JP5693925B2 - 樹脂型、成形体、及び成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
条件(1):前記転写対象を構成する材料のうちの前記樹脂成分(b)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(B)を形成した後、形成した前記樹脂層(B)の前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X1)との差の絶対値が20°〜60°である。
条件(2):前記静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X2)との差((Y1)−(X2))が20°〜60°である。
条件(1):前記転写対象を構成する材料のうちの前記樹脂成分(b)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(B)を形成した後、形成した前記樹脂層(B)の前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X1)との差の絶対値が20°〜60°である。
条件(2):前記静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X2)との差((Y1)−(X2))が20°〜60°である。
本発明の樹脂型は、樹脂成分(a)を含む材料からなり、表面上にパターン形成用の微細形状が形成され、前記微細形状を、樹脂成分(b)を含む材料からなる転写対象に転写するためのナノインプリント用のものであり、樹脂成分(a)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(A)を形成した後、形成した樹脂層(A)の平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(X1)が、下記条件(1)を満たすものである。
条件(1):転写対象を構成する材料のうちの樹脂成分(b)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(B)を形成した後、形成した樹脂層(B)の平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(Y1)と静的接触角(X1)との差の絶対値が20°〜60°である。
条件(2):静的接触角(Y1)と静的接触角(X2)との差((Y1)−(X2))が20°〜60°である。
本発明の樹脂型は、構成する材料のうちの樹脂成分(a)が熱可塑性樹脂からなるものである場合(即ち、表面上の微細形状が熱ナノインプリントによって形成される場合)には、以下のように製造することができる。まず、所望の凹凸パターンが形成された金型を用意する(図2A参照)。この金型の材料としては、例えば、シリコン、石英、SiC、ニッケル、タンタルなどの金属、グラッシーカーボンなどを挙げることができる。次に、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを用意する。熱可塑性樹脂としては、上述した、環状オレフィン系樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリスチレン樹脂などを挙げることができる。図2Aは、凹凸パターン15が形成された金型1を模式的に示す断面図である。
本発明の樹脂型は、熱ナノインプリントまたは光ナノインプリントによって、転写対象の表面(樹脂表面)に凹凸形状を有する成形体を得るために用いることができる。この成形体としては、具体的には、光ディスク成形体、光ファイバー、カメラ用レンズ、オーバーヘッドプロジェクター用レンズ、LBP用Fθレンズ、プリズム、液晶表示素子(LCD)、光拡散板、導光板、偏光フィルム、位相差フィルム、輝度向上フィルム、集光フィルム等の光学成形品;液体薬品容器、アンプル、輸液用バッグ、点眼薬容器、半導体用ウエハ格納容器等の各種清浄容器;注射器、医療用輸液チューブ等の医療器材;シリコン、サファイヤなどの基板加工用のレジストマスクなどを挙げることができる。
本発明の成形体は、本発明の樹脂型の表面上に形成された微細形状が転写されて得られるものである。即ち、本発明の樹脂型の表面上に形成された微細形状が転写された転写対象からなるものである。このような成形体は、「転写対象から容易に離型可能であり、その表面が親水化処理された場合にも表面の微細形状の精度が良好な樹脂型」を用いて形成されるものであるため、良好な微細パターンを有するものである。
本発明の成形体の製造方法は、樹脂成分(a)を含む材料からなり表面上にパターン形成用の微細形状が形成された樹脂型を用い、この樹脂型の微細形状を、樹脂成分(b)を含む材料からなる転写対象に転写することによって、樹脂型の微細形状の反転形状がその表面に形成された成形体を得る成形体の製造方法であって、樹脂型として、樹脂成分(a)を、平滑面を有する基材の平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(A)を形成した後、形成した樹脂層(A)の平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(X1)が、下記条件(1)を満たす樹脂型を用いる方法である。
条件(1):転写対象を構成する材料のうちの樹脂成分(b)を、平滑面を有する基材の平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(B)を形成した後、形成した樹脂層(B)の平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(Y1)と静的接触角(X1)との差の絶対値が20°〜60°である。
条件(2):静的接触角(Y1)と静的接触角(X2)との差((Y1)−(X2))が20°〜60°である。
JIS R 3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」の中の「静滴法」に準拠して下記の方法で静的接触角を測定した。静的接触角の測定は、協和界面科学社製の「AUTO SLIDING ANGLE SA−30DM」を使用して計測した。まず、熱可塑性樹脂の静的接触角の測定方法を説明する。
親水化処理後の静的接触角は、上記[静的接触角]の評価の方法と同様にして樹脂層を形成した後、この樹脂層の表面(平滑面)を親水化処理し、親水化処理した樹脂層の表面に液滴を配置して角度θを測定(計測)した。表3に、実施例及び比較例で使用した樹脂の、UVオゾン処理またはプラズマ処理後における静的接触角(°)を示す。親水化処理によって静的接触角は小さくなった。
ガラス転移温度(Tg)は、セイコー電子工業社製の示差走査熱量分析計(型式「EXSTAR6000」と「DSC6200」)を用いて室温から200℃まで昇温するときの吸熱ピークから求めた。軟化温度(Tm)は、セイコー電子工業社製の応力歪測定機能付熱的機械分析計(型式「EXSTAR6000」と「TMA/SS6000」)を用い、樹脂に石英プローブ先端を一定荷重で押し付けた状態で上記型式「TMA/SS6000」の加熱炉内に入れ、上記石英プローブ及び樹脂を昇温し、上記樹脂が軟化して石英プローブ先端がめり込む挙動を観測して求めた。なお、熱可塑性樹脂の場合は、ガラス転移温度(Tg)または軟化温度(Tm)を測定した。光硬化性樹脂の場合は、硬化させた後の樹脂におけるガラス転移温度(Tg)を測定した。
実施例、比較例のようにして、表面に微細形状が形成されている樹脂型と転写対象とをそれぞれ用意した。次に、転写対象と樹脂型の表面(微細形状面)が接触するように重ね合わせ、その後、樹脂型を転写対象に押し付けた後、樹脂型を転写対象から引き離した。このようにしてインプリントを行った。樹脂型を転写対象から引き離したときの剥離性を評価した。評価基準は、樹脂型を転写対象から剥がすことができない場合、または、剥がせたとしても転写対象の微細形状が破損している場合を不良「B」とし、樹脂型を転写対象から離型可能で、かつ、転写対象の微細形状に破損が認められない場合を良好「G」とした。表4には、実施例及び比較例で使用した樹脂毎のインプリント条件を示す。なお、転写対象の樹脂が光硬化樹脂(表5、表6参照)である場合には、光硬化させる前の塗膜の状態の転写対象に樹脂型を押し付けた後、上記塗膜に対して表4に示す条件で光を照射して硬化させ、その後、樹脂型を転写対象から引き離した。また、転写対象の樹脂が熱可塑性樹脂(表5、表6参照)である場合には、塗膜を真空乾燥させた後の膜である転写対象に対して、表4に示す条件で加熱、加圧、圧力保持、冷却する工程を経ることによって、樹脂型を押し付けた後、樹脂型を転写対象から引き離した。なお、表5中、UVオゾン処理を行った場合には処理時間(秒)を示す。プラズマ処理を行った場合には「O2、15Pa下、20W、1分間」または「N2、15Pa下、50W、1分間逆スパッタ」と示す。
樹脂型の微細形状の精度の評価は、親水化処理前後の樹脂型の微細形状の高さ(深さ)を、日本電子社製の電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)(型式「JSM−6700F」)を使用して、観察倍率10万倍の画像を得、得られた画像における微細形状の高さ(深さ)を計測して行った。具体的には、親水化処理前における微細形状の高さに対する、「親水化処理前における微細形状の高さと親水化処理後における微細形状の高さの差」の割合(%)が20%超の場合を不良「B」、20%以下の場合を良好「G」とした。以下、この割合を「微細形状変化率」と記す場合がある。なお、表5、表6中、親水化処理を行っていない場合には「−」と示す。本評価は、表5、表6中、「樹脂型微細形状精度」と示す。
直径220nm(精度±10%)、深さ200nm(精度±5%)のホール状パターンが形成されたシリコン製の金型を用い、熱ナノインプリント法によって環状オレフィン系樹脂(シクロオレフィンポリマー(COP);オプティス社製の商品名「ZF−16」)フィルムに上記パターンを転写した。具体的には、まず、図2Aに示すようにシリコン製の金型1を用意した。次に、図2Bに示すように、樹脂フィルム3上に、ホール状パターンが形成された面が上記樹脂フィルム3に接触するようにシリコン製の金型1を配置した。その後、SCIVAX社製の熱ナノインプリント装置「VX−2000」のプレスステージにセットした。その後、プレス板温度195℃、プレスステージ温度195℃、圧力1.5MPa、圧力保持時間60秒、冷却温度100℃の条件で、上記樹脂フィルム(熱可塑性樹脂(1)(ZF−16))にインプリントを行った(上記樹脂フィルムに上記金型を押し付けた)。その後脱圧して、プレスステージから取り出し(図2C参照)、上記樹脂フィルム3(樹脂型5)を上記金型1から離型した。このようにして、上記金型のホール状パターンが転写されたフィルム(直径215nm、深さ204nmのホール状パターンが形成された樹脂型5)を得た(図2D参照)。その後、得られた樹脂型の微細形状面(表面)にダイキン社製の離型剤「オプツールDSX」を滴下してその全面に塗布した。その後、風乾させ、100℃のホットプレート上で10分間ベークした。ベーク後、フッ素系溶剤「デムナムソルベント(ダイキン社製)」で余分な離型剤を洗浄して(洗い落として)樹脂型を得た。一方、転写対象として、縦100mm×横100mm×厚み1mmのポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)からなるシート(熱可塑性樹脂(6))を使用した。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
親水化処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして樹脂型を得た。親水化処理はUVオゾン処理を行った。具体的には、UVオゾン処理は、アイグラフィックス社製のUVオゾン洗浄装置「OC−2506(オゾン分解装置OCA−150L−D付き)」を使用し、低圧水銀灯を用い、オゾン存在下、照射距離10mm、UVオゾン処理時間60秒の条件で樹脂型にUV照射を行った。なお、UVオゾン洗浄装置内の排気時間は2分間とした。親水化処理後、樹脂型の表面である微細形状面(UV照射面)にダイキン社製の離型剤「オプツールDSX」を滴下してその全面に塗布した。その後、風乾させ、100℃のホットプレート上で10分間ベークした。ベーク後、フッ素系溶剤「デムナムソルベント(ダイキン社製)」で余分な離型剤を洗浄して(洗い落として)樹脂型を得た。
表5に示す樹脂を用いたこと、及び、表5に示す処理時間でUVオゾン処理を行ったこと以外は、実施例2と同様にして各樹脂型及び転写対象としての各シートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
表5に示す樹脂を用いたこと、表5に示す処理時間でUVオゾン処理を行ったこと、及び、転写対象として四国化工社製の商品名「HC−31」(縦100mm×横100mm×厚み0.1mmのシート)を使用したこと以外は、実施例2と同様にして樹脂型及び転写対象としてのシートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
直径220nm(精度±10%)、深さ200nm(精度±5%)のホール状パターンが形成された石英製の金型を用い、UVナノインプリント法によって光硬化樹脂にホール状パターンを転写して樹脂型を得た。
表5に示す樹脂を用いたこと、表5に示す処理時間でUVオゾン処理を行ったこと、及び、転写対象として、縦100mm×横100mm×厚み0.1mmのPETフィルム上に、光硬化樹脂(1)をバーコーターにより塗工して塗膜を形成したシート(上記塗膜を光硬化させる前のシート)を使用したこと以外は、実施例2と同様にして各樹脂型及び転写対象としての各シートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
表5に示す樹脂を用いたこと、及び、転写対象として、縦100mm×横100mm×厚み0.1mmのPETフィルム上に、表5に示す光硬化樹脂をバーコーターにより塗工して塗膜を形成したシート(上記塗膜を光硬化させる前のシート)を使用したこと以外は実施例1と同様にして樹脂型を得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
表5に示す樹脂を用いたこと以外は、実施例6と同様にして樹脂型を得た。また、実施例7と同様にして転写対象としてのシートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
プラズマ処理(親水化処理)を行ったこと以外は、実施例2と同様にして樹脂型を得た。プラズマ処理は、神鋼精機社製のプラズマエッチング装置「EXAM」を使用し、酸素ガス(圧力15Pa)、パワー20W、処理時間1分間の条件でRIE処理することにより行った。本条件を、表5中、「O2、15Pa下、20W、1分間」と示す。
芝浦メカトロニクス社製のスパッタリング装置「CFS−4ES」を使用し、窒素ガス(圧力0.5Pa)、パワー50W、処理時間1分間の条件で逆スパッタ処理によりプラズマ処理を行ったこと以外は、実施例2と同様にして樹脂型を得た。本条件を、表5中、「N2、0.5Pa下、50W、1分間逆スパッタ」と示す。
表6に示す樹脂を用いたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂型を得た。一方、転写対象については、比較例1では実施例2と同様にして転写対象としてのシートを得た。比較例6では実施例4と同様にして転写対象としてのシートを得た。比較例7では実施例6と同様にして転写対象としてのシートを得た。比較例10、11、15、16では実施例7と同様にして転写対象としてのシートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
UVオゾン処理時間を表6に示す時間に変えたこと、及び、表6に示す樹脂を用いたこと以外は、実施例2と同様にして樹脂型を得た。一方、転写対象については、比較例2〜5では実施例2と同様にして転写対象としてのシートを得た。比較例12、13では、表6に示す樹脂を用いたこと以外は、実施例7と同様にして転写対象としてのシートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
直径220nm(精度±10%)、深さ200nm(精度±5%)のホール状パターンが形成された石英製の金型を用い、UVナノインプリント法によって光硬化樹脂にホール状パターンを転写して樹脂型を得た。
比較例8と同様にして樹脂型を得た。一方、転写対象については、実施例7と同様にして転写対象としてのシートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
表6に示す樹脂を用いたこと以外は比較例8と同様にして樹脂型を得た。一方、転写対象については、実施例7と同様にして転写対象としてのシートを得た。そして、これら(樹脂型、シート)を用いて上記評価を行った。
Claims (16)
- 樹脂成分(a)を含む材料からなり、表面上にパターン形成用の微細形状が形成され、前記微細形状を、樹脂成分(b)を含む材料からなる転写対象に転写するためのナノインプリント用の樹脂型であって、前記樹脂成分(a)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(A)を形成した後、形成した前記樹脂層(A)の前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(X1)が、下記条件(1)を満たす樹脂型。
条件(1):前記転写対象を構成する材料のうちの前記樹脂成分(b)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(B)を形成した後、形成した前記樹脂層(B)の前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X1)との差の絶対値が20°〜60°である。 - 微細形状が形成されている前記表面が親水化処理されて得られる請求項1に記載の樹脂型。
- 前記樹脂層(A)を形成した後、形成した前記樹脂層(A)の前記平滑面を親水化処理し、親水化処理した前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(X2)が、下記条件(2)を満たす請求項2に記載の樹脂型。
条件(2):前記静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X2)との差((Y1)−(X2))が20°〜60°である。 - 前記親水化処理として、UVオゾン処理を行う請求項2または3に記載の樹脂型。
- 前記親水化処理として、コロナ放電処理を行う請求項2または3に記載の樹脂型。
- 前記親水化処理として、プラズマ放電処理を行う請求項2または3に記載の樹脂型。
- 前記表面が、離型剤処理されて得られる請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂型。
- 前記樹脂成分(a)は、熱可塑性樹脂を含むものであり、
前記表面上の微細形状が熱ナノインプリントによって形成された請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂型。 - 前記熱可塑性樹脂が、環状オレフィン系樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、及び、ポリスチレン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である請求項8に記載の樹脂型。
- 前記樹脂成分(a)は、光硬化性樹脂を含むものであり、
前記表面上の微細形状が光ナノインプリントによって形成された請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂型。 - 前記光硬化性樹脂が、直鎖状ビニルエーテル化合物、脂環ビニルエーテル化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物、及び、アクリル化合物からなる群より選択される少なくとも1種の硬化性化合物に由来する構造単位を含むものである請求項10に記載の樹脂型。
- 熱ナノインプリント用である請求項1〜11のいずれか一項に記載の樹脂型。
- 光ナノインプリント用である請求項1〜11のいずれか一項に記載の樹脂型。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の樹脂型の表面上に形成された微細形状が転写されて得られる成形体。
- 樹脂成分(a)を含む材料からなり、表面上にパターン形成用の微細形状が形成された樹脂型を用い、前記樹脂型の前記微細形状を、樹脂成分(b)を含む材料からなる転写対象に転写することによって、前記樹脂型の前記微細形状の反転形状がその表面に形成された成形体を得る成形体の製造方法であって、
前記樹脂型として、前記樹脂成分(a)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(A)を形成した後、形成した前記樹脂層(A)の前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(X1)が、下記条件(1)を満たす樹脂型を用いる成形体の製造方法。
条件(1):前記転写対象を構成する材料のうちの前記樹脂成分(b)を、平滑面を有する基材の前記平滑面上に塗布して、乾燥させるか、または、光を照射することで平滑面を有する樹脂層(B)を形成した後、形成した前記樹脂層(B)の前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X1)との差の絶対値が20°〜60°である。 - 前記樹脂型として、微細形状が形成されている前記表面が親水化処理されて得られ、かつ、前記樹脂層(A)を形成した後、形成した前記樹脂層(A)の前記平滑面を親水化処理し、親水化処理した前記平滑面上に3μLの水を配置して、JIS R 3257に準拠して測定される静的接触角(X2)が、下記条件(2)を満たす樹脂型を用いる請求項15に記載の成形体の製造方法。
条件(2):前記静的接触角(Y1)と前記静的接触角(X2)との差((Y1)−(X2))が20°〜60°である。
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