TW201622969A

TW201622969A - 附有微細圖案的纖維體

Info

Publication number: TW201622969A
Application number: TW104130537A
Authority: TW
Inventors: Yukihiro Miyazawa
Original assignee: Soken Kagaku Kk
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2016-07-01
Also published as: WO2016043244A1; JPWO2016043244A1

Abstract

本發明提供一種可以高精度且高效率製造的附有微細圖案的纖維體。根據本發明，提供一種附有微細圖案的纖維體，其具備纖維部和設於上述纖維部的微細圖案，上述纖維體使用光固化性樹脂組合物形成。

Description

附有微細圖案的纖維體

本發明涉及附有微細圖案的纖維體。

專利文獻1中公開了，採用熱壓印法對直徑90μm的尼龍製的圓形纖維形成具有由直徑5~20μm左右的圓柱陣列構成的微細圖案的纖維體的方法。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第5339149號

專利文獻1中形成的纖維體中，利用微細圖案作為用於使2個纖維體相互連接的連接結構，且形成有直徑5~20μm左右的較大的微細圖案。

但是，考慮將附有微細圖案的纖維體用於超親水性纖維、超疏水性纖維、全息圖裝飾用纖維、防偽纖維或難以目視的導電性引線等各種用途，因而期望高精度且高效率地製造與專利文獻1所公開的附有微細圖案的纖維體相比具有更微細的圖案的纖維體的技術。

本發明是鑒於上述情況而進行的，提供一種能高精度且高效率製造的附有微細圖案的纖維體。

根據本發明，提供一種附有微細圖案的纖維體，其具備纖維部和設於上述纖維部的微細圖案，上述纖維體使用光固化性樹脂組合物形成。

針對高精度且高效率製造纖維體的方法，該法所製得的纖維體其纖維截面積和微細圖案形狀皆遠小於專利文獻1所公開的纖維體，本發明人等進行了深入研究，結果想到了採用光固化性樹脂組合物來形成附有微細圖案的纖維體。根據這樣的構成，可知容易形成奈米級的超微細結構，也容易形成寬度10μm以下的極細纖維，從而完成了本發明。

以下例示本發明的各種實施方式。以下所示的實施方式可相互組合。

優選上述纖維部的截面積為1000μm²以下。

優選上述微細圖案的週期為1μm以下。

優選上述光固化性樹脂組合物含有阻聚劑。

優選上述微細圖案採用活性能量線照射的壓印方式形成。

根據本發明的另一觀點，提供上述記載的由附有微細圖案的纖維體構成的超親水性纖維、超疏水性纖維、全息圖裝飾用纖維、防偽纖維或難以目視的導電性引線。

根據本發明的又一觀點，提供一種附有微細圖案的纖維體的製造方法，其具備固化程序：通過在將具有微細圖案的模具按壓於由光固化性樹脂組合物構成的樹脂層的狀態下，對上述樹脂層照射固化光，使上述樹脂層固化；上述纖維部通過如下程序形成：在上述固化程序中隔著條狀的遮光掩模使上述樹脂層固化，或者將上述固化程序得到的結構體加工成纖維狀。

1‧‧‧纖維部

10‧‧‧纖維體

11‧‧‧活性能量線

13‧‧‧掩模

14‧‧‧遮光圖案

15‧‧‧固化樹脂層

16‧‧‧未固化部

2‧‧‧透明基材

3‧‧‧微細圖案

3a‧‧‧結構體

5‧‧‧轉印樹脂層

7‧‧‧模具

9‧‧‧微細圖案

圖1(a)~(d)表示在纖維部1設有微細圖案3的纖維體10的構成例。

圖2是表示在纖維部1設有微細圖案3的纖維體10的SEM圖像。

圖3(a)~(d)表示本發明的第1實施方式的纖維體10的製造方法。

圖4(a)~(e)表示本發明的第2實施方式的纖維體10的製造方法。

以下參照附圖對本發明的優選實施方式進行具體說明。

如圖1(a)~(d)所示，本發明的一個實施方式的附有微細圖案的纖維體10具備纖維部1和設於纖維部1的微細圖案3。纖維體10使用光固化性樹脂組合物形成。

纖維部1的形狀沒有特別限定，例如為圖1(a)~(d)所示的條狀，其寬度W和厚度T沒有特別規定，例如為50μm以下，優選為20μm以下，進一步優選為10μm以下，更優選為5μm以下。寬度W和厚度T的下限沒有特別規定，例如為0.1μm、0.5μm、1μm左右。如圖1(a)~(c)所示，寬度W可以大於厚度T，如圖1(d)所示，也可以小於厚度T。寬度W/厚度T之比例如為0.05~20，優選為0.1~10。纖維部1的截面積沒有特別限定，例如為1000μm²以下，優選為500μm²以下，更優選為200μm²以下，進一步優選為100μm²以下，更進一步優選為50μm²以下。纖維部1的截面積的下限沒有特別規定，例如為0.1μm²、1μm²、5μm²左右。

對於微細圖案3，如圖1(a)、(c)、(d)所示可以僅形成於纖維部1的一面，如圖1(b)所示也可以形成於纖維部1的兩面。形成於兩面時，各面所形成的微細圖案3可相同也可不同。微細圖案3的形狀沒有特別限制，微細圖案3優選為蛾眼、線、圓柱、獨石柱、圓錐、多角錐、微透鏡等結構體3a規則或不規則排列而成的圖案，這樣的結構體3a特別優選週期性排列而成的週期性圖案。微細圖案3為週期性圖案時，結構體3a的排列週期沒有特別限定，優選1μm以下，更優選0.5μm以下，進一步優選0.3μm以下，更進一步優選0.1μm以下。結構體3a的排列週期的下限沒有特別規定，例如為10nm。結構體3a可以是如圖1(a)~(b)所示的凸形狀也可以是如圖1(c)~(d)所示的凹形狀。結構體3a的高度或深度沒有特別限定，優選1μm以下，更優選0.5μm以下，進一步優選0.3μm以下。結構體3a的高度或深度的下限沒有特別規定，例如為0.01μm或0.05μm。纖維部1表面的各結構體3a的截面積例如為10μm²以下，優選為1μm²以下，更優選為0.1μm²以下，進一步優選為0.05μm²以下、更進一步優選為0.02μm²以下。纖維部1的截面積的下限沒有特別規定，例如為0.0001μm²、0.0005μm²、0.001μm²、0.005μm²左右。

將實際製得的附有微細圖案的纖維體10的SEM圖像示於圖2。圖2的4張照片是改變倍率拍攝相同纖維體10而得到的。纖維體10是在寬度2.5μm、厚度5μm的纖維部1的一面以週期0.25μm設置由直徑0.15μm、深度0.2μm的圓形凹部構成的結構體3a而構成的。

本實施方式的纖維體10可通過適當改變纖維部1和微細圖案3的尺寸、形狀而賦予各種特性，由此可適用於各種用途。作為可應用的用途，可舉出超親水性纖維、超疏水性纖維、全息圖裝飾用纖維、防偽纖維或難以目視的導電性引線等。

另外，如以下所說明，纖維體10使用光固化性樹脂組合物形成，可採用以下例示的方法以高精度且高效率進行製造。以下對纖維體10的製造方法進行說明。

(1)第1實施方式

本發明的第1實施方式的纖維體10的製造方法具備被轉印樹脂層形成程序、轉印和固化程序。

以下使用圖3對各程序進行詳細說明。

(1-1)被轉印樹脂層形成程序

首先，如圖3(a)所示，在透明基材2上塗布光固化性樹脂組合物形成被轉印樹脂層5。

<透明基材>

透明基材2由樹脂基材、石英基材等透明材料形成，其材質沒有特別限定，優選為樹脂基材。作為構成樹脂基材的樹脂，例如由選自下述物質中的1種構成：聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酯、聚烯烴、聚醯亞胺、聚碸、聚醚碸、環狀聚烯烴和聚萘二甲酸乙二醇酯。另外，透明基材2優選具有柔性，其厚度優選為25~500μm的範圍。

<光固化性樹脂組合物>

構成被轉印樹脂層5的光固化性樹脂組合物含有單體和光引發劑，具有因活性能量線的照射而固化的性質。

作為單體，可舉出用於形成(甲基)丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、有機矽樹脂等的光聚合性單體，優選光聚合性(甲基)丙烯酸系單體。應予說明，本說明書中(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯是指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。

光引發劑是為了促進單體的聚合而添加的成分，相對於上述單體100質量份優選含有0.1質量份以上。光引發劑的含量的上限沒有特別規定，例如相對於上述單體100質量份為20質量份。

本發明的光固化性樹脂組合物可以在不影響光固化性樹脂組合物的性質的範圍內含有溶剤、阻聚劑、鏈轉移劑、抗氧化劑、光敏劑、填充劑、流平劑等成分。

阻聚劑是為了抑制單體的聚合而添加的成分，在後述的轉印和固化程序中，在被遮光圖案14覆蓋的區域為防止被轉印樹脂層5被固化而添加。阻聚劑相對於上述單體100質量份含有0.1質量份以上。阻聚劑的含量的上限沒有特別規定，例如相對於上述單體100質量份為20質量份。另外，若與光引發劑的含量相比阻聚劑的含量過多，則有時單體的聚合不被引發或者聚合不充分，因此，阻聚劑/光引發劑的質量比優選為0.01~0.5。

阻聚劑的種類沒有特別限定，具體而言，例如可舉出吩噻嗪、苯醌、氫醌、萘醌、對甲氧基苯酚、氫醌單甲醚、叔丁基氫醌、叔丁基兒茶酚、N-甲基-N-亞硝基苯胺、N-苯基萘胺、2,2,6,6-四甲基呱啶-1-氧基、4-羥基-2,2,6,6-四甲基呱啶-1-氧基，以及和光純藥工業社製的Q-1300、Q-1301、川崎化成工業社製的Quino Power QS-W10、Quino PowerQS-30之類的市售品等。

光固化性樹脂組合物可採用公知方法混合上述成分而製造。可採用旋塗、噴塗、棒塗、浸塗、模塗和狹縫塗布等方法將光固化性樹脂組合物塗布在透明基材2上，形成被轉印樹脂層5。

被轉印樹脂層5以光固化性樹脂組合物為主成分，因此大多透光性高(至少80%以上)且為無色，但含有奈米粒子等成分，也可被著色。另外，被轉印樹脂層5的厚度以得到所需厚度的纖維體10的方式適當設定即可。

(1-2)轉印和固化程序

接著，如圖3(b)~(c)所示，在將模具7的微細圖案9按壓於被轉印樹脂層5的狀態下，通過具有條狀遮光圖案14的掩模13對被轉印樹脂層5照射活性能量線。由此成為如下構成：被遮光圖案14覆蓋的區域以外被固化形成條狀的纖維部1，在隣接的纖維部1之間殘留有未固化部16。另外，如圖3(d)所示，在纖維部1形成作為微細圖案9的翻轉圖案的微細圖案3。

模具7由樹脂基材、石英基材、有機矽基材等透明材料形成，可用與透明基材2相同的材質形成。微細圖案9是形成於纖維部1的微細圖案3的翻轉圖案。將模具7按壓於被轉印樹脂層5的壓力為可將微細圖案9的形狀轉印於被轉印樹脂層5的壓力即可。

對被轉印樹脂層5照射的活性能量線11以被轉印樹脂層5充分固化程度的累積光量進行照射即可，累積光量例如為100~10000mJ/cm²。通過照射活性能量線11將轉印樹脂層5固化。“活性能量線”是UV光、可見光、電子束等可使光固化性樹脂組合物固化的能力線的總稱。

掩模13的基材由樹脂基材、石英基材、有機矽基材等透明材料形成。遮光圖案14可通過如下方式形成：採用濺射使遮光材料(例如Cr等金屬材料)附著在基材上後，進行圖案化，或者採用噴墨印刷或絲網印刷等方法印刷遮光材料的圖案。

接著，取下模具7，用溶劑沖洗未固化部16後將纖維部1從透明基材2剝離，由此如圖3(d)所示，可得到纖維部1形成有微細圖案3的纖維體10。

(2)第2實施方式

本發明的第2實施方式的纖維體10的製造方法具備被轉印樹脂層形成程序、轉印和固化程序以及分割程序。

本實施方式中，如圖4(a)所示，採用與第1實施方式相同的材料和方法進行被轉印樹脂層形成程序後，如圖4(b)~(c)所示，不使用掩模13進行轉印和固化程序，由此將被轉印樹脂層5的整面固化而形成固化樹脂層15。接著，如圖4(d)所示，將固化樹脂層15從透明基材2剝離，沿著規定位置L將固化樹脂層15分割成條狀，由此固化樹脂層15被加工成纖維狀，如圖4(e)所示，可得到條狀的纖維部1形成有微細圖案3的纖維體10。分割可通過鐳射加工來進行。應予說明，也可以在從透明基材2剝離之前將固化樹脂層15分割成條狀，其後再將所得纖維部1從透明基材2剝離。

應予說明，第1和第2實施方式中，在纖維部1的兩面形成微細圖案3時，在具有微細圖案3的翻轉圖案的透明基材2上形成被轉印樹脂層5後進行與上述相同的程序即可。

1‧‧‧纖維部

10‧‧‧纖維體

3‧‧‧微細圖案

3a‧‧‧結構體

Claims

一種附有微細圖案的纖維體，其具備纖維部和設於所述纖維部的微細圖案，所述纖維體使用光固化性樹脂組合物形成。
根據請求項1所述的附有微細圖案的纖維體，其中，所述纖維部的截面積為1000μm²以下。
根據請求項1或2所述的附有微細圖案的纖維體，其中，所述微細圖案的週期為1μm以下。
根據請求項1~3中任一項所述的附有微細圖案的纖維體，其中，所述光固化性樹脂組合物含有阻聚劑。
根據請求項1~4中任一項所述的附有微細圖案的纖維體，其中，所述微細圖案通過利用活性能量線照射的壓印方式而形成。
由請求項1~5中任一項所述的附有微細圖案的纖維體構成的超親水性纖維、超疏水性纖維、全息圖裝飾用纖維、防偽纖維或難以目視的導電性引線。
一種附有微細圖案的纖維體的製造方法，其具備固化程序：在對由光固化性樹脂組合物構成的樹脂層按壓具有微細圖案的模具的狀態下，對所述樹脂層照射固化光，從而使所述樹脂層固化；所述纖維部通過如下程序形成：在所述固化程序中隔著條狀的遮光掩模使所述樹脂層固化或者將由所述固化程序得到的結構體加工成纖維狀。