(57)【要約】【課題】    表面構造を有する母型パターンを金属ガラスの断熱部材に転写後、断熱部材の離型を促進することのできる断熱部材の製造方法を提供する。【解決手段】    断熱部材の製造方法は、表面構造を有する母型を準備し、母型表面に金属ガラス板を当て、加熱、加圧により母型の表面構造を金属ガラス板に転写し、超音波印加により離型促進力を作用させながら金属ガラス板を母型から離型する。または、表面構造を有する母型を準備し、母型表面に金属ガラス板を当て、加熱、加圧により母型の表面構造を金属ガラス板に転写し、母型表面の法線方向に沿う力を作用させながら金属ガラス板を母型から離型する。【選択図】  図２
2010280061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面構造を有する母型を準備し、
母型表面に金属ガラス板を当て、加熱、加圧により母型の表面構造を金属ガラス板に転写し、
超音波印加により離型促進力を作用させながら金属ガラス板を母型から離型する
断熱部材の製造方法。
【請求項２】
前記超音波の印加を液体中で行う請求項１記載の断熱部材の製造方法。
【請求項３】
前記表面構造が、空隙部を画定する形状を有する請求項１または２記載の断熱部材の製造方法。
【請求項４】
表面構造を有する母型を準備し、
母型表面に金属ガラス板を当て、加熱、加圧により母型の表面構造を金属ガラス板に転写し、
母型表面の法線方向に沿う力のみを作用させながら金属ガラス板を母型から離型する
断熱部材の製造方法。
【請求項５】
前記母型表面の法線方向に沿う力が、ネジを利用して生じさせられる請求項４記載の断熱部材の製造方法。
【請求項６】
前記金属ガラス板の母型からの離型を、液体中で超音波を印加させながら行う請求項４または５記載の断熱部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂射出成形装置に適した断熱部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導光板、位相フィルム等の光学フィルムや、コンパクトディスク（ＣＤ），デジタルヴィデオディスク（ＤＶＤ）等の光メディアの樹脂成形においては、平面や曲面で形成される金型上に極微細な凹凸形状を有するスタンパを配置し、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂をスタンパ上に供給ないし充填し、スタンパの極微細な凹凸形状を樹脂成形品に高精度に転写する射出成形、フィルム成形等の樹脂成形が広く採用されている。
【０００３】
以下、射出成形法について説明する。射出成形法は、樹脂射出成形装置の加熱シリンダ内において加熱、溶融された樹脂が、金型装置内のキャビティに充填され、該キャビティ内において冷却、固化されて、成形品が形成される。
【０００４】
樹脂射出成形装置は、射出装置、樹脂成形装置としての金型装置、及び型締装置を有する。射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、加熱シリンダの前端に取り付けられ、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズル、加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリュー等を備える。金型装置は固定金型及び可動金型を備え、型締装置によって可動金型を進退させることにより、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行なわれ、型締めに伴って、固定金型と可動金型との間にキャビティが形成される。
【０００５】
そして、計量工程において、スクリューが回転させられると、加熱シリンダ内で溶融された熱可塑性樹脂がスクリューの前方に蓄えられ、それに伴って、スクリューが後退させられる。この間に、金型装置の型閉じ及び型締めが行なわれる。続いて、射出工程において、スクリューが前進させられ、スクリューの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズルから射出され、スタンパが配置されたキャビティに充填される。次に、冷却工程において、キャビティ内の樹脂が冷却、固化される。続いて、型開きが行なわれ、成形品が取り出される。大量生産においては、同一サイクルが繰り返される。ここでキャビティ内に流入する溶融樹脂の温度は、３００℃〜４００℃であり、成形品を取り出す時のスタンパ表面の温度は百数十℃であるので、スタンパ表面は、百数十℃以上の温度サイクルに曝される。
【０００６】
ところで、近年、サイクル時間を短くして生産性を向上させる要求が強まっている。サイクル時間を短縮するために、溶融樹脂の冷却時間の短縮が図られている。このため、溶融樹脂と接する前の金型表面やスタンパ表面の温度は、用いる熱可塑性樹脂のガラス転移温度より数十℃低く設定されている。
【０００７】
しかしながら、溶融樹脂がキャビティ内に流れ込み、金型表面やスタンパ表面に接すると、一瞬にして樹脂表面が冷却され、固化層（スキン層）が形成される。このスキン層が発達しすぎると、転写不良やウェルドラインの発生等を引き起こす。
【０００８】
さらに、極微細な形状を高精度に転写する要求がますます強くなっている。高精度の転写性を維持しつつ、サイクル時間を短くして生産性を向上する１つの方法は、冷却水路の変更であるが、この対応には限界が来ている。
【０００９】
特許第３０６６２５４号（特開平７−１７８７７４号）は、成形中の熱可塑性材料の初期冷却の遅延化を目的として、スタンパと支持体（金型）との間に断熱層を挿入することを開示している。断熱層は、プラスチック、多孔質金属、セラミックス、低伝熱性合金等の低伝熱性材料で製造する。
【００１０】
キャビティ内に流入した熱可塑性材料のスタンパに接した面の温度は、金型の比較的冷たい温度により当初は冷却されて一時的にガラス転移温度より低温になる。しかしながら、流入した溶融熱可塑性材料の内部温度は高いので、その後も、スタンパに接した面に熱エネルギが連続的に供給される。そして、上記特許における金型では、断熱層を備えているので、金型への熱伝導による放熱は抑制され、熱可塑性材料のスタンパに接した面の温度はガラス転移温度よりも上昇する。従って、熱可塑性材料の急冷による粗面化を防止でき、転写性を向上させることができる。
【００１１】
また、国際公開ＷＯ２００７／１２３２１０号は、対向配置される一方の金型と転写プレートとのいずれかの上に成長させた断熱層を有する樹脂成形装置を提案し、断熱層は一方の金型または転写プレートを基板とし、ハニカム状の開口パターンを有するレジストマスクを用いてニッケルメッキにより壁状の断熱層を成長させることも提案している。ハニカム状のニッケル壁の間の空隙が断熱機能を発揮し、伝熱性を低下させる。
【００１２】
断熱層を用いることにより、溶融した熱可塑性材料の初期冷却を遅延化し、スキン層の過度の発達を抑制すると共に、金型の冷却温度を下げて冷却速度を向上させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３０６６２５４号公報（特開平７−１７８７７４号公報）
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００７／１２３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
レジストマスクを用いて、下地の上に断熱層をメッキして形成する場合、断熱層毎にレジストパターンを形成し、メッキを行うことが必要である。
【００１５】
本出願人は、母型を作成し、母型上に金属ガラスを配置し、加熱、加圧によって母型のパターンを金属ガラスに転写し、冷却後、離型させることにより、断熱層を形成することを提案している。この場合、一旦、母型を作成すれば、繰り返し使用して断熱層を作製することが可能である。金属ガラスで形成した断熱層の熱抵抗を大きくするには、空隙部の密度を多くすることが望まれる。
【００１６】
ところが、断熱層内の空隙部の寸法が微細になると、金属ガラスである断熱層を母型から離型することが必ずしも容易でなくなる。
【００１７】
本発明は、表面構造を有する母型パターンを金属ガラスである断熱部材に転写後、断熱部材の離型を促進することのできる断熱部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一観点によれば、
表面構造を有する母型を準備し、
母型表面に金属ガラス板を当て、加熱、加圧により母型の表面構造を金属ガラス板に転写し、
超音波印加により離型促進力を作用させながら金属ガラス板を母型から離型する
断熱部材の製造方法
が提供される。
【００１９】
本発明の他の観点によれば、
表面構造を有する母型を準備し、
母型表面に金属ガラス板を当て、加熱、加圧により母型の表面構造を金属ガラス板に転写し、
母型表面の法線方向に沿う力を作用させながら金属ガラス板を母型から離型する
断熱部材の製造方法
が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
超音波により、離型が促進される。
【００２１】
母型の表面法線に沿う力により離型させることにより、表面構造を保護しつつ、離型させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１−１】図１Ａ−１Ｆは、基本実施例による断熱部材の製造方法の主要工程を示す斜視図である。
【図１−２】図１Ｇ−１Ｋは、図１Ｆに示す断熱層の平面パターンを概略的に示す平面図である。
【図２】図２Ａ−２Ｇは、図１Ｆに示す断熱層の離型の第１カテゴリの例を示す断面図ないし斜視図である。
【図３−１】図３Ａ−３Ｄは、図１Ｆに示す断熱層の離型の第２カテゴリの例を示す斜視図である。
【図３−２】図３Ｅ−３Ｇは、図３Ｄに示す物理的離型の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、金属ガラス板を用い、母型から断熱部材を繰り返し作製できる断熱部材の製造方法を図１Ａ−１Ｆを参照して説明する。
【００２４】
図１Ａに示すように、基板１の上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のＸ線用のレジスト層２を塗布する。レジスト層２上方にＸ線用のマスク３を配置し、上方よりＸ線４を照射する。マスク３は窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等のＸ線を透過する材料の膜上に、金（Ａｕ）等のＸ線遮蔽材料でパターンを形成したものを用いる。Ｘ線の露光深さは、露光時間等でコントロールできる。
【００２５】
図１Ｂに示すように、Ｘ線照射後に現像すると、Ｘ線を照射された部分が除去され、開口パターンが形成される。レジスト層２、及びレジストパターンの開口中に露出した表面上にシード層となる導電層を形成する。
【００２６】
図１Ｃに示すように、シード層の上にＮｉ電鋳を行なう。レジスト層２に形成した開口を埋め戻し、その上に共通板部を形成したＮｉ電鋳層５が形成される。
【００２７】
図１Ｄに示すように、Ｎｉ電鋳層５をレジスト層２から外す。レジストパターンの開口を埋めて形成された凹凸構造が上方の共通板部で接続されたＮｉ電鋳の母型５が得られる。
【００２８】
図１Ｅに示すように、母型５を金属ガラス板６に押し当て、金属ガラスのガラス転移温度以上に加熱し、加圧して、母型５を金属ガラス板６に押し込む。
【００２９】
図１Ｆに示すように、金属ガラス板６を母型５から離型させれば、空隙部を画定する凹凸構造を有する断熱板６ｘが得られる。
【００３０】
図１Ｄに示す母型５は、円柱状の微細突起を有し、図１Ｆに示す断熱板６ｘは相補的に円柱状の微細孔を備える場合を示している。断熱板の平面形状はこれに限らない。
【００３１】
図１Ｇは、母型５または断熱板６ｘが円柱状の微細突起または微細孔を有する場合を示す。
【００３２】
図１Ｈは、母型５または断熱板６ｘがハニカム状の微細突起または微細孔を有する場合を示す。
【００３３】
図１Ｊは、母型５または断熱板６ｘが三角状の微細突起または微細孔を有する場合を示す。
【００３４】
図１Ｋは、母型５または断熱板６ｘが格子状の微細突起または微細孔を有する場合を示す。
【００３５】
このように、断熱板の空隙部を画定する微細構造の突起は、種々の平面形状を取ることができる。以上、Ｘ線を用いた場合について説明したが、Ｘ線の代わりに紫外（ＵＶ）光を用い、ＵＶ光用レジストやマスクを用いてもよい。
【００３６】
断熱板の微細構造の寸法が小さくなると、例えば、空隙部の寸法が幅が数μｍ〜数十μｍ、深さが数μｍ〜数百μｍ、断熱板の平面寸法が数ｍｍ〜数百ｍｍの場合、母型から断熱板を離型するのが必ずしも容易でなくなる。
【００３７】
本発明者は、離型を促進するために超音波を利用することを提案する。
【００３８】
図２Ａに示すように、母型５を金属ガラス板６に押し込んだ結合体のいずれかの表面に超音波振動発振装置１１を接触ないし固定する。超音波振動発振装置１１から超音波を発振させることにより、母型５と金属ガラス板６の界面で剥離が生じやすくなり、金属ガラス板６を母型５から離型し易くなる。
【００３９】
図２Ｂに示すように、金属ガラス板６に第１の超音波振動発振装置１１ａ、母型５に第２の超音波振動発振装置１１ｂを接触ないし固定し、両超音波振動発振装置１１ａ、１１ｂから超音波を発振させてもよい。両超音波は、発振周波数、振動量が同じでも異なっていてもよく、同期していても同期していなくてもよい。
【００４０】
図２Ｃに示すように、母型５および金属ガラス板６の一方に超音波振動発振装置１１を接触ないし固定し、他方に重り兼用ホルダ１３をクランプした状態で、超音波を発振させてもよい。超音波とホルダ１３の重さの相乗作用により母型５と金属ガラス板６の離型が促進される。
【００４１】
液体中で超音波を作用させることもできる。
【００４２】
図２Ｄに示すように、超音波振動発振装置１１を備えた容器１５内に水等の液体１６を入れ、液体１６中に離型前の母型５と金属ガラス板６の結合体を浸漬する。超音波振動発振装置１１を稼動すると、超音波は液体１６を介して結合体に伝わる。特に結合体と液体の界面において液体１６も超音波の影響を受ける。超音波によるキャビテーション効果も離型に寄与する。また、一旦、少しでも母型５と金属ガラス板６との間に隙間ができると、そこに液体が入り込み、自重も作用し、さらに離型を促進する。液体としては、水の他、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、エタノール、メタノール、アセトン、油等の粘度の異なる液体や界面活性剤を混ぜた各種液体等を用いることもできる。
【００４３】
図２Ｅは、容器１５に液体１６を入れ、液体１６中に図２Ａに示すような母型５と金属ガラス板６の結合体に超音波振動発振装置１１を結合したアセンブリを浸漬する場合を示す。
【００４４】
図２Ｆに示すように、超音波振動発振装置１１ｂを結合した母型５と超音波振動発信装置１１aを結合した金属ガラス板６の結合体を液体中に浸漬してもよい。
【００４５】
図２Ｇに示すように、液体に浸漬する結合体を図２Ｃに示すものとしてもよい。
【００４６】
母型と金属ガラスとの間に離型フィルムないし犠牲膜を介在させることもできる。離型フィルムないし犠牲膜を薬品で溶融可能な材料とし、薬品の液体１６を容器１５に入れ、超音波を印加し、離型フィルムないし犠牲膜を溶解しながら離型させてもよい。
【００４７】
母型５と金属ガラス板６の間に母型の法線方向に沿う力を印加して剥離することもできる。法線方向の力のみを印加することにより、表面構造を保護しつつ,離型を行うことができる。
【００４８】
図３Ａに示すように、平坦面を有する基板２１に母型５を固定する。基板２１と母型５が一体のものとして製作されていてもよい。
【００４９】
図３Ｂに示すように、母型５を通すことのできる開口２２とネジ孔２３を備えた離型用治具２４を上方から降下し、開口２２内に母型５を収容する。開口２２は、母型５を収容した状態で上下方向の相対的移動を許すが、面内方向の遊びはほぼないように形成する。ネジ孔２３は対称的な位置に配置し、ネジを備え、母型から外側に張り出す上部構造に均等な力を作用させられるようにする。この状態で、母型５上に金属ガラス板６を載せる。金属ガラス板６は離型用治具２４の開口２２外方に一定寸法以上はみ出す大きさとする。
【００５０】
図３Ｄに示すように、金属ガラス板６を加熱、押圧し、母型５の表面形状を転写する。転写が完了し、降温によって金属ガラスが硬化した後、ネジ孔２３内のねじを均等距離づつ進行させ、離型用治具２４を金属ガラス板６に当接させ、さらに上方に向かう力を作用させる。母型の表面法線に沿う力のみにより金属ガラス板６を母型５から離型させることにより、表面構造を保護しつつ、離型を行なうことができる。ネジの駆動は、手動で行ってもよいが、サーボモータや油圧モータなどを用いて駆動してもよい。手動で駆動しても、自動で制御してもよい。位置制御や加重制御を行ってもよい。
【００５１】
図３Ｅに示すように、ネジ２５の進行により離型用治具２４は上方に移動し、金属ガラス板６と当接し、金属ガラス板６を押し上げる。
【００５２】
なお、離型工程を液体中で行い、超音波を印加しながら行ってもよい。母型５と金属ガラス板６の間に離型フィルムないし犠牲膜を介在させ、母型法線方向の力を印加しつつ、超音波を印加してもよい。
【００５３】
図３Ｆは、変形例による離型用治具２４ｘを示す。母型に隣接する部分を立ち上げ、垂直方向の力に対する耐久性を向上している。
【００５４】
図３Ｇは、更なる変形例を示す。円筒状基部２６の上に母型５を固定する。基部２６は外周にネジ部２７を備える。内周にネジ部２８を備えた回転部材２９を基部２６に結合する。回転部材２９の上にベアリング３０を介して離型用治具２４ｙを配置する。母型５上に金属ガラス板６を配置し、転写を行った後、回転部材２９を手動または自動で回転させ、上方に移動させる。回転部材２９の回転上昇運動は、ベアリング３０を介し、離型用治具２４ｙを上方に押し上げ、離型を行なう。その他の点は、実施例同様である。離型用治具を上下に移動させるのに、以上説明したようなネジやネジ部を用いるのではなく、サーボモータ等のモータ駆動や、油圧モータ又はエアシリンダや油圧シリンダを用いて駆動してもよい。さらに、図３Ｂ〜３Ｇの例を液体中で超音波を印加させながら行ってもよい。
【００５５】
以上、実施例に沿って説明をしたが、これらに制限されるものではない。例えば、種々の変形、改良、追加、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５６】
１    基板、
２    レジスト層、
３    マスク、
４    Ｘ線、またはＵＶ光、
５    母型（Ｎｉ電鋳層）、
６    金属ガラス板、
６ｘ  断熱板、
１１    超音波振動発振装置、
１５    容器、
１６    液体、
２１    基板、
２２    開口、
２３    ネジ孔、
２４    離型用治具、
２６    円筒状基部、
２７    ネジ部、
２８    ネジ部、
２９    回転部材、
３０    ベアリング。
【図１−１】
2010280061.tif 000003
【図１−２】
2010280061.tif 000004
【図２】
2010280061.tif 000005
【図３−１】
2010280061.tif 000006
【図３−２】
2010280061.tif 000007