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JP4990414B2 - 微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法、金型の離型処理方法、および金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 - Google Patents

微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法、金型の離型処理方法、および金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法、金型の離型処理方法、および金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
本願は、2010年6月7日に、日本に出願された特願2010−130366号、および2010年10月28日に、日本に出願された特願2010−242375号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、可視光の波長以下の周期の微細凹凸構造を表面に有する物品は、反射防止効果、ロータス効果等を発現することが知られている。特に、略円錐形状の凸部を並べたモスアイ構造と呼ばれる凹凸構造は、空気の屈折率から物品の材料の屈折率へと連続的に屈折率が増大していくことで有効な反射防止の手段となることが知られている。
物品の表面に微細凹凸構造を形成する方法としては、微細凹凸構造が表面に形成された金型(モールドともいう。以下、本明細書では金型と称する)を用い、金型の微細凹凸構造を物品の表面に転写する方法、さらに詳しくは、微細凹凸構造を表面に有する金型と基材との間に液状の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を充填し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させて、基材の表面に微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層を形成する方法が注目されている。前記方法においては、物品の表面からの金型の離型性の良否が、物品の生産性に著しい影響を及ぼす。すなわち、前記方法では、硬化樹脂層の表面から金型を離型する際、金型の表面への樹脂残りが発生し、転写された微細凹凸構造に欠陥が発生する場合がある。
金型と硬化樹脂層との離型性を向上させる方法としては、下記の方法が提案されている。
(1)金型の微細凹凸構造が形成された側の表面を離型剤(外部離型剤)によって処理する方法(特許文献1および2)。
(2)物品を構成する材料に離型剤(内部離型剤)を添加する方法。
しかし、(1)の方法には、下記の問題がある。
(i)金型を離型剤の希釈溶液に浸漬する、または金型に離型剤の希釈溶液を塗布した後、乾燥させる必要があるため、離型処理が煩雑で、かつ時間がかかる。
(ii)離型剤の乾燥ムラ等の処理ムラを引き起こすことがある。
(iii)金型の表面の離型剤が物品の表面に移行しやすい。
(iv)金型の微細凹凸構造の隅々まで離型剤が十分に行き渡らず、金型の微細凹凸構造の領域を、均一にかつ十分に離型剤で処理することが困難である。また、異物が金型の微細凹凸構造の領域に付着していると、異物が付着した部分を離型剤で処理することが困難である。そのため、金型の表面の離型剤処理が不十分な箇所で、転写された微細凹凸構造に欠陥が発生する場合がある。また、金型の表面の離型剤処理が不十分な箇所では、硬化樹脂が引きちぎられて固着して残存し、金型の微細凹凸構造自体にも欠陥部位が生じるため、連続的に同じ金型を用いた場合には、繰り返し欠陥が発生する場合がある。
また、(2)の方法には、下記の問題がある。
(v)物品の表面における離型剤による汚染が問題にならない程度の離型剤の添加量では、離型性が不十分となる場合がある。
(vi)一方、離型剤を過剰に添加した場合、物品の表面が離型剤で汚染されて物品の外観不良が発生する。
なお、金型の微細凹凸構造の領域に付着した異物を除去する方法としては、下記の方法が提案されている。
(3)金型の微細凹凸構造が形成された側の表面を、基材よりも金型に対して密着性が高い密着性部材に押し付ける方法(特許文献3)。
しかし、(3)の方法では、基材よりも金型に対して密着性が高い密着性部材を用いるため、密着性部材が金型に付着する(すなわち樹脂残りが発生する)おそれがある。また、金型への密着性部材の付着(樹脂残り)を抑えるためにあらかじめ金型の表面を離型剤(外部離型剤)で処理したとしても、異物が付着した部分を離型剤で処理することが困難であるという問題が残ったままであり、また、異物とともに離型剤が密着性部材によって金型から剥離してしまう。このように、(3)の方法では、異物を除去できたとしても、金型への密着性部材の付着、または金型からの離型剤の剥離によって、転写された微細凹凸構造に欠陥が発生する場合がある。
特開2007−326367号公報 日本国特許第4154595号公報 特開2009−266841号公報
本発明は、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に優れた離型性をムラなく簡易にかつ短時間で付与できる金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物;微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に優れた離型性をムラなく簡易にかつ短時間で付与できる金型の離型処理方法;および、金型の微細凹凸構造が精度よく転写され、かつ離型剤による汚染が抑えられた微細凹凸構造を表面に有する物品を、生産性よく製造できる方法を提供する。
また、本発明は、金型から転写された微細凹凸構造における欠陥を抑えることができる、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法を提供する。
本発明者らは、通常の賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いて、金型の微細凹凸構造を基材の表面に転写して物品を製造する前に、離型剤を比較的多く含む金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いて、同じく金型の微細凹凸構造を基材の表面に転写してダミーの物品を製造することよって、金型の表面に離型性を付与できることを見出した。さらに、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物の押込み弾性率が高すぎる場合には、硬化物の微細凹凸構造が脆くなり、離型時に折れて金型の表面に残ってしまうこと、また、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物の押込み弾性率が低すぎる場合には、離型時に硬化物が引きちぎられ、金型の表面に残ってしまうこと、そして、通常の賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いて、金型の微細凹凸構造を基材の表面に転写して物品を製造する際に、金型の表面に残った金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物によって転写不良が発生することを確認した。このことから、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物の押込み弾性率と、離型剤の量とが最適である場合に優れた離型性を発揮できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の第1の態様は、下記の工程(I)〜(II)を有する、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
(I)金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、微細凹凸構造を表面に有する金型と、基材との間に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物とともに基材を剥離することによって、金型の表面を離型処理する工程。
(II)前記工程(I)に引き続き、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは異なる賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、表面が離型処理された前記金型と、基材との間に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物とともに基材を剥離することによって、金型の微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程。
本発明の第2の態様は、前記第1の態様の工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第3の態様は、前記第1の態様において、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaである、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第4の態様は、前記第2の態様において、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜2000MPaである、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第5の態様は、前記第3または第4の態様において、前記離型剤(C)が、(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物である、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第6の態様は、前記第4の態様において、前記離型剤(C)が、前記外部離型剤と異なる離型剤である、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第7の態様は、前記第2の態様において、前記外部離型剤が、加水分解性シリル基を有するフッ素化合物である、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第8の態様は、本発明の第3の態様において使用される金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物を剥離する、または本発明の第4の態様において使用される金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、外部離型剤で処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物を剥離することを特徴とする、金型の離型処理方法に関する。
本発明の第9の態様は、前記第8の態様である金型の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型を用いて、前記微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造を表面に有する物品を得る、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第10の態様は、前記第1〜第7のいずれか1つの態様において、前記微細凹凸構造を表面に有する金型が、ロール状金型であり、前記ロール状金型の回転に同期して前記金型表面に沿って移動する帯状の基材との間に前記賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物とともに基材を剥離する、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法に関する。
本発明の第11の態様は、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面を離型処理するための活性エネルギー線硬化性樹脂組成物であって、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaである、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
本発明の第12の態様は、前記第11の態様において、前記離型剤(C)が、ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物である、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
前記離型剤(C)は、(ポリ)オキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物であることが好ましい。
前記第1〜第7のいずれか1つの態様において、前記金型は、ロール状金型であり、前記基材は、前記ロール状金型の回転に同期して前記ロール状金型表面に沿って移動する帯状の基材であり、前記帯状の基材を前記ロール状金型の表面に沿って移動させながら、前記工程(I)についで前記工程(II)を連続して行うことが好ましい。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法によれば、付着した異物を除去することにより金型の微細凹凸構造が精度よく転写され、かつ離型剤による汚染が抑えられた微細凹凸構造を表面に有する物品を、生産性よく製造できる。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法によれば、金型から転写された微細凹凸構造における欠陥を抑えることができる。
本発明の金型の離型処理方法によれば、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に優れた離型性をムラなく簡易にかつ短時間で付与できる。
本発明の金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物によれば、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に優れた離型性をムラなく簡易にかつ短時間で付与できる。
陽極酸化アルミナを表面に有する金型の製造工程を示す断面図である。 微細凹凸構造を表面に有する物品の製造装置の一例を示す構成図である。 微細凹凸構造を表面に有する物品の一例を示す断面図である。
本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。また、活性エネルギー線は、可視光線、紫外線、電子線、プラズマ、熱線(赤外線等)等を意味する。また、微細凹凸構造は、凸部または凹部の平均間隔が可視光波長以下、つまり400nm以下の構造を意味する。また、(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物は、オキシアルキレン基を1つ有するオキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物またはオキシアルキレン基を2つ以上有するポリオキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物を意味する。また、(ポリ)オキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物は、オキシエチレン基を1つ有するオキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物またはオキシエチレン基を2つ以上有するポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物を意味する。
<微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法>
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法は、本発明の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型を用いて、前記微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造(反転構造)を表面に有する物品を得る方法である。
具体的には、例えば、下記の方法(α)〜(γ)が挙げられ、微細凹凸構造の転写性、表面組成の自由度の点から、方法(β)が好ましい。方法(β)は、連続生産が可能なロール状やベルト状の金型を用いる場合に特に好適であり、生産性に優れた方法である。
(α)本発明の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型を用いて射出成形やプレス成形する方法。
(β)賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(以下、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)と記す場合がある)を、本発明の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型と基材との間に挟み、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、金型の表面から、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)の硬化物からなる硬化樹脂層とともに基材を剥離する方法。
(γ)活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)に、本発明の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型を押し付け、金型の微細凹凸構造を転写した後、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)から金型を剥離し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)に活性エネルギー線を照射して硬化させる方法。
(金型)
金型は、微細凹凸構造を表面に有するものである。
金型の形状としては、平板状、ロール状、ベルト状等が挙げられ、連続的に微細凹凸構造を転写でき、生産性をより高めることができる点から、ロール状またはベルト状が好ましい。
金型は、金型基材の表面に微細凹凸構造を形成して作製される。さらに、前記金型を原型とし、前記原型から電鋳法等で複製型を作製し、これを金型として用いてもよい。
金型基材の材料としては、金属(表面に酸化皮膜が形成されたものを含む。)、石英、ガラス、樹脂、セラミックス等が挙げられる。
微細凹凸構造の形成方法としては、例えば、下記の方法(δ)または方法(ε)が挙げられ、大面積化が可能であり、かつ作製が簡便である点から、方法(ε)が好ましい。
(δ)金型基材の表面にリソグラフィ法(電子ビームリソグラフィ法、レーザ光干渉法フォトリソグラフィ法等)によって微細凹凸構造を形成する方法。
(ε)アルミニウム基材の表面に、複数の細孔(凹部)を有する陽極酸化アルミナを形成する方法。
方法(δ):
方法(δ)においては、金型基材の表面にフォトレジスト膜を形成し、紫外線レーザ、電子線、X線等の光で露光し、現像することによって微細凹凸構造を有する金型が得られる。前記金型をそのまま金型として用いてもよく、フォトレジスト膜を介して金型基材をドライエッチングにより選択的にエッチングした後、フォトレジスト膜を除去することで金型基材に微細凹凸構造を直接形成したものを金型として用いてもよい。
方法(ε):
方法(ε)としては、下記の工程(a)〜(f)を有する方法が好ましい。
(a)アルミニウム基材を電解液中、定電圧下で陽極酸化してアルミニウム基材の表面に酸化皮膜を形成する工程。
(b)酸化皮膜を除去し、アルミニウム基材の表面に陽極酸化の細孔発生点を形成する工程。
(c)アルミニウム基材を電解液中、再度陽極酸化し、細孔発生点に細孔を有する酸化皮膜を形成する工程。
(d)細孔の径を拡大させる工程。
(e)工程(d)の後、電解液中、再度陽極酸化する工程。
(f)工程(d)と工程(e)を繰り返し行い、複数の細孔を有する陽極酸化アルミナがアルミニウム基材の表面に形成された金型を得る工程。
工程(a):
図1に示すように、アルミニウム基材10を陽極酸化すると、細孔12を有する酸化皮膜14が形成される。
アルミニウム基材の形状としては、ロール状、円管状、平板状、シート状等が挙げられる。
また、アルミニウム基材は、表面状態を平滑化にするために、機械研磨、羽布研磨、化学的研磨、電解研磨処理(エッチング処理)などで研磨されることが好ましい。また、アルミニウム基材は、所定の形状に加工する際に用いた油が付着していることがあるため、陽極酸化の前にあらかじめ脱脂処理されることが好ましい。
アルミニウムの純度は、99%以上が好ましく、99.5%以上がより好ましく、99.8%以上が特に好ましい。アルミニウムの純度が低いと、陽極酸化した時に、不純物の偏析により可視光を散乱する大きさの凹凸構造が形成されたり、陽極酸化で得られる細孔の規則性が低下したりすることがある。
電解液としては、硫酸、シュウ酸、リン酸等が挙げられる。
シュウ酸を電解液として用いる場合:
シュウ酸の濃度は、0.7M以下が好ましい。シュウ酸の濃度が0.7Mを超えると、電流値が高くなりすぎて酸化皮膜の表面が粗くなることがある。
化成電圧が30〜60Vの時、平均間隔が100nmの規則性の高い細孔を有する陽極酸化アルミナを得ることができる。化成電圧がこの範囲より高くても低くても規則性が低下する傾向にある。
電解液の温度は、60℃以下が好ましく、45℃以下がより好ましい。電解液の温度が60℃を超えると、いわゆる「ヤケ」といわれる現象がおこり、細孔が壊れたり、表面が溶けて細孔の規則性が乱れたりすることがある。
硫酸を電解液として用いる場合:
硫酸の濃度は0.7M以下が好ましい。硫酸の濃度が0.7Mを超えると、電流値が高くなりすぎて定電圧を維持できなくなることがある。
化成電圧が25〜30Vの時、平均間隔が63nmの規則性の高い細孔を有する陽極酸化アルミナを得ることができる。化成電圧がこの範囲より高くても低くても規則性が低下する傾向がある。
電解液の温度は、30℃以下が好ましく、20℃以下がより好ましい。電解液の温度が30℃を超えると、いわゆる「ヤケ」といわれる現象がおこり、細孔が壊れたり、表面が溶けて細孔の規則性が乱れたりすることがある。
工程(b):
図1に示すように、酸化皮膜14を一旦除去し、これを陽極酸化の細孔発生点16にすることで細孔の規則性を向上することができる。
酸化皮膜を除去する方法としては、アルミニウムを溶解せず、酸化皮膜を選択的に溶解する溶液に溶解させて除去する方法が挙げられる。このような溶液としては、例えば、クロム酸/リン酸混合液等が挙げられる。
工程(c):
図1に示すように、酸化皮膜を除去したアルミニウム基材10を再度、陽極酸化すると、円柱状の細孔12を有する酸化皮膜14が形成される。
陽極酸化は、工程(a)と同様な条件で行えばよい。陽極酸化の時間を長くするほど深い細孔を得ることができる。
工程(d):
図1に示すように、細孔12の径を拡大させる処理(以下、細孔径拡大処理と記す。)を行う。細孔径拡大処理は、酸化皮膜を溶解する溶液に浸漬して陽極酸化で得られた細孔の径を拡大させる処理である。このような溶液としては、例えば、5質量%程度のリン酸水溶液等が挙げられる。
細孔径拡大処理の時間を長くするほど、細孔径は大きくなる。
工程(e):
図1に示すように、再度、陽極酸化すると、円柱状の細孔12の底部から下に延びる、直径の小さい円柱状の細孔12がさらに形成される。
陽極酸化は、工程(a)と同様な条件で行えばよい。陽極酸化の時間を長くするほど深い細孔を得ることができる。
工程(f):
図1に示すように、工程(d)の細孔径拡大処理と、工程(e)の陽極酸化を繰り返すと、直径が開口部から深さ方向に連続的に減少する形状の細孔12を有する酸化皮膜14が形成され、アルミニウム基材10の表面に陽極酸化アルミナ(アルミニウムの多孔質の酸化皮膜(アルマイト))を有する金型18が得られる。最後は工程(d)で終わることが好ましい。
繰り返し回数は、合計で3回以上が好ましく、5回以上がより好ましい。繰り返し回数が2回以下では、非連続的に細孔の直径が減少するため、このような細孔を有する陽極酸化アルミナを用いて形成されたモスアイ構造の反射率低減効果は不十分である。
細孔12の形状としては、略円錐形状、角錐形状、円柱形状等が挙げられ、円錐形状、角錐形状等のように、深さ方向と直交する方向の細孔断面積が最表面から深さ方向に連続的に減少する形状が好ましい。
細孔12間の平均間隔は、可視光の波長以下、すなわち400nm以下である。細孔12間の平均間隔は、20nm以上が好ましい。
細孔12間の平均間隔は、電子顕微鏡観察によって隣接する細孔12間の間隔(細孔12の中心から隣接する細孔12の中心までの距離)を10点測定し、これらの値を平均したものである。
細孔12のアスペクト比(細孔の深さ/細孔間の平均間隔)は、0.8〜5.0が好ましく、1.2〜4.0がより好ましく、1.5〜3.0が特に好ましい。
細孔12の深さは、電子顕微鏡観察によって倍率30000倍で観察したときにおける、細孔12の最底部と、細孔12間に存在する凸部の最頂部との間の距離を測定した値である。
(具体例)
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法は、インラインにて活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を切り替えるだけで、金型の離型処理と物品の製造とを同じ装置を用いて連続して行うことができる点から、下記の工程(I)〜(II)を有する方法であることが好ましい。
(I)金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を、微細凹凸構造を表面に有する金型と、基材との間に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化物からなる硬化樹脂層とともに基材を剥離することによって、金型の表面を離型処理する工程。
(II)前記工程(I)に引き続き、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは異なる賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を、表面が離型処理された前記金型と、基材との間に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)の硬化物からなる硬化樹脂層とともに基材を剥離することによって、金型の微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程。
ここで、「前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは異なる賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物」とは、前記工程(I)において、金型表面離型処理用に使用した活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは、その成分およびその成分の組成比の少なくとも1つが異なる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物であって、微細凹凸構造を表面に有する物品の賦形用に用いられる前記組成物を意味する。
工程(I):
図2に示すように、表面に微細凹凸構造(図示略)を有するロール状の金型20と、金型20の回転に同期して金型20の表面に沿って移動する帯状のフィルム42(基材)との間に、タンク22から活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)38を供給する。
金型20と、空気圧シリンダ24によってニップ圧が調整されたニップロール26との間で、フィルム42および活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)38をニップし、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)38を、フィルム42と金型20との間に均一に行き渡らせると同時に、金型20の微細凹凸構造の細孔内に充填する。
金型20の下方に設置された活性エネルギー線照射装置28から、フィルム42を通して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)38に活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)38を硬化させることによって、金型20の表面の微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層44を形成する。
剥離ロール30により、表面に硬化樹脂層44が形成されたフィルム42を金型20から剥離することによって、金型20の表面を離型処理する。
工程(II):
工程(I)にて表面が離型処理されたロール状の金型20と、金型20の回転に同期して金型20の表面に沿って移動する帯状のフィルム42(基材)との間に、タンク22に隣接して設けられたタンク23から、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39を供給する。
金型20と、空気圧シリンダ24によってニップ圧が調整されたニップロール26との間で、フィルム42および活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39をニップし、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39を、フィルム42と金型20との間に均一に行き渡らせると同時に、金型20の微細凹凸構造の細孔内に充填する。
金型20の下方に設置された活性エネルギー線照射装置28から、フィルム42を通して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39に活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39を硬化させることによって、金型20の表面の微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層44を形成する。
剥離ロール30により、表面に硬化樹脂層44が形成されたフィルム42を金型20から剥離することによって、図3に示すような物品40を得る。
活性エネルギー線照射装置28としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、フュージョンランプ等が好ましく、この場合の光照射エネルギー量は、100〜10000mJ/cmが好ましい。
(活性エネルギー線)
活性エネルギー線としては、紫外線が好ましい。紫外線を照射するランプとしては、例えば、ケミカルランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、無電極UVランプ(フュージョンUVシステムズ社製)等が挙げられる。また、熱による硬化を併用してもよい。
紫外線の照射量は、活性エネルギー線重合開始剤(B)の吸収波長や含有量に応じて決定すればよい。通常、紫外線の積算光量は、100〜10000mJ/cmであり、100〜8000mJ/cmが好ましく、400〜6000mJ/cmがより好ましい。紫外線の積算光量が100mJ/cm以上であれば、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を十分に硬化できる。紫外線の積算光量が10000mJ/cm以下であれば、基材の劣化を抑えることができる。紫外線の照射強度も、基材の劣化等を招かない程度の出力に抑えることが好ましい。
(基材)
基材としては、金型の離型処理方法に用いた基材と同様のものを用いればよい。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法は、前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含むことができる。
前記金型を外部離型剤で処理する工程は、まず、前記の方法で、金型基材の表面に微細凹凸構造を形成して金型を作製する。
ついで、金型の微細凹凸構造が形成された側の表面を外部離型剤で処理する。
外部離型剤としては、アルミニウム基材の陽極酸化アルミナと化学結合を形成し得る官能基を有するものが好ましい。なお、厳密には微細凹凸構造を表面に有する金型の、微細凹凸構造の表面を離型剤で処理するものであるが、以降単に「微細凹凸構造を表面に有する金型」や、「金型の表面」を処理する、と記載する場合がある。
外部離型剤としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素化合物等が挙げられ、加水分解性シリル基を有するフッ素化合物が特に好ましい。加水分解性シリル基を有するフッ素化合物の市販品としては、フルオロアルキルシラン、KBM−7803(信越化学工業社製)、MRAF(旭硝子)、オプツールHD1100、HD2100シリーズ(ハーベス社製)、オプツールDSX、オプツールAES4、AES6(ダイキン工業社製)、ノベックEGC−1720(住友3M社製)、FS‐2050シリーズ(フロロテクノロジー社製)等が挙げられる。
外部離型剤による処理方法としては、下記の方法(i−1)または方法(i−2)が挙げられ、金型の微細凹凸構造が形成された側の表面をムラなく外部離型剤で処理できる点から、方法(i−1)が特に好ましい。
(i−1)外部離型剤の希釈溶液に金型本体を浸漬する方法。
(i−2)外部離型剤またはその希釈溶液を、金型の微細凹凸構造が形成された側の表面に塗布する方法。
方法(i−1)としては、下記の工程(g)〜(l)を有する方法が好ましい。
(g)金型を水洗する工程。
(h)工程(g)の後、金型にエアーを吹き付け、金型の表面に付着した水滴を除去する工程。
(i)加水分解性シリル基を有するフッ素化合物をフッ素系溶媒で希釈した希釈溶液に、金型を浸漬する工程。
(j)浸漬した金型をゆっくりと溶液から引き上げる工程。
(k)必要に応じて、工程(j)よりも後段にて金型を加熱加湿させる工程。
(l)金型本体を乾燥させる工程。
工程(g):
金型には、微細凹凸構造を形成する際に用いた薬剤(細孔径拡大処理に用いたリン酸水溶液、リソグラフィ法に用いた剥離液等)、不純物(埃等)等が付着しているため、水洗によってこれを除去する。
工程(h):
金型の表面に水滴が付着していると、工程(i)の希釈溶液が劣化するため、金型にエアーを吹き付け、目に見える水滴はほぼ除去する。
工程(i):
希釈用のフッ素系溶媒としては、ハイドロフルオロポリエーテル、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−1,3−ジメチルシクロヘキサン、ジクロロペンタフルオロプロパン等が挙げられる。
加水分解性シリル基を有するフッ素化合物の濃度は、希釈溶液(100質量%)中、0.01〜0.5質量%が好ましい。
浸漬時間は、1〜30分間が好ましい。
浸漬温度は、0〜50℃が好ましい。
工程(j):
浸漬した金型を溶液から引き上げる際には、電動引き上げ機等を用いて、一定速度で引き上げ、引き上げ時の揺動を抑えることが好ましい。これにより塗布ムラを少なくできる。
引き上げ速度は、1〜10mm/secが好ましい。
工程(k):
工程(j)よりも後段にて、金型を加熱加湿させてもよい。金型を加熱加湿下に放置することによって、フッ素化合物(離型剤)の加水分解性シリル基が加水分解されてシラノール基が生成し、前記シラノール基と金型の表面の水酸基との反応が十分に進行し、フッ素化合物の定着性が向上する。加湿方法としては、飽和塩水溶液を用いた飽和塩法、水を加熱して加湿する方法、加熱した水蒸気を金型に直接吹付ける方法等が考えられる。この工程は恒温恒湿器中で行えばよい。
加熱温度は、30〜150℃が好ましい。
加湿条件は、相対湿度60%以上が好ましい。
放置時間は、10分〜7日間が好ましい。
工程(l):
金型を乾燥させる工程では、金型を風乾させてもよく、乾燥機等で強制的に加熱乾燥させてもよい。
乾燥温度は、30〜150℃が好ましい。
乾燥時間は、5〜300分間が好ましい。
金型の表面が外部離型剤で処理されたことは、金型の表面の水接触角を測定することによって確認できる。外部離型剤で処理された金型の表面の水接触角は、60゜以上が好ましく、90゜以上がより好ましい。水接触角が60゜以上であれば、金型の表面が外部離型剤で十分に処理され、離型性が良好となる。
金型の微細凹凸構造が形成された側の表面を金型と化学結合を形成し得る外部離型剤で処理することで、金型の微細凹凸構造を物品の表面に転写する場合に、初期の離型性が良好となる。また、繰り返し転写した場合であっても、離型性が低下しにくくなるため、微細凹凸構造を表面に有する物品を生産性よく製造できるようになる。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法が、前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む場合、工程(I)においては、内部離型剤を含む金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)(第1の硬化性樹脂という場合がある)を、金型と基材との間に挟み、硬化させて、微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層を基材の表面に形成する。この際、金型の表面に内部離型剤の一部が移行する。
前記工程(I)を行うことによって、金型の微細凹凸構造の領域に付着した異物が、第1の硬化性樹脂に付着して金型から除去される。また同時に、金型の外部離型剤による処理が不十分な部分(異物が付着していた部分も含む)が、第1の硬化性樹脂から移行してきた内部離型剤で被覆されるため、金型の微細凹凸構造の領域を、均一にかつ十分に離型剤で処理できる。そして、第1の硬化性樹脂は内部離型剤を含んでいるため、第1の硬化性樹脂による金型の表面への樹脂残りは発生しにくい。
基材の形状としては、フィルム、シート、射出成形品、プレス成形品等が挙げられる。
基材の材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂(トリアセチルセルロース等)、ポリオレフィン、ガラス等が挙げられる。
第1の硬化性樹脂としては、後述する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に、内部離型剤を添加したものが挙げられる。すなわち第1の硬化性樹脂としては、重合性化合物と、重合開始剤と、内部離型剤とを含むものが挙げられる。
第1の硬化性樹脂としては、金型の表面の異物が付着しやすい点から、後述する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物のうち、親水性の材料を形成し得る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。
第1の硬化性樹脂としては、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が5〜2000MPaとなるものが好ましい。硬化物の23℃における押込み弾性率が5MPa以上であれば、離型時に硬化物が引きちぎられることなく、金型の表面に硬化物が残ることがない。また、硬化物の23℃における押込み弾性率が2000MPa以下であれば、硬化物の微細凹凸構造が脆くなることが抑えられ、外部離型剤を塗布した金型との離型時に硬化物が折れることなく、金型の表面に硬化物が残ることがない。より望ましくは、前記押込み弾性率が1000MPa以上であれば、金型の表面への硬化物の残留をより厳密に抑えることができる。
硬化物の押込み弾性率は、超微小硬さ試験システム(フィッシャー社製、フィッシャースコープHM2000)を用いて測定される。
内部離型剤としては、第1の硬化性樹脂から金型の表面へと移行し、金型と硬化性樹脂の硬化物との離型性を改善する化合物群の中から選べばよい。
内部離型剤としては、フッ素含有化合物、シリコーン系化合物、リン酸エステル系化合物、長鎖アルキル基を有する化合物、ポリオキシアルキレン基を有する化合物、固形ワックス(ポリエチレンワックス、アミドワックス、ポリテトラフルオロエチレンのパウダ等)等が挙げられる。
また、内部離型剤としては、金型との離型性を良好にする点から、外部離型剤と異なる離型剤が好ましい。
第1の硬化性樹脂の硬化物と金型との離型性が良好となる点から、内部離型剤として(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物を含むことが好ましい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物としては、離型性の点から、下記式(1)で表わされる化合物が好ましい。
(HO)3−n(O=)P[−O−(CHCHO)−R ・・・(1)
は、アルキル基であり、mは1〜20の整数であり、nは1〜3の整数である。
としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数3〜18のアルキル基がより好ましい。
mは、1〜10の整数が好ましい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物は、モノエステル体(n=1)、ジエステル体(n=2)、トリエステル体(n=3)のいずれであってもよい。また、ジエステル体またはトリエステル体の場合、1分子中の複数の(ポリ)オキシアルキレンアルキル基はそれぞれ異なっていてもよい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物の市販品としては、下記のものが挙げられる。
城北化学社製:JP−506H、
アクセル社製:モールドウイズINT−1856
日光ケミカル社製:TDP−10、TDP−8、TDP−6、TDP−2、DDP−10、DDP−8、DDP−6、DDP−4、DDP−2、TLP−4、TCP−5、DLP−10。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物の量は、重合性化合物の100質量部に対して、0.01〜1質量部が好ましく、0.05〜0.5質量部がより好ましく、0.05〜0.1質量部がさらに好ましい。(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物の量が1質量部以下であれば、金型の表面の異物を十分に除去できる。また、基材との密着性の低下が抑えられ、その結果、金型への樹脂残りが抑えられる。(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物の量が0.01質量部以上であれば、金型の表面に十分な量の(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物を移行できる。また、金型からの離型性が十分となり、金型への樹脂残りが抑えられる。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法が、前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む場合、工程(II)においては、賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)(第2の硬化性樹脂)を、金型と基材との間に挟み、硬化させて、微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層を基材の表面に形成し、微細凹凸構造を表面に有する物品を得る。
基材の形状としては、フィルム、シート、射出成形品、プレス成形品等が挙げられる。
基材の材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂(トリアセチルセルロース等)、ポリオレフィン、ガラス等が挙げられる。
第2の硬化性樹脂としては、後述する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が挙げられる。すなわち、第2の硬化性樹脂としては、重合性化合物と、重合開始剤とを含むものが挙げられる。また、第2の硬化性樹脂が内部離型剤を含有する場合、含有する離型剤の種類および離型剤の含有量の少なくとも一つが外部離型剤と異なるものであることが好ましい。第2の硬化性樹脂を硬化させて製造する微細凹凸構造を表面に有する物品には、親水性や疎水性の材料を形成し得る硬化性樹脂がその用途に応じて適宜用いることができる。また、硬化物の機械強度が不十分であるために、金型と硬化物の離型時に硬化物が折れて樹脂残りを起こしてしまう硬化性樹脂であっても、第2の硬化性樹脂として用いることができる。例えば、第2の硬化性樹脂として、硬化物の23℃における押込み弾性率が2000MPaを超える硬化性樹脂を用いることが可能となる。
第2の硬化性樹脂としては、金型への樹脂残りが発生しにくい点から、後述する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物のうち、疎水性の材料を形成し得る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いることがより好ましい。
重合性化合物としては、後述する重合性化合物が挙げられる。
重合開始剤としては、後述する重合開始剤が挙げられる。
第2の硬化性樹脂は、必要に応じて、内部離型剤を含んでいてもよい。
前記工程(II)において第2の硬化性樹脂39を供給するタンク23および供給ラインと、前記工程(II)において第1の硬化性樹脂38を供給するタンク22および供給ラインとは、同じタンクおよびラインであってもよく、別々のタンクおよびラインであってもよく、樹脂の切り替え時に洗浄しなくてよい点から、別々のタンクおよびラインであることが好ましい。また、前記工程(I)から前記工程(II)へ移行するにあたっては、一旦金型の回転およびフィルムの移動を停止させてもよいし、生産性の向上等を目的として金型の回転およびフィルムの移動を停止させることなしに移行させてもよい。
(物品)
図3は、微細凹凸構造を表面に有する物品40の一例を示す断面図である。
以上のようにして得られる物品40は、フィルム42(基材)の表面に、金型の微細凹凸構造が鍵と鍵穴の関係で転写された微細凹凸構造(反転構造)を有する硬化樹脂層44が形成されたものである。
フィルム42は、光透過性フィルムである。フィルムの材料としては、ポリカーボネート、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル系樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、セルロース系樹脂(トリアセチルセルロース等)、ポリオレフィン、脂環式ポリオレフィン等が挙げられる。
硬化樹脂層44は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39の硬化物からなる膜であり、表面に微細凹凸構造を有する。
陽極酸化アルミナの金型を用いた場合の物品40の表面の微細凹凸構造は、陽極酸化アルミナの表面の微細凹凸構造を転写して形成されたものであり、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)39の硬化物からなる複数の突起(凸部)46を有する。
微細凹凸構造としては、略円錐形状、角錐形状等の突起が複数並んだ、いわゆるモスアイ構造が好ましい。突起間の間隔が可視光の波長以下であるモスアイ構造は、空気の屈折率から材料の屈折率へと連続的に屈折率が増大していくことで有効な反射防止の手段となることが知られている。
突起間の平均間隔は、可視光の波長以下、すなわち400nm以下である。陽極酸化アルミナの金型を用いて突起を形成した場合、突起間の平均間隔は100から200nm程度となることから、250nm以下が特に好ましい。
突起間の平均間隔は、突起の形成のしやすさの点から、20nm以上が好ましい。
突起間の平均間隔は、電子顕微鏡観察によって隣接する突起間の間隔(突起の中心から隣接する突起の中心までの距離)を10点または50点測定し、これらの値を平均したものである。
突起の高さは、平均間隔が100nmの場合は、80〜500nmが好ましく、120〜400nmがより好ましく、150〜300nmが特に好ましい。突起の高さが80nm以上であれば、反射率が十分低くなり、かつ反射率の波長依存性が少ない。突起の高さが500nm以下であれば、突起の耐擦傷性が良好となる。
突起の高さは、電子顕微鏡によって倍率30000倍で観察したときにおける、突起の最頂部と、突起間に存在する凹部の最底部との間の距離を測定した値である。
突起のアスペクト比(突起の高さ/突起間の平均間隔)は、0.8〜5.0が好ましく、1.2〜4.0がより好ましく、1.5〜3.0が特に好ましい。突起のアスペクト比が1.0以上であれば、反射率が十分に低くなくなり、かつ反射率の波長依存性が少ない。突起のアスペクト比が5.0以下であれば、突起の耐擦傷性が良好となる。
突起の高さは、電子顕微鏡によって倍率30000倍で観察したときにおける、突起の最頂部と、突起間に存在する凹部の最底部との間の距離を測定した値である。
突起の形状は、高さ方向と直交する方向の突起断面積が最表面から深さ方向に連続的に増加する形状、すなわち、突起の高さ方向の断面形状が、三角形、台形、釣鐘型等の形状が好ましい。
硬化樹脂層44の屈折率とフィルム42の屈折率との差は、0.2以下が好ましく、0.1以下がより好ましく、0.05以下が特に好ましい。屈折率差が0.2以下であれば、硬化樹脂層44とフィルム42との界面における反射が抑えられる。
表面に微細凹凸構造を有する場合、その表面が疎水性の材料から形成されていればロータス効果により超撥水性が得られ、その表面が親水性の材料から形成されていれば超親水性が得られることが知られている。
硬化樹脂層44の材料が疎水性の場合の微細凹凸構造の表面の水接触角は、90゜以上が好ましく、110゜以上がより好ましく、120゜以上が特に好ましい。水接触角が90゜以上であれば、水汚れが付着しにくくなるため、十分な防汚性が発揮される。また、水が付着しにくいため、着氷防止を期待できる。
硬化樹脂層44の材料が親水性の場合の微細凹凸構造の表面の水接触角は、25゜以下が好ましく、23゜以下がより好ましく、21゜以下が特に好ましい。水接触角が25゜以下であれば、表面に付着した汚れが水で洗い流され、また油汚れが付着しにくくなるため、十分な防汚性が発揮される。前記水接触角は、硬化樹脂層44の吸水による微細凹凸構造の変形、それに伴う反射率の上昇を抑える点から、3゜以上が好ましい。
(用途)
物品40の用途としては、反射防止物品、防曇性物品、防汚性物品、撥水性物品、より具体的には、ディスプレー用反射防止、自動車メーターカバー、自動車ミラー、自動車窓、有機または無機エレクトロルミネッセンスの光取り出し効率向上部材、太陽電池部材等が挙げられる。
微細凹凸構造を表面に有する物品を、反射防止フィルムとして用いる場合は、例えば、画像表示装置(液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、陰極管表示装置等)、レンズ、ショーウィンドー、眼鏡レンズ等の対象物の表面に、微細凹凸構造を表面に有する物品を貼り付けて用いる。
微細凹凸構造を表面に有する物品を貼り付ける部分が立体形状である場合は、あらかじめそれに応じた形状の基材を用いて微細凹凸構造を表面に有する物品を製造しておき、これを対象物の所定部分に貼り付ければよい。
また、対象物が画像表示装置である場合は、その表面に限らず、その前面板に対して微細凹凸構造を表面に有する物品を貼り付けてもよいし、前面板そのものを、微細凹凸構造を表面に有する物品から構成してもよい。
また、微細凹凸構造を表面に有する物品は、上述した用途以外にも、例えば、光導波路、レリーフホログラム、太陽電池、レンズ、偏光分離素子、有機エレクトロルミネッセンスの光取り出し率向上部材等の光学用途や、細胞培養シートの用途にも適用できる。
また、微細凹凸構造を表面に有する物品は、ロータス効果を発現することから、防曇性物品、防汚性物品、撥水性物品として用いることもできる。
(作用効果)
以上説明した本発明の物品の製造方法にあっては、本発明の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型を用いているため、金型の微細凹凸構造が精度よく転写され、かつ離型剤による汚染が抑えられた微細凹凸構造を表面に有する物品を、生産性よく製造できる。
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法が、前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む場合、微細凹凸構造を表面に有する金型を、外部離型剤で処理する工程と、前記工程の後、内部離型剤を含む第1の硬化性樹脂を、金型と基材との間に挟み、金型の表面に内部離型剤の一部を移行させる工程(I)とを有するため、金型の微細凹凸構造の領域全体にわたって、均一にかつ十分に離型剤で処理できる。そのため、工程(I)の後、第2の硬化性樹脂を、金型と基材との間に挟み、硬化させて、微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層を基材の表面に形成し、微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程(II)において、金型から転写された微細凹凸構造における欠陥を抑えることができる。
また、金型としてロール状金型を用い、基材としてロール状金型の回転に同期してロール状金型の表面に沿って移動する帯状の基材を用い、帯状の基材をロール状金型表面に沿って移動させながら、工程(I)についで工程(II)を連続して行うことによって、金型の微細凹凸構造が精度よく転写された微細凹凸構造を表面に有する物品を生産性よく製造できる。
前記工程(I)〜(II)を有する、本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法において、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaであることが好ましい。
前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む、本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法において、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜2000MPaであることが好ましい。
<金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物>
本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法において使用される、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(本明細書では、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)とも記す。)は、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面を離型処理するための活性エネルギー線硬化性樹脂組成物であって、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含む。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)は、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaとなるものである。硬化物の23℃における押込み弾性率が5MPa以上であれば、離型時に硬化物が引きちぎられることなく、金型の表面に硬化物が残ることがない。また、硬化物の23℃における押込み弾性率が1000MPa以下であれば、硬化物の微細凹凸構造が脆くなることが抑えられ、離型時に硬化物が折れることなく、金型の表面に硬化物が残ることがない。また、前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む、本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法においては、前記押込み弾性率が、5〜2000MPaの活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を使用できる。
硬化物の押込み弾性率は、超微小硬さ試験システム(フィッシャー社製、フィッシャースコープHM2000)を用いて測定される。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の、25℃における回転式B型粘度計での粘度は、金型の微細凹凸構造の細部にまで活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を十分に供給する点から、10Pa・s以下が好ましく、5Pa・s以下がより好ましく、2Pa・s以下が特に好ましい。また、金型の表面に供給する際に、あらかじめ加温して粘度を下げてもよい。
(重合性化合物(A))
重合性化合物(A)としては、分子中にラジカル重合性結合および/またはカチオン重合性結合を有するモノマー、オリゴマー、反応性ポリマー等が挙げられる。重合性が良好である点から、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレート系の重合性化合物が好ましい。
ラジカル重合性結合を有するモノマーとしては、単官能モノマー、多官能モノマーが挙げられる。
単官能モノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、s−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート誘導体;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル;スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン誘導体;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド誘導体等が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
多官能モノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル)プロパン、1,2−ビス(3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)エタン、1,4−ビス(3−(メタ)アクリロキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ブタン、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド等の二官能性モノマー;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキシド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキシド変性トリアクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート等の三官能モノマー;コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸の縮合反応混合物、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート等の四官能以上のモノマー;二官能以上のウレタンアクリレート、二官能以上のポリエステルアクリレート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
カチオン重合性結合を有するモノマーとしては、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリル基、ビニルオキシ基等を有するモノマーが挙げられ、エポキシ基を有するモノマーが特に好ましい。
オリゴマーまたは反応性ポリマーとしては、不飽和ジカルボン酸と多価アルコールとの縮合物等の不飽和ポリエステル類;ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、カチオン重合型エポキシ化合物、側鎖にラジカル重合性結合を有する上述のモノマーの単独または共重合ポリマー等が挙げられる。
(活性エネルギー線重合開始剤(B))
活性エネルギー線重合開始剤(B)は、活性エネルギー線を照射することでラジカルまたはカチオンを発生する化合物である。装置コストや生産性の点から、活性エネルギー線として紫外線を用いる光重合開始剤が好ましい。
光硬化反応を利用する場合、光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
電子線硬化反応を利用する場合、重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、メチルオルソベンゾイルベンゾエート、4−フェニルベンゾフェノン、t−ブチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2,4−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン;ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド;メチルベンゾイルホルメート、1,7−ビスアクリジニルヘプタン、9−フェニルアクリジン等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
熱硬化反応を利用する場合、熱重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ラウロイルパーオキサイド等の有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物;前記有機過酸化物にN,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン等のアミンを組み合わせたレドックス重合開始剤等が挙げられる。
活性エネルギー線重合開始剤(B)の量は、重合性化合物(A)の100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましい。活性エネルギー線重合開始剤(B)の量が0.1質量部未満では、重合が進行しにくい。活性エネルギー線重合開始剤(B)の量が10質量部を超えると、硬化膜が着色したり、機械強度が低下したりすることがある。
(離型剤(C))
離型剤(C)としては、フッ素含有化合物、シリコーン系化合物、リン酸エステル系化合物、長鎖アルキル基を有する化合物、固形ワックス(ポリエチレンワックス、アミドワックス、ポリテトラフルオロエチレンのパウダ等)等が挙げられる。
離型剤(C)としては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化物と金型との離型性が良好となる点、また、離型時の負荷が極めて低いため、微細凹凸構造の破損が少ない点から、(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物が好ましい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物としては、離型性の点から、下記式(1)で表わされる化合物が好ましい。
Figure 0004990414
は、アルキル基であり、mは1〜20の整数であり、nは1〜3の整数である。
としては、炭素数3〜18のアルキル基が好ましい。
mは、1〜10の整数が好ましい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物は、モノエステル体(n=1)、ジエステル体(n=2)、トリエステル体(n=3)のいずれであってもよい。また、ジエステル体またはトリエステル体の場合、1分子中の複数の(ポリ)オキシエチレンアルキル基はそれぞれ異なっていてもよい。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物の市販品としては、下記のものが挙げられる。
城北化学社製:JP−506H、
アクセル社製:モールドウイズ(登録商標)シリーズのINT−1856、
日光ケミカル社製:TDP−10、TDP−8、TDP−6、TDP−2、DDP−10、DDP−8、DDP−6、DDP−4、DDP−2、TLP−4、TCP−5、DLP−10。
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
通常の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物における離型剤の量は、重合性化合物の100質量部に対して0.1質量部程度であるが、本発明における離型剤(C)の量は、重合性化合物(A)の100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、0.05〜5質量部がより好ましく、0.5〜3質量部がさらに好ましい。外部離型剤を使用しない場合は0.3質量部以上が好ましい。離型剤(C)の量が0.3質量部以上であれば、金型の表面に優れた離型性を付与できる。離型剤(C)の量が10質量部以下であれば、金型の表面に付着する離型剤が多くなりすぎず、通常の賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いて、金型の微細凹凸構造を基材の表面に転写して製造される物品の表面にムラや外観不良が発生することがない。
(他の添加剤)
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)は、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、熱安定剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、重合禁止剤、充填剤、シランカップリング剤、着色剤、強化剤、無機フィラー、耐衝撃性改質剤等の公知の添加剤を含有してもよい。
(賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物)
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)としては、重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)とを必須成分として含み、必要に応じて離型剤(C)、または他の添加剤を含むものが挙げられる。
重合性化合物(A)としては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に用いた重合性化合物と同様のものを用いればよい。
活性エネルギー線重合開始剤(B)としては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に用いた重合開始剤と同様のものを用いればよい。活性エネルギー線重合開始剤(B)の量は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)における量と同程度であればよい。
離型剤(C)としては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に用いた離型剤と同様のものを用いればよい。離型剤(C)の量は、重合性化合物(A)の100質量部に対して、通常、0.1質量部程度である。
他の添加剤としては、上述した他の添加剤と同様のものが挙げられる。
(他の成分)
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、非反応性のポリマー、活性エネルギー線ゾルゲル反応性組成物、帯電防止剤、防汚性を向上させるためのフッ素化合物等の添加剤、微粒子、少量の溶媒を含んでいてもよい。
非反応性のポリマーとしては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン、セルロース系樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
活性エネルギー線ゾルゲル反応性組成物としては、アルコキシシラン化合物、アルキルシリケート化合物等が挙げられる。
アルコキシシラン化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルプロポキシシラン、トリメチルブトキシシラン等が挙げられる。
アルキルシリケート化合物としては、メチルシリケート、エチルシリケート、イソプロピルシリケート、n−プロピルシリケート、n−ブチルシリケート、n−ペンチルシリケート、アセチルシリケート等が挙げられる。
(疎水性材料)
硬化樹脂層の微細凹凸構造の表面の水接触角を90°以上にするためには、疎水性の材料を形成し得る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物として、フッ素含有化合物またはシリコーン系化合物を含む組成物を用いることが好ましい。
フッ素含有化合物:
フッ素含有化合物としては、フッ素含有モノマー、フッ素含有シランカップリング剤、フッ素含有界面活性剤、フッ素含有ポリマー等が挙げられる。
フッ素含有モノマーとしては、フルオロアルキル基置換ビニルモノマー、フルオロアルキル基置換開環重合性モノマー等が挙げられる。
フルオロアルキル基置換ビニルモノマーとしては、フルオロアルキル基置換(メタ)アクリレート、フルオロアルキル基置換(メタ)アクリルアミド、フルオロアルキル基置換ビニルエーテル、フルオロアルキル基置換スチレン等が挙げられる。
フルオロアルキル基置換開環重合性モノマーとしては、フルオロアルキル基置換エポキシ化合物、フルオロアルキル基置換オキセタン化合物、フルオロアルキル基置換オキサゾリン化合物等が挙げられる。
フッ素含有シランカップリング剤としては、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリアセトキシシラン、ジメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルメトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
フッ素含有界面活性剤としては、フルオロアルキル基含有アニオン系界面活性剤、フルオロアルキル基含有カチオン系界面活性剤等が挙げられる。
フッ素含有ポリマーとしては、フルオロアルキル基含有モノマーの重合体、フルオロアルキル基含有モノマーとポリ(オキシアルキレン)基含有モノマーとの共重合体、フルオロアルキル基含有モノマーと架橋反応性基含有モノマーとの共重合体等が挙げられる。フッ素含有ポリマーは、共重合可能な他のモノマーとの共重合体であってもよい。
シリコーン系化合物:
シリコーン系化合物としては、(メタ)アクリル酸変性シリコーン、シリコーン樹脂、シリコーン系シランカップリング剤等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸変性シリコーンとしては、シリコーン(ジ)(メタ)アクリレート等が挙げられ、例えば、信越化学工業社製のシリコーンジアクリレート「x−22−164」「x−22−1602」等が好ましく用いられる。
(親水性材料)
硬化樹脂層の微細凹凸構造の表面の水接触角を25°以下にするためには、親水性の材料を形成し得る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物として、少なくとも親水性モノマーを含む組成物を用いることが好ましい。また、耐擦傷性や耐水性付与の観点からは、架橋可能な多官能モノマーを含むものがより好ましい。なお、親水性モノマーと架橋可能な多官能モノマーは、同一(すなわち、親水性多官能モノマー)であってもよい。さらに、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、その他のモノマーを含んでいてもよい。
親水性の材料を形成し得る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物としては、4官能以上の多官能(メタ)アクリレート、2官能以上の親水性(メタ)アクリレート、必要に応じて単官能モノマーを含む組成物を用いることがより好ましい。
4官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸のモル比1:2:4の縮合反応混合物、ウレタンアクリレート類(ダイセル・サイテック社製:EBECRYL220、EBECRYL1290、EBECRYL1290K、EBECRYL5129、EBECRYL8210、EBECRYL8301、KRM8200)、ポリエーテルアクリレート類(ダイセル・サイテック社製:EBECRYL81)、変性エポキシアクリレート類(ダイセル・サイテック社製:EBECRYL3416)、ポリエステルアクリレート類(ダイセル・サイテック社製:EBECRYL450、EBECRYL657、EBECRYL800、EBECRYL810、EBECRYL811、EBECRYL812、EBECRYL1830、EBECRYL845、EBECRYL846、EBECRYL1870)等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
4官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、5官能以上の多官能(メタ)アクリレートがより好ましい。
4官能以上の多官能(メタ)アクリレートの割合は、10〜50質量%が好ましく、耐水性、耐薬品性の点から、20〜50質量%がより好ましく、30〜50質量%が特に好ましい。4官能以上の多官能(メタ)アクリレートの割合が10質量%以上であれば、弾性率が高くなって耐擦傷性が向上する。4官能以上の多官能(メタ)アクリレートの割合が50質量%以下であれば、表面に小さな亀裂が入りにくく、外観不良となりにくい。
2官能以上の親水性(メタ)アクリレートとしては、アロニックスM−240、アロニックスM260(東亞合成社製)、NKエステルAT−20E、NKエステルATM−35E(新中村化学社製)等の長鎖ポリエチレングリコールを有する多官能アクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ポリエチレングリコールジメタクリレートにおいて、一分子内に存在するポリエチレングリコール鎖の平均繰り返し単位の合計は、6〜40が好ましく、9〜30がより好ましく、12〜20が特に好ましい。ポリエチレングリコール鎖の平均繰り返し単位が6以上であれば、親水性が十分となり、防汚性が向上する。ポリエチレングリコール鎖の平均繰り返し単位が40以下であれば、4官能以上の多官能(メタ)アクリレートとの相溶性が良好となり、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が分離しにくい。
2官能以上の親水性(メタ)アクリレートの割合は、30〜80質量%が好ましく、40〜70質量%がより好ましい。2官能以上の親水性(メタ)アクリレートの割合が30質量%以上であれば、親水性が十分となり、防汚性が向上する。2官能以上の親水性(メタ)アクリレートの割合が80質量%以下であれば、弾性率が高くなって耐擦傷性が向上する。
単官能モノマーとしては、親水性単官能モノマーが好ましい。
親水性単官能モノマーとしては、M−20G、M−90G、M−230G(新中村化学社製)等のエステル基にポリエチレングリコール鎖を有する単官能(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等のエステル基に水酸基を有する単官能(メタ)アクリレート、単官能アクリルアミド類、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート等のカチオン性モノマー類等が挙げられる。
また、単官能モノマーとして、アクリロイルモルホリン、ビニルピロリドン等の粘度調整剤、物品本体への密着性を向上させるアクリロイルイソシアネート類等の密着性向上剤等を用いてもよい。
単官能モノマーの割合は、0〜20質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましい。単官能モノマーを用いることにより、基材と硬化樹脂との密着性が向上する。単官能モノマーの割合が20質量%以下であれば、4官能以上の多官能(メタ)アクリレートまたは2官能以上の親水性(メタ)アクリレートが不足することなく、防汚性または耐擦傷性が十分に発現する。
単官能モノマーは、1種または2種以上を(共)重合した低重合度の重合体として活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に0〜35質量部配合してもよい。低重合度の重合体としては、M−230G(新中村化学社製)等のエステル基にポリエチレングリコール鎖を有する単官能(メタ)アクリレート類と、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェートとの40/60共重合オリゴマー(MRCユニテック社製、MGポリマー)等が挙げられる。
(作用効果)
以上説明した活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)にあっては、積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaであるため、また、前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む、本発明の微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法で使用する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)にあっては、前記押込み弾性率が、5〜2000MPaであるため、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に優れた離型性をムラなく簡易にかつ短時間で付与できる。
<金型の離型処理方法>
本発明の金型の離型処理方法は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を、微細凹凸構造を表面に有する金型の、微細凹凸構造を有する側の表面に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、金型の表面から活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化物を剥離する方法である。この際、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を金型と基材との間に挟んだ状態で硬化させて、微細凹凸構造が転写された硬化樹脂層を基材の表面に形成することが好ましい。
前記方法によって金型の離型処理を行うことによって、金型の微細凹凸構造に付着した異物が、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に付着して金型から除去される。また同時に、金型の表面が、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)から移行してきた離型剤(C)で被覆されるため、金型の表面を、ムラなくかつ十分に離型剤で処理できる。そして、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)は、硬化物が特定の押し込み弾性率を有し、かつ特定量の離型剤(C)を含んでいるため、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化物が金型の表面に残りにくい。
(基材)
基材の材料としては、メチルメタクリレート(共)重合体、ポリカーボネート、スチレン(共)重合体、メチルメタクリレート−スチレン共重合体、半合成高分子(セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリウレタン、ガラス等が挙げられる。
基材の形状としては、フィルム、シート、射出成形品、プレス成形品、押出成形品、キャスト成形品等が挙げられる。
基材の表面には、密着性、帯電防止性、耐擦傷性、耐候性等の特性の改良を目的として、コーティング、コロナ処理等が施されていてもよい。
(作用効果)
以上説明した本発明の金型の離型処理方法にあっては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、金型の表面から活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化物を剥離しているため、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に優れた離型性をムラなく簡易にかつ短時間で付与できる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(陽極酸化アルミナの細孔)
陽極酸化アルミナの一部を削り、断面にプラチナを1分間蒸着し、電界放出形走査電子顕微鏡(日本電子社製、JSM−7400F)を用いて、加速電圧3.00kVの条件にて、断面を観察し、細孔の間隔、細孔の深さを測定した。
〔製造例1〕
純度99.99%のアルミニウム板を、羽布研磨し、ついで過塩素酸/エタノール混合溶液(1/4体積比)中で電解研磨して鏡面化した。
工程(a):
前記アルミニウム板について、0.3Mシュウ酸水溶液中で、直流40V、温度16℃の条件で30分間陽極酸化を行った。
工程(b):
酸化皮膜が形成されたアルミニウム板を、6質量%リン酸/1.8質量%クロム酸混合水溶液に6時間浸漬して、酸化皮膜を除去した。
工程(c):
前記アルミニウム板について、0.3Mシュウ酸水溶液中、直流40V、温度16℃の条件で30秒陽極酸化を行った。
工程(d):
酸化皮膜が形成されたアルミニウム板を、32℃の5質量%リン酸に8分間浸漬して、細孔径拡大処理を行った。
工程(e):
前記アルミニウム板について、0.3Mシュウ酸水溶液中、直流40V、温度16℃の条件で30秒間陽極酸化を行った。
工程(f):
前記工程(d)および工程(f)を合計で4回繰り返し、最後に工程(d)を行い、平均間隔:100nm、深さ:180nmの略円錐形状の細孔を有する陽極酸化アルミナが表面に形成された金型を得た。
得られた金型を脱イオン水で洗浄した後、表面の水分をエアーブローで除去した。
〔実施例1〕
(バッチ賦型方法)
(金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の調製)
二官能ウレタンアクリレート(東亞合成社製、アロニックスM1200)の50質量部、
ポリエチレングリコールジアクリレート(東亞合成社製、アロニックスM260)の50質量部、
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE(登録商標)184)の3.0質量部、
(ポリ)オキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物(アクセル社製、モールドウイズINT−1856)の5.0質量部
からなる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を調製した。
(賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の調製)
トリメチロールエタン/アクリル酸/無水コハク酸の縮合反応物(大阪有機化学工業社製、TAS)の45質量部、
シリコーンジアクリレート(信越化学工業社製、x−22−1602)の10質量部、
1,6−ヘキサンジオールジアクリレートの45質量部、
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE(登録商標)184)の3.0質量部、
ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE(登録商標)819)の0.2質量部、
(ポリ)オキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物(アクセル社製、モールドウイズINT−1856)の0.1質量部
からなる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を調製した。
(活性エネルギー線硬化性樹脂組成物による金型の離型処理)
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を金型の表面に1滴垂らし、厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製、A−4300)で押し広げながら被覆した。このとき、金型の表面の20〜40%程度を活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)にて覆うようにした。フィルム側から無電極UVランプ(フュージョンUVシステムズ社製、ライトハンマー6)を用いて1000mJ/cmのエネルギーで紫外線を照射して硬化させた。フィルムと金型を剥離し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)で被覆した金型の一部に離型剤を転写した(ダミー賦形1)。
ついで、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を金型の表面に2滴垂らし、上記と同様にして、金型の表面の40〜80%程度を活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)にて覆うようにし、紫外線を照射して硬化させた。フィルムと金型を剥離し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)で被覆した金型の一部に離型剤を転写した(ダミー賦形2)。
さらに、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を金型の表面に3滴垂らし、上記と同様にして、金型の全面を活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)にて覆うようにし、紫外線を照射して硬化させた。フィルムと金型を剥離し、金型の全面に離型剤を転写した(ダミー賦形3)。
以上のようにして、金型に離型処理を施した。
(物品の製造)
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を金型の表面に3滴垂らし、厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡社製、A−4300)で押し広げながら被覆した後、フィルム側から無電極UVランプ(フュージョンUVシステムズ社製、ライトハンマー6)を用いて1000mJ/cmのエネルギーで紫外線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を硬化させた。フィルムと金型を剥離し、微細凹凸構造を表面に有する物品を得た(正規賦形)。
同じ操作を合計で3回繰り返し、3回目で得られた微細凹凸構造を表面に有する物品を評価した。
〔実施例4〕
(連続賦型方法)
ロール状のアルミニウム基材(純度:99.99%)を用意した。
工程(a):
前記アルミニウム基材について、0.3Mシュウ酸水溶液中で、直流40V、温度16℃の条件で6時間陽極酸化を行った
工程(b):
酸化皮膜が形成されたアルミニウム板を、6質量%リン酸/1.8質量%クロム酸混合水溶液に6時間浸漬して、酸化皮膜を除去した。
工程(c):
前記アルミニウム基材について、0.3Mシュウ酸水溶液中、直流40V、温度16℃の条件で20秒間陽極酸化を行った。
工程(d):
酸化皮膜が形成されたアルミニウム基材を、32℃の5質量%リン酸水溶液に8分間浸漬して、細孔径拡大処理を行った。
工程(e):
前記工程(c)および工程(d)を合計で4回繰り返し、最後に工程(d)を行い、平均間隔:100nm、深さ:220nmの略円錐形状の細孔を有する陽極酸化アルミナが表面に形成されたロール状金型を得た。
(工程(I)および(II))
図2に示す装置を用いて工程(I)、(II)を行った。
ロール状金型20としては、前記ロール状金型aを用いた。
第1の硬化性樹脂38としては、前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を、第2の硬化性樹脂39としては、前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を用いた。
フィルム42としては、ポリエステルフィルム(三菱樹脂社製、W32A、厚さ:88μm、幅:300mm)を用いた。
帯状のフィルム42を、ロール状金型20の回転に同期させてロール状金型20の表面に沿って移動させつつ、ロール状金型20とフィルム42との間に、タンク22から第1の硬化性樹脂38を供給した。
フィルム42側から、積算光量1100mJ/cmの紫外線を、第1の硬化性樹脂38に照射し、第1の硬化性樹脂38を硬化させることによって、フィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した。
200mのフィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した後、タンク22からの第1の硬化性樹脂38の供給を停止し、引き続き、ロール状金型20とフィルム42との間に、タンク23から第2の硬化性樹脂39を供給した。
フィルム42側から、積算光量1100mJ/cmの紫外線を、第2の硬化性樹脂39に照射し、第2の硬化性樹脂39を硬化させることによって、フィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した。
200mのフィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した後、タンク23からの第2の硬化性樹脂39の供給を停止し、ついでフィルム42の移動を停止した。硬化樹脂層44の表面を目視で観察したところ、離型不良、樹脂残り、異物等による欠陥はフィルム1mあたり0〜2個であった。
また、第1の硬化性樹脂Aの押込み弾性率は34MPaであった
〔実施例2〜3、および5〜19〕
表1〜表3に示す組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に変更し、賦形方法をそれぞれ表中に示した方法とした以外は、実施例1または実施例4と同様にして微細凹凸構造を表面に有する物品を得た。
〔実施例20〜23〕
表2および表3に示す組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に変更し、賦形方法をそれぞれ表中に示した方法とし、外部離型剤による金型の離型処理を行った以外は、実施例1と同様にして微細凹凸構造を表面に有する物品を得た。
(外部離型剤による板状金型の離型処理)
表面防汚コーティング剤(ダイキン工業社製、オプツールDSX)を、固形分濃度が0.1質量%になるように希釈剤(ハーベス社製、HD−ZV)で希釈して離型剤溶液を調製した。
製造例1と同様にして得られた金型を、離型剤溶液に10分間浸漬し、20時間風乾して離型処理を施した。
〔調製例〕
以下に示す割合で各成分を混合し、第1の硬化性樹脂A、第2の硬化性樹脂Bを調製した。
(第1の硬化性樹脂A)
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸の縮合反応混合物(大阪有機化学工業社製、TAS)の82質量部、
ポリエチレングリコールジアクリレート(東亞合成社製、アロニックスM260)の6質量部、
2−ヒドロキシエチルアクリレートの4質量部、
メチルアクリレートの8質量部、
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物(アクセル社製、INT−1856)の0.3質量部、
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア184)の1質量部、
ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア819)の0.1質量部。
(第2の硬化性樹脂B)
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸の縮合反応混合物(大阪有機化学工業社製、TAS)の45質量部、
1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(大阪有機化学社製、C6DA)の45質量部、
ラジカル重合性シリコーンオイル(信越化学工業社製、X−22−1602)の10質量部、
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア184)の3.0質量部、
ビス(2,4,6‐トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア819)の0.2質量部。
〔実施例24〕
ロール状のアルミニウム基材(純度:99.99%)を用意した。表3に示す組成の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に変更し、実施例4と同様に工程(a)〜(e)を行い、次いで工程(i)および工程(j)を行った。引き続き、第1の硬化性樹脂38として前記第1の硬化性樹脂Aを用い、第2の硬化性樹脂39として前記第2の硬化性樹脂Bを用いた以外は実施例4と同様に前記工程(I)および(II)を行った。
(外部離型剤によるロール状金型の離型処理)
工程(i):
金型を、オプツールDSX(ダイキン化成品販売社製)の0.1質量%希釈溶液に浸漬した。
工程(j):
金型を一晩風乾して、離型剤で処理されたロール状金型aを得た。
200mのフィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した後、タンク23からの第2の硬化性樹脂39の供給を停止し、ついでフィルム42の移動を停止した。硬化樹脂層44の表面を目視で観察したところ、離型不良、樹脂残り、異物等による欠陥はフィルム1mあたり0〜2個(0.1mあたり0〜2個に相当)であった。
また、第1の硬化性樹脂Aの押込み弾性率は1820MPa、第2の硬化性樹脂Bの押込み弾性率は2050MPaであった。
〔実施例25〕
第1の硬化性樹脂Aに含まれる(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物(内部離型剤)として、TDP−2(日光ケミカル社製)を用いた以外は、実施例24と同じ方法で各工程を実施した。工程(II)実施後の硬化樹脂層44の表面を目視で観察したところ、離型不良、樹脂残り、異物等による欠陥はフィルム1mあたり0〜2個(0.1mあたり0〜2個に相当)であった。
また、このときの第1の硬化性樹脂Aの押込み弾性率は1820MPaであった。
〔実施例26〕
第1の硬化性樹脂Aを下記の組成のものに変更した以外は、実施例24と同じ方法で各工程を実施した。
(第1の硬化性樹脂A)
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸の縮合反応混合物(大阪有機化学工業社製、TAS)の70質量部、
ポリエチレングリコールジアクリレート(東亞合成社製、アロニックスM260)の20質量部、
2−ヒドロキシエチルアクリレートの3質量部、
メチルアクリレートの7質量部、
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物(日光ケミカル社製、TDP−2)の0.3質量部、
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア184)の1質量部、
ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア819)の0.1質量部。
工程(II)実施後の硬化樹脂層44の表面を目視で観察したところ、離型不良、樹脂残り、異物等による欠陥はフィルム1mあたり0〜2個であった。
また、このときの第1の硬化性樹脂Aの押込み弾性率は1450MPaであった。
〔比較例1〕
実施例24と同様にして、外部離型剤で処理されたロール状金型aを得た。
(工程(II))
図2に示す装置を用いて、工程(II)を行った。
ロール状金型20としては、前記ロール状金型aを用いた。
第2の硬化性樹脂39としては、前記第2の硬化性樹脂Bを用いた。表3にはこの第2の硬化性樹脂Bの組成および押込み弾性率を記した。
フィルム42としては、ポリエステルフィルム(三菱樹脂社製、W32A、厚さ:88μm、幅:300mm)を用いた。
帯状のフィルム42を、ロール状金型20の回転に同期させてロール状金型20の表面に沿って移動させつつ、ロール状金型20とフィルム42との間に、タンク23から第2の硬化性樹脂39を供給した。
フィルム42側から、積算光量1100mJ/cmの紫外線を、第2の硬化性樹脂39に照射し、第2の硬化性樹脂39を硬化させることによって、フィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した。
200mのフィルム42の表面に硬化樹脂層44を形成した後、タンク23からの第2の硬化性樹脂39の供給を停止し、ついでフィルム42の移動を停止した。硬化樹脂層44の表面を目視で観察したところ、離型不良によって発生した微小な欠陥(フィッシュアイ)が全長にわたって確認され、その数は、1mあたり20個以上(0.1mあたり15個以上に相当)であった。
〔比較例2〕
実施例20と同様の方法で外部離型剤による離型処理を行った板状金型を用意した。
(物品の製造)
前記用意した金型を用いた以外は、実施例1における「物品の製造」と同様に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を用いて、微細凹凸構造を表面に有する物品を得た。また、この活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)の押込み弾性率は、1948MPaであった。表3には、この活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)の組成および押込み弾性率を示した。
〔比較例3〕
第2の硬化性樹脂39として、下記のものを用いた以外は、比較例1と同じ方法で各工程を実施した。
(第2の硬化性樹脂39)
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸の縮合反応混合物(大阪有機化学工業社製、TAS)の45質量部、
1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(大阪有機化学社製、C6DA)の45質量部、
ラジカル重合性シリコーンオイル(信越化学工業社製、X−22−1602)の10質量部、
(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物(アクセル社製、INT−1856)の0.3質量部、
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア184)の3.0質量部、
ビス(2,4,6‐トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、イルガキュア819)の0.2質量部。
また、この第2の硬化性樹脂39の押込み弾性率は、1985MPaであった。表3にはこの第2の硬化性樹脂39の組成および押込み弾性率を記した。
〔比較例4〕
(物品の製造)
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物による金型の離型処理を行わなかった以外は、実施例1における「物品の製造」と同様に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)を用いて、微細凹凸構造を表面に有する物品を得た。表3には、この活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)の組成および押込み弾性率を示した。
〔評価〕
実施例1〜26、比較例1〜4で得られた物品については、下記の(1)〜(4)の評価を行った。
比較例1〜4で得られた物品については、下記の(2)〜(4)の評価を行った。
(1)の評価については、バッチ法についてはダミー賦形3で作製した物品を評価した。連続法については第1の硬化性樹脂を用いて200m賦形した後の物品を評価した。
(2)〜(4)の評価については、バッチ法については3回目の正規賦形で作製した物品を評価した。連続法については第2の硬化性樹脂を用いて200m賦形した後の物品を評価した。
評価結果を表1〜表3に示す。
(1)押込み弾性率:
押込み弾性率の測定には、超微小硬さ試験システム(フィッシャー社製、フィッシャースコープHM2000)を用いた。圧子としては、ビッカース四角錐(材質:ダイヤモンド)を用いた。物品から10mm×10mmのサンプルを切り出し、硬化樹脂層側を上面にしてスライドガラスに置き、サンプルに対して垂直に押し込んだときの押込み弾性率を測定した。具体的には、23℃恒温室にて下記の手順で測定を行った。
(1−1)負荷速度0.5mN/secで荷重10mNに達するまで荷重を負荷した。
(1−2)最大荷重が負荷された状態で15秒間保持した。
(1−3)除荷速度1.9mN/secで荷重0.4mNに達するまで荷重を除荷した。
(1−4)測定位置を変えながら、(1−1)〜(1−3)の一連の手順を繰り返し行い、2点の平均値を採用した。
(2)反射特性:
裏面を黒く塗った物品について、分光光度計(日立製作所社製、U‐4100)を用いて、入射角5°の条件で波長380nm〜780nmの間の相対反射率を測定した。550nmの反射率について下記の基準で評価した。
○:550nmの反射率が0.5%以下。
×:550nmの反射率が0.5%以上。
(3)表面特性:
物品の表面に1μLのイオン交換水を滴下し、自動接触角測定器(KRUSS社製)を用いて、θ/2法にて接触角を測定し、下記の基準で評価した。
○:水接触角120°〜140°未満。
×:水接触角140°以上または120°未満。
(4)外観評価:
バッチ法については実施例24の樹脂組成物を3回転写した後、連続法については第2の硬化性樹脂を用いて200m賦形後の正規賦形品を目視により評価した。
外観評価の基準は以下のとおりとした。
レベルA:外観欠陥の発生頻度が0.1mあたり0〜2個
レベルB:外観欠陥の発生頻度が0.1mあたり3〜14個
レベルC:外観欠陥の発生頻度が0.1mあたり15個以上
Figure 0004990414
Figure 0004990414
Figure 0004990414
表中の略号は、下記の通りである。
ATM−4E:エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルATM−4E)、
ATM−35E:エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業製、NKエステルATM−35E)、
TAS:トリメチロールエタン/アクリル酸/無水コハク酸の縮合反応物(大阪有機化学工業社製、TAS)、
U−2PPA:ウレタンアクリレート(新中村化学工業社製、NKオリゴU−2PPA)、
R−1150D:ウレタンアクリレート(第一工業製薬社製、ニューフロンティアR−1150D)、
A−BPE−10:エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(新中村化学工業社製、NKエステルA−BPE−10)、
M1200:ウレタンアクリレート(東亜合成社製、アロニックスM1200)、
M260:ポリエチレングリコールジアクリレート(東亜合成社製、アロニックスM260)、
x−22−1602:シリコーンジアクリレート(信越化学工業社製、x−22−1602)、
C6DA:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、
HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート、
Irg.184:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE(登録商標)184)、
Irg.819:ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGCURE(登録商標)819)、
INT1856:(ポリ)オキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物(アクセル社製、モールドウイズINT−1856)、
JP506H:(ポリ)オキシエチレンアルキルリン酸エステル化合物(城北化学社製、JP−506H)、
DSX:表面防汚コーティング剤(ダイキン工業社製、オプツールDSX)
A4300:ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製、コスモシャインA−4300、厚さ188μm)。
表1〜表3の結果から明らかなように、実施例1〜26においては、ダミー賦形によって十分に金型の離型処理がなされており、その後の正規賦形で得られた物品は良好な結果を示した。実施例12、16、20の3回目の正規賦形品の外観は、離型剤の塗布量が多くなっているために、全体に白味を帯びていたためランクCまたはランクBであったが、それぞれ15回、25回、10回と正賦形を繰り返すことで、反射特性および表面特性を満足するとともに、正規賦形品の外観がランクBまたはランクCといずれも1ランク良好な外観評価となっており、ダミー賦形により十分な離型処理がなされたと言える。
実施例19〜23においては、3回転写後の表面特性を満足しなかったものの、表2および表3記載の転写回数にて満足するものとなった。外観評価については、いずれもランクAまたはBと良好であった。
実施例20〜23においては、金型への外部離型剤処理を併用することにより、実施例16〜19において外部離型処理を行わなかった場合に比べて、概ね外観の評価が向上した。
比較例1〜4においては、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物と、賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とが同じ組成であるため実質的にはダミー賦形されておらず、良好な外観の物品(正規賦形品)が得られなかった。
比較例1および3においては、外部離型剤処理を行っているため、金型からの硬化樹脂の離型は比較的円滑に行えるものの、外観欠陥が多発した。
比較例2においては、正賦形3回目の表面特性が劣っており、外観レベルも欠陥の多いものとなった。転写を140回以上繰り返すことにより、物品表面に以降した外部離型剤が脱落するために表面特性は回復するものの、外観は向上しなかった。
比較例4においては、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化物の23℃における押込み弾性率が1000MPa超であり、かつ離型剤の量が少なすぎるため、金型の外部離型剤処理を行わなかったにも関わらず金型から基材と硬化樹脂のほとんどを離型することができたものの、ダミー賦形の際に型の微細凹凸中への残存が多発したために、正規賦形において評価に値する物品を得ることができなかった。
本発明の、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法は、反射防止物品、防曇性物品、防汚性物品、撥水性物品、細胞培養シート等の効率的な量産にとって有用である。
12 細孔(微細凹凸構造)
18 金型
20 金型
38 活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)(第1の硬化性樹脂)
39 活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(Y)(第2の硬化性樹脂)
40 物品
42 フィルム(基材)
44 硬化樹脂層
46 突起(凸部;微細凹凸構造)

Claims (12)

  1. 下記の工程(I)および(II)を有する、微細凹凸構造を表面に有する物品の製造方法:
    (I)金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、微細凹凸構造を表面に有する金型と、基材との間に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物とともに基材を剥離することによって、金型の表面を離型処理する工程;および
    (II)前記工程(I)に引き続き、前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは異なる賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、表面が離型処理された前記金型と、基材との間に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物とともに基材を剥離することによって、金型の微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造を表面に有する物品を得る工程。
  2. 前記工程(I)の前に前記金型を外部離型剤で処理する工程をさらに含む、請求項1記載の物品の製造方法。
  3. 前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、
    重合性化合物(A)と、
    活性エネルギー線重合開始剤(B)と、
    離型剤(C)とを含み、
    積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaである、請求項1記載の物品の製造方法。
  4. 前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、
    重合性化合物(A)と、
    活性エネルギー線重合開始剤(B)と、
    離型剤(C)とを含み、
    積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して前記金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜2000MPaである、請求項2記載の物品の製造方法。
  5. 前記離型剤(C)が、(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物である、請求項3または4に記載の物品の製造方法。
  6. 前記離型剤(C)が、前記外部離型剤と異なる離型剤である、請求項4記載の物品の製造方法。
  7. 前記外部離型剤が、加水分解性シリル基を有するフッ素化合物である、請求項2記載の物品の製造方法。
  8. 重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cm の活性エネルギー線を照射して硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が5〜1000MPaである金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物を剥離する、または
    重合性化合物(A)と、活性エネルギー線重合開始剤(B)と、離型剤(C)とを含み、積算光量1000mJ/cm の活性エネルギー線を照射して硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が5〜2000MPaである金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、外部離型剤で処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型の表面に供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物を剥離する、金型の離型処理方法。
  9. 請求項8に記載の離型処理方法によって表面が離型処理された、微細凹凸構造を表面に有する金型を用いて、前記微細凹凸構造に対応した微細凹凸構造を表面に有する物品を得る、物品の製造方法。
  10. 前記微細凹凸構造を表面に有する金型が、ロール状金型であり、前記ロール状金型の回転に同期して前記金型表面に沿って移動する帯状の基材との間に前記賦形用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を供給し、これに活性エネルギー線を照射して硬化させた後、前記金型の表面から前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物とともに基材を剥離する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の物品の製造方法。
  11. 微細凹凸構造を表面に有する金型の表面を離型処理するための活性エネルギー線硬化性樹脂組成物であって、
    重合性化合物(A)と、
    活性エネルギー線重合開始剤(B)と、
    離型剤(C)とを含み、
    積算光量1000mJ/cmの活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の23℃における押込み弾性率が、5〜1000MPaである、金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  12. 前記離型剤(C)が、(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル化合物である、請求項11に記載の金型表面離型処理用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
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