)としては、ポリカーボネート1(L1225、帝人株式会社製、軟化温度:146℃)を用い、射出前に100℃で5時間アニールして使用した。
樹脂における、メルトボリュームフローレイトは24.0cm3/10min(測定温度 300℃、測定荷重 1.20kgf)であった。
Polycarbonate 1 (L1225, manufactured by Teijin Limited, softening temperature: 146° C.) was used as the injected resin (resin forming the resin layer), and was annealed at 100° C. for 5 hours before injection.
The melt volume flow rate of the resin was 24.0 cm 3 /10 min (measurement temperature 300° C., measurement load 1.20 kgf).
射出成型条件としては、以下に設定した。また、冷却時間は200secとした。
・金型温度:70℃/70℃ (固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:110MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:4sec
The injection molding conditions were set as follows. Also, the cooling time was set to 200 sec.
・Mold temperature: 70℃/70℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 110 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 4 sec
作製した曲面樹脂構造体20の積層部の長手方向(45mm)の凸表面を表面粗さ測定器(Form TalySurf Series2 Taylor Hobson社製)で測定し、曲率半径、表面曲面変位プロファイル(曲率半径からの変位量)を確認したところ、曲率半径は128.4mmであり、積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2<rBの関係を満たした。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大7.3μmであり、20μm以下の低歪み成形品であることが確認された。実施例1の表面曲面変位プロファイルを図10Aに示す。
さらに6枚の曲面樹脂構造体20試作品を作製し、積層部のダメージを表面検査ライト(CRLM LED光 CSPV-1000)で観察したところ、ダメージが確認された成形品は0枚であった。
The convex surface in the longitudinal direction (45 mm) of the laminated portion of the
Furthermore, six prototypes of the
次に、電子デバイス基板20の発消色評価を行った。この評価では、保護層(シール部材)から露出した電子材料層の一方の引き出し部がプラス極、他方の引き出し部がマイナス極となるように2.0Vの電圧を印加して7mC/cm2の電荷を注入した。この結果、酸化反応性のエレクトロクロミック層が青緑色に、還元反応性のエレクトロクロミック層が青色に発色することが確認された。また、-0.6Vを印加することで透明に消色し、正常に発消色動作することも確認された。なお、紫外可視近赤外分光光度計 UH4150(日立ハイテクサイエンス株式会社製)を用いて光透過率を測定した。実施例1における条件及び評価結果を表1に示す。
Next, the
(実施例2)
実施例2では、実施例1における射出成型条件を以下に変更した以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。また、実施例1と同様に評価した。その結果、実施例1と同様に積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2<rBの関係を満たした。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大1.2μmであり、20μm以下の低歪み成形品であること、積層部のダメージが無いこと、発消色が良好なことが確認された。実施例2の表面曲面変位プロファイルを図10Bに示す。実施例2における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:80℃/80℃ (固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:120MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Example 2)
In Example 2, a curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced in the same manner as in Example 1, except that the injection molding conditions in Example 1 were changed as follows. Moreover, it evaluated similarly to Example 1. As a result, as in Example 1, the inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminated portion were on both sides of the center of the laminated portion, satisfying the relationship rA1, rA2<rB. In addition, it was confirmed that the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was 1.2 μm at maximum, and that it was a low-distortion molded product of 20 μm or less, that the laminated part was not damaged, and that coloring and decoloring were good. was done. The surface curvature displacement profile of Example 2 is shown in FIG. 10B. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Example 2.
・Mold temperature: 80℃/80℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 120 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
(実施例3)
実施例3では、実施例1における射出成型条件を以下に変更した以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。また、実施例1と同様に評価した。その結果、実施例1と同様に積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2<rBの関係を満たした。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大3.7μmであり、20μm以下の低歪み成形品であること、積層部のダメージが無いこと、発消色が良好なことが確認された。実施例3における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:40℃/40℃ (固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:150MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Example 3)
In Example 3, a curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced in the same manner as in Example 1, except that the injection molding conditions in Example 1 were changed as follows. Moreover, it evaluated similarly to Example 1. As a result, as in Example 1, the inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminated portion were on both sides of the center of the laminated portion, satisfying the relationship rA1, rA2<rB. In addition, it was confirmed that the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was 3.7 μm at maximum, and that it was a low-distortion molded product of 20 μm or less, that the laminated part was not damaged, and that the coloring was good. was done. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Example 3.
・Mold temperature: 40℃/40℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 150 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
(実施例4)
実施例4では、実施例1における射出成型条件を以下に変更した以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。また、実施例1と同様に評価した。その結果、実施例1と同様に積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2<rBの関係を満たした。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大0.9μmであり、20μm以下の低歪み成形品であることが確認されたが、2枚/6枚で積層部のダメージが発生した。ダメージの写真を図11に示す。ダメージ無しの成形品では、発消色が良好なことが確認された。実施例4における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:100℃/100℃ (固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:110MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Example 4)
In Example 4, a curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced in the same manner as in Example 1, except that the injection molding conditions in Example 1 were changed as follows. Moreover, it evaluated similarly to Example 1. As a result, as in Example 1, the inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminated portion were on both sides of the center of the laminated portion, satisfying the relationship rA1, rA2<rB. In addition, the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was a maximum of 0.9 μm, and it was confirmed that it was a low-distortion molded product of 20 μm or less, but the laminated part was damaged in 2/6 pieces. did. A photograph of the damage is shown in FIG. It was confirmed that the undamaged molded product was good in coloring and decoloring. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Example 4.
・Mold temperature: 100℃/100℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 110 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
(実施例5)
実施例5では、実施例1における曲面形成装置の金型曲率半径を87mmに変更し、射出成型機の固定金型及び可動金型の曲率半径を87mm、厚さを10mmに変更し、射出される樹脂(樹脂層を形成する樹脂)として、ポリカーボネート2(SH1126Z、帝人株式会社製、軟化温度:131℃)を用い、射出前に100℃で5時間アニールした以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。
樹脂における、メルトボリュームフローレイトは26.0cm3/10min(測定温度300℃、測定荷重1.20kgf)であった。
また、実施例4と同様に評価した。その結果、実施例1と同様に積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2>rBの関係であった。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大3μm、積層部の表面変位が最大3.5μmであり、20μm以下の低歪み成形品であることが確認されたが、2枚/6枚で積層部のダメージが発生した。ダメージの様子は、実施例4と同様であった。ダメージ無しの成形品では、発消色が良好なことが確認された。実施例5の表面曲面変位プロファイルを図10Cに示す。実施例5における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:60℃/60℃(固定金型/可動金型)
・樹脂温度:270℃
・保圧:140MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:1.3sec
(Example 5)
In Example 5, the mold curvature radius of the curved surface forming apparatus in Example 1 was changed to 87 mm, the curvature radius of the stationary mold and the movable mold of the injection molding machine was changed to 87 mm, and the thickness was changed to 10 mm. Polycarbonate 2 (SH1126Z, manufactured by Teijin Limited, softening temperature: 131 ° C.) was used as the resin (resin forming the resin layer), and it was annealed at 100 ° C. for 5 hours before injection in the same manner as in Example 1. A curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced.
The melt volume flow rate of the resin was 26.0 cm 3 /10 min (measurement temperature 300° C., measurement load 1.20 kgf).
Moreover, it evaluated similarly to Example 4. As a result, as in Example 1, the inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminated portion were located on both sides of the center of the laminated portion, and the relationship of rA1, rA2>rB was established. In addition, the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was 3 μm at maximum, and the surface displacement at the laminated part was 3.5 μm at maximum. Damage to the laminated portion occurred in 6 sheets. The state of damage was the same as in Example 4. It was confirmed that the undamaged molded product was good in coloring and decoloring. The surface curvature displacement profile of Example 5 is shown in FIG. 10C. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Example 5.
・Mold temperature: 60℃/60℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 270°C
・Holding pressure: 140 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 1.3 sec
(実施例6)
実施例6では、実施例4におけるポリカーボネイトシートとしてNF-2000(三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製、平均厚み:0.3mm)を準備し、下地層上に、In2O3:99質量%、ZrO2:1質量%のITOターゲットを用いて、スパッタ法により無機酸化物の導電層を形成し、製膜時のスパッタパワーを6.5kWに設定し、酸素/アルゴン(Ar)流量比を2.5%に設定して、製膜時間で導電層の平均厚みを110nmに調整した以外は、実施例4と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。また、実施例1と同様に評価した。その結果、積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2<rBの関係を満たした。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大1.5μmであり、20μm以下の低歪み成形品であること、積層部のダメージが無いこと、発消色が良好なことが確認された。実施例6における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:100℃/100℃ (固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:110MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Example 6)
In Example 6, NF-2000 (manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics Co., Ltd., average thickness: 0.3 mm) was prepared as the polycarbonate sheet in Example 4, and In 2 O 3 : 99% by mass and ZrO 2 were added on the underlayer. : Using a 1% by mass ITO target, a conductive layer of inorganic oxide is formed by sputtering, the sputtering power during film formation is set to 6.5 kW, and the oxygen/argon (Ar) flow ratio is 2.5. %, and a curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced in the same manner as in Example 4, except that the average thickness of the conductive layer was adjusted to 110 nm by the film forming time. Moreover, it evaluated similarly to Example 1. As a result, the inflection points of the same phase of the surface displacement in the longitudinal direction of the laminate were on both sides of the center of the laminate, satisfying the relationship rA1, rA2<rB. In addition, it was confirmed that the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was 1.5 μm at maximum, and that it was a low-distortion molded product of 20 μm or less, that the laminated part was not damaged, and that the coloring was good. was done. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Example 6.
・Mold temperature: 100℃/100℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 110 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
(実施例7)
実施例7では、実施例1におけるポリカーボネイトシートとしてNF-2000(三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製、平均厚み:0.3mm)を用いて、射出成型条件を以下に変更した以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製して評価した。その結果、実施例1と同様に積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側にあり、rA1,rA2<rBの関係を満たした。また、積層部と非積層部の境界における表面曲面変位が最大0.8μmであり、20μm以下の低歪み成形品であることが確認されたが、4枚/6枚で積層部のダメージが発生した。ダメージの様子は実施例4と同様であった。ダメージ無しの成形品では、発消色が良好なことが確認された。実施例7における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:120℃/120℃(固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:130MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Example 7)
In Example 7, NF-2000 (manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics Co., Ltd., average thickness: 0.3 mm) was used as the polycarbonate sheet in Example 1, and the injection molding conditions were changed as follows. A curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced and evaluated. As a result, as in Example 1, the inflection points of the same phase of surface displacement in the longitudinal direction of the laminated portion were on both sides of the center of the laminated portion, satisfying the relationship rA1, rA2<rB. In addition, the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was a maximum of 0.8 μm, and it was confirmed that it was a low-distortion molded product of 20 μm or less, but the laminated part was damaged in 4/6 pieces. did. The state of damage was the same as in Example 4. It was confirmed that the undamaged molded product was good in coloring and decoloring. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Example 7.
・Mold temperature: 120°C/120°C (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 130 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
(比較例1)
比較例1では、実施例1において曲面形成装置100を用いたプレフォームを実施せず、射出成型条件を以下に設定したこと以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。また、実施例1と同様に評価した。その結果、積層部の長手方向の表面変位の同位相の変曲点が積層部中心の両側に無い非対称な形状であった。また、20μmを越える歪みが確認された。また、積層部のダメージが無いこと、発消色が良好なことが確認された。比較例1の表面曲面変位プロファイルを図10Dに示す。比較例1における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:100℃/100℃(固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:90MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, a curved resin structure (electronic device substrate) was produced in the same manner as in Example 1, except that preforming using the curved
・Mold temperature: 100°C/100°C (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 90 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
(比較例2)
比較例2では、実施例1において射出成型条件を以下に変更した以外は、実施例1と同様に曲面樹脂構造体(電子デバイス基板)20を作製した。また、実施例1と同様に評価した。その結果、積層部の表面曲面変位に明確な変曲点が確認されなかった。また、積層部と非積層部の境界おける表面曲面変位が最大0.5μmであり、10μm以下の低歪み成形品であることが確認され、6枚/6枚で積層部のダメージが発生した。ダメージについては、実施例4と同様であった。比較例2における条件及び評価結果を表1に示す。
・金型温度:110℃/110℃ (固定金型/可動金型)
・樹脂温度:280℃
・保圧:160MPa 保圧時間:30sec
・射出時間:2sec
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, a curved resin structure (electronic device substrate) 20 was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection molding conditions in Example 1 were changed as follows. Moreover, it evaluated similarly to Example 1. As a result, no clear inflection point was confirmed in the surface curvature displacement of the laminated part. In addition, the surface curvature displacement at the boundary between the laminated part and the non-laminated part was 0.5 μm at maximum, confirming that it was a low-distortion molded product of 10 μm or less, and the laminated part was damaged in 6 out of 6 pieces. The damage was the same as in Example 4. Table 1 shows the conditions and evaluation results in Comparative Example 2.
・Mold temperature: 110℃/110℃ (fixed mold/movable mold)
・Resin temperature: 280℃
・Holding pressure: 160 MPa Holding pressure time: 30 sec
・Injection time: 2 sec
表1における「クラックの有無」の評価基準を以下に示す。
「◎」:6枚中6枚に積層部・導電層にクラックが生じなかった
「○」:6枚中4枚に積層部・導電層にクラックが生じなかった
「△」:6枚中2枚に積層部・導電層にクラックが生じなかった
「×」:6枚中6枚の積層部・導電層にクラックが生じた
Evaluation criteria for “presence or absence of cracks” in Table 1 are shown below.
"◎": 6 out of 6 sheets had no cracks in the laminated part / conductive layer "○": 4 out of 6 sheets had no cracks in the laminated part / conductive layer "△": 2 out of 6 sheets No cracks occurred in the laminated part or conductive layer of the sheet "×": Cracks occurred in the laminated part / conductive layer of 6 out of 6 sheets
表1における「発消色の駆動」の評価基準を以下に示す。
「○」:エレクトロクロミック層の全体が発消色する
「×」:クラックが生じた箇所が発色しない
The evaluation criteria for "driving of coloring and disappearing" in Table 1 are shown below.
“○”: The entire electrochromic layer develops and disappears “×”: The cracked area does not develop color
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 支持体と、前記支持体の面内に少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部と、を有し、
前記積層部の一端の表面曲率半径をrA1(mm)とし、前記積層部の中心領域を中心として前記一端と対向する他端の表面曲率半径をrA2(mm)とし、前記積層部の表面の平均の曲率半径をrB(mm)とし、前記rA1、rA2及びrBが、下記不等式(1)又は不等式(2)を満たすことを特徴とする曲面樹脂構造体である。
rA1,rA2<rB・・・不等式(1)
rA1,rA2>rB・・・不等式(2)
<2> 支持体と、前記支持体の面内に少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部と、を有し、
前記積層部が形成されていない前記支持体の端部と前記積層部との境界において、垂直方向の表面変位が0.8μm以上であることを特徴とする曲面樹脂構造体である。
<3> 前記電子材料層が、電解質層を含むことを特徴とする、前記<1>から<2>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体である。
<4> 前記電解質層が、イオン性液体及びポリマーの少なくともいずれかを含む固体電解質層である、前記<3>に記載の曲面樹脂構造体である。
<5> 前記電子材料層が、エレクトロクロミック材料を含む、前記<3>から<4>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体である。
<6> 前記支持体と前記導電層との間に下地層を有する、前記<1>から<5>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体である。
<7> 前記下地層が、エポキシ樹脂を含む、前記<6>に記載の曲面樹脂構造体である。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体を有することを特徴とする電子調光レンズである。
<9> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体を製造するための曲面樹脂構造体の製造方法であって、
少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部を面内に有する支持体を、金型に接するようにして前記金型に配し、
露出する前記支持体上に、樹脂を射出して樹脂層を一体形成するインサート射出形成工程を有することを特徴とする曲面樹脂構造体の製造方法である。
<10> 前記インサート射出形成工程の前に、少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部を面内に有する支持体を、加熱した曲面金型に圧着させて塑性変形させることにより曲面形状の支持体を形成する曲面形成工程を有する前記<9>に記載の曲面樹脂構造体の製造方法である。
<11> 前記インサート射出形成工程において、前記金型の樹脂注入部形状の厚さが、前記<1>から<7>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体の平均厚さ以下であり、樹脂注入部形状の幅が厚さよりも大きい形状である、前記<9>から<10>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体の製造方法である。
<12> 前記インサート射出形成工程において、前記金型の温度を前記樹脂の軟化温度よりも10℃以上低い温度とし、保圧が100MPa以上150MPa以下の条件で、露出する前記支持体上に、前記樹脂を射出して前記樹脂層を一体形成することを特徴とする前記<9>から<11>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体の製造方法である。
<13> 前記樹脂がポリカーボネート樹脂であり、前記金型の温度が40℃以上120℃以下である、前記<9>から<12>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体の製造方法である。
Embodiments of the present invention are, for example, as follows.
<1> having a support and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated in the plane of the support;
The surface curvature radius of one end of the laminated portion is rA1 (mm), the surface curvature radius of the other end facing the one end centered on the central region of the laminated portion is rA2 (mm), and the surface average of the laminated portion is is a radius of curvature of rB (mm), and rA1, rA2 and rB satisfy the following inequality (1) or (2).
rA1, rA2<rB inequality (1)
rA1, rA2>rB inequality (2)
<2> having a support and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated in the plane of the support;
In the curved resin structure, a vertical surface displacement is 0.8 μm or more at a boundary between an end portion of the support where the laminated portion is not formed and the laminated portion.
<3> The curved resin structure according to any one of <1> to <2>, wherein the electronic material layer includes an electrolyte layer.
<4> The curved resin structure according to <3>, wherein the electrolyte layer is a solid electrolyte layer containing at least one of an ionic liquid and a polymer.
<5> The curved resin structure according to any one of <3> to <4>, wherein the electronic material layer contains an electrochromic material.
<6> The curved resin structure according to any one of <1> to <5>, further comprising an underlying layer between the support and the conductive layer.
<7> The curved resin structure according to <6>, wherein the base layer contains an epoxy resin.
<8> An electronic light control lens comprising the curved resin structure according to any one of <1> to <7>.
<9> A method for manufacturing a curved resin structure according to any one of <1> to <7>, comprising:
disposing a support having in its plane a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated on the mold so as to be in contact with the mold;
The method of manufacturing a curved resin structure is characterized by including an insert injection molding step of injecting a resin onto the exposed support to integrally form a resin layer.
<10> Before the insert injection molding step, a support having a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated is pressed against a heated curved mold to plastically deform the curved surface shape. The method for producing a curved resin structure according to <9> above, which includes a step of forming a curved surface of the support.
<11> In the insert injection molding step, the thickness of the resin injection part shape of the mold is equal to or less than the average thickness of the curved resin structure according to any one of <1> to <7>, and The method for manufacturing a curved resin structure according to any one of <9> to <10>, wherein the width of the injection part is larger than the thickness.
<12> In the insert injection molding step, the temperature of the mold is set to a temperature lower than the softening temperature of the resin by 10° C. or more, and the holding pressure is 100 MPa or more and 150 MPa or less. The method for manufacturing a curved resin structure according to any one of <9> to <11>, wherein the resin layer is integrally formed by injecting a resin.
<13> The method for manufacturing a curved resin structure according to any one of <9> to <12>, wherein the resin is a polycarbonate resin, and the temperature of the mold is 40°C or higher and 120°C or lower.
前記<1>から<7>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体、前記<8>に記載の電子調光レンズ、及び前記<9>から<13>のいずれかに記載の曲面樹脂構造体の製造方法によると、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 The curved resin structure according to any one of <1> to <7>, the electronic light control lens according to <8>, and the curved resin structure according to any one of <9> to <13>. According to the production method of , the various problems in the prior art can be solved and the object of the present invention can be achieved.
1 酸化エレクトロクロミック(EC)部を形成したシート
2 還元エレクトロクロミック(EC)部を形成したシート
10、20 曲面樹脂構造体
11a、11b 支持体
12a、12b 導電層
13a、13b 下地層
14 シール部材
15 電子材料層
15a エレクトロクロミック層(エレクトロクロミック部)
15b 固体電解質層(固体電解質部)
15c エレクトロクロミック層(エレクトロクロミック部)
16a、16b 引き出し部
17 樹脂層
18 ゲート部
19 積層部
100 曲面形成装置
200 インサート射出成型装置
211 固定金型
213 樹脂注入部
221 可動金型
230 射出ユニット
REFERENCE SIGNS
15b Solid electrolyte layer (solid electrolyte part)
15c electrochromic layer (electrochromic part)
16a,
Claims (13)
前記積層部の一端の表面曲率半径をrA1(mm)とし、前記積層部の中心領域を中心として前記一端と対向する他端の表面曲率半径をrA2(mm)とし、前記積層部の表面の平均の曲率半径をrB(mm)とし、前記rA1、rA2及びrBが、下記不等式(1)又は不等式(2)を満たすことを特徴とする曲面樹脂構造体。
rA1,rA2<rB・・・不等式(1)
rA1,rA2>rB・・・不等式(2) a support, and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated in the plane of the support,
The surface curvature radius of one end of the laminated portion is rA1 (mm), the surface curvature radius of the other end facing the one end centered on the central region of the laminated portion is rA2 (mm), and the surface average of the laminated portion is is a radius of curvature of rB (mm), and rA1, rA2 and rB satisfy the following inequality (1) or (2).
rA1, rA2<rB inequality (1)
rA1, rA2>rB inequality (2)
前記積層部が形成されていない前記支持体の端部と前記積層部との境界において、垂直方向の表面変位が0.8μm以上であることを特徴とする曲面樹脂構造体。 a support, and a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated in the plane of the support,
A curved resin structure, wherein a vertical surface displacement is 0.8 μm or more at a boundary between an end portion of the support where the laminated portion is not formed and the laminated portion.
少なくとも導電層及び電子材料層が積層された積層部を面内に有する支持体を、金型に接するようにして前記金型に配し、
露出する前記支持体上に、樹脂を射出して樹脂層を一体形成するインサート射出形成工程を有することを特徴とする曲面樹脂構造体の製造方法。 A curved resin structure manufacturing method for manufacturing the curved resin structure according to any one of claims 1 to 7, comprising:
disposing a support having in its plane a laminated portion in which at least a conductive layer and an electronic material layer are laminated on the mold so as to be in contact with the mold;
A method of manufacturing a curved resin structure, comprising an insert injection molding step of injecting a resin onto the exposed support to integrally form a resin layer.
The method for manufacturing a curved resin structure according to any one of claims 9 to 12, wherein the resin is a polycarbonate resin, and the temperature of the mold is 40°C or higher and 120°C or lower.
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