JP6560154B2 - Mold manufacturing method and pattern sheet manufacturing method - Google Patents
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本発明はモールドの作製方法、及びパターンシートの製造方法に関する。 The present invention relates to a mold manufacturing method and a pattern sheet manufacturing method.
近年、痛みを伴わずにインシュリン(Insulin)及びワクチン(Vaccines)及びhGH(human Growth Hormone)などの薬剤を皮膚内に投与可能な新規剤型として、マイクロニードルアレイ(Micro-Needle Array)が知られている。マイクロニードルアレイは、薬剤を含み、生分解性のあるマイクロニードル(微細針、又は微小針ともいう)をアレイ状に配列したものである。このマイクロニードルアレイを皮膚に貼付することにより、各マイクロニードルが皮膚に突き刺さり、これらマイクロニードルが皮膚内で吸収され、各マイクロニードル中に含まれた薬剤を皮膚内に投与することができる。マイクロニードルアレイは経皮吸収シートとも呼ばれる。 In recent years, a micro-needle array (Micro-Needle Array) has been known as a new dosage form capable of administering drugs such as insulin, vaccine (Vaccines), and hGH (human growth hormone) into the skin without pain. ing. The microneedle array is an array of biodegradable microneedles (also referred to as microneedles or microneedles) containing a drug. By affixing this microneedle array to the skin, each microneedle pierces the skin, the microneedle is absorbed in the skin, and the drug contained in each microneedle can be administered into the skin. The microneedle array is also called a transdermal absorption sheet.
上述のようなマイクロニードルアレイのような微細なパターンを有する成形品を作製するため、微細なパターンを有する原版から樹脂製の反転形状のモールドを形成し、このモールドから成形品を作製することが行われている。このような微細なパターンを有する成形品の生産性を向上させることが求められており、種々の提案がなされている。 In order to produce a molded product having a fine pattern such as the microneedle array as described above, a resin-inverted mold can be formed from an original plate having a fine pattern, and the molded product can be produced from this mold. Has been done. There is a demand for improving the productivity of molded products having such fine patterns, and various proposals have been made.
特許文献1には、微細凹凸構造の表面形状を有する樹脂シートを、ゲートの幅が成形シートの幅の90%以上であり、ゲートの厚さがもっとも小さい部分の厚さが1.2mm以下である金型を用いて射出成形により成形することが開示されている。
In
特許文献2には、スタンパ1を原版に溶融させた樹脂で型取りを行う射出成形などによる方法で形成しても良いことが記載されている。
Patent Document 2 describes that the
特許文献3には、マイクロニードルのキャビティを有する成形型を射出成形により作製することが開示されている。 Patent Document 3 discloses that a mold having a microneedle cavity is produced by injection molding.
特許文献1から3には、微細なパターンを有する成形品を射出成形により作製することが開示されている。しかしながら、一般的に、射出成形では、高い圧力下で樹脂を型に射出するため、型内に形成された針状パターンのような微細パターンが樹脂の圧力により損傷を受ける懸念がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、針状パターンへの損傷を低減することができるモールドの作製方法、及びパターンシートの製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the manufacturing method of the mold which can reduce the damage to a needle-like pattern, and the manufacturing method of a pattern sheet | seat.
本発明の一態様によると、モールドの作製方法は、第1型と第2型とを有する型であって、第1型と第2型との型締めによって形成されるキャビティに突出する針状パターンが設けられた第1型を有する型を準備する準備工程と、第1型と第2型とを型締めし、次いで、針状パターンとキャビティに連通するゲートとの間に配置される堰部材により針状パターンの先端部への樹脂の流れを制限しながら、ゲートからキャビティに樹脂を射出する射出工程と、を有する。 According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a mold includes a mold having a first mold and a second mold, the needle shape protruding into a cavity formed by clamping the first mold and the second mold. A preparatory step for preparing a mold having a first mold provided with a pattern, and clamping the first mold and the second mold, and then a weir disposed between the needle-shaped pattern and the gate communicating with the cavity And an injection step of injecting the resin from the gate to the cavity while restricting the flow of the resin to the tip portion of the needle-like pattern by the member.
好ましくは、堰部材は、型のキャビティの側の表面から針状パターンの根元側に向けて突出する。 Preferably, the weir member protrudes from the surface of the mold cavity side toward the root side of the needle-like pattern.
好ましくは、堰部材が第2型に設けられる。 Preferably, the dam member is provided in the second mold.
好ましくは、射出工程において、樹脂の射出状況に応じて、型のキャビティの側の表面からの堰部材の突出量を制御する。 Preferably, in the injection process, the amount of protrusion of the weir member from the surface of the mold on the cavity side is controlled according to the injection state of the resin.
好ましくは、射出工程において、キャビティに樹脂を射出し終える前に、型のキャビティの側の表面と堰部材とを同一面にする。 Preferably, in the injection step, the surface on the cavity side of the mold and the weir member are flush with each other before the resin has been injected into the cavity.
好ましくは、キャビティに樹脂を射出する前において、針状パターンと堰部材とは、樹脂の流れ方向から見て、針状パターンの根元部を除き重なる。 Preferably, before injecting the resin into the cavity, the needle-like pattern and the weir member overlap except for the root portion of the needle-like pattern when viewed from the resin flow direction.
好ましくは、針状パターンの根元部の高さは、0.1mm以上で、かつ針状パターンの高さの1/2以下である。 Preferably, the height of the base portion of the needle-shaped pattern is 0.1 mm or more and 1/2 or less of the height of the needle-shaped pattern.
好ましくは、ゲートは、型の幅方向に広がる拡流部を有する樹脂流路管と連通される。 Preferably, the gate communicates with a resin flow channel pipe having a flow expanding portion extending in the width direction of the mold.
好ましくは、樹脂がシリコーン樹脂である。 Preferably, the resin is a silicone resin.
好ましくは、樹脂をキャビティ内に充填した後、キャビティ内の樹脂を加熱することにより硬化し、第1型と第2型とを開き、硬化された樹脂を針状パターンから離型する離型工程を有する。 Preferably, after the resin is filled in the cavity, the resin in the cavity is cured by heating, the first mold and the second mold are opened, and the cured resin is released from the acicular pattern. Have
好ましくは、準備工程において、針状パターンを有する複数の第1型を準備することを含み、離型工程において、一つの第1型から硬化した樹脂を針状パターンから離型する間、他の第1型を用いて射出工程を実施する。 Preferably, the preparing step includes preparing a plurality of first molds having a needle-like pattern, and in the releasing step, while releasing the resin cured from one first mold from the needle-like pattern, The injection process is performed using the first mold.
好ましくは、離型工程において、硬化された樹脂の周縁部を針状パターンから離間する方向に移動させることを含む。 Preferably, the releasing step includes moving the peripheral portion of the cured resin in a direction away from the needle-like pattern.
好ましくは、第1型に設けられる針状パターンは、電鋳法により製作される。 Preferably, the needle-like pattern provided in the first mold is manufactured by an electroforming method.
本発明の別の態様によると、パターンシートの製造方法は、上述のモールドの作製方法によりモールドを作製する工程と、モールドの凹状パターンにポリマー溶解液を供給する供給工程と、ポリマー溶解液を乾燥させてポリマーシートとする乾燥工程と、ポリマーシートをモールドから離型するポリマーシート離型工程と、を含む。 According to another aspect of the present invention, a pattern sheet manufacturing method includes a step of manufacturing a mold by the above-described mold manufacturing method, a supplying step of supplying a polymer solution to the concave pattern of the mold, and drying the polymer solution. And a drying step for forming a polymer sheet, and a polymer sheet releasing step for releasing the polymer sheet from the mold.
好ましくは、ポリマー溶解液が水溶性材料を含む。 Preferably, the polymer solution includes a water-soluble material.
本発明のモールドの作製方法によれば、型に形成された針状パターンへの損傷を低減することができる。 According to the mold manufacturing method of the present invention, it is possible to reduce damage to the needle-like pattern formed on the mold.
以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The invention is illustrated by the following preferred embodiments. Changes can be made by many techniques without departing from the scope of the present invention, and other embodiments than the present embodiment can be utilized. Accordingly, all modifications within the scope of the present invention are included in the claims.
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。 Here, in the drawing, portions indicated by the same symbols are similar elements having similar functions. In addition, in the present specification, when a numerical range is expressed using “˜”, upper and lower numerical values indicated by “˜” are also included in the numerical range.
<モールドの作製方法>
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は射出成形に用いられる型の断面図であり、図2は型の平面図である。図3は型の部分拡大図である。
<Mold production method>
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a mold used for injection molding, and FIG. 2 is a plan view of the mold. FIG. 3 is a partially enlarged view of the mold.
図1に示されるように、型10は、開閉可能な第1型12と第2型14とを備える。第1型12と第2型14とを型締めすることによりキャビティ16が形成される。キャビティ16とは、樹脂が充填される空間部を意味する。
As shown in FIG. 1, the
第1型12には、キャビティ16内に突出する針状パターン18が設けられている。針状パターン18とは、複数の針状突起18Aが、定められた数、及び位置に配置されている状態をいう。針状突起18Aとは、先端側に先細りの形状を意味し、錐体形状、及び多段の錐体形状を含む。多段の錐体形状は、底面から先端に向けて角度の異なる側面を有する錐体形状を意味する。
The
後述するように、型10のキャビティ16内に樹脂を射出することにより、針状パターン18の反転形状となる、凹状パターンを有するモールドが作製される。凹状パターンとは、一方面から他方面に向けて延びる凹部が複数配置されている状態をいい、凹部の数、凹部の配置、凹部の深さ等は限定されない。
As will be described later, by injecting resin into the
第2型14にはキャビティ16に連通するゲート20が形成されている。ゲート20が型10のキャビティ16への樹脂の注入口になる。ゲート20は樹脂流路管22を介して射出成形機24と連通される。
A
本実施形態の型10は、針状パターン18とゲート20の間に配置され、型10のキャビティ16の側の表面(いわゆる、型10の内面)、ここでは、第2型14のキャビティ16の側の表面から針状パターン18の根元側に向けて突出する堰部材26を備える。
The
堰部材26は、針状パターン18とキャビティ16に連通するゲート20との間に配置される部材であって、針状パターン18の先端部への樹脂の流れを制限できる部材である。針状パターン18の先端部への樹脂の流れを制限できる部材であれば、堰部材26の形状、大きさ、厚み、及び材質等は限定されない。
The
本実施形態では、堰部材26が第2型14に設けられる。堰部材26を、針状パターン18が設けられていない第2型14に設けることにより、針状パターン18の樹脂の流れが集中することを抑制することが可能となる。後述するように、堰部材26は、針状パターン18の先端部への樹脂の流れを制限するので、ゲート20からキャビティ16内に射出された樹脂が針状パターン18の先端部に直接当たるのを抑制する。堰部材26は針状パターン18に対する樹脂の圧力を緩和するので、堰部材26は、樹脂の圧力に起因して針状パターン18が損傷を受けることを抑制する。
In the present embodiment, the
図2に示されるように、堰部材26の幅方向の長さは、針状パターン18の幅方向より長いことが好ましい。より確実に、針状パターン18が損傷を受けることを抑制できる。ここで幅方向とは、型10を平面視した際に、樹脂の流れ方向に対して直交する方向を意味する。
As shown in FIG. 2, the length in the width direction of the
堰部材26の幅方向の両端部において、型10との間に隙間S1が形成され、隙間S1は、ゲート20からキャビティ16に樹脂を射出した際、針状パターン18の側に樹脂を流入させるための流路を画定する。
At both ends in the width direction of the
堰部材26は、例えば、ステンレス鋼等の剛性を有する金属であることが好ましい。また、堰部材26は、樹脂流入の圧力で変形しないような厚み、例えば1mm以上であることが好ましい。
The
次に、図3に基づいて、針状パターン18と堰部材26との好ましい配置について説明する。
Next, a preferred arrangement of the needle-
針状突起18Aの高さH1は、例えば、0.2mm以上2mm以下の範囲であり、好ましくは、0.3mm以上1.5mm以下である。
The height H1 of the needle-
堰部材26と、堰部材26に最も近い針状突起18Aとの距離Lは、0.5mm以上1mm以下であることが好ましい。堰部材26と針状パターン18との接触を回避するためである。距離Lは、堰部材26と針状突起18Aとの最短距離を意味する。
The distance L between the
また、キャビティ16の高さH2は、針状突起18Aの高さより0.2mm以上0.4mm以下の範囲で高いことが好ましい。
Further, the height H2 of the
堰部材26は、針状パターン18より上流側にあり、矢印で示される樹脂の流れ方向から見て、即ち投影視において、針状パターン18の根元部を除き重なることが好ましい。このような配置にすることにより、堰部材26は、少なくとも針状パターン18の先端を含む平面と交差する。したがって、針状パターン18の先端を樹脂の圧力から保護し、損傷を受けることを抑制することができる。
It is preferable that the
ここで、針状パターン18の根元部とは、第1型12のキャビティ16の側の表面から堰部材26までの隙間S2を意味する。隙間S2は、ゲート20からキャビティ16に樹脂を射出した際、針状パターン18の側に樹脂を流入させるための流路を画定する。
Here, the root portion of the needle-
針状パターン18の根元部の高さ(隙間S2)は、0.1mm以上で、H1の1/2以下であることが好ましい。この範囲とすることにより、針状パターン18の側に樹脂を容易に流入させることができる。樹脂の粘度、樹脂の射出速度等の条件を考慮して、樹脂をキャビティ16に射出させることにより、針状パターン18の根元部(隙間S2)の高さを適宜設定することが好ましい。例えば、針状パターン18の根元部(隙間S2)の高さを、堰部材26が第1型12に接触しない距離から針状パターン18の高さ未満の距離の範囲で設定することができる。
The height (gap S2) of the root portion of the needle-shaped
次に、図3に示される型10の変形例について図4に基づいて説明する。図4に示されるように、型10は、開閉可能な第1型12と第2型14とを備える。第1型12と第2型14とを型締めすることによりキャビティ16が形成される。
Next, a modification of the
第2型14にはキャビティ16に連通するゲート20が形成されている。ゲート20が型10のキャビティ16への樹脂の注入口になる。ゲート20は樹脂流路管22を介して射出成形機24と連通される。
A
第1型12には、キャビティ16内に突出する針状パターン18が設けられる。第2型14には、針状パターン18とゲート20の間に配置され、第2型14のキャビティ16の側の表面から針状パターン18の根元側に向けて突出する堰部材26が設けられる。
The
本実施形態では、第2型14は、樹脂流路管22から連続してキャビティ16に延びる延長部22Bを備える。延長部22Bにより樹脂R(不図示)は、第1型12の表面に案内される。したがって、樹脂Rが針状パターン18の先端部に直接当たることを、より効果的に抑制することが可能となる。
In the present embodiment, the
次に、図3に示される型10の変形例について図5に基づいて説明する。図5に示されるように、型10は、開閉可能な第1型12と第2型14とを備える。第1型12と第2型14とを型締めすることによりキャビティ16が形成される。
Next, a modification of the
第1型12にはキャビティ16に連通するゲート20が形成されている。ゲート20が型10のキャビティ16への樹脂の注入口になる。ゲート20は射出成形機24と連通される。
A
第1型12には、キャビティ16内に突出する針状パターン18が設けられる。第2型14には、針状パターン18とゲート20の間に配置され、第2型14のキャビティ16の側の表面から針状パターン18の根元側に向けて突出する堰部材26が設けられる。
The
本実施形態では、第1型12にゲート20が設けられ、このゲート20に射出成形機24が連通されているので、樹脂R(不図示)は、針状パターン18に対してほぼ直交する方向からキャビティ16に射出される。第2型14のキャビティ16の側の表面から針状パターン18の根元側に向けて突出する堰部材26が設けられているので、針状パターン18に対してほぼ直交する方向から樹脂Rが射出される場合でも、樹脂Rが針状パターン18の先端部に直接当ることを抑制することが可能となる。
In the present embodiment, the
次に、図3に示される型10の変形例について図6に基づいて説明する。図6に示されるように、型10は、開閉可能な第1型12と第2型14とを備える。第1型12と第2型14とを型締めすることによりキャビティ16が形成される。
Next, a modification of the
第1型12にはキャビティ16に連通するゲート20が形成されている。ゲート20が型10のキャビティ16への樹脂の注入口になる。ゲート20は射出成形機24と連通される。
A
第1型12には、キャビティ16内に突出する針状パターン18が設けられる。第1型12には、針状パターン18とゲート20の間に配置され、第2型14のキャビティ16の側の表面から針状パターン18の根元側に向けて突出する堰部材26が設けられる。
The
本実施形態では、第1型12に堰部材26が設けられ、堰部材26に針状パターン18の根元部に対応する位置に貫通孔26Aが設けられる。樹脂R(不図示)は、堰部材26の貫通孔26Aを介してキャビティ16に射出されるので、針状パターン18に対してほぼ直交する方向から樹脂Rが射出される場合でも、樹脂Rが針状パターン18の先端部に直接当ることを抑制することが可能となる。
In the present embodiment, the
次に、堰部材26の位置を調整することができる型10、及びその型10を利用したモールドの作製方法について説明する。図7〜図9は堰部材が移動可能な型によるモールドの作製方法を示す概略部分断面図である。図10〜図12は堰部材が移動可能な他の型によるモールドの作製方法を示す概略部分断面図である。
Next, the
型10に設けられた堰部材26は、位置調整可能に設けられていることが好ましい。堰部材26の位置を調整することにより、針状パターン18が先端部を樹脂の圧力から保護することができ、作製されたモールドに不要な段差を持たせないことができる。
It is preferable that the
図7に示されるように、堰部材26は、型10のキャビティ16の側の表面、ここでは第2型14のキャビティ16の側の表面からの突出量を制御可能に設けられている。堰部材26をキャビティ16に突出させたり、又はキャビティ16から引き抜いたりすることにより堰部材26の位置を調整することができる。
As shown in FIG. 7, the
堰部材26には、移動方向に直交する方向に延びる複数の溝30が、平行に形成されている。この溝30に噛み合う位置に歯車32が配置されている。複数の溝30を有する堰部材26と歯車32とが、ラックアンドピニオンの関係になる。
In the
したがって、歯車32に回転運動が複数の溝30を有する堰部材26に直線運動に変換される。この動作により、歯車32の回転により、堰部材26をキャビティ16に突出させたり、又はキャビティ16から引き抜いたりすることができる。また、堰部材26に目盛り等を付けることにより、堰部材26の位置を把握でき、堰部材26の位置を容易に再現できる。
Therefore, the rotational movement of the
図7に示されるように、まず、第1型12と第2型14とを有する型10を準備する(準備工程)。次いで、第1型12と第2型14とを型締めし、樹脂Rを射出成形機24からゲート20を介してキャビティ16内に射出される。射出開始の初期段階においては、堰部材26は、針状パターン18の根元部(隙間S2:不図示)の高さが、設定された最も小さい位置に配置される。堰部材26と型10の幅方向の隙間S1(不図示)と堰部材26と第1型12との隙間S2を介して樹脂Rが針状パターン18の側に流入される。すなわち、堰部材26により針状パターン18の先端部への樹脂Rの流れを制限しながら、ゲート20からキャビティ16に樹脂Rが射出される(射出工程)。樹脂Rは針状パターン18の間を通過しながら流入される。なお、樹脂Rとしては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、特に、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。
As shown in FIG. 7, first, a
図8に示されるように、樹脂Rが針状パターン18の先端に達するまで、堰部材26の位置が固定される。
As shown in FIG. 8, the position of the
図9に示されるように、樹脂Rが針状パターン18の先端に達すると、歯車32の回転運動により堰部材26がキャビティ16から引き抜きぬかれ、型10のキャビティ16の側の表面と堰部材26とが同一面となる位置に調整される。この動作はキャビティ16に樹脂Rを射出し終える前に行われる。型10のキャビティ16の側の表面と堰部材26とが同一面とされ、樹脂Rがキャビティ16内の全体に充填される。樹脂Rを射出し終える前とは、樹脂Rがキャビティ16内に完全充填が行われる前を意味する。
As shown in FIG. 9, when the resin R reaches the tip of the needle-
型10のキャビティ16の側の表面と堰部材26とが同一面とは、型10のキャビティ16の側の表面と堰部材26とに段差がない場合、又は成形品であるモールドにおいて許容される段差を有する場合とを含む。型10のキャビティ16の側の表面と堰部材26とを同一面にすることにより、モールドに不要な段差が形成されることを回避することができる。
The surface of the
樹脂Rを型10のキャビティ16に射出し終えると、後述するように、樹脂Rを加熱することにより硬化され、硬化された樹脂が型10から離型される。
When the resin R has been injected into the
なお、本実施形態では、樹脂Rが針状パターン18の先端に達するまで、堰部材26の位置が固定される場合を示したが、これに限定されず、樹脂Rの射出状況に応じて、堰部材26の突出量を制御することもできる。突出量は、堰部材26の配置される型10のキャビティ16側の表面から堰部材26の先端までの長さを意味する。堰部材26の突出量を制御することにより、樹脂Rの粘度、樹脂Rの圧力、及び針状パターン18の形状を考慮して、最適な条件によりモールドを作製することができる。
In the present embodiment, the case where the position of the
樹脂Rの射出状況とは、キャビティ16内への樹脂Rの充填量を意味する。樹脂Rの充填量と針状パターン18の先端部の位置との関係が重要となる。
The injection state of the resin R means the filling amount of the resin R into the
また、堰部材26の側面であって第2型14と接触する領域には、テフロン(登録商標)のコーティング(溶着)などを施すことにより、堰部材26の側面と第2型14の壁面との摺動が滑らかにでき、かつ樹脂Rが堰部材26と第2型14との間に入り込まないようにすることが好ましい。
Further, by applying a coating (welding) of Teflon (registered trademark) on the side surface of the
図10に示されるように、堰部材26は、キャビティ16内を樹脂の流れ方向に平行移動できるよう設けられている。堰部材26は、針状パターン18と対向する面と反対側の面に、3本のシャフト40が設けられている。
As shown in FIG. 10, the
図11に示されるように、3本のシャフト40は、堰部材26の中央と、その左右に設けられている。3本のシャフト40は、第1型12を貫通し、キャビティ16から型10の外部へと突出している。3本のシャフト40は駆動装置(不図示)に連結される。駆動装置により、堰部材26は、キャビティ16内を樹脂の流れ方向に平行に、針状パターン18に近づく方向、又は針状パターン18から遠ざかる方向に移動される。また、シャフト40に目盛り等を付けることにより、堰部材26の位置を把握でき、堰部材26の位置を容易に再現できる。
As shown in FIG. 11, the three
図10に示されるように、まず、第1型12と第2型14とを有する型10を準備し、第1型12と第2型14とを型締めし、樹脂R(不図示)を射出成形機24からゲート20を介してキャビティ16内に射出される。射出開始の初期段階においては、堰部材26は、針状パターン18から設定された距離Lだけ離間した位置に配置される。隙間S1(不図示)と隙間S2を介して樹脂Rが針状パターン18の側に流入される。すなわち、堰部材26により針状パターン18の先端部への樹脂Rの流れを制限しながら、ゲート20からキャビティ16に樹脂Rが射出される。樹脂Rは針状パターン18の間を通過しながら流入される。樹脂Rが針状パターン18の先端に達するまで、堰部材26の位置が固定される。
As shown in FIG. 10, first, a
図12に示されるように、樹脂Rが針状パターン18の先端に達すると、駆動装置により、堰部材26が樹脂Rの流れ方向とは逆に、針状パターン18から遠ざけられる。堰部材26は型10のキャビティ16の側の表面に接触する位置まで移動される。この動作はキャビティ16に樹脂Rを射出し終える前に行われる。キャビティ16の側の表面と堰部材26とが接触され、樹脂Rがキャビティ16内の全体に充填される。
As shown in FIG. 12, when the resin R reaches the tip of the needle-shaped
樹脂Rを型10のキャビティ16に射出し終え、キャビティ16内に充填した後、樹脂Rを加熱することにより硬化され、後述するように、硬化された樹脂R(モールド50とも称する)が型10から離型される。
After the resin R has been injected into the
図13は型の概略外観図である。図13に示されるように、型10には、ゲート20(不図示)を介して、型10の幅方向に広がる拡流部22Aを有する樹脂流路管22が連通されている。拡流部22Aにより樹脂を幅方向に広げながら型10に射出することが好ましい。拡流部22Aにより樹脂を幅方向に広げることにより、型10のキャビティ16に射出される樹脂の圧力を低減することができる。
FIG. 13 is a schematic external view of the mold. As shown in FIG. 13, the
次は、離型工程について、図14〜図18を参照して説明する。図14〜図18は、離型工程を示す説明図である。 Next, the mold release process will be described with reference to FIGS. 14-18 is explanatory drawing which shows a mold release process.
図14に示されるように、針状パターン18から硬化された樹脂Rを離型するため、型締めされていた第1型12と第2型14とを型開きする。型開きでは、第1型12と第2型14とが相対的に離間するように移動される。硬化された樹脂Rは離型前の凹状パターンを有するモールド50である。以下、モールド50と称する場合がある。
As shown in FIG. 14, in order to release the cured resin R from the needle-
図15に示されるように、モールド50の周縁部を第1型12の針状パターン18から離間させる。モールド50の周縁部は、モールド50を平面視した際の対向する2辺を少なくとも含んでいれば良く、また、4辺の全てを含んでいても良い。周縁部とは、モールド50の外周から凹状パターン52までの領域を意味する。
As shown in FIG. 15, the peripheral edge of the
図16に示されるように、モールド50の周縁部を徐々に第1型12から離間させる。モールド50がシリコーン樹脂により作製される場合、モールド50は弾性力を有するので、モールド50の周縁部を徐々に離間させると、モールド50が伸ばされた状態(弾性変形)となる。
As shown in FIG. 16, the peripheral edge of the
図17に示されるように、モールド50の周縁部を更に第1型12から離間させる。弾性変形していたモールド50は元の形状に戻ろうとするため、モールド50は縮む。モールド50の縮む力を利用することにより、モールド50が第1型12の針状パターン18から離型する。モールド50が縮もうとする力を剥離力として利用することにより、モールド50と針状パターン18との間に無理な力が加わらないので、離型不良を抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 17, the peripheral edge of the
図18に示されるように、最終的には、モールド50と第1型12の針状パターン18とは完全に離型され、凹状パターン52を有するモールド50が作製される。
As shown in FIG. 18, finally, the
モールド50の周縁部を第1型12から離間させる方法として、第1の方法は、凹状パターン52の形成される面の反対面の周縁部を吸引手段で吸引し、周縁部を吸引しながら吸引手段を第1型12から離間させる方法を挙げることができる。また、第2の方法は、凹状パターン52の形成される面の周縁部を、第1型12に設けられたエジェクタピンにより押すことにより、周縁部を第1型12から離間させる方法を挙げることができる。
As a method for separating the periphery of the
次に、電鋳型を利用した型10について説明する。図19及び図20は電鋳型を利用した型の断面図である。図19は第1型12と第2型14とが型開きされた型10を示し、図20は第1型12と第2型14とが型締めされた型10を示している。
Next, the
本実施形態では、第1型12と針状パターン18とが、別の部材で構成されている。針状パターン18は、電鋳型60の表面に形成される。
In this embodiment, the 1st type |
図19に示されるように、第1型12と第2型14とを型開きし、第1型12のキャビティ16側の表面に、針状パターン18を有する電鋳型60を載置することにより、型10に針状パターン18が提供される。
As shown in FIG. 19, by opening the
いわゆる型10を入れ子構造にすることにより、例えば、形状の異なる針状パターン18を有する電鋳型60を容易に交換することができる。複数の電鋳型60を準備することで、凹状パターン52の異なるモールド50を容易に作製することができる。
By making the so-called
図20に示されるように、第1型12と第2型14とを型締めし、キャビティ16に樹脂を射出することにより、凹状パターンを有するモールドを作製することができる。
As shown in FIG. 20, a mold having a concave pattern can be manufactured by clamping the
電鋳型60を第1型12に載置する際、電鋳型60の裏面と吸引することが好ましい。電鋳型60の位置ずれを抑制することができる。
When the
電鋳型60は、例えば、以下の電鋳法により作製することができる。
The
形成したい針状パターン18と同形状の原版を作製する。原版は、切削加工等で作製することができる。原版に基づいて、原版の反転形状を有する電鋳型用モールドを作製する。電鋳型用モールドに対して導電化処理を行う。
An original plate having the same shape as the needle-
導電化処理された電鋳型用モールドを保持した陰極と、金属ペレットを保持する陽極とを電鋳液中に浸漬し、通電する。電鋳型用モールドから離型することにより、電鋳型用モールドの反転形状である針状パターン18を有する電鋳型60を作製することができる。
A cathode holding the electroforming mold subjected to the conductive treatment and an anode holding the metal pellet are immersed in an electroforming solution and energized. By separating from the mold for electroforming, the
次に、針状パターン18を有する複数の第1型12Aと第1型12Bとを用いて、モールド50を作製する方法について説明する。図21〜図24は、複数の第1型を用いたモールドの作製方法を示す工程図である。
Next, a method for producing the
図21に示されるように、針状パターン18を有する複数の第1型12Aと第1型12Bとが準備される。第1型12Aと第1型12Bとは、回転軸62を中心軸とするターンテーブル64の載置面の上に固定される。型10は、ターンテーブル64を回転させることにより、第1型12Aと第1型12Bの位置を入れ替えることができるよう構成される。
As shown in FIG. 21, a plurality of
射出成形機24と連通された第2型14と第1型12Aとが型締めされ、次いで、型10に樹脂Rが射出され、キャビティ16内に樹脂Rが充填される。樹脂Rは熱により硬化される。ターンテーブル64の上の第1型12Bには樹脂Rが充填されていない状態にある。
The
図22に示されるように、樹脂Rの硬化を終えるとモールド50が作製される。第2型14がターンテーブル64の載置面に対して垂直方向で、第1型12Aから離間する方向に移動する。第1型12Aと第2型14とが型開きされる。
As shown in FIG. 22, when the resin R is cured, the
図23に示されるように、ターンテーブル64を、回転軸62を中心に回転させることにより、第1型12Aと第1型12Bの位置が入れ替えられる。第1型12Bと第2型14とを型締めすることにより、キャビティ16が形成される。
As shown in FIG. 23, the positions of the
図24に示されるように、第1型12Aの針状パターン18からモールド50を離型する間、第1型12Bと第2型14とにより形成されるキャビティ16に射出成形機24から樹脂Rが射出される。射出工程と離型工程とを別の位置で行うことにより、射出成形機24を有効に利用することできるので、モールド50を作製する際のスループットを向上させることができる。本実施形態では、2個の第1型12(12A、12B)を例に説明したが、3個以上の第1型12を用いることができる。
As shown in FIG. 24, while the
<パターンシートの製造方法>
次に、上記の作製方法で作製されたモールド50を用いて、パターンシートを製造する方法について説明する。図25から図30は、パターンシート70を製造する工程図である。
<Pattern sheet manufacturing method>
Next, a method for producing a pattern sheet using the
<ポリマー溶解液供給工程>
図25は、モールド50を準備した状態を示している。モールド50は、上述のモールドの作製方法により製造される。図25に示されるモールド50は、複数の凹状パターン52を有している。
<Polymer solution supply process>
FIG. 25 shows a state where the
図26は、モールド50の凹状パターン52にポリマー溶解液72を供給する工程を示す図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating a process of supplying the
パターンシート70を形成するポリマー溶解液72の材料としては、水溶性材料を用いることが好ましい。パターンシート70の製造に用いられるポリマー溶解液72の樹脂ポリマーの素材としては、生体適合性のある樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、グルコース、マルトース、プルラン、コンドロイチン硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルデンプンなどの糖類、ゼラチンなどのタンパク質、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体などの生分解性ポリマーを使用することが好ましい。これらの中でもゼラチン系の素材は多くの基材と密着性をもち、ゲル化する材料としても強固なゲル強度を持つため、基材と密着させることができる。パターンシート70をモールド50から離型する際、基材(不図示)を用いてパターンシート70を離型することができるので、好適に利用することができる。濃度は材料によっても異なるが、薬剤を含まないポリマー溶解液72の中に樹脂ポリマーが10〜50質量%含まれる濃度とすることが好ましい。また、溶解に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、エタノールなどのアルコールなどを用いることができる。そして、ポリマー溶解液72の中には、用途に応じて体内に供給するための薬剤を共に溶解させることが可能である。薬剤を含むポリマー溶解液72のポリマー濃度(薬剤自体がポリマーである場合は薬剤を除いたポリマーの濃度)としては、0〜30質量%含まれることが好ましい。
As a material of the
ポリマー溶解液72の調製方法としては、水溶性の高分子(ゼラチンなど)を用いる場合は、水溶性粉体を水に溶解し、溶解後に薬剤を添加してもよいし、薬剤が溶解した液体に水溶性高分子の粉体を入れて溶かしてもよい。水に溶解しにくい場合、加温して溶解してもよい。温度は高分子材料の種類により、適宜選択可能であるが、必要に応じて、約20〜40℃の温度で加温することが好ましい。ポリマー溶解液72の粘度は、薬剤を含む溶解液では200mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは50mPa・s以下とすることが好ましい。薬剤を含まない溶解液では2000mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは500mPa・s以下とすることが好ましい。ポリマー溶解液72の粘度を適切に調整することにより、モールド50の凹状パターン52に容易にポリマー溶解液72を注入することができる。例えば、ポリマー溶解液72の粘度は、細管式粘度計、落球式粘度計、回転式粘度計、又は振動式粘度計で測定することができる。
As a method for preparing the
ポリマー溶解液72に含有させる薬剤は、薬剤としての機能を有するものであれば限定されない。特に、ペプチド、タンパク質、核酸、多糖類、ワクチン、水溶性低分子化合物に属する医薬化合物、又は化粧品成分から選択することが好ましい。
The chemical | medical agent contained in the
ポリマー溶解液72をモールド50に注入する方法としては、例えば、スピンコーターを用いた塗布を挙げることができる。
Examples of the method for injecting the
モールド50の凹状パターン52の凹部先端に、貫通孔を形成することが好ましい。凹状パターン52の凹部内のエアーを貫通孔から逃がすことができる。したがって、ポリマー溶解液72をモールド50の凹部に入りやすくすることができる。また、この工程は、減圧状態で行うことが好ましい。
A through hole is preferably formed at the tip of the concave portion of the
[乾燥工程]
図27は、ポリマー溶解液72を乾燥させてポリマーシート74とする工程を示す図である。例えば、モールド50に供給されたポリマー溶解液72に風を吹き付けることにより乾燥させることができる。ポリマーシート74とは、ポリマー溶解液72に所望の乾燥処理を施した後の状態を意味する。ポリマーシート74の水分量等は適宜設定される。なお、乾燥により、ポリマーの水分量が低くなりすぎると剥離しにくくなるため、弾力性を維持している状態の水分量を残存させておくことが好ましい。
[Drying process]
FIG. 27 is a diagram illustrating a process of drying the
ポリマーシート74には凹状パターン52の反転形状である針状パターン76が形成される。
The
[ポリマーシート離型工程]
図28、29は、ポリマーシート74をモールド50から離型し、パターンシート70とした状態を示す図である。図30は、パターンシート70を切断して、個別のパターンシート70A、70B、70Cとする工程を説明する図である。
[Polymer sheet release process]
28 and 29 are views showing a state in which the
モールド50から離型したパターンシート70は、切断装置(不図示)にセットされ、パターンシート70を切断する位置を決定する。基本的には、針状パターン76を有する領域76A、76B、76Cごとになるように切断位置を決定する。図30に示されるように、パターンシート70を切断して、複数の個別のパターンシート70A、70B、70Cとする。
The
また、図25から図30においては、モールド50を用いて、パターンシート70を製造する方法を説明したがこれに限定されない。例えば、複数のモールド50を接合することにより、凹状パターン52の面積を大面積化した集合モールドを製作することができる。集合モールドを利用して、パターンシートを製造することもできる。
25 to 30, the method for manufacturing the
集合モールドを用いてパターンシートの製造を行うことで、1回の製造で面積の大きいパターンシートの製造をすることができ、生産性を向上させることができる。 By producing the pattern sheet using the assembly mold, a pattern sheet having a large area can be produced by one production, and productivity can be improved.
なお、本実施形態では、ポリマー溶解液72をモールド50の凹状パターン52に充填し、乾燥することによりポリマーシート74を形成する場合を説明したが、これに限定されない。
In this embodiment, the case where the
例えば、薬剤を含むポリマー溶解液をモールド50の凹状パターン52に充填して乾燥し、その後、薬剤を含まないポリマー溶解液をモールド50の凹状パターン52に充填し、乾燥することにより二層構造のポリマーシート74を形成することができる。
For example, a polymer solution containing a drug is filled in the
また、モールド50の使用は、初回の1回限りの使用とし、使い捨てとすることが好ましい場合がある。パターンシート70が、医薬品として用いられる場合、製造されるパターンシート70の生体への安全性を考慮して、使い捨てとすることが好ましい。また、使い捨てとすることで、モールド50を洗浄する必要がなくなるので、洗浄によるコストを下げることができる。特に、パターンシート70が、医薬品として用いられる場合には、高い洗浄性が求められるため、洗浄コストが高くなる。
Further, the
製造されるパターンシート70の針状パターン76(領域76A,76B,76C)とは、複数の針状突起78が、定められた数、及び位置に配置されている状態をいう。針状突起78とは、先端側に先細りの形状を意味し、錐体形状、及び多段の錐体形状を含む。多段の錐体形状は、底面から先端に向けて角度の異なる側面を有する錐体形状を意味する。
The needle-like pattern 76 (
針状突起78の高さは、0.2mm以上2mm以下の範囲であり、好ましくは、0.3mm以上1.5mm以下である。
The height of the needle-
製造される針状パターン76を有するパターンシート70は、針状パターン18を有する型10の複製である。型10の針状パターン18の形状、及び配置を所望の形状とすることにより、製造されるパターンシート70の針状パターン76を所望の形状とすることができる。
The
10 型
12、12A、12B 第1型
14 第2型
16 キャビティ
18 針状パターン
18A 針状突起
20 ゲート
22 樹脂流路管
22A 拡流部
22B 延長部
24 射出成形機
26 堰部材
26A 貫通孔
30 溝
32 歯車
40 シャフト
50 モールド
52 凹状パターン
60 電鋳型
62 回転軸
64 ターンテーブル
70、70A、70B、70C パターンシート
72 ポリマー溶解液
74 ポリマーシート
76 針状パターン
76A、76B、76C 領域
78 針状突起
H1、H2 高さ
L 距離
R 樹脂
S1、S2 隙間
10
Claims (13)
前記第1型と第2型とを型締めし、次いで、前記針状パターンと前記キャビティに連通するゲートとの間に配置される堰部材により前記針状パターンの先端部への樹脂の流れを制限しながら、前記ゲートから前記キャビティに樹脂を射出する射出工程と、
を有するモールドの作製方法において、
前記堰部材は、前記型の前記キャビティの側の表面から前記針状パターンの根元側に向けて突出するモールドの作製方法。 A mold having a first mold and a second mold, the mold having the first mold provided with a needle-like pattern protruding in a cavity formed by clamping the first mold and the second mold A preparation process to prepare,
The first mold and the second mold are clamped, and then the resin flow to the tip of the needle pattern is caused by a dam member arranged between the needle pattern and the gate communicating with the cavity. An injection step of injecting resin from the gate into the cavity while limiting,
In the method for manufacturing a mold having a
The said dam member is a manufacturing method of the mold which protrudes toward the base side of the said acicular pattern from the surface by the side of the said cavity of the said type | mold .
前記離型工程において、一つの前記第1型から硬化した前記樹脂を前記針状パターンから離型する間、他の前記第1型を用いて前記射出工程を実施する請求項8に記載のモールドの作製方法。 Preparing a plurality of first molds having the needle-like pattern in the preparing step;
The mold according to claim 8 , wherein in the mold releasing step, the injection process is performed using another first mold while the resin cured from one of the first molds is released from the needle-like pattern. Manufacturing method.
前記モールドの凹状パターンにポリマー溶解液を供給する供給工程と、
前記ポリマー溶解液を乾燥させてポリマーシートとする乾燥工程と、
前記ポリマーシートを前記モールドから離型するポリマーシート離型工程と、
を含むパターンシートの製造方法。 A step of producing a mold by the method of producing a mold according to any one of claims 1 to 11 ,
Supplying a polymer solution to the concave pattern of the mold;
A drying step of drying the polymer solution to form a polymer sheet;
A polymer sheet releasing step of releasing the polymer sheet from the mold;
The manufacturing method of the pattern sheet containing this.
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