TW201600300A - 模具的製造方法及輥狀模具的製造裝置以及表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種輥狀模具的製造方法,其是製造在模具本體10上形成脫模劑層的模具的方法,且自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10上,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10上的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層。

Description

模具的製造方法及輥狀模具的製造裝置以及表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法
本發明是有關於一種製造在模具本體上形成脫模劑層的模具的方法及製造輥狀模具的裝置、以及表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法。
本申請案主張基於2014年4月8日在日本提出申請的日本專利特願2014-079414號的優先權,並將其內容併入本案供參考。
已知凸部或凹部的平均間隔為可見光的波長以下的表面具有微細凹凸結構的物品,會表現出抗反射效果、蓮花效應(Lotus effect)等。特別是已知,被稱為蛾眼(moth-eye)結構的奈米級(nano order)微細凹凸結構,藉由折射率自空氣的折射率連續地增大為物品的材料的折射率,而成為有效的抗反射的裝置。
作為在物品的表面形成微細凹凸結構的方法,例如已知,使用在外周面形成有微細凹凸結構的反轉結構的輥狀模具, 將輥狀模具的微細凹凸結構轉印至物品的表面的方法(奈米壓印(nanoimprint)法)。
輥狀模具例如藉由包括以下步驟的方法而製造:製造在外周面具有微細凹凸結構的輥狀模具本體;及在模具本體的外周面形成脫模劑層。
作為在模具本體的外周面形成脫模劑層的方法,例如提出有下述方法。
(1)將輥狀模具本體浸漬於脫模劑溶液中,將模具本體自脫模劑溶液取出的方法(專利文獻1)。
(2)將中心軸設為旋轉軸,一邊使輥狀模具本體旋轉,一邊在模具本體的外周面直接塗佈脫模劑溶液,藉由加熱器使塗佈在模具本體的外周面的脫模劑溶液乾燥的方法(專利文獻2)。
在(1)的方法中,在將模具本體自脫模劑處理液取出時,為了不使脫模劑處理液的液面產生起伏,而需要使模具本體的取出速度變為超微速。因此,將模具本體自脫模劑處理液取出的時間變長。特別是在模具本體大型化時,將模具本體自脫模劑處理液取出的時間變得非常長,而無法有效率地製造輥狀模具。
在(2)的方法中,由於在模具本體的外周面直接塗佈脫模劑溶液,因此容易產生條紋狀的塗佈不均。另外,由於藉由加熱器使塗佈在模具本體的外周面的脫模劑溶液乾燥,因此條紋狀的塗佈不均、滴液等直接殘留在脫模劑層上,而脫模劑層的膜厚產生不均。若脫模劑層的膜厚產生不均,則在將輥狀模具的微 細凹凸結構轉印至物品的表面時,在物品的表面的微細凹凸結構上亦產生形狀不均,因此無法獲得外觀或性能佳的物品。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2012/176794號
[專利文獻2]日本專利特開2006-331585號公報
本發明提供一種可有效率地製造抑制了脫模劑層的膜厚不均的模具的模具的製造方法及輥狀模具的製造裝置、以及表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法。
作為本發明,例如可列舉:下述[1]~[11]的模具的製造方法、及下述[12]~[16]的輥狀模具的製造裝置、以及下述[17]~[20]的表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法。
[1]一種模具的製造方法,其是製造在模具本體上形成脫模劑層的模具的方法,且自離開所述模具本體而配置的脫模劑噴出裝置,向所述模具本體的外周面供給脫模劑溶液,而使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體上,自離開所述模具本體而配置的氣體噴出裝置,向附著在所述模具本體上的所述脫模劑溶液噴出氣體,使所述脫模劑溶液乾燥而形成所述脫模劑層。
[2]如[1]所述之模具的製造方法,其中所述模具本體是外形形 成為圓柱形狀的輥狀模具本體,將所述輥狀模具本體的中心軸設為旋轉軸,一邊使所述輥狀模具本體旋轉,一邊對所述輥狀模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液。
[3]如[2]所述之模具的製造方法,其中所述輥狀模具本體以所述中心軸成為水平方向的方式保持而旋轉。
[4]如[2]或[3]所述之模具的製造方法,其中一邊使所述模具本體與所述脫模劑噴出裝置相對移動,一邊自所述脫模劑噴出裝置向所述模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液,其中所述脫模劑噴出裝置以與所述模具本體的所述中心軸平行的方式自所述模具本體的第1端部移動至第2端部。
[5]如[4]所述之模具的製造方法,其中一邊使所述模具本體與所述氣體噴出裝置相對移動,一邊自所述氣體噴出裝置向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體,其中所述氣體噴出裝置在相對於所述脫模劑噴出裝置的行進方向上配置於較所述脫模劑噴出裝置更後方,且追隨所述脫模劑噴出裝置。
[6]如[3]至[5]中任一項所述之模具的製造方法,其中自所述脫模劑噴出裝置向所述模具本體的外周面的下半部分噴出所述脫模劑溶液,使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體的外周面。
[7]如[2]至[6]中任一項所述之模具的製造方法,其中自沿著所述模具本體的長度方向以等間隔排列的多個所述脫模劑噴出裝置,向所述模具本體的外周面供給脫模劑溶液。
[8]如[7]所述之模具的製造方法,其中一邊在沿著所述模具本 體的長度方向以等間隔排列的多個所述脫模劑噴出裝置中,自所述模具本體的第1端部側的所述脫模劑噴出裝置起依序向所述模具本體的外周面供給脫模劑溶液,使所述脫模劑溶液依序附著在所述模具本體的外周面,一邊自所述氣體噴出裝置向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體。
[9]如[2]至[8]中任一項所述之模具的製造方法,其中以來自所述氣體噴出裝置的氣體的噴出方向逆著所述模具本體的旋轉方向的方式,自所述氣體噴出裝置向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體。
[10]如[2]至[9]中任一項所述之模具的製造方法,其中自位於較所述脫模劑噴出裝置高的位置的所述氣體噴出裝置,向附著在所述模具本體的外周面、且位於所述模具本體的外周面的上半部分的所述脫模劑溶液噴出氣體。
[11]如[1]至[10]中任一項所述之模具的製造方法,其中所述模具本體是在其外周面具有分別鄰接的凸部或凹部的平均間隔設為400nm以下的多個微細凹凸的結構。
[12]一種輥狀模具的製造裝置,其是製造在輥狀模具本體的外周面形成脫模劑層的輥狀模具的裝置,且具備:旋轉裝置,將所述模具本體的中心軸設為旋轉軸,而使所述模具本體旋轉;脫模劑噴出裝置,離開所述模具本體而配置,向所述模具本體的外周面噴出脫模劑溶液,而使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體的外周面;氣體噴出裝置,離開所述模具本體而配置,向附著 在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體,使所述脫模劑溶液乾燥而形成所述脫模劑層。
[13]如[12]所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述旋轉裝置是以所述中心軸成為水平方向的方式保持所述輥狀模具本體,並使所述輥狀模具本體旋轉者。
[14]如[12]或[13]所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述脫模劑噴出裝置與所述模具本體的所述中心軸平行,相對於所述模具本體可相對地移動。
[15]如[14]所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述氣體噴出裝置在相對於所述脫模劑噴出裝置的行進方向上配置於較所述脫模劑噴出裝置更後方,且可追隨所述脫模劑噴出裝置而相對於所述模具本體相對地移動。
[16]如[12]至[15]中任一項所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述模具本體是在其外周面具有分別鄰接的凸部或凹部的平均間隔設為400nm以下的多個微細凹凸的結構。
[17]一種表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其用於製造在表面具有微細凹凸結構的物品,所述製造方法的特徵在於,使用藉由以下方式製造的模具:在輥狀模具本體的表面形成包含平均週期為400nm以下的多個凹凸的結構,將所述模具本體的中心軸設為旋轉軸,一邊使所述模具本體旋轉,一邊自離開所述模具本體而配置的脫模劑噴出裝置,向所述模具本體的外周面供給脫模劑溶液,而使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體的外周 面,自離開所述模具本體而配置的氣體噴出裝置,向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體,使所述脫模劑溶液乾燥而形成所述脫模劑層;將形成了所述脫模劑層的所述模具本體的表面的結構轉印至硬化樹脂層,藉此製造在表面具有相鄰的凸部的平均間隔為400nm以下的多個凸部的物品。
[18]如[17]所述之表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其中所述輥狀模具本體是以所述中心軸成為水平方向的方式保持而旋轉者。
[19]如[18]所述之表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其中所述輥狀模具本體藉由以下方式獲得:一邊使所述模具本體與所述脫模劑噴出裝置相對移動,一邊自所述脫模劑噴出裝置對所述模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液,其中所述脫模劑噴出裝置以與所述模具本體的所述中心軸平行的方式自所述模具本體的第1端部移動至第2端部。
[20]如[19]所述之表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其中所述輥狀模具本體藉由以下方式獲得:一邊使所述模具本體與所述氣體噴出裝置相對移動,一邊自所述氣體噴出裝置對附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體,其中所述氣體噴出裝置在相對於所述脫模劑噴出裝置的行進方向上配置於較所述脫模劑噴出裝置更後方,且追隨所述脫模劑噴出裝置。
另外,本發明中所說明的「模具本體的外周面的上半部分」、或「模具本體的外周面的下半部分」,是在藉由通過中心軸 的直徑方向的直線將輥狀模具本體對半分割時,在鉛垂方向將大致朝向上方之側設為「外周面的上半部分」,將大致朝向下方之側設為「外周面的下半部分」者。
根據本發明的模具的製造方法,可有效率地製造抑制了脫模劑層的膜厚不均的模具。
根據本發明的輥狀模具的製造裝置,可有效率地製造抑制了脫模劑層的膜厚不均的輥狀模具。
根據本發明的表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,可有效率地製造微細凹凸形狀的精度提高的物品。
1‧‧‧製造裝置
2‧‧‧製造裝置
10‧‧‧模具本體
10a‧‧‧第1端部
10b‧‧‧第2端部
10c‧‧‧圓周
12‧‧‧鋁基材
14‧‧‧細孔
16‧‧‧氧化皮膜
18‧‧‧細孔產生點
20‧‧‧旋轉機構(旋轉裝置)
21‧‧‧主軸側保持具
22‧‧‧尾側保持具
23‧‧‧主軸側軸
24‧‧‧尾側軸
25‧‧‧軸支撐具
26‧‧‧旋轉驅動部
27‧‧‧傳送帶
30‧‧‧脫模劑噴出噴嘴(脫模劑噴出裝置)
32‧‧‧噴嘴固定具
40‧‧‧氣體噴出噴嘴(氣體噴出裝置)
50‧‧‧移動機構(移動裝置)
52‧‧‧噴嘴固定具
54‧‧‧線性導軌
60‧‧‧膜的製造裝置
61‧‧‧輥狀模具
62‧‧‧樹脂供給裝置
62a‧‧‧罐
62b‧‧‧分注器
62c‧‧‧配管
62d‧‧‧泵
63‧‧‧樹脂積留
64‧‧‧夾輥
65‧‧‧活性能量線照射裝置
66‧‧‧剝離輥
68‧‧‧硬化樹脂層
80‧‧‧膜
81‧‧‧膜狀支撐體
w‧‧‧脫模劑溶液的擴展寬度
θ‧‧‧角度
圖1是表示表面具有微細凹凸結構的模具本體的製造步驟的一例的剖面圖。
圖2是表示本發明的第1實施形態中所用的輥狀模具的製造裝置的俯視圖。
圖3是自水平方向觀察圖2的製造裝置的前視圖。
圖4是自模具本體的中心軸方向觀察圖2的製造裝置的一部分的側面圖。
圖5是表示在圖2的製造裝置中脫模劑噴出噴嘴及氣體噴出噴嘴移動的狀態的俯視圖。
圖6是表示本發明的第2實施形態中所用的輥狀模具的製造 裝置的俯視圖。
圖7是自水平方向觀察圖6的製造裝置的前視圖。
圖8是自模具本體的中心軸方向觀察圖6的製造裝置的一部分的側面圖。
圖9是表示製造表面具有微細凹凸結構的物品時所用的製造裝置的一例的立體圖。
以下的用語的定義在本說明書及申請專利範圍中適用。
所謂「凹凸結構」,是指具有多個凸部及/或多個凹部的結構。
所謂「微細凹凸結構」,是指具有多個凸部及/或多個凹部,且凸部或凹部的平均間隔為奈米級的結構。
所謂「奈米級」,是指1nm以上、且小於1μm。
所謂「氣體」,設為包括空氣、惰性氣體等對模具表面的乾燥有用的所有氣體者。
所謂「細孔」,是指形成於鋁基材的表面的氧化皮膜的微細凹凸結構的凹部。
所謂「細孔的間隔」,是指鄰接的細孔彼此的中心間距離。
所謂「模具本體的外周面」,是指具有轉印至物品上的形狀(凹凸結構、鏡面等)的最外周面。因此,在模具本體的兩端存在直徑小於具有最外周面的主體部的小徑部時,所述小徑部的外周面不包括在「模具本體的外周面」中。
所謂「模具本體的端部」,是指所述具有最外周面的主體部的 模具本體的長度方向的端部。因此,在模具本體的兩端存在直徑小於具有最外周面的主體部的小徑部時,所述小徑部不包括在「模具本體的端部」中。
所謂「輥狀」,是指圓柱形狀、中空圓筒形狀等具有連續的外周面的柱狀結構體。
所謂「脫模劑溶液的擴展寬度w」,是指在自脫模劑噴出噴嘴向模具本體的外周面噴出脫模劑溶液而附著在模具本體的外周面時,在模具本體旋轉1次的期間脫模劑溶液擴展到模具本體的外周面的寬度(參照圖2等)。
所謂「初始保持時間」,是指從自脫模劑噴出噴嘴向模具本體的第1端部的外周面及其附近開始脫模劑溶液的噴出,至自氣體噴出噴嘴噴出氣體而開始使附著在模具本體的第1端部的外周面的脫模劑溶液乾燥為止的時間。
所謂「接觸溶液時間」,是指自脫模劑溶液附著在模具本體的外周面至開始脫模劑溶液的乾燥為止的時間。
<模具(輥狀模具)>
在本實施形態中,作為模具,列舉輥狀模具為例進行說明。所述輥狀模具是用以將輥狀模具的外周面的形狀(凹凸結構、鏡面等)轉印至物品的表面,而在物品的表面形成與輥狀模具的外周面的形狀對應的形狀者。
作為輥狀模具,可列舉:可用於奈米壓印法的在表面具有微細凹凸結構的輥狀模具;可用於壓花的形成的壓花輥;可用 於記錄媒體的位元的形成的輥狀壓模(stamper)等。
藉由本實施形態的製造方法而得的輥狀模具具有:輥狀模具本體、以及形成於模具本體的外周面的脫模劑層。
(模具本體)
本實施形態的模具本體是在輥狀基材的外周面形成凹凸結構者、或將輥狀基材的外周面精加工成鏡面者。
模具本體可為中空狀,亦可為中實狀、即固體狀。
所述凹凸結構只要形成於模具本體的外周面的至少一部分即可,可不形成於模具本體的整個外周面,亦可形成於整個外周面。
作為基材,可列舉:金屬(包括表面形成氧化皮膜者)、石英、玻璃、樹脂、陶瓷等,就容易在表面形成微細的凹凸結構的方面而言,較佳為金屬。
作為模具本體,就充分地發揮出本發明的效果的方面而言,較佳為在輥狀基材的外周面形成微細凹凸結構者。
以下,對在外周面具有微細凹凸結構的模具本體的製造方法進行詳細地說明。
(模具本體的製造方法)
作為模具本體的製造方法,例如可列舉:下述方法(I-1)、方法(I-2)等,就可實現大面積化、且製作簡便的方面而言,較佳為方法(I-1)。
(I-1)在輥狀鋁基材的外周面形成具有多個細孔的陽極氧化氧化鋁(鋁的多孔質的氧化皮膜)的方法。
(I-2)在輥狀基材的外周面,藉由電子束微影法、雷射光干涉法等直接形成微細凹凸結構的方法。
作為方法(I-1),較佳為具有下述步驟(a)~步驟(f)的方法。
(a)將輥狀鋁基材在電解液中、在恆定電壓下進行陽極氧化,而在鋁基材的外周面形成氧化皮膜的步驟。
(b)將氧化皮膜的一部分或全部除去,而在鋁基材的外周面形成陽極氧化的細孔產生點的步驟。
(c)在步驟(b)後,將鋁基材在電解液中再次進行陽極氧化,而形成在細孔產生點具有細孔的氧化皮膜的步驟。
(d)在步驟(c)後,使細孔的直徑擴大的步驟。
(e)在步驟(d)後,在電解液中再次進行陽極氧化的步驟。
(f)重複進行步驟(d)與步驟(e),而獲得在鋁基材的外周面形成具有多個細孔的陽極氧化氧化鋁的模具本體的步驟。
步驟(a):
如圖1所示般,藉由將鋁基材12進行陽極氧化,而形成具有細孔14的氧化皮膜16(參照圖1中的(a))。
鋁基材為了使表面狀態變得平滑,例如較佳為藉由機械研磨、布料研磨(fabric polishing)、化學研磨、電解研磨處理(蝕刻處理)等進行研磨。另外,鋁基材由於有在將所述鋁基材加工成特定形狀時所用的油附著的情況,因此較佳為在陽極氧化前預先進行脫脂處理。
鋁的純度較佳為99%以上,更佳為99.5%以上,尤佳為99.8%以上。若鋁的純度低,則在進行陽極氧化時存在以下情況:形成因雜質的偏析而將可見光散射的大小的凹凸結構,或藉由陽極氧化而得的細孔的規則性降低。
作為電解液,可列舉:草酸、硫酸等的水溶液。電解液可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
使用草酸水溶液作為電解液的情形:
草酸的濃度較佳為0.7M以下。若草酸的濃度超過0.7M,則存在電流值變得過高而氧化皮膜的表面變得粗糙的情況。
在使用草酸水溶液作為電解液時,在化成電壓為30V~60V時,可獲得具有平均間隔為100nm的規則性高的細孔的陽極氧化氧化鋁。化成電壓高於或低於所述範圍,均有規則性降低的傾向。
電解液的溫度較佳為60℃以下,更佳為45℃以下。若電解液的溫度超過60℃,則存在以下情況:引起所謂的「燒灼(burning)」的現象,細孔破壞,或表面溶解而細孔的規則性混亂。
使用硫酸水溶液作為電解液的情形:
硫酸的濃度較佳為0.7M以下。若硫酸的濃度超過0.7M,則存在電流值變得過高而無法維持恆定電壓的情況。
在使用硫酸水溶液作為電解液時,在化成電壓為25V~30V時,可獲得具有平均間隔為63nm的規則性高的細孔的陽極氧化氧化鋁。化成電壓高於或低於所述範圍,均有規則性降低的傾向。
電解液的溫度較佳為30℃以下,更佳為20℃以下。若電解液 的溫度超過30℃,則存在以下情況:引起所謂的「燒灼」的現象,細孔破壞,或表面溶解而細孔的規則性混亂。
步驟(b):
如圖1所示般,將氧化皮膜16的一部分或全部暫時除去,並將其設為陽極氧化的細孔產生點18,藉此可提高細孔的規則性(參照圖1中的(b))。在不除去氧化皮膜16的全部而殘留一部分的狀態下,若氧化皮膜16中規則性已充分提高的部分殘留,則亦可實現氧化皮膜除去的目的。
作為除去氧化皮膜16的方法,可列舉:在不溶解鋁而選擇性溶解氧化皮膜16的溶液中溶解而除去的方法。作為此種溶液,例如可列舉:鉻酸/磷酸混合液等。
步驟(c):
如圖1所示般,藉由將除去了氧化皮膜的鋁基材12再次進行陽極氧化,而形成具有圓柱狀細孔14的氧化皮膜16(參照圖1中的(c))。
步驟(c)中的陽極氧化只要在與步驟(a)相同的條件下進行即可。越延長陽極氧化的時間,則可獲得越深的細孔。
步驟(d):
如圖1所示般,進行使細孔14的直徑擴大的處理(以下記為細孔徑擴大處理)(參照圖1中的(d))。細孔徑擴大處理是浸漬在溶解氧化皮膜16的溶解液中藉由陽極氧化使所得的細孔14的直徑擴大的處理。作為此種溶解液,例如可列舉:5質量%左右的 磷酸水溶液等。
越延長所述細孔徑擴大處理的時間,則細孔徑變得越大。
步驟(e):
如圖1所示般,藉由再次進行陽極氧化,而進一步形成自圓柱狀細孔16的底部進一步向下延伸的直徑小的圓柱狀細孔16(參照圖1中的(e))。
步驟(e)中的陽極氧化可在與步驟(a)相同的條件下進行。越延長陽極氧化的時間,則可獲得越深的細孔。
步驟(f):
如圖1所示般,藉由重複步驟(d)與步驟(e),而形成具有直徑自開口部向深度方向連續減少的形狀的細孔14的氧化皮膜16(參照圖1中的(f))。如此可獲得在鋁基材12的表面具有陽極氧化氧化鋁(鋁的多孔質的氧化皮膜)的模具本體10。最後較佳為以步驟(d)結束。
所述步驟(d)與步驟(e)的重複次數較佳為合計3次以上,更佳為5次以上。在重複次數為2次以下時,細孔的直徑會非連續地減少,因此轉印具有此種細孔的陽極氧化氧化鋁的形狀而形成的微細凹凸結構(蛾眼結構)的反射率降低效果不充分。
作為細孔14的形狀,可列舉:大致圓錐形狀、角錐形狀、圓柱形狀、吊鐘狀等,較佳為如圓錐形狀、角錐形狀等般,與深度方向正交的方向的細孔剖面積自最表面向深度方向連續減少的形狀。
細孔14間的平均間隔較佳為可見光的波長以下、即400nm以下。細孔14間的平均間隔較佳為20nm以上。
本實施形態中所說明的細孔14間的平均間隔,是藉由電子顯微鏡觀察測定50點鄰接的細孔14間的間隔(自細孔14的中心至鄰接的細孔14的中心為止的距離),並將所述的測定值進行平均而得者。
細孔14的深度較佳為奈米級,更佳為80nm~500nm,尤佳為120nm~400nm,特佳為150nm~300nm。
本實施形態中所說明的細孔14的深度,是藉由電子顯微鏡觀察以倍率為30000倍觀察時,測定細孔14的最底部、與存在於細孔14間的凸部的最頂部之間的距離而得的值。
細孔14的縱橫比(細孔的深度/細孔間的平均間隔)較佳為0.8~5.0,更佳為1.2~4.0,尤佳為1.5~3.0。
如此而得的模具本體10供於後述本發明的輥狀模具的製造方法,而獲得在模具本體的外周面形成脫模劑層的輥狀模具。
(脫模劑層)
脫模劑層是使脫模劑溶液附著在模具本體的外周面,使脫模劑溶液乾燥而形成的層。
脫模劑層中,脫模劑溶液所含的脫模劑能以不發生化學變化的原來的狀態存在,或者脫模劑溶液所含的脫模劑亦能以發生化學變化的狀態存在。
作為脫模劑,例如可列舉:矽酮樹脂、氟樹脂、氟化合 物(具體參照下述)、磷酸酯等,就可長時間維持脫模性的方面而言,較佳為氟化合物或磷酸酯。
作為氟化合物的市售品,例如可列舉:日本蘇威特種聚合物(Solvay Specialty Polymers Japan)公司製造的「氟聯(Fluorolink)」(註冊商標)、信越化學工業公司製造的氟烷基矽烷「KBM-7803」(註冊商標)、旭硝子公司製造的「MRAF」(註冊商標)、哈維斯(HARVES)公司製造的「奧普次(Optool)HD1100」(註冊商標)、「奧普次(Optool)HD2100系列」(註冊商標)、大金工業(DAIKIN INDUSTRIES)公司製造的「奧普次(Optool)DSX」(註冊商標)、住友3M公司製造的「諾維克(Novec)EGC-1720」(註冊商標)、氟化工科技(Fluoro Technology)公司製造的「FS-2050」系列等。
作為磷酸酯,就可長時間維持脫模性的方面而言,較佳為(聚)氧伸烷基烷基磷酸化合物。作為市售品,例如可列舉:城北化學工業公司製造的「JP-506H」、艾克賽爾(AXELL)公司製造的「幕德(MOLD)WIZ INT-1856」(註冊商標)、日光化學(Nikko Chemicals)公司製造的「TDP-10」、「TDP-8」、「TDP-6」、「TDP-2」、「DDP-10」、「DDP-8」、「DDP-6」、「DDP-4」、「DDP-2」、「TLP-4」、「TCP-5」、「DLP-10」等。
所述脫模劑可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
<模具的製造方法(輥狀模具的製造方法)>
本發明的模具的製造方法是製造在模具本體上形成脫模劑層 的模具的方法,並且是如下的方法:自離開模具本體而配置的脫模劑噴出裝置,向模具本體向供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體上,自離開模具本體而配置的氣體噴出裝置,向附著在模具本體上的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層。本實施形態中所說明的一例是在製造輥狀模具時包括下述附著步驟(S1)、與下述乾燥步驟(S2)的方法。
(S1)將模具本體的中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體旋轉,一邊自離開模具本體而配置的脫模劑噴出裝置,向模具本體的外周面供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體的外周面的步驟。
(S2)將模具本體的中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體旋轉,一邊自離開模具本體而配置的氣體噴出裝置,向附著在模具本體的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層的步驟。
在本發明中,可同時並行而進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2);亦可首先進行附著步驟(S1),繼而進行乾燥步驟(S2);還可交替進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)。另外,在本發明中,例如可一邊以模具本體的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持模具本體,一邊使所述模具本體旋轉。
但是,在同時並行而進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)時、及交替進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)時,在附著步驟(S1)中,更佳為不自脫模劑噴出裝置向乾燥結束的區域(脫 模劑層)噴出脫模劑溶液,即不進行脫模劑溶液的二次塗佈。
以下,一邊表示具體的實施形態,一邊對本發明的模具的製造方法進行詳細地說明。在本實施形態中,作為模具,列舉製造所述輥狀模具的情形為例進行說明。
[第1實施形態]
(輥狀模具的製造裝置)
圖2是表示本發明的第1實施形態中所用的輥狀模具的製造裝置的俯視圖,圖3是自水平方向觀察圖2的製造裝置的前視圖,圖4是自模具本體的中心軸方向觀察圖2的製造裝置的一部分的側面圖。
製造裝置1具備:旋轉機構(旋轉裝置),將輥狀模具本體10的中心軸設為旋轉軸,使模具本體10旋轉;脫模劑噴出噴嘴30(脫模劑噴出裝置),離開模具本體10而配置,向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面;氣體噴出噴嘴40(氣體噴出裝置),離開模具本體10而配置,向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層;移動機構(移動裝置)50,與模具本體10的中心軸平行地使脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40移動。另外,在本實施形態中,進一步列舉具備控制裝置(未圖示)的裝置的例子進行說明,所述控制裝置藉由控制移動機構50,而不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。
旋轉機構:
旋轉機構20具備:主軸側保持具21,保持模具本體10的第1端部10a側;尾側保持具22,保持模具本體10的第2端部10b側;主軸側軸23,與模具本體10的中心軸同軸地與主軸側保持具21連接;尾側軸24,與模具本體10的中心軸同軸地與尾側保持具22連接;軸支撐具25,支撐主軸側軸23及尾側軸24;旋轉驅動部26,包含馬達(未圖示)等;傳送帶27,將旋轉驅動部26的旋轉傳遞至主軸側軸23。
另外,在圖示例中,模具本體10以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持,但在本發明中,只要以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持即可。在模具本體10以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向的方式保持時,若自模具本體10的上側向下側依序乾燥,則與模具本體10的上側相比,下側的接觸溶液時間變長,因此在模具本體10的上側與下側,脫模劑層的膜厚容易產生不均。另外,容易產生因滴液引起的塗佈不均。因此,若模具本體10以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持,則在模具本體10的第1端部10a側與第2端部10b側,脫模劑層的膜厚難以產生不均。另外,模具本體10較佳為模具本體10的中心軸相對於水平方向而保持在±10度以內,特佳為以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持。
另外,圖示例中,可使用將中空輥狀模具本體的內部貫通而插入的心軸等軸構件(未圖示),代替主軸側保持具21及尾 側保持具22。
另外,旋轉機構20只要為使脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40、與模具本體10相對旋轉者即可,例如可為使脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40沿著模具本體10的周圍旋轉的機構。
脫模劑噴出噴嘴:
脫模劑噴出噴嘴30的噴出口的形狀為圓形狀。
脫模劑噴出噴嘴30以如下方式配置:自所述脫模劑噴出噴嘴30噴出的脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的下半部分。
另外,脫模劑噴出噴嘴30以如下方式配置:來自所述脫模劑噴出噴嘴30的脫模劑溶液的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出噴嘴30的噴出口的形狀為圓形狀,但在本發明中,所述噴出口的形狀只要為可噴出脫模劑溶液的形狀即可,例如可為橢圓狀、矩形狀、多個孔排列在直線上的形狀等。在所述各形狀中,就容易控制脫模劑的噴出壓或噴出圖案的方面而言,噴出口的形狀較佳為圓形狀。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出噴嘴30的條數為1條,但在本發明中,可為2條以上。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出噴嘴30以如下方式配置:脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的下半部分,但在本發明中亦能以如下方式配置:脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的上半部分。但是,在脫模劑噴出噴嘴30以脫模劑溶液附著 在模具本體10的外周面的上半部分的方式配置時,有如下擔憂:脫模劑溶液流落,而滴落至模具本體10的外周面的下半部分的乾燥結束的區域(脫模劑層),而脫模劑層的膜厚產生不均。因此,脫模劑噴出噴嘴30較佳為以如下方式配置:自脫模劑噴出噴嘴30噴出的脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的下半部分。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出噴嘴30以如下方式配置:脫模劑溶液的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向(順方向),但在本發明中亦能以如下方式配置:脫模劑溶液的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向(反方向)。就脫模劑溶液難以飛濺,脫模劑溶液的擴展寬度w容易穩定的方面而言,脫模劑噴出噴嘴30較佳為以如下方式配置:脫模劑溶液的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向。
氣體噴出噴嘴:
氣體噴出噴嘴40的噴出口的形狀為矩形狀。
氣體噴出噴嘴40相對於脫模劑噴出噴嘴30的行進方向而配置於較脫模劑噴出噴嘴30更後方。
另外,氣體噴出噴嘴40位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置,且以如下方式配置:自氣體噴出噴嘴40噴出的一定寬度的氣體吹附至位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液。
另外,氣體噴出噴嘴40以如下方式配置:來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反 的方向。
另外,在圖示例中,氣體噴出噴嘴40的噴出口的形狀為矩形狀,但在本發明中只要為可噴出氣體的形狀即可,例如可為圓形狀、橢圓狀、多個孔排列在直線上的形狀等。所述各形狀中,就容易噴出一定寬度的氣體的方面而言,噴出口的形狀較佳為細長的矩形狀(狹縫狀)或多個孔排列在直線上的形狀。
另外,在圖示例中,氣體噴出噴嘴40的條數為1條,但在本發明中,可為2條以上。
另外,在圖示例中,氣體噴出噴嘴40位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置,且以如下方式配置:氣體吹附至位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液,但在本發明中,氣體噴出噴嘴40位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30低的位置,且能以如下方式配置:氣體吹附至位於模具本體10的外周面的下半部分的脫模劑溶液。但是,在氣體噴出噴嘴40位於較脫模劑噴出噴嘴30低的位置,且以氣體吹附至位於模具本體10的外周面的下半部分的脫模劑溶液的方式配置時,有如下擔憂:自脫模劑噴出噴嘴30噴出的脫模劑溶液流落,而滴落至模具本體10的外周面的下半部分的乾燥結束的區域(脫模劑層),而脫模劑層的膜厚產生不均。因此,氣體噴出噴嘴40較佳為位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置,且以如下方式配置:氣體吹附至位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液。
另外,在圖示例中,氣體噴出噴嘴40以如下方式配置: 氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向(反方向),但在本發明中亦能以如下方式配置:氣體的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向(順方向)。另外,就可更有效率地將模具本體10的外周面的脫模劑溶液乾燥的方面而言,氣體噴出噴嘴40較佳為以如下方式配置:氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向。
另外,氣體噴出噴嘴40較佳為以如下方式配置:氣體的噴出方向相對於模具本體10的中心軸而傾斜。具體而言,圖2所示的自鉛垂方向的上方觀察時的氣體的噴出方向、與模具本體10的中心軸所形成的第1端部10a側的角度θ,較佳為超過0度且小於90度,更佳為10度~80度。若角度θ為所述範圍內,則藉由自氣體噴出噴嘴40噴出的氣體,脫模劑溶液難以流出至乾燥結束的區域(脫模劑層),而脫模劑層的膜厚難以產生不均。
移動機構:
移動機構50具備:噴嘴固定具52,將脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40固定;線性導軌54,使噴嘴固定具52與模具本體10的中心軸平行地移動。
氣體噴出噴嘴40與脫模劑噴出噴嘴30一起固定於噴嘴固定具52,因此能以追隨脫模劑噴出噴嘴30的方式移動。
另外,在圖示例中,移動機構50是使脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40移動者,但在本發明中,若使模具本體10與脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40相對移動,則更佳。例 如作為此種移動機構,可為以將經固定的脫模劑噴出噴嘴30及氣體噴出噴嘴40的前方橫切的方式,使模具本體10移動者。
控制裝置:
控制裝置(未圖示)是能以如下方式運作者,藉由控制移動機構50,而不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。即,控制裝置在自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液的期間,以脫模劑噴出噴嘴30自模具本體10的模具本體10的第1端部10a側朝向第2端部10b側的方式,使脫模劑噴出噴嘴30及追隨其的氣體噴出噴嘴40移動,但能以如下方式運作:以自模具本體10的第2端部10b側朝向第1端部10a側的方式,不使脫模劑噴出噴嘴30及在其前面的氣體噴出噴嘴40移動。
另外,控制裝置藉由控制對脫模劑噴出噴嘴30供給脫模劑溶液、對氣體噴出噴嘴40供給氣體及移動機構50,而在模具本體10的第1端部10a中,在不使脫模劑噴出噴嘴30移動的狀態下,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的第1端部10a及自第1端部10a起的擴展寬度w的區域的外周面。並且,控制裝置自脫模劑溶液的噴出開始經過特定時間後,使脫模劑噴出噴嘴30移動,自追隨脫模劑噴出噴嘴30的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的第1端部10a的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。未圖示的控制裝置藉由以所述方式進行控制,而在後述輥狀模具的製造方法中,可設置初始保持時間。
所述控制裝置具備:處理部(未圖示)、介面部(未圖示)以及儲存部(未圖示)。
介面部是將旋轉裝置20、對脫模劑噴出噴嘴30供給脫模劑溶液的裝置(未圖示)、對氣體噴出噴嘴40供給氣體的裝置(未圖示)及移動裝置50、與處理部之間進行電性連接者。
處理部是根據儲存部所儲存的設定(初始保持時間、移動速度、旋轉速度、脫模劑溶液的噴出流量、氣體的原來壓力等)等控制各裝置者。
另外,所述處理部可為藉由專用的硬體而實現者,且所述處理部亦可為包含記憶體及中央運算裝置(CPU),將用以實現處理部的功能的程式裝載至記憶體而實行,從而實現其功能者。
另外,在控制裝置上連接有作為周邊設備的輸入裝置、顯示裝置等。此處,所謂輸入裝置,是指顯示器觸控面板、開關面板、鍵盤等輸入裝置,所謂顯示裝置,是指陰極射線管(Cathode-Ray Tube,CRT)、液晶顯示裝置等。
(模具的製造方法)
以下,一邊參照圖式,一邊對使用製造裝置1的本發明的第1實施形態的模具的製造方法進行說明。
本發明的第1實施形態的模具的製造方法包括:下述附著步驟(S1)、與下述乾燥步驟(S2)。
(S1)在以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體10 旋轉,一邊自離開模具本體10而配置的脫模劑噴出噴嘴30,對模具本體10的外周面供給脫模劑溶液,而使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的步驟。
(S2)在以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體10旋轉,一邊自離開模具本體10而配置的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層的步驟。
在第1實施形態中,同時並行而進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)。
但是,在同時並行而進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)時,較佳為不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液,即不進行脫模劑溶液的二次塗佈。
附著步驟(S1)、乾燥步驟(S2):
(i)在製造可用於奈米壓印法的輥狀模具時,各步驟較佳為在潔淨環境下進行。藉由在潔淨環境下進行各步驟,而在自氣體噴出噴嘴40對模具本體10吹附氣體時,可抑制塵埃、灰塵等吹附至模具本體10的外周面,而造成微細的損傷等,且可抑制異物等附著在模具本體10的外周面。
另外,在本發明中所謂「潔淨環境下」,是在美國聯邦(FED)標準中為等級1000以下,就可更有效地抑制異物的附著的方面而言,較佳為等級1000以下。
(ii)以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式藉由主軸側保持具21與尾側保持具22保持模具本體10。
另外,在圖示例中,以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10,但在本發明中,只要以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持即可。就所述理由而言,若以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持模具本體10,則在模具本體10的第1端部10a側與第2端部10b側,脫模劑層的膜厚難以產生不均。另外,較佳為模具本體10的中心軸相對於水平方向而在±10度以內保持模具本體10,特佳為以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持。
(iii)藉由旋轉機構20,將模具本體10的中心軸設為旋轉軸,使模具本體10旋轉。模具本體10的旋轉持續至脫模劑層的形成全部完成為止。
(iv)在模具本體10的第1端部10a中,在不使脫模劑噴出噴嘴30移動的狀態下,自離開模具本體10而配置的脫模劑噴出噴嘴30,向模具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的第1端部10a及自第1端部10a起的擴展寬度w的區域的外周面。
自脫模劑溶液的噴出開始經過特定時間後,使脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的第2端部10b側移動,自追隨脫模劑噴出噴嘴30的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的第1端部10a的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。藉此可設置初始保持時間。
此處,若脫模劑噴出噴嘴30自圖2所示的位置、即模具本體10的第1端部10a、及如在其附近的外周面形成脫模劑溶液的擴展寬度w的位置,同時開始脫模劑溶液的噴出及脫模劑噴出噴嘴30的移動,則在脫模劑溶液充分地附著在模具本體10的第1端部10a的外周面之前,脫模劑噴出噴嘴30移動。因此,在脫模劑噴出噴嘴30在圖2所示的位置開始脫模劑溶液的噴出時,藉由設置初始保持時間,而使脫模劑溶液充分地附著在模具本體10的第1端部10a的外周面,並在模具本體10的第1端部10a與其以外的區域之間減小脫模劑層的膜厚差。
所述脫模劑噴出噴嘴30的初始保持時間較佳為滿足下述式的關係。即,若脫模劑溶液的擴展寬度w為60mm,則初始保持時間較佳為40秒以上、600秒以下。
w×2/3≦T≦w×10
其中,在所述式中,T為初始保持時間[秒],w為脫模劑溶液的擴展寬度w[mm]。
若初始保持時間T為w×2/3以上,則脫模劑溶液會充分地附著在模具本體10的第1端部10a,因此可在模具本體10的第1端部10a與其以外的部位之間充分地減小脫模劑層的膜厚差。若初始保持時間T為w×10以下,則可有效率地製造輥狀模具,且模具本體10的第1端部10a及其附近的脫模劑層的膜厚不會變得過 厚。
另外,在脫模劑噴出噴嘴30自相對於脫模劑噴出噴嘴30的行進方向而較模具本體10的第1端部10a更後方的位置、即如向主軸側軸23或主軸側保持具21噴出脫模劑溶液的位置,同時開始脫模劑溶液的噴出及脫模劑噴出噴嘴30的移動時,無須設置初始保持時間。但是此時存在以下問題:主軸側軸23或主軸側保持具21被脫模劑污染,或向主軸側軸23或主軸側保持具21噴出的脫模劑溶液變得浪費等。
在自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液時,自噴出口的形狀為圓形狀的脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。
另外,在自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液時,向模具本體10的外周面的下半部分噴出脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面。
另外,在自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液時,以來自脫模劑噴出噴嘴30的脫模劑溶液的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向的方式噴出脫模劑溶液。
另外,在圖示例中,自噴出口的形狀為圓形狀的脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液,但在本發明中,例如可自噴出口的形狀為橢圓狀、矩形狀、多個孔排列在直線上的形狀等的脫模劑噴出噴嘴噴出脫模劑溶液。所述各形狀中,就所述理由而言,較佳為自噴出口的形狀為圓形狀的脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。
另外,在圖示例中,自1條脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液,但在本發明中,可自2條以上脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。
另外,在圖示例中,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面的下半部分噴出脫模劑溶液,但在本發明中,可自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面的上半部分噴出脫模劑溶液。另一方面,就所述理由而言,較佳為自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面的下半部分噴出脫模劑溶液。
另外,在圖示例中,以來自脫模劑噴出噴嘴30的脫模劑溶液的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向(順方向)的方式,自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液,但在本發明中,能以來自脫模劑噴出噴嘴30的脫模劑溶液的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向(反方向)的方式,自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。另一方面,就所述理由而言,較佳為以來自脫模劑噴出噴嘴30的脫模劑溶液的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向的方式,自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。
自脫模劑噴出噴嘴30噴出的脫模劑溶液的噴出流量並無特別限定,例如較佳為400mL/分鐘/條~800mL/分鐘/條。若脫模劑溶液的噴出流量為400mL/分鐘/條以上,則脫模劑溶液會充分地到達至模具本體10的外周面,脫模劑溶液會充分地附著在模具本體10的外周面。另一方面,若脫模劑溶液的噴出流量超過800 mL/分鐘/條,則有如下擔憂:附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液飛濺,並附著在乾燥結束的區域(脫模劑層),而脫模劑層的膜厚產生不均。
另外,本發明的製造裝置中所用的脫模劑噴出噴嘴30的條數並無特別限定,可根據模具本體10的尺寸等進行適當確定。
就可使脫模劑溶液效率佳地附著在模具本體10的外周面的方面而言,脫模劑溶液的擴展寬度w較佳為較模具本體10的中心軸的方向的長度短,更佳為模具本體10的中心軸的方向的長度的一半以下,尤佳為與自氣體噴出噴嘴40噴出的氣體的寬度同等程度。
吹附在模具本體10的外周面的脫模劑溶液的溫度,較佳為10℃~50℃,更佳為15℃~30℃。若所述脫模劑溶液的溫度小於10℃,則有如下擔憂:有可能在模具本體10的外周面產生結露,而產生塗佈不均。若溫度超過50℃,則有如下擔憂:模具本體10的表面的乾燥變得過快,而脫模劑層的膜厚產生不均。另外,在模具本體10的材料為鋁時,若溫度為50℃以下,則可抑制鋁的腐蝕。
作為脫模劑溶液,可列舉:將所述脫模劑溶解於溶劑中而得者。
相對於脫模劑溶液的總質量,脫模劑溶液中的脫模劑的濃度較佳為0.05質量%~0.1質量%。若脫模劑濃度為0.05質量%以上,則可形成充分的膜厚的脫模劑層。另外,若脫模劑濃度為0.1質量 %以下,則可抑制脫模劑溶液的起泡。
(v)在第1實施形態中,自脫模劑噴出噴嘴30噴出,並附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液的擴展寬度w,較模具本體10的中心軸的方向的長度短。
因此,為了設置初始保持時間,而在使處於不移動的狀態的脫模劑噴出噴嘴30的移動開始後,以脫模劑噴出噴嘴30與模具本體10的中心軸平行地自模具本體10的第1端部10a朝向第2端部10b的方式,使脫模劑噴出噴嘴30移動,且以附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液的擴展寬度w成為特定寬度的方式,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液。藉此使脫模劑溶液附著在模具本體的整個外周面。
脫模劑噴出噴嘴30的移動速度以與模具本體10的相對速度計較佳為1mm/秒~5mm/秒。若移動速度為1mm/秒以上,則可有效率地製造輥狀模具。另外,若移動速度為5mm/秒以下,則可形成充分的膜厚的脫模劑層。
就在模具本體10的第1端部10a側與第2端部10b側減小脫模劑層的膜厚差的方面而言,接觸溶液時間較佳為在初始保持時間中包括脫模劑溶液附著的區域在內的整個模具本體10大致相同。
但是,在圖2所示的脫模劑溶液的擴展寬度w(即在初始保持時間中脫模劑溶液附著的區域)的第2端部10b側的端部所存在的模具本體10的外周面的圓周10c中,如圖5所示般,脫模劑 溶液附著直至脫模劑溶液的擴展寬度w的第1端部10a側的端部隨著脫模劑噴出噴嘴30的移動而移動為止。即,模具本體10的外周面的圓周10c的接觸溶液時間,變為初始保持時間、與在初始保持時間中脫模劑溶液附著的區域以外的接觸溶液時間的合計。
因此,在脫模劑噴出噴嘴30在圖2所示的位置、即如模具本體10的第1端部10a及在其附近的外周面形成脫模劑溶液的擴展寬度w的位置中,開始脫模劑溶液的噴出時,接觸溶液時間較佳為除了在初始保持時間中脫模劑溶液附著的區域外的整個模具本體10大致相同。
另外,就減小在模具本體10的外周面的初始保持時間中脫模劑溶液附著的區域、與其以外的區域之間的脫模劑層的膜厚差的方面而言,初始保持時間較佳為較在初始保持時間中脫模劑溶液附著的區域以外的接觸溶液時間縮短。
在初始保持時間中脫模劑溶液附著的區域以外的接觸溶液時間,較佳為1分鐘~30分鐘,更佳為1分鐘~10分鐘。若所述接觸溶液時間為1分鐘以上,則可形成充分的膜厚的脫模劑層。另外,若所述接觸溶液時間為30分鐘以下,則脫模劑層的膜厚不會過厚,且可抑制塗佈不均。
(vi)為了設置初始保持時間,而在使處於不移動的狀態的脫模劑噴出噴嘴30的移動開始後,以相對於脫模劑噴出噴嘴30的行進方向而配置於較脫模劑噴出噴嘴30更後方的氣體噴出 噴嘴40追隨脫模劑噴出噴嘴30的方式,使氣體噴出噴嘴40移動,且自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。此時,以附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液的擴展寬度w成為特定寬度的方式,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出特定寬度的氣體。藉此,可繼脫模劑溶液的附著後,且以與脫模劑溶液的附著相同的速度進行脫模劑溶液的乾燥。
在自氣體噴出噴嘴40噴出氣體時,自噴出口的形狀為矩形狀的氣體噴出噴嘴40噴出氣體。
另外,在自氣體噴出噴嘴40噴出氣體時,自位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的外周面、且位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液噴出氣體。
另外,在自氣體噴出噴嘴40噴出氣體時,以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向的方式,向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。
另外,在圖示例中,自噴出口的形狀為矩形狀的氣體噴出噴嘴40噴出氣體,但在本發明中,例如可自噴出口的形狀為圓形狀、矩形狀、多個孔排列在直線上的形狀等的氣體噴出噴嘴噴出氣體。所述各形狀中,就所述理由而言,較佳為自噴出口的形 狀為細長的矩形狀(狹縫狀)或多個孔排列在直線上的形狀的氣體噴出噴嘴40噴出氣體。
另外,在圖示例中,自1條氣體噴出噴嘴40噴出氣體,但在本發明中,可自2條以上氣體噴出噴嘴40噴出氣體。
另外,在圖示例中,自位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置的氣體噴出噴嘴40,向位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液噴出氣體,但在本發明中,可自位於較脫模劑噴出噴嘴30低的位置的氣體噴出噴嘴40,向位於模具本體10的外周面的下半部分的脫模劑溶液噴出氣體。另外,就所述理由而言,較佳為自位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置的氣體噴出噴嘴40,向位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液噴出氣體。
另外,在圖示例中,以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向(反方向)的方式,自氣體噴出噴嘴40噴出氣體,但在本發明中,能以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為沿著模具本體10的旋轉方向的方向(順方向)的方式,自氣體噴出噴嘴40噴出氣體。另外,就所述理由而言,較佳為以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向的方式,自氣體噴出噴嘴40噴出氣體。
另外,就所述理由而言,較佳為以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向相對於模具本體10的中心軸而傾斜的方式,自 氣體噴出噴嘴40噴出氣體。具體而言,圖2所示的自鉛垂方向的上方觀察時的氣體的噴出方向、與模具本體10的中心軸所形成的第1端部10a側的角度θ,較佳為超過0度且小於90度,更佳為10度~80度。
自氣體噴出噴嘴40噴出的氣體的壓力較佳為0.3MPa~0.6MPa,更佳為0.4MPa~0.6MPa。若氣體的壓力為0.3MPa以上,則可在脫模劑層的膜厚不產生不均的情況使附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液乾燥。另外,由於無須使氣體噴出噴嘴40與模具本體10接近至必要距離以上,因此可防止氣體噴出噴嘴40與模具本體10的接觸。另一方面,若氣體的壓力超過0.6MPa,則有如下擔憂:附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液飛濺,並附著在乾燥結束的區域(脫模劑層),而脫模劑層的膜厚產生不均。
就可將氣體效率佳地吹附至模具本體10的外周面的方面而言,自氣體噴出噴嘴40噴出的氣體的寬度較佳為較模具本體10的中心軸的方向的長度短,更佳為模具本體10的中心軸的方向的長度的一半以下,尤佳為與脫模劑溶液的擴展寬度w同等程度。
吹附至模具本體10的外周面的氣體的溫度較佳為10℃~50℃,更佳為15℃~30℃。若所述氣體的溫度小於10℃,則有如下擔憂:有可能在模具本體10的外周面產生結露,而產生塗佈不均。另外,若所述氣體的溫度超過50℃,則有如下擔憂:模具本體10的表面的乾燥變得過快,而脫模劑層的膜厚產生不均。另 外,在模具本體10的材料為鋁時,若所述氣體的溫度為50℃以下,則可抑制鋁的腐蝕。
(vii)在第1實施形態中,較佳為不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。即,在自脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液的期間,以脫模劑噴出噴嘴30與模具本體10的中心軸平行地自模具本體10的第1端部10a側朝向第2端部10b側的方式,使脫模劑噴出噴嘴30及追隨其的氣體噴出噴嘴40移動,但以自模具本體10的第2端部10b側朝向第1端部10a側的方式,不使脫模劑噴出噴嘴30、及在其前面的氣體噴出噴嘴40移動。
(作用機制)
在以上所說明的第1實施形態中,一邊使模具本體10旋轉,一邊自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,而使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面,因此與在模具本體的外周面直接塗佈脫模劑溶液的情形相比,難以產生條紋狀的塗佈不均。
另外,一邊使模具本體10旋轉,一邊自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥,因此與將模具本體浸漬在脫模劑溶液中,以超微速取出的情形相比,能以短時間除去過量附著的脫模劑溶液。另外,藉由噴出氣體除去過量附著的脫模劑溶液,而可使脫模劑溶液的膜厚變得均勻,而且亦可除去條紋狀的塗佈不均、滴液等。
另外,在以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,使模具本體10旋轉,藉此與將模具本體10的中心軸設為鉛垂方向的情形相比,在模具本體10的第1端部10a側與第2端部10b側,脫模劑層的膜厚難以產生不均。另外,藉由以所述姿勢使模具本體10旋轉,而難以產生因滴液引起的塗佈不均,且製造大型輥狀模具時的設備設計變得相對較容易。
另外,由於不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液,因此不會產生因二次塗佈引起的脫模劑層的膜厚的不均。
根據以上所述,根據第1實施形態,即便在模具本體大型化的情況下,亦可有效率地製造抑制了脫模劑層的膜厚不均的輥狀模具。特別適合於在外周面具有容易顯著地出現脫模劑層的膜厚不均的影響的奈米級微細凹凸結構的輥狀模具的製造。
另外,在以上所說明的第1實施形態中,以脫模劑噴出噴嘴30與模具本體10的中心軸平行地自第1端部10a朝向第2端部10b的方式,使脫模劑噴出噴嘴30移動,且自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液,同時以相對於脫模劑噴出噴嘴30的行進方向而配置於較脫模劑噴出噴嘴30更後方的氣體噴出噴嘴40追隨脫模劑噴出噴嘴30的方式,使氣體噴出噴嘴40移動,且自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。因此,在模具本體10的整個外周面 接觸溶液時間的不均變少,可進一步抑制脫模劑層的膜厚不均。
而且,以附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液的擴展寬度w成為特定寬度的方式,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液,同時自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出特定寬度的氣體,藉此繼脫模劑溶液的附著後,且以與脫模劑溶液的附著相同的速度進行脫模劑溶液的乾燥。因此,在模具本體10的整個外周面接觸溶液時間的不均進一步變少,可進一步抑制脫模劑層的膜厚不均。
另外,在以上所說明的第1實施形態中,在模具本體10的第1端部10a中,在不使脫模劑噴出噴嘴30移動的狀態下,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液,而使脫模劑溶液附著在第1端部10a及其附近的外周面,在自脫模劑溶液的噴出開始經過特定時間後,使脫模劑噴出噴嘴30移動,自追隨脫模劑噴出噴嘴30的氣體噴出噴嘴40,向附著在第1端部10a的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。因此,可使脫模劑溶液充分地附著在模具本體10的第1端部10a的外周面,其結果是,在模具本體10的第1端部10a與其以外的區域之間可減小脫模劑層的膜厚差。
另外,在以上所說明的第1實施形態中,自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面的下半部分噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面,同時自位於在鉛垂方向較脫模劑噴出噴嘴30高的位置的氣體噴出噴嘴40,向附著 在模具本體10的外周面、且位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液噴出一定寬度的氣體。因此不存在以下擔憂:自脫模劑噴出噴嘴30噴出的脫模劑溶液流落,而滴落至模具本體10的外周面的下半部分的乾燥結束的區域(脫模劑層),而脫模劑層的膜厚產生不均。
另外,在以上所說明的第1實施形態中,以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向的方式,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。因此,可更有效率地使模具本體10的外周面的脫模劑溶液乾燥。
[第2實施形態]
(輥狀模具的製造裝置)
圖6是表示本發明的第2實施形態中所用的輥狀模具的製造裝置的俯視圖,圖7是自水平方向觀察圖6的製造裝置的前視圖,圖8是自模具本體的中心軸方向觀察圖6的製造裝置的一部分的側面圖。
製造裝置2具備:旋轉機構20,在以輥狀模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸使模具本體10旋轉;多個脫模劑噴出噴嘴30(脫模劑噴出裝置),離開模具本體10而配置,向模具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面;氣體噴出噴嘴40(氣體噴出裝置),離開模具本體10而配置, 向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層;移動機構50,與模具本體10的中心軸平行地使氣體噴出噴嘴40移動;控制裝置(未圖示),藉由控制對多個脫模劑噴出裝置供給脫模劑溶液,而不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。
以下,對與第1實施形態相同的構成者,給予相同的符號而省略詳細的說明。
旋轉機構:
旋轉機構20為與第1實施形態相同的構成者。
脫模劑噴出噴嘴:
脫模劑噴出噴嘴30本身為與第1實施形態相同的噴嘴。
但是,在第2實施形態中,多個脫模劑噴出噴嘴30夾持模具本體10而在與氣體噴出噴嘴40相反之側,沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列,而固定在噴嘴固定具32上。
另外,多個脫模劑噴出噴嘴30以自脫模劑噴出噴嘴30噴出的脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的鉛垂方向的中央的方式配置。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出噴嘴30以脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的鉛垂方向的中央的方式配置,但在本發明中,能以脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的上半部分的方式配置,亦能以脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的下半部分的方式配置。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出噴嘴30的條數為4條,但在本發明中,只要根據模具本體10的長度方向的長度等,適當設定脫模劑噴出噴嘴30的條數即可。
另外,在圖示例中,脫模劑噴出裝置設為沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30,但在本發明中,例如可設為具有與模具本體10的長度方向的長度大致相同的狹縫的1條脫模劑噴出噴嘴。
氣體噴出噴嘴:
氣體噴出噴嘴40本身為與第1實施形態相同的噴嘴。
但是,在第2實施形態中,氣體噴出噴嘴40夾持模具本體10而配置於與脫模劑噴出噴嘴30相反之側。
配置氣體噴出噴嘴40的位置、來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向及其較佳的形態,與第1實施形態相同。
移動機構:
移動機構50具備:噴嘴固定具52,將氣體噴出噴嘴40固定;線性導軌54,使噴嘴固定具52與模具本體10的中心軸平行地移動。
移動機構50除了未將脫模劑噴出噴嘴30固定於噴嘴固定具52以外,為與第1實施形態相同者。
控制裝置:
控制裝置(未圖示)可藉由以下方式運作:藉由控制對多個脫模劑噴出裝置供給脫模劑溶液,而不自脫模劑噴出噴嘴30向乾 燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。即,控制裝置可藉由以下方式運作:在自沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面同時噴出脫模劑溶液後,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體的期間及脫模劑溶液的乾燥結束後,不自多個脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液。
控制裝置的構成除了處理部的功能以外與第1實施形態相同。
(模具的製造方法)
以下,一邊參照圖式,一邊對使用製造裝置2的本發明的第2實施形態的模具的製造方法進行說明。
本發明的第2實施形態的模具的製造方法包括:下述附著步驟(S1)、與下述乾燥步驟(S2)。
(S1)在以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體10旋轉,一邊自離開模具本體10而配置的多個脫模劑噴出噴嘴30,向模具本體10的外周面同時噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的整個外周面的步驟。
(S2)在以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體10旋轉,一邊自離開模具本體10而配置的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層的步驟。
在第2實施形態中,首先進行附著步驟(S1),繼而進行乾燥步驟(S2)。
在乾燥步驟(S2)的最中間階段及結束後,較佳為不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液,即不進行脫模劑溶液的二次塗佈。
以下,對於操作及較佳的形態與第1實施形態相同者,省略詳細的說明。
附著步驟(S1)、乾燥步驟(S2):
(i)在製造可用於奈米壓印法的輥狀模具時,各步驟較佳為在潔淨環境下進行。
(ii)以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式,藉由主軸側保持具21與尾側保持具22保持模具本體10。
(iii)藉由旋轉機構20,將模具本體10的中心軸設為旋轉軸使模具本體10旋轉。模具本體10的旋轉持續至脫模劑層的形成全部完成為止。
(iv)自沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30,向模具本體10的外周面同時噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的整個外周面。
另外,在圖示例中,自沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30同時噴出脫模劑溶液,但在本發明中,例如可自具有與模具本體10的長度方向的長度大致相同的狹縫的1條脫模劑噴出噴嘴噴出脫模劑溶液。
(v)以氣體噴出噴嘴40沿著模具本體10的長度方向自模具本體10的第1端部10a朝向第2端部10b的方式,使氣體噴出噴嘴40移動,且自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。
(vi)在第2實施形態中,較佳為不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。即,較佳為在自沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面同時噴出脫模劑溶液後,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體的期間及脫模劑溶液的乾燥結束後,不自多個脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液。
(作用機制)
在以上所說明的第2實施形態中,一邊使模具本體10旋轉,一邊自脫模劑噴出噴嘴30向模具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面,因此與在模具本體的外周面直接塗佈脫模劑溶液的情形相比,難以產生條紋狀的塗佈不均。
另外,一邊使模具本體10旋轉,一邊自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥,因此與將模具本體浸漬在脫模劑溶液中,以超微速取出的情形相比,能以短時間除去過量附著的脫模劑溶液。另外,藉由噴出氣體除去過量附著的脫模劑溶液,而可使脫模劑溶液的膜 厚變得均勻,而且亦可除去條紋狀的塗佈不均、滴液等。
另外,在以模具本體10的中心軸成為鉛垂方向以外的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸使模具本體10旋轉,因此與將模具本體10的中心軸設為鉛垂方向的情形相比,在模具本體10的第1端部10a側與第2端部10b側,脫模劑層的膜厚難以產生不均。另外,藉由以所述姿勢使模具本體10旋轉,而難以產生因滴液引起的塗佈不均,且製造大型輥狀模具時的設備設計變得相對較容易。
另外,由於不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液,因此不會產生因二次塗佈引起的脫模劑層的膜厚的不均。
根據以上所述,根據第2實施形態,即便在模具本體大型化的情況下,亦可有效率地製造抑制了脫模劑層的膜厚不均的輥狀模具。特別適合於在外周面具有容易顯著地出現脫模劑層的膜厚不均的影響的奈米級微細凹凸結構的輥狀模具的製造。
另外,在以上所說明的第2實施形態中,由於無須使脫模劑噴出噴嘴30移動,因此可減少製造裝置2的可動部分,並可使裝置的構成變得簡便。
另外,在以上所說明的第2實施形態中,以氣體噴出噴嘴40沿著模具本體10的長度方向自第1端部10a朝向第2端部10b的方式,使氣體噴出噴嘴40移動,且自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。因此,在模具 本體10的整個外周面可進一步抑制脫模劑層的膜厚不均。
另外,在以上所說明的第2實施形態中,自位於較脫模劑噴出噴嘴30高的位置的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的外周面、且位於模具本體10的外周面的上半部分的脫模劑溶液,噴出一定寬度的氣體。因此,可抑制在供給氣體並乾燥的區域,脫模劑溶液飛液、滴液,而產生膜厚不均。
另外,在以上所說明的第2實施形態中,以來自氣體噴出噴嘴40的氣體的噴出方向成為相對於模具本體10的旋轉方向而相反的方向的方式,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。因此,可更有效率地使模具本體10的外周面的脫模劑溶液乾燥。
[第3實施形態]
(輥狀模具的製造裝置)
在第3實施形態中,除了控制裝置以外,使用與第2實施形態中的製造裝置2相同者。
控制裝置:
控制裝置(未圖示)可藉由以下方式運作:藉由控制對多個脫模劑噴出裝置供給脫模劑溶液,而不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。即,控制裝置可藉由以下方式運作:在沿著模具本體的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30中,自模具本體10的第1端部10a側的脫模劑噴出噴嘴30,依序向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液, 並自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,但不自與乾燥結束的區域(脫模劑層)對應的脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。
控制裝置的構成除了處理部的功能以外與第2實施形態相同。
(模具的製造方法)
以下,一邊參照圖式,一邊對使用製造裝置2的本發明的第3實施形態的模具的製造方法進行說明。
本發明的第3實施形態的模具的製造方法包括:下述附著步驟(S1)、與下述乾燥步驟(S2)。
(S1)在以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體10旋轉,一邊在離開模具本體10而配置的多個脫模劑噴出噴嘴30中,自模具本體10的第1端部10a側的脫模劑噴出噴嘴30,依序向模具本體10的外周面階段性地噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的整個外周面的步驟。
(S2)在以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式保持模具本體10的狀態下,將中心軸設為旋轉軸,一邊使模具本體10旋轉,一邊自離開模具本體10而配置的氣體噴出噴嘴40,向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,使脫模劑溶液乾燥而形成脫模劑層的步驟。
在第3實施形態中,交替進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)。
但是,在交替進行附著步驟(S1)與乾燥步驟(S2)時,較佳為不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液,即不進行脫模劑溶液的二次塗佈。
以下,對於操作及較佳的形態與第1實施形態及第2實施形態相同者,省略詳細的說明。
附著步驟(S1)、乾燥步驟(S2):
(i)在製造可用於奈米壓印法的輥狀模具時,各步驟較佳為在潔淨環境下進行。
(ii)以模具本體10的中心軸成為水平方向的方式,藉由主軸側保持具21與尾側保持具22保持模具本體10。
(iii)藉由旋轉機構20,將模具本體10的中心軸設為旋轉軸使模具本體10旋轉。模具本體10的旋轉持續至脫模劑層的形成全部完成為止。
(iv)在沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30中,自從模具本體10的第1端部10a側至第1號的脫模劑噴出噴嘴30,向模具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面。
(v)使氣體噴出噴嘴40沿著模具本體10的長度方向移動至脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的部分,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。
(vi)繼而,相對於前次噴出的脫模劑噴出噴嘴30,自與模具本體10的第2端部10b側鄰接的脫模劑噴出噴嘴30,向模 具本體10的外周面噴出、供給脫模劑溶液,使脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面。
(vii)使氣體噴出噴嘴40沿著模具本體10的長度方向移動至脫模劑溶液附著在模具本體10的外周面的部分,自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體。
藉由重複(vi)、(vii)的操作,而可在模具本體10的整個外周面形成脫模劑層。
另外,在圖示例中,自沿著模具本體10的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30依序噴出脫模劑溶液,但在本發明中,例如可自具有與模具本體10的長度方向的長度大致相同的狹縫的1條脫模劑噴出噴嘴部分地噴出脫模劑溶液。
(viii)在第3實施形態中,較佳為不自脫模劑噴出噴嘴30向乾燥結束的區域(脫模劑層)噴出脫模劑溶液。即較佳為,一邊在沿著模具本體的長度方向以等間隔排列的多個脫模劑噴出噴嘴30中,自模具本體10的第1端部10a側的脫模劑噴出噴嘴30依序向模具本體10的外周面噴出脫模劑溶液,使脫模劑溶液階段性地附著在模具本體10的外周面,一邊自氣體噴出噴嘴40向附著在模具本體10的外周面的脫模劑溶液噴出氣體,但不自與乾燥結束的區域(脫模劑層)對應的脫模劑噴出噴嘴30噴出脫模劑溶液。
(作用機制)
在以上所說明的第3實施形態中,藉由與所述第2實施形態 相同的作用機制,而可發揮出與第2實施形態相同的效果。
(其他實施形態)
本發明並不限定於第1實施形態、第2實施形態及第3實施形態,在不脫離本發明的主旨的範圍內可增加各種變更。
<輥狀模具的用途>
藉由本發明的製造方法而得的輥狀模具例如可用於:藉由奈米壓印法在物品的表面形成微細凹凸結構;在物品的表面形成壓花;在記錄媒體的表面形成位元等。
藉由本發明的製造方法而得的輥狀模具由於脫模劑層的膜厚不均少,因此在將輥狀模具的外周面的形狀轉印至物品的表面時,物品的表面的形狀難以產生不均,可獲得外觀或性能佳的物品。
特別是在外周面具有奈米級微細凹凸結構的輥狀模具,適合作為容易顯著地出現脫模劑層的膜厚不均的影響的奈米壓印用輥狀模具。
<表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法>
繼而,參照圖9對本發明的表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法進行說明。在本實施形態中,作為本發明的製造方法,列舉使用如圖9所示的膜的製造裝置60,製造膜80作為表面具有微細凹凸結構的物品的例子進行說明。即,所謂藉由本發明的表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法而得的物品,例如為膜狀物品。
圖9所示的例子的膜的製造裝置60具備以下構件而概略構成:輥狀模具(模具本體)61,藉由所述模具的製造方法而製造,在表面形成平均週期為400nm以下的多個微細凹凸結構;樹脂供給裝置62,在由輥狀模具61連續搬送的膜狀支撐體81與輥狀模具61之間供給活性能量線硬化性樹脂組成物(以下,有時簡稱為「樹脂組成物」);夾輥64,將膜狀支撐體81及供給至所述膜狀支撐體81上的樹脂組成物夾住;活性能量線照射裝置65,設置於輥狀模具61的下方;剝離輥66,將在膜狀支撐體81的表面形成轉印了輥狀模具61的表面結構的硬化樹脂層的膜80自輥狀模具61剝離。
並且,藉由使用膜的製造裝置60,轉印輥狀模具61的表面的結構,從而可製造在表面具有相鄰的凸部的平均間隔為400nm以下的多個凸部的膜80。
樹脂供給裝置62是將樹脂組成物供給至膜狀支撐體81與輥狀模具61之間者,具備:儲存樹脂組成物的罐62a、使樹脂組成物噴出的分注器62b、將罐62a及分注器62b連結的配管62c、對罐62a內供給空氣而自罐62a送出樹脂組成物的泵62d。另外,泵62d具備調溫裝置(未圖示),所述調溫裝置可將供給至罐62a內的空氣控制在特定溫度。此處,為了可將儲存在罐62a內的樹脂組成物保持為特定溫度,在罐62a的內部亦可具備所述調溫裝置。
在本發明中,分注器62b以可與輥狀模具61的中心軸方向平 行地移動的方式保持。另外,藉由調整自泵62d供給至罐62a內的空氣量,而可調整自分注器62b供給的樹脂組成物的量。
輥狀模具61是在表面具有微細凹凸結構,且在硬化樹脂層上形成與所述凹凸結構對應的形狀者。輥狀模具61至少其外表面例如使用:鋁、鈦等金屬製者;或矽酮樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene,ABS)樹脂、氟樹脂、聚甲基戊烯樹脂等合成樹脂製者;或藉由Ni電鑄法製作者等。就耐熱性或強度等的觀點而言,輥狀模具61較佳為使用金屬製者,就在表面形成微細凹凸結構的觀點而言,更佳為使用鋁製者。另外,作為輥狀模具,亦可使用在圓筒狀輥的外周面捲繞形成有微細凹凸結構的膜狀構件而固定者。
在輥狀模具61中形成有可在內部流通調溫介質的流路,並可供給所期望溫度的調溫介質。藉由在形成於輥狀模具61內的調溫介質流路中流通調溫介質,而可將輥狀模具61的外周面的溫度調整至所期望的範圍內。
在膜狀支撐體62的外側(與輥狀模具61之側相反之側)設置用以使所供給的樹脂組成物的厚度變得均勻的夾輥64。作為夾輥64,例如使用金屬製輥、橡膠製輥等。另外,為了使樹脂組成物的厚度變得均勻,較佳為對於夾輥64的真圓度、表面粗糙度等以高精度進行加工者,在使用橡膠製輥時,較佳為橡膠硬度為40度以上的高硬度者。
所述夾輥64必須準確地調整樹脂組成物的厚度,藉由 壓力調整機構(未圖示)進行將夾輥64朝著輥狀模具61的方向擠壓的壓力施加操作。作為所述壓力調整機構,例如可使用:油壓氣缸、空氣壓氣缸、各種螺桿機構等,但就機構的簡便性等的觀點而言,較佳為使用空氣壓氣缸。
在夾輥64的內部形成有可在內部流通調溫介質的流路,並可供給所期望溫度的調溫介質。藉由在形成於夾輥64內的調溫介質流路中流通調溫介質,而可將夾輥64的外周面的溫度調整至所期望的範圍內。
作為活性能量線照射裝置65,例如可列舉:高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等。
在使用圖9所示的膜的製造裝置60製造膜80時,例如可按照以下順序進行。
首先,在由輥狀模具61連續搬送的膜狀支撐體81、與輥狀模具61之間,自樹脂供給裝置62供給樹脂組成物。此時,所供給的樹脂組成物在膜狀支撐體81與輥狀模具61之間形成樹脂積留63。
此處,由於因樹脂組成物的溫度變化引起的黏度的變化等,而有樹脂積留63的寬度發生變化的情況,因此較佳為將樹脂組成物的溫度變化抑制在最小限度。在本發明中,較佳為在罐62a、分注器62b、配管62c的周圍,安裝例如溫水套管或保溫保冷材料等,來抑制樹脂組成物的溫度變化。而且,關於自泵62d供給的空氣,亦成為使樹脂組成物的溫度發生變化的主要因素, 因此更佳為使用泵62d的調溫裝置,來調節供給至罐62a的空氣的溫度。藉此,可藉由供給至罐62a內的空氣的溫度變動,來抑制樹脂組成物的溫度變化。
如此,在製造膜80的步驟中,可藉由抑制樹脂溫度變化,而抑制樹脂積留63的寬度或位置變化。
保持在罐62a的內部的樹脂組成物的溫度較佳為保持在20℃~80℃的範圍內,更佳為設為30℃~60℃。另外,供給至罐62a內的空氣的溫度較佳為保持在20℃~80℃的範圍內,更佳為設為30℃~60℃。若樹脂組成物的溫度為20℃以下,則存在如下情況:樹脂組成物的黏性變高,而難以將樹脂積留63調整為特定的寬度。另一方面,若樹脂組成物的溫度為80℃以上,則存在如下情況:樹脂組成物揮發、或樹脂組成物的黏性變得過低,因此難以將樹脂積留63調整為特定的寬度。
保持在罐62a內的樹脂組成物的溫度、與供給至罐62a內的空氣的溫度的溫度差較佳為±5℃以內,更佳為相同溫度。
另外,自樹脂供給裝置62供給的樹脂組成物在樹脂積留63中存在如下情況:由於輥狀模具61及夾輥64的影響而溫度發生變化,從而樹脂積留63的寬度或位置發生變化。在本發明中,在輥狀模具61及夾輥64的內部形成有供給調溫介質的通路,藉此可控制輥狀模具61及夾輥64的表面溫度。藉此可控制因輥狀模具61及夾輥64的影響而樹脂組成物的溫度發生變化,並可抑制樹脂積留63的寬度或位置發生變化。此時,輥狀模具61的外 周面的溫度較佳為設為20℃~80℃的範圍,更佳為設為30℃~60℃。若輥狀模具61的外周面的溫度為20℃以下,則存在如下情況:樹脂組成物的黏性變高,而難以將樹脂積留63調整為特定的寬度。另外,若輥狀模具61的外周面的溫度為80℃以上,則存在如下情況:樹脂組成物揮發、或樹脂組成物的黏性變得過低,而難以將樹脂積留63調整為特定的寬度。
另外,夾輥64的外周面的溫度較佳為設為20℃~80℃的範圍,更佳為設為30℃~60℃。若夾輥的外周面的溫度為20℃以下,則存在如下情況:樹脂組成物的黏性變高,而難以將樹脂積留63調整為特定的寬度。另外,若夾輥的外周面的溫度為80℃以上,則存在如下情況:樹脂組成物揮發、或樹脂組成物的黏性變得過低,而難以將樹脂積留63調整為特定的寬度。
而且,輥狀模具61的外周面的溫度、與夾輥64的外周面的溫度的溫度差較佳為±3℃以內,更佳為相同溫度。另外,輥狀模具61及夾輥64較佳為與自樹脂供給裝置62供給的樹脂組成物為相同溫度。
另外,在輥狀模具61中,藉由樹脂組成物的聚合熱、或來自活性能量線照射裝置65的照射熱,而有其溫度緩慢地上升的傾向。因此,為了控制輥狀模具61的溫度,較佳為將冷卻用調溫介質供給至輥狀模具61內部,進行輥狀模具61的冷卻。另一方面,由於夾輥64與製造環境的溫度大致相同的情況多,因此夾輥64的表面溫度低於樹脂組成物的溫度的情況亦多。因此,為了 控制夾輥64的溫度,較佳為將加溫用調溫介質供給至夾輥64內部,對夾輥64進行加溫。
繼而,在輥狀模具61與夾輥64之間,夾住膜狀支撐體81及樹脂組成物,在膜狀支撐體81與輥狀模具61之間均勻地遍布硬化性樹脂組成物。與此同時,在輥狀模具61的表面形成微細凹凸結構時,在所述微細凹凸結構的凹部內填充硬化性樹脂組成物。此時,硬化性樹脂組成物亦附著在輥狀模具61的表面的凹部以外的部分。
並且,自設置於輥狀模具61的下方的活性能量線照射裝置65,透過膜狀支撐體81對硬化性樹脂組成物照射例如紫外線等活性能量線,使硬化性樹脂組成物硬化,藉此形成轉印了輥狀模具61的表面結構的硬化樹脂層68。
繼而,藉由剝離輥66將在表面形成有硬化樹脂層68的膜80自輥狀模具61剝離。
另外,本發明的表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法並不限定於所述的方法。例如亦可藉由將樹脂組成物供給至膜狀支撐體62上或輥狀模具61上,在輥狀模具61與膜狀支撐體62之間形成樹脂積留63,而形成硬化樹脂層68。
[樹脂組成物]
本發明的表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法中所用的樹脂組成物,至少包含聚合性化合物與聚合起始劑。
(聚合性化合物)
作為樹脂組成物所含的聚合性化合物,可列舉:分子中具有自由基聚合性鍵及/或陽離子聚合性鍵的單體、寡聚物、反應性聚合物等。
作為具有自由基聚合性鍵的單體,可列舉:單官能單體、多官能單體。作為單官能單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯等(甲基)丙烯酸酯衍生物;(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯腈;苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物;(甲基)丙烯醯胺、N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺等(甲基)丙烯醯胺衍生物等。所述可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
作為多官能單體,例如可列舉:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸環氧乙烷改質二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、 1,5-戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-(3-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)苯基)丙烷、1,2-雙(3-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)乙烷、1,4-雙(3-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)丁烷、二羥甲基三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A的環氧乙烷加成物二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A的環氧丙烷加成物二(甲基)丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基苯、亞甲基雙丙烯醯胺等二官能性單體;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧乙烷改質三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧丙烷改質三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧乙烷改質三丙烯酸酯、異三聚氰酸環氧乙烷改質三(甲基)丙烯酸酯等三官能單體;琥珀酸/三羥甲基乙烷/丙烯酸的縮合反應混合物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯等四官能以上的單體;二官能以上的丙烯酸胺基甲酸酯、二官能以上的聚酯丙烯酸酯等。所述可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
作為具有陽離子聚合性鍵的單體,例如可列舉:具有環氧基、氧雜環丁基、噁唑基、乙烯氧基等的單體,特佳為具有環氧基的單體。
作為寡聚物或反應性聚合物,例如可列舉:不飽和二羧 酸與多元醇的縮合物等不飽和聚酯類;聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、陽離子聚合型環氧化合物、側鏈具有自由基聚合性鍵的所述單體的均聚物或共聚合聚合物等。
(聚合起始劑)
在利用光硬化反應時,作為光聚合起始劑,例如可列舉:安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚、苯偶醯、二苯甲酮、對甲氧基二苯甲酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、苯甲醯甲酸甲酯、苯甲醯甲酸乙酯、4,4'-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮等羰基化合物;一硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四甲基秋蘭姆等硫化合物;2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、苯甲醯基二乙氧基氧化膦等。所述可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
在利用電子束硬化反應時,作為聚合起始劑,例如可列舉:二苯甲酮、4,4-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、第三丁基蒽醌、2-乙基蒽醌、2,4-二乙基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二氯噻噸酮等噻噸酮;二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、苄基二甲基縮酮、1-羥基環己基-苯基酮、2-甲基-2-嗎啉基(4-硫甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮等苯乙酮;安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚等安息香醚;2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、雙(2,6-二甲氧 基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦等醯基氧化膦;苯甲醯基甲酸甲酯、1,7-雙吖啶基庚烷、9-苯基吖啶等。所述可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
另外,在利用熱硬化反應代替所述使用活性能量線的光硬化反應時,例如在將所述活性能量線照射裝置65置換為熱線照射裝置等的基礎上,可採用含有以下例示的熱聚合起始劑的構成作為樹脂組成物。另外,不使用活性能量線照射裝置65等,而在輥狀模具61的內部設置可控制輥狀模具61的表面溫度的加熱器等,並可採用含有以下例示的熱聚合起始劑的構成作為樹脂組成物。
在利用熱硬化反應時,作為熱聚合起始劑,例如可列舉:過氧化甲基乙基酮、過氧化苯甲醯、過氧化二異丙苯、第三丁基過氧化氫、過氧化氫異丙苯、過氧化辛酸第三丁酯、過氧化苯甲酸第三丁酯、過氧化月桂醯等有機過氧化物;偶氮雙異丁腈等偶氮系化合物;在所述有機過氧化物中組合N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基-對甲苯胺等胺而成的氧化還原聚合起始劑等。
相對於聚合性化合物100質量份,聚合起始劑的量較佳為0.1質量份~10質量份。在聚合起始劑的量小於0.1質量份時,難以進行聚合。若聚合起始劑的量超過10質量份,則存在如下情況:硬化樹脂層著色,或機械強度降低。
(其他成分)
樹脂組成物根據需要可包含:非反應性聚合物、活性能量線 溶膠凝膠反應性組成物、抗靜電劑、用以提高防污性的氟化合物等添加劑、微粒子、少量的溶劑。
作為非反應性聚合物,例如可列舉:丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、聚胺基甲酸酯、纖維素系樹脂、聚乙烯縮丁醛、聚酯、熱塑性彈性體等。作為活性能量線溶膠凝膠反應性組成物,例如可列舉:烷氧基矽烷化合物、矽酸烷基酯化合物等。
作為烷氧基矽烷化合物,可列舉:四甲氧基矽烷、四-異丙氧基矽烷、四-正丙氧基矽烷、四-正丁氧基矽烷、四-第二丁氧基矽烷、四-第三丁氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、三甲基丙氧基矽烷、三甲基丁氧基矽烷等。作為矽酸烷基酯化合物,可列舉:矽酸甲酯、矽酸乙酯、矽酸異丙酯、矽酸正丙酯、矽酸正丁酯、矽酸正戊酯、乙醯基矽酸酯等。
(內部脫模劑)
樹脂組成物中較佳為包含內部脫模劑。藉此,輥狀模具61與硬化樹脂層68的脫模性提高,因此容易自輥狀模具61將膜80剝離。
作為內部脫模劑,例如可列舉:含有氟的化合物、矽酮系化合物、磷酸酯系化合物、具有長鏈烷基的化合物、具有聚氧伸烷基的化合物、固態蠟(聚乙烯蠟、醯胺蠟、聚四氟乙烯的粉末等)等。所述組成物中,就樹脂組成物的硬化樹脂層與金屬模 具(輥狀模具)的脫模性變得良好的方面而言,較佳為包含(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物作為內部脫模劑。
作為(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物,就脫模性的方面而言,較佳為下述(1)式所示的化合物。
(HO)3-n(O=)P[-O-(CH2CH2O)m-R1]n…(1)
其中,在所述(1)式中,R1為烷基,m為1~20的整數,n為1~3的整數。
作為所述(1)式中的R1,較佳為碳數1~20的烷基,更佳為碳數3~18的烷基。另外,m更佳為1~10的整數。(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物可為單酯體(n=1)、二酯體(n=2)、三酯體(n=3)的任一者。另外,在為二酯體或三酯體時,1分子中的多個(聚)氧伸烷基烷基分別可不同。
作為(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物,可使用市售品。例如可列舉:城北化學公司製造的「JP-506H」;艾克賽爾公司製造的「幕德(MOLD)WIZ INT-1856」(註冊商標);日光化學公司製造的「TDP-10」、「TDP-8」、「TDP-6」、「TDP-2」、「DDP-10」、「DDP-8」、「DDP-6」、「DDP-4」、「DP-2」、「TLP-4」、「TCP-5」、「DLP-10」等。
另外,(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物可單獨使用一種,亦可併用二種以上。
相對於聚合性化合物的100質量份,(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物的量較佳為0.01質量份~1質量份,更佳為0.05質量份~0.5質量份,尤佳為0.05質量份~0.1質量份。若內部脫模劑中的(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物的量為1質量份以下,則可抑制膜狀支撐體81與硬化樹脂層68的密接性降低,其結果可抑制樹脂殘留在輥狀模具61上。另外,若內部脫模劑中的(聚)氧伸烷基烷基磷酸酯化合物的量為0.01質量份以上,則來自輥狀模具61的硬化樹脂層68的脫模性充分,可抑制樹脂殘留在輥狀模具61的表面。
<膜狀支撐體>
在本發明中,由於經由活性能量線進行膜狀支撐體81的照射,因此作為膜狀支撐體81,較佳為不明顯阻礙活性能量線的照射者。作為膜狀支撐體81的材質,例如可列舉:聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚酯樹脂(聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等)、丙烯酸系樹脂、纖維素系樹脂(三乙醯基纖維素等)、聚烯烴、玻璃等。
[實施例]
以下,藉由實施例對本發明進行具體地說明,但本發明並不限定於所述實施例。
(細孔的平均間隔及深度)
將陽極氧化氧化鋁的一部分削去,在剖面上蒸鍍1分鐘的鉑,使用場發射形掃描電子顯微鏡(日本電子公司製造、JSM-7400F), 在加速電壓為3.00kV的條件下觀察剖面,測定細孔的間隔及細孔的深度。各測定分別對50點進行,並求出平均值。
(脫模層的膜厚不均)
使用日本專利第5049405號公報所記載的檢查裝置,取得輥狀模具的外周面的圖像。根據所取得的圖像目視確認脫模劑層的狀態,根據下述基準評價脫模劑層的膜厚不均。
A:脫模劑層的膜厚不均在輥狀模具的整個外周面上幾乎未產生。
B:在模具本體的第1端部與其以外的區域之間產生脫模劑層的膜厚差。
C:脫模劑層的膜厚不均在輥狀模具的外周面部分地產生。
D:脫模劑層的膜厚不均在輥狀模具的整個外周面產生。
(模具本體的製造)
作為鋁基材(純度為99.99%),準備包含長度為320mm、外徑為200mm、內徑為155mm的主體部、與自主體部的兩端突出設置的長度為20mm、外徑為190mm、內徑為155mm的小徑部的中空輥狀鋁基材。
將鋁基材在過氯酸/乙醇混合溶液(1/4體積比)中進行電解研磨。
步驟(a):
對經電解研磨的鋁基材,在0.3M草酸水溶液中,在直流為40V、溫度為16℃的條件下進行6小時陽極氧化。
步驟(b):
將形成了氧化皮膜的鋁基材在6質量%磷酸/1.8質量%鉻酸混合水溶液中浸漬3小時,而除去氧化皮膜。
步驟(c):
對除去了氧化皮膜的鋁基材,在0.3M草酸水溶液中,在直流為40V、溫度為16℃的條件下進行30秒陽極氧化。
步驟(d):
將形成了氧化皮膜的鋁基材在32℃的5質量%磷酸水溶液中浸漬8分鐘,進行細孔徑擴大處理。
步驟(e):
對進行了細孔徑擴大處理的鋁基材,在0.3M草酸水溶液中,在直流為40V、溫度為16℃的條件下進行30秒陽極氧化。
步驟(f):
將步驟(d)與步驟(e)合計重複4次,最後進行1次步驟(d),而獲得在外周面形成具有平均間隔:100nm、深度:240nm的大致圓錐形狀細孔的陽極氧化氧化鋁的模具本體。
對所得的模具本體,使用淋浴將附著在表面的磷酸水溶液輕輕沖洗後,將模具本體在流水中浸漬10分鐘進行清洗。
將模具本體清洗後,使用氣體將附著在表面的水分吹飛使其乾燥。
[實施例1]
準備圖2~圖4所示的製造裝置1。其中,脫模劑噴出噴嘴30 及氣體噴出噴嘴40各準備2條,自模具本體10的第1端部10a側向第2端部10b側,按照第1氣體噴出噴嘴、第2氣體噴出噴嘴、第1脫模劑噴出噴嘴、第2脫模劑噴出噴嘴的順序排列,固定於噴嘴固定具52。
在下述條件下,實施所述第1實施形態中的製造方法,而獲得輥狀模具。將結果表示於表1。
(條件)
.模具本體的中心軸的方向:水平方向(0度)。
.模具本體與脫模劑噴出噴嘴的距離:75mm。
.模具本體與氣體噴出噴嘴的距離:8mm。
.第1脫模劑噴出噴嘴與第2脫模劑噴出噴嘴的距離:45mm。
.第1脫模劑噴出噴嘴與第2氣體噴出噴嘴的距離:60mm。
.第1氣體噴出噴嘴與第2氣體噴出噴嘴的距離:70mm。
.脫模劑噴出噴嘴的移動速度:1mm/秒。
.氣體噴出噴嘴的移動速度:1mm/秒。
.模具本體的轉速:20rpm。
.模具本體的旋轉方向:與氣體噴出噴嘴的氣體噴出方向相反的方向。
.氣體的噴出寬度:90mm。
.氣體的壓力:0.4MPa。
.氣體的噴出方向與模具本體的中心軸所形成的角度θ:45度。
.氣體的種類:空氣。
.脫模劑溶液的噴出流量:600mL/分鐘。
.脫模劑溶液的擴展寬度w:表1所示。
.初始保持時間:表1所示。
.接觸溶液時間:90秒。
.脫模劑溶液:0.1質量%磷酸酯溶液。
[實施例2~實施例6]
除了變更初始保持時間以外,以與實施例1相同的方式,獲得輥狀模具。將結果表示於表1。
藉由利用第1實施形態中的製造方法製造輥狀模具,而基本上可抑制脫模劑層的膜厚不均。
另外,根據實施例3~實施例6的結果可知,為了抑制模具本體的第1端部的外周面的脫模劑層的膜厚不均,而必須設定初始保持時間,較佳為對於脫模劑溶液的擴展寬度為90mm,而將初始保持時間設為60秒以上。
另外,在實施例1~實施例2時,由於初始保持時間短,因此 推測在第1端部側與第2端部側產生脫模劑層的膜厚差。
[實施例7]
準備圖6~圖8所示的製造裝置2。
在下述條件下,實施所述第2實施形態中的製造方法,而獲得輥狀模具。將評價結果表示於表2。
(條件)
.模具本體的中心軸的方向:水平方向(0度)。
.模具本體與脫模劑噴出噴嘴的距離:30mm。
.模具本體與氣體噴出噴嘴的距離:8mm。
.氣體噴出噴嘴的移動速度:5mm/秒。
.模具本體的轉速:20rpm。
.模具本體的旋轉方向:與氣體噴出噴嘴的氣體噴出方向相反的方向。
.氣體的噴出寬度:90mm。
.氣體的壓力:0.4MPa。
.氣體的噴出方向與模具本體的中心軸所形成的角度θ:45度。
.氣體的種類:空氣。
.接觸溶液時間:60秒。
.脫模劑溶液:0.1質量%磷酸酯溶液。
藉由利用第2實施形態中的製造方法製造輥狀模具,而基本上可抑制脫模劑層的膜厚不均。
[產業上之可利用性]
藉由本發明的製造方法而得的輥狀模具有效用作:可用於奈米壓印法的在表面具有微細凹凸結構的輥狀模具;可用於壓花的形成的壓花輥;可用於記錄媒體的位元的形成的輥狀壓模等。
10‧‧‧模具本體
12‧‧‧鋁基材
14‧‧‧細孔
16‧‧‧氧化皮膜
18‧‧‧細孔產生點

Claims (20)

  1. 一種模具的製造方法,其是製造在模具本體上形成脫模劑層的模具的方法,且自離開所述模具本體而配置的脫模劑噴出裝置,向所述模具本體供給脫模劑溶液,而使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體上,自離開所述模具本體而配置的氣體噴出裝置,向附著在所述模具本體上的所述脫模劑溶液噴出氣體,使所述脫模劑溶液乾燥而形成所述脫模劑層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之模具的製造方法,其中所述模具本體是外形形成為圓柱形狀的輥狀模具本體,將所述輥狀模具本體的中心軸設為旋轉軸,一邊使所述輥狀模具本體旋轉,一邊對所述輥狀模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之模具的製造方法,其中所述輥狀模具本體以所述中心軸成為水平方向的方式保持而旋轉。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之模具的製造方法,其中一邊使所述模具本體與所述脫模劑噴出裝置相對移動,一邊自所述脫模劑噴出裝置向所述模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液,其中所述脫模劑噴出裝置以與所述模具本體的所述中心軸平行的方式自所述模具本體的第1端部移動至第2端部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之模具的製造方法,其中一邊使所述模具本體與所述氣體噴出裝置相對移動,一邊自所述氣體 噴出裝置向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體,其中所述氣體噴出裝置在相對於所述脫模劑噴出裝置的行進方向上配置於較所述脫模劑噴出裝置更後方,且追隨所述脫模劑噴出裝置。
  6. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項所述之模具的製造方法,其中自所述脫模劑噴出裝置向所述模具本體的外周面的下半部分供給所述脫模劑溶液,使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體的外周面。
  7. 如申請專利範圍第2項至第6項中任一項所述之模具的製造方法,其中自沿著所述模具本體的長度方向以等間隔排列的多個所述脫模劑噴出裝置,向所述模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之模具的製造方法,其中一邊在沿著所述模具本體的長度方向以等間隔排列的多個所述脫模劑噴出裝置中,自所述模具本體的第1端部側的所述脫模劑噴出裝置起依序向所述模具本體的外周面噴出所述脫模劑溶液,使所述脫模劑溶液依序附著在所述模具本體的外周面,一邊自所述氣體噴出裝置向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體。
  9. 如申請專利範圍第2項至第8項中任一項所述之輥狀模具的製造方法,其中以來自所述氣體噴出裝置的氣體的噴出方向逆著所述模具本體的旋轉方向的方式,自所述氣體噴出裝置向附著 在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體。
  10. 如申請專利範圍第2項至第9項中任一項所述之輥狀模具的製造方法,其中自位於較所述脫模劑噴出裝置高的位置的所述氣體噴出裝置,向附著在所述模具本體的外周面、且位於所述模具本體的外周面的上半部分的所述脫模劑溶液噴出氣體。
  11. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之輥狀模具的製造方法,其中所述模具本體是在其外周面具有分別鄰接的凸部或凹部的平均間隔設為400nm以下的多個微細凹凸的結構。
  12. 一種輥狀模具的製造裝置,其是製造在輥狀模具本體的外周面形成脫模劑層的輥狀模具的裝置,且具備:旋轉裝置,將所述模具本體的中心軸設為旋轉軸,而使所述模具本體旋轉;脫模劑噴出裝置,離開所述模具本體而配置,向所述模具本體的外周面噴出脫模劑溶液,而使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體的外周面;以及氣體噴出裝置,離開所述模具本體而配置,向附著在所述模具本體的外周面的所述脫模劑溶液噴出氣體,使所述脫模劑溶液乾燥而形成所述脫模劑層。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述旋轉裝置是以所述中心軸成為水平方向的方式保持所述輥狀模具本體,使所述輥狀模具本體旋轉者。
  14. 如申請專利範圍第12項或第13項所述之輥狀模具的製造 裝置,其中所述脫模劑噴出裝置與所述模具本體的所述中心軸平行,相對於所述模具本體而可相對地移動。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述氣體噴出裝置在相對於所述脫模劑噴出裝置的行進方向上配置於較所述脫模劑噴出裝置的更後方,且可追隨所述脫模劑噴出裝置而相對於所述模具本體相對地移動。
  16. 如申請專利範圍第17項至第23項中任一項所述之輥狀模具的製造裝置,其中所述模具本體是在其外周面具有分別鄰接的凸部或凹部的平均間隔設為400nm以下的多個微細凹凸的結構。
  17. 一種表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其用於製造在表面具有微細凹凸結構的物品,且所述製造方法的特徵在於,使用藉由以下方式製造的模具:在輥狀模具本體的表面形成包含平均週期為400nm以下的多個凹凸的結構,將所述模具本體的中心軸設為旋轉軸,一邊使所述模具本體旋轉,一邊自離開所述模具本體而配置的脫模劑噴出裝置,向所述模具本體的外周面供給脫模劑溶液,而使所述脫模劑溶液附著在所述模具本體的外周面,自離開所述模具本體而配置的氣體噴出裝置,向與所述模具本體的外周面接觸的所述脫模劑溶液噴出氣體,使所述脫模劑溶液乾燥而形成所述脫模劑層; 將形成了所述脫模劑層的所述輥狀模具本體的表面的結構轉印至硬化樹脂層,藉此製造在表面具有相鄰的凸部的平均間隔為400nm以下的多個凸部的物品。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其中所述輥狀模具本體是以所述中心軸成為水平方向的方式保持而旋轉者。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其中所述輥狀模具本體藉由以下方式獲得:一邊使所述模具本體與所述脫模劑噴出裝置相對移動,一邊自所述脫模劑噴出裝置對所述模具本體的外周面供給所述脫模劑溶液,其中所述脫模劑噴出裝置以與所述模具本體的所述中心軸平行的方式自所述模具本體的第1端部移動至第2端部。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之表面具有微細凹凸結構的物品之製造方法,其中所述輥狀模具本體藉由以下方式獲得:一邊使所述模具本體與所述氣體噴出裝置相對移動,一邊自所述氣體噴出裝置對與所述模具本體的外周面接觸的所述脫模劑溶液噴出氣體,其中所述氣體噴出裝置在相對於所述脫模劑噴出裝置的行進方向上配置於較所述脫模劑噴出裝置更後方,且追隨所述脫模劑噴出裝置。
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