JP3357013B2 - 光硬化性樹脂組成物及び凹凸パターンの形成方法 - Google Patents

光硬化性樹脂組成物及び凹凸パターンの形成方法

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JP3357013B2
JP3357013B2 JP20987499A JP20987499A JP3357013B2 JP 3357013 B2 JP3357013 B2 JP 3357013B2 JP 20987499 A JP20987499 A JP 20987499A JP 20987499 A JP20987499 A JP 20987499A JP 3357013 B2 JP3357013 B2 JP 3357013B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光硬化性樹脂組成
物及び凹凸パターンの形成方法に関し、更に詳しくは耐
熱性及び柔軟性等を同時に有する被膜が形成可能なウレ
タン変性アクリル系樹脂を主たる被膜形成成分とする光
硬化性樹脂組成物及び回折格子又はレリーフホログラム
等の凹凸パターンの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光硬化性樹脂組成物(塗料)を、
例えば、ポリエステルフィルム等の基材上に塗工して光
硬化性樹脂層を形成し、この光硬化性樹脂層に各種凹凸
パターンを付与した後、紫外線や電子線を露光し、該樹
脂層を硬化させ、その後形成された凹凸パターン面に金
属蒸着や屈折率の異なる層を積層し、回折格子やレリー
フホログラム等とする方法が行なわれている。
【0003】上記の凹凸パターンの付与方法としては、
例えば、レリーフホログラムを形成する場合には、所望
の凹凸パターンが形成されているマスターホログラムか
ら作製したプレススタンパー(以下、単にプレススタン
パーという)を用意しておき、このプレススタンパーを
上記光硬化性樹脂層に重ねて加圧(エンボス)し、プレ
ススタンパーの凹凸パターンを樹脂層に転写させ、その
状態で露光して樹脂層を硬化させ凹凸パターンを固定し
ている。このようにして多数のレリーフホログラムを形
成する場合には、1個のプレススタンパーで多数のエン
ボス加工を行なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光硬化性塗
料は、多くの場合、液状であるために、塗料の保存安定
性が劣り、得られるホログラム等の凹凸パターンの品質
安定性に不安がある。又、従来の光硬化性塗料を用いた
場合には、該塗料中に多くの添加剤が配合されているた
めに、多数回のエンボス処理を繰り返し行なうと、プレ
ススタンパーに塗料中の成分が付着し、プレススタンパ
ーの微細な凹凸パターンが損なわれ、同様に得られるホ
ログラム等の品質が不安定となる。
【0005】更に回折格子やレリーフホログラムは、従
来、各種のカードや証券等の装飾や偽造防止の目的に使
用されているが、その用途の拡大とともに更に優れた強
度、耐熱性、耐擦傷性、耐水性、耐薬品性、基材に対す
る密着性が要求されるとともに、被貼着物の屈曲性や伸
縮に対する追随性が要求されるようになった。特に、従
来の光硬化性塗料からなる回折格子やレリーフホログラ
ムの場合には、使用している樹脂が光硬化によって柔軟
性を失い、その結果として被貼着物の屈曲や伸縮によっ
て回折格子やレリーフホログラムとしての機能を喪失す
るものであった。
【0006】これらの問題点を解決するために、特開昭
61−156273号公報や特公平5−54502号公
報に開示するような材料系が提案されている。しかしな
がら、上記特開昭61−156273号公報に記載の反
応性樹脂は、主鎖にヒドロキシエチルメタクリレート単
位を有する樹脂に、ジイソシアネートを介して、再度ヒ
ドロキシエチルメタクリレートを付加結合させて、樹脂
に2重結合を導入する方式であるため、設計通りに2重
結合を導入することは困難で、又、系中の微量な水分に
影響されて樹脂がゲル化し易い等の問題点があった。
又、特公平5−54502号公報に記載の反応性樹脂
は、メラミン骨格を有するため、耐水性という点で若干
劣り、又、メチロール基がある場合は加水分解によりホ
ルムアルデヒドが発生する等の問題点を有していた。
【0007】従って、本発明の目的は、前記した特開昭
61−156273号公報や特公平5−54502号公
報に開示したような材料系を用いることなく、優れた強
度、耐熱性、耐擦傷性、耐水性、耐薬品性、基材に対す
る密着性を有する被膜が形成可能で、且つ被貼着物の屈
曲性や伸縮に対する追随性をも有する回折格子やレリー
フホログラム等を形成することができる光硬化性樹胎組
成物を提供すること、並びに凹凸パターン形成方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明の光硬化性樹脂組成
物は、下記構造式(1)で表されるウレタン変性アクリ
ル系樹脂;離型剤;及び環状構造を有する、モノマー、
多官能モノマー及び多官能性オリゴマーから選ばれた1
種以上の化合物;を必須成分として含有することを特徴
とする。
【0009】
【化2】
【0010】(式中5個のR1 は夫々互いに独立して水
素原子又はメチル基を表わし、R2はC1 〜C16の炭化
水素基を表わし、X及びYは直鎖状又は分岐鎖状のアル
キレン基を表わす。l、m、n及びoの合計を100と
した場合に、lは20〜90、mは0〜50、nは10
〜80、oは0〜20の整数である。) 本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記成分を含有するこ
とにより、優れた強度、耐熱性、耐擦傷性、耐水性、耐
薬品性、基材に対する密着性を有する被膜が形成可能
で、且つ被貼着物の屈曲性や伸縮に対する追随性をも有
する回折格子やレリーフホログラム等を形成することが
できる。
【0011】本発明の光硬化性樹脂組成物に含まれる、
環状構造を有する、モノマー、多官能モノマー及び多官
能性オリゴマーから選ばれた1種以上の化合物、好まし
くはこれらが環状構造及びエチレン性不飽和基を有する
と、耐熱性を被膜に与えることが出来る。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明の光硬化性樹脂組成物
及び凹凸パターンの形成方法について、好ましい実施の
形態を挙げて更に詳しく説明する。
【0013】ウレタン変性アクリル系樹脂 本発明の光硬化性樹脂組成物には、ウレタン変性アクリ
ル系樹脂が必須成分として含まれる。ウレタン変性アク
リル系樹脂の好ましい1例として、メタクリル酸メチル
20〜90モルとメタクリル酸0〜50モルと2−ヒド
ロキシエチルメタクリレート10〜80モルとを共重合
して得られるアクリル共重合体であって、該共重合体中
に存在している水酸基にメタクリロイルオキシエチルイ
ソシアネート(2−イソシアネートエチルメタクリレー
ト)を反応させて得られる樹脂が挙げられる。
【0014】上記に例示したウレタン変成アクリル系樹
脂において、メタクリロイルオキシエチルイソシアネー
トが共重合体中に存在している全ての水酸基に反応して
いる必要はなく、共重合体中の2−ヒドロキシエチルメ
タクリレート単位の水酸基の少なくとも10モル%以
上、好ましくは50モル%以上がメタクリロイルオキシ
エチルイソシアネートと反応していればよい。上記の2
−ヒドロキシエチルメタクリレートに代えて又は併用し
て、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメ
タクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリレート、
2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシ
プロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタク
リレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒ
ドロキシブチルメタクリレート等の水酸基を有するモノ
マーも使用することができる。
【0015】以上の如く、水酸基含有アクリル系樹脂中
に存在している水酸基を利用して、分子中に多数のメタ
クリロイル基を導入したウレタン変性アクリル系樹脂を
主成分とする樹脂組成物を使用することによって、例え
ば、回折格子等を形成する場合には、硬化手段として紫
外線や電子線等の電離放射線が使用でき、しかも高架橋
密度でありながら柔軟性及び耐熱性等に優れた回折格子
等を形成することができる。
【0016】ウレタン変性アクリル系樹脂の製造方法:
前記共重合体を溶解可能な溶剤、例えば、トルエン、
ケトン、セロソルブアセテート、ジメチルスルフォキサ
イド等の溶媒に溶解させ、この溶液を撹拌しながら、メ
タクリロイルオキシエチルイソシアネートを滴下及び反
応させることにより、イソシアネート基がアクリル系樹
脂の水酸基と反応してウレタン結合を生じ、該ウレタン
結合を介して樹脂中にメタクリロイル基を導入すること
ができる。この際使用するメタクリロイルオキシエチル
イソシアネートの使用量は、アクリル系樹脂の水酸基と
イソシアネート基との比率で水酸基1モル当たりイソシ
アネート基0.1〜5モル、好ましくは0.5〜3モル
の範囲になる量である。尚、上記樹脂中の水酸基よりも
当量以上のメタクリロイルオキシエチルイソシアネート
を使用する場合には、該メタクリロイルオキシエチルイ
ソシアネートは樹脂中のカルボキシル基とも反応して −CONH−CH2 CH2 − の連結を生じることもあり得る。
【0017】以上の例は、前記構造式において、全ての
1 及びR2 がメチル基であり、X及びYがエチレン基
である場合であるが、本発明は、これらに限定されず、
5個のR1 は夫々独立して水素原子又はメチル基であっ
てもよく、更にR2 の具体例としては、例えば、メチル
基、エチル基、n−又はiso−プロピル基、n−、i
so−又はtert−ブチル基、置換又は未置換のフェ
ニル基、置換又は未置換のベンジル基等が挙げられ、X
及びYの具体例には、エチレン基、プロピレン基、ジエ
チレン基、ジプロピレン基等が挙げられる。このように
して得られる本発明で使用するウレタン変性アクリル系
樹脂は全体の分子量としては、ポリスチレン換算分子量
で1万〜20万、更に2〜4万であることがより好まし
い。
【0018】環状構造を有する、モノマー、多官能モノ
マー及び多官能性オリゴマー 硬化後に得られる樹脂層の耐熱性を上げる為に、本発明
の光硬化性樹脂組成物においては、環状構造を有する、
モノマー、多官能モノマー及び多官能性オリゴマーを含
むことが必須である。例えば、該環状構造には、5員
環、6員環或いはそれ以上の炭素骨格の環状構造基、そ
れらの縮合環、或いは複素環が含まれる。
【0019】環状構造を有し、エチレン性不飽和基を有
する例としては、イソボニル(メタ)アクリレート、シ
クロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニ
ル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)
アクリレート、EO変性ジシクロペンテニル(メタ)ア
クリレート等が挙げられる。
【0020】環状構造を有する、モノマー、多官能モノ
マー及び多官能性オリゴマーから選ばれた1種以上の化
合物は、樹脂100重量部当たり1〜50重量部の割合
で含有されていることが望ましい。
【0021】有機溶剤 本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記のウレタン変性ア
クリル系樹脂を被膜形成成分の主成分とし、離型剤、並
びに、環状構造を有する、モノマー、多官能モノマー及
び多官能性オリゴマーから選ばれた1種以上の化合物と
ともに、これらの成分を適当な有機溶剤に溶解した形態
で使用される。このような有機溶剤としては、上記した
ようなウレタン変性アクリル系樹脂を溶解する有機溶剤
であれば何れでもよいが、塗工性や乾燥性を考慮する
と、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、アセトン、
メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、メチルセロソ
ルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ系有機溶剤等が
挙げられ、特にこれらの溶剤からなる混合系溶剤が好ま
しく使用される。本発明の光硬化性樹脂組成物における
前記ウレタン変性アクリル系樹脂の固形分濃度は特に限
定されないが、一般的には重量基準で約1〜50重量%
の範囲が好ましい。
【0022】離型剤 本発明の光硬化性樹脂組成物は、離型剤を含有すること
を必須とする。本発明で用いられる離型剤としては従来
公知の離型剤、例えば、ポリエチレンワックス、アミド
ワックス、テフロンパウダー等の固形ワックス、弗素
系、リン酸エステル系の界面活性剤、シリコーン等が何
れも使用可能である。特に好ましい離型剤は変性シリコ
ーンであり、具体的には、次の1)〜7)が挙げられ
る。 1)変性シリコーンオイル側鎖型 2)変性シリコーンオイル両末端型 3)変性シリコーンオイル片末端型 4)変性シリコーンオイル側鎖両末端型 5)トリメチルシロキシケイ酸を含有するメチルポリシ
ロキサン(シリコーンレジンと呼ぶ) 6)シリコーングラフトアクリル樹脂 7)メチルフェニルシリコーンオイル
【0023】変性シリコーンオイルは、反応性シリコー
ンオイルと非反応性シリコーンオイルとに分けられる。
反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキ
シ変性、カルボキシル基変性、カルビノール変性、メタ
クリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、片末端
反応性、異種官能基変性等が挙げられる。非反応性シリ
コーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチ
リル変性、アルキル変性、高級脂肪エステル変性、親水
性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸変性、フ
ツ素変性等が挙げられる.上記シリコーンオイルの中で
も、被膜形成成分と反応性である基を有する種類の反応
性シリコーンオイルは、樹脂層の硬化とともに樹脂に反
応して結合するので、後に凹凸パターンが形成された樹
脂層の表面にブリードアウトすることがなく、特徴的な
性能を付与することができる。特に、蒸着工程での蒸着
層との密着性向上には有効である。
【0024】本発明では、本発明の光硬化性樹脂組成物
(塗料)を、例えば、ポリエステルフィルム等の基材上
に塗工して光硬化性樹脂層を形成し、この光硬化性樹脂
層に各種凹凸パターンを付与した後、紫外線や電子線を
露光し、該樹脂層を硬化させ、その後形成された凹凸パ
ターン面に金属蒸着や屈折率の異なる層を積層し、回折
格子やレリーフホログラム等とすることができる。
【0025】従って、組成物のフィルムヘのコーティン
グ(塗工及び乾燥)工程と、ホログラム等の複製工程を
別工程で実施する場合には、コーティングして形成され
た塗膜表面にタックがあると、この塗膜を有するフィル
ムをロール状に直接巻き取る場合にブロッキングが生じ
て不都合である。塗布及び乾燥時に塗布層の表面側に局
在するような溶剤系を用いて塗布及び乾燥することが上
記のブロッキング防止には有効であり、又、複製時の反
復エンボス性を高めるためにも有効である。又、塗膜の
表面にタックがある場合は、離型性フィルムを塗膜表面
にラミネートしてからフィルムを巻き取る方法を選択す
ることができる。連続工程で組成物のフィルムへのコー
ティング(塗工及び乾燥)工程と、ホログラム等の複製
工程とを行う場合は、上記の制約条件が緩和される。
【0026】本発明では、上記の如き離型剤(特にシリ
コーン)を光硬化性樹脂組成物に含有させることによっ
て、例えば、回折格子等をエンボス加工で作製する場合
に、回折格子のプレススタンパーと光硬化した樹脂層の
剥離性を良好にし、プレススタンパーの汚染を防止し、
プレススタンパーを長期間連続して使用することができ
るようになる(これを反復エンボス性と名づける)。
【0027】上記離型剤の使用量は、前記ウレタン変性
アクリル系樹脂100重量部当たり約0.1〜50重量
部の範囲、好ましくは約0.5〜10重量部の範囲で使
用する。離型剤の使用量が上記範囲未満では、プレスス
タンパーと光硬化樹脂層との剥離が不十分であり、プレ
ススタンパーの汚染を防止することが困難である。一
方、離型剤の使用量が上記範囲を超えると組成物の塗工
時のはじきによる塗膜面の面荒れの問題が生じたり、製
品において基材自身及び近接する層、例えば、蒸着層の
密着性を阻害したり、転写時に皮膜破壊等(膜強度が弱
くなりすぎる)を引き起こす等の点で好ましくない。
【0028】その他の構成成分 硬化後に得られる樹脂層の柔軟性や架橋密度を調整する
ために、本発明の光硬化性樹脂組成物に、通常の熱可塑
性樹脂やアクリル系、その他の単官能又は多官能のモノ
マー、オリゴマー等を包含させることができる。
【0029】例えば、単官能ではテトラヒドロフルフリ
ル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)ア
クリレート、ビニルピロリドン、(メタ)アクリロイル
オキシエチルサクシネート、(メタ)アクリロイルオキ
シエチルフタレート等のモノ(メタ)アクリレートが挙
げられる。
【0030】2官能以上の成分では、骨格構造で分類す
るとポリオール(メタ)アクリレート(エポキシ変性ポ
リオール(メタ)アクリレート、ラクトン変性ポリオー
ル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル(メタ)ア
クリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン
(メタ)アクリレート、その他ポリブタジエン系、イソ
シアヌール酸系、ヒダントイン系、メラミン系、リン酸
系、イミド系、フォスファゼン系等の骨格を有するポリ
(メタ)アクリレートが挙げられ、紫外線、電子線硬化
性である様々なモノマー、オリゴマー、ポリマーが利用
できる。
【0031】更に詳しく述べると、2官能の、モノマー
或いはオリゴマーとしてはポリエチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メ
タ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メ
タ)アクリレート等が挙げられ、3官能のモノマー、オ
リゴマー、ポリマーとしてはトリメチロールプロパント
リ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ
(メタ)アクリレート、脂肪族トリ(メタ)アクリレー
ト等が挙げられ、4官能のモノマー、オリゴマーとして
はペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、
ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレー
ト、脂肪族テトラ(メタ)アクリレート等が挙げられ、
5官能以上のモノマー、オリゴマーとしてはジペンタエ
リスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエ
リスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の他、ポリ
エステル骨格、ウレタン骨格、フォスファゼン骨格を有
する(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0032】多官能モノマー或いはオリゴマーにおける
官能基数は特に限定されるものではないが、官能基数が
3より小さいと耐熱性が低下する傾向があり、又、20
を超えると柔軟性が低下する傾向があるため、特に3〜
20官能のものが好ましい。
【0033】上記多官能モノマー或いはオリゴマーの使
用量は、前記ウレタン変性アクリル系樹脂100重量部
当たり約5〜40重量部の範囲、好ましくは約10〜3
0重量部の範囲で使用する。多官能モノマー或いはオリ
ゴマーの使用量が上記範囲未満では、得られる光硬化樹
脂層の強度、耐熱性、耐擦傷性、耐水性、耐薬品性、基
材に対する密着性が十分とはいえず、一方、多官能モノ
マー或いはオリゴマーの使用量が上記範囲を超えると表
面のタックが高くなり、ブロッキングを引き起こした
り、ホログラム等の複製時に版(プレススタンパー)に
材料が一部残る(版取られ)ことにより反復エンボス性
が低下する等の点で好ましくない。
【0034】光増感剤及びその他の助剤 本発明において、光硬化性樹脂組成物を紫外線によって
硬化させる場合には、該組成物に光増感剤を添加するこ
とが必要であり、−方、電子線によって硬化を行なう場
合には光増感剤は不要である。光増感剤としては、従来
の紫外線硬化型塗料の光増感剤として用いられている各
種の光増感剤、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチル
エーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソ
プロピルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニ
ルベンゾイン等のベンゾイン系化合物;アントラキノ
ン、メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合
物;ベンジル:ジアセチル;アセトフェノン、ベンゾフ
ェノン等のフェニルケトン化合物;ジフェニルジスルフ
ィド、テトラメチルチウラムスルフィド等のスルフィド
化合物;α−クロルメチルナフタリン;アントラセン及
びヘキサクロロブタジエン、ペンタクロロブタジエン等
のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。このような光増
感剤は前記ウレタン変性アクリル系樹脂100重量部当
たり約0.5〜10重量部の範囲で使用することが好ま
しい。
【0035】本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記の各
成分に加えて、ハイドロキノン、t−ブチルハイドロキ
ノン、カテコール、ハイドロキノンモノメチルエーテル
等のフェノール類;ベンゾキノン、ジフェニルベンゾキ
ノン等のキノン類;フェノチアジン類;銅類等の重合防
止剤を配合すると貯蔵安定性が向上する。更に、必要に
応じて、促進剤、粘度調節剤、界面活性剤、消泡剤、シ
ランカップリング剤等の各種助剤を配合してもよい。
又、スチレン・ブタジエンラバー等の高分子体を配合す
ることも可能である。
【0036】用途及び光硬化性樹脂組成物の適用の態様 本発明の光硬化性樹脂組成物の用途について幾つかの例
を挙げて説明する。前記光硬化性樹脂組成物を、金属
板、紙、ポリエチレンテレフタレート等の基材に塗布又
は含浸し、次いで組成物中に含まれている有機溶剤が飛
散する温度、例えば、100〜165℃に設定した加熱
炉内に6秒〜1分間程度導いて乾燥させて光硬化性樹脂
層を基材上に形成する。
【0037】そして、この光硬化性樹脂層に、例えば、
プレススタンパーを用いて所望のホログラムレリーフの
パターニング(エンボス加工)を行ない、次いで紫外
線、電子線等を照射して樹脂層を光硬化させる。
【0038】得られるホログラムは一般的には透過型で
あるため、反射層を設ける必要がある。反射層として
は、光を反射する金属薄膜を用いると不透明タイプのホ
ログラムとなり、透明な物質でホログラム層と屈折率差
がある場合は透明タイプとなるがいずれも本発明に使用
できる。反射層は、昇華、真空蒸着、スパッタリング、
反応性スパッタリング、イオンプレーティング、電気メ
ッキ等の公知の方法で形成可能である。
【0039】不透明タイプのホログラムを形成する金属
薄膜としては、例えば、Cr、Ti、Fe、Co、N
i、Cu、Ag、Au、Ge、Al、Mg、Sb、P
b、Pd、Cd、Bi、Sn、Se、In、Ga、Rb
等の金属及びその酸化物、窒化物等を単独若しくは2種
類以上組み合わせて形成される薄膜である。上記金属薄
膜の中でもAl、Cr、Ni、Ag、Au等が特に好ま
しく、その膜厚は1〜10,000nm、望ましくは2
0〜200nmの範囲である。
【0040】透明タイプのホログラムを形成する薄膜
は、ホログラム効果を発現できる光透過性のものであれ
ば、いかなる材質のものも使用できる。例えば、ホログ
ラム形成層(光硬化樹脂層)の樹脂と屈折率の異なる透
明材料がある。この場合の屈折率はホログラム形成層の
樹脂の屈折率より大きくても、小さくてもよいが、屈折
率の差は0.1以上が好ましく、より好ましくは0.5
以上であり、1.0以上が最適である。又、上記以外で
は20nm以下の金属性反射膜がある。好適に使用され
る透明タイプ反射層としては、酸価チタン(Ti
2 )、硫化亜鉛(ZnS)、Cu・Al複合金属酸化
物等が挙げられる。
【0041】更に具体的には、ホログラムパターンのエ
ンボス加工は、例えば、プレススタンパーを周面に装着
した金属ロールとペーパーロールよりなる1対のエンボ
スロールを使用して通常の方法で、例えば、50〜15
0℃、10〜50kg/cm 2 の圧力で行う。エンボス
加工は片面エンボスで十分であるが、両面エンボスでも
よい。
【0042】エンボスに当たっては、エンボスロールの
温度設定が重要であり、エンボス形状を再現する観点か
らは比較的高温で、比較的高い圧力でエンボスする方が
良いが、エンボス版への付着を防止するためにはこれら
の温度、圧力の関係と全く逆の関係となる。又、有効に
作用する熱容量から考えた場合は、複製するフィルムの
搬送速度も重要である。樹脂組成物のエンボスロールヘ
の付着を低減するためには、上述した離型剤の選定も重
要である。
【0043】又、本発明の光硬化性樹脂組成物を用いる
ことにより、予めオフセット印刷した基材の表面に光硬
化性樹脂組成物を塗布し、乾燥後、光硬化性樹脂組成物
をエンボス加工した後に光硬化させてレリーフを形成さ
せて立体的な地図やポスターを製造することができる。
【0044】更に、ポリエチレンテレフタレート製の剥
離フィルム等の第1の基材上に光硬化性樹脂組成物を塗
布し、乾燥後、光硬化性樹脂層上に絵柄を印刷し、次い
で印刷面上にホットスタンプ剤を塗布した後、合板、A
BSシート、亜鉛板等の第2の基材をホットスタンプ剤
面に貼合し、熱転写ロール等により第2の基材上に印刷
された樹脂層を転写させ、剥離フィルムを除去し、露呈
した光硬化性樹脂層を光硬化させることにより、絵柄を
基材に転写したフィルムや金属板等が製造できる。
【0045】本発明の光硬化性樹脂組成物の硬化に用い
る光としては、高エネルギー電離性放射線及び紫外線が
挙げられる。高エネルギー電離性放射線源としては、例
えば、コッククロフト型加速器、ハンデグラーフ型加速
器、リニヤーアクセレーター、ベータトロン、サイクロ
トロン等の加速器によって加速された電子線が工業的に
最も便利且つ経済的に使用されるが、その他に放射性同
位元素や原子炉等から放射されるγ繰、X線、α線、中
性子線、陽子線等の放射線も使用できる。紫外線源とし
ては、例えば、紫外線螢光灯、低圧水銀灯、高圧水銀
灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯、太陽灯
等が挙げられる。
【0046】ホログラム複製装置 図1にホログラム複製装置の構成例を示す。図1のホロ
グラム複製装置10には、ベッド13に固定された一対
の本体フレーム12に、給紙装置20、転写装置30、
照射装置50、巻取装置60が順次配設されている。該
給紙装置20には、ホログラム形成用フィルム1が巻き
取られた巻取ロール21が装着されている。該転写装置
30には、給紙装置20から繰り出されるホログラム形
成用フィルム1を加熱圧着することができる押付けロー
ラ40と、表面にホログラム原版が設けられたエンボス
ローラ31が装着されている。照射装置50は、転写装
置30から送り出されるホログラム形成用フィルム1に
紫外線または電子線を照射してホログラム層を硬化させ
ることができる。巻取装置60はホログラム層の硬化が
完了したホログラムシートを巻き取ることができる。
【0047】ホログラム複製装置10のエンボスローラ
31には、レーザー光を用いて作ったマスターホログラ
ムから引続き作成したプレススタンパーが設置されてい
る。尚、樹脂製版にマスターホログラムから複製ホログ
ラムを作製し、これをシリンダー上に貼り付けたものも
使用できる。
【0048】
【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。尚、例中の部又は%は特に断りのな
い限り重量基準である。
【0049】〔実施例1〕ウレタン変性アクリル系樹脂の製造 実施例で使用するウレタン変性アクリル系樹脂の製造を
以下に示す。
【0050】冷却器、滴下ロート及び温度計付きの2リ
ットルの四つ口フラスコに、トルエン40g及びメチル
エチルケトン(略語:MEK)40gをアゾ系の重合開
始剤とともに仕込み、2−ヒドロキシエチルメタクリレ
ート(略語:HEMA)22.4g、メチルメタクリレ
ート(略語:MMA)70.0g、トルエン20g、及
びMEK20gの混合液を滴下ロートを経て、約2時間
かけて滴下させながら100〜110℃の温度下で8時
間反応させた後、室温まで冷却した。
【0051】これに、2−イソシアネートエチルメタク
リレート(カレンズMOI:商品名、昭和電工製)2
7.8gトルエン20g及びMEK20gの混合液を加
えて、ラウリン酸ジブチル錫を触媒として付加反応させ
た。反応生成物のIR分析により2200cm-1の吸収
ピークの消失を確認し反応を終了し、本実施例1で使用
するウレタン変性アクリル系樹脂溶液を得た。得られた
ウレタン変性アクリル系樹脂溶液の固形分は41.0
%、粘度は130mPa(300℃)、分子量はポリス
チレン換算で35000、C=C結合導入量は13.8
モル%であった.光硬化性樹脂組成物の調製 前記工程で得たウレタン変性アクリル系樹脂溶液を用い
て下記5種の本実施例1の光硬化性樹脂組成物A〜Eを
調製した。
【0052】 光硬化性樹脂組成物Aの調製: ウレタン変性アクリル系樹脂溶液(固形分基準) 100部 シリコーン:トリメチルシロキシケイ酸含有メチルポリシロキサン(商品名: KF−7312、信越化学工業社製) 1 部 環状構造を有するモノマー(商品名:M−315、東亜合成社製、下記の式( 2)に構造式を示す。) 10部 多官能性モノマー(商品名:SR399、サートマー社製) 10部 光増感剤(商品名:イルガキュア907、チバスペシャルティケミカルズ社製 ) 5部 これらの成分をメチルエチルケトン(MEK)で希釈し
て組成物の固形分を50%に調整して光硬化性樹脂組成
物Aとした。
【0053】
【化3】
【0054】 光硬化性樹脂組成物Bの調製: ウレタン変性アクリル系樹脂溶液(固形分基準) 100部 シリコーン:アミノ変性反応性シリコーンオイル(両末端型)(商品名:KF −8012、信越化学工業社製) 1 部 環状構造を有するモノマー(商品名:M−156、東亜合成社製、下記の式( 3)に構造式を示す。) 20部 多官能性モノマー(商品名:SR399、サートマー社製) 10部 光増感剤(商品名:イルガキュア651、チバスペシャルティケミカルズ社製 ) 5部 これらの成分をメチルエチルケトン(MEK)で希釈し
て組成物の固形分を50%に調整して光硬化性樹脂組成
物Bとした。
【0055】
【化4】
【0056】 光硬化性樹脂組成物Cの調製: ウレタン変性アクリル系樹脂溶液(固形分基準) 100部 シリコーンオイル:アミノ変性反応性シリコーンオイル(側鎖型) (商品名:KF−860、信越化学工業社製) 1部 環状構造を有するモノマー(商品名:ダップA ダイソー社製、下記の式(4 )に構造式を示す。) 15部 多官能性モノマー(商品名:NKオリゴU−15HA、新中村化学社製) 5部 光増感剤(商品名:イルガキュア907、チバスペシャルティケミカルズ社製 ) 5部 これらの成分をメチルエチルケトン(MEK)で希釈し
て組成物の固形分を50%に調整して光硬化性樹脂組成
物Cとした。
【0057】
【化5】
【0058】 光硬化性樹脂組成物Dの調製: ウレタン変性アクリル系樹脂溶液(固形分基準) 100部 シリコーンオイル:アミノ変性反応性シリコーンオイル(片末端型)(商品名 :KF−8012、信越化学工業社製) 1部 環状構造を有するモノマー(商品名:M−215、東亜合成社製、下記の式( 5)に構造式を示す。) 20部 多官能性モノマー(商品名:SR399、サートマー社製) 5部 光増感剤(商品名:イルガキュア907、チバスペシャルティケミカルズ社製 ) 5部 これらの成分をメチルエチルケトン(MEK)で希釈し
て組成物の固形分を50%に調整して光硬化性樹脂組成
物Dとした。
【0059】
【化6】
【0060】 光硬化性樹脂組成物Eの調製: ウレタン変性アクリル系樹脂溶液(固形分基準) 100部 シリコーン:メタクリル変性シリコーンオイル(商品名:X−22−164B 、信越化学工業社製) 3部 環状構造を有するモノマー(商品名:SR−423、サートマー社製、下記の 式(6)に構造式を示す。) 15部 多官能性モノマー(商品名:NKオリゴU−15HA、新中村化学社製) 10部 光増感剤(商品名:イルガキュア651、チバスペシャルティケミカルズ社製 ) 5部 これらの成分をメチルエチルケトン(MEK)で希釈し
て組成物の固形分を50%に調整して光硬化性樹脂組成
物Eとした。
【0061】
【化7】
【0062】〔実施例2〜6〕ホログラムの複製 本実施例2〜6のホログラムの複製には、図1に簡略に
示すホログラム複製装置で行った。さらに具体的には、
特開昭61−156273号公報に詳細に説明されてい
る連続複製装置を使用した。
【0063】前記実施例1で製造したA〜Eの5種の光
硬化性樹脂組成物のそれぞれを50μmの片面易接着処
理ポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名:ダイ
アホイルT−600、ダイヤホイルヘキスト社製)の易
接着処理面上に20m/minの速度でロールコーター
で塗工し、100℃で乾燥して溶剤を揮散させた後、乾
操膜厚で2g/m2 の複製用感光性フィルムを得た。得
られた各フィルムはいずれも常温ではべとつかず、巻き
取り状態で保管できるものであった。
【0064】上記で作製した各複製用感光性フィルムを
給紙側に仕掛け、150℃で加熱プレスして微細な凹凸
パターンを形成させた。引き続き、水銀灯より発生した
紫外線を照射して光硬化させた。引き続き真空蒸着法に
よりアルミニウム層をこの上に蒸着して反射型のレリー
フホログラムを形成した。
【0065】この表面に、接着剤層(商品名:ニッセツ
PE−118+CK101、日本カーバイド社製)をロ
ールコートで塗工し、100℃で乾燥して溶剤を揮散さ
せた後、剥離フィルムとしてシリコーン処理PETフィ
ルム(商品名:SPO5、東京セロファン紙社製)をラ
ミネートし、乾燥膜厚で25g/m2 の接着剤層を得
た。得られた各ホログラムシートは、ラベル形態となっ
ており、立体像を写し出す印刷物やディスプレイ等に用
いることができる。
【0066】〔実施例7〜11〕回折格子の製造 回折格子の複製装置はホログラム複製で利用した前記実
施例2〜6に示したものと同一のものを使用し、次のよ
うにして回折格子を製造した。
【0067】前記5種の光硬化性樹脂組成物のそれぞれ
を50μmの片面易接着処理ポリエチレンテレフタレー
トフィルム(商品名:ダイアホイルT−600、ダイヤ
ホイルヘキスト社製)の易接着処理面上に20m/mi
nの速度でロールコーターで塗工し、100℃で乾燥し
て溶剤を揮散させた後、乾燥膜厚で2g/m2 の複製用
感光性フィルムを得た。得られた各フィルムはいずれも
常温ではべとつかず、巻き取り状態で保管できるもので
あった。
【0068】複製装置のエンボスローラには、電子線を
用いて描画したマスター回折格子から引続き作成したプ
レススタンパーが設置されている。尚、樹脂製版にマス
ター回折格子から複製回折格子を作製し、これをシリン
ダー上に貼り付けたものも使用できる。
【0069】上記で作製した各複製用感光性フィルムを
絵紙側に仕掛け、150℃で加熱プレスして微細な凹凸
パターンを形成させた。引き続き、水銀灯より発生した
紫外線を照射して光硬化させた。引き続き真空蒸着法に
よりアルミニウム層をこの上に蒸着して反射型の各回折
格子を形成した。
【0070】この表面に、接着剤層(商品名:ニッセツ
PE−118+CK101、日本カーバイド社製)をロ
ールコートで塗工し、100℃で乾燥して溶剤を揮散さ
せた後、剥離フィルムとしてシリコーン処理PETフィ
ルム(商品名:SPO5、東京セロファン紙社製)をラ
ミネートし乾燥膜厚で25g/m2 の接着剤層を得た。
得られた各回折格子シートは、ラベル形態となってお
り、立体像を写し出す印刷物やディスプレイ等に用いる
ことができる。
【0071】〔実施例12〜16〕転写方式によるホログラムの製造 25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(商品
名:ルミラーT60、東レ社製)に20m/minの速
度で剥離層をグラビアコートで塗工し、100℃で乾燥
して溶剤を揮散させた後、乾燥膜厚で1g/m2 の剥離
層/PETの層構成からなるフィルムを得た。
【0072】尚、上記における剥離層は、転写箔を転写
した後に被転写体の表面に転移して最表面になる層であ
り、転写層の剥離性や箔切れ性等を向上させる目的で設
けられ、基材フィルムの種類に応じて既知の各種の材料
が利用できる。剥離層の材質としては、例えば、ポリメ
タクリル酸エステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロ
ース樹脂、シリコーン樹脂、塩化ゴム、カゼイン、各種
界面活性剤、金属酸化物等のうち、1種若しくは2種以
上を混合したものが用いられる。
【0073】特に、剥離層は基材フィルムと転写層との
間の剥離力が1〜5g/インチ(90°剥離)になるよ
うに、その材質等を適宜選択して形成するのが好まし
い。この剥離層はインキ化し、塗布等の公知の方法によ
って基材フィルムの表面に形成することができ、その厚
みは剥離力、箔切れ等を考慮すると0.1〜2μmの範
囲が好ましい。
【0074】前記5種の本発明の光硬化性樹脂組成物A
〜Eのそれぞれを剥離層/PETの層構成からなるフィ
ルムの剥離層上にロールコータで塗工し、100℃で乾
燥して溶剤を揮散させた後、乾燥膜厚で2g/m2 の複
製用感光性フィルムを得た。得られた各フィルムはいず
れも常温ではべとつかず、巻き取り状態で保管できるも
のであった。
【0075】複製装置のエンボスローラには、レーザー
光を用いて作ったマスターホログラムから引続き作成し
たプレススタンパーが設置されている。尚、樹脂製版に
マスターホログラムから複製ホログラムを作製し、これ
をシリンダー上に貼り付けたものも使用できる。上記で
作製した各複製用感光性フィルムを絵紙側に仕掛け、1
50℃で加熱プレスして微細な凹凸パターンを形成させ
た。引き続き、水銀灯より発生した紫外線を照射して光
硬化させた。引き続き真空蒸着法によりアルミニウム層
をこの上に蒸着して反射型の各レリーフホログラムを形
成した。この表面に、接着剤層をグラビアコートで塗工
し、100℃で乾燥して溶剤を揮散させた後、乾燥膜厚
で1g/m2 の接着剤層を得た。
【0076】尚、上記における接着剤層の材料として
は、公知の感熱性接着性樹脂が使用できる。例えば、ポ
リイソプレンゴム、ポリイソブチレンゴム、スチレンブ
タジエンゴム等のゴム系、ポリ(メタ)アクリル酸メチ
ル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリ(メタ)アク
リル酸プロピル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル、ポリ
(メタ)アクリル酸2エチルヘキシル等の(メタ)アク
リル酸エステル系、ポリイソブチルエーテル等のポリビ
ニルエーテル系、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニルー酢酸ビ
ニル共重合体等のポリ塩化ビニル系、ポリアクリルアミ
ド、ポリメチロールアクリルアミド等のポリアミド系、
ポリ塩化ビニル等の塩化ビニル系、ポリスチレン、ポリ
エステル、ポリ塩化オレフイン、ポリビニルブチラー
ル、又、その他、酢酸ビニル/アクリル酸オクチル、酢
酸ビニル/アクリル酸ブチル、塩化ビニリデン/アクリ
ル酸ブチル等が挙げられる。
【0077】又、塗工するフィルムとしては、転写性と
剥離性を有するものであればよく、例えば、2軸延伸さ
れたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが
寸法安定性、耐熱性、強靭性等の点から最も好ましい。
これ以外に、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリプロピレン
フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリカーボネートフ
ィルム、セロファン、ポリビニルアルコールフィルム、
アセテートフィルム、ナイロンフィルム、ポリアミドフ
ィルム、ポリアミドイミドフィルム、エチレン/ビニル
アルコール共重合体フィルム、フツ素含有フィルム、各
種共押出しフィルム等が使用できる。厚みとしては5μ
m〜200μm、好ましくは10μm〜50μmが良
い。
【0078】合板の上に前記アクリル系接着剤面を下に
してフィルム面側から熱ロールにて熱転写を行なった。
次いで、剥離フィルムを剥し、水銀灯より発生した紫外
線を照射して、表層の樹脂を硬化させた。これは、転写
箔の形態になっており、立体像を写し出す印刷物やディ
スプレイ等に用いることができる。転写機で塩化ビニル
カード上への熱転写を行ったところ、箔切れは良好で密
着性も優れるものであった。
【0079】以上の実施例2〜16の加工品の物性を表
1に示す。
【0080】〔比較例1〕前記実施例1における組成物
Aのモノマーに代えて同量の環状構造を含まない多官能
モノマー(商品名:ライトエステルH、共栄化学社製)
を用い、組成物Aと同一組成の組成物Fを調製し、該組
成物Fを用いて前記と同様にホログラムの複製、回折格
子の複製及び転写方式によるホログラム形成を行なっ
た。これら加工品の物性を表1に示す。
【0081】
【表1】
【0082】尚、物性の評価法は次の通りである。 剥離性(プレススタンパーからの剥離性):塗工フィル
ムを図1の複製装置で1000m連続複製を行い、プレ
ススタンパー上に樹脂の残りがないかを確認することに
より行った。 ○・・・残りがない。×・・・残りがある。
【0083】耐薬品性:加工品の硬化表面をメチルエチ
ルケトンをしみ込ませたガーゼで100回往復させて擦
ったとき、表面に異常がなかったものを良好とし、表面
に異常を生じたものを不良とした。 ○・・・良好。×・・・不良。
【0084】耐熱性:加工品の硬化表面を熱ロールで2
00℃に加熱し、3分間保持した後の変色や変形等を見
た。異常のなかったものを良好とし、黄変若しくは変形
や剥離を生じたものを不良とした。 ○・・・良好;×・・・不良。
【0085】耐擦傷性:#0000のスチールウールで
加工品の硬化表面を10回擦ったとき、表面に何の変化
もなかったものを良好とし、表面が傷つき、白化したも
のを不良とした。 ○・・・良好;×・・・不良。
【0086】蒸着適性:ホログラム又は回折格子形成面
に、真空蒸着法によりアルミニウム層を蒸着した後、密
着性をセロテープ碁盤目試験で評価した。 ○・・・蒸着性良好;×・・・蒸着性不良。
【0087】転写箔適性:ホログラム又は回折格子形成
面に、真空蒸着法によりアルミニウム層を蒸着した後、
更にヒ−トシール用のアクリル系接着剤(ホットスタン
プ剤)を塗工して得たものを、転写機を用いてポリ塩化
ビニルカード上へ転写し、転写箔の箔切れ性及び密着性
を評価した。 ○・・・良好;×・・・不良。
【0088】耐屈曲性:ポリ塩化ビニルカード上へ転写
した転写箔にエンボス文字加工をして、エンボス文字に
割れ等が生じてないかを確認した。 ○・・・変化なし;×・・・割れがある。
【0089】
【発明の効果】本発明の光硬化性樹脂組成物によれば、
ウレタン変性アクリル系樹脂;離型剤;及び環状構造を
有する、モノマー、多官能モノマー及び多官能性オリゴ
マーから選ばれた1種以上の化合物;を必須成分として
含有することによって、優れた強度、耐熱性、耐擦傷
性、耐水性、耐薬品性、基材に対する密着性を有する被
膜が形成可能で、且つ被貼着物の屈曲性や伸縮に対する
追随性をも有する回折格子やレリーフホログラムを形成
することができる。本発明の光硬化性樹脂組成物には、
環状構造を有する、モノマー、多官能モノマー及び多官
能性オリゴマーから選ばれた1種以上の化合物が含まれ
ているので、該光硬化性樹脂組成物を用いて形成した膜
は耐熱性があり、熱エンボスにより微細な凹凸パターン
を付与しても、忠実に再現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ホログラム複製装置の構成例を示す。
【符号の説明】
1 ホログラム形成用フィルム 10 ホログラム複製装置 12 本体フレーム 13 ベッド 20 給紙装置 21 巻取ロール 30 転写装置 31 エンボスローラ 40 押付けローラ 50 照射装置 60 巻取装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03H 1/18 G03H 1/18 // C08L 33:00 C08L 33:00 (56)参考文献 特開2000−272295(JP,A) 特開2000−226421(JP,A) 特開2000−273129(JP,A) 特開2000−103826(JP,A) 特開 平7−304288(JP,A) 特開2001−31730(JP,A) 特開 平11−343311(JP,A) 特開2000−63459(JP,A) 特開 平11−292930(JP,A) 特開2000−63458(JP,A) 特開2000−63460(JP,A) 特開2000−63461(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 290/00 - 290/14 C08F 299/00 - 299/08 C08J 7/04 G02B 5/18 G03F 7/027 G03H 1/18

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記構造式で表されるウレタン変性アク
    リル系樹脂;離型剤;及び環状構造を有する、モノマ
    ー、多官能モノマー及び多官能性オリゴマーから選ばれ
    た1種以上の化合物;を必須成分として含有することを
    特徴とする光硬化性樹脂組成物。 【化1】 (式中5個のR1 は夫々互いに独立して水素原子又はメ
    チル基を表わし、R2はC1 〜C16の炭化水素基を表わ
    し、X及びYは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を表
    わす。l、m、n及びoの合計を100とした場合に、
    lは20〜90、mは0〜50、nは10〜80、oは
    0〜20の整数である。)
  2. 【請求項2】 環状構造を有する、モノマー、多官能モ
    ノマー及び多官能性オリゴマーから選ばれた1種以上の
    化合物が、樹脂100重量部当たり1〜50重量部の割
    合で含有されている請求項1記載の光硬化性樹脂組成
    物。
  3. 【請求項3】 前記環状構造を有する、モノマー、多官
    能モノマー及び多官能性オリゴマーが、環状構造及びエ
    チレン性不飽和基を有する請求項1又は2記載の光硬化
    性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 前記離型剤が樹脂100重量部当たり
    0.1〜50重量部の割合で含有されている請求項1〜
    3の何れか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 前記離型剤が変性シリコーンオイルであ
    る請求項1〜4の何れか1項に記載の光硬化性樹脂組成
    物。
  6. 【請求項6】 前記変性シリコーンオイルが反応性シリ
    コーンオイルである請求項5記載の光硬化性樹脂組成
    物。
  7. 【請求項7】 樹脂の分子量がポリスチレン換算分子量
    で数平均分子量1万〜20万である請求項1〜6の何れ
    か1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  8. 【請求項8】 環状構造を有しない、多官能モノマー及
    び多官能性オリゴマーから選ばれた1種以上を含む請求
    項1〜7の何れか1項記載の光硬化性樹脂組成物。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8の何れか1項に記載の光硬
    化性樹脂組成物を、基材の少なくとも一方の面に塗布
    し、次いで乾燥して光硬化性樹脂層を形成し、該光硬化
    性樹脂層の表面をエンボス加工した後、該樹脂層に露光
    して樹脂層を硬化させることを特徴とする凹凸パターン
    の形成方法。
  10. 【請求項10】 前記露光を紫外線又は電子線で行う請
    求項9に記載の凹凸パターンの形成方法。
  11. 【請求項11】 前記凹凸パターンが回析格子又はレリ
    ーフホログラムである請求項9又は10に記載の凹凸パ
    ターンの形成方法。
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