JP2024507779A - 光重合性組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、光重合性組成物及びそれから作成される素子、並びにそれらの使用に関する。その光重合性組成物は、屈折率変調を用いた光学素子、特にホログラムでの記録材料として、特に好適である。
Description
本発明は、光重合性組成物及びそれから作成される素子、並びにそれらの使用に関する。その光重合性組成物は、屈折率変調を用いた光学素子、特にホログラムでの記録材料として、特に好適である。
多くのホログラム、たとえば反射ホログラム、エンボシングホログラム、透過ホログラム、又は体積ホログラムが公知である。
たとえば、体積ホログラムは、同一の波長の二つの光波(物体波及び参照波とも呼ばれる)を干渉させ、ホログラフィック記録媒体(通常は写真用フィルム)を露光させて干渉縞(通常は強弱パターン)を発生させることにより作成される。ホログラムの露光プロセス及びホログラムの複製(再現)は、技術的に複雑な光学プロセスであって、特殊な適用知識が必要とされる。ホログラムの作成方法及びその理論は、次の文献に詳述されている;Howard M.Smith,“Principles of Holography”,Wiley(1969)、Fred Unterseher et al.,“Holography Handbook:Making Holograms the Easy Way”,Ross Books(1982)、Graham Saxby,“Practical Hologaphy”,Inst.of Physics Pub.(2004)。
異なった性能プロファイルを有するものといしては、以下のものが挙げられる;ハロゲン化銀のエマルション、硬化される二クロム酸塩ゼラチン、強融電体結晶、フォトクロミックでダイクロイド(dichroid)な物質、及び感光性ポリマー[Howard M.Smith,“Principles of Holography”,Wiley(1969)]。大体積に適用する場合、関心の対象となる物質は、ホログラムの作成及び複製装置に容易に組み込まれて、ホログラムの露光及び現像が容易に可能となるものである。感光性ポリマーは、それらが、高効率性、取扱いの容易性、及び良好な貯蔵安定性を有していれば、特に好ましいと考えられる。最もよく知られている感光性ポリマーは、DuPont製の、たとえば、Omnidex HRF 600である[S.M.Schultz et al.,“Volume grating preferential-order focusing waveguide coupler”,Opt.Lett.,vol.24,pp.1708~1710,Dec.1999]。Omnidex材料は、ラジカル重合及びモノマー拡散に基づく、自己現像性の感光性ポリマーフィルムのタイプに属する(参照;欧州特許出願公開第0324480A2号公報)。
Omnidexの感光性ポリマーは、主として、フィルムの中での屈折率のコントラストを向上させ、高い回折効率を達成することを目的として、長年にわたって、さらなる開発が行われてきた(参照;米国特許第4942112A号公報及び独国特許第69032682T2号公報)。それにも関わらず、塗布に関連した回折効率の優に2/3超は、高い割合の熱可塑性プラスチックバインダーによってもたらされている。
フィルムの作成においては、コーティングのためのバインダーは、液状でなければならない。この目的で溶媒が使用され、それが蒸発することで、コーティングの後の層厚が急激に薄くなる。そのため、溶媒含量に依存して、塗布されるウェット層は、得られるフィルム層よりも顕著に厚い。溶媒含量は通常、約80%である。体積ホログラフィーにより露光されることが可能な20μmの層を達成するためには、この場合、100μmのウェット層を塗布しなければならない。ウェット層で必要とされる厚みが厚いことによって、公知の印刷プロセス、たとえばフレキソ印刷又はグラビア印刷が不可能であったり、或いは複雑化される。スクリーン印刷においては、速乾性の溶媒を使用すると、メッシュが相互に貼りつく原因となりうる。
さらには、そのフィルムは、溶媒が完全に蒸発してやっと、さらなる加工や巻き上げが可能となる。したがって、その作成においては、健康に配慮し、環境に優しいと同時に、防塵及び防爆環境を有する抽出システムを備えた、長い乾燥ラインを設置しなければならない。このような苦労は、フィルムの作成とホログラム露光とを、通常別の場所で、時間を変えて実施するということを意味している。
バインダー含有物質の場合においては、最大の屈折率コントラストを達成しようとすると、露光され、UV-定着された感光性ポリマーの加熱後処理(「アニリーング」)もまた必要である(参照;独国特許第68905610T2号公報)。アニリーングは、追加の時間がかかる加工ステップであって、時間がかかるフィルム作成に加えて、ホログラム作成の速度を落とし、複雑化させ、そしてコストアップさせ、さらには、基板材料の選択を、温度の影響を受けにくいものに限定してしまう。
体積ホログラフィーのためのその他の感光性ポリマー物質は、次の各社で製造されている;Polaroid(参照:米国特許第5759721A号公報)、富士フイルム(参照:欧州特許出願公開第1 510 862A2号公報)、コニカミノルタメディカルアンドグラフィック(参照:米国特許出願公開第200505891A1号公報)、大日本印刷(参照:欧州特許出願公開第123151A1号公報)、日本ペイント(参照:欧州特許出願公開第21 1615A2号公報)、日産化学(株)(参照:米国特許出願公開第20050068594A1号公報)、Bayer(参照:国際公開第2010091795A1号パンフレット、国際公開第2012062655A2号パンフレット)、Xetos(参照:国際公開第2003036389A1号パンフレット)、及びInPhase Technologies(参照:米国特許出願公開第2002142227A1号公報)。その従来技術は、それらのホログラフィック性能又は加工法の点で、Omnidexとは異なる感光性ポリマーを特徴としている。記載されている技術的進歩は、以下のものである:酸素感度の低減、露光の際の材料の収縮の低減、分光感度、溶媒フリーでのフィルムの形成、アニリーングなしでの高い回折効率、及び/又はより良好な温度及び貯蔵安定性。
より新しい、市販されているホログラフィック感光性ポリマーは、Bayer Materialscienceによって開発された、「Bayfol HX」フィルムである。このものは、熱可塑性プラスチックバインダーは含まず、代わりに、ポリウレタンをポリマーマトリックスとして含んでいて、それが、ホログラフィック的に露光可能な書込み用モノマーを保持している。ポリウレタンは、ポリイソシアネートとポリオール混合物とから、重付加反応により形成される。それらの反応成分を、コーティングの直前に混ぜ合わせ、キャリヤーフィルムの上で硬化させる。それらは、前述のバインダー含有材料に比較して、高い溶媒含量を有している訳ではないものの、1時間にもおよぶ硬化時間は、塗装システムにおいて、十分に長い、ダストフリーな乾燥及び硬化セクションを備えなければならないという、同じ問題を呈している。
市販されている感光性ポリマーフィルム全体に共通することであるが、ユーザーが、自身で、キャリヤー物質を自由に選択して、それをコーティングするということは不可能で、供給されるフィルム構造を加工しなければならない。キャリヤーフィルムに加えて、付着及び汚染を防止する目的で、光の影響を受けやすいフィルム層の上に積層フィルムが存在している。このフィルムを剥がすときに、静電気が発生する可能性があり、それが、ダスト性の粒子を引きつける。そのフィルムは、露光のためのガラス又は原版(master)に積層させなければならず、いかなるダストの粒子も欠陥の原因となるので、クリーンで欠陥のない加工のためには、極端にダストフリーな環境が必要となる。
ポリマー性バインダー又はポリマー性マトリックスを含む感光性ポリマーシステムは、実質的に固体のフィルム層を形成する。それとは対照的に、露光されるまでは実質的に液体であるバインダーを含まないシステムもまた提示されている(参照:たとえば、米国特許第3,993,485A号公報、又はN.Smirnova,“Optics in Information Systems”,February 2004,p.9、又はXetos(参照:国際公開第2003036389A1号パンフレット))。
ほとんど実質的に固体のモノマー-バインダー/マトリックス感光性ポリマーにおいては、暗い干渉ラインの領域に位置する未露光の書込み用モノマーは、ホログラフィック的なレーザー露光の後では、露光され、重合された領域の中に拡散していく。このことが、屈折率の違いを作り出し、その空間的な変調が、記録される干渉縞に相当する。しかしながら、固体のマトリックスの中での書込み用モノマーの拡散には、時間がかかる。温度を高くすれば、このプロセスを加速することができる。先に述べたOmniDex(登録商標)材料に関しては、DuPontは、120℃で1時間のアニリーング時間を指定している。Bayfol HX材料の場合には、その特許出願(欧州特許出願公開第2 372 454A1号公報,p.13,[0127]、欧州特許出願公開第2 219 073A1号公報,p.15,[0102])で、その材料がUV光で最終的に完全に硬化するまで、5分の待ち時間を指定している。
しかしながら、ホログラムの作成に関しては、多くの作成プロセスで、可能な最小時間又は可能な最大処理量、そして、単純で費用効率の高いプロセス制御が必要とされており、そのため、取扱いが難しく、時間がかかる後処理や待ち時間は不都合である。
この理由から、欧州特許第1 779 196B1号公報に記載されているような、レーザー露光の際にすでに効果的な屈折率変調を形成し、UV光を用いて直ちに定着させることが可能な光重合性組成物が開発された。ここでは、各種のトリグリセリド、たとえばヒマシ油が使用された。
ヒマシ油は不活性成分であり、露光の際に架橋することはない。このことは、それが、後ほど、その層から移行することができるということを意味している。これを確実に防止するためには、通常、次いでUVワニス層を用いて、そのホログラム層をシールする。
しかしながら、ヒマシ油含量が高すぎる場合には、露光の途中又は直後に、このことが起こりうる。比率が高すぎると、濁りも起きる。ヒマシ油含量が高いほど、クリアな層を確保するためには、露光温度を高くしなければならない。しかしながら、温度を高くすると、その液状物質の粘度が低下し、そのことは、ホログラフィックな露光性には、逆効果となる。したがって、ヒマシ油含量及び露光温度には上限が存在し、ホログラム露光の際には、それを越えてはならない。
体積ホログラムの輝度、すなわち回折効率(「Beugungswirkungsgrad」=BWG)ηは、それらの層厚d及びΔnに依存する。Δnは、ホログラム層の内部での屈折率変調の大きさを表している。Kogelnikの結合波理論によれば、Δnの値が大きいほど、より薄い層で、高いBWG値が達成できる(参照;H.Kogelnik,The Bell System Technical Journal,Volume 48,November 1969,Number 9,p.2909~2947)。屈折率変調が表面に対して平行である、表面ミラーからの反射ホログラム又はLippmann-Braggホログラムでは、次式の関係が成立する;
(式中、λは、光の波長である)。
したがって、本発明の目的は、公知の記録材料の欠点を回避し、改良された、極めて迅速な加工を可能とする、ホログラム記録材料を提供することである。その記録材料から作成されたホログラム素子は、可能な最高の屈折率変調並びに、高い長期安定性、さらには熱的安定性及び機械的安定性も有しているべきである。0.01以上、好ましくは0.015以上、特に好ましくは0.02以上のΔn値が達成されるべきである。
その目的は、本発明において以下のものを含む光重合性組成物によって、解決される:
I)以下のものからなる第一の混合物A:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤
I)以下のものからなる第一の混合物A:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤
トリグリセリド又は変性トリグリセリドは、光で誘起される混合物のポリマーマージ(merge)の際に、架橋を起こさない成分である。少なくとも1種のモノマーとトリグリセリドとの混合物は、好ましくは、ある温度より高い場合においてのみ、クリアな混合物を生成する。本発明における光重合性組成物は、好ましくは24℃より上、より好ましくは22℃より上ではクリアであり、その一方で、それらは、好ましくは16℃より下、より好ましくは18℃より下では乳白色である。1種又は複数のモノマーのモノマー混合物、及び生成するポリマーも同様に、非架橋成分とは異なった屈折率を有している。ホログラム露光においては、成分の凝離(segregation)が起きて、干渉縞の暗い領域の中では、明るい領域の中よりも、トリグリセリド含量が高くなる。このことが、それの結果として屈折率を変調させ、ホログラムを起こさせる。
トリグリセリド又は変性トリグリセリドは、重合せず、濁りの原因となるので、その濃度が高すぎるようにしてはならず、そうしないと、クリアなホログラムを露光させることができない。
驚くべきことには、しかしながら、ある種のアルデヒドを添加することによって、その限界を引き上げることが可能であることが見出された。このことは、より薄い層で、より高いデルタn値又はより高いBWGを達成できるので、有利である。この物質は、極めて少量でも、十分である。
それに続く、ヒマシ油の滲みだし(sweating out)もまた、その油よりも先に、その硬化された層から抜け出す物質を添加することによって防止することができる。それらは、少量の溶媒たとえばエタノール、又は昇華性の固体、又は幾つかのUV重合開始剤であってよい。特に、UV重合開始剤は、短い、強いUVフラッシュで蒸発することにより、ヒマシ油より先にその層から抜け出すことができる。しかしながら、UV重合開始剤又はその他の吸収剤は、吸収したエネルギーを熱に転換させ、それを伝達することによって、他の物質の放出を加速させるのに使用することもできる。原理的には、UVフラッシュに代えて、各種の方法(パルス化光レーザー、赤外、マイクロ波など)を使用して、適切な吸収性物質を介して、極めて短時間の内で、材料を急激に加熱することができる。
物質を放出すれば、当然のことながら、層を収縮させる原因となるが、これもまた、ホログラムの性質においては、注目に値することである。これは、露光の際に考慮に入れることができ、或いは意識的に使用して、たとえば、グリーンレーザーを用いてブルーホログラムを作り出すこともできる。
本発明における光重合性組成物には、好ましくは、以下のものが含まれる:
I)以下のものからなる第一の混合物A:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤、
II)少なくとも1種のポリエーテル
I)以下のものからなる第一の混合物A:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤、
II)少なくとも1種のポリエーテル
本発明における光重合性組成物の好ましい実施態様は、従属請求項に記載されている。
未露光の光重合性組成物は、低い温度では、乳白色となる。この凝離温度よりも少し上の温度で、ホログラフィック的に露光できれば、ベストである。従来技術のブレンド物では、推奨される露光温度は、25℃~26℃であった。
ポリエーテルの混合物を添加することによって、有利なことには、その露光温度を、21℃~22℃の一般的な室温とすることができるようになった。それに加えて、デルタn値もまた改良され、その結果、さらにより薄い層で、高いBWG(屈折率)が達成可能である。今や、12μmもの薄さで、80%を越えるBWG値が達成可能であるが、それに対して、従来技術では、この値が、15μmであった。
驚くべきことには、露光された層のクリアさが、それを露光すなわち硬化させるのに用いられた露光時間及び強度に依存するということもまた見出された。層を、十分な強度を用い、1秒未満ですばやく露光させると、その層は、より弱い入力で数秒間かけて露光させた場合よりは、濁りが少ない。ヘーズは、測定可能であり、ヘーズ値として、パーセントの単位で表される。露光温度21℃、フィルム厚み1mmでの、ASTM Dの標準的な手順にしたがって測定した、高速露光領域と低速露光領域との間の差は、少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、特に好ましくは少なくとも70%には達する筈である。温度もまた、濁り度に影響する。温度が低いほど、より高い乳白色となる。このようにして、異なった温度で異なった領域を露光すると、強度依存の効果で、差を付けたり、さらに大きくしたりすることができる。
光重合性組成物の感度は、100mJ/cm2より良、好ましくは50mJ/cm2より良、特に好ましくは30mJ/cm2より良とするのがよい。
本発明における組成物が、溶媒又は加熱後処理を必要としないのが好ましい。基板に対して、組成物を塗布した直後に、露光を実施することができる。組成物の基板に対する湿式塗布は、ドクターナイフ、ドクターブレード、又はスロットダイコーティングにより実施することができる。この層が、20μmより薄い場合には、公知の印刷プロセスたとえば、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷、パッド印刷、又はフレキソ印刷もまた使用可能である。透明でクリアなフィルムを使用して、複写される原版の上に光重合性組成物を直接積層させるのが好ましい。その層厚は、接触圧力及び積層速度によるか、スリット幅によるかのいずれかで、調節する。厚く、硬質の基板、たとえばガラス板にコーティングする場合には、スピンコーティングプロセスを使用することもできる。インクジェット印刷プロセスを用いるか、或いはCNC制御された分散装置を用いて、塗布することもまた可能である。キャビティの中に直接注入することも可能である。
特に、この光重合性組成物は、曲面に塗布するのにも適している。二つの対応体の間で圧力をかけて、同時にキット又は接着剤として使用することもできる。
コーティングが、露光ユニットの中で実施されるので、ユーザーは、使用する基板及び層状構造を選択する自由も有している。溶媒を含まない物質は、塗布した直後に露光させることができる。同じ原理にしたがって、硬化の後で新規な層を塗布し、ホログラフィックに露光させることができるので、多層露光でも何の問題もない。これを使用して、たとえば、レッド、グリーン、及びブルーの原色のための3層から、トゥルーカラーのホログラムを作り上げることもできる。
ホログラム記録材料としての光重合性組成物の作成において、トリグリセリド又は変性トリグリセリドを使用すると、その他の点でも、極めて有利である:露光された感光性ポリマーの示す表面接着性が低下するが、その理由は、トリグリセリド又は変性トリグリセリドもまた、剥離剤として機能するからである。したがって、その露光されたホログラムは、たとえばガラスのような基板から容易に剥離されて、何の残留物も残らない。この性質は、大量生産の場合にも極めて望ましいが、その理由は、それによって、たとえば、慣用されている微細なホログラフィック表面構造を有するニッケルシムや、接触転写物(コンタクトコピー)を作成するための、薄いガラスを用いてシールされた体積ホログラムのような、摩耗の無いコピー原版を使用することが可能となるからである。非接着性層で、残留物が残ることなく除去されるために、クリーニングの手間がほとんどかからない。
その光重合性組成物は、接触転写物を作成するのに、特に好適である。液状の光重合性組成物を直接原版の上に印刷するという事実のために、屈折率の調節(マッチング)の必要がなくなる。これは、原版とホログラム層との間に、その二つの層とほぼ同じ屈折率を有する液体を塗布しているのである。フィルム材料を用いた通常の接触転写法では、屈折率の調節で、妨害的な干渉現象(ニュートンリング)の発生を防止する。それらの原因は、たとえば、ダストの混在物のため、又は気泡又は空気の混在の結果の微少な凹凸のために、その二つの層がぴったりと接触していない場所で起きる反射のためである。それに加えて、基板及び原版での擦り傷やその他の凹凸が埋め合わされるために、複写の光学的品質が改良される。層厚よりも小さい寸法を有する微少なダスト粒子は、その液体の中に埋没されるので、フィルム材料の場合のような、顕著な印刷や欠陥の汚点を作ることもない。このことは、製造環境での廃棄物やクリーンルームの必要性を大幅に低下させる。
したがって、好都合なことには、その液状の光重合性組成物は、ホログラフィックフィルム材料の露光のための指数マッチ物質(index match material)としても、使用することができる。露光の際にそれが硬化するために、クリーニングや蒸発させる必要がない。それに加えて、それら二つのホログラム記録材料を組み合わせることで、ホログラフィック記録が保持され、強化されるが、その理由は、両方の層にホログラムが作成されるからである。
その光重合性組成物が、どのような表面にも適応するために、フィルム材料の場合とは異なって、ホログラムの露光と同時に表面構造を成形することが可能であり、複雑な形状の表面を使用することできる。その表面構造は、具体的には、エンボスホログラム又はフレネル構造であってよい。このことにより、単一の加工ステップで、表面構造及び原版の体積ホログラフィック情報又は光学情報の両方を、物理的及びホログラフィック的に複写することが可能となる。
このようにして、一体化されたホログラム構造を有する、プリズム又はレンズのような光学素子を作成することもまた可能である。
その光重合性組成物は、塗布した直後に露光させることができるので、コーティング及び露光の二つのステーションの間を、極めて短い距離及び時間にコンパクト化することが、実現可能である。これで、周囲の光が原因の、望ましくない前露光の危険性が抑制される。そのため、暗所環境の必要性が、それほど大きくない。その光重合性組成物は、1分以内、好ましくは20秒以内、特に好ましくは5秒以内に、塗布且つ露光させることが可能である。
本発明における光重合性組成物には、少なくとも1種の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含むモノマーMを含む第一の混合物Aが含まれるが、モノマーMが、少なくとも2種のエチレン性不飽和基を含んでいるのが好ましい。
特に好ましくは、その光重合性組成物が、少なくとも1種の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含むモノマーMを含む第一の混合物Aと、少なくとも2種のエチレン性不飽和基を含むモノマーM1とを含むが、ここでM1は、好ましくは、第二のエチレン性不飽和基だけがMとは異なっている。
少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含むモノマーは、下記の一般構造単位を有している。
(式中、q及びp=0~12、好ましくは1~12であり;o=0、1であり、そしてArは、単核又は多核で置換又は非置換の芳香族又はヘテロサイクリック芳香族基である)
基R1は、H、メチル、又はエチルであり、そして、
R2及びR3は、独立して、以下のものからなる群より選択される:アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アシル、及びアシルオキシ基(それらは、直鎖又は分岐鎖、非置換又は置換されていてもよい)、置換又は非置換のアリールオキシ基、置換又は非置換の芳香族基又はヘテロサイクリック基、非置換又は置換の脂環族炭化水素基、脂肪族、芳香族及び脂肪族-芳香族のアミノ、カルボン酸、アミド、及びイミド基、ヒドロキシ、アミノ、シアノ、ニトロ、ハロゲン原子又は水素原子、並びに上述の基の組合せ、ここで、その置換された基は、C1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ、ヒドロキシ、カルボキシ、カルボニル、アミノ、アミド、イミド基、ハロゲン原子、芳香族基、又はそれらの組合せで、置換されていてもよい。
基R1は、H、メチル、又はエチルであり、そして、
R2及びR3は、独立して、以下のものからなる群より選択される:アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アシル、及びアシルオキシ基(それらは、直鎖又は分岐鎖、非置換又は置換されていてもよい)、置換又は非置換のアリールオキシ基、置換又は非置換の芳香族基又はヘテロサイクリック基、非置換又は置換の脂環族炭化水素基、脂肪族、芳香族及び脂肪族-芳香族のアミノ、カルボン酸、アミド、及びイミド基、ヒドロキシ、アミノ、シアノ、ニトロ、ハロゲン原子又は水素原子、並びに上述の基の組合せ、ここで、その置換された基は、C1~C12アルキル、C1~C12アルコキシ、ヒドロキシ、カルボキシ、カルボニル、アミノ、アミド、イミド基、ハロゲン原子、芳香族基、又はそれらの組合せで、置換されていてもよい。
好適なモノマーMの例としては、以下のものが挙げられる:置換又は非置換のスチレンモノマー、アクリル酸、α-アルキルアクリル酸、アクリル酸エステル、アルキルアクリル酸エステル(そのアルコール成分は、2~50個の炭素原子を有する置換又は非置換の脂肪族又は芳香族基であってよい)、アクリルアミド、α-アルキルアクリルアミド(ここで、アルキルは、上で定義されたもの)、ビニルエステル、ビニルアルコール、ビニルエーテル、及びその他の2~50個の炭素原子を有する置換又は非置換の脂肪族又は芳香族基を用いて置換された、置換されたビニルモノマー。
好適なモノマーMの好ましい例としては、以下のものが挙げられる:(メタ)アクリル酸ブチルエステル、(メタ)アクリル酸フェニルエステル、(メタ)アクリル酸ベンジルエステル、(メタ)アクリル酸イソボルニルエステル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸2-フェノキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチルエステル、(メタ)アクリル酸2,2,2-トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸ヘプタフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3-テトラフルオロプロピル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル、アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチルエステル、アクリル酸エトキシエトキシエチルエステル、アクリル酸2-(p-クロロフェノキシ)エチルエステル、アクリル酸p-クロロフェニル、(メタ)アクリル酸2-フェニルエチル、アクリル酸ペンタクロロフェニル、アクリル酸フェニル、p-クロロスチレン、N-ビニルカルバゾール、1-ビニル-2-ピロリドン、2-クロロスチレン、2-ブロモスチレン、メトキシスチレン、フェノールエトキシレートアクリレート、アクリル酸2-(p-クロロフェノキシ)エチル、アクリル酸2-(1-ナフチルオキシ)エチル、ヒドロキノンモノメタクリレート、及びアクリル酸2-[β-(N-カルバゾリル)プロピオニルオキシ]エチル。
特に好ましいモノマーMとしては、以下のものが挙げられる;N-ビニルカルバゾール、アクリル酸エトキシエトキシエチル、アクリル酸2-ナフチル、アクリル酸2-フェノキシエチル、メタクリル酸2-フェノキシエチル、フェノールエトキシレートアクリレート、アクリル酸2-(p-クロロフェノキシ)エチル、アクリル酸p-クロロフェニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸2-フェニルエチル、アクリル酸2-(1-ナフチルオキシ)エチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、アクリルアミド、アクリル酸エトキシエトキシエチル、メタクリル酸1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチル、及びアクリル酸ペンタフルオロエチル。
そのモノマーMが、少なくとも2種のエチレン性不飽和基を含むのが好ましく、したがって、そのモノマーは、好ましくは二官能である。
二官能エチレン性不飽和モノマーは、その分子の中に2個のC=C二重結合を有している、すなわちそれらは、たとえば、上で示した構造単位2個を含んでいる。二官能エチレン性不飽和モノマーには、たとえば、2個のアクリレート基又はメタクリレート基を含んでいてよい。
本発明における光重合性組成物の中のモノマーMには、1個又は複数の二官能又はより高級官能性のモノマーだけからなっている、すなわち、その組成物が、単官能のエチレン性不飽和モノマーを含まないのがよい。本発明における組成物の中での、少なくとも2種のエチレン性不飽和基を有するモノマーMの含量は、5重量%より大、好ましくは10重量%より大、特に好ましくは20重量%より大である。
二官能又はより高級官能性のモノマーを使用することによって、具体的には、それにより作成されたホログラム素子の熱的安定性及び機械的安定性が特に高くなり、これは、鏡映(reflexion)ホログラムの作成では、特に有利である。
少なくとも2種のエチレン性不飽和基を有する好ましいモノマーMは、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、具体的には、次式の化合物である:
(式中、R1、Q.及びArは、先に挙げた意味合いを有する)。
モノマーM又はモノマー混合物の粘度が、室温で少なくとも900mPa・sであるのが好ましい。
光重合性組成物の粘度はさらに、20℃で、少なくとも900mPa・s、好ましくは1500mPa・s、特に好ましくは少なくとも2000mPa・sである。
その粘度は、プレート-プレート回転式レオメーター(たとえば、Haake製、タイプ006-2805)を用いて測定することができる。材料を、2枚の同軸の円形プレートの間に置き、一方のプレートを回転させる。それらのプレート間の距離は、たとえば1mmであり、直径は35mmである。粘度は、そのトルク及び速度(たとえば、10回転/秒)の測定から求めることができる(DIN53018、ISO3210)。
その粘度は、プレート-プレート回転式レオメーター(たとえば、Haake製、タイプ006-2805)を用いて測定することができる。材料を、2枚の同軸の円形プレートの間に置き、一方のプレートを回転させる。それらのプレート間の距離は、たとえば1mmであり、直径は35mmである。粘度は、そのトルク及び速度(たとえば、10回転/秒)の測定から求めることができる(DIN53018、ISO3210)。
本発明における光重合性組成物には、トリグリセリド及び/又は変性トリグリセリドを含む、第一の混合物Aが含まれる。
好適なトリグリセリドは、一般的に、次の一般構造式の化合物である:
(式中、それぞれのRは、他から独立して、脂肪酸の残基を表し、好ましくはそれぞれのRが、6~22個、より好ましくは8~18個の炭素原子を含む)。
天然由来の油脂、たとえばヒマシ油、ヤシ油、パーム核油、及びそれらの混合物もまた、トリグリセリドとして使用することができる。そのような天然の油脂の誘導体(たとえば、水素化反応生成物)を使用することも可能である。そのような天然由来の油脂には、一般的には、各種のトリグリセリドの混合物が含まれる。
特に好ましいトリグリセリドは、リシノール酸のトリグリセリドであって、このものはヒマシ油の主成分である。
特に好ましいトリグリセリドは、リシノール酸のトリグリセリドであって、このものはヒマシ油の主成分である。
そのトリグリセリドは、20℃での、エチレン性不飽和モノマー又はモノマー混合物の屈折率(n)とトリグリセリドの屈折率との差(すなわち、|n(モノマー)-n(トリグリセリド)|)が、少なくとも0.02、より好ましくは少なくとも0.05、最も好ましくは少なくとも0.07となるように選択するのが好ましい。
たとえば、エトキシ化されたヒマシ油又はそれらのリシノール酸が、変性トリグリセリドとして考えられる。その変性トリグリセリドが、エチレンオキシドを基準にして25~250単位を有する、エトキシル化トリグリセリドを含んでいるのが好ましい。たとえば、Hedipin R/2000(「PEG-200ヒマシ油」として公知)を使用してもよい。
たとえば、エトキシ化されたヒマシ油又はそれらのリシノール酸が、変性トリグリセリドとして考えられる。その変性トリグリセリドが、エチレンオキシドを基準にして25~250単位を有する、エトキシル化トリグリセリドを含んでいるのが好ましい。たとえば、Hedipin R/2000(「PEG-200ヒマシ油」として公知)を使用してもよい。
Hedipin R/2000は、ヒマシ油をエチレンオキシドと、1:200のモル比で反応させることにより製造される。ヒマシ油は、リシヌス・コムニス(Ricinus communis)の種子から得られる、トリグリセリドの混合物である。ヒマシ油の主成分(>80%)は、リシノール酸のトリグリセリドである。Hedipin R/2000には、ポリエトキシル化トリグリセリドの混合物が含まれるが、リシノール酸のトリグリセリドのポリエトキシル化反応生成物が主成分である。リシノール酸のトリグリセリドのポリエトキシル化反応生成物には、式A,B,及びCの化合物の1種又は複数,並びにそれらの混合物、さらにはそれらのすべての立体異性体が含まれる。Hedipin R/2000の他の成分としては、リシノール酸ポリオキシエチレン、遊離のポリエチレングリコール、及びエトキシル化グリセロールが含まれている可能性がある。
式(C)において、m1、m2、及びm3は、それぞれ独立して、0~200、より好ましくは5~175、より好ましくは10~150、より好ましくは15~125、より好ましくは20~100、より好ましくは20~75、より好ましくは25~40の整数であり、ここで、n1+n2+n3=50~150である。
好ましくは、式(C)において、n1、n2、n3、m1、m2、及びm3は、それぞれ独立して、10~150、より好ましくは15~125、より好ましくは20~100、より好ましくは20~75、より好ましくは25~40の整数であり、ここでn1+n2+n3+m1+m2+m3=150~250である。
本発明における光重合性組成物には、好ましくは、(化学線)照射に露光させると、モノマーMの重合を活性化させる、少なくとも1種の光重合開始剤を含む第一の混合物Aが含まれる。このものは、好ましくは、ラジカル形成性重合開始剤である。
アクティニシティ(actinicity=化学線照射)は、各種の波長の電磁放射の光化学的活性と理解されたい。
その用語は、たとえば、各種の色のレーザー光の生理学的影響、又は写真用フィルム及び紙の分光感度を評価するのに使用される。光化学においては、アクティニックな化学薬品とは、光又は放射線の影響を受けやすいものである。
ラジカル形成性重合開始剤は公知であり、たとえば以下の文献を参照されたい:H.J.Timpe and S.Neuenfeld,“Dyes in Photoinitiator Systems”.Kontakte(1990),p.28~35、及びJ.Jakubiak and J.F.Rabek,“Photoinitiators for visible light polymisation”,Polimery(Warsaw)(1999),44,p.447~461。
UV照射により活性化可能で、一般的には185℃までの温度では不活性な、好適なラジカル形成性重合開始剤としては、置換又は非置換の多核のキノンが挙げられるが、これらは、共役炭素環式環系の中に、2個の環内炭素原子を有する化合物であって、たとえば、以下のものが挙げられる:9,10-アントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-クロロアントラキノン、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,4-ナフトキノン、9,10-フェナントレンキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ベンズアントラキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2,3-ジクロロナフトキノン、1,4-ジメチルアントラキノン、2,3-ジメチルアントラキノン、2-フェニルアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン、アントラキノンα-スルホン酸のナトリウム塩、3-クロロ-2-メチルアントラキノン、レテンキノン、7,8,9,10-テトラヒドロナフタセンキノン、及び1,2,3,4-テトラヒドロベンズ[a]アントラセン-7,12-ジオン。やはり有用であるその他の光重合開始剤(但し、それらの内のいくつかは、85℃程度の低い温度で熱的に活性化される)が、米国特許第2,760,663号公報に記載されており、たとえば、以下のものが挙げられる;ビシナルケトアルドニルアルコールたとえば、ベンゾイン、ピバロイン、アシロインエーテルたとえば、ベンゾインのメチル及びエチルエーテル、α-ヒドロカルビル-置換された芳香族アシロインたとえば、α-メチルベンゾイン、α-アリルベンゾイン、及びα-フェニルベンゾイン。
光重合開始剤として、使用可能なのは、以下のものである:光還元性色素及び還元剤たとえば、米国特許第2,850,445A号公報、2,875,047A号公報、米国特許第3,097,096A号公報、米国特許第3,074,974号公報、米国特許第3,097,097A号公報、米国特許第3,579,339A号公報に開示されているもの;さらにはフェナジン、オキサジン、及びキノンのクラスからの色素;米国特許第3,427,161A号公報、米国特許第3,479,185A号公報、米国特許第3,549,367A号公報、米国特許第4,311,783A号公報、米国特許第4,622,286A号公報、及び米国特許第3,784,557A号公報に記載されているような、ミヒラーケトン、ベンゾフェノン、水素供与体を有する2,4,5-トリフェニルイミダゾリルダイマー、及びそれらの混合物。色素増感光重合についての有用な考察が、次の文献に見出される;D.F.Eaton,“Dye Sensitized Photopolymerization”,Adv.in Photochemistry,vol.13(D.H.Volman、G.S.Hammond and K.Gollnick、eds,Wiley-Interscience,New York,1986),p.427~487。同様にして、米国特許第4,341,860号公報のシクロヘキサジエノン化合物も、重合開始剤として有用である。好適な光重合開始剤としては、以下のものも挙げられる:CDM-HABI、すなわち、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ビス(m-メトキシフェニル)-イミダゾールダイマー;o-Cl-HABI、すなわち、2,2’-ビス(o-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,1’-ビイミダゾール;及びTCTM-HABI、すなわち、2,5-ビス(o-クロロフェニル)-4-(3,4-ジメトキシフェニル)-1H-イミダゾールダイマー、それぞれ典型的には、水素供与体、たとえば、2-メルカプトベンズオキサゾールと共に使用される。
特に好ましい光重合開始剤は、たとえば以下のようなUV光重合開始剤である;IRGACURE(登録商標)OXE-01(1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-フェニル]-2-(O-ベンゾイルオキシム)、及びIRGACURE(登録商標)OXE-02(1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾル-3-イル]エタノン-O-アセチルオキシム(BASF AG製)、さらにはOMNIRAD-MBF(ギ酸メチルベンゾイル)、OMNIRAD-TPO(2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキシド)、OMNIRAD-TPO-L(エチル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィネート)、OMNIRAD-1173(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン)、OMNIRAD 1000(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン(80%)と1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン(20%)との混合物)、OMNIRAD 184(1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン)、OMNIRAD 819(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド)、OMNIRAD 2022(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、及びエチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネートの混合物)、及びOMNICAT 440(4,4’-ジメチル-ジフェニル-ヨードニウム-ヘキサフルオロホスフェート)、これらは、IGM Resinsから入手可能で、好ましくは0.1~10重量%の量で使用される。
上述の光重合開始剤は、単独で使用しても、或いは組み合わせて使用してもよい。
特に好ましい光重合開始剤には、以下のものが含まれる;下記の構造式I(共光重合開始剤)の化合物及び色素(増感剤)たとえばメチレンブルー、並びに、米国特許第3,554,753A号公報、米国特許第3,563,750A号公報、米国特許第3,563,751A号公報、米国特許第3,647,467A号公報、米国特許第3,652,275A号公報、米国特許第4,162,162A号公報、米国特許第4,268,667A号公報、米国特許第4,454,218A号公報、米国特許第4,535,052A号公報、及び米国特許第4,565,769A号公報に開示されている増感剤、さらには国際公開第2012062655A2号パンフレットに引用されている色素及び共光重合開始剤(それらは、本明細書にも、明示的に引用されている)。特に好ましい増感剤としては、以下のものが挙げられる;DBC、すなわち、2,5-ビス[(4-ジエチルアミノ-2-メチルフェニル)メチレン]シクロペンタノン;DEAW、すなわち、2,5-ビス[(4-ジエチルアミノフェニル)メチレン]シクロペンタノン;ジメトキシ-JDI、すなわち、2,3-ジヒドロ-5,6-ジメトキシ-2-[(2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[i,j]キノリジン-9-イル)メチレン]-1H-インデン-1-オン;及びサフラニン O、すなわち、3,7-ジアミノ-2,8-ジメチル-5-フェニル-フェナジニウムクロリド。
特に好ましい光重合開始剤には、以下のものが含まれる;下記の構造式I(共光重合開始剤)の化合物及び色素(増感剤)たとえばメチレンブルー、並びに、米国特許第3,554,753A号公報、米国特許第3,563,750A号公報、米国特許第3,563,751A号公報、米国特許第3,647,467A号公報、米国特許第3,652,275A号公報、米国特許第4,162,162A号公報、米国特許第4,268,667A号公報、米国特許第4,454,218A号公報、米国特許第4,535,052A号公報、及び米国特許第4,565,769A号公報に開示されている増感剤、さらには国際公開第2012062655A2号パンフレットに引用されている色素及び共光重合開始剤(それらは、本明細書にも、明示的に引用されている)。特に好ましい増感剤としては、以下のものが挙げられる;DBC、すなわち、2,5-ビス[(4-ジエチルアミノ-2-メチルフェニル)メチレン]シクロペンタノン;DEAW、すなわち、2,5-ビス[(4-ジエチルアミノフェニル)メチレン]シクロペンタノン;ジメトキシ-JDI、すなわち、2,3-ジヒドロ-5,6-ジメトキシ-2-[(2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[i,j]キノリジン-9-イル)メチレン]-1H-インデン-1-オン;及びサフラニン O、すなわち、3,7-ジアミノ-2,8-ジメチル-5-フェニル-フェナジニウムクロリド。
構造式Iを有する化合物(Ciba Specialty Chemicals Inc.により、「CGI 7460」の名称で開発され、現在は、BASF AGから、SEC LCA 1460の名称で入手可能)は、次式で表される;
特に好ましくは、それらの色素は、色素濃縮物(参照:表4)として、揮発性溶剤を含まない混合物の形で得ることができる。このものにより、光重合性組成物の調製が簡略化されるが、その理由は、揮発性物質の蒸発除去がもはや不要であり、計量も、より容易で、より正確になるからである。
本発明における光重合性組成物の中の色素が、以下のものからなる群より選択されるのが好ましい:アクリフラビン、ジアミノアクリジン、ローダミンB、サフラニン-O、ジエチルサフラニン、及びメチレンブルー。
本発明における光重合性組成物の中の共光重合開始剤は、テトラヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフェニルヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリス-(3-フルオロフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、及びトリス-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、又はそれらの混合物からなる群より選択するのが、好ましい。
本発明の光重合性組成物の中の色素を、アクリフラビン、ジアミノアクリジン、ローダミンB、サフラニン-O、ジエチルサフラニン、及びメチレンブルーからなる群より選択し、そして、テトラヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフェニルヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリス-(3-フルオロフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、及びトリス-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、又はそれらの混合物からなる群より選択される共光重合開始剤と組み合わせるのが、最も好ましい。
本発明における組成物においては、第一の混合物Aには、少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒドがさらに含まれる。
その芳香族アルデヒドが、以下のものからなる群より選択されるのが好ましい;バニリン、コニフェリルアルデヒド、2-メトキシベンズアルデヒド、3-メトキシベンズアルデヒド、4-メトキシベンズアルデヒド、2-エトキシベンズアルデヒド、3-エトキシベンズアルデヒド、4-エトキシベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2,3-ジメトキシ-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2,5-ジメトキシ-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2,6-ジメトキシ-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2-メチル-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-3-メチル-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2,3-ジメチル-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2,5-ジメチル-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2,6-ジメチル-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-3,5-ジメトキシ-ベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-3,5-ジメチル-ベンズアルデヒド、3,5-ジエトキシ-4-ヒドロキシ-ベンズアルデヒド、2,6-ジエトキシ-4-ヒドロキシ-ベンズアルデヒド、3-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンズアルデヒド、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンズアルデヒド、2-エトキシ-4-ヒドロキシ-ベンズアルデヒド、3-エトキシ-4-ヒドロキシ-ベンズアルデヒド、4-エトキシ-2-ヒドロキシ-ベンズアルデヒド、4-エトキシ-3-ヒドロキシ-ベンズアルデヒド、2,3-ジメトキシベンズアルデヒド、2,4-ジメトキシベンズアルデヒド、2,5-ジメトキシベンズアルデヒド、2,6-ジメトキシベンズアルデヒド、3,4-ジメトキシベンズアルデヒド、3,5-ジメトキシベンズアルデヒド、2,3,4-トリメトキシベンズアルデヒド、2,3,5-トリメトキシベンズアルデヒド、2,3,6-トリメトキシベンズアルデヒド、2,4,6-トリメトキシベンズアルデヒド、2,4,5-トリメトキシベンズアルデヒド、2,5,6-トリメトキシベンズアルデヒド、2-ヒドロキシベンズアルデヒド、3-ヒドロキシベンズアルデヒド、4-ヒドロキシベンズアルデヒド、2,3-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-3-メチル-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-5-メチル-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-6-メチル-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-3-メトキシ-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-5-メトキシ-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-6-メトキシ-ベンズアルデヒド、2,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,6-ジヒドロキシベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-2-メチル-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-5-メチル-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-6-メチル-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-2-メトキシ-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-5-メトキシ-ベンズアルデヒド、3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,3,4-トリヒドロキシベンズアルデヒド、2,3,5-トリヒドロキシベンズアルデヒド、2,3,6-トリヒドロキシベンズアルデヒド、2,4,6-トリヒドロキシベンズアルデヒド、2,4,5-トリヒドロキシベンズアルデヒド、3,4,5-トリヒドロキシベンズアルデヒド、2,5,6-トリヒドロキシベンズアルデヒド、4-ヒドロキシ-2-メトキシベンズアルデヒド、4-ジメチルアミノベンズアルデヒド、4-ジエチルアミノベンズアルデヒド、4-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシベンズアルデヒド、4-ジエチルアミノ-2-ヒドロキシベンズアルデヒド、4-ピロリジノベンズアルデヒド、4-モルホリノベンズアルデヒド、2-モルホリノベンズアルデヒド、4-ピペリジノベンズアルデヒド、2-メトキシ-1-ナフトアルデヒド、4-メトキシ-1-ナフトアルデヒド、2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、4-ヒドロキシ-3-メトキシ-1-ナフトアルデヒド、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-1-ナフトアルデヒド、3-ヒドロキシ-4-メトキシ-1-ナフトアルデヒド、2,4-ジメトキシ-1-ナフトアルデヒド、3,4-ジメトキシ-1-ナフトアルデヒド、4-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、4-ジメチルアミノ-1-ナフトアルデヒド、4-ジメチルアミノ-シンナムアルデヒド、2-ジメチルアミノベンズアルデヒド、2-クロロ-4-ジメチルアミノベンズアルデヒド、4-ジメチルアミノ-2-メチルベンズアルデヒド、4-ジエチルアミノ-シンナムアルデヒド、4-ジブチルアミノ-ベンズアルデヒド、4-ジフェニルアミノ-ベンズアルデヒド、4-ジメチルアミノ-2-メトキシベンズアルデヒド、4-(1-イミダゾリル)-ベンズアルデヒド、ピペロナール、2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-カルボクスアルデヒド、2,3,6,7-テトラヒドロ-8-ヒドロキシ-1H,5H-ベンゾ[ij]キノリジン-9-カルボクスアルデヒド、N-エチルカルバゾル-3-アルデヒド、2-ホルミルメチレン-1,3,3-トリメチルインドリン(フィッシャーズアルデヒド又は三塩基アルデヒド)、2-インドールアルデヒド、3-インドールアルデヒド、1-メチルインドール-3-アルデヒド、2-メチルインドール-3-アルデヒド、1-アセチルインドール-3-アルデヒド、3-アセチルインドール、1-メチル-3-アセチルインドール、2-(1’,3’,3’-トリメチル-2-インドリニリデン)-アセトアルデヒド、1-メチルピロール-2-アルデヒド、1-メチル-2-アセチルピロール、4-ピリジンアルデヒド、2-ピリジンアルデヒド、3-ピリジンアルデヒド、4-アセチルピリジン、2-アセチルピリジン、3-アセチルピリジン、ピリドキサール、キノリン-3-アルデヒド、キノリン-4-アルデヒド、アンチピリン-4-アルデヒド、フルフラール、5-ニトロフルフラール、2-テノイル-トリフルオロアセトン、クロモン-3-アルデヒド、3-(5’-ニトロ-2’-フリル)-アクロレイン、3-(2’-フリル)-アクロレイン、及びイミダゾール-2-アルデヒド。
特に好ましくは、以下のものからなる群より選択される、芳香族アルデヒドである:2,3-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-3-メチル-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-5-メチル-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-6-メチル-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-3-メトキシ-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-5-メトキシ-ベンズアルデヒド、2,4-ジヒドロキシ-6-メトキシ-ベンズアルデヒド、2,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,6-ジヒドロキシベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-2-メチル-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-5-メチル-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-6-メチル-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-2-メトキシ-ベンズアルデヒド、3,4-ジヒドロキシ-5-メトキシ-ベンズアルデヒド、3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド。
極めて好ましくは、その芳香族アルデヒドが、以下のものからなる群より選択される:2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,6-ジヒドロキシベンズアルデヒド、及び3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド。
選択された加工方法又は適用分野に光重合性組成物を適合させ、印刷適性、表面接着性、粘度、フィルム形成性、可撓性、硬度、耐寒性、耐熱性、及び耐候性を改良するためには、その組成物又は第一の混合物Aに、自体公知の各種の添加剤を含ませてもよい。
したがって、光重合性組成物の中の第一の混合物Aには、場合によっては、添加剤が含まれる。
添加剤としては、以下のものが挙げられる;溶媒、充填剤、色素、可塑剤、界面活性剤、感光性ポリマー系で使用される一般的な成分、ポリマー性バインダー、湿潤剤、レベリング剤、消泡剤、接着促進剤、表面添加剤、ナノスケールの粒子、蛍光増白剤、又はそれらの混合物。
それらは、容易に混ぜ込むことができ、そして回折効率を悪化させるようなことがあってはならない。非揮発性物質が、特に、光重合性組成物の、エチレン性不飽和モノマーとその他の成分との間の屈折率の差を増大させる添加剤を選択することによって、薄膜における回折効率を恒久的に改良することが可能である。そのトリグリセリド成分が、そのエチレン性不飽和モノマー成分よりも低い屈折率を有している場合には、その添加剤は、可能な限り低い屈折率を有しているべきである。したがって、この場合には、低い屈折率を有する公知のポリマーたとえば、ポリ酢酸ビニルに加えて、フッ素化又はシラン化されたポリマーが、特に好適である。良好な拡散性能を達成させるためには、考慮されている添加剤の分子量が、高すぎてはならない。
先に述べ、この後で詳しく特定される添加剤は、一般的には0.01~20重量%、好ましくは0.01~10重量%の量で使用することができる。
光重合性組成物又は第一の混合物Aには、画像化された組成物の屈折率の変調を高めるための可塑剤が含まれていてもよい。可塑剤は、約0.01~約10重量%、好ましくは5~約10重量%の範囲の量で使用するのがよい。好適な可塑剤としては、以下のものが挙げられる;トリエチレングリコール、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジプロピオネート、トリエチレングリコールジカプリレート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールビス(2-エチルヘキサノエート)、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールメチルエーテル、イソプロピルナフタレン、ジイソプロピルナフタレン、ポリプロピレングリコール、グリセリルトリブチレート、ジエチルアジペート、ジエチルセバシネート、ジブチルスベリネート、トリブチルホスフェート、トリス(2-エチルヘキシル)ホスフェート、Brij(登録商標)30[C12H25(OCH2CH2)4OH]、Brij(登録商標)35[C12H25(OCH2CH2)20OH]、及び酢酸n-ブチル。
特に好ましい可塑剤は、次のものである:ポリエチレングリコール、トリエチレングリコールジエチルヘキサノエート(3G8)、トリエチレングリコールジカプリレート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、ジエチルアジペート、Brij(登録商標)30、及びトリス(2-エチルヘキシル)ホスフェート。
所望により、感光性ポリマー系で使用される一般的なその他の成分を、本発明の組成物及び素子と共に使用してもよい。そのような成分としては、以下のものが挙げられる;蛍光増白剤、紫外線吸収物質、熱安定剤、水素供与体、酸素捕捉剤、及び剥離剤。それらの添加剤に、ポリマー又はコポリマーがさらに含まれてもよい。
有用な蛍光増白剤としては、米国特許第3,854,950A号公報に開示されているものが挙げられる。好ましい蛍光増白剤は、7-(4’-クロロ-6’-ジエチルアミノ-1’,3’,5’-トリアジン-4’-イル)アミノ-3-フェニルクマリンである。本発明において有用な紫外線吸収物質はさらに、米国特許第3,854,950A号公報にも開示されている。
有用な熱安定剤としては、以下のものが挙げられる;ヒドロキノン、フェニドン、p-メトキシフェノール、アルキル-及びアリール-置換されたヒドロキノン及びキノン、tert-ブチルカテコール、ピロガロール、樹脂酸銅、ナフチルアミン、β-ナフトール、塩化銅(I)、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、フェノチアジン、ピリジン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、p-トルキノン、及びクロラニル。米国特許第4,168,982A号公報に記載されているジニトロソ-ダイマーもまた、有用である。典型的には、光重合性組成物を貯蔵する際の安定性を向上させるために、熱重合禁止剤も存在させる。
連鎖移動剤として有用な水素供与体化合物としては、以下のものが挙げられる;2-メルカプトベンズオキサゾール、2-メルカプトベンゾチオアゾールなど、さらには米国特許第3,390,996A号公報(ここで、特別に参照する)の第12カラム、18~58行に開示されているような、各種のタイプの化合物、たとえば、(a)エーテル、(b)エステル、(c)アルコール、(d)アリル性又はベンジル性水素を含む化合物たとえばクメン、(e)アセタール、(f)アルデヒド、及び(g)アミド。
剥離剤として有用であることが見出された化合物が、米国特許第4,326,010A号公報に記載されている。好ましい剥離剤は、ポリカプロラクトンである。
光重合性組成物又は第一の混合物Aには、以下のものを含む群から選択される1種又は複数のポリマー性バインダーがさらに含まれていてもよい:ポリメタクリル酸メチル及びポリメタクリル酸エチル、ポリビニルエステルたとえば、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル/アクリレート、ポリ酢酸ビニル/メタクリレート、及び部分加水分解されたポリ酢酸ビニル、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、塩化ビニル/カルボン酸エステルコポリマー、塩化ビニル/アクリル酸エステルコポリマー、ポリビニルブチラール及びポリビニルホルマール、ブタジエン及びイソプレンのポリマー及びコポリマー、並びに約1,000~1,000,000g/molの平均分子量を有するポリグリコールのポリエチレンオキシド、エポキシドたとえば、アクリレート又はメタクリレート残基を含むエポキシド、ポリスチレン、セルロースエステルたとえば、セルロースアセテート、セルロースアセテートスクシネート、及びセルロースアセテートブチレート、セルロースエーテルたとえば、メチルセルロース及びエチルセルロース、重縮合物たとえば、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミドたとえばN-メトキシメチルポリヘキサメチレンアジパミド、ポリイミド、ポリウレタン。上述のポリマー性バインダーは、たとえば、その組成物の合計重量を基準にして、0.001~10重量%の量で使用することができる。
その光重合性組成物又は第一の混合物Aにはさらに、1種又は複数の以下のものが含まれていてもよい:湿潤剤(具体的には、フルオロカーボンポリマー、たとえばSchwego-Fluor 8038(商標)、又はフルオロ界面活性剤たとえば、3M Fluorad FC-4430(商標))、レベリング剤(具体的には、グリコール酸n-ブチルエステル、又はポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンたとえば、ADDID 130(商標))、消泡剤(具体的には、フルオロシリコーンオイルをベースとする消泡剤たとえば、ADDID 763(商標))、接着促進剤(具体的には、ジアミノ-トリメトキシ官能性シラン接着促進剤たとえば、ADDID 900(商標)、又はグリシジルトリメトキシ三官能シランカップリング剤たとえば、ADDID 911(商標)、ビニルトリエトキシシラン、又は3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン)、又は表面添加剤(具体的には、ポリエーテル変性アクリル官能性ポリジメチルシロキサンたとえば、BYK-UV 3500(商標)、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンたとえば、BYK-UV 3510(商標)、又はポリエーテル変性アクリル官能性ポリジメチルシロキサンたとえば、BYK-UV 3530(商標))。「ADDID」又は「BYK」の商品名を付けた製品は、それぞれ、Wacker Chemie及びBYK Chemieから入手可能である。
その光重合性組成物又は第一の混合物Aにはさらに、ナノスケールの粒子たとえば、TiO2、SiO2、又はAuを含んでいてもよいが、それらは、場合によってはモノマーと結合されていてもよい(そのような物質は、たとえば、商品名「Nanocryl」として入手可能である)。
好ましくは、その添加剤をアミン相乗剤とすることも可能である。アミン相乗剤を他の光重合開始剤と組み合わせると、UVコーティングの硬化速度を高めることができる(参照:独国特許第60216490T2号公報)。
好ましくは、その添加剤をペルオキシドとすることができる。加熱活性化が可能なペルオキシドは、他の光重合開始剤と組み合わせて、特に影の領域(shaded area)でのUVコーティングの硬化性を改良することができる(参照:米国特許第5017406A号公報又は独国特許第60030223T2号公報)。
好ましくは、その添加剤を、蛍光顔料又はランタニド化合物から選択されるマーカーとすることも可能である。たとえば、ユウロピウム又はテルビウムのトリスジピコリネート錯体を、ランタニド化合物として使用することもできる。
本発明の目的では、マーカーとは、追跡の目的で(forensically)検出可能な実体であり、それを使用して、製品の信憑性又は出所又はそのメーカー又は販売業者を求めることができると理解されたい。作成される層が十分に厚くて、相当するミクロ粒子を埋め込めるようならば、小さな個別認識用(individualized)の粒子、着色したミクロプラスチック(追跡用添加物として知られている)を導入することもまた可能である。
その光重合性組成物が、標準的な圧力、15℃~150℃、より好ましくは20℃~120℃の範囲で、液状であるのが好ましい。
そのポリエーテルは、以下のものをベースとするポリエーテルを含んでいるのが好ましい;
ポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)
(この式において、x=1~500、y=1~500、及びz=1~500、好ましくはx=1~200、y=1~200、及びz=1~200、より好ましくはx=5~100、y=5~100、及びz=5~100である。数平均分子量は、好ましくは500~2000、より好ましくは750~1500、最も好ましくは900~1300である)
ポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)
又は
グリシジル末端基を有する(「グリシジル末端封止」)ポリ(ビスフェノールA-co-エピクロロヒドリン)
(この式において、n=1~500、好ましくはn=1~200、より好ましくはn=5~100である。数平均分子量は、好ましくは500~2000、より好ましくは750~1500、最も好ましくは900~1300である。エポキシ当量重量は、好ましくは100~1000、より好ましくは250~750、最も好ましくは500~600である)。
グリシジル末端基を有する(「グリシジル末端封止」)ポリ(ビスフェノールA-co-エピクロロヒドリン)
本発明における光重合性組成物には、好ましくは、以下のものが含まれる:
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤、
II)5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル、
I)とII)の量の合計が、100重量%である。
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤、
II)5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル、
I)とII)の量の合計が、100重量%である。
特に好ましいのは、以下のものを含む光重合性組成物である:
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)70~98重量%の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の光重合開始剤、
d)0.1~2重量%の、少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、及び
e)0~10重量%の添加剤、好ましくは0.01~10重量%の添加剤
a)~e)の量の合計が、100重量%である、
並びに
II)5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル
I)とII)の量の合計が、100重量%である。
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)70~98重量%の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の光重合開始剤、
d)0.1~2重量%の、少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、及び
e)0~10重量%の添加剤、好ましくは0.01~10重量%の添加剤
a)~e)の量の合計が、100重量%である、
並びに
II)5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル
I)とII)の量の合計が、100重量%である。
極めて特に好ましいのは、以下のものを含む光重合性組成物である:
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)70~98重量%の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の光重合開始剤及び色素を含む共光重合開始剤のさらなる光重合開始剤(ここでその色素は、アクリフラビン、ジアミノアクリジン、ローダミンB、サフラニン-O、ジエチルサフラニン、及びメチレンブルーからなる群より選択され、そしてその共光重合開始剤は、テトラヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフェニルヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリス-(3-フルオロフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、及びトリス-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、又はそれらの混合物からなる群より選択される)、
d)0.1~2重量%の、少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、及び
e)0~10重量%の添加剤、好ましくは0.01~10重量%の添加剤、
a)~e)の量の合計が、100重量%である、
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)70~98重量%の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の光重合開始剤及び色素を含む共光重合開始剤のさらなる光重合開始剤(ここでその色素は、アクリフラビン、ジアミノアクリジン、ローダミンB、サフラニン-O、ジエチルサフラニン、及びメチレンブルーからなる群より選択され、そしてその共光重合開始剤は、テトラヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフェニルヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリス-(3-フルオロフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、及びトリス-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、又はそれらの混合物からなる群より選択される)、
d)0.1~2重量%の、少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、及び
e)0~10重量%の添加剤、好ましくは0.01~10重量%の添加剤、
a)~e)の量の合計が、100重量%である、
並びに
II)ポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)をベースとする、5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル
(この式において、x=1~500、y=1~500、及びz=1~500、好ましくはx=1~200、y=1~200、及びz=1~200、特に好ましくはx=5~100、y=5~100、及びz=5~100、及び/又はその数平均分子量が、好ましくは500~2000、より好ましくは750~1500、特に好ましくは900~1300である)、
II)ポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)をベースとする、5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル
又は
グリシジル末端基を有する(「グリシジル末端封止」)ポリ(ビスフェノールA-co-エピクロロヒドリン)
(この式において、n=1~500、好ましくはn=1~200、特に好ましくはn=5~100であり、及び/又はその数平均分子量が、好ましくは500~2000、より好ましくは750~1500、特に好ましくは900~1300であり、及び/又はそのエポキシ当量重量が、好ましくは100~1000、より好ましくは250~750、特に好ましくは500~600であり、)
I)とII)の量が、100重量%である。
グリシジル末端基を有する(「グリシジル末端封止」)ポリ(ビスフェノールA-co-エピクロロヒドリン)
I)とII)の量が、100重量%である。
特に好ましいのは、以下のものを含む光重合性組成物である:
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)70~98重量%の、少なくとも1種の、次式の化合物を含むモノマーM
(式中、R1、Q.及びArは、先に挙げた意味合いを有する)
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド(ここで、その変性トリグリセリドは、上記の式(A)、(B)、(C)、及びそれらの混合物からなる群より選択される)
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の、以下のものからなる群より選択される光重合開始剤:1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-フェニル]-2-(O-ベンゾイルオキシム)、(1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾル-3-イル]エタノン-O-アセチルオキシム、ギ酸メチルベンゾイル、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン(80%)と1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン(20%)との混合物、1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノンとビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドとの混合物、及びエチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート)、4,4’-ジメチル-ジフェニル-ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、
I)以下のものからなる、60~95重量%の第一の混合物A:
a)70~98重量%の、少なくとも1種の、次式の化合物を含むモノマーM
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド(ここで、その変性トリグリセリドは、上記の式(A)、(B)、(C)、及びそれらの混合物からなる群より選択される)
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の、以下のものからなる群より選択される光重合開始剤:1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-フェニル]-2-(O-ベンゾイルオキシム)、(1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾル-3-イル]エタノン-O-アセチルオキシム、ギ酸メチルベンゾイル、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン(80%)と1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン(20%)との混合物、1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノンとビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドとの混合物、及びエチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート)、4,4’-ジメチル-ジフェニル-ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、
及び
少なくとも1種の、色素を含む共光重合開始剤のさらなる光重合開始剤(ここでその色素は、アクリフラビン、ジアミノアクリジン、ローダミンB、サフラニン-O、ジエチルサフラニン、及びメチレンブルーからなる群より選択され、そしてその共光重合開始剤は、テトラヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフェニルヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリス-(3-フルオロフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、及びトリス-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、又はそれらの混合物からなる群より選択される)、
d)0.1~2重量%の、2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,6-ジヒドロキシベンズアルデヒド、及び3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒドからなる群より選択される、少なくとも1種の芳香族アルデヒド、
e)0~10重量%の添加剤、好ましくは0.01~10重量%の添加剤、
a)~e)の量の合計が、100重量%である
少なくとも1種の、色素を含む共光重合開始剤のさらなる光重合開始剤(ここでその色素は、アクリフラビン、ジアミノアクリジン、ローダミンB、サフラニン-O、ジエチルサフラニン、及びメチレンブルーからなる群より選択され、そしてその共光重合開始剤は、テトラヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフェニルヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリス-(3-フルオロフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、及びトリス-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-ヘキシルホウ酸テトラブチルアンモニウム、又はそれらの混合物からなる群より選択される)、
d)0.1~2重量%の、2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,5-ジヒドロキシベンズアルデヒド、2,6-ジヒドロキシベンズアルデヒド、及び3,5-ジヒドロキシベンズアルデヒドからなる群より選択される、少なくとも1種の芳香族アルデヒド、
e)0~10重量%の添加剤、好ましくは0.01~10重量%の添加剤、
a)~e)の量の合計が、100重量%である
並びに
II)ポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)をベースとする、5~40重量%の少なくとも1種のポリエーテル
(この式において、x=1~500、y=1~500、及びz=1~500、好ましくはx=1~200、y=1~200、及びz=1~200、特に好ましくはx=5~100、y=5~100、及びz=5~100、及び/又はその数平均分子量が、好ましくは500~2000、より好ましくは750~1500、特に好ましくは900~1300である)、
II)ポリ(エチレングリコール)-block-ポリ(プロピレングリコール)-block-ポリ(エチレングリコール)をベースとする、5~40重量%の少なくとも1種のポリエーテル
又は
グリシジル末端基を有する(「グリシジル末端封止」)ポリ(ビスフェノールA-co-エピクロロヒドリン)
(この式において、n=1~500、好ましくはn=1~200、特に好ましくはn=5~100であり、及び/又はその数平均分子量が、好ましくは500~2000、より好ましくは750~1500、特に好ましくは900~1300であり、及び/又はそのエポキシ当量重量が、好ましくは100~1000、より好ましくは250~750、特に好ましくは500~600である、)
I)とII)の量は、100重量%である。
グリシジル末端基を有する(「グリシジル末端封止」)ポリ(ビスフェノールA-co-エピクロロヒドリン)
I)とII)の量は、100重量%である。
さらなる実施態様においては、本発明には、本発明における光重合性組成物を(化学線)UV/VIS照射に露光させることにより得ることが可能な成分を含む素子が含まれる。
本発明における素子に、透明な及び/又は半透明領域を有する成分が含まれているのが好ましい。
本発明における素子の好ましい実施態様は、従属請求項に記載されている。
光重合性組成物を、最大で50mW/cm2の光源に、少なくとも1秒~5分、好ましくは2秒~2分の時間露光させると、それを乳白色にさせることができる。そのようにして得られる結果が、艶消し(frosted)スクリーンであって、その散乱性能は、選択される露光方法(時間、強度、温度など)によって、特異的且つ局所的に変えることができる。露光のために、コヒーレントなレーザー光(スペックル)を使用するか、或いは白色光又はUV光を使用するかででも、差を付けることができる。そのスペックルのサイズを使用して、たとえば、粒状性を選択的に調節することができる。達成可能な分解能は、極めて高い。したがって、透明及び/又は半透明な領域を含む成分を、好ましくは、備えることができる。
本発明における素子に、透明な及び/又は半透明領域を有する成分が含まれているのが好ましい。
本発明における素子の好ましい実施態様は、従属請求項に記載されている。
光重合性組成物を、最大で50mW/cm2の光源に、少なくとも1秒~5分、好ましくは2秒~2分の時間露光させると、それを乳白色にさせることができる。そのようにして得られる結果が、艶消し(frosted)スクリーンであって、その散乱性能は、選択される露光方法(時間、強度、温度など)によって、特異的且つ局所的に変えることができる。露光のために、コヒーレントなレーザー光(スペックル)を使用するか、或いは白色光又はUV光を使用するかででも、差を付けることができる。そのスペックルのサイズを使用して、たとえば、粒状性を選択的に調節することができる。達成可能な分解能は、極めて高い。したがって、透明及び/又は半透明な領域を含む成分を、好ましくは、備えることができる。
したがって、マスク露光を用いると、各種のストラクチャー、テキスト、及びイメージを作成することが可能であり、それらは、ホログラフィック複製とは独立して、それらの艶消し度を介して認識することができる。
さらなる実施態様においては、本発明は、フォイル、レンズ、格子、プリズム、ミラー、ビームスプリッター、ディフューザー、表面レリーフ、膜、フィルター、又はセンサーとしての、本発明における素子の使用に関する。
本発明における使用の好ましい実施態様は、従属請求項に記載されている。
さらなる実施態様においては、本発明は、フォイル、レンズ、格子、プリズム、ミラー、ビームスプリッター、ディフューザー、表面レリーフ、膜、フィルター、又はセンサーとしての、本発明における素子の使用に関する。
本発明における使用の好ましい実施態様は、従属請求項に記載されている。
指向性のビーム及びラインパターンを用いて露光させることにより、層の中で、垂直又は斜めに規則的な間隔を有する乳白色ラメラを露光させて、ルーバー状のフィルムを作り出すことができる。このフィルムは、露光の角度に相当する方向では透明であるが、それ以外では乳白色である。そのようなフィルムは、たとえば、スクリーンのための目の保護フィルムとして使用することができる。
まだ露光されていない領域を、ホログラム的な方法で、すばやく且つ透過的に光線に露光させることによって、全体を、ホログラフィック的な性質と組み合わせることができる。そのようにして得られたフィルムを、次いで、たとえば、ある種の角度の照明に反応させる。ビームの屈折と散乱とを協調させることができる。次々と塗布され、別々に露光された複数の層を使用することも考えられる。
それに加えて、表面、たとえばレンズを同時に成形することも可能である。このようにすると、たとえば、一つのLEDアレイからの光を束ね、それを指向性の光束とし、そしてレンズ形のアレイにはないLEDからの他の光を散乱光として、再生させたような構造を作り出すことができる。この散乱は、レンズビームの経路の外側の艶消し領域によって増幅させることができる。艶消しの壁を有するハニカム構造を使用することも、一つの可能な実施態様であろう。
それに加えて、表面、たとえばレンズを同時に成形することも可能である。このようにすると、たとえば、一つのLEDアレイからの光を束ね、それを指向性の光束とし、そしてレンズ形のアレイにはないLEDからの他の光を散乱光として、再生させたような構造を作り出すことができる。この散乱は、レンズビームの経路の外側の艶消し領域によって増幅させることができる。艶消しの壁を有するハニカム構造を使用することも、一つの可能な実施態様であろう。
一つの用途は、天然の空を模して、直接的な、指向性のホワイト-イエローの日光と同時にブルーの散乱光を放出する光源であろう。この人工的な「スカイライト」のLEDアレイは、言うまでもないことであるが、スクリーンの場合のように、その輝度と色彩をさらに変化させて、各種の照明モード、1日での時刻、曇り空、流れていく雲などを模することできるであろう。
反射ホログラムによって、指向性の白色光ビームからブルー光をフィルターにかけて、散乱中心又は表面に向かわせることも可能であろう。感光性ポリマー物質を用い、単回の露光プロセス又は、複数の層で塗布と露光の繰り返しを組み合わせることによって、これらの全部、すなわち、インプレッション、光束化、散乱、及びホログラムを実現させることができる。
指向光及び拡散光は、自動車においても必要である。道路を照らすヘッドライトのための指向光、及び、たとえば、ウインカー、ブレーキランプ、又は後退ランプのための、広い角度範囲で、他の道路使用者に見えるようにする拡散光である。先に挙げ、説明したような特定のフォイルを使用することによって、たとえば、ヘッドランプの全表面上で、指示器の役割も果たせるように、ヘッドランプを構築することも可能であろう。ヘッドランプが、指向性のヘッドランプ光と、必要があれば、それと同時に、全方向に拡散するイエローライトとを放出することができるであろう。
特に好ましいのは、本発明における光重合性組成物を、ホログラム情報を担持する変調された放射線に暴露させることにより得ることが可能な、ホログラムを含む本発明による素子である。
特に好ましいのは、そのホログラムが、シーリング層を用いて提供される、ホログラムを含む素子である。
そのシーリング層に膨潤剤が塗布されているのが好ましい。本発明の意味合いでは、膨潤剤は、拡散によって、ホログラムに収縮又は膨潤を起こさせる物質である。
特に好ましいのは、そのホログラムが、シーリング層を用いて提供される、ホログラムを含む素子である。
そのシーリング層に膨潤剤が塗布されているのが好ましい。本発明の意味合いでは、膨潤剤は、拡散によって、ホログラムに収縮又は膨潤を起こさせる物質である。
硬化された光重合性組成物は、限定された弾性を有しているので、ある範囲内でのみ、収縮及び膨潤することができる。その下限に到達すると、残っているヒマシ油はもはや、自由には、逃げ出すことができない。
しかしながら、逆に、本発明における光重合性組成物から作成された層に物質が、拡散して入り込み、膨潤させることも可能である。たとえば、この方法で、グリーンの反射ホログラムを、レッドに転換させることができる。
しかしながら、逆に、本発明における光重合性組成物から作成された層に物質が、拡散して入り込み、膨潤させることも可能である。たとえば、この方法で、グリーンの反射ホログラムを、レッドに転換させることができる。
同じ方法を、フラッシュライトの場合にも使用することができる。塗布された物質が蒸発し、電光石火の勢いで、層に浸透する。驚くべきことには、この現象は、その感光性ポリマー層がすでに、UVワニス層によってシールされた後でも起きる。このシーリング層は、ヒマシ油が逃げ出すのを防止しているので、何の交換も起きず、膨潤された領域は、いつまでも変わらない。
驚くべきことには、これを使用して、次いで、たとえば、仕上がったホログラムを個別認識することができる。膨潤剤は、たとえば、一般的なインクジェット印刷方式を使用して塗布される。それに続けての強烈なUVフラッシュのために、その有効物質が蒸発して、それが塗布された所で浸透することによって、そのホログラムの中で、膨潤と局所的な色の変化をもたらす。その導入される情報は、たとえば、画像、数字、刻印(inscription)であってよい。これらの変化は、逆戻りはできず、ホログラムのみに影響するので、この迅速で単純なプロセスは、IDカード、シール、又はビネットの偽造防止を進める良い方法である。特に、発行の時点で個別認識されている製品の場合、これを実施するのが容易でなければならない。
インクジェットプリンター及びフラッシュに代えて、色素-昇華型プリンターでも使用可能であるが、そこでは、適切なプリンターリボンにより、膨潤物質を蒸発させる。
ホログラムが予め収縮されている場合には、特に大きな差を達成することができる。グリーンレーザーを用いて露光されただけの、元々は純粋にグリーンなホログラムを、収縮及び膨潤させることによって、ブルー、グリーン、及びレッドの領域を示すようにすることができる。
このことは、たとえば、一次色彩の着色された投影の複製のために、微細なレッド、グリーン及びブルーのホログラムラインを有していなければならない反射ホログラムの場合のためのような技術目的でも使用することができる。
ホログラムが予め収縮されている場合には、特に大きな差を達成することができる。グリーンレーザーを用いて露光されただけの、元々は純粋にグリーンなホログラムを、収縮及び膨潤させることによって、ブルー、グリーン、及びレッドの領域を示すようにすることができる。
このことは、たとえば、一次色彩の着色された投影の複製のために、微細なレッド、グリーン及びブルーのホログラムラインを有していなければならない反射ホログラムの場合のためのような技術目的でも使用することができる。
厚い層の場合、濃度勾配が起こりうる。そうなると、浸透させた物質が、奥の方の層よりも上側の層で膨潤する。このことは、吸収スペクトルにおける吸収ピークの広がりをもたらす。膨潤領域が突然終わり、膨潤の強度が、徐々に低下しないような場合には、二重ピークも起こりうる。
ピークが広がるということは、より長い波長範囲が反射されること、そしてある種の波長での再現角度(reproduction angle)が、より広くなるということを意味している。ホログラムのこれら重要なパラメーターを後になって変化させること可能であるということは、多くの技術用途、たとえば、より大きな再現角度又は観察角度で機能しなければならないHUDで有用である。
ピークが広がるということは、より長い波長範囲が反射されること、そしてある種の波長での再現角度(reproduction angle)が、より広くなるということを意味している。ホログラムのこれら重要なパラメーターを後になって変化させること可能であるということは、多くの技術用途、たとえば、より大きな再現角度又は観察角度で機能しなければならないHUDで有用である。
光重合性組成物は、好ましくは標準的な条件下では液状であり、露光の際に硬化するので、それには、そのような相転移を起こす物質のほとんどと同じように、ある程度の収縮が伴う。この硬化収縮のために、ホログラム露光の際に表面にレリーフが生成するが、これが、干渉縞に相当する。このことは、相変化をしない不活性成分が、干渉縞の、暗く、元々未露光である領域に表れることがより多く、そのため、そこでは収縮が見られることが少ないという事実により説明することができる。
反射ホログラムを光に露光させた場合、その表面は、むしろ鋸歯的(sawtooth)な構造であって、正弦波的(sinusoidal)な構造ではないということが注目される。したがって、この構造は、エンボスホログラムを作成するためのニッケルシム用のテンプレートとしては、極めてうまく使用することができる。このシムのための原版は、通常、フォトレジストラッカーと、特別なエッチングプロセスとを使用して、作成される。所望の鋸歯的な構造を発生させるのは容易でなく、ブレーズプロセスと呼ばれている。
その一方で、光重合性組成物を用いると、それがはるかに容易となり、複雑なエッチングプロセスを省略することが可能となる。先に述べたように、溶媒を少量添加することによって、収縮及び構造の深さをさらに進めることができる。エタノール-水溶液の中に漬けて、ヒマシ油を洗い出すと、そのプロファイルがさらに向上する。
その一方で、光重合性組成物を用いると、それがはるかに容易となり、複雑なエッチングプロセスを省略することが可能となる。先に述べたように、溶媒を少量添加することによって、収縮及び構造の深さをさらに進めることができる。エタノール-水溶液の中に漬けて、ヒマシ油を洗い出すと、そのプロファイルがさらに向上する。
反射ホログラムとして実際に露光された層は、形成された表面構造のおかげで、透過ホログラムとして直接使用することも可能である。この方法を使用すれば、たとえば、インライン透過ホログラムを実現するのも、極めて容易である。その露光装置は、次の通りである:平行な光束が、垂直に光重合性組成物を通過し、その後ろにある、凹型のミラーに直接当たり、光が反射され、次いでそれが、入射波と干渉する。形成されたホログラムが、平面波を用いて照射されると、その光の一部が、そのようにして得られた表面レリーフにより回折され、プレートの背後に集束する。集束された光と平面波とが、50%の強度比となる点で、極めて光集約的な体積透過ホログラムを、第二のステップで今や極めて好適に記録することができる。
この仕掛けにより、そのような原版の作成が、大幅に簡略化される。そうでないと、露光装置で、二つのビーム経路及び半透明なミラーが必要となり、フォトレジスト層の後処理が複雑であることは、言うまでもない。
この仕掛けにより、そのような原版の作成が、大幅に簡略化される。そうでないと、露光装置で、二つのビーム経路及び半透明なミラーが必要となり、フォトレジスト層の後処理が複雑であることは、言うまでもない。
マスク露光を用いると、高さ構造(height structure)も作り出せることも、興味深い。これは、どの領域がレーザー光を用いて露光され、そしてどの領域がUV光だけで露光されたかに依存する。露光のタイプでも、レリーフを作り出すことができる。マスク技術の分解能に依存して、いかなる構造でも作り出すことが可能である。ミクロ構造を作り出すために、この技術を使用することも考えられる。
特に好ましくは、ヘッドアップディスプレイ、データガラス、光誘導システム、分光計、検出システム、安全用素子、又はラベルでの、本発明における素子の使用である。
特に好ましくは、ヘッドアップディスプレイ、データガラス、光誘導システム、分光計、検出システム、安全用素子、又はラベルでの、本発明における素子の使用である。
膨潤性化学物質に依存して、層の中でのそれらの分布が、温度の関数として、時間経過でさらに変化する可能性がある。いくつかの物質では、ダブルピークのピークが時間の経過と共に、互いに近づき、融合するということも観察できる。多くの場合、この効果は、ある種の温度値、たとえばその化学物質の融点を越えた場合に限って起きる。
分光測定の解釈が極めて容易であるので、ダブルピークの存否や、シングルピークの波長シフトから、そのサンプルがより高い温度に、より長時間暴露されたかどうかを、確実に指摘することができる。したがって、この効果は、コールドチェーンの順守を検証するのに役立つであろう。
分光測定の解釈が極めて容易であるので、ダブルピークの存否や、シングルピークの波長シフトから、そのサンプルがより高い温度に、より長時間暴露されたかどうかを、確実に指摘することができる。したがって、この効果は、コールドチェーンの順守を検証するのに役立つであろう。
測定ポイントを小さくし、ラベルに一体化させることも可能である。肉眼で認識できるような情報を作り出すこともまた可能である。これを実施するためには、その処理された領域を、それが同じ波長を反射するような方法で露光されたホログラムの中に、単純に一体化させなければならない。後ほど、色の偏差により、たとえば文字や記号が見えるようになり、それが、その製品が高い温度に暴露されたことを示す。
逆に、言うまでもないことであるが、時間が経過すると、文字やイメージが見えなくなるように設計したラベルも可能である。
逆に、言うまでもないことであるが、時間が経過すると、文字やイメージが見えなくなるように設計したラベルも可能である。
塗布されたホログラムのラベルの下側吸収剤層の中のヒマシ油の移行が、収縮及びそれに伴うシールされた領域と比較しての色の変化により、最短の貯蔵寿命又はその他の期間の満了を示すのにも役立つ。その吸収剤層が紙で出来ているのなら、ヒマシ油の浸透が、その紙の透明度を変化させ、ホログラムからは独立して、読み取り可能な文字を表すことができる。この効果は、次いで、文書の上のある種の透かしと一体化するのに使用することもできる。これを実施するためには、適切に調整されたホログラムを、加熱シーリングプロセスを使用して、その文書に単に塗布する。その透かしとホログラムにおける変化とを協同させることにより、偽造に対する、より高いレベルの保護が得られる。
油とモノマーとの間で、温度依存、圧力依存、及び露光依存の相分離が起きる光重合性組成物の性質を利用して、多孔性ラッカー層を作り出すことも可能である。その孔径は、露光方法及び混合比を使用して変化させることができる。その細孔は、ヒマシ油が、小さな気泡の中に集まった時点での、その混合物の相分離により形成される。集まらなかったヒマシ油は、露光後に洗い出すことができる。そこに残るのは、ポリマー骨格であって、その浸透性は、達成された構造に依存する。言うまでもないであるが、その足場は、また別の材料を用いて再び充填したり、コーティングしたりして、用途に最適化させた、複合材料膜を作り出すことも可能である。
光重合性組成物を使用して、吸収剤のミクロポーラス層を作成することもでき、特殊な紙(インクジェットプリンター)のため、又は上述の吸収剤層のための用途を見出すことができる。
光重合性組成物を使用してさらに、ペルフルオロ化膜及びポリフッ素化膜(これらは、環境及び健康に有害である)に代わる、防水性で、呼吸可能なフィルムを作成することもできる。好ましくは、特定の孔径を有する呼吸マスクのためのフィルターを製造することも可能である。露光によって口径を変化させるのが可能であるということは、粗いものから細かいものまで、複数レベルの濾過層を作るのに、大いに役立つ。こうすることで、最も細かい膜の、早すぎる閉塞を防止することができるであろう。
ホログラムを、ある種のタンパク質たとえば、毒性タンパク質、抗原、及び抗体の検出のためのバイオセンサーとして使用できることは公知である。
光重合性組成物を使用してさらに、ペルフルオロ化膜及びポリフッ素化膜(これらは、環境及び健康に有害である)に代わる、防水性で、呼吸可能なフィルムを作成することもできる。好ましくは、特定の孔径を有する呼吸マスクのためのフィルターを製造することも可能である。露光によって口径を変化させるのが可能であるということは、粗いものから細かいものまで、複数レベルの濾過層を作るのに、大いに役立つ。こうすることで、最も細かい膜の、早すぎる閉塞を防止することができるであろう。
ホログラムを、ある種のタンパク質たとえば、毒性タンパク質、抗原、及び抗体の検出のためのバイオセンサーとして使用できることは公知である。
ヒマシ油を使用することには、いくつかの利点がある。多くの抗原、たとえばリポ多糖類は親油性末端を有していて、それを用いてそれらは通常、細胞膜に固着する。しかしながら、それらは、透過ホログラムに対して、ヒマシ油が位置しているような領域に、多く付着する。次いで抗体と徐々に結合する、マッチング抗体が、そのホログラムの屈折率、したがって回折効率を局所的且つ周期的に変化させ、良い結果をもたらすであろう。
そのようにして仕上がった素子は、好ましいことには、抗体とは接触状態にない非活性の保護されたホログラムに対して、輝度的なコントラスト示すことにより、目に視覚的に検出信号を発するラベル又はタグとして使用することができる。
そのようにして仕上がった素子は、好ましいことには、抗体とは接触状態にない非活性の保護されたホログラムに対して、輝度的なコントラスト示すことにより、目に視覚的に検出信号を発するラベル又はタグとして使用することができる。
一つの実施態様は、呼吸マスクにおける使用であって、呼気中における、探索中の、抗体、ウイルス、又はタンパク質の存在を示すことができるであろう。おそらくは、ある種のパッチでは、皮膚の上又は空気中の特定の生体分子を検出するための、そのようなホログラフィックセンサーを含むことが可能となるであろう。
本発明のまた別の目的は、基板表面の上の光重合性層の中に光安定性のホログラムを形成させる方法であって、本発明における光重合性組成物の層を、ホログラム情報を含む変調された放射線に暴露させることを含む。
本発明によるプロセスにおいては、変調された放射線に対する暴露を、接触複写法で実施するのが好ましい。
本発明によるプロセスにおいては、その光重合性組成物を、1分以内で、塗布し、露光させるのが好ましい。
本発明によるプロセスにおいては、変調された放射線に対する暴露を、接触複写法で実施するのが好ましい。
本発明によるプロセスにおいては、その光重合性組成物を、1分以内で、塗布し、露光させるのが好ましい。
以下において、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。表1に記載の組成物は、従来技術から公知のものである。
上記組成物は、欧州特許第1 779 196B1号公報からも公知である。
本発明実施例
Hedipin R/2000は、ヒマシ油に対するより良好なバインダーであり、露光の際の滲みだしを防止することが見出された。エトキシル化ヒマシ油は、室温では、ワックス状である。それは、パーム核油よりも少ない量で添加しても同等の効果が得られた。これは、露光された混合物のクリアさを改良した。Schwegoのフッ素化合物を使用しないことでも、この点での改良がもたらされた。
Hedipin R/2000は、ヒマシ油に対するより良好なバインダーであり、露光の際の滲みだしを防止することが見出された。エトキシル化ヒマシ油は、室温では、ワックス状である。それは、パーム核油よりも少ない量で添加しても同等の効果が得られた。これは、露光された混合物のクリアさを改良した。Schwegoのフッ素化合物を使用しないことでも、この点での改良がもたらされた。
驚くべきことには、少量の2,4-ジヒドロキシベンズアルデヒドを添加することによって、ヒマシ油含量を大幅に増やすことが可能となった。そのことが、達成可能なデルタn値の顕著な改良をもたらした。その配合を、モノマー含有混合物MM1として表2に示す。
BPAポリマー/ポロキサマー混合物を添加することによって、同一のフィルム厚みでデルタn値すなわち回折効率のさらなる改良が達成できた(参照:表3)。このことにより、最適露光温度が従来の25℃~26℃から一般的な室温の21℃~22℃にまで下がるので、好都合である。
SEC LCA 1460は単に、元のCGI 7460の新しい名称である。その色素を、溶媒を含まない濃縮物として添加するが(参照:表4)、モノマー含有混合物の中には含まれていない(表2及び表3)。
SEC LCA 1460は単に、元のCGI 7460の新しい名称である。その色素を、溶媒を含まない濃縮物として添加するが(参照:表4)、モノマー含有混合物の中には含まれていない(表2及び表3)。
サンプルA、B、及びCの露光のために、先に示したモノマー含有混合物及び色素濃縮物から、以下の光重合性組成物を調製した。サフラニン-Oを抜いた表1記載の公知の配合物を、比較例として使用した。サフラニン-Oに代えて、メチレンブルーを含む着色濃縮物FK1を、混合物Aに添加した。
サンプルD、E、及びFは、UV光のみを用いて硬化させた。したがって、色素濃縮物に代えて、UV光重合開始剤のOmnirad 1173のみを添加した。
サンプルD、E、及びFは、UV光のみを用いて硬化させた。したがって、色素濃縮物に代えて、UV光重合開始剤のOmnirad 1173のみを添加した。
調製法
最初に、着色濃縮物及びモノマー含有混合物を調製する。それぞれの成分を、マグネチック攪拌をしながら、次々とビーカーの中に加える。この目的では、そのビーカーは秤の上に載せて、液状物質を正確な量で添加できるようにする。次いで、加熱可能なマグネチックスターラーの上で攪拌しながら、全体を加熱して120℃とする。粉体状物質は、秤量ボウルを用いて計量し、攪拌しながらその混合物に添加する。その混合物を、120℃で約1時間攪拌してから、その溶液を濾過し、ボトルに充填する。
最初に、着色濃縮物及びモノマー含有混合物を調製する。それぞれの成分を、マグネチック攪拌をしながら、次々とビーカーの中に加える。この目的では、そのビーカーは秤の上に載せて、液状物質を正確な量で添加できるようにする。次いで、加熱可能なマグネチックスターラーの上で攪拌しながら、全体を加熱して120℃とする。粉体状物質は、秤量ボウルを用いて計量し、攪拌しながらその混合物に添加する。その混合物を、120℃で約1時間攪拌してから、その溶液を濾過し、ボトルに充填する。
その色素濃縮物とモノマー含有混合物とを、(たとえば、高速ミキサーを用いて振盪させるか、又は攪拌ロッドを用いて攪拌して)混合して、本発明における光重合性組成物を形成させる。
光重合性組成物A、B、Cを、オーブン中、80℃で保存し、塗布後直ぐに露光させた。それらは、20℃~21℃の温度範囲で、波長577nmのレーザーに露光させた。レーザー露光の後で、分光計を使用し、そのスペクトル吸収曲線に基づいて、回折効率(BWG)を求めた。そのフィルムの厚みは、デジタルマイクロメーターを用い、マイクロメーターゲージの外側で測定した。その後で、その感光性重合された組成物を、UVワニス(たとえば、99重量%のビスフェノールAジアクリレート(たとえば、SR 349、表1参照)+1重量%の光重合開始剤(Omnirad 1173))を用いてシールした。そのワニスを、アーク長さ70mm、出力120W/cmのUVブリッジの下で硬化させた。その照射時間は30秒であった。その後で、スペクトル吸収曲線を再度測定して、BWGを求めた。層厚と、BWGのηに基づいて、Δnを計算した。この目的では、次のようにして、Kogelnikの式(F-1)を解いてΔnを得た。
露光依存性のヘーズ効果を示すために、サンプルD、E、及びFを、UV光源を用い、各種の強度で硬化させた。高速硬化のためには、上述のUVブリッジをここでも使用した。硬化させるには、もっと短い時間でも十分ではあるが、サンプルに30秒間照射した。低速露光のためには、HamamatsuのUVスポット光源のLC6を使用した。そのUV光は、フレキシブルな光導波路の末端で、3.5W/cm2の強度で放射される。出口から6cmの距離のところで、120秒間サンプルを露光させた。その後で、安全を見て、UVブリッジの下で、それらをさらに30秒間、後硬化させた。
UV露光のための光重合性組成物は、21℃の室温に保った。第一の露光の場合のみ、標準物質Dを26℃に保ち、加工した。物質Dを用いた21℃での第二の露光が、急速露光にも関わらず70%の高いヘーズ値を有しているが、その理由は、この温度では、その液体配合物が、常に乳白色であるからである。
ヘーズ露光試験では、ピペットを用いて、光重合性組成物を太い液滴として第一のスライドガラスの中央に落とし、第二のスライドガラスを重ねた。層厚を約0.9mmとするために、この厚みのスペーサーを、第一のガラスの左右両端に置いた。次いで、その全体を、側面に取り付けたクランプで固定した。
硬化させた後で、クランプを弛め、ガラス板を取り外して、感光性ポリマー層の厚み及びヘーズが測定できるようにした。
ヘーズ露光試験では、ピペットを用いて、光重合性組成物を太い液滴として第一のスライドガラスの中央に落とし、第二のスライドガラスを重ねた。層厚を約0.9mmとするために、この厚みのスペーサーを、第一のガラスの左右両端に置いた。次いで、その全体を、側面に取り付けたクランプで固定した。
硬化させた後で、クランプを弛め、ガラス板を取り外して、感光性ポリマー層の厚み及びヘーズが測定できるようにした。
露光の構成
1.43Wの実測出力を有するレーザービームを、多面鏡スキャナーを用いて水平に拡張させ、円柱レンズにより集束させて、それが23cmの露光幅をカバーするようにした。図2に、露光装置を模式的に示す。
1.43Wの実測出力を有するレーザービームを、多面鏡スキャナーを用いて水平に拡張させ、円柱レンズにより集束させて、それが23cmの露光幅をカバーするようにした。図2に、露光装置を模式的に示す。
図2での参照符号:
1 レーザー 577nm
2 ミラー
3 多面鏡スキャナー
4 円柱レンズ
5 走査ビーム
6 スキャナーミラー
1 レーザー 577nm
2 ミラー
3 多面鏡スキャナー
4 円柱レンズ
5 走査ビーム
6 スキャナーミラー
それぞれのサンプルA、B、及びCを、このラインで、可動ミラーを用いてスキャンし、露光させた。移動速度は、9mm/秒に設定した。レーザービームは、サンプル表面上に、22度~垂直の角度で当たった。図3に、ビームの経路を示す。
図3での参照符号:
1 走査ビーム 577nm
2 スキャナーミラー
3 露光方向
4 露光角度、22度
5 基板、ガラス又はフォイル
6 感光性ポリマー(光重合性組成物)
7 原版、ミラープレート
1 走査ビーム 577nm
2 スキャナーミラー
3 露光方向
4 露光角度、22度
5 基板、ガラス又はフォイル
6 感光性ポリマー(光重合性組成物)
7 原版、ミラープレート
反射ホログラムを作成するために、サンプル物質を、レーザー光を反射するミラープレートに塗布した。入射ビームと反射ビームとの干渉により、ミラーの表面に対して平行に、明と暗のスポットのラインパターンが形成される。この干渉縞が、屈折率変調の形式でその物体に記録され、いわゆるLippmann-Braggホログラムが作り出される。
レーザー露光を使用する場合、その感光性ポリマー層は、ミラーシートと、透明な基板、たとえば、PETフィルム又はガラスとの間にある。例としては、約75μmの厚みのPETフィルム(ブランド名Melinex、DuPont社製)が使用された。コーティングは、ゴムローラーを使用し、フィルムに積層することによって塗布された。その層の厚みは、接触圧力、温度、及び移行速度で決まる。
レーザー露光の後で、UV光を使用してその物質をさらに硬化させる。第一の硬化ステップでは、本発明者らは、出力3000WSのUVフラッシュを使用する。その後でシートから、キャリヤーと共にホログラムを取り外すには、これで十分である。
その後で、UVワニス層を用いてホログラムをシールすることができる。UVワニスを硬化させるために、本発明者らは、アーク長さ70mm、出力120W/cmを有するUVブリッジを使用する。
レーザー露光の後で、UV光を使用してその物質をさらに硬化させる。第一の硬化ステップでは、本発明者らは、出力3000WSのUVフラッシュを使用する。その後でシートから、キャリヤーと共にホログラムを取り外すには、これで十分である。
その後で、UVワニス層を用いてホログラムをシールすることができる。UVワニスを硬化させるために、本発明者らは、アーク長さ70mm、出力120W/cmを有するUVブリッジを使用する。
測定装置
レーザー露光サンプルA、B、及びCは、透過光中で、分光計(CAS 140B、Instrument Systems製)を用いて測定した。これは、垂直照明を用いて実施した。ホログラムは、Bragg条件を満たす波長のみを反射するので、この時点では、スペクトル曲線には、クリアな吸収ピークが認められる。
ピーク値TPeakと、近傍の上側ベースラインの参照値TRefとから、回折効率(BWG)ηが、次式で計算される:
η=(TRef-TPeak)/TRef
レーザー露光サンプルA、B、及びCは、透過光中で、分光計(CAS 140B、Instrument Systems製)を用いて測定した。これは、垂直照明を用いて実施した。ホログラムは、Bragg条件を満たす波長のみを反射するので、この時点では、スペクトル曲線には、クリアな吸収ピークが認められる。
ピーク値TPeakと、近傍の上側ベースラインの参照値TRefとから、回折効率(BWG)ηが、次式で計算される:
η=(TRef-TPeak)/TRef
図4に、サンプルCの第一の露光の相当する測定点での測定曲線を示す。
露光の表の値(表11)は、サンプルB及びCは、比較混合物Aよりも、同じ層厚で、より高い回折効率及びより良好なΔn値を達成することを示している。
露光の表の値(表11)は、サンプルB及びCは、比較混合物Aよりも、同じ層厚で、より高い回折効率及びより良好なΔn値を達成することを示している。
UV露光サンプルD、E、及びFのヘーズ値を、ASTM D1003の標準的な手順に従い、ヘーズ計(haze-gard i、BYK製)で、4mmの開口絞りを使用して測定した。表の値(表12)は、露光強度を変えると、異なった濁り度が達成されるということを示している。層厚が約0.9mmの場合、その差を、70%よりも大きくすることができる。比較サンプルDの二つの測定は、露光温度もまた影響するということを示している。本発明組成物のE及びFとは対照的に、液状の比較混合物Dは、21℃でクリアではない。
作成
図1に、本請求項記載の光重合性組成物から、シールされたホログラフィック接触転写物を作成するための、コンパクトなロール-トゥ-ロールマシンの、模式的な構成を示す。
図1に、本請求項記載の光重合性組成物から、シールされたホログラフィック接触転写物を作成するための、コンパクトなロール-トゥ-ロールマシンの、模式的な構成を示す。
図1での参照符号:
1 貯蔵容器
2 フィルター及び脱気器
3 計量供給ユニット
4 支持フォイル
5 感光性ポリマー(光重合性組成物)
6 ホログラム付きの支持フォイル
7 UVワニス
8 UV照射器
9 シールされ漂白されたホログラム付きの支持フォイル
10 フォイルの巻出し
11 レーザー光
12 原版
13 UV光
14 研磨金属ドラム
15 フォイル巻上器
1 貯蔵容器
2 フィルター及び脱気器
3 計量供給ユニット
4 支持フォイル
5 感光性ポリマー(光重合性組成物)
6 ホログラム付きの支持フォイル
7 UVワニス
8 UV照射器
9 シールされ漂白されたホログラム付きの支持フォイル
10 フォイルの巻出し
11 レーザー光
12 原版
13 UV光
14 研磨金属ドラム
15 フォイル巻上器
Claims (15)
- 光重合性組成物であって、
I)以下のもの:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤
を含む第一の混合物Aを含む、光重合性組成物。 - I)以下のもの:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤
を含む、第一の混合物A
II)少なくとも1種のポリエーテル、
を含む、請求項1に記載の光重合性組成物。 - I)以下のもの:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤
を含む、第一の混合物A
II)少なくとも1種のポリエーテル、
(前記光重合性組成物が、標準的な圧力で、15℃~150℃の範囲で液状である)
を含む、請求項1に記載の光重合性組成物。 - I)以下のもの:
a)少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)少なくとも1種の光重合開始剤、
d)少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、並びに
e)場合によっては添加剤
を含む、60~95重量%の、第一の混合物A
II)5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル、
(I)とII)の量の合計が、100重量%である)
を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の光重合性組成物。 - I)以下のもの:
a)70~98重量%の、少なくとも1種のエチレン性不飽和基を含む、少なくとも1種のモノマーM、
b)0.5~24重量%の、少なくとも1種のトリグリセリド及び/又は変性トリグリセリド、
c)0.1~5重量%の、少なくとも1種の光重合開始剤、
d)0.1~2重量%の、少なくとも1種の芳香族アルデヒド及び/又は脂肪族アルデヒド、及び
e)0~10重量%の添加剤、
(a)~e)の量の合計が、100重量%である)
を含む、60~95重量%の第一の混合物A、並びに
II)5~40重量%の、少なくとも1種のポリエーテル、
(I)とII)の量の合計が、100重量%である)
を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の光重合性組成物。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の光重合性組成物の上に、(化学線)UV/VIS放射線を作用させることにより得ることが可能な成分を含む、素子。
- 透明及び/又は半透明な領域を有する成分を含む、請求項6に記載の素子。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の光重合性組成物を、ホログラム情報を含む変調された放射線に暴露させることにより得ることが可能なホログラムを含む、請求項6又は7に記載の素子。
- ホログラムを含み、前記ホログラムはシーリング層を備えている、請求項8に記載の素子。
- 前記シーリング層に膨潤剤が塗布されている、請求項9に記載の素子。
- 請求項6~8のいずれか1項に記載の素子の使用であって、フォイル、レンズ、格子、プリズム、ミラー、ビームスプリッター、ディフューザー、表面レリーフ、膜、フィルター、又はセンサーとしての使用。
- 請求項6~8のいずれか1項に記載の素子の使用であって、ヘッドアップディスプレイ、データガラス、光誘導システム、分光計、検出システム、安全用素子、又はラベルのための使用。
- 基板表面の上で、光重合性層の中に光安定性のホログラムを形成させる方法であって、請求項1~5のいずれか1項に記載の光重合性組成物の層を、ホログラム情報を含む変調された放射線に暴露させることを含む、方法。
- 前記変調された放射線に対する前記暴露が、接触複写による、請求項13に記載の方法。
- 前記光重合性組成物が、1分以内に塗布されそして露光される、請求項13又は14のいずれか1項に記載の方法。
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