JP5970755B2

JP5970755B2 - Fine through-hole molding apparatus, method for producing fine through-hole molded product, and mist forming filter produced by the method

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Publication number: JP5970755B2
Application number: JP2011160346A
Authority: JP
Inventors: 田務夫山; 田浩藤; 沼宏之長; 将志関; 永武彌; 口鉄也田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: JP2013022689A

Description

本発明は、合成樹脂からなる基材シートに多数の微細貫通孔を形成するための微細貫通孔成形装置、微細貫通孔成形装置を用いて多数の微細貫通孔を有する微細貫通孔成形品を製造する微細貫通孔成形品の製造方法、およびこのような微細貫通孔成形品の製造方法によって製造されたミスト形成用フィルターに関する。 The present invention manufactures a fine through-hole molded product having a large number of fine through-holes by using the fine through-hole molding device for forming a large number of fine through-holes in a base sheet made of a synthetic resin. The present invention relates to a method for producing a fine through-hole molded product, and a mist forming filter produced by such a method for producing a fine through-hole molded product.

従来、金属シートに対して多数の微細な貫通孔を形成することが行われている。この場合、まず金属シートにフォトリソグラフィ法によって所定のパターンをパターニングし、その後、これに化学エッチングまたはドライエッチングを施すことにより、多数の貫通孔を形成するのが一般的である。またレーザービーム、電子ビーム、中性子ビームで貫通孔をあける方法もある。 Conventionally, many fine through holes are formed in a metal sheet. In this case, it is common to first pattern a predetermined pattern on a metal sheet by photolithography, and then perform chemical etching or dry etching on this to form a large number of through holes. There is also a method of making a through hole with a laser beam, an electron beam, or a neutron beam.

しかしながら、このような方法を用いた場合、加工上の制約を受けることにより、微細な貫通孔の形状を機能用途に合わせて自在に設定することは困難である。また、対象となるシートはガラス、半導体、金属等に限られる。さらに、貫通孔を形成するための工程数が多いため、多数の製造装置を用いる必要がある（例えば、特開平５−２８９１２号公報）。 However, when such a method is used, it is difficult to freely set the shape of the fine through-hole according to the functional application due to processing restrictions. Moreover, the sheet | seat used as object is restricted to glass, a semiconductor, a metal, etc. Furthermore, since there are many processes for forming a through-hole, it is necessary to use many manufacturing apparatuses (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 5-28912).

一方、合成樹脂製のシートに多数の微細な（例えば直径１００μｍ以下の）貫通孔を形成しようとする場合、ナノインプリント技術（金型に形成された微細な凹凸を樹脂材料上に転写する技術）を用いることも考えられる。しかしながら、ナノインプリント技術を用いた場合、樹脂材料表面に微細な凹凸を形成することはできるが、樹脂材料を貫通する貫通孔を形成することはできない。 On the other hand, when a large number of fine (for example, diameter of 100 μm or less) through-holes are to be formed in a synthetic resin sheet, a nanoimprint technique (a technique for transferring fine irregularities formed on a mold onto a resin material) is used. It can also be used. However, when the nanoimprint technique is used, fine unevenness can be formed on the surface of the resin material, but a through-hole penetrating the resin material cannot be formed.

また、合成樹脂製のシートに多数の微細な貫通孔を形成する場合、射出成形方法を用いることも考えられる。しかしながら、この場合、金型内で溶融樹脂がうまく流動せず、微細な貫通孔を形成することはできない。さらに、圧縮成形方法を用いたとしても、同様に微細な貫通孔を形成することはできない。このように、合成樹脂製のシートに多数の微細な貫通孔を形成することは容易でない。 Moreover, when forming many fine through-holes in a synthetic resin sheet, it is also conceivable to use an injection molding method. However, in this case, the molten resin does not flow well in the mold, and fine through holes cannot be formed. Furthermore, even if the compression molding method is used, it is not possible to form fine through holes in the same manner. As described above, it is not easy to form a large number of fine through holes in a synthetic resin sheet.

ところで、本出願人は、特開２０１０−１３７３１３号公報において、超音波振動する突状部を有する超音波成形型を用いて、合成樹脂からなる基材シートに多数の微細貫通孔を形成することが提案している。 By the way, this applicant forms many fine through-holes in the base material sheet | seat which consists of a synthetic resin using the ultrasonic shaping | molding die which has a protruding part which ultrasonically vibrates in Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-137313. Has proposed.

特開平５−２８９１２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-28912 特開２０１０−１３７３１３号公報JP 2010-137313 A

特開２０１０−１３７３１３号公報で提案されている微細貫通孔成形装置は、超音波振動する突状部を合成樹脂からなる基材シートに当接させて、超音波振動のエネルギーを熱エネルギーに変えて基材シートを局部的に溶融させて、突状部の形状を基材シートに賦型することにより、基材シートに多数の微細貫通孔を形成するものである。しかしながら、形成しようとする微細孔の直径が小さかったり孔数が多い場合に、貫通孔を形成するのに時間を要する場合があった。 The fine through-hole forming apparatus proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-137313 makes the ultrasonic vibration vibrate contact with a base material sheet made of a synthetic resin, thereby converting the energy of ultrasonic vibration into thermal energy. The base sheet is melted locally, and the shape of the protruding portion is formed on the base sheet, thereby forming a large number of fine through holes in the base sheet. However, when the diameter of the fine hole to be formed is small or the number of holes is large, it may take time to form the through hole.

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、簡易かつ短時間に、合成樹脂のシートに多数の微細な貫通孔を容易に形成することが可能な微細貫通孔成形装置、微細貫通孔成形品の製造方法、およびこのような方法を用いて作成されたミスト形成用フィルターを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and a fine through-hole forming apparatus capable of easily forming a large number of fine through-holes in a synthetic resin sheet in a simple and short time. It aims at providing the manufacturing method of a through-hole molded article, and the filter for mist formation produced using such a method.

本発明による微細貫通孔成形装置は、受台と、
受台上に保持され、耐熱性を有するとともに合成樹脂製の基材シートを支持するバックシートと、
バックシート上方に配置され、下方部に多数の突状部を有する超音波成形型と、
を備えた微細貫通孔成形装置であって、
前記受台は、受台上面を所望の温度に加温して、前記バックシート上方に配置された基材シートを所望の温度に加熱できる温度制御装置を備え、
前記超音波成形型は、上下方向に移動可能となり、かつ前記突状部が超音波振動し、
前記受台を加温して、前記基材シートを、合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度付近まで加熱するとともに、前記超音波成形型が下降して、前記突状部が前記基材シートに当接し、基材シートを振動加熱して基材シートを振動加熱し、
前記突状部を基材シート下面まで貫入させ、基材シートに多数の微細貫通孔を形成することを特徴とするものである。 A fine through-hole forming apparatus according to the present invention includes a cradle,
A back sheet held on a cradle and having heat resistance and supporting a base sheet made of synthetic resin;
An ultrasonic molding die disposed above the backsheet and having a number of protrusions on the lower part;
A fine through-hole forming apparatus comprising:
The cradle includes a temperature control device capable of heating the upper surface of the cradle to a desired temperature and heating the base sheet disposed above the back sheet to a desired temperature,
The ultrasonic mold is movable in the vertical direction, and the protruding portion is ultrasonically vibrated,
While heating the cradle, the base sheet is heated to near the glass transition temperature or softening temperature of the synthetic resin, the ultrasonic mold is lowered, and the projecting portion becomes the base sheet. Abutting, vibrating and heating the base sheet to vibrate the base sheet,
The protruding portion is penetrated to the lower surface of the base material sheet to form a large number of fine through holes in the base material sheet.

また、本発明の別の実施形態による微細貫通孔形成品の製造方法は、上記微細貫通孔成形装置を用いて、微細貫通孔形成品を製造する方法であって、
受台上に耐熱性を有するバックシートを保持する工程と、
前記バックシート上に合成樹脂製の基材シートを支持する工程と、
前記受台を加温して、前記基材シートを、合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度付近まで加熱する工程と、
バックシート上方に予め配置され、下方部に多数の突状部を有する超音波成形型を、下降させて、超音波振動する突状部を前記基材シートに当接させて、基材シートを振動加熱し、突状部が当接した部分の基材シートを軟化ないし溶融させる工程と、
前記超音波成形型をさらに下降させて、軟化ないし溶融した基材シートに前記突状部を貫入させて多数の微細貫通孔を形成する工程と、
を備えることを特徴とするものである。 Moreover, the manufacturing method of the fine through-hole formed product according to another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a fine through-hole formed product using the fine through-hole forming device,
A step of holding a heat-resistant back sheet on the cradle;
A step of supporting a base sheet made of synthetic resin on the back sheet;
Heating the cradle and heating the base sheet to near the glass transition temperature or softening temperature of the synthetic resin;
An ultrasonic molding die that is arranged in advance above the back sheet and has a large number of protrusions on the lower part is lowered, and the protrusions that vibrate ultrasonically are brought into contact with the base sheet, and the base sheet is The process of softening or melting the base sheet of the portion where the projecting portion abuts by vibration heating,
Further lowering the ultrasonic molding die, penetrating the protruding portion into a softened or melted base sheet to form a number of fine through holes; and
It is characterized by providing.

また、本発明の別の実施形態によれば、上記の製造方法により得られる微細貫通孔形成品も提供される。 Moreover, according to another embodiment of this invention, the micro through-hole formation goods obtained by said manufacturing method are also provided.

さらに、本発明の別の実施態様によれば、合成樹脂製の基材シートに多数の微細貫通孔が形成されたミスト形成用フィルターであって、前記貫通孔の直径が、基材シートの表裏において異なっており、一方の面の直径が１〜１０μｍであり、他方の面の直径が２０〜８０μｍであることを特徴とするミスト形成用フィルターも提供される。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, there is provided a mist forming filter in which a number of fine through holes are formed in a base sheet made of a synthetic resin, wherein the diameter of the through holes is the front and back of the base sheet. A mist-forming filter is also provided in which the diameter of one surface is 1 to 10 μm and the diameter of the other surface is 20 to 80 μm.

また、本発明の別の実施態様によれば、超音波振動子を振動させて液体をミスト化するミスト発生装置であって、前記超音波振動子とミスト発生口との間に、上記のミスト形成用フィルターが設けられていることを特徴とするミスト発生装置も提供される。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a mist generating device that oscillates an ultrasonic vibrator to mist a liquid, wherein the mist is provided between the ultrasonic vibrator and a mist generating port. There is also provided a mist generator characterized in that a forming filter is provided.

本発明の微細貫通孔成形装置によれば、受台が温度制御装置により昇温して基材シートを、合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度まで加熱するとともに、超音波振動する突状部が基材シートに当接し、基材シートを振動加熱して基材シートを振動加熱するため、突上部が基材シートに当接してから、突状部が基材シート下方まで貫入させるまでを短時間で行うことができる。そのため、簡易かつ短時間に、合成樹脂のシートに多数の微細な貫通孔を容易に形成することができる。 According to the fine through-hole forming device of the present invention, the cradle is heated by the temperature control device to heat the base sheet to the glass transition temperature or the softening temperature of the synthetic resin, and the protruding portion that ultrasonically vibrates Since the base sheet is vibrated and heated by abutting on the base sheet and the base sheet is vibrated and heated, it takes a short time for the protruding portion to contact the base sheet until the projecting portion penetrates the base sheet. Can be done in time. Therefore, a large number of fine through holes can be easily formed in the synthetic resin sheet in a simple and short time.

また、本発明の微細貫通孔成形装置によれば、従来の金属製のミスト形成用フィルターと同等の性能を有する多数の微細な貫通孔を有する微細貫通孔成形品を再現性良く得ることができる。また、超音波成形型の形状を自在に設計することができるので、微細貫通孔成形品の貫通孔を任意の形状で任意の位置に形成することができる。 Further, according to the fine through-hole forming apparatus of the present invention, a fine through-hole molded product having a large number of fine through-holes having performance equivalent to that of a conventional metal mist forming filter can be obtained with good reproducibility. . Further, since the shape of the ultrasonic mold can be freely designed, the through hole of the fine through hole molded product can be formed in an arbitrary shape and at an arbitrary position.

本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置を示す概略正面図。The schematic front view which shows the fine through-hole shaping | molding apparatus by one embodiment of this invention. 図１の微細貫通孔成形装置の一部を拡大した拡大概略正面図。The enlarged schematic front view which expanded a part of fine through-hole shaping | molding apparatus of FIG. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を示す正面図。The front view which shows the ultrasonic shaping | molding die of the fine through-hole shaping | molding apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を示す底面図（図３のIV方向矢視図）。The bottom view which shows the ultrasonic shaping | molding die of the fine through-hole shaping | molding apparatus by one embodiment of this invention (IV direction arrow line view of FIG. 3). 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を示す垂直断面図（図４のV−V線断面図）。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4) illustrating the ultrasonic forming die of the fine through-hole forming apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を作製する方法を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the method of producing the ultrasonic shaping | molding die of the fine through-hole shaping | molding apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を作製する方法を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the method of producing the ultrasonic shaping | molding die of the fine through-hole shaping | molding apparatus by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法を示す概略図。Schematic which shows the manufacturing method of the fine through-hole molded article by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法において、超音波成形型の突状部先端の挙動を示す図。The figure which shows the behavior of the front-end | tip part of an ultrasonic shaping | molding die in the manufacturing method of the fine through-hole molded article by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品を示す平面図。The top view which shows the fine through-hole molded article by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品を示す垂直断面図（図１０のXI−XI線断面図）。The vertical sectional view which shows the fine through-hole molded article by one embodiment of the present invention (the XI-XI line sectional view of Drawing 10). 本発明の一実施の形態によるミスト発生装置の一部を拡大した拡大概略正面図。The enlarged schematic front view which expanded a part of mist generator by one embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１〜図８は本発明の一実施の形態を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 8 are diagrams showing an embodiment of the present invention.

＜微細貫通孔成形装置＞
まず、図１により微細貫通孔成形品を成形する微細貫通孔成形装置の全体構成について説明する。 <Micro through-hole forming device>
First, the overall configuration of a fine through-hole forming apparatus for forming a fine through-hole molded product will be described with reference to FIG.

図１に示すように、微細貫通孔成形装置１０は、固定された受台１１と、受台１１上に保持され、耐熱性を有するとともに合成樹脂からなる基材シート２０を支持するバックシート１２とを備えている。 As shown in FIG. 1, a fine through-hole forming apparatus 10 includes a fixed cradle 11 and a back sheet 12 that is held on the cradle 11 and has a heat resistance and supports a base sheet 20 made of synthetic resin. And.

受台１１は、温度制御装置１６により、その上面を所望の温度に加熱できるようになっており、後記するバックシート１２を介して基材シート２０を加熱できるようになっている。 The upper surface of the cradle 11 can be heated to a desired temperature by the temperature control device 16, and the base sheet 20 can be heated via the back sheet 12 described later.

バックシート１２は、耐熱性を有する（溶融温度が２５０℃以上である）とともに弾性変形により振動を吸収する振動吸収性及び貫入圧に抗して接触圧を発生するスプリングバック性を有することが好ましい。またバックシート１２は、基材シート２０に対して剥離性に優れているものであることが好ましい。このようなバックシート１２としては、例えばポリイミド、ポリテトラフルオロテチレン（ＰＴＦＥ）のシート、フッ素コーティングされた層やシリコン樹脂コーティングされた層（バックシート剥離層）１２ａを有する耐熱プラスチックのシート等、またはこれらを積層して組合せたもの等を用いることができる。 The back sheet 12 preferably has heat resistance (melting temperature is 250 ° C. or higher) and vibration absorption to absorb vibration by elastic deformation and spring back to generate contact pressure against the penetration pressure. . Further, the back sheet 12 is preferably excellent in peelability with respect to the base sheet 20. As such a back sheet 12, for example, a sheet of polyimide, polytetrafluoroethylene (PTFE), a heat-resistant plastic sheet having a fluorine-coated layer or a silicon resin-coated layer (back sheet release layer) 12a, etc. Or what laminated | stacked and combined these etc. can be used.

一方、基材シート２０は、超音波により溶融する性質を有する熱溶融性プラスチックからなっているが、ある程度の剛性および耐熱性を有することが好ましい。この場合、基材シート２０の溶融温度は、バックシート１２の溶融温度より５０℃以上低いことが好ましい。仮に基材シート２０の溶融温度とバックシート１２の溶融温度とが近い場合、基材シート２０の成形時に、バックシート１２が熱変形してしまうからである。このような基材シート２０の材料としては、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、非晶質ポリエチレンテレフタレート（Ａ−ＰＥＴ）、結晶性ポリエチレンテレフタレート、延伸性ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸エステル重合体（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ等を用いることができる。その他、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ等の熱可塑性プラスチックを適用することもできる。なお、基材シート２０の厚みは任意であるが、後述する超音波成形型３０の振動幅および超音波成形型３０の上下方向の位置精度から考えて、１０μｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。 On the other hand, the base sheet 20 is made of a heat-melting plastic having a property of being melted by ultrasonic waves, but preferably has a certain degree of rigidity and heat resistance. In this case, the melting temperature of the base sheet 20 is preferably lower by 50 ° C. or more than the melting temperature of the back sheet 12. This is because if the melting temperature of the base sheet 20 and the melting temperature of the back sheet 12 are close, the back sheet 12 is thermally deformed when the base sheet 20 is formed. Examples of the material of the base sheet 20 include polycarbonate (PC), amorphous polyethylene terephthalate (A-PET), crystalline polyethylene terephthalate, stretchable polyethylene terephthalate, methacrylate polymer (PMMA), polystyrene ( PS), ABS, etc. can be used. In addition, thermoplastics such as PE, PP, and PVC can also be applied. In addition, although the thickness of the base material sheet 20 is arbitrary, it is preferable to set it as about 10 micrometers-10 mm in view of the vibration width of the ultrasonic molding die 30 mentioned later and the positional accuracy of the ultrasonic molding die 30 in the vertical direction.

また、微細貫通孔成形装置には、図１に示すように、バックシート１２内を貫通する吸引部１３が設けられている。この吸引部１３を介して真空吸引することにより、基材シート２０をバックシート１２上に固定保持できるようになっている。 Further, as shown in FIG. 1, the fine through-hole forming apparatus is provided with a suction portion 13 that penetrates through the back sheet 12. The substrate sheet 20 can be fixed and held on the back sheet 12 by vacuum suction through the suction unit 13.

さらにバックシート１２の上方には、超音波ホーン型からなる超音波成形型３０が配置されている。超音波成形型３０は、ベース部３３と、ベース部３３に取り付けられ、下方部に多数の突状部３１が形成されたホーンヘッド３２とを有している。さらに超音波成形型３０に加熱装置１４が接続されており、加熱装置１４により超音波成形型３０の多数の突状部３１を補助的に加熱できるようになっている。超音波成形型３０が超音波振動することによる加熱に加え、このような加熱装置１４を補助的に用いることにより、超音波成形型３０の突状部３１を効率よく加熱することができる。 Further, an ultrasonic molding die 30 made of an ultrasonic horn mold is disposed above the back sheet 12. The ultrasonic mold 30 includes a base portion 33 and a horn head 32 that is attached to the base portion 33 and has a large number of protruding portions 31 formed in the lower portion thereof. Further, the heating device 14 is connected to the ultrasonic molding die 30, and a large number of the protruding portions 31 of the ultrasonic molding die 30 can be supplementarily heated by the heating device 14. In addition to heating by ultrasonic vibration of the ultrasonic mold 30, the protrusion 31 of the ultrasonic mold 30 can be efficiently heated by using such a heating device 14 as an auxiliary.

また、超音波成形型３０に成形型制御装置１５が接続されている。超音波成形型３０は、この成形型制御装置１５により制御され、上下方向に昇降移動するとともに、上下方向に超音波振動する。この成形型制御装置１５による超音波成形型３０の昇降位置精度および超音波振動の振幅精度は、いずれも１μｍオーダーであることが好ましい。 Further, the mold control device 15 is connected to the ultrasonic mold 30. The ultrasonic mold 30 is controlled by the mold control device 15 and moves up and down in the vertical direction and ultrasonically vibrates in the vertical direction. It is preferable that the raising / lowering position accuracy of the ultrasonic molding die 30 and the amplitude accuracy of ultrasonic vibration by the molding die control device 15 are both on the order of 1 μm.

超音波成形型３０は、成形型制御装置１５により制御され、上下方向に超音波振動しながら下降し、基材シート２０に当接して基材シート２０を振動加熱する。この振動加熱のみによって、基材シート２０を軟化ないし溶融させて超音波成形型３０により基材シート２０を賦型するのには時間を要する。超音波振動のエネルギーを増加させると、振動の振幅も大きくなるため、形成しようとする貫通孔の位置精度が低下してしまう。本発明においては、上記したように、受台が昇温して基材シート２０をガラス転移温度ないし軟化温度付近まで加熱できるため、位置精度を保てるような超音波振動エネルギーを基材シートに付与すれば、容易に基材シートを賦型できる状態（即ち、基材シートが軟化ないし溶融した状態）にすることがでる。その結果、簡易かつ短時間に、合成樹脂のシートに多数の微細な貫通孔を容易に形成することができる。 The ultrasonic mold 30 is controlled by the mold control device 15 and descends while being ultrasonically vibrated in the vertical direction, and comes into contact with the base sheet 20 to vibrate and heat the base sheet 20. It takes time to soften or melt the base sheet 20 only by this vibration heating and mold the base sheet 20 by the ultrasonic forming die 30. When the energy of the ultrasonic vibration is increased, the vibration amplitude is also increased, so that the position accuracy of the through hole to be formed is lowered. In the present invention, as described above, since the base is heated and the base sheet 20 can be heated to near the glass transition temperature or the softening temperature, ultrasonic vibration energy that maintains the positional accuracy is imparted to the base sheet. By doing so, the base sheet can be easily molded (that is, the base sheet is softened or melted). As a result, a large number of fine through holes can be easily formed in the synthetic resin sheet in a simple and short time.

受台１１は、基材シート２０の温度がガラス転移温度ないし軟化温度付近となるように温度制御されるが、好ましくは、合成樹脂の軟化温度よりも少し低い温度となるように制御される。基材シート２０の温度が、合成樹脂の軟化温度以上の温度となると、基材シート２０の加熱されている部分全体が軟化し始める。基材シート２０の超音波成形型３０の突状部３１が当接する部分以外の部分が軟化すると、精度の高い貫通孔が形成できなくなる場合がある。基材シート２０の温度は、軟化温度よりも１〜５０℃、より好ましくは約５〜３０℃低い温度が好適である。 The cradle 11 is temperature-controlled so that the temperature of the base sheet 20 is close to the glass transition temperature or the softening temperature, but is preferably controlled to be a little lower than the softening temperature of the synthetic resin. When the temperature of the base material sheet 20 becomes a temperature equal to or higher than the softening temperature of the synthetic resin, the entire heated portion of the base material sheet 20 starts to soften. If the portion other than the portion with which the protruding portion 31 of the ultrasonic forming die 30 of the base sheet 20 abuts is softened, a highly accurate through hole may not be formed. The temperature of the base material sheet 20 is suitably 1 to 50 ° C., more preferably about 5 to 30 ° C. lower than the softening temperature.

本発明の好ましい実施形態においては、図２に示すように、受台１１は、超音波成形型３０の突状部３１が基材シート３０と当接する領域に対応した領域１１ａが上方に突出している。このような構成とすることにより、受台１１からの熱が、基材シート３０の微細孔が形成される領域（即ち、１１ａの部分に対応する部分）以外の領域に伝達されないようになる。そのため、基材シートの熱による変形等を最小限に抑えることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the cradle 11 has a region 11 a corresponding to a region where the protruding portion 31 of the ultrasonic forming die 30 contacts the base sheet 30 projecting upward. Yes. By setting it as such a structure, the heat from the receiving stand 11 will not be transmitted to area | regions other than the area | region (namely, part corresponding to the part of 11a) in which the micropore of the base material sheet 30 is formed. Therefore, deformation of the base sheet due to heat can be minimized.

バックシート１２上方に配置される基材シート３０が平坦面を維持できるように、受台１１の突出した領域１１ａ以外の領域と基材シート３０とに間にスペーサー１７が設けられていてもよい。スペーサー１７を断熱材で形成することにより、基材シート２０の平滑性を維持しながら、受台１１からの熱が、基材シート３０の微細孔が形成される領域（１１ａの部分に対応する部分）以外の領域に伝達されないようにすることができる。 A spacer 17 may be provided between the base sheet 30 and the area other than the protruding area 11a of the pedestal 11 so that the base sheet 30 disposed above the back sheet 12 can maintain a flat surface. . By forming the spacer 17 with a heat insulating material, the heat from the cradle 11 corresponds to the region (11a portion) where the micropores of the base sheet 30 are formed while maintaining the smoothness of the base sheet 20. It is possible to prevent transmission to areas other than (part).

基材シート２０が軟化ないし溶融すると、成形型制御装置１５により、超音波成形型３０がさらに下降して、超音波成形型３０の先端に設けられた突状部３１が基材シート２０に貫入する。突状部３１の先端が、バックシート１２に達すると、成形型制御装置１５により、超音波成形型３０の超音波振動が停止するとともに、温度制御装置１５により、受台１１を降温して基材シート２０を冷却するか、あるいは、温度制御装置１５により受台１１の温度を合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度以下の温度となるように制御し、基材シート２０から受台１１への熱伝導により、基材シート２０を所望の温度に冷却する。 When the base sheet 20 is softened or melted, the ultrasonic mold 30 is further lowered by the mold control device 15, and the protruding portion 31 provided at the tip of the ultrasonic mold 30 penetrates the base sheet 20. To do. When the tip of the projecting portion 31 reaches the back sheet 12, the ultrasonic control of the ultrasonic mold 30 is stopped by the mold control device 15, and the temperature of the cradle 11 is lowered by the temperature control device 15. The material sheet 20 is cooled, or the temperature control device 15 controls the temperature of the cradle 11 to be equal to or lower than the glass transition temperature or the softening temperature of the synthetic resin, and the base sheet 20 to the cradle 11 is controlled. The base sheet 20 is cooled to a desired temperature by heat conduction.

上記のようにして冷却された基材シート２０の、超音波成形型３０が接している部分（突状部が貫入している部分）の合成樹脂が固化した後、成形型制御装置１５により、超音波成形型３０を上方に移動させて、突状部３１を抜出する。この時、突状部３１が基材シート２０に形成された貫通孔から剥離しない場合もあり、超音波成形型３０が上方に移動するのに伴って、超音波成形型３０のホーンヘッド３２下端にある突状部３１とともに基材シート２０も上方に持ち上がり、微細な貫通孔を変形させてしまうことがある。本発明においては、超音波成形型３０を再度、超音波振動させることにより、突出部の抜出が容易にすることができる。その結果、基材シートに、より精度の高い貫通孔を形成することができる。 After the synthetic resin of the portion of the base sheet 20 cooled as described above is in contact with the ultrasonic forming die 30 (the portion where the protruding portion penetrates) is solidified, the forming die control device 15 The protruding part 31 is extracted by moving the ultrasonic molding die 30 upward. At this time, the protruding portion 31 may not peel from the through hole formed in the base sheet 20, and the lower end of the horn head 32 of the ultrasonic forming die 30 as the ultrasonic forming die 30 moves upward. The base material sheet 20 may also be lifted upward together with the protruding portions 31 in the above, and the fine through holes may be deformed. In the present invention, the ultrasonic forming mold 30 is again subjected to ultrasonic vibration, so that the protruding portion can be easily extracted. As a result, a more accurate through hole can be formed in the base sheet.

＜超音波成形型＞
次に、図３〜図５により、上述した超音波成形型３０の構成について更に説明する。 <Ultrasonic mold>
Next, the configuration of the above-described ultrasonic mold 30 will be further described with reference to FIGS.

図３に示すように、超音波成形型３０は、上方から下方に向けて先細となる形状を有するベース部３３と、ねじ部３２ｂによりこのベース部３３下端に螺着されたホーンヘッド３２とを有している。このうちホーンヘッド３２下端には、円筒形の先端凸部３２ａが形成されている。さらにこの先端凸部３２ａから下方に向けて多数の突状部３１が突設されている。なおホーンヘッド３２は、例えばチタン、アルミニウム等の金属からなっている。また、突状部３１をこれらの金属上に設けたＮｉメッキ層、Ｃｒメッキ層により構成することもできる。 As shown in FIG. 3, the ultrasonic mold 30 includes a base portion 33 having a shape that tapers from the top to the bottom, and a horn head 32 screwed to the lower end of the base portion 33 by a screw portion 32b. Have. Of these, a cylindrical tip convex portion 32 a is formed at the lower end of the horn head 32. Further, a large number of projecting portions 31 are provided so as to project downward from the tip convex portion 32a. The horn head 32 is made of a metal such as titanium or aluminum. Further, the projecting portion 31 can be constituted by a Ni plating layer or a Cr plating layer provided on these metals.

次に。図４および図５により、超音波成形型３０の突状部３１の構成について更に説明する。図４および図５に示すように、ホーンヘッド３２の先端凸部３２ａ上に、互いに同一形状を有する多数の突状部３１が形成されている。各突状部３１は、それぞれ山形形状を有している。すなわち各突状部３１は、平面円形状の頂部３１ａと、頂部３１ａから周囲に延びる裾部３１ｂとを有している。このうち裾部３１ｂは、頂部３１ａ側からホーンヘッド３２の先端凸部３２ａ側に向けて徐々に直径が大きくなる円形の水平断面を有している。なお各突状部３１は、抜きテーパーを有する任意の形状であれば良いが、とりわけ各突状部３１先端を鋭角的に形成することが好ましい。各突状部３１先端を鋭角にすることにより、成形の際、基材シート２０に最初に接触する部分の面積を小さくすることができる。このことにより、振動エネルギーを基材シート２０に伝えやすくし、基材シート２０の溶融を開始させやすくすることができる。 next. The configuration of the protruding portion 31 of the ultrasonic mold 30 will be further described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 4 and 5, a large number of protruding portions 31 having the same shape are formed on the tip convex portion 32 a of the horn head 32. Each protrusion 31 has a mountain shape. That is, each protrusion 31 has a planar circular top 31a and a skirt 31b extending from the top 31a to the periphery. Among these, the skirt part 31b has a circular horizontal cross section whose diameter gradually increases from the top part 31a side toward the tip convex part 32a side of the horn head 32. Each protruding portion 31 may have any shape having a taper, but it is particularly preferable to form the tip of each protruding portion 31 at an acute angle. By making the tip of each protrusion 31 have an acute angle, the area of the part that first contacts the base sheet 20 can be reduced during molding. Thus, vibration energy can be easily transmitted to the base sheet 20 and melting of the base sheet 20 can be easily started.

図５において、各突状部３１の頂部３１ａの直径ｄ₁は、微細貫通孔成形品４０の形状によって任意に定めることができるが、例えば１μｍ〜１０μｍ程度とすることが好ましい。隣接する頂部３１ａ同士間の距離Ｌ₁は、同様に微細貫通孔成形品４０の形状によって任意に定めることができるが、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。各突状部３１の高さｈ₁も同様に任意に定めることができるが、例えば１０μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。 In FIG. 5, the diameter d ₁ of the top portion 31 a of each protrusion 31 can be arbitrarily determined depending on the shape of the fine through-hole molded product 40, but is preferably about 1 μm to 10 μm, for example. Distance L ₁ between the top 31a Adjacent, can be arbitrarily determined similarly by the shape of the fine through-hole molded article 40, for example, it is preferably about 20 m to 100 m. Similarly, the height h ₁ of each protrusion 31 can be arbitrarily determined, but is preferably about 10 μm to 100 μm, for example.

次に、図６および図７により、このような超音波成形型３０を作製する方法、とりわけ超音波成形型３０の複数の突状部３１を形成する方法について説明する。 Next, with reference to FIGS. 6 and 7, a method for producing such an ultrasonic mold 30, particularly a method for forming a plurality of protruding portions 31 of the ultrasonic mold 30 will be described.

まず、例えばチタン等からなる未加工のホーンヘッド３２を準備する。次に、この未加工のホーンヘッド３２を超精密切削加工機３６に装着する。ここで超精密切削加工機３６は、図５および図６に示すように、先端にダイヤモンド刃先３８が設けられた切削工具３７を有している。このような超精密切削加工機３６としては、１ｎｍ程度の制御精度を有し、かつ加工後の金型の表面粗さＲａが数ｎｍとすることができるものが好ましい。具体的には、超精密切削加工機３６として、例えばファナック株式会社製の超精密ナノ加工機（ＲＯＢＯＮＡＮＯ）等を挙げることができる。 First, a raw horn head 32 made of titanium or the like is prepared. Next, the unprocessed horn head 32 is mounted on the ultraprecision cutting machine 36. Here, as shown in FIGS. 5 and 6, the ultraprecision cutting machine 36 has a cutting tool 37 having a diamond cutting edge 38 provided at the tip. As such an ultra-precise cutting machine 36, a machine having a control accuracy of about 1 nm and capable of setting the surface roughness Ra of the processed mold to several nm is preferable. Specifically, as the ultra-precision cutting machine 36, for example, an ultra-precision nano-machining machine (ROBONANO) manufactured by FANUC CORPORATION can be exemplified.

次に、超精密切削加工機３６の切削工具３７は、軸Ａ₁を中心に時計回りに回転（自転）しながらホーンヘッド３２の先端凸部３２ａに当接する。続いて切削工具３７は、ホーンヘッド３２の先端凸部３２ａのうち、各突状部３１の頂部３１ａとなる部分を中心に反時計回りに回転（公転）しながら、ホーンヘッド３２の先端凸部３２ａを切削加工する。この結果、ホーンヘッド３２の先端凸部３２ａに、頂部３１ａと裾部３１ｂとを有する山形形状の突状部３１が形成される。その後、このような作業を突状部３１の個数分繰り返すことにより、ホーンヘッド３２の先端凸部３２ａ上に多数の突状部３１が形成される。 Then, the cutting tool 37 of the ultra-precision cutting machine 36 abuts the leading protrusion 32a of the horn head 32 while rotating (rotation) in a clockwise direction about the axis A _1. Subsequently, the cutting tool 37 rotates (revolves) counterclockwise around the portion that becomes the top portion 31a of each projecting portion 31 of the tip convex portion 32a of the horn head 32, while the tip convex portion of the horn head 32. 32a is cut. As a result, a chevron-shaped protruding portion 31 having a top portion 31a and a skirt portion 31b is formed on the tip convex portion 32a of the horn head 32. Thereafter, by repeating such an operation as many as the number of the projecting portions 31, a large number of projecting portions 31 are formed on the tip convex portion 32 a of the horn head 32.

＜微細貫通孔成形品の製造方法＞
次に、図８（ａ）〜（ｆ）および図９を参照しながら、上記した微細貫通孔成形装置１０を用いて微細貫通孔成形品４０を製造する方法について説明する。 <Method for producing fine through-hole molded product>
Next, with reference to FIGS. 8A to 8F and FIG. 9, a method for manufacturing the fine through-hole molded product 40 using the fine through-hole forming apparatus 10 will be described.

まず、製造しようとする微細貫通孔成形品４０の３次元形状データに基づき、超精密切削加工機３６を用いてホーンヘッド３２を切削加工し、上記したような方法によって超音波成形型３０を作製する。 First, based on the three-dimensional shape data of the fine through-hole molded product 40 to be manufactured, the horn head 32 is cut using the ultra-precision cutting machine 36, and the ultrasonic mold 30 is manufactured by the method described above. To do.

続いて、超音波成形型３０を微細貫通孔成形装置１０に装着するとともに、加熱装置１４により超音波成形型３０を、通常の室温（２０℃）から基材シートを構成する合成樹脂のガラス転移点温度ないし軟化温度付近の温度となるように加熱する。 Subsequently, the ultrasonic forming die 30 is mounted on the fine through-hole forming device 10, and the ultrasonic forming die 30 is moved by the heating device 14 from the normal room temperature (20 ° C.) to the glass transition of the synthetic resin constituting the base sheet. Heat to a point temperature or near the softening temperature.

次いで、受台１１上にバックシート１２を保持し、このバックシート１２上に基材シート２０を載置する。また、吸引部１３により真空吸引することにより、基材シート２０をバックシート１２上で動かないように固定支持する（図８（ａ））。 Next, the back sheet 12 is held on the cradle 11, and the base sheet 20 is placed on the back sheet 12. Further, the base sheet 20 is fixed and supported so as not to move on the back sheet 12 by vacuum suction by the suction unit 13 (FIG. 8A).

続いて、受台を加温して、基材シートを、合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度付近まで加熱する。 Subsequently, the cradle is heated to heat the base sheet to near the glass transition temperature or softening temperature of the synthetic resin.

次に、成形型制御装置１５により、バックシート１２上方に予め配置された超音波成形型３０を上下方向に超音波振動させ、さらにこのように超音波振動させた状態で超音波成形型３０を基材シート２０に向けて下降させる。なお、この場合、超音波成形型３０の振動数は任意に設定することができるが、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度に設定することが好ましい。 Next, the ultrasonic mold 30, which is arranged in advance in the vertical direction, is ultrasonically vibrated in the vertical direction by the mold control device 15, and the ultrasonic mold 30 is further oscillated in this manner. Lower toward the base sheet 20. In this case, the frequency of the ultrasonic mold 30 can be arbitrarily set, but is preferably set to about 20 kHz to 40 kHz.

超音波成形型３０の下降により、各突状部３１が基材シート２０に当接する。この際、基材シート２０のうち各突状部３１が接触した箇所が超音波振動の振動エネルギーにより振動加熱される。この振動エネルギーによる振動加熱と、受台から加えられる熱エネルギーにより、基材シートを構成する合成樹脂が軟化ないし溶融温度まで達し、その結果、基材シートの突状部が当接している部分のみが局所的に軟化ないし溶融する（図８（ｂ））。 The protrusions 31 come into contact with the base material sheet 20 as the ultrasonic mold 30 is lowered. At this time, a portion of the base sheet 20 where the protruding portions 31 are in contact is vibrated and heated by vibration energy of ultrasonic vibration. The synthetic resin constituting the base sheet reaches the softening or melting temperature due to the vibration heating by the vibration energy and the heat energy applied from the cradle, and as a result, only the part where the projecting portion of the base sheet is in contact Is locally softened or melted (FIG. 8B).

続いて、超音波成形型３０を更に下降させる。この間、超音波成形型３０の各突状部３１は、超音波振動により基材シート２０を加熱しながら、基材シート２０中を貫入していく。また、超音波成形型３０が下降している間、突状部３１が基材シート２０に貫入する際に負荷重がかかるようにしておく。このようにして、超音波成形型３０の各突状部３１先端をバックシート１２に当接させる（図８（ｃ））。各突状部３１先端がバックシート１２に当接すると、超音波成形型３０の下降を停止させる。この時、負荷重をモニターしておくことにより、バックシート１２に突状部３１が当接したことがわかるため、負荷重のモニタリングにより、超音波成形型３０の下降移動を制御してもよい。その後、各突状部３１先端の振動下端がバックシート１２の表面上に位置するように維持したまま、超音波成形型３０の超音波振動の振幅を徐々に減衰させていき、最終的に停止させる。 Subsequently, the ultrasonic mold 30 is further lowered. During this time, each protruding portion 31 of the ultrasonic mold 30 penetrates into the base sheet 20 while heating the base sheet 20 by ultrasonic vibration. Further, while the ultrasonic molding die 30 is lowered, a load is applied when the protruding portion 31 penetrates the base sheet 20. In this way, the tip of each protruding portion 31 of the ultrasonic forming die 30 is brought into contact with the back sheet 12 (FIG. 8C). When the tips of the respective protrusions 31 come into contact with the back sheet 12, the lowering of the ultrasonic forming die 30 is stopped. At this time, since the load weight is monitored, it can be seen that the protruding portion 31 is in contact with the back sheet 12, and therefore, the downward movement of the ultrasonic mold 30 may be controlled by monitoring the load weight. . Thereafter, the amplitude of the ultrasonic vibration of the ultrasonic forming die 30 is gradually attenuated while maintaining the vibration lower end at the tip of each protruding portion 31 on the surface of the back sheet 12, and finally stopped. Let

このように超音波成形型３０が下降する間、超音波成形型３０は、成形型制御装置１５により制御され、成形時の前段において大きな振幅をもち、成形時の後段において小さな振幅をもつように振動することが好ましい。 In this way, while the ultrasonic mold 30 is lowered, the ultrasonic mold 30 is controlled by the mold control device 15 so as to have a large amplitude in the former stage during molding and a small amplitude in the latter stage during molding. It is preferable to vibrate.

具体的には、図９に示すように、超音波成形型３０は、突状部３１先端がバックシート１２に当接するまで相対的に大きな振幅で振動しながら下降する（図９の時間Ｔ₁）。これに対して、突状部３１先端がバックシート１２に当接した後、超音波成形型３０は、徐々に振幅が小さくなるように減衰振動し、その後停止する（図９の時間Ｔ₂）。なお、超音波成形型３０が減衰振動している間、突状部３１先端の振動下端は、バックシート１２の表面上にくるように維持される（図９参照）。このように超音波成形型３０の振動を制御することにより、微細貫通孔成形品４０の微細貫通孔４１を高精度で賦形することが可能となる。また、突状部３１の貫入時に超音波成形型３０の振幅を変動させることなく、同一の低振幅（２μｍ〜５μｍ）で基材シート２０に貫入し、そのまま先端位置（バックシート１２表面）に到達させ、停止する方法もある。 Specifically, as shown in FIG. 9, the ultrasonic molding die 30 descends while vibrating with a relatively large amplitude until the tip of the protruding portion 31 contacts the back sheet 12 (time T _{1 in} FIG. 9). ). On the other hand, after the tip of the protruding portion 31 comes into contact with the back sheet 12, the ultrasonic molding die 30 oscillates so that the amplitude gradually decreases, and then stops (time T _{2 in} FIG. 9). . In addition, while the ultrasonic mold 30 is oscillating damped, the lower vibration end of the protruding portion 31 is maintained so as to be on the surface of the back sheet 12 (see FIG. 9). By controlling the vibration of the ultrasonic mold 30 in this way, the fine through hole 41 of the fine through hole molded product 40 can be shaped with high accuracy. Moreover, without changing the amplitude of the ultrasonic forming die 30 when the protruding portion 31 penetrates, it penetrates into the base material sheet 20 with the same low amplitude (2 μm to 5 μm), and directly reaches the tip position (the back sheet 12 surface). There is also a way to reach and stop.

次に、加熱装置１４が停止し、超音波成形型３０を冷却すると同時に、温度制御装置１６により受台１１を降温して基材シート２０が合成樹脂のガラス温度ないし軟化温度以下の温度となるまで冷却する。これにより、局部的に軟化ないし溶融していた基材シート２０が固化し、基材シート２０に多数の微細貫通孔４１が形成され、基材シート２０から多数の微細貫通孔４１を有する微細貫通孔成形品４０が成形される。この場合、図示しない冷却装置を用いることにより、超音波成形型３０および基材シート２０を積極的に冷却しても良い。 Next, the heating device 14 is stopped and the ultrasonic mold 30 is cooled. At the same time, the temperature control device 16 lowers the temperature of the cradle 11 so that the base sheet 20 becomes a temperature lower than the glass temperature or the softening temperature of the synthetic resin. Allow to cool. As a result, the base material sheet 20 that has been softened or melted locally is solidified, and a large number of fine through holes 41 are formed in the base material sheet 20. A hole-formed product 40 is formed. In this case, the ultrasonic mold 30 and the base sheet 20 may be actively cooled by using a cooling device (not shown).

次に、成形型制御装置１５により超音波成形型３０を上昇させる。この場合、超音波成形型３０および微細貫通孔成形品４０（基材シート２０）は冷却されて寸法がわずかに縮んでいるので、微細貫通孔成形品４０を超音波成形型３０から容易に離型することができる（図８（ｄ））。また、微細貫通孔成形品４０（基材シート２０）が超音波成形型３０に付着する場合には、まず超音波成形型３０をわずかに上昇させ、そこで再度極短時間超音波成形型３０を振動させることで、微細貫通孔成形品４０を超音波成形型３０から容易に離型することができる。 Next, the ultrasonic mold 30 is raised by the mold control device 15. In this case, since the ultrasonic mold 30 and the fine through-hole molded product 40 (base material sheet 20) are cooled and slightly contracted in size, the fine through-hole molded product 40 is easily separated from the ultrasonic mold 30. It can be molded (FIG. 8 (d)). Further, when the fine through-hole molded product 40 (base sheet 20) adheres to the ultrasonic mold 30, the ultrasonic mold 30 is first raised slightly, and then the ultra short time ultrasonic mold 30 is again formed. By vibrating, the fine through-hole molded product 40 can be easily released from the ultrasonic mold 30.

続いて、吸引部１３による真空吸引を停止し、受台１１からバックシート１２および微細貫通孔成形品４０を取外す（図８（ｅ））。最後に、バックシート１２から微細貫通孔成形品４０を剥離することにより、微細貫通孔成形品４０が得られる（図８（ｆ））。なお、受台１１上に保持された状態のバックシート１２から直接微細貫通孔成形品４０を剥離しても良い。 Subsequently, the vacuum suction by the suction unit 13 is stopped, and the back sheet 12 and the fine through-hole molded product 40 are removed from the cradle 11 (FIG. 8E). Finally, the fine through-hole molded product 40 is obtained by peeling off the fine through-hole molded product 40 from the back sheet 12 (FIG. 8F). The fine through-hole molded product 40 may be peeled directly from the back sheet 12 held on the cradle 11.

＜微細貫通孔成形品＞
次に、図１０および図１１により、上記した微細貫通孔成形装置１０により成形された微細貫通孔成形品４０の構成について説明する。図１０は、微細貫通孔成形品を示す平面図であり、図１１は、図１０のXI−XI線断面図である。 <Fine through-hole molded product>
Next, the configuration of the fine through-hole molded product 40 formed by the fine through-hole forming apparatus 10 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a plan view showing a fine through-hole molded product, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG.

図１０および図１１に示す微細貫通孔成形品４０は、微細貫通孔成形装置１０を用いて基材シート２０を成形することにより製造されたものである。このような微細貫通孔成形品４０は、例えばフィルター部材、通気性部材、ネブライザーで使用される微粒液滴生成用のメッシュ等、様々な機能を発揮する部材として用いられる。このような微細貫通孔成形品４０を構成する材料としては、上述したような各種の熱溶融性樹脂、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、非晶質ポリエチレンテレフタレート（Ａ−ＰＥＴ）、結晶性ポリエチレンテレフタレート、延伸性ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸エステル重合体（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ等が挙げられる。その他、ＰＥ、ＰＰ、ＰＶＣ等の熱可塑性プラスチックを適用することもできる。 A fine through-hole molded product 40 shown in FIGS. 10 and 11 is manufactured by molding the base sheet 20 using the fine through-hole forming apparatus 10. Such a fine through-hole molded product 40 is used as a member that exhibits various functions, such as a filter member, a breathable member, and a mesh for generating fine droplets used in a nebulizer. As a material constituting such a fine through-hole molded article 40, various heat-meltable resins as described above, for example, polycarbonate (PC), amorphous polyethylene terephthalate (A-PET), crystalline polyethylene terephthalate, stretched Include polyethylene terephthalate, methacrylic acid ester polymer (PMMA), polystyrene (PS), and ABS. In addition, thermoplastics such as PE, PP, and PVC can also be applied.

図１０および図１１に示すように、微細貫通孔成形品４０は、成形品本体部４２と、成形品本体部４２の全体にわたって形成された複数の微細貫通孔４１を有している。各微細貫通孔４１は、それぞれ超音波成形型３０の各突状部３１によって賦形されたものであり、したがって、各突状部３１の形状に対応する形状を有している。各微細貫通孔４１は、成形品本体部４２の一面４２ａに設けられた円形開口４１ａと、円形開口４１ａから成形品本体部４２の他面の円形開口４２ｂ側に向けて延びる斜面部４１ｂとを有している。斜面部４１ｂは、直線や曲線としてよいが、特に、後記するようなミスト形成用フィルターとして微細貫通孔成形品４０を使用する場合には、斜面部４１ｂが放物線となるようなラバルノズル形状の貫通孔とすることが好ましい。 As shown in FIGS. 10 and 11, the fine through-hole molded product 40 has a molded product main body 42 and a plurality of fine through-holes 41 formed over the entire molded product main body 42. Each fine through hole 41 is formed by each protruding portion 31 of the ultrasonic forming die 30, and thus has a shape corresponding to the shape of each protruding portion 31. Each fine through hole 41 includes a circular opening 41a provided on one surface 42a of the molded product main body 42, and a slope 41b extending from the circular opening 41a toward the circular opening 42b on the other surface of the molded product main body 42. Have. The slope 41b may be a straight line or a curve, but in particular, when a fine through-hole molded product 40 is used as a mist forming filter as described later, a Laval nozzle shaped through-hole in which the slope 41b becomes a parabola. It is preferable that

斜面部４１ｂが放物線となるようなラバルノズル形状の貫通孔では、図１１に示すように、微細貫通孔成形品４０の表裏において貫通孔の直径が異なる。例えば、各微細貫通孔４１の円形開口４１ａの直径ｄ₂は、例えば１μｍ〜１０μｍ程度とすることが好ましい。また、円形開口４２ａの直径ｄ_３は、例えば２０μｍ〜８０μｍ程度とすることが好ましい。貫通孔の数は、微細貫通孔成形品４０の単位面積あたり、２００〜１０００個／ｍｍ^２程度であることが好ましく、各貫通孔４１が上記のような数となるには、隣接する円形開口４１ａ同士間の距離Ｌ₂は、例えば３２μｍ〜７０μｍ程度とすることが好ましい。さらに微細貫通孔成形品４０の厚さｔ₂は、例えば１０μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。 In a Laval nozzle-shaped through-hole in which the slope portion 41b is a parabola, the diameter of the through-hole is different between the front and back of the fine through-hole molded product 40 as shown in FIG. For example, the diameter d ₂ of the circular opening 41a of each fine through hole 41 is preferably about 1 μm to 10 μm, for example. The diameter _{d 3} of the circular aperture 42a, for example is preferably about 20Myuemu～80myuemu. The number of through-holes is preferably about 200 to 1000 per mm ² per unit area of the fine through-hole molded product 40. In order for each through-hole 41 to have the above number, adjacent circular openings 41a distance L ₂ between, for example is preferably about 32Myuemu～70myuemu. Furthermore, the thickness t ₂ of the fine through-hole molded product 40 is preferably about 10 μm to 100 μm, for example.

上記したような微細貫通孔成形品４０は、ネブライザー等のミスト発生装置のミスト形成用フィルターとして好適に使用できる。例えば、図１２に示すように、ミスト発生装置５０の超音波振動子５１とミスト発生口５２との間に、微細貫通孔成形品４０（ミスト形成用フィルター５４）を配置する。超音波振動子５１上に供給された液体５３は、超音波振動子５１からの振動エネルギーにより粒状の液滴が形成されるが、ミスト形成用フィルター５４の貫通孔を液滴が通過してミスト発生口５２へ放出されることにより、所望の粒径を有する液滴を形成することができる。上記のような表裏で直径の異なる貫通孔が設けられた微細貫通孔成形品４０の貫通孔の直径の大きい側が超音波振動子側となるように微細貫通孔成形品を配置することにより、液滴の粒径が１〜１０μｍ程度のミストを形成することができる。 The fine through-hole molded product 40 as described above can be suitably used as a mist forming filter of a mist generating device such as a nebulizer. For example, as shown in FIG. 12, the fine through-hole molded product 40 (mist forming filter 54) is disposed between the ultrasonic vibrator 51 and the mist generating port 52 of the mist generating device 50. The liquid 53 supplied onto the ultrasonic transducer 51 forms granular droplets by vibration energy from the ultrasonic transducer 51, but the droplets pass through the through holes of the mist forming filter 54 and the mist. By being discharged to the generation port 52, droplets having a desired particle diameter can be formed. By arranging the fine through-hole molded product so that the large diameter side of the through-hole molded product 40 provided with through-holes having different diameters on the front and back as described above is the ultrasonic transducer side, A mist having a droplet diameter of about 1 to 10 μm can be formed.

１０微細貫通孔成形装置
１１受台
１１ａ受台突出部
１２バックシート
１２ａバックシート剥離層
１３吸引部
１４加熱装置
１５成形型制御装置
１６温度制御装置
１７スペーサー
２０基材シート
３０超音波成形型
３１、５１、６１突状部
３１ａ、５１ａ、６１ａ頂部
３１ｂ、５１ｂ、６１ｂ裾部
３２ホーンヘッド
３２ａ先端凸部
３３ベース部
３６超精密切削加工機
３７切削工具
４０微細貫通孔成形品
４１、５２、６２微細貫通孔
４１ａ、４２ａ円形開口
４１ｂ、５２ｂ、６２ｂ斜面部
４２成形品本体部
５０ミスト発生装置
５１超音波振動子
５２ミスト発生口
５３液体
５４ミスト形成用フィルター DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fine through-hole shaping | molding apparatus 11 Receptacle 11a Receptacle protrusion part 12 Back sheet 12a Back sheet peeling layer 13 Suction part 14 Heating device 15 Mold control device 16 Temperature control device 17 Spacer 20 Base material sheet 30 Ultrasonic molding die 31, 51, 61 Protruding portion 31a, 51a, 61a Top portion 31b, 51b, 61b Bottom portion 32 Horn head 32a Tip convex portion 33 Base portion 36 Ultra-precision cutting machine 37 Cutting tool 40 Fine through-hole molded product 41, 52, 62 Fine Through hole 41a, 42a Circular opening 41b, 52b, 62b Slope 42 Molded product body 50 Mist generator 51 Ultrasonic vibrator 52 Mist generator 53 Liquid 54 Mist forming filter

Claims

A cradle,
A back sheet held on a cradle and having heat resistance and supporting a base sheet made of synthetic resin;
An ultrasonic molding die disposed above the backsheet and having a number of protrusions on the lower part;
A fine through-hole forming apparatus comprising:
The cradle includes a temperature control device capable of heating the upper surface of the cradle to a desired temperature and heating the base sheet disposed above the back sheet to a desired temperature,
In the cradle, a region corresponding to a region where the protruding portion of the ultrasonic molding die abuts on the base sheet protrudes upward,
The ultrasonic mold is movable in the vertical direction, and the protruding portion is ultrasonically vibrated,
While heating the cradle, the base sheet is heated to near the glass transition temperature or softening temperature of the synthetic resin, the ultrasonic mold is lowered, and the projecting portion becomes the base sheet. Abutting, vibration heating the base sheet,
A fine through-hole forming apparatus, wherein the protruding portion is penetrated to the lower surface of the base sheet to form a large number of fine through-holes in the base sheet.

While the ultrasonic molding die is lowered and the protruding portion penetrates into the base sheet, the load weight applied to the protruding portion is monitored, and the protruding portion is monitored by the load weight. The fine through-hole forming apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic forming die descends by judging that the back sheet is in contact with the back sheet.

The protrusion is damped and oscillated so that the amplitude gradually decreases from the time of contact with the base sheet to the time of contact with the back sheet, and the ultrasonic vibration is stopped when contacting the back sheet. The fine through-hole forming apparatus according to claim 1 or 2.

The spacer is provided between the area | region other than the area | region which the said base protruded, and the said base material sheet so that the base material sheet arrange | positioned above a back seat | sheet can maintain a flat surface. The fine through-hole forming apparatus described.

The fine through-hole forming device according to claim 4, wherein the spacer is made of a heat insulating material, and heat from the cradle is applied only to a region of the base sheet where the protruding portion of the ultrasonic forming die contacts. .

After the protruding portion penetrates the base sheet and comes into contact with the back sheet, the cradle cools down by a temperature control device, and the base sheet becomes a temperature lower than the glass temperature or the softening temperature of the synthetic resin. The fine through-hole forming device according to any one of claims 1 to 5, wherein the micro through-hole forming device is cooled to a low temperature.

The apparatus for forming a fine through-hole according to claim 6, wherein the ultrasonic forming die rises after the base sheet is cooled, and the protruding portions are extracted from the base sheet.

The fine through-hole forming device according to claim 7, wherein the protruding portion is extracted from the base material sheet while being ultrasonically vibrated.

A method for producing a fine through-hole-formed product using the fine through-hole forming device according to any one of claims 1 to 8,
A step of holding a heat-resistant back sheet on the cradle;
A step of supporting a base sheet made of synthetic resin on the back sheet;
Heating the cradle and heating the base sheet to near the glass transition temperature or softening temperature of the synthetic resin;
An ultrasonic molding die that is arranged in advance above the back sheet and has a large number of protrusions on the lower part is lowered, and the protrusions that vibrate ultrasonically are brought into contact with the base sheet, and the base sheet is The process of softening or melting the base sheet of the portion where the projecting portion abuts by vibration heating,
Further lowering the ultrasonic molding die, penetrating the protruding portion into a softened or melted base sheet to form a number of fine through holes; and
A method comprising:

While the ultrasonic mold is lowered and the protruding portion penetrates into the base sheet, the load weight applied to the protruding portion is monitored, and the protruding portion is monitored by the load weight. The method according to claim 9, wherein the descent of the ultrasonic molding die is stopped by determining that the sheet abuts against the sheet.

In the step of forming the fine through hole, the ultrasonic mold is damped and oscillated so that the amplitude gradually decreases from the time when the protruding portion contacts the base sheet to the time when the protruding portion contacts the back sheet. The method according to claim 9 or 10, wherein the ultrasonic vibration is stopped when the shape portion contacts the back sheet.

The method according to any one of claims 9 to 11, further comprising a step of raising the ultrasonic mold after the step of forming the fine through hole and extracting the protruding portion from the base sheet. .

After the step of forming the fine through hole, the temperature of the cradle is lowered by a temperature control device until the protrusion is extracted, and the base sheet is heated to a temperature lower than the glass temperature or the softening temperature of the synthetic resin. The method of claim 12, wherein the method is cooled to

The method according to claim 12 or 13, wherein, in the step of extracting the protruding portion, the protruding portion is extracted from the base sheet while ultrasonically vibrating the protruding portion.