JP2023160736A - Micro channel device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、多孔質基材の内部にマイクロ流路を形成したマイクロ流路デバイス及びその製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a microchannel device in which a microchannel is formed inside a porous base material, and a method for manufacturing the same.
近年、マイクロサイズの微細流路を利用して、生化学における分析を1つのチップ内で効率的(微量、迅速、簡便)に行うことができるマイクロ流路デバイスの開発が、幅広い分野で注目されている。具体的には、生化学の研究はもとより医療、創薬、ヘルスケア、環境、食品などの各分野において注目されている。その中でも、紙をベースとしたペーパーマイクロ分析チップは、従来のデバイスと比べて軽量かつ低コストであり、又、電源も使う必要がなく、さらには廃棄性も高いという利点を有する。このため、医療設備の整っていない途上国や僻地ならびに災害現場での医療活動や、感染症の広がりを水際で食い止めなければならない空港等での検査デバイスとして期待されている。又、安価でかつ取り扱いが容易なことから、自身の健康状態を管理・モニタリングできるヘルスケアデバイスとしても注目を集めている。 In recent years, the development of microchannel devices that utilize micro-sized microchannels to efficiently perform biochemical analyzes (small amounts, quickly, and easily) within a single chip has attracted attention in a wide range of fields. ing. Specifically, it is attracting attention in various fields such as biochemistry research, medicine, drug discovery, health care, the environment, and food. Among these, paper-based microanalysis chips have the advantage of being lighter and lower in cost than conventional devices, not requiring the use of a power source, and also being easily discarded. For this reason, it is expected to be used as a testing device for medical activities in developing countries and remote areas where medical facilities are lacking, as well as at disaster sites, as well as at airports and other locations where the spread of infectious diseases must be stopped at the border. Furthermore, because it is inexpensive and easy to handle, it is attracting attention as a healthcare device that can manage and monitor one's own health condition.
1990年代前半にフォトリソグラフィ法や金型等を用いてガラスやシリコン上にミクロンサイズの微細流路を形成し、サンプルの前処理、攪拌、混合、反応、検出を1チップ上で行うマイクロ分析チップが開発された。その結果、検査システムの小型化や迅速分析、ならびに検体や試薬や廃液の低減を実現した。しかし、これらフォトリソグラフィの技術を使って作製されたマイクロ流路は非常に高い精度を持つ一方、その製造コストは非常に高くなり、又、焼却も難しいため、廃棄性が低いものとなっていた。又、検査液を流路内に送る際、シリンジポンプ等の付帯装置が必要であるため、設備が整った環境での使用に限られており、主に生化学系の研究機関にて使用されてきた。 A microanalysis chip created in the early 1990s that uses photolithography, molds, etc. to form micron-sized microchannels on glass or silicon, and performs sample pretreatment, stirring, mixing, reaction, and detection on a single chip. was developed. As a result, the testing system has been made smaller, faster analysis has been achieved, and the amount of specimens, reagents, and waste liquid has been reduced. However, while the microchannels fabricated using these photolithography techniques have extremely high precision, their manufacturing costs are extremely high, and they are also difficult to incinerate, making them difficult to dispose of. . In addition, since ancillary equipment such as a syringe pump is required to send the test solution into the flow path, it is limited to use in well-equipped environments and is mainly used at biochemical research institutions. It's here.
これらの課題に対しペーパーマイクロ分析チップは、基材として紙や布のような安価な材料を用いてかつ、材料自体の毛細血管現象を利用することで、検体や検査液を駆動させることができるため、低コストでかつ無電環境での使用が可能となる。又、持ち運び(流通)が容易で、廃棄性も高い(燃やすだけで廃棄完了)。さらに装置のメンテナンスも不要であるため、誰でも(知識がない老人や子供でも)、何処でも(電源が無い場所でも場所を問わず)、簡単にPOC(point of care)による診断を低コストで実現することが可能となる。よって現在、様々な感染症や特定疾病ならびにヘルスケア(持病管理、健康管理)を対象としたペーパーマイクロ流路デバイスの研究・開発が、世界中の研究機関で進められている。 To address these issues, paper microanalysis chips use inexpensive materials such as paper and cloth as the base material, and can drive specimens and test solutions by utilizing the capillary phenomenon of the material itself. Therefore, it can be used at low cost and in an environment without electricity. In addition, it is easy to carry (distribute) and is highly disposable (disposal can be completed by simply burning it). Furthermore, since no maintenance is required for the equipment, anyone (even the elderly and children who have no knowledge) can easily perform POC (point of care) diagnosis at low cost, anywhere (even in places where there is no power supply). It becomes possible to realize this. Therefore, research and development of paper microchannel devices for various infectious diseases, specific diseases, and healthcare (chronic disease management, health management) is currently underway at research institutions around the world.
マイクロ流路デバイスは検体や検査液として液体を使用するため、液体の流路壁への染み出し抑制や高湿度環境下でのデバイス使用時の吸水による流路壁の膨潤抑制のために流路を形成する材料には高い疎水性が求められる。特に、流路壁の流路側の側面部の疎水性が重要であり、検体の流速や、流路壁への滲みに大きな影響がある。 Since microchannel devices use liquids as specimens and test solutions, the flow channels are designed to prevent liquid from seeping into the channel walls and to suppress swelling of the channel walls due to water absorption when the device is used in a high humidity environment. High hydrophobicity is required for the material that forms it. In particular, the hydrophobicity of the side surface of the channel wall on the channel side is important, and has a large effect on the flow rate of the sample and the bleeding into the channel wall.
特許文献1では、相変化インクを用いたワックスプリンタを用いて、多孔質層(紙など)に流路壁を形成したマイクロ流路デバイスが提案されている。しかし、インクを用いる場合、滲みやすいため、安定した流速が得られる微細な流路の形成が困難である。
また、作製したマイクロ流路デバイスを保護するために、例えばラミネートフィルムといった保護層を形成しようとした場合、ワックスとラミネートフィルムの接着層とが相溶せず、接着効果が得られずに剥離してしまう場合があった。また、保護層を有しないマイクロ流路デバイスは、割れが生じやすく検体が漏れてしまうおそれがあるため、例えばロール形状といった曲率がつくようなデバイスには採用できない場合があった。 Furthermore, when attempting to form a protective layer such as a laminate film to protect the fabricated microchannel device, the wax and the adhesive layer of the laminate film are not compatible, resulting in peeling without achieving an adhesive effect. There were cases where it happened. Furthermore, microchannel devices without a protective layer are susceptible to cracking and may cause sample leakage, and therefore cannot be used in devices with curvature, such as roll-shaped devices.
本開示の一態様は、流路壁が高い疎水性を有し、かつ高い耐割れ性を有するマイクロ流路デバイスを提供することを目的とする。本開示の他の態様は、流路壁が高い疎水性を有し、かつ高い耐割れ性を有するマイクロ流路デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present disclosure aims to provide a microchannel device in which channel walls have high hydrophobicity and high cracking resistance. Another aspect of the present disclosure aims to provide a method for manufacturing a microchannel device in which channel walls have high hydrophobicity and high cracking resistance.
本発明の一態様によれば、多孔質基材の内部に、流路壁で挟まれた流路が形成されたマイクロ流路デバイスであって、
前記流路壁を形成する流路壁形成材料は、熱可塑性樹脂およびワックスを含有しており、
前記流路壁における前記多孔質基材の表面側のワックスの存在比率をXとし、前記多孔質基材の内部のワックスの存在比率をYとしたとき、
X<Y
であり、
前記流路壁形成材料の全体において、前記ワックスの含有比率が13.1質量%以上70.0質量%以下であり、
前記ワックスのSP値をSP(W)[cal/cm3]1/2とし、前記熱可塑性樹脂のSP値をSP(B)[cal/cm3]1/2としたとき、
SP(B)-SP(W)≧0.6
であることを特徴とするマイクロ流路デバイスが提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a microchannel device in which a channel sandwiched between channel walls is formed inside a porous base material,
The channel wall forming material forming the channel wall contains a thermoplastic resin and wax,
When the abundance ratio of wax on the surface side of the porous base material in the channel wall is X, and the abundance ratio of wax inside the porous base material is Y,
X<Y
and
In the entire channel wall forming material, the content ratio of the wax is 13.1% by mass or more and 70.0% by mass or less,
When the SP value of the wax is SP (W) [cal/cm 3 ] 1/2 , and the SP value of the thermoplastic resin is SP (B) [cal/cm 3 ] 1/2 ,
SP(B)-SP(W)≧0.6
A microchannel device is provided.
本発明の他の態様によれば、多孔質基材の内部に、流路壁で挟まれた流路が形成されたマイクロ流路デバイスの製造方法であって、
前記多孔質基材の表面に、電子写真方式で、熱可塑性樹脂およびワックスを含有する流路壁形成材料を載せて、前記多孔質基材の表面に流路パターンを形成する工程、および
前記流路パターンに含有される前記ワックスを熱により溶融させて、前記ワックスを前記多孔質基材の内部に浸透させて、前記多孔質基材の内部に流路壁を形成する工程、
を有し、
前記流路壁形成材料の全体において、前記ワックスの含有比率が13.1質量%以上70.0質量%以下であり、
前記ワックスのSP値をSP(W)[cal/cm3]1/2とし、前記熱可塑性樹脂のSP値をSP(B)[cal/cm3]1/2としたとき、
SP(B)-SP(W)≧0.6
であることを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a microchannel device in which a channel sandwiched between channel walls is formed inside a porous base material, comprising:
a step of placing a channel wall forming material containing a thermoplastic resin and wax on the surface of the porous base material using an electrophotographic method to form a channel pattern on the surface of the porous base material; melting the wax contained in the channel pattern by heat and allowing the wax to penetrate into the porous base material to form a channel wall inside the porous base material;
has
In the entire channel wall forming material, the content ratio of the wax is 13.1% by mass or more and 70.0% by mass or less,
When the SP value of the wax is SP (W) [cal/cm 3 ] 1/2 , and the SP value of the thermoplastic resin is SP (B) [cal/cm 3 ] 1/2 ,
SP(B)-SP(W)≧0.6
A method for manufacturing a microchannel device is provided.
本開示の一態様によれば、流路壁が高い疎水性を有し、かつ高い耐割れ性を有するマイクロ流路デバイスを提供することができる。本開示の他の態様によれば、流路壁が高い疎水性を有し、かつ高い耐割れ性を有するマイクロ流路デバイスを提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a microchannel device in which channel walls have high hydrophobicity and high cracking resistance. According to another aspect of the present disclosure, it is possible to provide a microchannel device in which channel walls have high hydrophobicity and high cracking resistance.
以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本開示を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments are illustrative, and the present disclosure is not limited to the contents of the embodiments. Further, in each of the following figures, constituent elements that are not necessary for explaining the embodiments are omitted from the figures.
本開示に係るマイクロ流路デバイスは、多孔質基材の内部に、流路壁で挟まれた流路が形成されている。 In the microchannel device according to the present disclosure, a channel sandwiched between channel walls is formed inside a porous base material.
前記流路壁は、熱可塑性樹脂およびワックスを含有している。また、前記流路壁は、多孔質基材中に染み込んだ成分によって形成される多孔質基材内部の部分と、多孔質基材表面に存在する成分によって形成される多孔質基材表面上に形成された部分との両方を含む。 The channel wall contains a thermoplastic resin and wax. In addition, the channel wall includes an inner part of the porous base material formed by the components that have soaked into the porous base material, and a part on the surface of the porous base material that is formed by the components present on the surface of the porous base material. This includes both formed parts.
前記ワックスのSP値は、前記熱可塑性樹脂のSP値よりも低い。 The SP value of the wax is lower than the SP value of the thermoplastic resin.
前記ワックスの存在比率は、多孔質基材の表面側よりも多孔質基材の内部の方が高い。 The abundance ratio of the wax is higher inside the porous base material than on the surface side of the porous base material.
「ワックスの存在比率」とは、マイクロ流路デバイスの断面を観察したときに、流路壁形成材料部分中にワックスが占める面積比率を意味する。 "Existence ratio of wax" means the area ratio occupied by wax in the channel wall forming material portion when observing the cross section of the microchannel device.
「多孔質基材の表面側」とは、多孔質基材の最表面(多孔質基材と空気層との界面)から外側(空気層側)を意味する。尚、多孔質基材が何かと当接している場合には、多孔質基材と当接する部材との界面を意味する。 "The surface side of the porous base material" means the outside (air layer side) from the outermost surface of the porous base material (the interface between the porous base material and the air layer). In addition, when the porous base material is in contact with something, it means the interface between the porous base material and the member that is in contact with it.
「多孔質基材の内部」とは、多孔質基材の最表面から内側(多孔質基材側)のことを意味する。 "Inside the porous base material" means the inside from the outermost surface of the porous base material (on the porous base material side).
「前記ワックスの存在比率は、多孔質基材の表面側よりも多孔質基材の内部の方が高い」とは、多孔質基材の表面側におけるワックスの存在比率をXとし、多孔質基材の内部の孔中に存在するワックスの存在比率をYとしたとき、
X<Y
であることを意味する。
"The abundance ratio of the wax is higher inside the porous base material than on the surface side of the porous base material" means that the abundance ratio of wax on the surface side of the porous base material is X, and When the abundance ratio of wax existing in the pores inside the material is Y,
X<Y
It means that.
本開示においては、電子写真方式で多孔質基材の表面に流路壁形成用粒子を載せることにより形成した流路パターンを、熱により溶融させて、多孔質基材の内部に、浸透させることにより、多孔質基材の内部に流路壁を形成する。 In the present disclosure, a channel pattern formed by placing particles for forming channel walls on the surface of a porous base material using an electrophotographic method is melted by heat and infiltrated into the inside of the porous base material. As a result, a channel wall is formed inside the porous base material.
<流路壁形成材料>
流路壁形成材料は、熱可塑性樹脂とワックス(油脂)とを含有している。
<Channel wall forming material>
The channel wall forming material contains a thermoplastic resin and wax (oil).
流路壁形成材料からなる流路壁形成用粒子を用いて多孔質基材の表面に流路パターンを形成し、該流路パターンを熱により溶融することによって前記流路壁形成材料を前記多孔質基材の内部に浸透させて流路壁を形成する。 A channel pattern is formed on the surface of a porous substrate using channel wall forming particles made of a channel wall forming material, and the channel pattern is melted by heat to form the channel wall forming material into the porous pores. permeate into the interior of the solid base material to form channel walls.
流路壁形成材料の全体において、ワックスの含有比率は13.1質量%以上70.0質量%以下とする。 In the entire channel wall forming material, the content ratio of wax is 13.1% by mass or more and 70.0% by mass or less.
「流路壁形成材料中のワックスの含有比率」とは、流路壁形成材料全体に含まれるワックスの質量比率を意味する。即ち、多孔質基材の内部の孔中に存在する流路壁形成材料および多孔質基材の表面上に存在する流路壁形成材料の全体におけるワックスの質量比率である。 The "content ratio of wax in the channel wall forming material" means the mass ratio of wax contained in the entire channel wall forming material. That is, it is the mass ratio of wax in the entire channel wall forming material existing in the pores inside the porous base material and the channel wall forming material existing on the surface of the porous base material.
ワックスの含有比率を上記範囲とする理由は、ワックスの含有比率が13.1質量%より少ないと、多孔質基材S1へと供給するワックスWの量が足りず、流路壁が形成できなくなるからである。また、ワックスの含有比率が70.0質量%を超えると、電子写真方式での画像形成プロセスでの流路パターン形成が難しいからである。 The reason why the wax content ratio is set to the above range is that if the wax content ratio is less than 13.1% by mass, the amount of wax W supplied to the porous base material S1 is insufficient, making it impossible to form a channel wall. It is from. Further, if the wax content exceeds 70.0% by mass, it is difficult to form a channel pattern in an electrophotographic image forming process.
「流路壁形成材料中のワックスの含有比率」は、以下のようにして測定することができる。流路壁が形成されていない流路部分、すなわち多孔質基材S1そのものの部分と、流路壁が形成されている部分とをそれぞれ1cm角で切り出し、10枚用意する。次に流路壁が形成されている部分に、ヘキサンを滴下しながら吸引し、ワックス分をヘキサンに溶解して除去する。このヘキサン洗浄の前後の質量差からワックスの質量を算出する。次にワックスを除去した後の質量と、多孔質基材S1そのものの部分の質量との質量差から熱可塑性樹脂の質量を算出する。これら算出したワックスの質量と熱可塑性樹脂の質量とから含有比率を算出できる。 "The content ratio of wax in the channel wall forming material" can be measured as follows. A channel portion where a channel wall is not formed, that is, a portion of the porous substrate S1 itself, and a portion where a channel wall is formed are each cut out into 1 cm square pieces, and 10 sheets are prepared. Next, hexane is dropped onto the portion where the channel wall is formed and suctioned, and the wax is dissolved in hexane and removed. The mass of wax is calculated from the difference in mass before and after this hexane cleaning. Next, the mass of the thermoplastic resin is calculated from the mass difference between the mass after removing the wax and the mass of the porous base material S1 itself. The content ratio can be calculated from the calculated mass of wax and the mass of thermoplastic resin.
また、ワックスWのSP値をSP(W)[cal/cm3]1/2とし、熱可塑性樹脂BのSP値をSP(B)[cal/cm3]1/2としたとき下記式を満たすものを使用する。 Further, when the SP value of wax W is SP(W) [cal/cm 3 ] 1/2 and the SP value of thermoplastic resin B is SP(B) [cal/cm 3 ] 1/2 , the following formula is Use what meets your needs.
SP(B)-SP(W)≧0.6
SP値が相対的に低いワックスを多孔質基材の内部に存在させることによって、良好な疎水性を有する流路壁とすることができる。
SP(B)-SP(W)≧0.6
By allowing wax with a relatively low SP value to exist inside the porous base material, the channel wall can have good hydrophobicity.
また、SP(B)とSP(W)との差が0.6未満では、熱可塑性樹脂BとワックスWが相溶しやすくなるため、流路壁形成材料中からワックスWが分離しにくくなり、多孔質基材S1内に十分な量のワックスWが到達できず、流路壁を形成できないからである。 In addition, if the difference between SP(B) and SP(W) is less than 0.6, thermoplastic resin B and wax W become more compatible with each other, making it difficult for wax W to separate from the channel wall forming material. This is because a sufficient amount of wax W cannot reach inside the porous base material S1, and the flow channel wall cannot be formed.
また熱可塑性樹脂BのSP値とワックスWのSP値との差が大きいほど、流路壁形成材料からワックスWが分離しやすくなり、多孔質基材S1内部へと浸透しやすくなるため、下記式を満たすものを使用することが好ましい。 In addition, the larger the difference between the SP value of thermoplastic resin B and the SP value of wax W, the easier it is for wax W to separate from the channel wall forming material and penetrate into the porous base material S1. It is preferable to use one that satisfies the formula.
SP(B)-SP(W)≧1.0
後述する加熱プロセスの中で熱により溶融したワックスWが遊離して流路壁形成用粒子Tの外側に出てくる。これは、熱可塑性樹脂BとワックスWとの表面自由エネルギーの違いにより、SP値が低いワックスWの方が、流路壁形成用粒子Tの最表面側に存在しやすくなるためである。そのため、加熱することで、熱可塑性樹脂BからワックスWを分離させ、かつ多孔質基材S1の内部へと積極的に浸透させつつ、多孔質基材S1の表面に熱可塑性樹脂層を形成させることが可能となる。
SP(B)-SP(W)≧1.0
During the heating process described later, the wax W melted by heat is liberated and comes out to the outside of the channel wall forming particles T. This is because wax W with a lower SP value is more likely to exist on the outermost surface side of channel wall forming particles T due to the difference in surface free energy between thermoplastic resin B and wax W. Therefore, by heating, the wax W is separated from the thermoplastic resin B and actively penetrates into the porous base material S1, while forming a thermoplastic resin layer on the surface of the porous base material S1. becomes possible.
図1Cに示すように多孔質基材S1内部に形成されたワックスWによる流路壁は、そのワックスWの特性からより高い撥水性をもち、検体などの液体が流路82の外側(流路壁の内側)へ滲んでしまうリスクを軽減できる。 As shown in FIG. 1C, the channel walls made of wax W formed inside the porous base material S1 have higher water repellency due to the characteristics of the wax W, and liquids such as specimens are kept outside the channel 82 (channel Reduces the risk of leakage (inside the wall).
-熱可塑性樹脂-
熱可塑性樹脂は、特に限定されることはなく、以下に挙げる公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン-アクリル酸共重合樹脂など。
-Thermoplastic resin-
The thermoplastic resin is not particularly limited, and the following known thermoplastic resins can be used. Polyester resin, vinyl resin, acrylic resin, styrene acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, ethylene-acrylic acid copolymer resin, etc.
熱可塑性樹脂の中でも、ポリエステル樹脂またはスチレンアクリル系樹脂が好ましく、スチレンアクリル系樹脂がより好ましい。 Among thermoplastic resins, polyester resins or styrene-acrylic resins are preferred, and styrene-acrylic resins are more preferred.
ポリエステル樹脂としては、公知のポリエステル樹脂を用いることができる。 As the polyester resin, known polyester resins can be used.
ポリエステル樹脂を製造する方法の具体例として、以下の方法が挙げられる。二塩基酸やその誘導体と2価のアルコールとを必須として、必要に応じて3価以上の多塩基酸及びその誘導体(カルボン酸ハロゲン化物、エステル、酸無水物)、一塩基酸、3価以上のアルコール、一価のアルコールなどを脱水縮合する方法。 Specific examples of methods for producing polyester resins include the following methods. Dibasic acids and their derivatives and dihydric alcohols are essential, and trivalent or higher polybasic acids and their derivatives (carboxylic acid halides, esters, acid anhydrides), monobasic acids, trivalent or higher valences are optionally required. A method of dehydrating and condensing alcohol, monohydric alcohol, etc.
二塩基酸としては、例えば、以下のものが挙げられる。マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカン-1,10-ジカルボン酸などの脂肪族二塩基酸;フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラブロモフタル酸、テトラクロルフタル酸、ヘット酸、ハイミック酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸などの芳香族の二塩基酸;など。 Examples of dibasic acids include the following. Aliphatic dibasic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, dodecylsuccinic acid, dodecenylsuccinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, decane-1,10-dicarboxylic acid; phthalate acids, aromatic dibasic acids such as tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, tetrabromophthalic acid, tetrachlorophthalic acid, het acid, hymic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid; etc. .
また、二塩基酸の誘導体としては、上記脂肪族二塩基酸及び芳香族二塩基酸のカルボン酸ハロゲン化物、エステル化物及び酸無水物などが挙げられる。 Examples of dibasic acid derivatives include carboxylic acid halides, esterification products, and acid anhydrides of the aliphatic dibasic acids and aromatic dibasic acids.
一方、2価のアルコールとしては、例えば、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの非環式の脂肪族ジオール類;ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などのビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物;キシリレンジグリコールなどのアラルキレングリコール類;など。 On the other hand, examples of dihydric alcohols include the following. Ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, neopentyl Acyclic aliphatic diols such as glycols; bisphenols such as bisphenol A and bisphenol F; alkylene oxide adducts of bisphenol A such as ethylene oxide adducts of bisphenol A and propylene oxide adducts of bisphenol A; xylylene diglycol Aralkylene glycols such as; etc.
3価以上の多塩基酸やその無水物としては、例えば、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸などが挙げられる。 Examples of trivalent or higher polybasic acids and their anhydrides include trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid, and pyromellitic anhydride.
該スチレンアクリル系樹脂を形成し得る重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼンのようなスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシルのような不飽和カルボン酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸のような不飽和カルボン酸;マレイン酸のような不飽和ジカルボン酸;マレイン酸無水物のような不飽和ジカルボン酸無水物;アクリロニトリルのようなニトリル系ビニル単量体;塩化ビニルのような含ハロゲン系ビニル単量体;ニトロスチレンのようなニトロ系ビニル単量体;など。これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。 Examples of polymerizable monomers that can form the styrene acrylic resin include the following. Styrenic monomers such as styrene, α-methylstyrene, and divinylbenzene; such as methyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, t-butyl methacrylate, and 2-ethylhexyl methacrylate. unsaturated carboxylic acid esters; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid; unsaturated dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride; nitrites such as acrylonitrile Vinyl monomers; halogen-containing vinyl monomers such as vinyl chloride; nitro vinyl monomers such as nitrostyrene; etc. These can be used alone or in combination.
該スチレンアクリル系樹脂は必要に応じて、スチレン系重合性単量体とアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルとの共重合体を形成する際に、架橋剤を添加してもよい。例えば、以下のものが挙げられる。 A crosslinking agent may be added to the styrene-acrylic resin when forming a copolymer of a styrene-based polymerizable monomer and an acrylic ester or a methacrylic ester, if necessary. Examples include:
ジビニルベンゼン、ビス(4-アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200ジアクリレート(CH2=CHCOO(CH2CH2O)nOCCH=CH2、n=4 分子量308)、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート(CH2=CHCOO(CH2CH2O)nOCCH=CH2、n=9 分子量508)、ポリエチレングリコール#600の各ジアクリレート(CH2=CHCOO(CH2CH2O)nOCCH=CH2、n=14 分子量708)、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート(MANDA 日本化薬)、及び以上のアクリレートをメタクリレートに変えたもの。
Divinylbenzene, bis(4-acryloxypolyethoxyphenyl)propane, ethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6 -Hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate,
多官能の架橋性単量体としては以下のものが挙げられる。ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、2,2-ビス(4-メタクリロキシ・ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアクリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート。 Examples of the polyfunctional crosslinking monomer include the following. Pentaerythritol triacrylate, trimethylolethane triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, oligoester acrylate and its methacrylate, 2,2-bis(4-methacryloxy polyethoxyphenyl)propane, diacryl phthalate, Triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diarylchlorendate.
結着樹脂の重量平均分子量(Mw)の好ましい範囲は、3,000以上500,000以下であり、より好ましくは5,000以上300,000以下であり、さらにより好ましくは、7,500以上100,000以下である。 The preferable range of the weight average molecular weight (Mw) of the binder resin is 3,000 or more and 500,000 or less, more preferably 5,000 or more and 300,000 or less, and still more preferably 7,500 or more and 100,000 or more. ,000 or less.
また、後述する基材への浸透との関係から、貯蔵弾性率G’について本開示の実施例では加熱プロセス温度において、
G’>14Pa (実施例1では160℃)
であることが好ましい。
In addition, in relation to the penetration into the base material, which will be described later, in the examples of the present disclosure, the storage elastic modulus G' is as follows at the heating process temperature:
G'>14Pa (160°C in Example 1)
It is preferable that
貯蔵弾性率G’は、物体の弾性を表しており、低い程一定荷重に対する変形が大きいことを表す。つまり、貯蔵弾性率G’が低いということは、多孔質基材S1に対して毛細管現象による浸透力が働いた時に、より浸透しやすいことを表している。 The storage modulus G' represents the elasticity of an object, and the lower the storage modulus G', the greater the deformation under a constant load. In other words, a low storage modulus G' means that the porous substrate S1 is more easily permeated when a permeation force due to capillarity acts on the porous base material S1.
-ワックス(油脂)-
本開示のワックスとして用いられる材料としては、特に限定されるものではなく、下記のようなトナーに用いられる公知のワックスを用いることができる。
-Wax (oil)-
The material used as the wax in the present disclosure is not particularly limited, and the following known waxes used in toners can be used.
ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチルのような1価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、又は、1価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル;セバシン酸ジベヘニル、ヘキサンジオールジベヘネートのような2価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、又は、2価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル;グリセリントリベヘネートのような3価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、又は、3価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル;ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラパルミテートのような4価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、又は、4価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル;ジペンタエリスリトールヘキサステアレート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミテートのような6価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、又は、6価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル;ポリグリセリンベヘネートのような多価アルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、又は、多価カルボン酸と脂肪族アルコールのエステル;カルナバワックス、ライスワックスのような天然エステルワックス;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスのようなポリオレフィンワックス及びその誘導体;高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸のような脂肪酸;酸アミドワックス。 Esters of monohydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as behenyl behenate, stearyl stearate, palmityl palmitate, or esters of monohydric carboxylic acids and aliphatic alcohols; dibehenyl sebacate, hexanediol dibehenate. esters of dihydric alcohols and aliphatic carboxylic acids, or esters of dihydric carboxylic acids and aliphatic alcohols; esters of trihydric alcohols and aliphatic carboxylic acids, such as glycerin tribehenate; Esters of trivalent carboxylic acids and aliphatic alcohols; esters of tetravalent alcohols and aliphatic carboxylic acids such as pentaerythritol tetrastearate and pentaerythritol tetrapalmitate, or esters of tetravalent carboxylic acids and aliphatic alcohols. Ester; ester of hexavalent alcohol and aliphatic carboxylic acid such as dipentaerythritol hexastearate and dipentaerythritol hexapalmitate, or ester of hexavalent carboxylic acid and aliphatic alcohol; of polyglycerol behenate esters of polyhydric alcohols and aliphatic carboxylic acids, or esters of polyhydric carboxylic acids and aliphatic alcohols; natural ester waxes such as carnauba wax and rice wax; petroleum waxes such as paraffin wax, microcrystalline wax, and petrolatum. hydrocarbon waxes and their derivatives by the Fischer-Tropsch process; polyolefin waxes such as polyethylene wax and polypropylene wax and their derivatives; higher aliphatic alcohols; fatty acids such as stearic acid and palmitic acid; acid amide waxes.
これらのワックスを単独で用いても良いし、複数の種類を用いても良い。 These waxes may be used alone or in combination.
ワックスの重量平均分子量は300以上10,000以下であることが好ましい。 The weight average molecular weight of the wax is preferably 300 or more and 10,000 or less.
ワックスの重量平均分子量が、300未満であると、ワックスの浸透性が大きくなりすぎて、流路壁部の表面側からの滲みが大きくなり、流路壁が流路内側に形成され、流路自体を狭くしてしまう恐れがある。 When the weight average molecular weight of the wax is less than 300, the permeability of the wax becomes too large, and the bleeding from the surface side of the channel wall becomes large, the channel wall is formed inside the channel, and the channel There is a risk that it will narrow itself down.
ワックスの重量平均分子量が、10,000を超えると、ワックスが流路壁形成材料の内部に留まりやすく、流路壁の流路と対向する面側にワックスが出てこない可能性がある。 When the weight average molecular weight of the wax exceeds 10,000, the wax tends to remain inside the channel wall forming material, and the wax may not come out on the side of the channel wall facing the channel.
<溶解度パラメータ(SP値)の計算方法>
溶解度パラメータ(SP値)は、Fedorsの式(1)を用いて求める。
<Calculation method of solubility parameter (SP value)>
The solubility parameter (SP value) is determined using Fedors' equation (1).
下記Δei、及び、Δviの値は、「コーティングの基礎科学、54~57頁、1986年(槇書店)の表3~9に記載された、原子及び原子団の蒸発エネルギーとモル体積(25℃)」を参考にする。 The values of Δei and Δvi below are based on the evaporation energy and molar volume of atoms and atomic groups (25°C )” as a reference.
なお、SP値の単位は、[cal/cm3]1/2であるが、1[cal/cm3]1/2=2.046×103[J/m3]1/2によって[J/m3]1/2の単位に換算することができる。 The unit of SP value is [cal/cm 3 ] 1/2 , but 1 [cal/cm 3 ] 1/2 = 2.046×10 3 [J/m 3 ] 1/2 means [J /m 3 ] It can be converted into a unit of 1/2 .
δi=(Ev/V)1/2=(Δei/Δvi)1/2 式(1)
Ev:蒸発エネルギー
V:モル体積
Δei:i成分の原子又は原子団の蒸発エネルギー
Δvi:i成分の原子又は原子団のモル体積
<画像形成ユニット>
図2、図3および図4を参照して、画像形成ユニット全体の構成について説明する。
δi=(Ev/V) 1/2 = (Δei/Δvi) 1/2 formula (1)
Ev: Evaporation energy V: Molar volume Δei: Evaporation energy of the atom or atomic group of the i component Δvi: Molar volume of the atom or atomic group of the i component <Image forming unit>
The overall configuration of the image forming unit will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
図2は本開示の実施例に係る画像形成ユニット100の概略構成を断面的に示したものであり、各構成について簡略的に示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a schematic configuration of an
図3は本開示の実施例に係るプロセスカートリッジPの模式的断面図である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a process cartridge P according to an embodiment of the present disclosure.
図4は本開示の実施例における画像形成ユニット100の要部の概略制御態様を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic control mode of main parts of the
はじめに、画像形成ユニットの構成、画像形成プロセスと各部材について説明する。図2を用いて、画像形成プロセスに係わる各部材に関して画像形成プロセスの順番に則して説明する。 First, the configuration of the image forming unit, the image forming process, and each member will be explained. With reference to FIG. 2, each member involved in the image forming process will be explained in accordance with the order of the image forming process.
画像形成ユニット100には、プロセスカートリッジPが収容でき、プロセスカートリッジごと交換することでメンテナンスが容易であり利便性が良い。プロセスカートリッジPは像担持体として感光ドラム11を備えている。感光ドラム11の周囲には、帯電ローラ12、現像装置20、クリーニング部材14が設けられている。帯電ローラ12は、感光ドラム11の表面を帯電する。現像装置20は、感光ドラム11の表面に形成された静電潜像を現像剤(流路壁形成用粒子)により現像する。クリーニング部材14は、感光ドラム11の表面をクリーニングする。画像形成に際して必要となる電圧は、帯電高圧電源71、現像高圧電源72、転写高圧電源74によって印加することができ、制御部202(図4)によって制御されている。また、画像形成ユニット100は、モータM1(不図示)によってプロセスカートリッジPの感光ドラム11を駆動し、モータM2(不図示)により、プロセスカートリッジPの現像装置20を駆動できる。
The
画像形成が始まると、電圧印加部である帯電高圧71によって、帯電ローラ12に画像形成用である帯電として-946Vの電圧を印加することで、感光ドラム11の表面は-460Vに一様に帯電される。帯電ローラ12にはDC(直流)電圧が印加されており、放電によって感光ドラム11上を帯電電位Vdで一様に帯電する。このときのVdを暗部電位といい、-460Vである。
When image formation starts, the charging
帯電ローラ12によって感光ドラム11の表面を帯電した後、感光ドラム11の表面には露光ユニット73からレーザ光9が照射される。レーザ光9が照射された感光ドラム11の表面は明部電位であるVlとして-100Vへと表面電位が変化し、静電潜像が形成される。
After the surface of the
図4に示したように、露光ユニット73には、コントローラ200からインターフェース201を介して制御部202に入力し、画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力する。
As shown in FIG. 4, the
露光ユニット73は、入力する時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザ光9を出力するレーザ出力部、回転多面鏡(ポリゴンミラー)、fθレンズ、反射鏡等を有しており、レーザ光9で感光ドラム11の表面を主走査露光する。この主走査露光と、感光ドラム11の回転による副走査により、画像情報に対応した静電潜像を形成する。
The
<画像(流路パターン)形成プロセス>
画像形成ユニット100は、現像装置20の位置を制御する接離手段75を有しており、画像形成時と非画像形成時とで現像装置20の位置を異なる位置に制御することができる。接離手段75は、図4に示した制御部202によって動作を制御される。
<Image (channel pattern) formation process>
The
現像装置20は感光ドラム11の回転開始後に、感光ドラム11から離間していた現像剤担持体としての現像ローラ23が、接離手段75により感光ドラム11と当接するように移動する。
In the developing
続いて、現像ローラ23は図3中の矢印C方向に、現像剤(流路壁形成用粒子)の供給部材としての供給ローラ24は図3中の矢印D方向に、それぞれ接続されているモータM2(不図示)の駆動によって回転を始める。そして、現像ローラ23用の現像高圧72から現像ローラ23へ、現像電圧として-300Vの電圧が印加されることで、感光ドラム11上に形成された静電潜像、すなわち、上記のVl部に対して現像ローラ23によって現像剤が供給されて現像される。なお、このときの感光ドラム11表面の移動速度と現像ローラ23表面の移動速度の比(現像ローラ23表面の移動速度/感光ドラム11表面の移動速度)を現像周速比と呼ぶ。この現像周速比を制御することで、感光ドラム11上に現像される現像剤の量を制御することができる。例えば現像周速比が2.5であれば、現像ローラ23上の現像剤が全て感光ドラム11上の静電潜像の現像に使用された場合、感光ドラム11表面の単位面積当たりの現像剤量は、現像ローラ23表面の単位面積当たりの現像剤量に比べて2.5倍になる。後述の実施例では多孔質基材S1内部にマイクロ流路壁を形成するために適した現像剤量を現像できるように現像周速比をモータM2の速度で制御している。
Next, the developing
記録媒体としての多孔質基材S1は給紙トレイ1に載置されており、ピックアップローラ2によって一枚ずつピックアップされる。現像された現像剤像は、転写高圧74によって+2000Vが印加された転写ローラ4との電位差により、記録媒体としての多孔質基材S1に転写される。多孔質基材S1は後述するように、多孔質からなるシート状媒体である。転写ローラ4は、導電性の軸心体(以下、芯金とも記載する。)と感光ドラム11への圧接部分が弾性体であるNBRヒドリンゴムを主成分とした半導電性スポンジを用いており、イオン導電材を用いて電気抵抗の調整を行っている。外径φ12.5mmで、芯金径φ6mmである。
A porous base material S1 serving as a recording medium is placed on a
また、2kV印加時の抵抗値は、
23℃/相対湿度50%の常温常湿環境下で1.0~3.0×108Ω、
32℃/相対湿度80%の高温高湿環境下で0.5×108Ω、
15℃/相対湿度10%の低温低湿環境下で8.0×108Ω
となり、環境による抵抗変化がある。
Also, the resistance value when 2kV is applied is
1.0 to 3.0×10 8 Ω under normal temperature and humidity environment of 23℃/50% relative humidity,
0.5×10 8 Ω in a high temperature and high humidity environment of 32°C/80% relative humidity,
8.0×10 8 Ω in a low temperature and low humidity environment of 15°C/10% relative humidity
Therefore, the resistance changes depending on the environment.
現像剤像を転写された多孔質基材S1は、現像剤像を重力方向上側としたまま画像形成ユニットの外部に排出される。なお、転写ローラ4を通過した後の感光ドラム11は、当接しているクリーニング部材14によって、転写されなかった現像剤を掻き取られ、再度帯電ローラ12による帯電からのプロセスを繰り返すことで、連続的に像形成を行っている。
The porous substrate S1 onto which the developer image has been transferred is discharged to the outside of the image forming unit with the developer image facing upward in the direction of gravity. Note that after the
<流路>
流路は、流路壁(詳細は以下に記載する。)によって多孔質層内の検体などの液体をはじき、液体を流路壁によって囲まれた所定の領域に閉じ込め、多孔質層の毛細管現象によって試料液を流すことができる。
<Flow path>
The channel repels the liquid such as the sample in the porous layer by the channel wall (details are described below), confines the liquid in a predetermined area surrounded by the channel wall, and prevents capillary action in the porous layer. The sample solution can be flowed by
本開示の実施例においては、画像形成ユニット100を用いて多孔質基材S1に対し、図5Aに示す流路パターン80を形成した。
In the example of the present disclosure, a
図5Bは図5A中の破線80aの位置における断面概略図を示す。図5Cは図5B中の一部を拡大した図である。
FIG. 5B shows a schematic cross-sectional view at the position of
マイクロ流路デバイスとして使用するにあたり、試薬部83、検査液部84及び流路82をそれぞれ囲う流路壁形成用粒子像81を形成した。試薬部83は試薬を付着させるためのものであり、検査液部84は検査液(試料液)を付着させるためのものであり、流路82は試薬部83と検査液部84とを結ぶものである。流路82を挟む部分の流路壁形成用粒子像81の幅L1は4mm、流路82の幅L2は1.5mmとした。また、試薬部83及び検査液部84の直径L3は7mm、流路の最長部L4は40mmとした。マイクロ流路デバイスとしての使用例として、例えば試薬部83へ呈色反応を示す薬品を付着させておき、その後に検査液部84へ検査液を付着させることで、検査液が流路82を通って試薬部83まで拡散し、呈色反応が起こるかを検査することができる。ただし、流路パターンの形状やサイズ等はもちろんこれに限るものではなく、直線や曲線の組み合わせ、分岐を用いた形状であっても良く、流路の幅を流路の途中で変えても良い。
When used as a microchannel device,
<流路壁>
流路壁は、前記流路壁形成材料から構成されており、高い疎水性を有している。特に、流路として機能させるには、流路壁の流路側の側面部の疎水性が重要であり、検体の流速や、流路壁への滲みに大きな影響がある。
<Flow path wall>
The channel wall is made of the channel wall forming material and has high hydrophobicity. In particular, in order to function as a channel, the hydrophobicity of the side surface of the channel wall on the channel side is important, and has a large effect on the flow rate of the sample and the bleeding into the channel wall.
そのため、本開示の実施例においては、高い疎水性をもつワックスを多孔質基材S1に積極的に浸透させて、流路壁としている。 Therefore, in the embodiment of the present disclosure, wax having high hydrophobicity is actively infiltrated into the porous base material S1 to form the channel wall.
<多孔質基材>
多孔質基材S1としては、適度な空隙率と親水性を示すものが好適である。多孔質構造としては、連泡並びに網目(ナノファイバー等)状の構造等のものが良く、濾紙、普通紙、上質紙、水彩紙、ケント紙、合成紙、合成樹脂多孔質フィルム、布地、繊維製品、などが挙げられる。これらの中でも、高い空隙率と良好な親水性を有する点から、濾紙が好ましい。
<Porous base material>
As the porous base material S1, one that exhibits appropriate porosity and hydrophilicity is suitable. The porous structure is preferably one with an open cell structure or a network (nanofiber, etc.) structure, such as filter paper, plain paper, high-quality paper, watercolor paper, Kent paper, synthetic paper, synthetic resin porous film, fabric, and textile products. , etc. Among these, filter paper is preferred because it has high porosity and good hydrophilicity.
空隙率は、目的に応じて適宜選択することができるが、20%~90%が好ましい。前記空隙率が、90%を超えると、基材としての強度が保てなくなることがあり、20%未満であると、試料液の浸透性が悪くなることがある。 The porosity can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 20% to 90%. If the porosity exceeds 90%, the strength as a base material may not be maintained, and if it is less than 20%, the permeability of the sample liquid may deteriorate.
親水性は、試料液として血液、尿、唾液のような、水を含む生体液が、基材内に拡散することを可能にするために必要な性質である。 Hydrophilicity is a necessary property to allow biological fluids containing water, such as blood, urine, and saliva, to diffuse into the substrate as sample fluids.
本開示の実施例においては、多孔質基材S1としてWhatman 定性濾紙 グレード1を用いた。
In the examples of the present disclosure, Whatman Qualitative
本開示の実施例中に使用した多孔質基材S1の坪量等を表1に示す。 Table 1 shows the basis weight, etc. of the porous base material S1 used in the examples of the present disclosure.
見掛け密度(g/cm3)は、(坪量(g/m2)/厚さ(mm)×1000)、空隙率(%)は、((真密度-見掛け密度)/真密度×100)として計算した。 The apparent density (g/cm 3 ) is (basis weight (g/m 2 )/thickness (mm) x 1000), and the porosity (%) is ((true density - apparent density)/true density x 100) It was calculated as
<流路壁形成材料の載り量>
多孔質基材S1である前述のWhatman 定性濾紙 グレード1の上に、流路壁形成用粒子Tを用いて流路パターンを形成する。そのときの流路壁形成用粒子Tの載り量は5.6g/m2とした。
<Amount of channel wall forming material applied>
A channel pattern is formed on the above-mentioned Whatman qualitative
この載り量に関しては、多孔質基材S1の厚みや、加熱プロセスの方法・時間によって最適な条件が異なるため、この値に限るものではない。 Regarding this amount of application, the optimum conditions differ depending on the thickness of the porous base material S1 and the method and time of the heating process, so it is not limited to this value.
<加熱プロセス>
流路パターン80が印刷された多孔質基材S1は、加熱ユニット(不図示)による加熱プロセスを経る。加熱プロセスを経ることによって流路壁形成材料が溶融し、流路壁形成材料中の熱可塑性樹脂BとワックスWとが分離し、分離したワックスが多孔質基材S1へと浸透することによって、疎水性の壁に囲まれた流路を有するマイクロ流路デバイスが形成される。
<Heating process>
The porous base material S1 on which the
よって、加熱温度としては、流路壁形成材料が溶融し、熱可塑性樹脂Bから分離したワックスWが多孔質基材S1に対して浸透する温度にする必要がある。後述の実施例の構成においては140℃以上において流路壁形成材料は溶融し始めてワックスWが多孔質材S1へ浸透した。 Therefore, the heating temperature needs to be set to a temperature at which the channel wall forming material melts and the wax W separated from the thermoplastic resin B permeates into the porous base material S1. In the structure of the example described later, the channel wall forming material began to melt at 140° C. or higher, and the wax W penetrated into the porous material S1.
加熱時間は、溶融・分離したワックスが多孔質基材S1の厚さ方向に完全に浸透しきる時間が必要である。 The heating time is required to allow the melted and separated wax to completely penetrate into the thickness direction of the porous base material S1.
加熱ユニットとしては、オーブンが採用しうる。ただし、加熱方式はこれに限らず、遠赤外線ヒータやホットプレート等を用いても良い。加熱条件も流路壁形成材料や多孔質基材S1の物性に合わせて適宜選択しうる。 An oven can be used as the heating unit. However, the heating method is not limited to this, and a far-infrared heater, a hot plate, or the like may be used. The heating conditions can also be appropriately selected depending on the channel wall forming material and the physical properties of the porous substrate S1.
上記の条件における加熱プロセスを図1A、図1Bを用いて説明する。 The heating process under the above conditions will be explained using FIGS. 1A and 1B.
加熱前後の流路壁形成材料を表す図として、図5A中の破線80aの位置における断面概略図を図1A~図1Cに示す。図1Aは加熱前の断面図、図1Bは加熱後の断面図である。図1Cは図1B中の一部を拡大した図である。
FIGS. 1A to 1C are schematic cross-sectional views taken at the position of the
図1Aに示すように、加熱前の流路壁形成用粒子Tは、多孔質基材S1の表面に付着しただけの状態である。 As shown in FIG. 1A, the channel wall forming particles T before heating are in a state where they are merely attached to the surface of the porous base material S1.
この後の加熱によって流路壁形成用粒子Tが溶融し、ワックスWと熱可塑性樹脂Bとが分離する。熱可塑性樹脂Bは多孔質基材S1の表面に残り、ワックスWが多孔質基材S1との毛細管現象によって多孔質基材S1の内部に浸透する。 The flow path wall forming particles T are melted by the subsequent heating, and the wax W and the thermoplastic resin B are separated. The thermoplastic resin B remains on the surface of the porous base material S1, and the wax W permeates into the inside of the porous base material S1 by capillary action with the porous base material S1.
図1Bに示すように、加熱後には、疎水性のワックスWが多孔質基材S1の厚さ方向に浸透し、ワックスWに挟まれた流路82が多孔質基材S1内に形成される。
As shown in FIG. 1B, after heating, the hydrophobic wax W penetrates into the porous base material S1 in the thickness direction, and a
以上の様に、画像形成ユニット100と、加熱ユニットとを合わせることで、多孔質基材S1内に流路壁に囲まれた流路を有した、マイクロ流路デバイスの製造装置となる。
As described above, by combining the
<流路壁の断面>
流路壁形成用粒子Tには、熱可塑性樹脂BとワックスWとが含まれている。本開示の実施例の場合、上記のように加熱プロセスにより流路壁形成用粒子Tを溶融し、熱可塑性樹脂BとワックスWとを分離して、ワックスを多孔質基材S1へ浸透させることによって、多孔質基材S1の内部に流路壁を形成する。流路壁は疎水性の観点からワックスWのみを多孔質基材S1の内部に浸透させることが好ましく、またデバイスの表面の保護の観点から、熱可塑性樹脂Bが多孔質基材S1の表面に残っていることが好ましい。そのため、熱可塑性樹脂Bの貯蔵弾性率G’は基材への浸透がないように前述するような値にしておくことが好ましい。
<Cross section of channel wall>
The channel wall forming particles T include a thermoplastic resin B and a wax W. In the case of the embodiment of the present disclosure, the channel wall forming particles T are melted by the heating process as described above, the thermoplastic resin B and the wax W are separated, and the wax is allowed to penetrate into the porous base material S1. Thus, a channel wall is formed inside the porous base material S1. From the viewpoint of hydrophobicity, it is preferable that only the wax W penetrates into the inside of the porous base material S1, and from the viewpoint of protecting the surface of the device, the flow channel wall is formed by allowing the thermoplastic resin B to penetrate into the surface of the porous base material S1. It is preferable that it remains. Therefore, it is preferable that the storage modulus G' of the thermoplastic resin B is set to the above-mentioned value so as not to penetrate into the base material.
以下、実施例及び比較例を挙げて、本開示を詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、文中「部」及び「%」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。 Hereinafter, the present disclosure will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present disclosure is not limited to these Examples. Note that "parts" and "%" in the text are based on mass unless otherwise specified.
[実施例1]
実施例1においては、熱可塑性樹脂B1と、ワックスW1とを含む流路壁形成用粒子T1を用いて、マイクロ流路デバイスを作製した。
[Example 1]
In Example 1, a microchannel device was produced using channel wall forming particles T1 containing thermoplastic resin B1 and wax W1.
流路壁形成用粒子T1は、公知の懸濁重合法により、重量平均粒径7μmの粒子として作製した。熱可塑性樹脂B1としてはスチレンアクリル樹脂を、ワックスW1としてはFNP90を使用した。流路壁形成材料のワックスのSP値(SP(W))が熱可塑性樹脂のSP値(SP(B))より低く、ΔSP値(=SP(B)-SP(W))が1.41である流路壁形成用粒子T1を作製した。 The channel wall forming particles T1 were produced as particles having a weight average particle diameter of 7 μm by a known suspension polymerization method. Styrene acrylic resin was used as the thermoplastic resin B1, and FNP90 was used as the wax W1. The SP value (SP(W)) of the wax used as the channel wall forming material is lower than the SP value (SP(B)) of the thermoplastic resin, and the ΔSP value (=SP(B)-SP(W)) is 1.41. Particles T1 for forming channel walls were produced.
<流路壁形成用粒子T1の製造>
[重合性単量体組成物調製工程]
下記組成を混合後、ボールミルで3時間分散させた。
スチレン 70.0質量部
n-ブチルアクリレート 30.0質量部
ジビニルベンゼン 0.3質量部
ポリエステル樹脂 5.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物(ガラス転移点65℃、重量平均分子量(Mw)10000、数平均分子量(Mn)6000))
FNP90ワックス(日本精蝋(株)、炭化水素ワックス、重量平均分子量771) 20.0質量部
上記材料を65℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業(株)製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
<Manufacture of channel wall forming particles T1>
[Polymerizable monomer composition preparation process]
After mixing the following composition, the mixture was dispersed in a ball mill for 3 hours.
Styrene 70.0 parts by mass n-Butyl acrylate 30.0 parts by mass Divinylbenzene 0.3 parts by mass Polyester resin 5.0 parts by mass (polycondensate of propylene oxide modified bisphenol A and isophthalic acid (glass transition point 65°C, Weight average molecular weight (Mw) 10000, number average molecular weight (Mn) 6000))
FNP90 wax (Nippon Seiro Co., Ltd., hydrocarbon wax, weight average molecular weight 771) 20.0 parts by mass The above material was kept warm at 65°C, and T. K. Using a homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), the mixture was uniformly dissolved and dispersed at 500 rpm to prepare a polymerizable monomer composition.
[分散安定剤調製工程]
高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(プライミクス(株)製)を取り付けた2L用四つ口フラスコ中にイオン交換水710部と0.1mol/L-リン酸ナトリウム水溶液450部を添加し、回転数12000rpmで撹拌しながら、60℃に加熱した。ここに1.0mol/L-塩化カルシウム水溶液68.0部を添加し、微小な難水溶性分散安定剤としてリン酸カルシウムを含む水系分散媒体を調製した。
[Dispersion stabilizer preparation process]
High speed stirring device T. K. 710 parts of ion-exchanged water and 450 parts of 0.1 mol/L-sodium phosphate aqueous solution were added to a 2L four-necked flask equipped with a homomixer (manufactured by Primix Co., Ltd.), and while stirring at a rotational speed of 12,000 rpm, heated to ℃. 68.0 parts of a 1.0 mol/L calcium chloride aqueous solution was added thereto to prepare an aqueous dispersion medium containing calcium phosphate as a minute, slightly water-soluble dispersion stabilizer.
[造粒・重合工程]
上記水系分散媒体中に前記重合性単量体組成物を投入し、回転数12000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後、高速撹拌機からプロペラ撹拌羽根に撹拌機を交換し、内温を60℃に昇温し維持して重合反応を5時間継続させた後、内温を80℃に昇温し維持して、さらに3時間重合反応を継続させた。重合反応終了後、80℃、減圧下で残存単量体を留去した後、30℃まで冷却し、重合体微粒子分散液を得た。
[Granulation/polymerization process]
The polymerizable monomer composition was introduced into the aqueous dispersion medium and granulated for 15 minutes while maintaining the rotational speed of 12,000 rpm. After that, the stirrer was changed from the high-speed stirrer to a propeller stirring blade, and the internal temperature was raised and maintained at 60°C to continue the polymerization reaction for 5 hours, and then the internal temperature was raised to and maintained at 80°C. , and the polymerization reaction was continued for an additional 3 hours. After the polymerization reaction was completed, residual monomers were distilled off at 80°C under reduced pressure, and the mixture was cooled to 30°C to obtain a polymer fine particle dispersion.
[洗浄工程]
上記重合体微粒子分散液を洗浄容器に移し、撹拌しながら、希塩酸を添加し、pH1.5に調整した。分散液を2時間撹拌後、ろ過器で固液分離し、重合体微粒子を得た。これをイオン交換水1200部中に投入して撹拌し、再び分散液とした後、ろ過器で固液分離した。この操作を3回行い流路壁形成用粒子T1の母粒子を得た。
[Washing process]
The above polymer particle dispersion was transferred to a washing container, and while stirring, dilute hydrochloric acid was added to adjust the pH to 1.5. After stirring the dispersion for 2 hours, solid-liquid separation was performed using a filter to obtain polymer fine particles. This was poured into 1200 parts of ion-exchanged water and stirred to form a dispersion liquid again, followed by solid-liquid separation using a filter. This operation was repeated three times to obtain base particles of channel wall forming particles T1.
[流動性向上剤付着工程]
さらに、得られた母粒子100.0部に対し、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された流動性向上剤(一次粒子の個数平均粒径7nmのシリカ)1.0部を加えて、ヘンシェルミキサーで5分間乾式混合した。そして、重量平均粒径(D4)が6.8μmの流路壁形成用粒子T1を得た。
[Flowability improver adhesion process]
Furthermore, to 100.0 parts of the obtained base particles, 1.0 part of a fluidity improver (silica with a number average primary particle diameter of 7 nm) surface-treated with hexamethyldisilazane was added, and the mixture was mixed with a Henschel mixer. Dry mixed for 5 minutes. Then, flow channel wall forming particles T1 having a weight average particle diameter (D4) of 6.8 μm were obtained.
[流路壁形成工程]
流路壁形成用粒子T1を用いて、多孔質基材S1に図5A~図5Cに示す流路パターンを形成し、加熱プロセスを経て、マイクロ流路デバイス(サンプルA)を作製した。
[Channel wall formation process]
A channel pattern shown in FIGS. 5A to 5C was formed on the porous substrate S1 using the channel wall forming particles T1, and a microchannel device (sample A) was produced through a heating process.
加熱ユニットとしては、オーブン(ヤマト科学(株) 送風定温恒温器 DN610H)を用いた。加熱条件は、160℃環境において15分間とした。 As the heating unit, an oven (Yamato Scientific Co., Ltd., blower constant temperature incubator DN610H) was used. The heating conditions were 15 minutes in a 160°C environment.
形成されたマイクロ流路デバイスの流路壁の断面を観察した。多孔質基材の表面側におけるワックスの存在比率Xは5%、多孔質基材の内部におけるワックスの存在比率Yは95%であった。 The cross section of the channel wall of the formed microchannel device was observed. The wax abundance ratio X on the surface side of the porous base material was 5%, and the wax abundance ratio Y inside the porous base material was 95%.
作成したマイクロ流路デバイスに対して、以下の滴下試験および耐割れ性を評価する試験を行った。評価結果を表2に示す。 The following drip test and test to evaluate cracking resistance were performed on the created microchannel device. The evaluation results are shown in Table 2.
また、多孔質基材内の流路壁がワックスによって形成されており、流路壁として有効に作用していることを、以下のようにして確認した。 Furthermore, it was confirmed as follows that the channel walls within the porous base material were formed of wax and were effectively functioning as channel walls.
作成したマイクロ流路デバイスにヘキサンを滴下しながら吸引し、ワックスを除去する。ここで、熱可塑性樹脂はヘキサンには溶けず、ワックスのみがヘキサンに溶けだすため、ワックスのみを取り除くことができる。ヘキサンを用いて洗浄する前のデバイスの状態及び洗浄した後のデバイスの状態を図6A、図6Bに示す。 The wax is removed by suction while dripping hexane onto the created microchannel device. Here, since the thermoplastic resin does not dissolve in hexane and only the wax dissolves in hexane, only the wax can be removed. The state of the device before cleaning with hexane and the state of the device after cleaning are shown in FIGS. 6A and 6B.
図6A(a-1)及び図6A(a-2)はヘキサンによるワックス除去前の状態を示す。例えば食紅などの色剤を混ぜた着色水87をデバイスの流路82に滴下すると(図6A(a-1))、ワックスWにより形成された流路壁がある場合、その疎水性により着色水の流路壁側(熱可塑性樹脂Bの下)への滲みが生じない(図6A(a-2))。作成したマイクロ流路デバイスにおいても、着色水の流路壁側(熱可塑性樹脂Bの下)への滲みが生じないことが確認できた。
FIG. 6A(a-1) and FIG. 6A(a-2) show the state before wax removal with hexane. For example, when
図6B(b-1)及び図6B(b-2)はヘキサンによるワックス除去後の状態を示す。ワックス除去前と同様に、着色水を流路部に滴下すると(図6B(b-1))、ワックスWにより形成された流路壁が取り除かれているため、流路壁を形成していた部分(熱可塑性樹脂Bの下)にも着色水87の滲みが生じる(図6B(b-2))。作成したマイクロ流路デバイスにおいてワックスを除去した場合も、着色水の流路壁側(熱可塑性樹脂Bの下)への滲みが生じることが確認できた。
FIG. 6B (b-1) and FIG. 6B (b-2) show the state after wax removal using hexane. As before wax removal, when colored water was dropped into the flow path (Figure 6B (b-1)), the flow path wall formed by the wax W had been removed, so it was found that the flow path wall was formed. The
これらの観察結果から、ワックスによる流路壁が形成されており、それが流路壁として有効に作用していることが確認できた。 From these observation results, it was confirmed that a channel wall was formed of wax and that it effectively acted as a channel wall.
<滴下試験>
検査液部84に以下の検体を滴下して流路壁への検体の滲みが発生しないか試験した。
検体:下記組成を混合して作製した食紅水を検体として使用した。
純水(オルガノ製純水装置RO-HP150にて作成):40mL
共立食品株式会社 食用色素 赤:0.08g
マイクロピペットを用いて、60μLの食紅水を滴下した。「OK」は滲みが目視で確認できなかったことを示し、「NG」は滲みが目視で確認できたことを示す。
<Dripping test>
The following specimen was dropped into the
Specimen: Red edible water prepared by mixing the following composition was used as a specimen.
Pure water (created using Organo's pure water device RO-HP150): 40 mL
Kyoritsu Foods Co., Ltd. Food coloring red: 0.08g
Using a micropipette, 60 μL of sodium chloride water was added dropwise. "OK" indicates that the bleeding could not be visually confirmed, and "NG" indicates that the bleeding could be visually confirmed.
<耐割れ性>
流路壁がワックスのみで形成されているデバイスより、流路壁材料内に熱可塑性樹脂が存在するデバイスの方がデバイスの耐割れ性が向上する。
<Crack resistance>
A device in which a thermoplastic resin is present in the channel wall material has better crack resistance than a device in which the channel wall is formed only of wax.
形成されたマイクロ流路デバイスを、直径10mmの円柱形状の棒に巻き付けて割れ性を確認した。ここで、巻きつける際はデバイスの表面が外側になるように巻き付けた。「OK」は目視可能な割れが1つも生じなかったことを示し、「NG」は目視可能な割れが1つ以上発生したことを示す。 The formed microchannel device was wrapped around a cylindrical rod with a diameter of 10 mm, and its breakability was confirmed. Here, when wrapping, the device was wrapped so that the surface of the device was on the outside. "OK" indicates that no visible cracks occurred, and "NG" indicates that one or more visible cracks occurred.
[実施例2]
ワックスをエチレングリコールジベヘネート(重量平均分子量707)に変えたこと以外は流路壁形成用粒子T1と同様にして、ΔSP値(=SP(B)-SP(W))が0.99である流路壁形成用粒子T2を形成した。
[Example 2]
The procedure was the same as for channel wall forming particles T1 except that the wax was changed to ethylene glycol dibehenate (weight average molecular weight 707), and the ΔSP value (=SP (B) - SP (W)) was 0.99. Certain channel wall forming particles T2 were formed.
流路壁形成用粒子T2を用いたこと、及び加熱時間を60分に変更したこと以外は実施例1と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルB)を作製した。 A microchannel device (sample B) was produced in the same manner as in Example 1, except that the channel wall forming particles T2 were used and the heating time was changed to 60 minutes.
実施例1と同様に、滴下試験、耐割れ性を評価する試験を行った。結果を表2に示す。 In the same manner as in Example 1, a dropping test and a test for evaluating cracking resistance were conducted. The results are shown in Table 2.
[比較例1]
ワックスをテレフタル酸ジテトラデカン(重量平均分子量587)に変えたこと以外は流路壁形成用粒子T1と同様にして、ΔSP値(=SP(B)-SP(W))が0.58である流路壁形成用粒子T3を形成した。
[Comparative example 1]
The process was the same as for channel wall forming particles T1 except that the wax was changed to ditetradecane terephthalate (weight average molecular weight 587), and the ΔSP value (=SP(B)-SP(W)) was 0.58. Particles T3 for forming channel walls were formed.
流路壁形成用粒子T3を用いたこと以外は実施例2と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルC)を作製し、サンプルに対して滴下試験、耐割れ性を評価する試験を行った。結果を表2に示す。 A microchannel device (sample C) was produced in the same manner as in Example 2 except that the channel wall forming particles T3 were used, and the sample was subjected to a dropping test and a test to evaluate cracking resistance. . The results are shown in Table 2.
[実施例3]
本実施例では、熱可塑性樹脂B2と、ワックスW4とを含む流路壁形成用粒子T4を用いて、マイクロ流路デバイスを作製した。
[Example 3]
In this example, a microchannel device was produced using channel wall forming particles T4 containing thermoplastic resin B2 and wax W4.
熱可塑性樹脂B2は、以下のモノマーを用いて合成したポリエステルである。
・ビスフェノールA-PO(プロピレンオキシド)2モル付加物 50質量部
・ビスフェノールA-EO(エチレンオキシド)2モル付加物 30質量部
・エチレングリコール 5質量部
・テレフタル酸 40質量部
ワックスW4は、FNP90(日本精蝋(株)、炭化水素ワックス、重量平均分子量771)である。
・熱可塑性樹脂B2 52質量部
・ワックスW4 48質量部
上記材料を温度120℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、(株)池貝製)に、投入し混練して、混練物を得た。
Thermoplastic resin B2 is a polyester synthesized using the following monomers.
・Bisphenol A-PO (propylene oxide) 2 mol adduct 50 parts by mass ・Bisphenol A-EO (ethylene oxide) 2 mol adduct 30 parts by mass ・Ethylene glycol 5 parts by mass ・Terephthalic acid 40 parts by mass Wax W4 is FNP90 (Japanese) Seiro Co., Ltd., hydrocarbon wax, weight average molecular weight 771).
・Thermoplastic resin B2 52 parts by mass ・Wax W4 48 parts by mass The above materials were put into a twin-screw kneader (PCM-30 model, manufactured by Ikegai Co., Ltd.) set at a temperature of 120°C and kneaded to form a kneaded product. Obtained.
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径7.0μmの流路壁形成用粒子T4を得た。回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン(株)製)の運転条件は、分級ローター回転数50.0s-1で分級を行った。 The obtained kneaded product was cooled and coarsely ground to 1 mm or less using a hammer mill to obtain a coarsely ground product. The obtained coarse material was pulverized using a mechanical pulverizer (T-250, manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.). Further, classification was performed using a rotary classifier (200TSP, manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) to obtain particles T4 for forming channel walls with a weight average particle diameter of 7.0 μm. The operating conditions of the rotary classifier (200TSP, manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) were such that classification was performed at a classification rotor rotation speed of 50.0 s -1 .
流路壁形成用粒子T4を用いたこと、加熱時間を5分に変更したこと以外は実施例1と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルD)を作製し、滴下試験、耐割れ性を評価する試験を行った。結果を表2に示す。 A microchannel device (sample D) was prepared in the same manner as in Example 1, except that particles T4 for forming channel walls were used and the heating time was changed to 5 minutes, and a drop test and crack resistance were performed. We conducted an evaluation test. The results are shown in Table 2.
[比較例2、3]
流路壁形成用粒子T5として、上記ワックスW4のみを含有する粒子を用意した。流路壁形成用粒子T5を用いる以外は、実施例1と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルE)を作製した。
[Comparative Examples 2 and 3]
Particles containing only the wax W4 were prepared as channel wall forming particles T5. A microchannel device (sample E) was produced in the same manner as in Example 1 except for using channel wall forming particles T5.
また、流路壁形成用粒子T6として、流路壁形成用粒子T1の組成からワックスFNP90を除いて、樹脂粒子を作成した。流路壁形成用粒子T6を用いる以外は実施例1と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルF)を作製した。 Furthermore, resin particles were prepared as channel wall forming particles T6 by removing wax FNP90 from the composition of the channel wall forming particles T1. A microchannel device (sample F) was produced in the same manner as in Example 1 except for using channel wall forming particles T6.
マイクロ流路デバイス(サンプルE、F)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、滴下試験、耐割れ性を評価する試験を行った。結果を表2に示す。 A drip test and a test to evaluate cracking resistance were conducted in the same manner as in Example 1 except that microchannel devices (samples E and F) were used. The results are shown in Table 2.
[実施例4]
実施例4においては、熱可塑性樹脂B1と、ワックスW1とを含む流路壁形成用粒子T7を用いて、マイクロ流路デバイスを作製した。
[Example 4]
In Example 4, a microchannel device was produced using channel wall forming particles T7 containing thermoplastic resin B1 and wax W1.
実施例1との差異は、ワックスW1の含有量を20.0質量部から15.0質量部に変更した流路壁形成用粒子T7を用いた点である。 The difference from Example 1 is that channel wall forming particles T7 were used in which the content of wax W1 was changed from 20.0 parts by mass to 15.0 parts by mass.
実施例1と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルG)を作製し、滴下試験、耐割れ性を評価する試験を行った。結果を表2に示す。 A microchannel device (sample G) was produced in the same manner as in Example 1, and a dropping test and a test to evaluate cracking resistance were conducted. The results are shown in Table 2.
[実施例5]
実施例5においては、熱可塑性樹脂B1と、ワックスW5とを含む流路壁形成用粒子T8を用いて、マイクロ流路デバイスを作製した。
[Example 5]
In Example 5, a microchannel device was produced using channel wall forming particles T8 containing thermoplastic resin B1 and wax W5.
実施例1との差異は、FNP90ワックスをテレフタル酸ジオクタデシルに変更した点である。 The difference from Example 1 is that FNP90 wax was changed to diotadecyl terephthalate.
実施例1と同様にして、マイクロ流路デバイス(サンプルH)を作製し、滴下試験、耐割れ性を評価する試験を行った。結果を表2に示す。 A microchannel device (sample H) was prepared in the same manner as in Example 1, and a dropping test and a test for evaluating cracking resistance were conducted. The results are shown in Table 2.
4 転写ローラ
5 中間転写体
6 1次転写ローラ
7 2次転写ローラ
P プロセスカートリッジ
11 感光ドラム
12 帯電ローラ
14 クリーニングブレード
15 メモリ
20 現像装置
21 現像容器
23 現像ローラ
24 樹脂粒子供給ローラ
25 現像ブレード
71 帯電高圧
72 現像高圧
73 露光ユニット
74 転写高圧
75 接離手段
80 流路パターン
81 保護層
82 流路
83 試薬部
84 検査液部
100 画像形成ユニット
T 流路壁形成用粒子
B 熱可塑性樹脂
W ワックス
4 Transfer roller 5 Intermediate transfer body 6 Primary transfer roller 7 Secondary transfer roller
Claims (4)
前記流路壁を形成する流路壁形成材料は、熱可塑性樹脂およびワックスを含有しており、
前記流路壁における前記多孔質基材の表面側のワックスの存在比率をXとし、前記多孔質基材の内部の孔中に存在するワックスの存在比率をYとしたとき、
X<Y
であり、
前記流路壁形成材料の全体において、前記ワックスの含有比率が13.1質量%以上70.0質量%以下であり、
前記ワックスのSP値をSP(W)[cal/cm3]1/2とし、前記熱可塑性樹脂のSP値をSP(B)[cal/cm3]1/2としたとき、
SP(B)-SP(W)≧0.6
であることを特徴とするマイクロ流路デバイス。 A microchannel device in which a channel sandwiched between channel walls is formed inside a porous base material,
The channel wall forming material forming the channel wall contains a thermoplastic resin and wax,
When the abundance ratio of wax on the surface side of the porous base material in the channel wall is represented by X, and the abundance ratio of wax present in the pores inside the porous base material is represented by Y,
X<Y
and
In the entire channel wall forming material, the content ratio of the wax is 13.1% by mass or more and 70.0% by mass or less,
When the SP value of the wax is SP (W) [cal/cm 3 ] 1/2 , and the SP value of the thermoplastic resin is SP (B) [cal/cm 3 ] 1/2 ,
SP(B)-SP(W)≧0.6
A microfluidic device characterized by:
SP(B)-SP(W)≧1.0
を満たす請求項1に記載のマイクロ流路デバイス。 The above SP(W) and the above SP(B) have the following formula: SP(B)-SP(W)≧1.0
The microchannel device according to claim 1, which satisfies the following.
前記多孔質基材の表面に、電子写真方式で、熱可塑性樹脂およびワックスを含有する流路壁形成材料を載せて、前記多孔質基材の表面に流路パターンを形成する工程、および
前記流路パターンに含有される前記ワックスを熱により溶融させて、前記ワックスを前記多孔質基材の内部に浸透させて、前記多孔質基材の内部に流路壁を形成する工程、
を有し、
前記流路壁形成材料の全体において、前記ワックスの含有比率が13.1質量%以上70.0質量%以下であり、
前記ワックスのSP値をSP(W)[cal/cm3]1/2とし、前記熱可塑性樹脂のSP値をSP(B)[cal/cm3]1/2としたとき、
SP(B)-SP(W)≧0.6
であることを特徴とするマイクロ流路デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a microchannel device in which a channel sandwiched between channel walls is formed inside a porous base material, the method comprising:
a step of placing a channel wall forming material containing a thermoplastic resin and wax on the surface of the porous base material using an electrophotographic method to form a channel pattern on the surface of the porous base material; melting the wax contained in the channel pattern by heat and allowing the wax to penetrate into the porous base material to form a channel wall inside the porous base material;
has
In the entire channel wall forming material, the content ratio of the wax is 13.1% by mass or more and 70.0% by mass or less,
When the SP value of the wax is SP (W) [cal/cm 3 ] 1/2 , and the SP value of the thermoplastic resin is SP (B) [cal/cm 3 ] 1/2 ,
SP(B)-SP(W)≧0.6
A method for manufacturing a microfluidic device, characterized in that:
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