微細表面テクスチャを有する樹脂成形品の自己組織化的自変形を利用した成形法の検討

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18360100
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 勲 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 教授 (10170721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齊藤 卓志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (20302937) ; 川口 達也 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40376942)
• Keywords: 微細表面テクスチャ / 成形 / 自己組織化 / そり変形 / 急加熱・急冷却 / 形状制御

Research Abstract

本研究課題では、大面積で比較的単純な形状のテクスチャが繰り返し附形される製品をターゲットに、型形状の転写のみによらずに微細表面形状を持つ成形品を得る新規な成形手法を考案し、その実現可能性・製品適用性を検討することを目的としている。研究計画の第2年度は以下の知見を得た。
(1) 溶融材料固化層のそり変形に基づく自己組織化的自発変形の形状配置制御:
固化層のそり変形に基づく形状の面内配置は基本的に溶融樹脂流動先端と冷却固体面との接触線形状に支配されため、発現する形状を所定の形に配置するためには、溶融樹脂充填時の流動先端形状を適切に制御する必要がある。そこで、溶融樹脂を扁平な口金から押し出しつつ冷却面状へ押し付けていく塗布成形装置を試作し、流動先端近傍の流れを制御することで望ましい附形を行う方法を検討した結果、ほぼ直線状の規則的な凹凸を有するテクスチャを樹脂シート上に形成することができた。冷却面に押し付ける溶融樹脂温度、冷却面移動速度、冷却面と口金間距離等の附形条件を様々に変化させてテクスチャ形状を評価した結果、いずれの条件でもテクスチャはほぼ対称な正弦曲線状であること、溶融樹脂温度が低く冷却面移動速度が高いほどピッチが増加する傾向があることなどが示された。また、テクスチャのピッチ・高さが冷却面・口金間距離にも影響されることから、テクスチャ形成が溶融樹脂と冷却面間の熱移動だけでなく冷却面に達する以前の自由表面上での冷却にも影響されることが示唆された。
(2) そりによる自己組織化的自発変形表面の急加熱・冷却による密度変化に基づく表面変形:
材料の急加熱・冷却による密度変化に基づく表面変形については、前年度の結果からその附形メカニズムと制御製が把握できたことから、これを上記のそり変形による自己組織化的自発変形の制御に対して適用する方法を模索した。特に、(1)の結果から溶融樹脂自由表面での冷却が附形されるテクスチャに影響することが示唆されたことから、この部分を含めた温度制御をレーザー照射によって行う方法を構築した。