(57)【要約】  高精度且つ効率的に製造可能な微細パターン付き繊維体を提供する。  本発明によれば、繊維部と、前記繊維部に設けられた微細パターンとを備える繊維体であって、前記繊維体は、光硬化性樹脂組成物を用いて形成される、微細パターン付き繊維体が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維部と、前記繊維部に設けられた微細パターンとを備える繊維体であって、
前記繊維体は、光硬化性樹脂組成物を用いて形成される、微細パターン付き繊維体。
【請求項２】
前記繊維部は、断面積が１０００μｍ２以下である、請求項１に記載の微細パターン付き繊維体。
【請求項３】
前記微細パターンは、周期が１μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の微細パターン付き繊維体。
【請求項４】
前記光硬化性樹脂組成物は、重合禁止剤を含む、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の微細パターン付き繊維体。
【請求項５】
前記微細パターンは、活性エネルギー線照射によるインプリント方式によって形成される、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の微細パターン付き繊維体。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の微細パターン付き繊維体からなる、超親水性繊維、超撥水性繊維、ホログラム加飾用繊維、偽造防止繊維、又は目視し難い導電性ワイヤー。
【請求項７】
光硬化性樹脂組成物からなる樹脂層に対して微細パターンを有するモールドを押し当てた状態で前記樹脂層に硬化光を照射することによって前記樹脂層を硬化させる硬化工程を備え、
前記繊維部は、前記硬化工程において短冊状の遮光マスクを介して前記樹脂層を硬化させるか、又は前記硬化工程によって得られる構造体を繊維状に加工する工程によって形成される、微細パターン付き繊維体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターン付き繊維体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱インプリント法によって直径９０μｍのナイロン製の丸型ファイバーに対して直径５〜２０μｍ程度の円柱アレイからなる微細パターンを有する繊維体を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３３９１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で形成された繊維体では、２つの繊維体を互いに連結させるための連結構造として微細パターンが利用されており、直径５〜２０μｍ程度の比較的大きな微細パターンが形成されている。【０００５】
しかし、微細パターン付き繊維体は、超親水性繊維、超撥水性繊維、ホログラム加飾用繊維、偽造防止繊維、又は目視し難い導電性ワイヤーなどの種々の用途への利用が考えられるものであり、特許文献１に開示されているものよりも、より微細なパターンを有する繊維体を高精度且つ効率的に製造する技術が望まれている。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高精度且つ効率的に製造可能な微細パターン付き繊維体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、繊維部と、前記繊維部に設けられた微細パターンとを備える繊維体であって、前記繊維体は、光硬化性樹脂組成物を用いて形成される、微細パターン付き繊維体が提供される。【０００８】
本発明者らは、特許文献１に開示されている繊維体よりも、繊維断面積及び微細パターン形状がはるかに小さい繊維体を高精度且つ効率的に製造する方法について鋭意検討を行ったところ、微細パターン付き繊維体を、光硬化性樹脂組成物で形成することを思い付いた。このような構成によれば、ナノオーダーの超微細な構造を形成することが容易であり、幅１０μｍ以下の極細の繊維にすることも容易であることが分かり、本発明の完成に到った。【０００９】
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記繊維部は、断面積が１０００μｍ２以下である。
好ましくは、前記微細パターンは、周期が１μｍ以下である。
好ましくは、前記光硬化性樹脂組成物は、重合禁止剤を含む。
好ましくは、前記微細パターンは、活性エネルギー線照射によるインプリント方式によって形成される。
本発明の別の観点によれば、上記記載の微細パターン付き繊維体からなる、超親水性繊維、超撥水性繊維、ホログラム加飾用繊維、偽造防止繊維、又は目視し難い導電性ワイヤーが提供される。
本発明のさらに別の観点によれば、光硬化性樹脂組成物からなる樹脂層に対して微細パターンを有するモールドを押し当てた状態で前記樹脂層に硬化光を照射することによって前記樹脂層を硬化させる硬化工程を備え、前記繊維部は、前記硬化工程において短冊状の遮光マスクを介して前記樹脂層を硬化させるか、又は前記硬化工程によって得られる構造体を繊維状に加工する工程によって形成される、微細パターン付き繊維体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、繊維部１に微細パターン３が設けられた繊維体１０の構成例を示す。
【図２】繊維部１に微細パターン３が設けられた繊維体１０のＳＥＭ画像を示す。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態の繊維体１０の製造方法を示す。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２実施形態の繊維体１０の製造方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明する。
【００１２】
本発明の一実施形態の微細パターン付き繊維体１０は、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、繊維部１と、繊維部１に設けられた微細パターン３とを備える繊維体である。繊維体１０は、光硬化性樹脂組成物を用いて形成される。
【００１３】
繊維部１の形状は、特に限定されないが、例えば図１（ａ）〜（ｄ）に示すような短冊状であり、その幅Ｗ及び厚さＴは、特に規定されないが、例えば５０μｍ以下であり、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましく、５μｍ以下がさらに好ましい。幅Ｗ及び厚さＴの下限は、特に規定されないが、例えば、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ程度である。幅Ｗは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように厚さＴよりも大きくてもよく、図１（ｄ）に示すように厚さＴよりも小さくてもよい。幅Ｗ／厚さＴの比は、例えば０．０５〜２０であり、０．１〜１０が好ましい。繊維部１の断面積は、特に限定されないが、例えば１０００μｍ２以下であり、５００μｍ２以下が好ましく、２００μｍ２以下が好ましく、１００μｍ２以下がさらに好ましく、５０μｍ２以下がさらに好ましい。繊維部１の断面積の下限は、特に規定されないが、例えば、０．１μｍ２、１μｍ２、５μｍ２程度である。
【００１４】
微細パターン３は、図１（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように繊維部１の片面にのみ形成してもよく、図１（ｂ）に示すように繊維部１の両面に形成してもよい。両面に形成される場合、それぞれの面に形成する微細パターン３は、同一であっても異なっていてもよい。微細パターン３の形状は、特に制限はないが、微細パターン３は、モスアイ、線、円柱、モノリス、円錐、多角錐、マイクロレンズなどの構造体３ａが規則的に又は不規則に並んだパターンであることが好ましく、このような構造体３ａが周期的に並んだ周期パターンが特に好ましい。微細パターン３が周期パターンである場合、構造体３ａが並ぶ周期は、特に限定されないが、１μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下がさらに好ましく、０．３μｍ以下がさらに好ましく、０．１μｍ以下がさらに好ましい。構造体３ａが並ぶ周期の下限は、特に規定されないが、例えば、１０ｎｍである。構造体３ａは、図１（ａ）〜（ｂ）に示すような凸形状であってもよく、図１（ｃ）〜（ｄ）に示すような凹形状であってもよい。構造体３ａの高さ又は深さは、特に限定されないが、１μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下がさらに好ましく、０．３μｍ以下がさらに好ましい。構造体３ａの高さ又は深さの下限は、特に規定されないが、例えば、０．０１μｍ又は０．０５μｍである。繊維部１の表面での各構造体３ａの断面積は、例えば１０μｍ２以下であり、１μｍ２以下が好ましく、０．１μｍ２以下が好ましく、０．０５μｍ２以下がさらに好ましく、０．０２μｍ２以下がさらに好ましい。繊維部１の断面積の下限は、特に規定されないが、例えば、０．０００１μｍ２、０．０００５μｍ２、０．００１μｍ２、０．００５μｍ２程度である。
【００１５】
実際に製造した微細パターン付き繊維体１０のＳＥＭ画像を図２に示す。図２の４枚の写真は、倍率を変えて同じ繊維体１０を撮影したものである。繊維体１０は、幅２．５μｍで厚さ５μｍの繊維部１の一面に直径０．１５μｍで深さ０．２μｍの円形の凹部からなる構造体３ａが周期０．２５μｍで設けられて構成されている。
【００１６】
本実施形態の繊維体１０は、繊維部１及び微細パターン３の寸法や形状を適宜変化させることによって、様々な特性を付与することが可能であり、それによって様々な用途に適用が可能になる。応用可能な用途としては、超親水性繊維、超撥水性繊維、ホログラム加飾用繊維、偽造防止繊維、又は目視し難い導電性ワイヤーなどが挙げられる。
【００１７】
また、以下に説明するように、繊維体１０は、光硬化性樹脂組成物を用いて形成され、以下に例示される方法によって高精度且つ効率的に製造可能である。以下、繊維体１０の製造方法について説明する。
【００１８】
（１）第１実施形態
本発明の第１実施形態の繊維体１０の製造方法は、被転写樹脂層形成工程、転写及び硬化工程を備える。
以下、図３を用いて、各工程について詳細に説明する。
【００１９】
（１−１）被転写樹脂層形成工程
まず、図３（ａ）に示すように、透明基材２上に光硬化性樹脂組成物を塗布して被転写樹脂層５を形成する。
【００２０】
＜透明基材＞
透明基材２は、樹脂基材、石英基材などの透明材料で形成され、その材質は、特に限定されないが、樹脂基材であることが好ましい。樹脂基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、環状ポリオレフィンおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる１種からなるものである。また、透明基材２は可撓性を有することが好ましく、その厚さは２５〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
【００２１】
＜光硬化性樹脂組成物＞
被転写樹脂層５を構成する光硬化性樹脂組成物は、モノマーと、光開始剤を含有し、活性エネルギー線の照射によって硬化する性質を有する。
【００２２】
モノマーとしては、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を形成するための光重合性のモノマーが挙げられ、光重合性の（メタ）アクリル系モノマーが好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリルとは、メタクリルおよび／またはアクリルを意味し、（メタ）アクリレートはメタクリレートおよび／またはアクリレートを意味する。
【００２３】
光開始剤は、モノマーの重合を促進するために添加される成分であり、前記モノマー１００質量部に対して０．１質量部以上含有されることが好ましい。光開始剤の含有量の上限は、特に規定されないが、例えば前記モノマー１００質量部に対して２０質量部である。
【００２４】
本発明の光硬化性樹脂組成物は、溶剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、酸化防止剤、光増感剤、充填剤、レベリング剤等の成分を光硬化性樹脂組成物の性質に影響を与えない範囲で含んでいてもよい。
【００２５】
重合禁止剤は、モノマーの重合を抑制するために添加される成分であり、後述する転写及び硬化工程において、遮光パターン１４で覆われた領域において被転写樹脂層５が硬化されないようにするために添加される。重合禁止剤は、前記モノマー１００質量部に対して０．１質量部以上含有される。重合禁止剤の含有量の上限は、特に規定されないが、例えば前記モノマー１００質量部に対して２０質量部である。また、光開始剤の含有量に比べて重合禁止剤の含有量が多すぎると、モノマーの重合が開始されないか又は不十分となる場合があるので、重合禁止剤／光開始剤の質量比は、０．０１〜０．５であることが好ましい。
【００２６】
重合禁止剤の種類は、特に限定されないが、具体的には、たとえば、フェノチアジン、ベンゾキノン、ハイドロキノン、ナフトキノン、ｐ−メトキシフェノール、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ｔ−ブチルハイドロキノン、ｔ−ブチルカテコール、Ｎ−メチル−Ｎ−ニトロソアニリン、N−フェニルナフチルアミン、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルのほかに和光純薬工業社製のＱ−１３００、Ｑ−１３０１、川崎化成工業社製のキノパワーＱＳ−Ｗ１０、キノパワーＱＳ−３０のような上市品等が挙げられる。
【００２７】
光硬化性樹脂組成物は、上記成分を公知の方法で混合することにより製造することができる。光硬化性樹脂組成物は、スピンコート、スプレーコート、バーコート、ディップコート、ダイコートおよびスリットコート等の方法で透明基材２上に塗布して被転写樹脂層５を形成することが可能である。
【００２８】
被転写樹脂層５は、光硬化性樹脂組成物を主成分とするため、光透過性が高く（少なくとも８０％以上）、無色であることが多いが、ナノ粒子などの成分を含み、着色されていてもよい。また、被転写樹脂層５の厚さは、所望厚さの繊維体１０が得られるように適宜設定すればよい。
【００２９】
（１−２）転写及び硬化工程
次に、図３（ｂ）〜（ｃ）に示すように、モールド７の微細パターン９を被転写樹脂層５に対して押し付けた状態で、短冊状の遮光パターン１４を有するマスク１３を通じて被転写樹脂層５に活性エネルギー線を照射する。これによって、遮光パターン１４で覆われた領域以外が硬化されて短冊状の繊維部１となり、隣接する繊維部１の間に未硬化部１６が残された構成となる。また、繊維部１には、図３（ｄ）に示すように、微細パターン９の反転パターンである微細パターン３が形成される。
【００３０】
モールド７は、樹脂基材、石英基材、シリコーン基材などの透明材料で形成され、透明基材２と同様の材質で形成可能である。微細パターン９は、繊維部１に形成する微細パターン３の反転パターンである。モールド７を被転写樹脂層５に押し付ける圧力は、微細パターン９の形状を被転写樹脂層５に転写可能な圧力であればよい。
【００３１】
被転写樹脂層５へ照射する活性エネルギー線１１は、被転写樹脂層５が十分に硬化する程度の積算光量で照射すればよく、積算光量は、例えば１００〜１００００ｍＪ／ｃｍ２である。活性エネルギー線１１の照射によって、被転写樹脂層５が硬化される。「活性エネルギー線」は、ＵＶ光、可視光、電子線などの、光硬化性樹脂組成物を硬化可能なエネルギー線の総称である。
【００３２】
マスク１３の基材は、樹脂基材、石英基材、シリコーン基材などの透明材料で形成される。遮光パターン１４は、遮光材料（例えば、Ｃｒなどの金属材料）をスパッタリングによって基材上に付着させた後にパターニングしたり、インクジェット印刷又はスクリーン印刷などの方法で遮光材料のパターンを印刷したりすることによって形成することができる。
【００３３】
次に、モールド７を取り外し、未硬化部１６を溶剤で洗い流した後、繊維部１を透明基材２から剥離することによって、図３（ｄ）に示すように、繊維部１に微細パターン３が形成された繊維体１０を得ることができる。
【００３４】
（２）第２実施形態
本発明の第２実施形態の繊維体１０の製造方法は、被転写樹脂層形成工程、転写及び硬化工程、及び分断工程を備える。
【００３５】
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、第１実施形態と同様の材料及び方法で、被転写樹脂層形成工程を行った後、図４（ｂ）〜（ｃ）に示すように、マスク１３を用いずに転写及び硬化工程を行うことによって被転写樹脂層５の全面を硬化して硬化樹脂層１５とする。次に、図４（ｄ）に示すように、硬化樹脂層１５を透明基材２から剥離し、所定位置Ｌに沿って硬化樹脂層１５を短冊状に分断することによって、硬化樹脂層１５が繊維状に加工されて、図４（ｅ）に示すように、短冊状の繊維部１に微細パターン３が形成された繊維体１０を得ることができる。分断は、レーザー加工によって行うことができる。なお、透明基材２から剥離する前に硬化樹脂層１５を短冊状に分断し、得られた繊維部１を透明基材２から剥離するようにしてもよい。
【００３６】
なお、第１及び第２実施形態において、繊維部１の両面に微細パターン３を形成する場合には、微細パターン３の反転パターンを有する透明基材２上に被転写樹脂層５を形成した上で、上記と同様の工程を行えばよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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