JP2018161798A - シリコーンモールド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のシリコーンモールドは、エポキシ樹脂を含む硬化性組成物を成型する用途に用いるモールドであって、シリコーン樹脂組成物の硬化物からなり、前記硬化物は、厚み1mmにおける400nmの光線透過率が80%以上、破断点伸度(JIS K 7161準拠)が250%以下、熱線膨張係数が20〜40℃において350ppm/℃以下であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明の他の目的は、前記シリコーンモールドの製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記シリコーンモールドを使用して、光学素子を製造する方法を提供することにある。
本発明のシリコーンモールドは、エポキシ樹脂を含む硬化性組成物(好ましくは、光硬化性組成物)を成型する用途に用いるモールドであって、シリコーン樹脂組成物の硬化物からなり、前記硬化物は、厚み1mmにおける400nmの光線透過率が80%以上、破断点伸度(JIS K 7161準拠)が250%以下、熱線膨張係数が20〜40℃において350ppm/℃以下であることを特徴とする。
本発明におけるシリコーン樹脂組成物には、付加反応型シリコーン樹脂組成物と縮合反応型シリコーン樹脂組成物が含まれる。本発明においては、なかでも硬化収縮が抑制され、得られる硬化物(すなわち、シリコーンモールド)の温度変化に伴う膨張や収縮が抑制される点で、付加反応型シリコーン樹脂組成物が好ましい。
本発明におけるシリコーン樹脂(A)としては、分子内に2個以上のアルケニル基を有するシロキサン(=シロキサン結合(Si−O−Si)を有する化合物)が好ましい。シリコーン樹脂(A)は、後述の硬化剤(B)(ヒドロシリル基を有するシロキサン(B)等)とヒドロシリル化反応を生じる成分である。シリコーン樹脂(A)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における硬化剤(B)としては、分子内に2個以上のヒドロシリル基(Si−H)を有するシロキサンが好ましい。硬化剤(B)は、上記シリコーン樹脂(A)(アルケニル基を有するシロキサン等)とヒドロシリル化反応を生じる成分である。なお、硬化剤(B)は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明におけるヒドロシリル化触媒(C)は、樹脂組成物中のシリコーン樹脂(A)と硬化剤(B)との間のヒドロシリル化反応をより効率的に進行させる働きを有する化合物であり、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における樹脂組成物は、上述以外にもその他の成分を1種又は2種以上含んでいてもよく、例えば、上記シリコーン樹脂(A)や硬化剤(B)以外のシロキサン化合物、シランカップリング剤、ヒドロシリル化反応抑制剤、溶媒、各種添加剤等が挙げられる。添加剤としては、例えば、充填剤、溶剤、安定化剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、熱安定化剤等)、難燃剤(リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤等)、難燃助剤、補強材(他の充填剤等)、核剤、カップリング剤、滑剤、ワックス、可塑剤、離型剤、耐衝撃性改良剤、色相改良剤、流動性改良剤、着色剤(染料、顔料等)、分散剤、消泡剤、脱泡剤、抗菌剤、防腐剤、粘度調整剤、増粘剤、蛍光体等が挙げられる。
本発明のシリコーンモールドは、上記樹脂組成物の硬化物からなる。また、前記硬化物は、その表面に、所望の光学素子の逆凹凸形状(所望の光学素子の反転形状)を有する[特に好ましくは、所望の光学素子の反転形状の凹凸を複数個(反転形状の凹凸を、例えば10個以上、好ましくは20個以上、特に好ましくは30個以上、最も好ましくは50個以上有する。尚、反転形状の凹凸の数の上限は、例えば5000個、好ましくは2000個である)有する]ことが好ましい。尚、硬化物表面における光学素子の反転形状の凹凸の配置は特に制限されない。更にまた、所望の光学素子の形状によっては、本発明のシリコーンモールドは、上型と下型の2部構成になっていてもよい。例えば、本発明のシリコーンモールドがレンズを成型するためのモールドである場合、レンズの凹面の反転形状を有するモールドと、レンズの凸面の反転形状を有するモールドを、一方を上型、他方を下型とする2部構成とすることができる。
(1)基板に樹脂組成物を塗布し、その上にマザーモールドを押し付け、樹脂組成物を硬化させた後、マザーモールドを剥離する方法
(2)マザーモールドに樹脂組成物を塗布し、その上から基板を押し付け、樹脂組成物を硬化させた後、マザーモールドを剥離する方法
本発明の光学素子は、エポキシ樹脂を含む硬化性組成物(好ましくは、光硬化性組成物)の硬化物からなり、エポキシ樹脂を含む硬化性組成物(好ましくは、光硬化性組成物)を、上記シリコーンモールドを用いて成型し、その後、光硬化させる工程を経て製造することができる。
本発明における硬化性組成物は、硬化性化合物(好ましくは、カチオン硬化性化合物)として少なくともエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂としては、分子内に1以上のエポキシ基(オキシラン環)を有する公知乃至慣用の化合物を使用することができ、例えば、脂環式エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物、脂肪族エポキシ化合物等が挙げられる。本発明においては、なかでも、耐熱性、及び透明性に優れた硬化物を形成することができる点で、1分子内に脂環構造と、官能基としてのエポキシ基を2個以上有する、多官能脂環式エポキシ化合物が好ましい。
(i)脂環を構成する隣接する2つの炭素原子と酸素原子とで構成されるエポキシ基(脂環エポキシ基)を有する化合物
(ii)脂環に直接単結合で結合したエポキシ基を有する化合物
(iii)脂環とグリシジル基とを有する化合物
等が挙げられる。
下記表に記載の処方(単位:重量部)に従って樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の硬化物について透過率、破断点伸度、線膨張係数、及び中心からの距離を下記方法で評価した。
縦40mm×横20mm×厚み1.0mmのテフロン(登録商標)製のスペーサーを作製し、離型処理(商品名「オプツールHD1000」、ダイキン(株)製にディップし、24時間ドラフト内で放置した。)を施したスライドガラス(商品名「S2111」、松浪硝子(株)製)ではさみこみを行った。実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を隙間に注型した後、室温で2時間放置し、150℃のオーブンで30分間加熱して硬化させ、硬化物(厚み:1.0mm)を得た。
得られた硬化物の波長400nmの光線透過率は、分光光度計(商品名「U−3900」、日立ハイテクノロジーズ(株)製)を使用して測定した。
透過率を測定するサンプルと同様の手順で硬化物(厚み:1.0mm)を作成した。
得られた硬化物を7号ダンベルの形に抜き取り、万能材料試験機(商品名「テンシロン RTG−1310」、(株)エー・アンド・デイ製)を用い、JIS K 7161(1994年)に準拠して、引っ張り速度100mm/分、標点間距離10mmにて試験を行った。破断点伸度は最大点応力を検出したときの値とした。
透過率を測定するサンプルと同様の手順で硬化物(厚み:1mm)を作成した。
得られた硬化物の線膨張係数を、TMA測定装置(商品名「TMA/SS100」、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製)を用い、昇温速度5℃/分、測定温度範囲30〜100℃の条件で熱膨張率を測定し、20℃から40℃における直線の勾配を線膨張係数(ppm/℃)として表した。
透過率を測定するサンプルと同様の手順で硬化物(厚み:10mm)を作成した。
得られた硬化物のデュロメータ硬さを、JIS K 6253(2006年)(加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方)に準じた方法て、タイプAデュロメータを用い、23℃で測定した。
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を用いて、シリコーンモールドを作製した。
シリコーンモールド上に硬化性組成物(商品名「CELVENUS OUH106」、カチオン硬化性化合物と光カチオン重合開始剤とを含有し、カチオン硬化性化合物全量の85重量%がエポキシ樹脂であり、且つエポキシ樹脂として(3,4,3’,4’−ジエポキシ)ビシクロヘキシルをカチオン硬化性化合物全量の30重量%含む、(株)ダイセル製)を塗布し、上から平板状のシリコーンモールド(平面精度:±10μm以内)にて型閉じを行った。型閉じ後、UV照射(80mW×30秒)を行い、その後、型開きを行った。5分間静置した後、型を剥離して成型物としてマイクロレンズアレイ(n=10)を得た。
画像測定システム(商品名「NEXIV VMR−H3030」、(株)ニコン製)を用いて、得られた成型物の直径48mm付近に位置するレンズ形状4個、及び直径76mm付近に位置するレンズ形状4個について、成型物の中心点と前記レンズ形状の中心点の間の距離を測定した(図1参照)。
直径48mm付近に位置するレンズ形状についての測定値(40データ)の[最大値]−[最小値]、及び直径76mm付近に位置するレンズ形状についての測定値(40データ)の[最大値]−[最小値]を算出して、成型物の位置精度を評価した。
・X−32−3094−2:ビニル基含有ポリオルガノシロキサン、粘度(23℃における)18800mPa・s、信越化学(株)製
・X−32−3095:ビニル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサン(ビニル基含有ポリオルガノシロキサン/ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサン(重量比)=1/10)とヒドリシリル化触媒とを含む、粘度(23℃における)5500mPa・s、信越化学(株)製
・X−32−3212:ビニル基含有ポリオルガノシロキサン、粘度(23℃における)3700mPa・s、信越化学(株)製
・KE−1310ST:ビニル基含有ポリオルガノシロキサン、粘度(23℃における)75000mPa・s、信越化学(株)製
・SYLGARD184:ビニル基含有ポリオルガノシロキサン、粘度(23℃における)3500mPa・s、東レ・ダウコーニング製
・KE−1606:ビニル基含有ポリオルガノシロキサン、粘度(23℃における)3500mPa・s、信越化学(株)製
<硬化剤>
・CX−32−3094−2:ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドリシリル化触媒を含む、信越化学(株)製
・CX−32−3212:ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドリシリル化触媒とを含む、信越化学(株)製
・CAT−1310L:ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドリシリル化触媒とを含む、信越化学(株)製
・SYLGARD184 Curing agent:ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドリシリル化触媒とを含む、東レ・ダウコーニング製
・CAT−RG:ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンとヒドリシリル化触媒とを含む、信越化学(株)製
Claims (9)
- エポキシ樹脂を含む硬化性組成物を成型する用途に用いるモールドであって、シリコーン樹脂組成物の硬化物からなり、前記硬化物は、厚み1mmにおける400nmの光線透過率が80%以上、破断点伸度(JIS K 7161準拠)が250%以下、熱線膨張係数が20〜40℃において350ppm/℃以下であることを特徴とするシリコーンモールド。
- シリコーン樹脂組成物が付加反応型シリコーン樹脂組成物である、請求項1に記載のシリコーンモールド。
- シリコーンモールドの最大厚みが5mm以下である、請求項1又は2に記載のシリコーンモールド。
- シリコーン樹脂組成物を成型し、その後、熱硬化させることにより請求項1〜3の何れか1項に記載のシリコーンモールドを得る、シリコーンモールドの製造方法。
- エポキシ樹脂を含む硬化性組成物を、請求項1〜3の何れか1項に記載のシリコーンモールドを用いて成型し、その後、光硬化させる工程を経て前記硬化性組成物の硬化物からなる光学素子を得る、光学素子の製造方法。
- エポキシ樹脂が多官能脂環式エポキシ化合物である、請求項5に記載の光学素子の製造方法。
- 光学素子の最大厚みが0.1〜2.0mmである、請求項5〜7の何れか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 光学素子がマイクロレンズ、フレネルレンズ、マイクロレンズ若しくはフレネルレンズの複数個が接合部を介して結合した成形物、レンチキュラーレンズシート、又はプリズムシートである、請求項5〜8の何れか1項に記載の光学素子の製造方法。
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