JP6096147B2 - 圧縮成形金型の製造方法、及び圧縮成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
また、近年は、電子デバイス等に用いられる有機材料の粉末材料を圧縮成形する方法が検討されている。このような有機電子材料素子の一対の電極間に設けられる有機層は、一般的に真空加熱蒸着することで形成される。蒸着源に入れる有機素子用材料は一般的に粉末状であるが、粉末状であると、充填効率が低く、またハンドリング性に劣り、粉末が飛散したりする問題が生じていたからである。
(1)圧縮成形装置の構成
図1には、本実施形態に係る圧縮成形装置1の概略図が示されている。
本実施形態では、有機EL素子用材料を加圧および圧縮して圧縮成形体を製造する。
圧縮成形装置1は、圧縮成形金型2と、ベース部10と、ベース部10に互いに平行に立設された2本のガイドバー11と、ガイドバー11の上端に連結された上部フレーム12と、ベース部10および上部フレーム12の間にて支持されている下部可動板13、中部可動板14および上部可動板15とを備える。図1に示すように、下部可動板13、中部可動板14および上部可動板15は、ベース部10側からこの順に互いに平行に設けられている。また、下部可動板13、中部可動板14および上部可動板15は、ガイドバー11に沿って上下方向にそれぞれ独立に移動可能に設けられている。なお、下部可動板13、中部可動板14および上部可動板15は、図示しない油圧シリンダ等の液体圧式駆動機構、エアシリンダ等の空気圧式駆動機構、あるいはカムもしくはクランク機構等の機械式駆動機構により移動できるように構成されている。
第1パンチ23は、下部可動板13の上面に固定されている。第1パンチ23は、下部可動板13が上下方向に移動することで、貫通孔21の軸方向に移動するように構成されている。第1パンチ23は、貫通孔21の他方の貫通孔入口21bから挿入される。第2パンチ24は、上部可動板15の下面に固定されている。第2パンチ24は、上部可動板15が上下方向に移動することで、貫通孔21の軸方向に移動するように構成されている。第2パンチ24は、貫通孔21の一方の貫通孔入口21aから挿入される。第1パンチ23および第2パンチ24は、貫通孔21よりも若干小さく形成されていることが好ましい。挿入された第1パンチ23の側面と貫通孔21の内周面21cとの間、並びに第2パンチ24の側面と貫通孔21の内周面21cとの間に隙間が形成され、成形室22内の粉末材料から脱気された気体が、当該隙間を通過して排出されることが好ましい。
第1パンチ23および第2パンチ24のそれぞれの端部には、有機EL素子用材料を加圧する第1加圧面231および第2加圧面241が設けられている。本実施形態では、第1パンチ23の第1加圧面231および第2パンチ24の第2加圧面241は、平坦な面である。第1パンチ23の第1加圧面231と、第2パンチ24の第2加圧面241と、本体20の貫通孔21の内周面21cとで、成形室22が形成される。成形室22に有機EL素子用材料が充填され、第1パンチ23および第2パンチ24で上下方向から加圧することで、第1加圧面231と第2加圧面241との間で圧縮されて圧縮成形体が得られる。
第1パンチ23の第1加圧面231は、加圧および圧縮時に有機EL素子用材料と接触する金属面である。図2に示すように、第1加圧面231には、窒化物を含む窒化物膜25が積層されている。さらに、窒化物膜25の上には、フッ化物を含むフッ化物膜26が積層されている。
第2パンチ24の第2加圧面241、および本体20の貫通孔21の内周面21cも、加圧および圧縮時に有機EL素子用材料と接触する金属面である。第2加圧面241、および内周面21cにも、第1加圧面231と同様に、窒化物膜25およびフッ化物膜26が積層されている。本実施形態では、第1加圧面231、第2加圧面241、および内周面21cに積層されたフッ化物膜26は、浸漬法によって形成されている。
パーフルオロアルキルシラン類としては、下記式(1)や式(2)で表される化合物が挙げられる。
CF3(CF2)nCH2CH2Si(OMe)m …(1)
CF3(CF2)nCH2CH2Si(OR)m …(2)
ただし、前記式(1)において、nは、1,3,5,または7であり、mは、2または3であり、Meは、メチル基またはエチル基である。
また、前記式(2)において、nは、1,3,5,または7であり、mは、2または3であり、Rは、ハロゲン元素である。
前記式(1)や式(2)で表される化合物の具体例としては、CF3(CF2)5CH2CH2Si(OCH3)3(例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製のTSL8257)、CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3(例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製のTSL8233)、CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)2(例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製のTSL8231、または信越化学工業製のKBM7803)、CF3(CF2)7CH2CH2Si(OC 2 H5)3(例えば、東レ・ダウコーニング製のAY43−158E)などが挙げられる。
パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物類には、パーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、パーフルオロポリエーテル変性ポリシラザンなどがある。具体的には、例えば、信越化学工業製のKY−164、ダイキン工業製のオプツールシリーズなどが挙げられる。
次に、圧縮成形金型2の製造方法について説明する。
まず、加圧および圧縮時に有機EL素子用材料と接触する圧縮成形金型2の金属面に、窒化物をコーティングして窒化物膜25を形成する工程を実施する。本実施形態では、少なくとも、第1加圧面231、第2加圧面241、および内周面21cに窒化物膜25を形成する。窒化物膜25は、窒化物を各面にコーティングすることで形成される。窒化物膜25は、例えば、物理気相蒸着(Physical Vapor Deposition,PVD)法や化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition,CVD)法などによって形成することができる。窒化物膜25の形成前には、第1パンチ23の表面、第2パンチ24の表面、並びに本体20の表面および内周面21cを清浄化しておくことが好ましい。清浄化処理としては、例えば、表面研磨処理、有機溶媒等に浸漬させて行う超音波洗浄処理、アルゴンイオン等によるボンバード処理などが挙げられ、これらの処理を組み合わせて実施してもよい。
フッ化物含有溶液を乾燥させる際に、溶媒を除去するとともに、フッ化物を窒化物膜25に化学結合させてフッ化物膜26を形成することが好ましい。窒化物膜25にフッ化物を化学結合させる際には、予め窒化物膜25に活性化処理を施しておくことが好ましい。活性化処理によって窒化物膜25の表面に活性化処理を施して活性化層が形成される。この窒化物膜25の表面に形成された活性化層に対して、フッ化物を化学結合させることが好ましい。活性化層を形成するための活性化処理を行うことで、窒化物膜25の表面に付着した汚れが分解されて清浄化され、窒化物膜表面には分子結合手を有する活性化層が形成され、この分子結合手に水酸基が吸着し、フッ化炭素系化合物の反応基と反応して結合し易くなる。
次に、圧縮成形装置1、および圧縮成形金型2を用いて実施する圧縮成形体の製造方法について説明する。
図3には、圧縮成形体の製造方法の各工程における圧縮成形金型2の本体20、第1パンチ23および第2パンチ24について記載され、その他の構成は省略されている。圧縮成形金型2を用いて実施する本実施形態の圧縮成形体の製造方法は、有機EL素子用材料を充填し、単軸に沿った加圧力で成形する方法である。
圧縮圧力は、11MPa以上であることが好ましい。また、本体20の内周面21c、第1パンチ23の第1加圧面231、および第2パンチ24の第2加圧面241の表面温度が、10℃以上であることが好ましい。
なお、有機EL素子用材料Pの平均粒径D50が、上述の好ましい範囲を満たしていることが本実施形態において好適である。
本実施形態に係る圧縮成形金型2では、有機EL素子用材料Pが充填される成形室22は、第1パンチ23の第1加圧面231、第2パンチ24の第2加圧面241、および本体20の貫通孔21の内周面21cとで形成される。第1加圧面231、第2加圧面241、および内周面21cには、窒化物膜25およびフッ化物膜26が積層されている。フッ化物膜26は、浸漬法によって形成されている。その結果、圧縮成形後に圧縮成形体Qから材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる。また、圧縮成形体Qの表面を滑らかに成形することができる。浸漬法によってフッ化物膜26が第1加圧面231、第2加圧面241、および内周面21cに均一形成されているためと考えられる。
なお、従来、刷毛塗り等の塗布法でフッ化物含有溶液を塗布し、加熱乾燥にてフッ化物膜を形成しているが、このような方法では、フッ化物膜が均一に形成され難く、有機EL素子用材料が金型表面に付着し易く、圧縮成形体の表面は、荒れてしまう。その結果、圧縮成形体から材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりする量が増えてしまい、成形後の圧縮成形体の重量が10%以上減少し、重量減少が著しい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で、以下に示される変形等をも含む。
例えば、図4(A)に示すように、本体20を下降移動させる。図4(B)に示すように、本体20の下降移動は、本体20の上面が、第1パンチ23の第1加圧面231と一致したところで停止することが好ましい。本体20は、圧縮成形体Qに作用している応力が一気に解放されないよう、低速度で下降移動させることが好ましい。次に、図4(C)に示すように、第2パンチ24を上昇移動させて、圧縮成形体Qの上面を開放する。その後、第1加圧面231上に載置されている圧縮成形体Qを取り出す。
Claims (7)
- 有機EL素子用材料を加圧および圧縮して圧縮成形体を成形するための圧縮成形金型の製造方法であって、圧縮時に前記有機EL素子用材料と接触する圧縮成形金型の金属面に、窒化物膜を形成する工程と、前記窒化物膜が形成された面をフッ化物を含有するフッ化物含有溶液に浸漬する工程と、前記フッ化物含有溶液を乾燥させてフッ化物膜を形成する工程と、を有し、前記窒化物膜は、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーバイド、窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンシリコン、および窒化チタンアルミシリコンからなる群から選択される窒化物で構成され、前記フッ化物膜は、フッ化炭素系化合物で構成される圧縮成形金型の製造方法。
- 請求項1に記載の圧縮成形金型の製造方法において、前記フッ化物含有溶液は、前記フッ化物および溶媒を含み、前記フッ化物膜を形成する工程で、前記溶媒を除去するとともに、前記フッ化物を前記窒化物膜に化学結合させて前記フッ化物膜を形成し、前記フッ化物膜を形成した後に、未反応のフッ化物を除去する圧縮成形金型の製造方法。
- 請求項2に記載の圧縮成形金型の製造方法において、前記未反応のフッ化物を除去する際に、前記フッ化物含有溶液に含まれていた前記溶媒と同じ種類の溶媒で前記フッ化物膜を洗浄する圧縮成形金型の製造方法。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧縮成形金型の製造方法において、前記窒化物膜に、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、フレーム処理、酸およびアルカリの少なくともいずれかの溶液に浸漬させる処理、酸化剤処理、並びにオゾン処理のうち少なくともいずれかの活性化処理を施した後で、前記窒化物膜が形成された面を前記フッ化物含有溶液に浸漬する圧縮成形金型の製造方法。
- 請求項4に記載の圧縮成形金型の製造方法において、前記活性化処理は、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、またはオゾン処理である圧縮成形金型の製造方法。
- 請求項4に記載の圧縮成形金型の製造方法において、前記活性化処理は、プラズマ処理または紫外線照射処理である圧縮成形金型の製造方法。
- 有機EL素子用材料を加圧および圧縮して圧縮成形体を製造する圧縮成形体の製造方法であって、圧縮時に前記有機EL素子用材料と接触する圧縮成形金型の金属面には、窒化物を含む窒化物膜が積層され、前記窒化物膜には、浸漬法によって形成されたフッ化物を含むフッ化物膜が積層されており、前記窒化物膜は、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーバイド、窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンシリコン、および窒化チタンアルミシリコンからなる群から選択される窒化物で構成され、前記フッ化物膜は、フッ化炭素系化合物で構成される圧縮成形体の製造方法。
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