DE102005025636A1

DE102005025636A1 - Gussartikel aus Methacryl-Harz mit feiner Oberflächenstruktur und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102005025636A1
Application number: DE102005025636A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Higuchi; Yoshiaki Maeno; Kazuaki Someya; Yoshihide Niihama Amekawa; Nissho Yao Iwamoto
Original assignee: MSK CO; Sanyo Electric Co Ltd; Sumitomo Chemical Co Ltd; Sanyo Mavic Media Co Ltd; MSK Japan Co Ltd
Current assignee: MSK CO; Sanyo Electric Co Ltd; Sumitomo Chemical Co Ltd; Sanyo Mavic Media Co Ltd; MSK Japan Co Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-01-19
Also published as: TW200540449A; JP2005345890A; CN1721881A; US20050288469A1; KR20060048107A

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Gussartikels (30) aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur (30a) mit einem hohen Höhe-Breite-Verhältnis. Das Verfahren umfasst Einspritzen einer Zusammensetzung in eine Zelle (27) oder einen Hohlraum (26), der mit einem negativen Muster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur versehen ist, und Festwerdenlassen der Zusammensetzung in der Zelle oder dem Hohlraum durch Polymerisation. Die Zusammensetzung enthält Komponenten A, B und C. DOLLAR A A: ein ungesättigtes Monomergemisch, das 20 bis 90 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit Methylmetharcylat als Hauptbestandteil und 10 bis 80 Gew.-% eines ungesättigten Monomers enthält, das wenigstens zwei polymerisierbare Doppelbindungen in einem Molekül hat; DOLLAR A B: ein Polymer eines ungesättigten Monomers mit Methylmethacrylat als Hauptbestandteil, wobei das Polymer 20 bis 100 Gew.-% von teilweise kreuzvernetzten Polymerpartikeln und 0 bis 80 Gew.-% von nicht kreuzvernetzten Polymerpartikeln enthält; und DOLLAR A c: ein Polymerisationsinhibitor.

Description

Die vorliegende Erfindung basiert auf und beansprucht die Priorität der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-167208, eingereicht am 4. Juni 2004, deren gesamter Inhalt hier als Bezug enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur zur Realisierung einer gewünschten optischen Eigenschaft, wie beispielsweise als Entspiegelung, Polarisationstrennung oder dergleichen, und ein Herstellungsverfahren hierfür.

Herkömmlicherweise sind optische Elemente mit Entspiegelungs-(AR)-Funktion für elektronische Anzeigevorrichtungen verwendet worden, und optische Elemente mit Polarisationstrennfunktion sind für optische Aufnahmevorrichtungen verwendet worden, die Information auf einer optischen Platte aufnehmen oder Information regenerieren, die auf der optischen Platte aufgezeichnet ist. Die offengelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nrn. 11-312330 und 2000-76685 beschreiben herkömmliche optische Elemente mit einer Mehrschichtfilmstruktur, die mehrere Filme aufweist, welche auf ein Substrat laminiert sind.

Im Allgemeinen haben Mehrschichtfilme in einer Mehrschichtfilmstruktur voneinander unterschiedliche Brechungsindizes. Die gewünschten optischen Funktionen, wie beispielsweise die AR-Funktion oder Polarisationstrennfunktion können durch umfassende optische Eigenschaften der Mehrschichtfilme erzielt werden.

Die AR-Funktion ist eine Funktion, die die Reflexion oder Streuung von auftreffendem Licht unterdrücken kann und die Lichtdurchlässigkeit eines optischen Elementes verbessern kann. Wenn beispielsweise Licht von außen (auftreffendes Licht) an der Anzeigeoberfläche eines Mobiltelefons oder Computers reflektiert oder gestreut wird, tritt ein Phänomen der Verringerung der Sichtbarkeit auf, das heißt Reflexion. Demgemäß ist es bei Anzeigevorrichtungen üblich, das Reflexionsvermögen an der Anzeigeoberfläche zu senken und dadurch die Reflexion oder Streuung von auftreffendem Licht zu vermeiden.

Die Polarisationstrennfunktion ist eine Funktion des Trennens von P-polarisiertem Licht von S-polarisiertem Licht, die zueinander rechtwinklige Polarisationsebenen haben, indem nur ein polarisiertes Licht durch das optische Element von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht hindurchgehen darf und das anders polarisierte Licht reflektiert wird.

Selbst bei optischen Elementen, die eine Mehrschichtfilmstruktur, wie beispielsweise optische Filter, Phasendifferenzplatten oder dergleichen haben, welche umfassende optische Eigenschaften des Mehrschichtfilms verwenden, können die gewünschten optischen Eigenschaften realisiert werden.

Bei einem herkömmlichen optischen Element mit einer Mehrschichtfilmstruktur kann die gewünschte optische Eigenschaft erzielt werden, indem die Dicke jedes Films, welcher die Mehrschichtfilmstruktur bildet, eingestellt wird. Es ist jedoch schwierig, die Dicke jedes Films geeignet einzustellen. Es können in Abhängigkeit von den Filmausbildungsbedingungen Unregelmäßigkeiten in dem Brechungsindex verursacht werden. Demgemäß kann die gewünschte optische Eigenschaft nicht immer erhalten werden. Zusätzlich sind die Filmmaterialien zum Ausbilden der Mehrschichtfilme begrenzt, und die Gestaltung der optischen Elemente hat einen geringen Freiheitsgrad.

Kürzlich ist es durch den Fortschritt der Halbleiterbearbeitungstechnik oder der Elektronenstrahlverarbeitungstechnik möglich geworden, eine Feinbearbeitung oder einen Feinguss mit einer Präzision im Bereich von der Wellenlänge des Lichtes oder darunter, nämlich im Sub-μm-Bereich durchzuführen. Es ist möglich, verschiedene feine Strukturen oder feine Muster auszubilden, um einer Oberfläche eines optischen Elementes (Substrat) durch Feinbearbeitung verschiedene optische Eigenschaften zu verleihen. Unter gegebenen Umständen wird derzeit das folgende Verfahren vorgeschlagen. Es wird ein Substrat, auf welchem eine feine Struktur oder ein feines Muster ausgebildet ist, als ein Original verwendet. Durch ein Elektrogieß-(Elektroform)-Verfahren wird eine Form (Schablone) hergestellt. Transparente optische Kunststoffelemente werden bei niedrigen Kosten durch Spritzgießen oder Druckgießen innerhalb dieser Form massenproduziert. Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-201746 schlägt ein Verfahren vor, bei dem eine Form, die mit einer feinen Struktur ausgebildet ist, an einer Pressmaschine montiert wird, die Form in einer flachen, transparenten Kunststoffplatte kontakt-gebondet wird und dadurch die feine Struktur oder das feine Muster auf die flache transparente Kunststoffplatte übertragen wird.

Um die gewünschte optische Eigenschaft zu erhalten, ist es notwendig, eine feine Struktur oder ein feines Muster auszubilden, das jeweils ein hohes Höhe-Breite-Verhältnis hat, um nämlich die feine Struktur oder das feine Muster tiefer als die Tiefe des sich wiederholenden Rastermaßes auszubilden. Es ist jedoch technisch schwierig, eine feine Struktur mit einem hohen Höhe-Breite-Verhältnis (aspect ratio) in der Sub-μm-Größenordnung durch ein herkömmliches Spritzgießverfahren oder Druckformen auszubilden. In dem in der oben angegebenen offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2001-201746 beschriebenen herkömmlichen Verfahren ist die Höhe jedes Vorsprungs, der an der Form vorgesehen ist, 0,9 μm, während die Höhe des Vorsprungs, der auf die flache Platte (Tiefe der Aussparung) übertragen wird, gleich 0,8 μm ist. In diesem Fall beträgt die Musterübertragungswiedergabegüte (Musterübertragungsgenauigkeit) nur 88,9 %. Eine herkömmliche Feinbearbeitung zur Ausbildung einer Struktur im Sub-μm-Bereich senkt ferner die Musterübertragungswiedergabegüte. Die Erfinder haben untersucht und bestätigt, dass, wenn eine Feinstruktur in der Sub-μm-Größenordnung durch ein herkömmliches Formverfahren übertragen wird, die Musterübertragungswiedergabegüte bei Spritzgießen in den Bereich von ungefähr 70 bis 80 % fällt, die Musterübertragungswiedergabegüte bei Druckformen in den Bereich von ungefähr 80 bis 90 % fällt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Gussartikel aus Methacrylharz mit feiner Oberflächenstruktur und mit hoher Genauigkeit und mit ausgezeichneter Massenproduktionsfähigkeit zu schaffen und ein Verfahren zum Herstellen des Gussartikels zu schaffen.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur geschaffen. Die feine Oberflächenstruktur wird durch Polymerisieren einer Zusammensetzung in einer Zelle oder einem Hohlraum, der eine innere Oberfläche mit einem Negativmuster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur hat, nach dem Einleiten der Zusammensetzung in die Zelle oder den Hohlraum geschaffen. Die Zusammensetzung enthält die folgenden Komponenten A, B und C:

(A) 30 bis 60 Gewichtsteile eines ungesättigten Monomergemisches, wobei das Gemisch 20 bis 90 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit Methylmethacrylat als Hauptbestandteil enthält und 10 bis 80 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit wenigstens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen in einem Molekül hat;
(B) 40 bis 70 Gewichtsteile der Partikel, die aus einem Polymer eines ungesättigten Monomers bestehen, enthalten Methylmethacrylat als Hauptbestandteil, wobei die Partikel 20 bis 100 Gew.-% von teilweise quervernetzten Polymerpartikeln und 0 bis 80 Gew.-% nicht quervernetzten Polymerpartikeln enthalten; und
(C) 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines Polymerisationsinitiators pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der vorstehend genannten Bestandteile A und B.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gussartikels aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur. Das Verfahren umfasst Einleiten einer Zusammensetzung in eine Zelle oder einen Hohlraum mit einer Innenoberfläche mit einem Negativmuster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur und Polymerisieren der Zusammensetzung in der Zelle oder dem Hohlraum. Die Zusammensetzung enthält die folgenden Komponenten A, B und C:

(A) 30 bis 60 Gewichtsteile eines ungesättigten Monomergemisches, wobei dieses Gemisch 20 bis 90 Gew.-% eines ungesättigten Monomers, das Methylmethacrylat als Hauptbestandteil enthält, und 10 bis 80 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit wenigstens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen in einem Molekül enthält;
(B) 40 bis 70 Gewichtsteile der Partikel, die aus einem Polymer eines ungesättigten Monomers bestehen, enthalten Methylmethacrylat als Hauptbestandteil, wobei die Partikel 20 bis 100 Gew.-% von teilweise quervernetzten Polymerpartikeln und 0 bis 80 Gew.-% nicht quervernetzten Polymerpartikeln enthalten; und
(C) 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines Polymerisationsinitiators pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der vorstehend genannten Bestandteile A und B.

Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der begleitenden Figuren hervor, die Beispiele der Prinzipien der Erfindung darstellen.

Die Erfindung, zusammen mit den Aufgaben und Vorteilen derselben, ist am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen zu verstehen, in welchen zeigt:

1A bis 1D schematische Querschnittsansichten eines Verfahrens zum Herstellen eines Originals, das bei der Herstellung eines Gussartikels aus Methacrylharz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

2A bis 2C schematische Querschnittsansichten eines Verfahrens zum Herstellen eines Originals, und 2D eine schematische perspektivische Ansicht des Originals;

3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Form unter Verwendung eines Originals;

4 eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen einer Zelle;

5 eine perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen einer Zelle zeigt;

6 eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen einer Zelle;

7 eine Draufsicht auf 6;

8 eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Herstellen einer Zelle;

9 eine Ansicht im Schnitt der Zelle entlang der Linie 9-9 in 8;

10 eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Einspritzen eines Monomergemisches;

11 eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Polymerisieren eines Monomergemisches;

12 eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Herausnehmen eines Gussartikels aus Methacrylharz aus einer Zelle;

13 eine schematische perspektivische Ansicht eines Gussartikels aus Methacrylharz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

14 eine Ansicht im Schnitt durch den Gussartikel entlang der Linie 14-14 in 13;

15 eine grafische Darstellung der Beziehung des Reflexionsvermögens und der Wellenlänge, bezogen auf einen Gussartikel aus Methacrylharz gemäß der ersten Ausführungsform und ein herkömmliches optisches Element, das einen reflexmindernden Mehrschichtfilm hat;

16 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Gussartikels aus Methacrylharz gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

17 eine Ansicht im Schnitt einer Zelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

18 eine Ansicht im Schnitt eines modifizierten Beispiels einer Zelle;

19 eine perspektivische Ansicht eines modifizierten Beispiels einer großen Zelle;

20 eine schematische Darstellung einer fortlaufenden Gießvorrichtung zum Durchführen einer Gießpolymerisation;

21A eine Teilseitenansicht eines Originals des modifizierten Beispiels;

21B eine perspektivische Teilansicht eines Originals des modifizierten Beispiels;

22 ein Verfahren zum Ausbilden einer Form durch Gießen unter Verwendung des Originals gemäß 21A;

23 eine Ansicht im Schnitt durch einen Gussartikel, der unter Verwendung der Form gemäß 22 ausgebildet ist;

24 ein Behälter, der eine Harzzusammensetzung aufnimmt;

25A bis 25C ein Druckformverfahren für ein halbfestes Gussmaterial; und

26A bis 26B ein Spritzgussverfahren des halbfesten Gießmaterials.

Es werden nun ein Gussartikel aus Methacrylharz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dessen Herstellungsverfahren beschrieben.

Der Gussartikel aus Methacrylharz gemäß der ersten Ausführungsform hat eine Oberflächenstruktur, die mit sehr hoher Genauigkeit ausgebildet ist, um den wirksamen Brechungsindex des Gussartikels aus Harz zu ändern. Die feine Oberflächenstruktur schafft eine Gussartikel mit einer hohen AR-(Reflexminderungs- oder Nicht-Reflexions)-Funktion.

Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des Gussartikels beschrieben.

Das Verfahren zum Herstellen des Gussartikels gemäß der ersten Ausführungsform hat die folgenden fünf Hauptschritte. Bei der ersten Ausführungsform wird ein diskontinuierliches Gussverfahren verwendet, bei dem das Gießen wiederholt in wenigstens einer Zelle durchgeführt wird, die durch zwei oder mehr flache Platten begrenzt ist, welche parallel zueinander angeordnet sind.

Schritt 1: Es wird eine Zelle 27 (9) mit einem Hohlraum 26 gebildet. Die Zelle 27 hat wenigstens eine Innenfläche, die mit einem negativen (umkehrten) Muster entsprechend der gewünschten feinen Oberflächenstruktur versehen ist.

Schritt 2: Es wird eine Harzzusammensetzung (Fluid oder Sirup) M, die die Komponenten A, B, C enthält, in die Zelle 27 eingespritzt (10).

Komponente A: 30 bis 60 Gewichtsteile eines ungesättigten Monomergemisches. Das Gemisch enthält ein ungesättigtes Monomer A1 mit Methylmethacrylat als Hauptkomponente und ein ungesättigtes Monomer A2 mit wenigstens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen in einem Molekül. In der Beschreibung kann das ungesättigte Monomer A2 auch als polyfunktionales ungesättigtes Monomer bezeichnet werden. Die Komponente A enthält 20 bis 90 Gew.-% des Monomers A1 und 10 bis 80 Gew.-% des Monomers A2.

Komponente B: 40 bis 70 Gewichtsteile Polymerpartikel ungesättigter Monomere. Die ungesättigten Monomere enthalten Methylmethacrylat als Hauptbestandteil. Die Partikel enthalten 20 bis 100 Gew.-% teil-kreuzvernetzte Polymerpartikel und 0 bis 80 Gew.-% nicht-kreuzvernetzte Polymerpartikel.

Komponente C: Ein radikaler Polymerisationsinitiator. Die Menge des radikalen Polymerisationsinitiators ist pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge der Komponenten A und B auf 0,1 bis 5 Gewichtsteile eingestellt.

Schritt 3: Die eingespritzte Kunstharzzusammensetzung M wird in der Zelle 27 für eine Weile aufgenommen (abgelagert), um die Vermischung der Harzzusammensetzung zu beschleunigen.

Schritt 4: Die Harzzusammensetzung M wird der Polymerisationsreaktion in der Zelle 27 unterzogen (11). Die Harzzusammensetzung M wird durch die Polymerisationsreaktion fest. Durch das Festwerden wird ein Gussartikel erzeugt.

Schritt 5: Der Gussartikel wird aus der Zelle 27 herausgenommen. Der Gussartikel wird in die gewünschte Größe geschnitten, falls dies erforderlich ist (12 und 13).

Zunächst werden die vorbereitenden Schritte zur Herstellung einer Form mit einem Negativmuster, die vor dem Schritt 1 durchgeführt werden, anhand der 1 bis 3 beschrieben. Die vorbereitenden Schritte umfassen die folgenden Schritte a1 und b1.

a1: Auf die Oberfläche eines Substrats wird ein Resist aufgebracht, um ein Muster zu zeichnen und zu entwickeln, das eine feine Struktur hat, und dann wird eine genaue Maske geformt. Ein Basismaterial wird unter Verwendung der Maske geätzt, um ein Original (Schablone) 13 mit der vorstehenden Feinstruktur herzustellen (1 und 2)
b1: Unter Verwendung des Originals 13 wird eine Formplatte 14, die als eine Stempelform zum Ausbilden der Feinstruktur verwendet wird, durch Elektrogießen hergestellt (3).

Im Schritt a1 wird ein Resist 11 auf ein Substrat 10 aufgebracht, bestehend aus beispielsweise Silizium (Si), Quarz oder dergleichen, wie dies in der 1A gezeigt ist. Auf das Resist 11 wird ein Muster mit einer feinen Struktur durch Elektronenstrahlzeichnen, Interferenzbelichtung mit zwei Lichtströmen oder dergleichen gezeichnet, worauf ein Entwickeln folgt, um das in der 1B gezeigte Resistmuster zu bilden.

Als Nächstes wird, wie in der 1C gezeigt, eine Dampfabscheidung von Chrom (Cr) von der Oberseite des Resistmusters her durchgeführt. Durch das Abheben bleibt nur ein Chromfilm 12 bestehen. Darauf folgend wird das Resist 11 entfernt, um auf dem Substrat 10 eine Chrommaske 12a zu bilden, wie dies in der 1D gezeigt ist. Das Muster der Maske 12a ist ein feines Muster in der Sub-μm-Größenordnung von nicht größer als der Wellenlänge von sichtbarem Licht. Bei einer Ausführungsform ist das Muster der Maske 12a ein zweidimensionales Muster (matrixartiges Muster) mit einem sich wiederholenden Abstand P von 250 nm bis 300 nm, von der Oberfläche aus betrachtet.

Danach wird die Oberfläche 10a des Substrats 10 unter Verwendung der Chrommaske 12a geätzt. Bei der ersten Ausführungsform wird das Substrat 10 durch reaktives Ionenätzen mit einem Reaktionsgas geätzt. Als Reaktionsgas ist es möglich, ein Gasgemisch aus C₄F₈ und CH₂F₂ in dem vorbestimmten Verhältnis oder CHF₃ zu verwenden. Im Fall der Verwendung des Gasgemisches von C₄F₈ und CH₂F₂ sind die Ätzbedingungen wie folgt.

Gasdruck:	0,5 Pa
Antennenleistung:	1500 W
Vorspannungsleistung:	450 W
C₄F₈/CH₂F₂:	16/14 sccm
Ätzzeit:	60 Sekunden

Die Antennenleistung bezieht sich auf eine elektrische Hochfrequenzleistung, die an eine Antenne in einem Ätzgerät zur Plasmaerzeugung angelegt wird. Die Vorspannungsleistung bezieht sich auf eine elektrische Hochfrequenzleistung, die zum Ziehen des Plasmas auf das Substrat 10 angelegt wird. Der Mischungsanteil von CH₂F₂ in dem Reaktionsgas ist im Bereich von 10 bis 50 % einstellbar. Wenn der Mischungsanteil von CH₂F₂ unter 10 % ist, wird der Winkel der durch das Ätzen geformten Aussparung zu groß, und das Länge-Breite-Verhältnis des Vorsprunges ist nicht größer als 1,0. Wenn im Gegensatz hierzu der Gemischanteil von CH₂F₂ größer als 50 % ist, wird die durch das Ätzen gebildete Aussparung eine U-förmige Aussparung mit einer gekrümmten Bodenfläche.

Die 2A bis 2C zeigen das schrittweise Ätzen des Substrates 10. Mit fortschreitendem Ätzen wird nicht nur die Oberfläche der Chrommaske 12a freigelegt, sondern es wird die Chrommaske 12a auch graduell geätzt, so dass ihr Durchmesser verkleinert wird. Zum Schluss wird auf der Oberfläche des Substrats 10 eine feine Oberflächenstruktur mit einer reflexmindernden Funktion mit konischen Vorsprüngen (Rundkonus) 10b mit einem vorbestimmten spitzen Winkel (Verjüngungswinkel) auf der Oberfläche des Substrats 10 ausgebildet. Bei der ersten Ausführungsform sind die Ätzbedingungen, bei denen im Reaktionsgas der Mischungsanteil von CH₂F₂ enthalten ist, so bestimmt, dass die Höhe T1 des Vorsprungs 10b 300 bis 500 nm beträgt. Das Rastermaß P1 des Vorsprungs 10b entspricht dem Rastermaß P in der 1D.

Durch die vorstehenden Abläufe wird das Original 13 mit der feinen Oberflächenstruktur, wie in 2D gezeigt, hergestellt.

Als Nächstes wird, wie in 3 gezeigt, die Formplatte 14 unter Verwendung des Originals hergestellt (Schritt b1). Die Formplatte 14 wird beispielsweise beim Elektroformvorgang unter Verwendung von Nickel (Ni) hergestellt.

Bei der ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf das Original 13 ein dünner Nickel(Ni)-Film durch ein Zerstäubungsverfahren hergestellt, so dass er eine Filmdicke von mehreren hundert Ångström hat, um einen leitfähigen Film zu bilden. Als Nächstes wird der leitfähige Film, der aus dünnem Nickelfilm besteht, direkt einem Nickel-Elektroformen unterzogen, um in eine Nickelmetallschicht zu laminieren. Die laminierte Metallschicht wird vom Original 13 gelöst, um die Formplatte 14 zu erhalten.

Beim Elektroformen wird die Umkehrstruktur (Negativmuster) der feinen Struktur (des feinen Musters) des Originals 13 präzise auf die Formplatte 14 übertragen. In der folgenden Beschreibung wird das Negativmuster manchmal als Umkehrmuster bezeichnet.

Wie vorstehend beschrieben, wird vor dem Schritt 1 die Formplatte 14 mit dem Negativmuster hergestellt, und dadurch können die darauf folgenden Schritte nach dem Schritt 1 wirksam ausgeführt werden.

Als Nächstes wird anhand der 4 bis 9 der Schritt (Schritt 1) zum Ausbilden der Zelle 27, die mit dem Negativmuster versehen ist, beschrieben.

Bei der ersten Ausführungsform wird die Zelle 27, bei der der Hohlraum 26 durch zwei Formteile (flache Platten) 20 und 22 begrenzt ist, gebildet. Die flachen Platten 20, 22 bestehen vorzugsweise aus Glas oder einem Metallmaterial mit einem Korrosionswiderstand gegenüber der Harzzusammensetzung M, die aus Methylmethacrylat als wesentlichem Bestandteil besteht. Bei der ersten Ausführungsform ist die Dicke jeder der flachen Platten 20, 22 ungefähr 2,0 bis 5,0 cm in Abhängigkeit von der Dicke des Gussartikels aus Methacrylharz.

4 ist eine explosionsartige perspektivische Ansicht, die das Befestigen der Formplatte 14 an einer der zwei flachen Platten, welche die Zelle 27 bilden, zeigt.

Wie in der 4 gezeigt, ist die Formplatte 14 an der ersten flachen Platte 20 befestigt. Die Größe der ersten flachen Platte 20 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Größe der Formplatte 14. In jeder Ecke der flachen Platte 20 ist ein Schraubloch 20a zur Befestigung der Formplatte 14 ausgebildet. In jeder Ecke der Formplatte 14 ist ein offenes Loch (Durchgangsloch) 14a entsprechend dem Schraubloch 20a ausgebildet. Die Formplatte 14 ist an der Oberseite der flachen Platte 20 so montiert, dass die Oberfläche, an der das Negativmuster (Aussparung 14b) ausgebildet ist, frei liegt, und eine Schraube 21 ist in das offene Loch 14a der Formplatte 14 und das entsprechende Schraubloch 20a der flachen Platte 20 eingeschraubt, um die Formplatte 14 an der flachen Platte 20 zu befestigen. Durch diese Befestigung ist die flache Platte 20 mit integralem Negativmuster hergestellt.

Danach wird auf die Oberfläche der flachen Platte 20, genau die Oberfläche, auf der das Negativmuster (Aussparung 14b) der Formplatte 14 ausgebildet ist, eine Beschichtungszusammensetzung zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht auf der Oberfläche des Gussartikels aus Methacrylharz aufgebracht (nicht dargestellt). Bei der ersten Ausführungsform ist die Hauptkomponente (Hauptbestandteil) dieser Beschichtungszusammensetzung eine aushärtbare Verbindung zum Schützen der feinen Oberflächenstruktur. Die aushärtbare Verbindung wird durch Bestrahlung mit Strahlen, wie beispielsweise Ultraviolettstrahlen oder durch Erwärmen mit warmer Luft, warmem Wasser oder einer Heizquelle, wie beispielsweise einer Infrarot-Heizvorrichtung oder dergleichen, ausgehärtet, um einen Film mit kratzfesten Eigenschaften auszubilden. Ferner können leitfä hige feine Partikel, die antistatische Eigenschaften realisieren können, ein Lösungsmittel, das die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung einstellen kann, oder ein Zusatz, wie beispielsweise ein Aushärtkatalysator oder dergleichen, der aushärtbaren Verbindung zugefügt sein.

Nicht begrenzende Beispiele der aushärtbaren Verbindung können umfassen Acrylat, Urethanacrylat, Epoxyacrylat, carboxylgruppen-modifiziertes Epoxyacrylat, Polyesteracrylat, Acrylat vom Copolymerisationstyp, alicyclische Epoxidharze, Glycidyletherepoxidharze, Vinyletherverbindung und Oxetanverbindungen. Unter diesen sind Beispiele der aushärtbaren Verbindungen, die den Filmen hohe kratzfeste Eigenschaften verleihen können, aushärtbare Verbindungen vom radikalen Polymerisationstyp, wie beispielsweise polyfunktionale Acrylatverbindungen, polyfunktionale Epoxidacrylatverbindungen oder dergleichen, und aushärtbare Verbindungen vom thermischen Polymerisationstyp, wie beispielsweise Alkoxysilan, Alkylalkoxysilan oder dergleichen. Diese aushärtbaren Verbindungen können einzeln oder in Kombination mit der Anzahl Verbindungen verwendet werden.

Unter den vorstehend genannten aushärtbaren Verbindungen sind bevorzugte Beispiele derselben Verbindungen, die wenigstens drei (Meth)acroyloxygruppen in einem Molekül haben, beispielsweise Polymethacrylate eines wenigstens dreiwertigen oder polyvalenten Alkohols, wie beispielsweise Trimethylolpropantrimethacrylat, Trimethylolethantrimethacrylat, Glycerintrimethacrylat, Pentaglyceroltrimethacrylat, Pentaerythritoltri- oder Tetramethacrylat, Dipentaerythritoltri-, Tetra-, Penta- oder Hexamethacrylat und Tripentaerythritoltetra-, Penta-, Hexa- oder Heptamethacrylat; Urethanmethacrylate mit wenigstens drei (Meth)acryloyloxygruppen in einem Molekül, was erhalten werden kann, indem eine Verbindung wenigstens zwei Isocyanatgruppen an einem Molekül haben darf, um mit einem Methacrylatmonomer, das eine Hydroxylgruppe hat, reagieren kann, und zwar in einem solchen Verhältnis, dass die Hydroxylgruppe in einer Menge äquimolar oder stärker basierend auf einer Isocyanatgruppe (beispielsweise ergibt die Reaktion von Diisocyanat und Pentaerythritoltrimethacrylat 3 bis 6 funktionale Urethanmethacrylate); und Trimethacrylat von Tris(2-hydroxyethyl)iso-cyanursäure.

Als aushärtbare Verbindung können die vorstehend beschriebenen Monomere so, wie sie sind, oder als Oligomere, dergestalt, dass ihr Dimer oder Trimer verwendet wird, oder als Kombination aus Monomer und Oligomer, verwendet werden.

Die Verbindungen mit wenigstens drei (Meth)acroyloxygruppen werden in einer Menge von vorzugsweise nicht unter 50 Gewichtsteilen, insbesondere nicht unter 60 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen festen Komponenten in der Beschichtungszusammensetzung verwendet. Wenn der Gehalt an aushärtbaren Verbindungen mit wenigstens drei (Meth)acroyloxygruppen unter 50 Gewichtsteilen liegt, ist die Oberflächenhärte wahrscheinlich nicht genügend.

Der Begriff "(Meth)" bedeutet "Acryl" oder "Methacryl".

Nicht begrenzende Beispiele für leitfähige anorganische Partikel, die Filmen antistatische Eigenschaften verleihen können, können umfassen: antimondotiertes Zinnoxid, phosphordotiertes Zinnoxid, Antimonoxid, Zinkantimonat, Titanoxid, ITO (Indiumzinnoxid) und dergleichen. Der Partikeldurchmesser der leitfähigen, anorganischen Partikel, der zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von dem Typ der Partikel bestimmt werden kann, beträgt üblicherweise nicht mehr als 0,5 μm. Vom Standpunkt der antistatischen Eigenschaften und der Transparenz eines Films mit kratzfesten Eigenschaften aus betrachtet, ist der mittlere Partikeldurchmesser vorzugsweise nicht unter 0,001 μm und nicht größer als 0,1 μm. Wenn der mittlere Partikeldurchmesser der leitfähigen, anorganischen Partikel über 0,1 μm ist, wird die Trübung (der Grad der Wolkigkeit) des Films mit kratzfesten Eigenschaften größer und die Transparenz wird wahrscheinlich gesenkt. Demgemäß ist der vorzugsweise mittlere Teilchendurchmesser nicht unter 0,001 μm und nicht größer als 0,05 μm. Die leitfähigen, anorganischen Partikel werden in einer Menge von üblicherweise ungefähr 2 bis 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise ungefähr 3 bis 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der aushärtbaren Verbindung verwendet.

Wenn die verwendete Menge der leitfähigen, anorganischen Partikel unter 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der aushärtbaren Verbindung ist, wird die Wirkung der Verbesserung der antistatischen Eigenschaften gesenkt, während, wenn die Menge derselben über 50 Gewichtsteile liegt, die Transparenz des ausgehärteten Films wahrscheinlich gesenkt ist.

Die leitfähigen, anorganischen Partikel können durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise eine Gasphasenzersetzung, Plasmaverdampfung, Alkoxidzersetzung, Mitfällung, hydrothermisches Verfahren. Die Oberflächen der leitfähigen, anorganischen Partikel können mit beispielsweise einem nichtionischen oberflächenaktiven Stoff, kationischen oberflächenaktiven Stoff, anionischen oberflächenaktiven Stoff, Silikonhaftvermittler, Aluminiumhaftvermittler und dergleichen behandelt werden.

Es ist vorzuziehen, dass das Lösungsmittel zum Einstellen der Viskosität der Beschichtungszusammensetzung die aushärtbare Verbindung lösen kann und nach der Aufbringung der Beschichtungsverbindung sich verflüchtigen kann. Nicht begrenzende Beispiele für das Lösungsmittel können Alkohole wie beispielsweise Diacetonalkohol, Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol oder 1-Methoxy-2-propanol; Ketone wie beispielsweise Aceton, Methylethylketon oder Methylisobutylketon; aromatische Hydrocarbone wie beispielsweise Toluol oder Xylol; Ester wie beispielsweise Ethylacetat; Cellolösungen, wie beispielsweise 2-Ethoxyethanol oder 2-Buthoxyethanol; und Wasser umfassen. Die in der Beschichtungszusammensetzung verwendete Menge des Lösungsmittels ist in Abhängigkeit von der Eigenschaft der aushärtbaren Verbindung bestimmt.

Das Vermischen des Lösungsmittels mit der Beschichtungszusammensetzung kann die Dispersion der leitfähigen, anorganischen Partikel in der Beschichtungszusammensetzung unterstützen. Beim Mischen der leitfähigen, anorganischen Partikel können die leitfähigen, anorganischen Partikel mit der aushärtbaren Verbindung vermischt werden, nachdem die leitfähigen, anorganischen Partikel mit einem Lösungsmittel vermischt worden sind, oder die leitfähigen, anorganischen Partikel können einem Gemisch aus aushärtbarer Verbindung und Lösungsmittel zugesetzt werden.

Wenn die Beschichtungszusammensetzung durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen verfestigt und ausgehärtet wird, ist der Beschichtungszusammensetzung vor der UV-Bestrahlung vorzugsweise ein Fotopolymerisationsinitiator zuzusetzen. Nicht begrenzende Beispiele für den Fotopolymerisationsinitiator können Benzyl, Benzophenon oder dessen Derivate, Thioxanthone, Benzyldimethylketale, α-Hydroxyalkylphenone, Hydroxyketon, Aminoalkylphenone und Acylphosphineoxide umfassen. Der Fotopolymerisationsinitiator wird im Allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der aushärtbaren Verbindung zugesetzt. Im Fall, dass die aushärtbare Beschichtungszusammensetzung das Lösungsmittel enthält, wird die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht, und das Lösungsmittel darf verdampfen und danach kann der aushärtbare Film aus der Beschichtungszusammensetzung gehärtet werden. Die Verdampfung des Lösungsmittels und das Aushärten des aushärtbaren Films können simultan durchgeführt werden.

Im Folgenden wird im Einzelnen die zweite flache Platte 22 beschrieben, die den Hohlraum 26 zusammen mit der ersten flachen Platte 20 abteilt.

Wie in der 5 gezeigt, sind auf der Oberfläche 22a der zweiten flachen Platte 22 drei rechteckige Stäbe 23 zur Begrenzung der Plattendicke entlang der Außenkante oder Oberfläche mittels eines Befestigungselementes, wie beispielsweise Klebstoffes oder dergleichen, befestigt. Die Dicke L jedes Rechteckstabes 23 ist gemäß der Dicke des herzustellenden Gussartikels 30 aus Methacrylharz bestimmt. Bei der ersten Ausführungsform ist die Dicke des Gussartikels 30 aus Methacrylharz im Bereich von ungefähr 0,2 bis 10 mm.

Wie in 6 gezeigt, ist innerhalb der drei rechteckigen Stäbe 23 ein Rohr 24 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Silikonharz und dergleichen, entlang der rechteckigen Stäbe 23 angeordnet. Wie in der 7 gezeigt, hat das Rohr 24 einen Au ßendurchmesser, der etwas größer als die Dicke L des rechteckigen Stabes 23 ist, nämlich die Dicke des Gussartikels 30.

Wie in der 8 gezeigt, sind die flache Platte 20 und die zweite flache Platte 22 so angeordnet, dass sie so einander zugewandt sind, dass die rechteckigen Stäbe 23 und das Rohr 24 ein Negativmuster der ersten flachen Platte 20 umgeben.

Wie in 9 gezeigt, sind die erste Platte 20 und die zweite flache Platte 22 zusammengefügt und mit Befestigungselementen 25 befestigt. Durch diese Befestigung wird das Rohr 24 elastisch verformt, die flachen Platten 20 und 22 sind durch einen Abstand mit der Dicke L des rechteckigen Stabes 23 getrennt, während sie einander gegenüber liegen, und der durch das Rohr 24 abgedichtete Hohlraum 26 ist abgeteilt. Auf die vorstehende Art und Weise ist die Zelle 27 fertig gestellt. 9 ist eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 9-9 in 8 in einem Zustand, in welchem die Zelle 27 fertig gestellt ist.

Als Nächstes wird im Schritt 2 die Harzzusammensetzung M in den Hohlraum 26 der fertig gestellten Zelle 27 eingespritzt, wie in 10 gezeigt. In der 10 sind die Befestigungselemente 25 nicht gezeigt.

In der Komponente A der Kunstharzzusammensetzung M ist das ungesättigte Monomer A1 ein Gemisch, das nicht weniger als 50 Gew.-% Methylmethacrylat und ein anderes monofunktionales ungesättigtes Monomer enthält, das mit Methylmethacrylat polymerisieren kann.

Nicht begrenzende Beispiele für das andere monofunktionale ungesättigte Monomer können Ester von Methacrylsäure oder Acrylsäure und aliphatischem, aromatischem oder alicyclischem Alkohol, wie beispielsweise Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, Benzylmethacrylat oder cyclohexylmethacrylat; (Meth)acrylmonomere von Hydroxyalkylester, wie beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat oder Hydroxybutylmethacrylat; ungesättigte Säuren, wie beispielsweise Acrylsäure oder Methacrylsäure; Styrolmonomere, wie beispielsweise Styrol oder α-Methylstyrol; und monofunktionale, ungesättigte Monomere, wie beispielsweise Acrylonitril, Methacrylonitril, Maleinhydrid, Phenylmaleimid, Cyclohexylmaleimid oder Vinylacetat enthalten.

Diese anderen monofunktionalen ungesättigten Monomere können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Das Molekül des anderen monofunktionalen ungesättigten Monomers hat eine radikal polymerisierbare Doppelbindung.

Das ungesättigte Monomer A1 hat einen Gehalt an Methylmethacrylat von nicht weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise nicht weniger als 70 Gew.-% und insbesondere nicht weniger als 90 Gew.-%. Die Transparenz des zum Schluss erhaltenen Methacrylharzes wird verbessert, wenn der Gehalt an Methylmethacrylat höher ist.

In der Komponente A der Harzzusammensetzung M können nicht begrenzende Beispiele des ungesättigten Monomers A2 Allylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, Polypropylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylgycoldimethacrylat, Divinylbenzol, Diallylphthalat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Tetramethylolmethantrimethacrylat oder Tetramethylolmethantetramethacrylat enthalten.

Diese polyfunktionalen ungesättigten Monomere können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehreren verwendet werden.

Im Fall der Herstellung von Gussartikeln mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, Schlagfestigkeit und mechanischer Festigkeit hat die Komponente A vorzugsweise einen Gehalt an ungesättigtem Monomer A1 von 20 bis 90 Gew.-% und einen Gehalt an ungesättigtem Monomer A2 von 10 bis 80 Gew.-%. Wenn der Gehalt an ungesättigtem Monomer A2 unter 10 Gew.-% ist, werden Gussartikel hergestellt, die eine relativ niedrige Wärmebeständigkeit haben. Wenn das ungesättigte Monomer A2 mehr als 80 Gew.-% hat, werden Gussartikel mit relativ niedriger Schlagfestigkeit und mechanischer Festigkeit hergestellt.

In diesen ungesättigten Monomermischungen können ein Homopolymer der polyfunktionalen ungesättigten Monomere, ein Homopolymer der monofunktionalen ungesättigten Monomere oder ein Copolymer der polyfunktionalen ungesättigten Monomere und der monofunktionalen ungesättigten Monomere gelöst enthalten sein.

Die Menge der Komponente A liegt im Bereich von ungefähr 30 bis 60 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der Komponenten A und B. Wenn die Menge der Komponente A unter 30 Gewichtsteilen liegt, hat die Kunstharzzusammensetzung M eine geringe Fluidität und ist schwierig zu gießen. Wenn die Menge der Komponente A über 60 Gewichtsteilen liegt, hat ein weiches Formmaterial, das durch Mischen und Kneten der Harzzusammensetzung M hergestellt ist, eine klebrige Oberfläche, keine guten Handhabungseigenschaften und Schwierigkeiten bei der Formaufrechterhaltung. Ferner ist es schwierig, Gussartikel mit einer glatten Oberfläche herzustellen, weil es während der Polymerisation stark schrumpft.

Die Komponente B sind Polymerpartikel aus einem ungesättigten Monomer, das Methylmethacrylat als Hauptbestandteil enthält. Die Partikel bestehen aus teilweise kreuzvernetzten Polymerpartikeln und nicht kreuzvernetzten Polymerpartikeln. Die Polymerpartikel sind Harzpartikel eines Copolymers von Methylmethacrylat mit einem anderen ungesättigten Monomer, das mit Methylmethacrylat copolymerisieren kann. Der Anteil von Methylmethacrylat ist nicht unter 50 Gew.-% bei den konstituierenden Bestandteilen der Polymerpartikel.

Nicht begrenzende Beispiele für das andere ungesättigte Monomer, welches mit Methylmethacrylat copolymerisieren kann, können die vorstehend beschriebenen polyfunktionalen ungesättigten Monomere (A2) und die vorstehend beschriebenen anderen monofunktionalen ungesättigten Monomere umfassen. Nicht begrenzende Beispiele der anderen monofunktionalen ungesättigten Monomere können Ester von Methacrylsäure oder Acrylsäure und aliphatischem, aromatischem oder alicyclischem Alkohol, wie beispielsweise Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, Benzylmethacrylat oder Cyclohexylmethacrylat; (Meth)acrylmonomere von Hydroxyalkylestern, wie beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat oder Hydroxybutylmethacrylat; ungesättigte Säuren, wie beispielsweise Acrylsäure oder Methacrylsäure; Styrolmonomere wie beispielsweise Styrol oder α-Methylstyrol; und monofunktionale, ungesättigte Monomere, wie beispielsweise Acrylonitril, Methacrylonitril, Maleicanhydrid, Phenylmaleimid, Cyclohexylmaleimid oder Vinylacetat umfassen. Nicht begrenzende Beispiele für das ungesättigte Monomer können Allylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, triethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, Polypropylenglykoldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylgycoldimethacrylat, Divinylbenzol, Diallylphthalat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Tetramethylolmethanetrimethacrylat oder Tetramethylolmethantetramethacrylat umfassen.

Nicht begrenzende Beispiele der hier verwendeten Polymerpartikel aus der Komponente B können Polymerpartikel umfassen, die beispielsweise durch Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation oder Dispersionspolymerisation zu erzielen sind und können ferner Polymerpartikel enthalten, die durch Mahlen eines Polymers zu erhalten sind, das durch ein anderes Polymerisationsverfahren hergestellt ist. Der Durchmesser der hier verwendeten Polymerpartikel liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 100 μm. Im Fall der Verwendung von Polymerpartikeln mit einem Durchmesser unter 1 μm ist es wahrscheinlich schwierig, die Polymerpartikel mit dem ungesättigten Monomergemisch (Komponente A) zu vermischen und zu verkneten. Es ist nicht vorzuziehen, Polymerpartikel zu verwenden, die einen Durchmesser über 100 μm haben, weil Gussartikel mit einer hervorstehenden Partikelform hergestellt werden. In den Polymerpartikeln der Komponente B sind ungefähr 20 bis 100 Gew.-% der Polymerpartikel teilweise kreuzvernetzte Partikel, und 0 bis 80 Gew.-% der Polymerpartikel sind nicht kreuzvernetzte Partikel. Es ist nicht vorzuziehen, dass der Anteil der teilweise kreuzvernetzten Polymerpartikel in den Polymerpartikeln unter 20 Gew.-% liegt, weil das weiche Gießmaterial, das nach dem Mischen und Kneten der Harzverbindung M erhalten wird, keine guten Handhabungseigenschaften hat.

Die teilweise kreuzvernetzten Polymerpartikel werden durch Kontaktieren mit einem Lösungsmittel (Aceton oder dergleichen), das Methylmethacrylat lösen kann, aufgequollen, aber nicht vollständig gelöst. Solche Polymerpartikel werden auf die folgende An und Weise hergestellt. Zuerst wird das Gemisch aus Methylmethacrylat und dem ungesättigten Monomer, das mit Methylmethacrylat copolymerisiert werden kann, hergestellt. Die Menge des Methylmethacrylats in dem Gemisch ist nicht unter 50 Gew.-%. Dem Gemisch wird das polyfunktionale ungesättigte Monomer zugesetzt. Das Gemisch, dem das polyfunktionale ungesättigte Monomer zugesetzt worden ist, wird polymerisiert, um Polymerpartikel oder ein Polymer herzustellen.

Die Menge der Komponente B liegt im Bereich von 40 bis 70 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der Komponenten A und B. Wenn die Menge der Komponente B unter 40 Gewichtsteilen liegt, hat das weiche Gießmaterial, das durch Mischen und Kneten der Harzzusammensetzung M hergestellt worden ist, eine klebrige Oberfläche, und dadurch werden dessen Handhabungseigenschaften minderwertig. Wenn die Menge der Komponente B über 70 Gew.-% liegt, ist es schwierig, ein gleichförmiges Mischen und Kneten derselben durchzuführen.

Es ist möglich, den Polymerpartikeln bekannte Zusätze zuzusetzen, wie beispielsweise ein Antioxidans, einen Ultraviolettabsorber, ein Kettenübertragungsagens, ein Entformungsmittel, einen Farbstoff, ein Pigment und anorganische Füllmittel, falls dies notwendig ist.

Die Komponente C ist ein radikaler Initiator, der für die Härtung des ungesättigten Monomergemisches (Komponente A) bei der Polymerisation verwendet wird. Nicht be grenzende Beispiele für den radikalen Initiator können Azoverbindungen, wie beispielsweise 1,1'-Azobis(cyclohexan-1-carbonitril), 2,2'-Azobis(2,4,4-trimethylpenten), 2,2'-Azobis(2-methylpropan), 2-Cyano-2-propyrazoformamid, 2,2'-Azobis(2-hydroxymethylpropionat), 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan] oder Dimethyl-2,2'-azobis(2-methylpropionat); Diacyl oder Dialkylperoxideinitiatoren, wie beispielsweise Dicumylperoxid, t-Butylcumylperoxid, Di-t-butylperoxid, Benzoylperoxid oder Lauroylperoxid; Peroxyesterinitiatoren, wie beispielsweise t-Butylperoxy-3,3,5-trimethylhexanoat, t-Butylperoxylaurat, t-Butylperoxyisobutyrat, t-Butylperoxyacetat, Di-t-butylperoxyhexahydroterephthalat, Di-t-butylperoxyazerat, t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoat oder t-Amylperoxy-2-ethylhexanoat; Percarbonatinitiatoren, wie beispielsweise t-Butylperoxyallylcarbonat oder t-Butylperoxyisopropylcarbonat; und Peroxyketalinitiatoren, wie beispielsweise 1,1-Di-tbutylperoxycyclohexan, 1,1-Di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan oder 1,1-Di-t-hexylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan enthalten.

Die vorstehenden radikalen Polymerisationsinitiatoren können einzeln oder in einem gemischten Zustand aus zwei oder mehr Arten derselben bestehen. Die Menge des radikalen Polymerisationsinitiators liegt im Bereich von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der Komponenten A und B. Wenn die Menge des radikalen Polymerisationsinitiators unter 0,1 Gewichtsteilen liegt, erfordert die Durchführung der radikalen Polymerisation eine lange Zeitdauer. Wenn die Menge des radikalen Polymerisationsinitiators 5 Gewichtsteile überschreitet, kann das ungesättigte Monomergemisch (Komponente A) nicht stabil polymerisiert werden, und dadurch ist es schwierig, die Polymerisationsreaktion zu steuern.

Es ist möglich, der Harzzusammensetzung M ein Entformungsmittel, einen Ultraviolettabsorber, einen Farbstoff, Pigment, ein Modifiziermittel (Polymerisationssteueragens), ein Kettenübertragungsagens, ein Antioxidans, einen Flammhemmer und einen Verstärker zuzusetzen.

Vor dem Einspritzen der Harzzusammensetzung M kann auf die Innenfläche (Hohlraumoberfläche) der Zelle 27 das Entformungsmittel aufgebracht werden. Das Entformungsmittel ermöglicht, dass ein Gussartikel leicht aus der Zelle 27 herausgenommen werden kann. Als Entformungsmittel ist es möglich, ein bekanntes Entformungsmittel zu verwenden, das Methacrylharzen, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat etc., zugesetzt werden kann. Nicht begrenzende Beispiele des Entformungsmittels können Stearinsäure, Stearylalkohol, Stearylamid, Silikonentformungsmittel und Fluorentformungsmittel umfassen.

Als Nächstes wird im Schritt 3 die Harzzusammensetzung M, die in den Hohlraum 26 eingespritzt worden ist, für eine Weile gehalten (abgelagert). Im Einzelnen wird die Harzzusammensetzung M auf eine Temperatur unter 80 °C, beispielsweise 20 bis 80 °C, durch Aufrechterhalten der Temperatur der Zelle 27 auf dieser Temperatur erwärmt. Dieses Ablagern begünstigt die Vermischung der Komponenten, welche die Harzzusammensetzung M bilden. Beispielsweise wird das ungesättigte Monomergemisch in der Komponente A in der Komponente B gelöst. Für den Fall, dass die Polymerpartikel der Komponente B nicht kreuzvernetzte Partikel enthalten, werden die nicht kreuzvernetzten Partikel durch die Komponente A gelöst. Auf diese Art und Weise werden diese Komponenten gleichförmig vermischt.

Im Ablagerungsschritt ist es nicht vorzuziehen, das Ablagern bei einer Temperatur über 80 °C durchzuführen, weil das die Möglichkeit beinhaltet, dass die Polymerisation und die Aushärtreaktion durch den zugesetzten radikalen Polymerisationsinitiator gestartet werden. Wenn das Ablagern bei einer Temperatur unter 20 °C durchgeführt wird, braucht das Ablagern eine lange Zeitspanne. Die Ablagerbedingungen können zweckmäßigerweise gemäß der verwendeten Polymerpartikel, der Zusammensetzung des ungesättigten Monomergemisches und der Art und der Menge des verwendeten Initiators geändert werden.

Im Schritt 4 erfolgt die Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung M in der Zelle 27. Bei der ersten Ausführungsform wird die Wärmebehandlung zur Beschleunigung der Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung M durchgeführt.

11 zeigt eine Zelle 27, in der die eingespritzte Harzzusammensetzung M aufgenommen ist. In einer nicht gezeigten Polymerisationskammer können eine oder eine Anzahl von Zellen 27 platziert sein. Die Zelle 27 wird in der Polymerisationskammer mit einer nicht gezeigten Heizquelle, wie beispielsweise Warmluft, Warmwasser oder einer Infrarot-Heizvorrichtung, erwärmt und auch unter Druck gesetzt. Im Allgemeinen beträgt die Heiztemperatur 50 bis 130 °C, und die Heizdauer geht von mehreren zehn Minuten bis zu mehreren zehn Stunden. Die Bedingungen der Wärmebehandlung können in Abhängigkeit von der Art oder der zugesetzten Menge an radikalem Polymerisationsinitiator geändert werden. Durch die Wärmebehandlung wird die Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung M beschleunigt, und zum Schluss wird die Harzzusammensetzung M fest, um einen Gussartikel (Formplatte) 30 mit einer gleichförmigen Zusammensetzung zu haben.

Der Film mit den kratzfesten Eigenschaften, der an der Oberfläche (negativen Musterfläche der Formplatte 14) der ersten flachen Platte 20 anhaftet, wird in diesem Polymerisations-(Formpolymerisations)-Schritt am Gussartikel adsorbiert, um die Oberflächenschicht des Gussartikels zu bilden.

Im Schritt 5 wird, wie in der 12 gezeigt, die Befestigung der ersten und zweiten flachen Platten 20, 22 gelöst, um die Zelle 27 auseinander zu nehmen, und dann wird der Gussartikel 30 aus Methacrylharz, der durch Festwerden der Harzzusammensetzung M hergestellt worden ist, aus der Zelle 27 genommen.

Der Bereich Z des Gussartikels 30 aus Methacrylharz hat die Oberfläche entsprechend dem negativen Muster in der Formplatte 14 und hat durch Übertragen des negativen Musters der Formplatte 14 Vorsprünge 30a ausgebildet.

Wie in der 13 gezeigt, wird der Gussartikel 30 aus Methacrylharz zur gewünschten Größe beschnitten oder in Stücke geschnitten, die jeweils eine gewünschte Größe haben. Auf diese Art und Weise wird der Gussartikel 30 aus Methacrylharz, der eine feine Oberflächenstruktur mit Vorsprüngen 30a auf seiner gesamten Oberfläche ausgebildet hat, hergestellt.

Es wird die Struktur des Gussartikels 30 aus Methacrylharz beschrieben.

Wie in der 14 gezeigt, sind auf der Oberfläche des Gussartikels 30 aus Methacrylharz die Vorsprünge 30a, auf die das negative Muster übertragen worden ist, ausgebildet. Wenn das Rastermaß P1 und die Höhe T1 des Vorsprunges 10b des Originals, wie in der 2C gezeigt, 265 nm bzw. 318 nm sind, sind das Rastermaß P2 und die Höhe T2 des Vorsprunges 30a des Gussartikels 30 aus Harz 265 nm bzw. 315 nm. Die Erfinder bestätigten, dass, wenn die Formplatte 14, wie in der 3 gezeigt, vom Original 13, wie in der 2C gezeigt, geformt ist, die Musterübertragungsgenauigkeit des Gussartikels 30 aus Methacrylharz mit Bezug auf die Formplatte 14 ungefähr 99 % oder höher ist, obwohl sie von einer gewissen Präzisionsverschlechterung begleitet ist. Das Rastermaß P2 und die Höhe T2 unterstützen die hohe Musterübertragungswiedergabegüte.

Wie in der 14 gezeigt, hat der Gussartikel 30 aus Methacrylharz eine Oberflächenschicht, bestehend aus dem Film 30b mit den kratzfesten Eigenschaften, der von der Oberfläche der Formplatte 14 übertragen worden ist, als integralen Körper.

15 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes, bezogen auf den Gussartikel 30 aus Methacrylharz, gemäß der ersten Ausführungsform und einem herkömmlichen AR-Optikelement mit einem Mehrschichtfilm.

In der 15 zeigt die Kurvenlinie TM die Eigenschaften des optischen AR-Elementes mit einem Mehrschichtfilm, der unter Verwendung eines Abscheideverfahrens (her kömmliche Technik) ausgebildet worden ist. Die Kurvenlinie MC zeigt die Eigenschaften des Gussartikels mit einer feinen Oberflächenstruktur, bei dem das Rastermaß der Vorsprünge 30a und das Höhe-Breite-Verhältnis 300 nm bzw. 1 ist (vorliegende Erfindung). In der 15 sind die Eigenschaften, die bei einem Gussartikel, bei dem der Film 30b, der die kratzfesten Eigenschaften hat, nicht ausgebildet sind, gezeigt, um die Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und der Wellenlänge des feinen Strukturmusters präziser studieren zu können.

Wie aus der 15 klar zu ersehen ist, hat das optische AR-Element mit dem herkömmlichen Mehrschichtfilm ein Reflexionsvermögen von nicht höher als 1 % im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 580 nm, aber das Reflexionsvermögen kann in dem übrigen Bereich als dem vorstehend genannten Bereich nicht auf die geringeren Bereiche gesenkt werden. Im Gegensatz hierzu hat der Gussartikel 30 aus Methacrylharz (MC) ein geringes Reflexionsvermögen im Wesentlichen im gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes, und daher wurde herausgefunden, dass der Gussartikel 30 aus Methacrylharz gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe reflexmindernde Funktion hat. Das heißt, es wurde herausgefunden, dass der Gussartikel 30 aus Methacrylharz mit der vorstehend beschriebenen feinen Musterstruktur eine geeignete reflexmindernde Funktion in breiten Wellenlängenbereichen realisieren kann.

Die erste Ausführungsform hat die im Folgenden beschriebenen Vorteile.

(1) Die Harzzusammensetzung M wird in die Zelle 27 eingespritzt, die mit einem Negativmuster versehen ist, das eine feine Oberflächenstruktur hat, um die AR-Funktion zu realisieren, und wird in der Zelle 27 einer Polymerisationsreaktion unterzogen, nämlich einer Formpolymerisation, um den Gussartikel 30 aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur herzustellen. Wenn die Harzzusammensetzung M sich in dem feinen Negativmuster ausbreitet und durch die Polymerisationsreaktion fest wird, wird das Muster, das die feine Oberflächenstruktur hat und die AR-Funktion realisieren kann, auf den Gussartikel 30 aus Methacrylharz mit sehr hoher Musterübertragungswiedergabetreue übertragen. Die Verwendung der Formpolymerisation verbessert die Pro duktivität des Gussartikels 30 aus Methacrylharz. Demgemäß kann der Gussartikel 30 aus Methacrylharz mit einer sehr präzisen feinen Oberflächenstruktur billig in Massenproduktion hergestellt werden.

Im Fall der Formung des Gussartikels aus Methacrylharz mit der feinen Oberflächenstruktur ist es wichtig, dass sich das Gießmaterial in dem feinen Muster der Zelle 27 ausbreitet. Unter Berücksichtigung dieses Punktes wäre es vorzuziehen, ein Monomer, wie beispielsweise Methylmethacrylat in die Zelle 27 einzuspritzen. Das Methylmethacrylat schrumpft jedoch, wenn es polymerisiert und hart wird. Die Schrumpfung von Methylmethacrylat hat einen beträchtlich hohen Grad und kann nicht ignoriert werden. Daher kann das umgekehrte feine Muster der Zelle 27 nicht mit hoher Musterübertragungswiedergabetreue auf den Gussartikel übertragen werden. Im Gegenteil dazu wird, wenn das Formmaterial ein Methylmethacrylatpolymer ist, das Schrumpfungsproblem unterdrückt. Das Methylmethacrylatpolymer breitet sich jedoch nicht in das feine Muster der Zelle 27 in zufrieden stellender Art und Weise aus. Daher ist es unmöglich, das feine Muster der Zelle 27 auf den Gussartikel mit hoher Musterübertragungswiedergabetreue zu übertragen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Harzzusammensetzung M, die eine mittlere Eigenschaft von Monomer und Polymer hat, verwendet. Die Verwendung der Harzzusammensetzung M erzielt sowohl die Vorteile des Monomers als auch die Vorteile des Polymers und das feine Muster der Zelle 27 kann auf den Gussartikel mit sehr hoher Musterübertragungswiedergabetreue übertragen werden. Demgemäß ist der Gussartikel 30 aus Methacrylharz gemäß der ersten Ausführungsform als optisches Element mit hohen optischen Eigenschaften vorzuziehen.

(2) Die bei der Erfindung verwendete Harzzusammensetzung M hat nicht weniger als 50 Gew.-% Methylmethacrylat und das andere Monomer, welches mit dem Methylmethacrylat copolymerisieren kann. Bei Verwendung der Harzzusammensetzung hat der erzielte Gussartikel 30 aus Methacrylharz eine hohe Transparenz, Klimafestigkeit und Härte.
(3) Die Harzzusammensetzung M, der der radikale Polymerisationsinitiator zugesetzt worden ist, wird in der Zelle 27 erwärmt. Durch die Verwendung des radikalen Polymerisationsinitiators wird die Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung bevorzugt beschleunigt.
(4) Vor dem Einspritzen der Harzzusammensetzung M in die Zelle 27 wird auf die negative Musteroberfläche der Formplatte 14 die Beschichtungszusammensetzung, welche die aushärtbare Verbindung und leitfähige feine Partikel enthält, aufgebracht. Begleitet von der Formpolymerisation wird die aufgebrachte Beschichtungszusammensetzung auf der Oberflächenschicht des Gussartikels aus Methacrylharz mit der feinen Oberflächenstruktur adsorbiert, und dadurch wird der Film 30b mit den kratzfesten Eigenschaften auf den Gussartikel übertragen. Der Film 30b mit den kratzfesten Eigenschaften verbesserte die Schutzfunktion der feinen Oberflächenstruktur (harte Schicht) oder die Zuverlässigkeit und Brauchbarkeit des Gussartikels aus Methacrylharz, der die antistatische Funktion und die feine Oberflächenstruktur hat. Im Wesentlichen ist der Gussartikel aus Methacrylharz schwierig, Oberflächen zu behandeln, aber die Oberflächenschicht des Methacrylharzes kann mit der Oberflächenzusammensetzung genau oberflächenbehandelt werden, indem das Anhaften der Beschichtungszusammensetzung zusammen mit der Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung M durchgeführt wird. Bei der ersten Ausführungsform hat sich beim Herausnehmen aus der Zelle 27 der Film 30b mit den kratzfesten Eigenschaften bereits an der Oberfläche des Gussartikels 30 aus Methacrylharz gebildet. Daher können, selbst wenn Methylmethacrylat als Hauptkomponente verwendet wird, keine guten Bedingungen, wie beispielsweise Inkorporation von Fremdstoffen zwischen dem Gussartikel 30 aus Methacrylharz und dem Film 30b mit kratzfesten Eigenschaften oder dergleichen gesteuert werden.
(5) Da, wie vorstehend beschrieben, die sehr hohe Musterübertragungswiedergabetreue der feinen Oberflächenstruktur, genauer gesagt, die Musterübertragungswiedergabetreue von nicht unter 99 % erzielt wird, kann der Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur (reflexmindernden Struktur), die das Höhe-Breite-Ver hältnis von 1 oder darüber und das Rastermaß im Bereich von ungefähr 250 bis 300 nm hat, relativ leicht realisiert werden, obwohl dies von der Herstellungsgenauigkeit der Formplatte 14 abhängt. Weil das Rastermaß von 250 bis 300 nm kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist, wird der Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur als Anzeigevorrichtung für verschiedene Elektronikvorrichtungen verwendet, so dass die Reflexion der Anzeigevorrichtung unterdrückt und die Sichtbarkeit verbessert werden können.
(6) Durch das Verfahren zum Herstellen des Gussartikels 30 aus Methacrylharz gemäß der Schritte 1 bis 5 kann der Gussartikel aus Methacrylharz, auf welchen das Muster mit der feinen Oberflächenstruktur mit sehr hoher Musterübertragungswiedergabetreue übertragen worden ist, leicht mit hoher Effizienz hergestellt werden.
(7) Vor dem Schritt 1 wird die Formplatte 14, die eine Pressstempelform ist, durch Elektrogießen basierend auf dem Original 13 mit der präzisen feinen Struktur hergestellt, und dadurch kann das Negativmuster selbst mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Daher kann die Kunstharzplatte mit den gewünschten optischen Eigenschaften sicher erzielt werden.
(8) Da die Polymerisationsreaktion in der Zelle 27 durchgeführt wird, wird die Harzzusammensetzung M fest und ausgehärtet, ohne dass die Orientierung der Harzzusammensetzung M geändert wird. Infolge dieses Aushärtens können, verglichen mit denjenigen, die durch Druckgießen oder Spritzgießen hergestellt worden sind, Gussartikel mit gesenkter Formänderung und ausgezeichneten optischen Eigenschaften hergestellt werden. Die Polymerisation der Harzzusammensetzung M stellt Gussartikel her, die hohe thermische, chemische und mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Oberflächenhärte, Steifigkeit, Wärmewiderstand, Festigkeit, Lösungsmittelfestigkeit und dergleichen haben.

Anhand der 16 und 17 werden der Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Herstellungsverfahren desselben im Einzelnen hauptsächlich bezüglich der gegenüber der ersten Ausführungsform unterschiedlichen Punkte beschrieben. In den 16 und 17 sind die gleichen oder entsprechenden Elemente wie die Elemente der ersten Ausführungsform, wie in den 1 bis 15 gezeigt, mit den gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung derselben ist weggelassen.
Der Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine AR-(reflexmindernde oder nicht-reflektierende)-Funktion mit hoher optischer Genauigkeit durch das feine Strukturmuster haben, das mit sehr hoher Genauigkeit auf die Oberfläche des Gussartikels aus Methacrylharz übertragen worden ist. Der Herstellungsvorgang desselben wird im Folgenden beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform wird ein chargenweises Gießverfahren verwendet, bei dem wenigstens eine Zelle 27a, die einen Hohlraum 26 aufweist, der zwischen zwei flachen Platten begrenzt ist, wiederholt verwendet wird. Ein Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur wird durch die Schritt 1 bis 5, ähnlich wie diejenigen der ersten Ausführungsform, hergestellt.
Anzumerken ist, dass bei der zweiten Ausführungsform anstatt der Form ein Maskenmuster verwendet wird. Somit wird bei den vorbereitenden Schritten zur Herstellung des Negativmusters entsprechend der gewünschten feinen Struktur der Schritt b2 zum Ausbilden des Maskenmusters mit übertragenden Eigenschaften nach dem Schritt a1 zum Herstellen des Originals durchgeführt.
Es wird der Schritt b2 zum Ausbilden des Maskenmusters beschrieben. Wie in der 16 gezeigt, wird als Original das Substrat 10 mit der Oberfläche (feine Strukturoberfläche) 10a mit der darauf ausgebildeten feinen Struktur aus konischen Vorsprüngen 10b verwendet. Zwischen der Oberfläche 10a des Substrats 10 und einer flachen Platte 120, die aus einem transparenten Material, wie beispielsweise Glas oder Quarz, besteht, wird ein durch Ultraviolettstrahlen aushärtbares Harz eingespritzt. Die Oberfläche 10a des Substrats 10 liegt an der flachen Platte 120 an. Das ultraviolett aushärtbare Harz auf der flachen Platte 120 wird durch die Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen von der Ultraviolettquelle, die an der Seite der Rückseite 120a der flachen Platte 120 liegt, fest und ausgehärtet, um eine Harzschicht 114 zu bilden.
Auf diese Weise ist die Kunstharzschicht 114, die mit der flachen Platte 120 versehen ist, ein verbundener Körper, wobei das feine Strukturmuster des Substrats 10 genau in umgekehrter Weise durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen der flachen Platte 120 übertragen wird. Das heißt, das negative Muster, das die Aussparung 114b entsprechend den Vorsprüngen 10b des Substrats 10 hat, ist auf der Harzschicht 114 ausgebildet.
Danach wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Beschichtungszusammensetzung auf die Oberfläche der flachen Platte 120 aufgebracht und genau auf der oberen Oberfläche der Harzschicht 114, die mit dem negativen Muster versehen ist, zum Festwerden und Aushärten gebracht, um einen Film mit kratzfesten Eigenschaften zu bilden (nicht dargestellt). Im darauf folgenden Schritt wird der Film mit den kratzfesten Eigenschaften auf die Oberfläche des Gussartikels 30 aus Methacrylharz übertragen. Die Beschichtungszusammensetzung, die die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist, kann als Beschichtungszusammensetzung verwendet werden.
Als Nächstes wird die Zelle 27a auf die gleiche Art und Weise wie im Schritt 1 der ersten Ausführungsform hergestellt. Das heißt, die flache Platte 120 wird anstatt der flachen Platte 12 verwendet, die zweite flache Platte 22, die rechteckigen Stäbe 23 und das Rohr 24, das aus elastischem Material, wie beispielsweise Silikonharz oder dergleichen, besteht, werden zusammengebaut, und die zwei flachen Platten 120, 22 werden durch Befestigungselemente 25 aneinander befestigt. Gemäß dieser Befestigung ist der Hohlraum 26, der zwischen den zwei flachen Platten 120, 22 abgeteilt ist, durch das Rohr 24 abgedichtet, um die Zelle 27a fertig zu stellen.
Wie in der 17 gezeigt, ist die Zelle 27a grundsätzlich die gleiche wie die Zelle 27 der ersten Ausführungsform, und die flachen Platten 120, 20 sind einander gegenüberliegend mit einem Abstand entsprechend der Dicke des rechteckigen Stabes 23 getrennt.
An einer Innenfläche, die den Hohlraum 26 der Zelle 27a begrenzt, ist die Harzschicht 114 mit dem negativen Muster (Aussparung 114b), wie vorstehend beschrieben, vorgesehen.
Als Nächstes wird im Schritt 2 die Harzzusammensetzung M, welche Methylmethacrylat als Hauptkomponente enthält, in die Zelle 27a (Hohlraum 26) eingespritzt. Die Komponente C der Harzzusammensetzung M der zweiten Ausführungsform ist ein Fotopolymerisationsinitiator, kein radikaler Polymerisationsinitiator.
Nicht begrenzende Beispiele des Fotopolymerisationsinitiators können Benzyl, Benzophenon oder dessen Derivate, Thioxanthone, Benzyldimethylketale, α-Hydroxyalkylphenone, Hydroxyketone, Amioalkylphenone und Acylphosphinoxide umfassen.
Die Harzzusammensetzung M, die die Komponenten A, B und C enthält, wird der Ablagerungsbehandlung (Schritt 3) in der Zelle 27a, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, unterzogen.
Danach wird im Schritt 4 die Harzzusammensetzung M polymerisiert. Sie wird einer Bestrahlungsbehandlung mit Ultraviolettstrahlen unterzogen, um die Polymerisationsreaktion zu beschleunigen. Eine oder eine Anzahl von Zellen 27a sind in einer nicht gezeigten Polymerisationskammer aufgenommen, und dann wird die Ultraviolettbestrahlung durchgeführt. Durch die Ultraviolettbestrahlungsbehandlung wird die Polymerisationsreaktion der in die Zelle 27a eingefüllten Harzzusammensetzung M beschleunigt, und die Harzzusammensetzung M wird zum Schluss fest.
Bei diesem Fotopolymerisationsschritt wird der Film (Harzschicht 114) mit den kratzfesten Eigenschaften, der auf der Oberfläche der flachen Platte 120 ausgebildet ist, von der Oberflächenschicht des Gussartikels 30 aus Methacrylharz, der durch Festwerden der Harzzusammensetzung M hergestellt worden ist, absorbiert.
Im Schritt 5 wird, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, der Gussartikel 30 aus Methacrylharz mit der feinen Oberflächenstruktur, wie in der 14 gezeigt, fertig gestellt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform können ähnliche Effekte wie die Effekte (1) bis (8) der ersten Ausführungsform erzielt werden. Ferner kann bei der zweiten Ausführungsform die Harzschicht 114, die als Negativmuster funktioniert, direkt auf der flachen Platte 120 ausgebildet werden, so dass der Schritt des separaten Vorsehens des Negativmusters weggelassen werden kann und dadurch die Arbeitseffizienz weiter verbessert wird.
Für den Fachmann ist es klar zu ersehen, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen verkörpert sein kann, ohne dass vom Geist oder Umfang der Erfindung abgewichen wird. Insbesondere ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen verkörpert sein kann.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Formplatte 14 an der flachen Platte 20 durch die Schraube 21 befestigt, und der Zustand der Befestigung der Formplatte 14 kann geeignet geändert werden. Beispielsweise kann ein Außenrahmen, der mit der Außenform der Formplatte 14 zusammenpasst, zuvor ausgebildet werden, und dann wird die Form auf diesen Außenrahmen befestigt. Weiter können die Formplatte 14 und die flache Platte 20 unter Verwendung eines geeigneten Klebstoffes oder dergleichen direkt befestigt sein. Da optische Elemente, die gewünschte optische Eigenschaften realisieren, indem der wirksame Brechungsindex mit der feinen Oberflächenstruktur geändert wird, gibt es viele optische Elemente, wie beispielsweise optische Elemente, die eine reflexmindernde Funktion haben, optische Elemente, die eine Polarisationsteilungsfunktion und dergleichen haben. Demgemäß können verschiedene Arten von negativen Mustern entsprechend der feinen Oberflächenstruktur von verschiedenen Arten von optischen Elementen hergestellt werden. Daher ist es vorzuziehen, den Mechanismus zu verwenden, der die Formplatte 14 (negative Muster) an der flachen Platte 20 montieren kann, nämlich ausgetauscht werden kann. In diesem Fall ist das negative Muster leicht auszutau schen, so dass der Mechanismus leicht die Herstellung von einer Vielzahl von Arten von Gussartikeln aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur mit zahlreichen unterschiedlichen optischen Eigenschaften erfüllen kann.
In jeder Ausführungsform ist das negative Muster, das die feine Oberflächenstruktur hat, auf einer der flachen Platten vorgesehen, die den Hohlraum 26 abteilt, und ferner kann die Ausführungsform der Anordnung des negativen Musters in Abhängigkeit von den gewünschten optischen Eigenschaften geeignet geändert werden. Beispielsweise kann, wie in der 18 gezeigt, ein Gussartikel unter Verwendung der Zelle 27b hergestellt werden, die mit der Formplatte 14 so montiert ist, dass die zwei flachen Platten 20, die einander gegenüber liegen, jeweils ein negatives Muster haben. In diesem Fall wird ein Gussartikel aus Methacrylharz hergestellt, der auf beiden Oberflächen eine feine Oberflächenstruktur hat. Dieser Fall verwendet ebenfalls die zweite Ausführungsform, bei der das negative Muster verwendet wird, das aus der durch Ultraviolettstrahlen aushärtbaren Harzschicht 114 besteht, wie dies in der 16 und 17 gezeigt ist.
In jeder Ausführungsform sind auf dem Original 13 die Vorsprünge 10b zweidimensional angeordnet (2C). Die Anordnung der Vorsprünge 10b ist wahlweise, beispielsweise kann die Reihe der Vorsprünge 10b diagonal als hexagonal dichtestes Packungsfeld angeordnet sein. Durch diese Anordnung wird der freigelegte Bereich der Oberfläche 10a des Substrats 10 weiter vermindert, so dass zu erwarten ist, dass Gussartikel mit ausgezeichneterer Reflexminderungswirkung hergestellt werden können.
Die feine Oberflächenstruktur jeder Ausführungsform hat konische Vorsprünge 30a mit einem Rastermaß von 250 nm bis 300 nm und eine Höhe (Tiefe) von 300 nm bis 500 nm. Im Fall, dass die Lichtwellenlänge (☐) von 400 nm bis 800 nm liegt und der Brechungsindex (n) 1,5 ist, ist das Rastermaß, welches für die AR-Funktion erforderlich ist, ungefähr 266 nm. Das heißt, das Rastermaß ist ein Wert, der durch Teilen der kürzesten Wellenlänge 400 nm des oben genannten Wellenlängenbereiches durch den Brechungsindex von 1,5 bestimmt wird. Grundsätzlich kann ein Rastermaß von ungefähr 250 nm sichergestellt werden, um die AR-Funktion für sichtbares Licht zu erhalten.
Wenn die weitere Verbesserung der Verarbeitungsgenauigkeit zu erwarten ist, kann das Rastermaß von 150 nm bis 300 nm liegen. Für den Fall, dass das Rastermaß kleiner als 150 nm ist, wird nicht nur die Änderung des wirksamen Brechungsindex zu sichtbarem Licht ausreichend verwendet, sondern es wird auch der Gießvorgang schwierig. Im Fall, dass das Rastermaß länger als 300 nm ist, können Phänomene, wie beispielsweise Reflexion, Interferenz oder dergleichen, zusätzlich zu dem Phänomen, das der angestrebte wirksame Brechungsindex für sichtbares Licht geändert wird, wahrscheinlich hervorgerufen werden, und es werden weitere andere Eigenschaften als die Verschlechterung der AR-Funktion und der Polarisationslicht-Trenneigenschaften wahrscheinlich hervorgerufen. Daher ist ein Rastermaß größer als 300 nm nicht geeignet.
Das Höhe-Breite-Verhältnis der Vorsprünge 10b ist vorzugsweise 1 oder größer. Das Höhe-Breite-Verhältnis ist ein Verhältnis der Höhe des Vorsprunges 10b (Abstand vom Scheitelpunkt des Vorsprungs 10b bis zur Oberfläche des Substrats 10) zum Abstand der Scheitel zwischen benachbarten Vorsprüngen 10b (Periode der Vorsprünge 10b). Je größer das Höhe-Breite-Verhältnis ist, um so schärfer zugespitzt ist der Vorsprung 10b. Für den Fall, dass das Höhe-Breite-Verhältnis 1 oder größer ist, werden die gewünschten optischen Eigenschaften, wie die AR-Funktion, die Polarisationstrennfunktion oder andere Funktionen, wirksam erzielt.
In jeder Ausführungsform wird vor dem Einspritzen der Harzzusammensetzung M in den Hohlraum 26 die Beschichtungszusammensetzung, welche die kratzfesten Eigenschaften oder antistatischen Eigenschaften realisieren kann, vorab auf die Oberfläche des Negativmusters des Hohlraums 26 aufgebracht. Das Material und die Zusatzmenge der Beschichtungszusammensetzung können jedoch geeignet in Übereinstimmung mit den gewünschten Eigenschaften geändert werden. Beispielsweise kann im Fall der Verwendung eines Materials, das einen höheren Brechungsindex als denjenigen von Methacrylharz hat, das Höhe-Breite-Verhältnis der feinen Oberflächenstruktur des Gussartikels 30 aus Methacrylharz durch die Differenz des Brechungsindex quasi verstärkt werden.
Für den Fall, dass der Gussartikel 30 aus Methacrylharz selbst die kratzfesten Eigenschaften, antistatischen Eigenschaften und dergleichen sicherstellen kann, kann die Oberflächenbehandlung weggelassen werden.
Als negatives Muster kann ein Muster mit einer Fläche entsprechend der Anzahl Substrate 10 als Original verwendet werden. Das heißt, die Produktivität des Originals ist im Allgemeinen gering. Das Material des Substrats 10, wie beispielsweise Silizium, Quarz oder dergleichen, ist normalerweise schwierig zu bearbeiten. Daher ist es schwierig, ein Substrat 10 großer Größe herzustellen. Demgemäß ist es möglich, eine Formplatte 14 mit einer großen Fläche durch sukzessives Ändern der Position unter Verwendung wenigstens eines Originals herzustellen. Beispielsweise sind, wie in der 19 gezeigt, die Anzahl Formen 14, die basierend auf einem Original hergestellt werden, auf der flachen Platte (Glasplatte) 220 verbunden, und dadurch kann ein negatives Muster mit einer großen Fläche ebenfalls produziert werden. Unter Verwendung eines negativen Musters mit großer Größe kann ein Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur mit großer Fläche hergestellt werden. Diese Herstellung wird auch in der zweiten Ausführungsform erzielt. Die durch Ultraviolettstrahlen aushärtbare Kunstharzschicht 14 wird sukzessive durch Ändern der Position des Originals auf der flachen Platte 120 gehärtet, oder die Anzahl transparenter Plattenelemente (flache Platten), die durch Härten der durch Ultraviolettstrahlen härtbaren Kunstharzschichten 114, welche basierend auf einem Original geformt werden, hergestellt werden, werden so verbunden, dass das negative Muster mit einer großen Fläche hergestellt werden kann.
In der zweiten Ausführungsform wird auf der oberen Oberfläche der flachen Platte 120 die durch Ultraviolettstrahlen aushärtbare Kunstharzschicht 114 direkt als ein negatives Muster geformt, und ferner kann die durch Ultraviolettstrahlen aushärtbare Kunstharzschicht 14 separat auf dem anderen transparenten Plattenelement geformt werden, und dieses Plattenmaterial kann an der flachen Platte 120 befestigt werden. In diesem Fall können, obwohl der Schritt Befestigen des Plattenmaterials an der flachen Platte 120 hinzugefügt wird, viele Arten von negativen Mustern, die wechselseitig unterschiedliche optische Eigenschaften realisieren können, montiert und demontiert werden, und das Montieren derselben wird durch einen austauschbaren Mechanismus durchgeführt, so dass Gussartikel, die mehrere Arten von feinen Oberflächenstrukturen entsprechend der verschiedenen optischen Eigenschaften haben, hergestellt werden können.
In jeder Ausführungsform wird das negative Muster der Formplatte 14 auf die durch ultraviolett härtbare Harzschicht 114 übertragen und bildet die feine Oberflächenstruktur. Das negative Muster kann direkt auf einer Oberfläche der flachen Platten 20 und 22 durch Halbleiterverarbeitungstechnik oder eine Elektronenstrahlverarbeitungstechnik ausgebildet werden. Bei dieser Herstellung ist die Massenproduktivität der Zelle geringer, aber es kann die Herstellung eines Gussartikels aus Methacrylharz mit einer höheren Genauigkeit mit einer feinen Oberflächenstruktur zusammen mit einer sehr hohen Musterübertragungswiedergabetreue für die Gusspolymerisation erzielt werden. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zum Ausbilden des negativen Musters beliebig gewählt werden.
Innerhalb des Bereiches, in welchem eine ausreichende Musterübertragungswiedergabetreue erzielt werden kann, ist die Komponente A der Harzzusammensetzung M nicht immer auf ein komplettes Monomer begrenzt und kann ein vorpolymerisiertes Gemisch sein, das heißt eines, das eine relativ hohe Viskosität hat.
In der ersten Ausführungsform wird die Wärmebehandlung durchgeführt, um die Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung M, die in die Zelle 27 eingefüllt ist, zu beschleunigen. Wenn die flache Platte 22 gegenüber der Formplatte 14 aus einem Material besteht, das Lichtdurchlässigkeitseigenschaften hat, wie beispielsweise Glas, Quarz oder dergleichen, kann die bei der zweiten Ausführungsform verwendete Ultraviolettbestrahlungsbehandlung anstatt der Wärmebehandlung durchgeführt werden.
In der zweiten Ausführungsform wird die Polymerisationsreaktion der Harzzusammensetzung M, die in die Zelle 27a eingefüllt ist, durch die Durchführung der Ultraviolettbestrahlungsbehandlung beschleunigt. Die Wärmebehandlung, welche bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, kann auch bei der zweiten Ausführungsform, obwohl abhängig von deren Bedingungen, angewandt werden.
Bei jeder Ausführungsform wird die Wärmebehandlung oder die Ultraviolettbestrahlungsbehandlung durchgeführt, um die Polymerisationsreaktion zu beschleunigen. Die Beschleunigung der Polymerisationsreaktion (Heizen, Ultraviolettbestrahlung, Zusetzen von Polymerisationsinitiator) kann geändert oder weggelassen werden.
In jeder Ausführungsform wird die Gusspolymerisation mit einem chargenweisen Gussverfahren verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das chargenweise Gussverfahren begrenzt und kann eine Gusspolymerisation bei einem kontinuierlichen Zellengussverfahren verwenden, so dass die Harzzusammensetzung M der Polymerisationsreaktion in einem förderbandartigen, kontinuierlichen (endlosen) Hohlraum unterzogen ist, um diese zu verfestigen. Es wird das Verfahren zum Herstellen des Gussartikels aus Methacrylharz unter Verwendung der Gusspolymerisation mit dem kontinuierlichen Gussverfahren beschrieben. Die Gusspolymerisation mit dem kontinuierlichen Gussverfahren umfasst die folgenden Schritte:
Schritt 1A: Eine förderbandartige, kontinuierliche Zelle, die mit dem negativen Muster entsprechend der gewünschten feinen Oberflächenstruktur versehen ist, wird an wenigstens einer Oberfläche der zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen ausgebildet;
Schritt 2A: die Harzzusammensetzung M wird in den Hohlraum der kontinuierlichen Zelle eingespritzt;
Schritt 3A: die Harzzusammensetzung M wird in der kontinuierlichen Zelle (Gusskammer) der Polymerisationsreaktion unterzogen; und
Schritt 4A: das durch die Polymerisationsreaktion verfestigte Harz wird in der gewünschten Größe ausgeschnitten.
20 zeigt in schematischer Weise ein Beispiel einer Vorrichtung, die für die Gusspolymerisation mit dem kontinuierlichen Gussverfahren verwendet wird. Die Vorrichtung gemäß 20 ist mit einem Paar Endlosbändern ELB1 und ELB2 versehen, die kontinuierlich angetrieben werden. Die Endlosbänder ELB1 und ELB2 sind mit einem Abstand L2 voneinander getrennt, so dass zwischen ihnen ein Raum begrenzt ist. Die Endlosbänder ELB1 und ELB2 bestehen beispielsweise aus einer rostfreien Stahllegierung. Zwischen den Endlosbändern ELB1 und ELB2 wird die Harzzusammensetzung M kontinuierlich eingespritzt, wie dies in der 20 durch einen weißen Pfeil gezeigt ist. Durch Antreiben der Endlosbänder ELB1 und ELB2 wird die Harzzusammensetzung M in der folgenden Reihenfolge in die Polymerisationszone, in eine Wärmebehandlungszone und eine Abkühlzone bewegt. Wie in der 20 gezeigt, ist über dem ganzen Endlosband ELB2 fortlaufend (in endloser Weise) eine dünne Metallfolienform 214 angeordnet, die entsprechend der gewünschten feinen Oberflächenstruktur ein negatives Muster hat. Grundsätzlich ist ähnlich wie bei der Formplatte 14 ein negatives Muster, das Vorsprünge mit einem Rastermaß von 250 nm bis 300 nm hat und die jeweils eine Höhe von 300 nm bis 500 nm haben, auf der Form 214 ausgebildet. Ferner sind beide Seiten des Raumes zwischen den Endlosbändern ELB1 und ELB2 mit nicht gezeigten Trennwänden abgedichtet, um eine Gusskammer zu bilden. Die Schritte 2A bis 5A sind die gleichen wie die Schritt 2 bis 5 der ersten Ausführungsform. Die Gusspolymerisation bei dem kontinuierlichen Zellengussverfahren hat nicht einen Schritt Trennen Zellen 27, 27a zum Herausnehmen des Gussartikels 30 aus Methacrylharz aus dem durch die Polymerisationsreaktion verfestigten Methacrylharz, so dass der Gussartikel aus Methacrylharz mit einer hochgenauen feinen Oberflächenstruktur in großer Menge billig hergestellt werden kann.
Bei jeder Ausführungsform hat die feine Struktur des Originals (siehe 2C) konische Vorsprünge 10b, die in einer Matrixform angeordnet sind, um die reflexmindernde (AR)-Funktion zu realisieren. Die Originalfeinstruktur kann mehrere dünne linienartige Vorsprünge aufweisen, die einen rechteckigen Querschnitt haben, welche parallel zueinander angeordnet sind. In diesem Fall können optische Elemente mit einer Polarisationstrennfunktion und einer Umwandlungsfunktion für polarisiertes Licht hergestellt werden. Das Original zum Ausbilden derartiger optischer Elemente wird grundsätzlich durch ein Verfahren ähnlich demjenigen, wie in den 1A bis D gezeigt, hergestellt. Das heißt, auf der Oberfläche des Substrats wird ein feines Muster, das eine Sub-μm- Größenordnung von kleiner als der Wellenlänge des Lichtes hat, als eine Maske, bestehend aus einem Chromfilm hergestellt. Als feines Muster sind Linien mit einem Rastermaß P3 (siehe 21A) exemplifiziert. Unter Verwendung der Maske mit dem feinen Muster werden rechteckige Nuten durch anisotropes Ätzen, wie beispielsweise reaktives Ionenätzen oder dergleichen, ausgebildet. Danach wird der Chromfilm entfernt und dadurch ist ein Original 100 mit rechteckigen, lang gestreckten, linearen Vorsprüngen 100b, die jeweils eine Höhe T3 von ungefähr 200 bis 1800 nm, eine Breite W1 von ungefähr 150 bis 210 nm haben und mit einem Abstand P3 von 350 bis 450 nm angeordnet sind, auf dem Substrat, wie in den 21A und B gezeigt, ausgebildet. Ähnlich wie in 3 wird unter Verwendung des Originals 100 eine Formplatte 140 beispielsweise durch Elektrogießen unter Verwendung von Nickel (Ni), wie in 22 gezeigt, hergestellt. Unter Verwendung der Formplatte 140 kann ein Gussartikel aus Methacrylharz durch das gleiche Verfahren wie bei jeder Ausführungsform hergestellt werden. Wie in der 23 gezeigt, werden Vorsprünge, die eine Polarisationstrennfunktion (Trennen der Struktur für polarisiertes Licht) haben, auf die das vorstehend genannte negative Muster übertragen worden ist, auf der Oberfläche eines Gussartikels 200 ausgebildet. Die Vorsprünge haben einen Abstand P4 von ungefähr 450 nm und jeder Vorsprung hat eine Höhe T4 von 700 nm und eine Breite W2 von ungefähr 150 nm, und die Musterübertragungswiedergabetreue ist höher als 99 %. In diesem Fall ist das Höhe-Breite-Verhältnis 4 oder größer. Infolge dieser feinen Struktur werden bevorzugte polarisiertes Licht trennende Eigenschaften erwartet. Weiterhin wird für den Fall der Verwendung einer Form mit einer ähnlich feinen Struktur ein Gussartikel mit polarisiertes Licht umwandelnder Funktion (polarisiertes Licht umwandelnder Struktur), auf welchem Vorsprünge mit einem Abstand P4 von ungefähr 420 nm, einer Höhe von T4 von ungefähr 1800 nm und einer Breite W2 von ungefähr 210 nm übertragen worden sind, hergestellt. In diesem Fall beträgt das Höhe-Breite-Verhältnis 8 oder höher, und es werden bevorzugte polarisiertes Licht umwandelnde Eigenschaften erwartet. Der Gussartikel aus Methacrylharz mit einer derartigen feinen Oberflächenstruktur kann hauptsächlich an Phasendifferenzplatten der dergleichen angewandt werden. Wie vorstehend beschrieben, bestätigten die Erfinder, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die feine Oberflächenstruktur mit einem Abstand P4 von 320 bis 450 nm und einem Höhe-Breite- Verhältnis von 2 oder höher mit einer Musterübertragungswiedergabetreue von nicht unter 99 % übertragen wird. Für den Fall, dass die weitere Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit zu erwarten ist, kann der Abstand bis 300 nm vermindert werden. In diesem Fall kann der Abstand im Bereich von 300 bis 500 nm liegen. Das Höhe-Breite-Verhältnis kann auf 4 oder mehr erhöht werden, für den Fall der Verwendung einer Dünnfilmausbildung ist jedoch das Höhe-Breite-Verhältnis des Gussartikels aus Methacrylharz wenigstens 2 oder höher, so dass ausreichend polarisierte Lichttrenneigenschaften und polarisierte Lichtumwandlungseigenschaften erzielt werden können.
In jeder Ausführungsform ist der Vorgang zum Herstellen des Gussartikels aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur durch Gusspolymerisation beschrieben worden. Das Gießen unter Verwendung der Harzzusammensetzung M ist jedoch nicht auf die Gusspolymerisation begrenzt. Beispielsweise kann die Harzzusammensetzung M in den Hohlraum zwischen Formteilen gefüllt werden, die ein negatives Muster mit einer feinen Oberflächenstruktur haben, welche die gewünschten optischen Eigenschaften realisieren und dann polymerisiert werden. Selbst in diesem Fall kann ein Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur, die mit sehr hoher Musterübertragungswiedergabetreue übertragen worden ist, hergestellt werden. Ein Beispiel hierfür ist in der 24 gezeigt. In einem Behälter 300 werden die Komponenten A bis C durch Rühren vermischt. In dem Behälter 300 wird die Harzzusammensetzung M für eine Weile aufgenommen (abgelagert). Die Form und das Material des Behälters 300 sind nicht begrenzt. Das Mischen und Ablagern der Harzzusammensetzung M kann mit separaten Behältern durchgeführt werden. Durch das Ablagern wird ein halbfestes (gummiartiges, tonartiges, pudriges) Gussmaterial hergestellt, das in Abhängigkeit von den Arten der Komponenten der Harzzusammensetzung M eine hohe Viskosität hat. Das halbfeste Gussmaterial wird durch die Polymerisation unter Verwendung einer Formpressmaschine gehärtet. Wie in der 25A gezeigt, hat eine Formpressmaschine 400 zwei Formteile 401 und 402. Zwischen den Formteilen 401 und 402 ist ein Hohlraum begrenzt. Eine Formplatte 14 ist an der Unterseite eines Formteils (Zylinders) 401 befestigt. Das halbfeste Gussmaterial M1 wird auf der Formplatte 14 platziert. Wie in der 25B gezeigt, wird das Gussmaterial M1 durch den anderen Formteil (Kolben) 402 komprimiert. Der Kompressionsdruck beträgt nicht weniger als 2 kg/cm², vorzugsweise nicht weniger als 5 kg/cm². Wie in der 25C gezeigt, wird das Gießmaterial M1 in den Hohlraum zwischen Zylinder 401 und Kolben 402 gefüllt. Das Gießmaterial M1 wird in diesem Zustand erwärmt und dadurch polymerisiert. Somit wird in kurzer Zeit ein ausgehärteter geformter Gegenstand hergestellt. Die Druckzeit und die Heizzeit sind zweckmäßigerweise in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung der ungesättigten Monomermischung in dem Gießmaterial, der Art und der Menge des Polymerisationsinitiators, der Dicke des Gussartikels und der Temperatur der Form bestimmt. Im Allgemeinen liegen die Druckzeit und die Heizzeit unter 10 Minuten. Vor dem Platzieren des Gießmaterials M1 können der Zylinder 401 und der Kolben 402 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden. An einem oder beiden, dem Zylinder 401 und/oder dem Kolben 402, kann eine Gasentlüftungsöffnung oder Nut vorgesehen sein. In diesem Fall kann das Gas, welches während dem Ablagern oder während der Polymerisation erzeugt wird, abgeführt werden, und dadurch werden Blasen, die in dem Gussartikel verbleiben, unterdrückt. Die Gasabzugsöffnung oder -nut hat eine solche Größe, dass das Gießmaterial M1 nicht leckt und das Gas leicht abgeführt werden kann, und hat allgemein eine Größe von ungefähr 0,01 bis 0,5 mm. Wenn die Harzzusammensetzung M eine Zusammensetzung ist, die eine hohe Viskosität und niedrige Fluidität hat, wird die Harzzusammensetzung M in der Formpressmaschine 400 vor dem Ablagerungsschritt platziert, und die Harzzusammensetzung M kann für eine Weile in der Formpressmaschine 400 aufgenommen (abgelagert) werden.
Das halbfeste Gießmaterial M1 kann durch Polymerisation unter Verwendung einer Spritzgussmaschine 500 ausgehärtet werden. Wie in der 26A gezeigt, ist der Hohlraum zwischen dem Formteil 501 und dem Formteil 502, an dem die Formplatte 14 befestigt ist, unterteilt. Das in die Spritzgussmaschine 500 eingeführte halbfeste Gießmaterial M1 wird in den Hohlraum unter Druck und Erwärmung eingespritzt. Das Gießmaterial M1 wird durch Polymerisation im Hohlraum ausgehärtet, um einen Gussartikel 30 aus Methacrylharz herzustellen. Bei diesem Herstellungsverfahren kann, selbst wenn das Gießmaterial M1, das in die Spritzgussmaschine 500 eingeführt wird, in einem schlammartigen Zustand oder einem halbfesten Zustand mit geringer Fluidität ist, ein Gussartikel 30 aus Methacrylharz ungeachtet seiner Viskositätseigenschaften und der Fluidität hergestellt werden.
Anstatt der Formplatte 14, die bei dem in den 25 und 26 gezeigten Herstellungsvorgang verwendet wird, können die vorstehenden verschiedenen Negativmuster verwendet werden. Im Fall der Verwendung von durch Ultraviolettstrahlen aushärtbarem Harz 114, wie beispielsweise der zweiten Ausführungsform, können der Zylinder 401 (25) oder der Formteil 501 (26) aus durchlässigen Materialien bestehen. Ferner kann in diesem Fall das Gießmaterial M1 durch Fotopolymerisation polymerisiert und gehärtet werden. Selbst in diesem Fall kann eine Musterübertragungswiedergabetreue von nicht unter 99 % erzielt werden.
Vor dem Polymerisieren der Harzzusammensetzung M wird die Harzzusammensetzung für eine Weile gelagert (abgelagert). Wenn es klar ist, dass ein Gussartikel mit einer gleichförmigen Struktur hergestellt werden kann, kann das Ablagern der Harzzusammensetzung M weggelassen werden. Während des Erwärmens zum Beschleunigen der Polymerisationsreaktion wird die Harzzusammensetzung M für eine Weile bis zu einem großen Ausmaß gelagert (abgelagert). Daher kann die Unterstützung des Vermischens der Komponenten der Harzzusammensetzung M gleichzeitig mit dem Erwärmen zur Beschleunigung der Polymerisationsreaktion durchgeführt werden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen werden als erläuternd und nicht begrenzend betrachtet und die Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Details begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs und äquivalent zu den anhängenden Patentansprüchen modifiziert werden.

Claims

Gussartikel aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur, wobei die feine Oberflächenstruktur durch Polymerisieren einer Zusammensetzung in einer Zelle oder einem Hohlraum, der eine Innenoberfläche mit einem negativen Muster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur hat, nach dem Einleiten der Zusammensetzung in die Zelle oder den Hohlraum gebildet wird, wobei die Zusammensetzung aufweist: (A) 30 bis 60 Gewichtsteile eines ungesättigten Monomergemisches, wobei das Gemisch 20 bis 90 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit Methylmethacrylat als Hauptkomponente enthält und 10 bis 80 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit wenigstens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen in einem Molekül aufweist; (B) 40 bis 70 Gewichtsteile der Partikel, die aus einem Polymer eines ungesättigten Monomers bestehen, das Methylmethacrylat als Hauptkomponente enthält, wobei die Partikel 20 bis 100 Gew.-% von teilweise kreuzvernetzten Polymerpartikeln und 0 bis 80 Gew.-% nicht kreuzvernetzten Polymerpartikel aufweisen; und (C) 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines Polymerisationsinitiators pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der vorstehend genannten Komponenten A und B.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung eine fluide Harzzusammensetzung ist, die die Komponenten A, B und C enthält, und wobei die feine Oberflächenstruktur durch Gusspolymerisation der fluiden Harzzusammensetzung in der Zelle, die die Innenfläche mit dem negativen Muster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur hat, nach dem Einspritzen der fluiden Harzzusammensetzung in die Zelle gebildet wird.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung ein Gießmaterial ist, das die Komponenten A, B und C enthält und wobei die feine Oberflächenstruktur durch Polymerisieren des Gießmaterials in dem Hohlraum, der durch die Formteile begrenzt ist, nach dem Füllen des Hohlraums mit dem Gießmaterial gebildet wird, wobei wenigstens einer der Formteile die Innenfläche mit dem negativen Muster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur hat.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei der Polymerisationsinitiator ein radikaler Polymerisationsinitiator ist.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei der Polymerisationsinitiator ein Fotopolymerisationsinitiator ist.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Beschichtungsschicht, die auf der Oberflächenschicht des Gussartikels aus Methacrylharz adsorbiert wird.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei die feine Oberflächenstruktur eine reflexmindernde Struktur ist, die konische Vorsprünge enthält, die jeweils eine Höhe-Breite-Verhältnis von nicht kleine als 1 haben, die konischen Vorsprünge zweidimensional mit einem Rastermaß im Bereich von 150 bis 300 nm angeordnet sind.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei die feine Oberflächenstruktur eine polarisiertes Licht trennende Struktur oder eine polarisiertes Licht umwandelnde Struktur ist, die lang gestreckte Vorsprünge aufweist, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben und ein Höhe-Breite-Verhältnis von nicht unter 2 haben, wobei die Vorsprünge parallel zueinander mit einem Abstand im Bereich von 300 bis 500 nm angeordnet sind.
Gussartikel aus Methacrylharz gemäß Anspruch 1, wobei die feine Oberflächenstruktur eine Musterübertragungswiedergabetreue von nicht unter 99 %, bezogen auf das negative Muster, hat.
Verfahren zum Herstellen eines Gussartikels aus Methacrylharz mit einer feinen Oberflächenstruktur, wobei das Verfahren aufweist: Einleiten einer Zusammensetzung in eine Zelle oder einen Hohlraum mit einer Innenfläche mit einem negativen Muster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur, wobei die Zusammensetzung enthält: (A) 30 bis 60 Gewichtsteile eines ungesättigten Monomergemisches, wobei das Gemisch 20 bis 90 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit Methylmethacrylat als Hauptkomponente enthält und 10 bis 80 Gew.-% eines ungesättigten Monomers mit wenigstens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen in einem Molekül aufweist; (B) 40 bis 70 Gewichtsteile der Partikel, die aus einem Polymer eines ungesättigten Monomers bestehen, das Methylmethacrylat als Hauptkomponente enthält, wobei die Partikel 20 bis 100 Gew.-% von teilweise kreuzvernetzten Polymerpartikeln und 0 bis 80 Gew.-% nicht kreuzvernetzten Polymerpartikel aufweisen; und (C) 0,1 bis 5 Gewichtsteile eines Polymerisationsinitiators pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge der vorstehend genannten Komponenten A und B, und Polymerisieren der Zusammensetzung in der Zelle oder dem Hohlraum.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Zusammensetzung eine fluide Harzzusammensetzung ist, die die Komponenten A, B, C enthält, und das Einleiten das Einspritzen der fluiden Harzzusammensetzung in die Zelle, die die Innenoberfläche mit dem negativen Mustern entsprechenden der feinen Oberflächenstruktur hat, umfasst und wobei die fluide Harzzusammensetzung in der Zelle polymerisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Zelle eine förderbandartige fortlaufende Zelle ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Zusammensetzung eine fluide Harzzusammensetzung ist, die die Komponenten A, B und C enthält, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Lagern der Fluidharzzusammensetzung in einem Behälter zum Herstellen eines halbfesten Gießmaterials innerhalb des Containers, vor dem Einleiten, wobei das Einleiten das Füllen des Hohlraums mit der Innenfläche mit dem negativen Muster entsprechend der feinen Oberflächenstruktur mit dem halbfesten Gießmaterial umfasst und wobei das halbfeste Gießmaterial in dem Hohlraum polymerisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Füllen das Komprimieren des halbfesten Gießmaterials mit einer Formpressmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Füllen des Einspritzen des halbfesten Gießmaterials in den Hohlraum mit einer Spritzgussmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Polymerisationsinitiator ein radikaler Polymerisationsinitiator ist und das Polymerisieren Erwärmen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Polymerisationsinitiator ein Fotopolymerisationsinitiator ist und das Polymerisieren eine Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin mit Ablagern der Zusammensetzung zur Förderung der Vermischung der Harzzusammensetzung vor dem Polymerisieren.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin mit Formen einer Schicht aus einer fluiden Beschichtungszusammensetzung auf dem negativen Muster vor dem Polymerisieren, wobei das Polymerisieren ein gleichzeitiges Polymerisieren der Beschichtungszusammensetzung und der Zusammensetzung in der Zelle oder dem Hohlraum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin mit dem Ausbilden einer Schicht aus einer fluiden Beschichtungszusammensetzung auf dem negativen Muster vor dem Polymerisieren, wobei das Polymerisieren das gleichzeitige Polymerisieren der Beschichtungszusammensetzung und des halbfesten Gießmaterials im Hohlraum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin mit: Herstellen eines Originals mit einer feinen Struktur, identisch der feinen Oberflächenstruktur; und Herstellen einer Pressstempelform zum Formen der feinen Struktur, wobei das Herstellen des Originals ein Aufbringen eines Resists auf die Oberfläche eines Substrats zum Zeichnen des gleichen Musters wie der feinen Struktur, Entwickeln des Musters des Resists zum Ausbilden einer Maske und Ätzen eines Basismaterials unter Verwendung der Maske zum Herstellen des Originals umfasst, wobei das Herstellen der Pressstempelform ein Elektrogießen unter Verwendung des Originals und Trennen eines resultierenden Gegenstandes, der durch das Elektrogießen erzielt wird, vom Original umfasst, um die Pressstempelform herzustellen, und wobei die Pressstempelform als das negative Muster verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin mit: Herstellen eines Originals mit der feinen Struktur; und Herstellen des negativen Musters, wobei das Herstellen des Originals Aufbringen eines Resists auf die Oberfläche eines Substrats zum Ziehen des gleichen Musters wie die feine Struktur, Entwickeln des Musters des Resists zum Ausbilden eines Originals und Ätzen eines Basismaterials unter Verwendung der Maske zum Herstellen des Originals umfasst, und wobei das Herstellen des negativen Musters ein Anliegen der feinen Oberflächenstruktur des Originals und einer Übertragungsplatte, Einspritzen eines durch Ultraviolettstrahlen aushärtbaren Harzes zwischen die feine Oberflächenstruktur des Originals und die Übertragungsplatte und Aushärten des durch Ultraviolettstrahlen härtbaren Harzes auf der Übertragungsplatte durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen, die durch die Übertragungsplatte hindurch gehen.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei die feine Oberflächenstruktur des Originals eine reflexmindernde Struktur ist, die konische Vorsprünge aufweist, welche jeweils ein Höhe-Breite-Verhältnis von nicht kleiner als 1 haben, wobei die konischen Vorsprünge zweidimensional mit einem Rastermaß von 150 bis 300 nm angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei die feine Oberflächenstruktur des Originals eine polarisiertes Licht trennende Struktur oder eine polarisierendes Licht umwandelnde Struktur ist, die lang gestreckte Vorsprünge aufweist, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben und ein Höhe-Breite-Verhältnis von nicht kleiner als 2 haben, wobei die lang gestreckten Vorsprünge parallel zueinander mit einem Abstand von 300 bis 500 nm angeordnet sind.