(57)【要約】【課題】表面に形成する微細な凹凸形状の精度が高く、製作方法が容易な汎用性の高い樹脂製の射出成形型用スタンパ及びその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】ポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物を用いて製作したマスター型に硬化性の樹脂組成物を注入し、その後に硬化させて成形したものであることを特徴とする。（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである。）【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物を用いて製作したマスター型に硬化性の樹脂組成物を注入し、その後に硬化させて成形したものであることを特徴とする射出成形型用スタンパ。（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジエンのエラストマー性ポリマーブロックである。）
【請求項２】
前記水素添加誘導体のポリマーブロックＸがポリスチレンであり、ポリマーブロックＹの水素添加前のものが1,2結合、3,4結合及び／又は1,4結合のポリイソプレンである樹脂組成物を用いて製作したマスター型であることを特徴とする請求項１記載の射出成形型用スタンパ。
【請求項３】
前記水素添加誘導体のポリマーブロックＸがポリスチレンであり、ポリマーブロックＹの水素添加前のものが1,2結合及び／又は1,4結合のポリブタジエンである樹脂組成物を用いて製作したマスター型であることを特徴とする請求項１記載の射出成形型用スタンパ。
【請求項４】
硬化性の樹脂組成物は、電磁波照射性硬化樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤添加による化学反応硬化性樹脂のいずれかの組成物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形型用スタンパ。
【請求項５】
ポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物にて製作したマスター型を用いて、このマスター型のキャビティ表面に硬化性の樹脂組成物を流し込んで膜を形成する工程と、次にキャビティ側にベースプレートを載置し、ベースプレートに設けた注入孔からキャビティ内に前記硬化性の樹脂組成物を注入する工程と、次に注入した樹脂組成物を硬化させた後にマスター型から離型する工程とを有することを特徴とする射出成形型用スタンパの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形にて製品の表面に微細な凹凸形状を形成するために用いられる射出成形型用スタンパ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面部に微細な凹凸形状を必要とするマイクロ部品は、生化学、生物工学、光学、電気・電子分野等、広い分野にて応用されている。
例えば、マイクロウェルアレイチップ、マイクロバイオリアクター、マイクロデバイス等のマイクロ部品においては、射出成形型内にシリコン製又は金属製のスタンパを組み込み、射出成形による樹脂製のマイクロ部品が検討されている。
しかし、シリコン製のスタンパは高価であるだけでなく、非常に割れやすく射出成形型に組み込んだ後の射出圧等の条件管理も大変であった。
また、金属製のスタンパにあっては、ガラスやシリコン製のマスター型に電鋳法にて微細形状を転写して製作されるので、工程が長く複雑で高価であるとともに汎用性がなかった。
【０００３】
特開２０００−１３５７１８号公報には、樹脂の射出成形において金属製のスタンパの熱伝導が高いことによる急冷を防止した樹脂と金属の複合スタンパに関する技術を開示するが、表面に形成する微細な凹凸形状の精度が低く、金属製の裏打ち層との一体性にも欠けるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３５７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記背景技術に内在する技術的課題に鑑みて、表面に形成する微細な凹凸形状の精度が高く、製作方法が容易な汎用性の高い樹脂製の射出成形型用スタンパ及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る射出成形型用スタンパは、ポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物を用いて製作したマスター型に硬化性の樹脂組成物を注入し、その後に硬化させて成形したものであることを特徴とする。（但し、Ｘ：ポリプロピレン系樹脂に相溶しないポリマーブロック、Ｙ：共役ジェンのエラストマー性ポリマーブロックである。）
本発明においては、樹脂製の射出成形用スタンパを得ることを目的の１つにしていることから、このスタンパを成形するマスター型との離型性が良い点に特徴があり、マスター型は、前記水素添加誘導体のポリマーブロックＸがポリスチレンであり、ポリマーブロックＹの水素添加前のものが1,2結合、3,4結合及び／又は1,4結合のポリイソプレンである樹脂組成物を用いて製作したもの、あるいは、前記水素添加誘導体のポリマーブロックＸがポリスチレンであり、ポリマーブロックＹの水素添加前のものが1,2結合及び／又は1,4結合のポリブタジエンである樹脂組成物を用いて製作したものがよい。
【０００７】
ポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物で製作したマスター型は、柔軟性が高く、硬化性の樹脂組成物が硬化したものとの剥離性が良いので表面に微細な凹凸形状を形成した射出成形型用のスタンパを得ることができる。
ここで、スタンパ用の硬化性の樹脂組成物は、電磁波照射性硬化樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤添加による化学反応硬化性樹脂のいずれかの組成物であるのが好ましい。
【０００８】
マスター型用の樹脂組成物を構成するポリプロピレン系樹脂組成物としては、ホモポリマー又は、エチレン、ブテン−1、ヘキセン−1などのα―オレフィンを含むランダムコポリマーを用いることができる。
ポリマーブロックＸとして、ビニル芳香族モノマー（例えばスチレン）、エチレン又はメタクリレート（例えばメチルメタクリレート）等の重合したポリマーがある。
なお、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体には、（Ｘ−Ｙ）nにおいてn=1〜５の範囲にあるものや、Ｘ−Ｙ−Ｘ、Ｙ−Ｘ−Ｙ等が含まれる。
【０００９】
水素添加誘導体としては、先に示したものが入手しやすいが、水素添加誘導体のポリマーブロックＸとしては、ポリスチレン系とポリオレフィン系のものがあり、ポリスチレン系のものは、スチレン、α−メチルスチレン、ο−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンのうちから選択された１種又は２種以上のビニル芳香族化合物をモノマー単位として構成されるポリマーブロックが上げられる。
また、ポリオレフィン系のものは、エチレンと炭素数３〜１０のα−オレフィンの共重合体がある。
更に非共役ジエンが共役重合されていても良い。
前記オレフィンとしては、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ペンテン、１−オクテン、1−デセン等である。
前記非共役ジエンとしては、例えば、1,4−ヘキサジエン、５−メチル−１，５−ヘキサジエン、１，４−オクタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、シクロペンタジエン、５−エチリデン−２−ノルボネル、５−ブチリデン−２−ノルボネル、２−イソプロペニル−５−ネルボルネン等がある。
共重合体の具体例としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレン−１−オクテン共重合体、エチレン−プロピレン−１，４−ヘキサジエン共重合体、エチレン−プロピレン−５−エチリデン−２−ノルボルネン共重合体等が挙げられる。
【００１０】
ポリマーブロックＹの水素添加前のものとして、２−ブテン−１，４−ジイル基及びビニルエチレン基からなる群から選択される少なくとも１種の基をモノマー単位として構成されるポリブタジエンや、また２−メチル−２−ブテン−１，４−ジイル基、イソプロペニルエチレン基及び１−メチル−１−ビニルエチレン基からなる群から選択される少なくとも１種の基をモノマー単位として構成されるポリイソプレンが挙げられる。
更に水素添加前のポリマーブロックＹとして、イソプレン単位及びブタジエン単位を主体とするモノマー単位からなるイソプレン／ブタジエン共重合体で、イソプレン単位が２−メチル−２−ブテン−１，４−ジイル基、イソプロペニルエチレン基及び１−メチル−１−ビニルエチレン基からなる群から選ばれるすくなくとも１種の基であり、ブタジエン単位が２−ブテン−１，４−ジイル基及び／又はビニルエチレン基であるものが挙げられる。
ブタジエン単位とイソプレン単位の配置は、ランダム状、ブロック状、テーパブロック状のいずれの形態になっても良い。
【００１１】
また、ポリマーブロックＹの水素添加前のものとして、ビニル芳香族化合物単位及びブタジエン単位を主体とするモノマー単位からなるビニル芳香族化合物／ブタジエン共重合体で、ビニル芳香族化合物単位が、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンのうちから選択された１種のモノマー単位であり、ブタジエン単位が、２−ブテン１，４−ジイル基及び／又はビニルエチレン基である共重合体が挙げられる。  ビニル芳香族化合物単位とブタジエン単位の配置は、ランダム状、ブロック状上、テーパブロック状のいずれの形態になっても良い。
上記のようなポリマーブロックＹにおける水素添加の状態は、部分水素添加であっても、また完全水素添加であっても良い。
【００１２】
マスター型は、シリコン製や金属製の表面に形成した微細な凹凸形状から転写して得られるが、上記に示した水素添加誘導体は流動性と離型性とに優れているので、表面に微細な凹凸形状を有するマスター型が得られ、さらにこの柔軟で剥離性のよいマスター型を使用することで本発明に係る射出成形型用スタンパの表面には、例えば、複数の凹部及び／又は凸部を有し、凹部の深さ乃至凸部の突出長さは０．３〜２００μｍの範囲にあり、凹部開口幅ないし凸部突出幅、又は、凹部ないし凸部の接円直径は、それぞれ０．３〜１００μｍの範囲にあるものが形成できる。
なお、接円としたのは、凹部形状の場合は少なくとも３点で内接する最大内接円を意味し、凸部形状の場合には３点以上で接する最小外接円を意味する。
【００１３】
本発明に係る射出成形型用スタンパの製造に適した例としては、ポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体とを含有する樹脂組成物にて製作したマスター型を用いて、このマスター型キャビティ表面に硬化性の樹脂組成物を流し込んで膜を形成する工程と、次にキャビティ側にベースプレートを載置し、ベースプレートに設けた注入孔からキャビティ内に前記硬化性の樹脂組成物を注入する工程と、次に注入した樹脂を硬化させた後にマスター型から離型する工程とを有するのがよい。
これにより、ベースプレートに一体的に裏打ちされた射出成形用スタンパが得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、マスター型をポリプロピレン系樹脂と、一般式Ｘ−Ｙで表記されるブロックコポリマーの水素添加誘導体（エラストマー性）とを含有する樹脂組成物で成形したので、剥離性がよくこのマスター型に硬化性の樹脂組成物を流し込み、あるいは注入により各種射出成形型用スタンパを得ることができる。
【００１５】
マスター型のキャビティ表面に硬化性の樹脂組成物を流し込んで膜を形成し、その後にこのキャビティ面にベースプレートを載置してベースプレートに設けた注入孔から硬化性の樹脂組成物を注入することで射出成形型用スタンパを製造すると、まず、キャビティ表面に樹脂膜を形成し、この膜表面になじむように同じ硬化性の樹脂組成物を注入することになり、マスター型の微細形状を精度高く転写再現できるとともに、硬化性の樹脂組成物の注入時における流動性を促進し、ベースプレートに裏打ちされたスタンパを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明においては、マスター型に流し込んだ後に硬化させる必要があることから、光硬化を代表とする電磁波照射硬化樹脂、加熱硬化樹脂、硬化剤の添加による化学反応硬化性樹脂等の組成物が良く、そのような樹脂組成物として、１種類以上のグリシジルエーテル型などのエポキシ樹脂を主たる成分とする硬化性の樹脂組成物、１種類以上のオキセタン化合物を主たる成分とする硬化性の樹脂組成物、１種類以上のグリシジルエーテル型などのエポキシ樹脂と１種類以上のオキセタン化合物を主たる成分とする硬化性の樹脂組成物、１種類以上のアクリレートおよび／または１種類以上のメタクリレートを主たる成分とする硬化性の樹脂組成物、さらに、マイクロ部品の表面改質や表面機能化などのためには、アクリレートおよび／またはメタクリレートの少なくとも１つが水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、アルデヒド基、アルコキシシラン基、オキサゾリン基、無水マレイン酸構造の何れか１つを含む化学構造を有する硬化性の樹脂組成物等が例として挙げられる。
また、これらの樹脂組成物に硬化収縮を低下させるオリゴマー、ポリマー、無機フィラーなどの成分を添加しても良い。
【実施例１】
【００１７】
マスター型用の樹脂組成物として、ポリプロピレン系樹脂：出光石油化学株式会社製J-3021GR（ＭＦＲ３３ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９ｇ／ｃｍ３、引張弾性率１０００ＭＰａ、曲げ弾性率１０００ＭＰａ、ロックウェル硬度７６Ｒ）と、水素添加誘導体（エラストマー）：株式会社クラレ製ハイブラー7311S（水添ポリスチレン・ビニル−ポリイソプレン・ポリスチレンブロック共重合体、スチレン含有率１２％）とを用い、水素添加誘導体の配合割合を３０、４０、５０、６０重量％の範囲にそれぞれ混合し、セグメント式２軸押出機（スクリュ径16mm、河辺製作所製）によりシリンダー温度200℃、スクリュ回転数250rpmで溶融混練して樹脂組成物を調製した。
シリコン基板等の表面にドライエッチェング等により作製した、向かい合う角の頂点を結んだ長さが１2μｍである正六角形の形状で深さが14μｍの穴を周期20μｍで正方格子状に並べた表面構造を有するものから射出成形等にて転写して図１（１）に模式図を示すようなマスター型１を得た。
次に、エポキシ樹脂として応研商事株式会社製エポック８１２セット
［主剤  Epok812、硬化剤  MNA（Methyl  Nadic  Anhyderide)、重合促進剤  DMP-30(Tri−Dimethyl  Aminomethyl  Phenol)］を用い、
Epok812：100部、MNA：90部、DMP-30：1.5部をそれぞれ量りとり、攪拌し、混合して混合物を作り、図１（２）に示すようにキャビティ面２に上記混合物を塗り込み、次に図１（３）に示すようにベースプレート４をかぶせる。
次に、注入孔４ａから樹脂組成物を流し込み、注入確認孔４ｂから樹脂組成物が出るのを確認し、60℃に保った恒温槽に入れ、２４時間放置した後に、恒温槽から取り出し、室温に戻した後に、マスター型を外し、マイクロ形状５ａを有する射出成形型用スタンパ５を得た。
スタンパ５は、金属製等のベースプレート４に一体的に裏打ちされていて、ベースプレートとともに、射出成形型に組み込んだところ、ポリプロピレン系樹脂に対して水素添加誘導体の配合割合をそれぞれ３０、４０、５０、６０重量％にした４水準とも連続的に良好に射出成形ができた。
【実施例２】
【００１８】
出光石油化学株式会社J-3021GR／株式会社クラレハイブラー7311S＝５０／５０の割合で、実施例１と同様にして混合した樹脂組成物を用いて同様にマスター型を成形し、Heraeus Kulzer製  テクノビット７１００システム（２−ヒドロキシエチルメタクリレートを主成分とする硬化性樹脂）を用いて、テクノビット７１００の主剤に指定量の硬化剤１及び２を加え、攪拌する。
この混合樹脂組成物を用いて実施例１と同様にマスター型に注入し、その後加熱硬化させて射出成形型用スタンパを得た。
【実施例３】
【００１９】
出光石油化学株式会社J-3021GR／株式会社クラレハイブラー7311S＝５０／５０の割合で、実施例１と同様にして混合した樹脂組成物を用いて同様にマスター型を成形し、積水化学工業株式会社製、高耐熱性光反応性接着剤  ＭＮ−１Ｈｃを用いて、図１に示した工程に従って、マスター型に注入し、その後にハンディＵＶランプ（アズワン株式会社製）で紫外線を照射しながら、８時間放置した。
紫外線照射を止め、射出成形型用スタンパを得た。
【実施例４】
【００２０】
出光石油化学株式会社J-3021GR／株式会社クラレハイブラー7311S＝５０／５０の割合で、実施例１と同様にして混合した樹脂組成物を用いて同様にマスター型を成形し、スリーボンド製  UV curing resin 3051を用いて、実施例３と同様に紫外線照射硬化させて射出成形型用スタンパを得た。
実施例２〜４のいずれにおいても、表面に微細な形状が精度よく転写された射出成形型用スタンパが得られた。
【実施例５】
【００２１】
マスター型用の樹脂組成物として、ポリプロピレン系樹脂：出光石油化学株式会社製J-3021GR（ＭＦＲ３３ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９ｇ／ｃｍ３、引張弾性率１０００ＭＰａ、曲げ弾性率１０００ＭＰａ、ロックウェル硬度７６Ｒ）と、水素添加誘導体（エラストマー）：株式会社クラレ製ハイブラー7311S（水添ポリスチレン・ビニル−ポリイソプレン・ポリスチレンブロック共重合体、スチレン含有率１２％）とを用い、水素添加誘導体の配合割合を５０重量％とし、セグメント式２軸押出機（スクリュ径16mm、河辺製作所製）によりシリンダー温度200℃、スクリュ回転数250rpmで溶融混練して樹脂組成物を調製した。
この樹脂組成物を用いてマスター型を製作した。
次に、エポキシ樹脂として応研商事株式会社製エポック８１２セット、［主剤  Epok812、硬化剤  MNA（Methyl  Nadic  Anhyderide)、重合促進剤  DMP-30(Tri−Dimethyl  Aminomethyl  Phenol)］を用い、Epok812：100部、MNA：90部、DMP-30：1.5部をそれぞれ量りとり、攪拌・混合して硬化性の樹脂組成物を作り、上記マスター型に流し込み、図２に部分写真を示すような、エポキシ樹脂製の射出成形型用のスタンパを製作した。
図２の（ｂ）、（ｃ）にコーナー部拡大写真を示すように、凸部幅：１００μｍ、凸部高さ：５０μｍ形状の寸法精度の高いスタンパに製作されていた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る射出成形型用スタンパの製造の流れを模式的に示す。
【図２】本発明に係る射出成形型用スタンパの例の拡大写真を示す。
【符号の説明】
【００２３】
１    マスター型
２    キャビティ面
４    ベースプレート
５    スタンパ
【図１】
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【図２】
2006347087.tif 000004