DD279251A1 - Verfahren zur herstellung haertbarer schichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung haertbarer Schichten, die aufgrund ihrer spezifischen Reaktivitaet als Schutzschichten, Klebstoffe, Resistmaterialien oder fuer optische Speichersysteme anwendbar sind. Es ist das Ziel der Erfindung, die extrem niedrige Volumenkontraktion polymerisierender Spiroorthoester-Systeme auszunutzen in Form thermisch oder photochemisch spannungsfrei vernetzender Schichten. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass eine Polymerschicht hergestellt wird, die Spiroorthoester-Strukturglieder und weitere Zusaetze enthaelt und als reaktive Schicht thermisch oder strahleniduziert vernetzt wird.

Description

CH₃J

₃ C-J-

0=c ⁿ ;. = ii, i:ii.₅, οιι.,χ (\=ιι_Γ/ οι),

.₅,

CH₃ O H-C-C — CH O-CH-R

H₂C—O ^N0-CH₂ Formell

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Zusätze Initiatoren, vorzugsweise Aryloniumsalze und/oder photoaktive Radikalbildner, beispielsweise Benzoinether, Benzilketal oder Benzpinakol, verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Zusätze radikalisch vernetzende Monomere, vorzugsweise 2,2-Bis-[4-(2-hydroxy-3-methacryloyloxypropoxy)phenyl]propan (Bis-GMA), Trimethyiolproparitri(meth)acryiat oder Pentaerythrittetra(meth)acrylat, verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Zusätze radikalisch und/oder kationisch polymerisierbar Monomere, vorzugsweise Oxirane, Dioxolane, Glycidyl(meth)acrylat oder Dioxolan(meth)acrylat, verwendet werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur He'stellung härtbarer Schichten mit Spiroorthoester-Strukturgliedern. Solche Schichten sind nach Hinzufügen von Zusätzen aufgrund ihrer spezifischen Reaktivität vielseitig einsetzbar.

Sie lassen sich anwenden als Schutzschichten für unterschiedlichste Werkstoffe, als Klebstoffe zum Fügen von Linsen oder anderen optischen Baugruppen oder als Resistmaterial.

Derartige reaktive Schichten (aktive Medien) finden daher vorrangig in der Elektrotechnik/Elektronik und in der feinmechanischoptischen Industrie Verwendung. Sie können gleichermaßen Bestandteil von Substratmaterialien für optische Speichersysteme (Plattenspeicher) sein, die in der Datentechnik zunehmend genutzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind keine Herstellungsverfahren für härtbare Schichten bekannt, die der Erfindung nahe stehen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die vorteilhaften Eigenschaften der Spiroorthoester, speziell die der Poly-Spiroorthoester, ohne nennenswerte Volumenkontraktion zu polymerisieren, auszunutzen und derartige Poly-Spiroorthoester in Form reaktiver Schichten anzuwenden, die thermisch oder strahlenchemisch spannungsfrei vernetzer. Es ist weiterhin Ziel der Erfindung, die positiven Eigenschaften von Epoxid-Spiroorthoester-Copolymeren, wie sie in der Patentschrift DD 203623 ausgeführt sind, hinsichtlich der ausgezeichneten Adhäsion beizubehalten, aber gleichzeitig die guten Fiirr.i.ildungseigenschaften der Polymere mit Spiroorihoester-Gruppen gemäß DD 233577 A1 für die Verwendung als rssktive Schicht auszunutzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, Poly-Spiroorthoester so zu verwenden, daß die volumenkontraktionsfrein Polymerisation der Spiroorthoester-Monomere und das gute Filmbildungs- und Adhäsionsverhalten der Polymere vereinigt werden in einer reaktiven Schicht (aktives Medium). Weiterhin s-.llen Schichten verwendet werden, in denen die Spiroorthoester-Eigenschaften vorteilhaft mit denen weiterer Sauerstoffheterocyclen und/oder filmbildender ungesättigter Monomerer kombiniert sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß härtbare Schichten hergestellt werden, die Spiroorthoester-Strukturglieder enthalten und nach Hinzufügen von Zusätzen in Form von Initiatoren und/oder Monomeren als reaktive Schichten verwendet und thermisch oder strahleninduziert ringöffnend vernetzt werden.

Das Einbringen der Spiroorthoester-Strukturglieder in die reaktive Schicht erfolgt in Form von Polymeren, vorzugsweise von Poly-Spiroorthoestern der Formel 1, deren Herstellung in DD 233577 A1 beschrieben ist.

O = V, " Il - II, CIL₅, CII₀X¹Cx = Rc, Cl),

C!l_o0(CII₂)₃CII_:3,

CiL, η cn₀ocii₀cii(cn.,)₀,

H C-C — "M O-CII-:: Cll_o0HuMiyl

II.,·: — '.) 'J-CiL, locniel i

Die Spiroorthcsster-Strukturglieder können aber auch im Prozeß des Schichtaufbaus unter Verwendung der zugehörigen monomeren 2-substituierten 8,8-Dimethyl-9-methacryloyloxy-1,4,6-trioxa-spiro[4.4]nonane, deren Synthese in DD 223715 A1 und DD-WP C 07 D/302 737 4 beschrieben ist, in die reaktive Schicht eingebracht werden.

Die härtbaren Schichten enthalten als Zusätze Initiatoren, die bei Einwirkung von Wärme oder Strahlung die Vernetzung der Schichten bewirken.

Als Initiatoren werden vorzugsweise Aryloniumsalze, beispielsweise Diaryliodonium- oder Triarylsulfonii msalze allein oder in Anwesenheit von Rauikalbildern, beispielsweise Benzpinakol, Benzoinethern oder Benzilketal, verwendet. Vorteilhaft enthalten die härtbaren Schichten 1-5Ma.-% der genannten Initiatoren.

Als radikalisch vernetzende Monomere werden vorzugsweise Trimethylolpropantri(meth)acrylat oder Pentaerythritte'ira(meth)acrylat allein oder in Kombination mit 2,2-Bis[4-(2-hydroxy-3-methacryloyloxypropoxy)phenyl|propan (Bis-GMA) verwendet. Die Verwendung erfolgt vorteilhaft als Lösung in monomeren (2-substituierten) 8,8-Dimothyl-9-methacryloyloxy-1,4,6-trioxaspiro[4.4]nonanen. Diese Lösungen werden auf geeignete Träger aufgebracht und durch kurzzeitige radikalisch-vernetzende Copolymerisation in Form einer reaktiven Schicht mit Spiroorthoester-Strukturgliedern fixiert. Als radikalisch und/oder kationisch polymerisierbare Monomere werden vorzugsweise Oxirane, Dioxolane, Dioxo!an(meth)acrylat oder Glycidyl(meth)3crylat aliein oder kombiniert verwendet. Die Verwendung erfolgt vorteilhaft in der Form, daß Polymere der Formel 1 in diesen Monomeren gelöst und diese Lösungen zur Filmbildung verwendet werden.

Zur Erzeugung härtbarer Schichten in Form von Filmen können beispielsweise Lösungen der beteiligten Komponenten in Aceton, Dichlormethan, Toluen u.a. verwendet werden. Die Härtung erfolgt in der Weise, daß die Schichten mit Licht der Wellenlänge 250-420nm bestrsMt werden. Die Schichten sind dann an den durch Licht getroffenen Stellen vernetzt, und unlöslich.

Die Bestrahlungszaiten betragen 3-5 min, wenn die Polymere der Formel 1 allein verwendet werden. Sie verkürzen sich drastisch (Sekundenbereich), wenn Oxirane, beispielsweise Diandiglycidylether, in der Schicht enthalten sind oder wenn die Schicht Bis-GMA und/oder Trimethylolpropantri(meth)acrylat beziehungsweise Pentaerythrittetra(meth)acryla'( enthält.

Wenn es für die Anwendung erforderlich ist, können die unbelichteten Stellen der härtbaren Schichten abgelöst werden. Die Vernetzung kann bei der erfindungsgemäßen Verwendung auch thermisch, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 80-120°C, erfolgen. Das Verfahren zur Herstellung härtbarer Schichten soll nachstehend an 3 Beispielen erläutert werden.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

1,0g Polymer der Formell (R = CH₂OPhenyl) werden zusammen mit 2 Ma.-%Dito!yliodonium-totrafiuoroborat und 5Ma.-% Benzildimethylketal in 9,0g AZ-Lösungsmittel gelöst. Mit dieser Lösung wird auf einer chrombedampften Glasplatte ein Film Hergestellt. Der Film wird durch eine Maske 5min mit dem ungefilterten Licht einer Quecksilberhochdrucklampe HBO 2OC bestrahlt. An den bestrahlten Stellen wird die reaktive Schicht vernetzt und auf dem Film wird die Abbildung der Maske sichtbar. Die unvernetzten Stellen des Films lassen sich mit Aceton, Toluen o. ä. Lösungsmitteln weglösen.

Bei spiel 2

1,5ρ Polymer der Formel 1 |R = CH₂OCH₂CH(CHj)₂), 1,0g Diandiglycidylether und 2,5g 2-lsobutoxymethyl-8,8-dimethyl-9-methacryloyloxy-1,4,6-trioxaspiro[4.4)nonan werden in dor Wärme homogen ineinander gelöst. Vor der Verwendung werden 3Ma.-% Ditolyliodonium-hexafluoroantimonat zugesetzt. Die Mischung wird als dünne Schicht zwischen Quarz/Quarz, Glas/ Metall oder Metall/Metall gebracht und durch 5minütiges Bestrahlen mit dem ungefilterten Licht einer HBO 200 oder bei nichttransparenten Fügeteilen durch Erwärmen auf 100°C vernetzend ausgehärtet. Die Fügeteile sind dann fest miteinander verbunden.

Beispiel 3

1,0g 2-Methyl-8,8-dimethyl-9-methacn/ioyloxy-1,4,6-trioxaspiro[4.4]nonan werden mit einer Mischung aus 10g Pentaerythrittetraacrylat/Triglycolbisacrylat (im Verhältnis 1:1) zu einer homogenen Lösung aufbereitet und mit 0,1 g Ditolyliodonium-hexafluoroantimonat und 1,0g Benzildimethylketal versetzt. Die viskose Lösung wird bis zur vollständigen Auflösung der Initiatoren gerührt und ist danach einsatzfähig Die Bestrahlungszeit zur Fixierung einer daraus hergestellten Schicht beträgt 10s. Die vollständige Vernetzung der Spiroorthoester-Strukturglieder erfolgt durch zusätzliche Bestrahlung oder Temperung bei 80°C.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung härtbarer Schichten, gekonnzeichnet dadurch, daß sie Spiroorthoester-Strukturglieder enthalten und nach Hinzufügen von Zusätzen in Form von Initiatoren und/oder Monomeren als reaktive Schichten verwendet und thermisch oder strahleninduziert ringöffnend vernetzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Spiroorthoester-Strukturglieder Polyspiroorthoester, vorzugsweise Polymere der Formel 1, verwendet werden