JP5264113B2 - 光硬化性樹脂組成物及び、成型体及び、成型体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光ナノインプリント技術を応用したロールプロセスによって、微細で高精度且つ、高強度な凸凹構造を表面に有し、基材への付着性にも優れ、平坦で大面積の成型体を生産性良く製造するのに適し、光反応後のモールドからの離型性にも優れた、新規な光硬化性樹脂組成物及び、該光硬化性樹脂組成物を用いて成型された成型体及び、該成型体の製造に適した製造方法に関する。
近年、微細なパターン形成を低コストで行うためのナノインプリント技術が、特許文献１、特許文献２及び、非特許文献１などに開示されている。ナノインプリント技術のなかでも、基板上に液状の光硬化性樹脂を塗布した後、モールドを樹脂に押し付け、光を照射することで樹脂を硬化させパターンを形成する光ナノインプリント技術は、比較的低温でパターン形成できるため熱膨張による寸法変化が生じにくく、高精度のパターン形成が可能であり注目を集めている（非特許文献１の１８６〜１９６頁参照）。ここでは光ナノインプリントに使用できる光硬化性樹脂として、ＴＳＲ−８２０（帝人製機製）や、ＰＡＫ０１（東洋合成製）が紹介されている。また特許文献３には、骨格内にベンゼン環構造を含む（メタ）アクリレートと、反応性希釈剤と、光重合開始剤を含む新規な光硬化性樹脂組成物が開示されている。
光ナノインプリント技術の応用の中でも、光硬化性樹脂の成型体そのものを光学部材用途、例えば表示装置用の導光板、拡散板、無反射フィルムや偏光フィルムなどに応用する場合には、成型されるパターンが高精度であることは勿論、成型された微細パターンが、後加工に耐え得る強度を持つ必要があり、また平坦で大面積の成型体を生産性良く製造する技術が必要である。非特許文献１の７４〜９３頁には、ロールプロセスにより生産性の向上を狙った技術が開示されている。しかしながら既存の光硬化性樹脂には前記の諸条件を全て満足するものは無く、改善が望まれていた。
米国特許５，２５９，９２６号公報
米国特許５，７７２，９０５号公報
特開２００７−８４６２５号公報
（株）フロンティア出版発行 平井義彦編「ナノインプリントの基礎と技術開発・応用展開」
本発明は、光ナノインプリント技術を応用したロールプロセスによって、微細で高精度且つ、高強度な凸凹構造を表面に有し、基材への付着性にも優れ、平坦で大面積の成型体を生産性良く製造するのに適し、光反応後のモールドからの離型性に優れた、新規な光硬化性樹脂組成物及び、該光硬化性樹脂組成物を用いて成型された成型体及び、該成型体の製造に適した製造方法に関する。
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、前記の条件を全て満足する、新規な光硬化性樹脂組成物及び、該光硬化性樹脂組成物を用いて成型された成型体及び、該成型体の製造に適した製造方法を見出し、本発明をなすに至った。 すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
（１）（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有することを特徴とする光硬化性樹脂組成物であって、（ｂ）光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上であり、（ｃ）２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする、光硬化性樹脂組成物、
（２）Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（１）に記載の光硬化性樹脂組成物、
（３）アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（１）または（２）に記載の光硬化性樹脂組成物、
（１）（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有することを特徴とする光硬化性樹脂組成物であって、（ｂ）光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上であり、（ｃ）２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする、光硬化性樹脂組成物、
（２）Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（１）に記載の光硬化性樹脂組成物、
（３）アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（１）または（２）に記載の光硬化性樹脂組成物、
（１）光硬化性樹脂組成物を光硬化することで形成された膜状の成型体であって、表面に規則的に形成された微細な凸凹構造を有し、凸凹構造は、深さが０．０１〜２０μｍの範囲であり、少なくとも１方向のピッチが０．０１〜２０μｍの範囲である、該成型体の厚み方向について０．５ＭＰａ以上の耐圧縮性能を有することを特徴とする成型体、
（２）成型体を構成する樹脂が（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上のユニットを、２０〜６０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（１）に記載の成型体。
（３）成型体を構成する樹脂がＮ−ビニル化合物であるユニットを、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（２）に記載の成型体。
（４）成型体を構成する樹脂がアクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（２）または（３）に記載の成型体。
（５）プラスチックフィルム上に形成され、ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、分類１以上の基材付着性を示すことを特徴とする、（２）〜（４）に記載の成型体、
（２）成型体を構成する樹脂が（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上のユニットを、２０〜６０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（１）に記載の成型体。
（３）成型体を構成する樹脂がＮ−ビニル化合物であるユニットを、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（２）に記載の成型体。
（４）成型体を構成する樹脂がアクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（２）または（３）に記載の成型体。
（５）プラスチックフィルム上に形成され、ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、分類１以上の基材付着性を示すことを特徴とする、（２）〜（４）に記載の成型体、
（６）（２）〜（５）に記載の成型体を製造する方法であって、該成型体の表面構造の反転形状である、凹凸構造を有するモールドに、（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有することを特徴とする光硬化性樹脂組成物であって、（ｂ）光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上であり、（ｃ）２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下である光硬化性樹脂組成物を流し込み、光硬化させ、該モールドの温度を２５〜１００℃の範囲に保つことを特徴とする、成型体の製造方法、
（７）前記光硬化性樹脂組成物が、Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（６）に記載の成型体の製造方法、
（８）前記光硬化性樹脂組成物が、アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（６）または（７）に記載の成型体の製造方法。
（７）前記光硬化性樹脂組成物が、Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（６）に記載の成型体の製造方法、
（８）前記光硬化性樹脂組成物が、アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、（６）または（７）に記載の成型体の製造方法。
本発明は、光ナノインプリント技術を応用したロールプロセスによって、微細で高精度且つ、高強度な凸凹構造を表面に有し、基材への付着性にも優れ、平坦で大面積の成型体を製造するのに適し、光反応後のモールドからの離型性に優れた、新規な光硬化性樹脂組成物及び、該光硬化性樹脂組成物を用いて成型された成型体及び、該成型体の製造に適した製造方法を提供する。
以下、本発明をより詳細に説明する。本発明の光硬化性樹脂組成物は、（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体（以下、３官能以上のアクリレート及び／またはメタクリレートと称す）を、２０〜６０重量％の範囲で含有すること、（ｂ）光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上であること、（ｃ）２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることを同時に満たすものである。（ａ）の単量体としては、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化グリセルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、３官能以上のポリエステルアクリレートオリゴマー、３官能以上のウレタンアクリレートオリゴマー、３官能以上のエポキシアクリレートオリゴマー、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、プロポキシ化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、プロポキシ化グリセルトリメタアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタアクリレート、エトキシ化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、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、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリメタアクリレート、トリスメタアクリロイルオキシエチルフォスフェート、３官能以上のポリエステルメタアクリレートオリゴマー、３官能以上のウレタンメタアクリレートオリゴマー、３官能以上のエポキシメタアクリレートオリゴマー等の１種以上が挙げられるが、これらに限定されない。ここで、エトキシ化及びプロポキシ化された単量体というのは、単量体１分子当たり、１当量〜２０当量の範囲の、１種以上のエトキシ基及び／またはプロポキシ基が含まれる単量体を指す。
これらの単量体の中でも、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレートは諸物性のバランスが良いので好ましい。中でもトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレートを用いた光硬化性樹脂組成物は、光反応後のモールドからの離型性が優れるため、特に好ましい。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記のような、１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有する。含有量を２０重量％以上とすることで、十分な強度の成型体が得られるうえ、高架橋密度となり、成型体からブリードアウトしてしまうような、低重合度オリゴマーの副生及びブリードアウトを最低限に抑えることができる。また、含有率を６０重量％以下とすることで、本発明の光硬化性樹脂組成物の２５℃における粘度を１０ｍＰａ・ｓ以下とする条件を満たしつつ、組成を設計することが容易になるうえ、成型体の硬化収縮によるそり変形を最低限に抑えることが出来る。より好ましくは２５〜５０重量％の範囲であり、さらに好ましくは３０〜４０重量％の範囲である。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記のような、１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有する。含有量を２０重量％以上とすることで、十分な強度の成型体が得られるうえ、高架橋密度となり、成型体からブリードアウトしてしまうような、低重合度オリゴマーの副生及びブリードアウトを最低限に抑えることができる。また、含有率を６０重量％以下とすることで、本発明の光硬化性樹脂組成物の２５℃における粘度を１０ｍＰａ・ｓ以下とする条件を満たしつつ、組成を設計することが容易になるうえ、成型体の硬化収縮によるそり変形を最低限に抑えることが出来る。より好ましくは２５〜５０重量％の範囲であり、さらに好ましくは３０〜４０重量％の範囲である。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、平坦で大面積の成型体を精度良く製造する目的から、光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上である。光硬化反応によって結合して固体となる成分とは、分子内に１つ以上のアクリル基、メタクリル基、ビニル基、エポキシ基、オキセタン基などの反応性基を有する成分である。他の希釈溶剤など、反応性基を有さない成分は、成型プロセスにおいて揮発したり、ブリードアウトしたりして成型不良となる場合があるので、２重量％以下がよい。光硬化反応によって結合して固体となる成分は、後加工での品質への影響を考慮すると９９重量％以上であることがより好ましく、９９．５重量％以上であることがさらに好ましい。
また、本発明の光硬化性樹脂組成物は、大面積ロールプロセスに適した加工性を実現する目的で、２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。従来光ナノインプリント技術に使用される樹脂、特に希釈溶剤をほとんど含有しないような樹脂では、２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓより高いのものが選択されてきた。これは、２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下の、従来の光硬化性樹脂の硬化物は、一般にモールドとの密着性が高いうえ、成型体の強度が弱いために、微細な凸凹構造のモールドを使用した場合、光反応後のモールドからの剥離時に成型体が破壊され、モールド側に硬化物の一部が付着して残る問題があったためである。また、ロールプロセス以前の、平板モールドを使用する光ナノインプリント技術においては、光硬化性樹脂の液膜が重力や表面張力、静電気力などによって飛散したり、厚みむらを生じたりしない程度の、２５℃における粘度が７０ｍＰａ・ｓ程度の光硬化性樹脂が多用されており、同じ理由からロールプロセスにおいても２５℃における粘度が７０ｍＰａ・ｓ程度の光硬化性樹脂が選択されてきたものと推測される。
本発明者らは鋭意検討した結果、驚くべきことに特定の単量体を、特定の含有量で配合した光硬化性樹脂組成物は、２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であるにも係らず、光反応後のモールドからの離型性が優れているうえ、成型体の強度も高く、剥離したモールド側に硬化物の一部を付着し残す問題が無いので、微細且つ高精度の凸凹構造を成型し得ることを見出した。また、意外なことにロールプロセスにおいては、光硬化性樹脂組成物の２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることによって、より平坦で、より大面積の成型体を、より高ラインスピードで製造でき、好ましいことを見出した。本発明の光硬化性樹脂組成物の、２５℃における粘度は、９ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましく、８．５ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましく、８ｍＰａ・ｓ以下であることが特に好ましい。一方、２５℃における粘度の実質的な下限としては、２ｍＰａ・ｓ以上である。
また、本発明の光硬化性樹脂組成物においては、Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することが好ましい。ここで特に好ましく用いられる、Ｎ−ビニル化合物である単量体としては、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、及びＮ−ビニルカプロラムタムの少なくとも１種以上が挙げられる。これらのＮ−ビニル化合物類を配合することにより、成型体の基材への付着性を向上できる一方で、光反応後のモールドからの離型性も良好であるので好ましい。これらの単量体の含有量は上記効果を発揮するには５重量％以上であることが好ましく、また４０重量％以下であることによって、成型体からブリードアウトしてしまうような、低重合度オリゴマーの副生を最低限に抑えることができ、また成型体の過度の吸湿も抑制でき成型体の耐湿特性が向上するので好ましい。これらの単量体の含有量は１５〜３８重量％の範囲であることがより好ましく、２５〜３５重量％の範囲であることがさらに好ましい。
さらに、本発明の光硬化性樹脂組成物においては、アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することが好ましい。ここであげた化合物の一例としては、ポリジメチルシロキサン骨格にアクリル基を結合させた、ＢＹＫ−ＵＶ３５００、ＢＹＫ−ＵＶ３５７０（ビックケミー・ジャパン製）、ｅｂｅｃｒｙｌ３５０（ダイセル・サイテック製）等の、シリコンアクリレート化合物が挙げられる。これらの化合物を配合することにより、光反応後の成型体のモールドからの離型性をさらに向上できるうえ、該化合物は成型体からのブリードアウトも少ないので、精密な凸凹構造を成型する目的に対して好ましい。これらの化合物の含有量は上記効果を発揮するには０．１重量％以上であることが好ましく、また１０重量％以下であることによって、成型体の強度低下の悪影響も少ないので好ましい。０．２〜５重量％の範囲であることがより好ましく、０．３〜２重量％の範囲であることがさらに好ましい。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、上述の単量体の他に、粘性の調整及び、硬化物の諸物性を調整する目的で別の単量体を配合することが好ましく、光重合開始剤を配合することも好ましい。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、上述の単量体の他に、粘性の調整及び、硬化物の諸物性を調整する目的で別の単量体を配合することが好ましく、光重合開始剤を配合することも好ましい。
前記の単量体としては特に制限は無いが、光硬化性樹脂組成物の粘性を調整する必要から、２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下の比較的低粘性の単量体を使用することが好ましく、また比較的少量の２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓを越える単量体及びオリゴマーと組み合わせて使用することも好ましい。
使用できる単量体及びオリゴマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソアミルアクリレート、ｎ−ラウリルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ｎ−ブトキシエチルアクリレート、ブトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、カプロラクトンアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート４級化物、アクリル酸、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−アクリロイロキシエチルフタル酸、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ＰＥＧ＃２００ジアクリレート、ＰＥＧ＃４００ジアクリレート、ＰＥＧ＃６００ジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、３−メチル１，５−ペンタンジオールジアクリレート、２−ブチルー２−エチル１，３−プロパンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジアクリレート、グリセリンジアクリレート、２−ヒドロキシー３−アクリロイロキシプロピルアクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジアクリレート、トリフロロエチルアクリレート、テトラフルオロペンチルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、パーフロロオクチルエチルアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラフルフリルアルコールオリゴアクリレート、エチルカルビトールオリゴアクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴアクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴアクリレート、トリメチロールプロパンオリゴアクリレート、ペンタエリスリトールオリゴアクリレート、ペンタメチルピペリジルアクリレート、テトラメチルピペリジルアクリレート、パラクミルフェノールＥＯ変性アクリレート、Ｎ−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、イソミリスチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ｎ−ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、カプロラクトンメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物、メタクリル酸、２−メタクリロイロキシエチルコハク酸、２−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−メタクリロイロキシエチルフタル酸、２−メタクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールメタクリル酸安息香酸エステル、２−メタクリロイロキシエチル２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジルメタクリレート、２−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ＰＥＧ＃２００ジメタクリレート、ＰＥＧ＃４００ジメタクリレート、ＰＥＧ＃６００ジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、３−メチル１，５−ペンタンジオールジメタクリレート、２−ブチルー２−エチル１，３−プロパンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、１，１０−デカンジオールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、２−ヒドロキシー３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジメタクリレート、トリフロロエチルメタクリレート、テトラフルオロペンチルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、パーフロロオクチルエチルメタクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物メタクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレート、トリメチロールプロパンメタクリル酸安息香酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジメタクリレート、テトラフルフリルアルコールオリゴメタクリレート、エチルカルビトールオリゴメタクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴメタクリレート、トリメチロールプロパンオリゴメタクリレート、ペンタエリスリトールオリゴメタクリレート、ペンタメチルピペリジルメタクリレート、テトラメチルピペリジルメタクリレート、パラクミルフェノールＥＯ変性メタクリレート、Ｎ−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジメタクリレート、３−エチルー３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛〔（３−エチルオキセタンー３−イル）メトキシ〕メチル｝ベンゼン、３−エチルー３−｛〔（３−エチルオキセタンー３−イル）メトキシ〕メチル｝オキセタン、３−エチルー３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチルー３−（フェノキシメチル）オキセタン、３−エチルー３−（シクロヘキシロキシ）メチルオキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、フェノールノボラックオキセタン、１，３−ビス〔（３−エチルオキセタンー３−イル）メトキシ〕ベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されない。
使用できる単量体及びオリゴマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソアミルアクリレート、ｎ−ラウリルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ｎ−ブトキシエチルアクリレート、ブトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、カプロラクトンアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート４級化物、アクリル酸、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−アクリロイロキシエチルフタル酸、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ＰＥＧ＃２００ジアクリレート、ＰＥＧ＃４００ジアクリレート、ＰＥＧ＃６００ジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、３−メチル１，５−ペンタンジオールジアクリレート、２−ブチルー２−エチル１，３−プロパンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジアクリレート、グリセリンジアクリレート、２−ヒドロキシー３−アクリロイロキシプロピルアクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジアクリレート、トリフロロエチルアクリレート、テトラフルオロペンチルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、パーフロロオクチルエチルアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラフルフリルアルコールオリゴアクリレート、エチルカルビトールオリゴアクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴアクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴアクリレート、トリメチロールプロパンオリゴアクリレート、ペンタエリスリトールオリゴアクリレート、ペンタメチルピペリジルアクリレート、テトラメチルピペリジルアクリレート、パラクミルフェノールＥＯ変性アクリレート、Ｎ−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、イソミリスチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ｎ−ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、カプロラクトンメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物、メタクリル酸、２−メタクリロイロキシエチルコハク酸、２−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−メタクリロイロキシエチルフタル酸、２−メタクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールメタクリル酸安息香酸エステル、２−メタクリロイロキシエチル２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジルメタクリレート、２−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ＰＥＧ＃２００ジメタクリレート、ＰＥＧ＃４００ジメタクリレート、ＰＥＧ＃６００ジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、３−メチル１，５−ペンタンジオールジメタクリレート、２−ブチルー２−エチル１，３−プロパンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、１，１０−デカンジオールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、２−ヒドロキシー３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジメタクリレート、トリフロロエチルメタクリレート、テトラフルオロペンチルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、パーフロロオクチルエチルメタクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物メタクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレート、トリメチロールプロパンメタクリル酸安息香酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジメタクリレート、テトラフルフリルアルコールオリゴメタクリレート、エチルカルビトールオリゴメタクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴメタクリレート、トリメチロールプロパンオリゴメタクリレート、ペンタエリスリトールオリゴメタクリレート、ペンタメチルピペリジルメタクリレート、テトラメチルピペリジルメタクリレート、パラクミルフェノールＥＯ変性メタクリレート、Ｎ−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、イソシアヌル酸ＥＯ変性ジメタクリレート、３−エチルー３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛〔（３−エチルオキセタンー３−イル）メトキシ〕メチル｝ベンゼン、３−エチルー３−｛〔（３−エチルオキセタンー３−イル）メトキシ〕メチル｝オキセタン、３−エチルー３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチルー３−（フェノキシメチル）オキセタン、３−エチルー３−（シクロヘキシロキシ）メチルオキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、フェノールノボラックオキセタン、１，３−ビス〔（３−エチルオキセタンー３−イル）メトキシ〕ベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されない。
また後記の、光重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、ベンゾフェノン、１−ヒドロキシーシクロヘキシルーフェニルーケトン、１−[４−(２−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−ヒドロキシー１−｛４−〔４−（２−ヒドロキシー２−メチループロピオニル）−ベンジル〕―フェニル｝−２−メチループロパン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、２−メチル−１[４−(メチルチオ)フェニル]−２−モリフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−(４−モルフォリノフェニル)−ブタノン−１、２−ジメチルアミノー２−（４−メチルーベンジル）−１−（４−モルフォリンー４−イルーフェニル）−ブタンー１−オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(２，４，６−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル)-ビス(２，６−ジフルオロ−３−(１Ｈ−ピロール−１−イル)−フェニル)チタニウム、１、２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、エタノン，１−〔９−エチルー６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾールー３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）等が挙げられる。特に本発明においては、高感度で、低揮発性である２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、１、２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、エタノン，１−〔９−エチルー６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾールー３−イル〕−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）等が好ましく用いられる。これら光重合開始剤は単独で適用することも可能であるが、２種以上を組み合わせて使用することもできる。 このほか公知の光重合促進剤および増感剤等と組み合わせて適用することもできる。本発明の光重合開始剤の配合比は重量％で０．１〜５．０％の範囲であることが好ましい。
また本発明の光硬化性樹脂組成物は、本来の目的を損なわない範囲で、必要に応じて他の従来の添加物、例えば流動調整剤、レベリング剤、有機及び無機の染料及び顔料、増量剤、可塑剤、潤滑剤、補強剤、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、ブルーイング剤、沈降防止剤、消泡剤、耐磨耗性付与剤、摩擦低減剤、帯電防止剤、防曇剤等を含むことが出来る。
また本発明の光硬化性樹脂組成物は、異物（パーティクル）が、ろ過などの手法で除去されているものが好ましい。ろ過の場合、捕捉出来る最小粒子径が１μｍ以下のフィルターを使用することが好ましく、０．５μｍ以下のものがさらに好ましい。いずれの最小粒子径でも、フィルターの捕捉効率は９９．９％以上であることが好ましい。
また本発明の光硬化性樹脂組成物は、異物（パーティクル）が、ろ過などの手法で除去されているものが好ましい。ろ過の場合、捕捉出来る最小粒子径が１μｍ以下のフィルターを使用することが好ましく、０．５μｍ以下のものがさらに好ましい。いずれの最小粒子径でも、フィルターの捕捉効率は９９．９％以上であることが好ましい。
上述した新規な光硬化性樹脂組成物を使用し、光ナノインプリント技術を応用して製造した成型体は、表面の微細な凸凹構造が高精度且つ高強度であるうえ、基材への付着性にも優れ、成型体から異物がブリードアウトする問題も無く、平坦で大面積の成型体が製造できるので、成型体そのものを光学部材用途等、例えば表示装置用の導光板、拡散板、無反射フィルムや偏光フィルムなどに好ましく利用することが出来る。また、これらの特徴を転用して、ナノインプリント技術に期待されている様々な応用、例えばマイクロ・ナノ光学要素、光学素子、表示素子、電子ペーパー、ストレージ、ＭＥＭＳ・ＰＣＢ実装材料、微量生化学分析や微量化学合成、バイオ応用を目的とした高機能３次元マイクロ・ナノ流路、次世代電子素子、ＤＮＡチップ等にも利用することが可能である。
このような成型体は、表面に規則的に形成された微細な凸凹構造を有する膜状の成型体であって、凸凹構造は、深さが０．０１〜２０μｍの範囲であり、少なくとも１方向のピッチが０．０１〜２０μｍの範囲であることを特徴とする。また、該成型体の厚み方向について０．５ＭＰａ以上の耐圧縮性能を有することも特徴とする。凸凹構造の形状としては、従来公知のナノインプリント技術で成型可能な全ての構造、例えばレンズ構造、ピラー構造、ライン・アンド・スペース構造、格子構造、ピラミッド構造、ハニカム構造、ドット構造、ナノ流路等の用途を想定した任意形状、干渉露光の手法を応用した波状構造、これらの構造を重ね合わせた複合的構造等が挙げられる。これらの形状を水平方向に継ぎ合わせた構造であっても、また単層構造であっても、垂直方向に積み重ねた多層構造であってもよい。
凸凹構造の深さ方向のサイズは、加工の容易さから０．０１〜２０μｍの範囲であり、より高度な機能発現のためには０．０１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。また凸凹構造の水平方向のサイズとしては、少なくとも１方向のピッチが０．０１〜２０μｍの範囲であることにより機能が発現し、より高度な機能発現のためには０．０１〜１０μｍの範囲であることが好ましく、０．０１〜１μｍの範囲であることがさらに好ましく、０．０１〜０．３μｍの範囲であることが最も好ましい。具体的な凸凹構造の形状及び寸法は、目的に応じて、後述の耐圧縮性能を考慮したうえで任意に選択出来る。
該成型体は、実用面及び、ロールプロセスに適した加工性の面から、厚み方向について０．５ＭＰａ以上の耐圧縮性能を有する。耐圧縮性能は、圧縮試験機を用いて、成型体の厚み方向に所定の圧力で１時間圧縮荷重を加えた前後の、微細凸凹構造の変形の有無を、電子顕微鏡等で観察することにより評価出来る。成型体の耐圧縮性能は、使用する光硬化性樹脂組成物によって調整することも、成型体の凸凹構造の選択によって調整することも可能である。一般に凸凹構造の水平方向のピッチサイズに対する、深さ方向のサイズの比率が大きい成型体を製造する場合には、高強度の成型体を与える光硬化性樹脂組成物の使用が必要になる。長さ１０００ｍ以上の、長尺のロール成型体を製造する場合や、成型体を使用する際に貼り合わせ等の後工程を必要とする場合には、０．８ＭＰａ以上の耐圧縮性能を有することがより好ましく、１ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。耐圧縮性能の上限は、実質的に５００ＭＰａである。成型体を形成する樹脂が、１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上のユニットを２０〜６０重量％含有していると、厚み方向の耐圧縮性能が大きくなるので好ましい。さらにＮ−ビニル化合物ユニットを５〜４０重量％含有する樹脂がより好ましく、アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％含有する樹脂がさらに好ましい。
該成型体は、使用目的に応じて任意の形状及び面積のものを製造できるが、例えば光学的用途で高度な機能を発現させるには、少なくとも１辺又は短径が５０μｍ以上の平膜状の形状が好ましく、一方上限については特に制限は無いが、後述するようにロールプロセスによって、プラスチックシート及びフィルムを基材として製造する場合、通常ロール幅として５ｍ以下、長さとして５０００ｍ以下のものを使用することができる。
該成型体は、使用目的に応じて有機物、無機物を問わず任意の基材の上に成型することが可能であるが、例えば、ロールプロセスによって、大面積の光学部材を製造する場合には、基材としてポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ボリカーボネート樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、嵩高環状オレフィン樹脂等のプラスチックシート及びフィルムを用いることが好ましく、特にトリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂は透明性に優れ、低複屈折率であるために好ましく使用できる。一般に、トリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂は、光硬化性樹脂組成物との付着性が不良であり、成型体が剥離して微粉を発生する問題があるが、光ナノインプリントのプロセスは通常クリーンルーム内で実施されるので、成型体と基材との付着性の改善が求められていた。本発明の成型体のプラスチック基材への付着性は、ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、分類１以上であることが好ましく、より好ましくは分類０である。
該成型体は、使用目的に応じて有機物、無機物を問わず任意の基材の上に成型することが可能であるが、例えば、ロールプロセスによって、大面積の光学部材を製造する場合には、基材としてポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ボリカーボネート樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、嵩高環状オレフィン樹脂等のプラスチックシート及びフィルムを用いることが好ましく、特にトリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂は透明性に優れ、低複屈折率であるために好ましく使用できる。一般に、トリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂は、光硬化性樹脂組成物との付着性が不良であり、成型体が剥離して微粉を発生する問題があるが、光ナノインプリントのプロセスは通常クリーンルーム内で実施されるので、成型体と基材との付着性の改善が求められていた。本発明の成型体のプラスチック基材への付着性は、ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、分類１以上であることが好ましく、より好ましくは分類０である。
本発明の新規な光硬化性樹脂組成物を使用した成型体は、プラスチック基材に、分類１以上の付着性を有する。特に基材に予めコロナ放電処理、低波長ＵＶ光照射処理、大気圧プラズマ処理等を施した場合や、Ｎ−ビニル化合物である単量体を、１５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする光硬化性樹脂組成物を使用した場合や、後述するようにモールドの温度を調整した場合には、成型体は難付着性であるトリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂基材に対しても、分類１以上の優れた付着性を発現するので好ましい。
本発明の成型体を製造する方法は、光ナノインプリント技術の応用であって、該成型体の表面構造の反転形状となる、凹凸構造を有するモールドに、本発明の新規な光硬化性樹脂組成物を流し込み、光硬化させることで製造することが出来る。特に平坦で大面積の成型体を製造する場合には、ロールプロセスを採用することが好ましく、基材として、プラスチックシート及びフィルムを使用することが好ましい。光硬化性樹脂組成物をモールドに流し込む方法としては、基材に光硬化性樹脂組成物を薄膜状に塗布した後で、モールドと接触させ、モールドの凹凸構造と基材の間に充填する方法や、モールドの表面に光硬化性樹脂組成物を薄膜状に塗布した後、基材と接触させることでモールドの凹凸構造と基材の間に充填する方法が挙げられる。いずれの方法にせよ、モールドの凹凸構造内に気泡を混入させないことと、モールドと基材間に保持した樹脂組成物の、面内での厚みむらを小さくすることが肝要であるが、本発明の光硬化性樹脂組成物を使用することによって、これらの条件を高度に満足することが可能になった。ここで、該モールドの温度を２５〜１００℃の範囲に保つことによって、上記の条件をさらに高度に満足することが出来るので好ましい。モールドの温度が２５℃以上であることによって、光硬化性樹脂組成物の流動性を一層改善すると共に、成型体と基材との付着性を向上する効果や、光反応後のモールドからの離型性を向上させる効果があるため好ましく、１００℃以下であることによって、基材の熱変形を抑制する効果があるため好ましい。３０〜８０℃の範囲がより好ましく、３５〜７０℃の範囲がさらに好ましく、４０〜６５℃の範囲が特に好ましい。また、モールドの温度は一定に調節されていることが好ましい。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、前記の様にモールドへの流し込み性が良好なうえ、光反応後の硬化物のモールドからの離型性が優れており、モールド上に残留物が残らないこと及び、成型体が高強度で、基材への付着性にも優れており、製造工程で微粉が発生せず、長尺のロール成型体の製造にも耐えうることから、長期間連続的に製造を続けることが可能であり、工業的な価値が高い。
本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施例中の主な測定値は以下の方法で測定した。
（粘度の測定）
Ｅ型粘度計（東機産業製型番ＲＥ５５０Ｌ）を用い、試料量１．０ｍｌで評価した。粘度の測定は全て２５℃で行った。
（粘度の測定）
Ｅ型粘度計（東機産業製型番ＲＥ５５０Ｌ）を用い、試料量１．０ｍｌで評価した。粘度の測定は全て２５℃で行った。
（耐圧縮性能）
１辺３ｃｍの正方形よりも広い面を有する成型体を５枚、同方向に積層した試料について、１辺３ｃｍの正方形の圧縮治具を取り付けた圧縮試験機（インストロン製型番５５８１）を用い、室温（２３℃）にて、試料の厚み方向に所定の圧縮荷重を１時間に渡って加え続けた。荷重を除去した後、成型体の表面凸凹構造の断面形状を走査型電子顕微鏡（日立製型番Ｓ４７００ＦＥ−ＳＥＭ）で観察し、圧縮処理の前後で変形の無いものを○、変形が認められたものを×とした。
１辺３ｃｍの正方形よりも広い面を有する成型体を５枚、同方向に積層した試料について、１辺３ｃｍの正方形の圧縮治具を取り付けた圧縮試験機（インストロン製型番５５８１）を用い、室温（２３℃）にて、試料の厚み方向に所定の圧縮荷重を１時間に渡って加え続けた。荷重を除去した後、成型体の表面凸凹構造の断面形状を走査型電子顕微鏡（日立製型番Ｓ４７００ＦＥ−ＳＥＭ）で観察し、圧縮処理の前後で変形の無いものを○、変形が認められたものを×とした。
（基材への付着力）
ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、成型体の表面に２ｍｍの間隔で、クロス状に２５マスの切れ込みを入れ、剥離の状況から基材への付着力を評価した。
ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、成型体の表面に２ｍｍの間隔で、クロス状に２５マスの切れ込みを入れ、剥離の状況から基材への付着力を評価した。
（モールドからの離型性）
基材のプラスチックフィルムに光硬化性樹脂組成物を塗布し、これに３５ｍｍ×１００ｍｍの大きさのモールドを押し付けて、基材側からメタルハライドランプ（ウシオ電機製型番ＵＶＣ−２５１９−１ＭＮＳＣ７−ＭＳ０１）で、１Ｊ／ｃｍ２の光量で光硬化させた試料について、引張試験機（エー・アンド・デイ製型番ＲＴＧ−１２１０）を用い、室温（２３℃）にて、１ｍ／分の速度で９０度剥離試験を行い、モールドからの離型性を評価した。
基材のプラスチックフィルムに光硬化性樹脂組成物を塗布し、これに３５ｍｍ×１００ｍｍの大きさのモールドを押し付けて、基材側からメタルハライドランプ（ウシオ電機製型番ＵＶＣ−２５１９−１ＭＮＳＣ７−ＭＳ０１）で、１Ｊ／ｃｍ２の光量で光硬化させた試料について、引張試験機（エー・アンド・デイ製型番ＲＴＧ−１２１０）を用い、室温（２３℃）にて、１ｍ／分の速度で９０度剥離試験を行い、モールドからの離型性を評価した。
［実施例１］
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）を２０重量％、その他の単量体としてヘキサメチレンジアクリレート（ＨＤＤＡ）を４７重量％、ラウリルアクリレートを３０重量％、光重合開始剤としてダロキュア１１７３（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を３重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物１）を作成した。組成物１の粘度は６．８ｍＰａ・ｓであった。組成物１には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）を２０重量％、その他の単量体としてヘキサメチレンジアクリレート（ＨＤＤＡ）を４７重量％、ラウリルアクリレートを３０重量％、光重合開始剤としてダロキュア１１７３（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を３重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物１）を作成した。組成物１の粘度は６．８ｍＰａ・ｓであった。組成物１には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物１をＰＥＴフィルムＡ４１００（東洋紡績製）に、１０μｍの厚みで塗布し、表面に高さ２４０ｎｍ、幅１２０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍのライン・アンド・スペース構造を有するニッケル製の、３５ｍｍ×１００ｍｍの大きさの、平板状のモールドを押し付けて、該モールドの温度を２５〜３０℃の範囲で調節しながら、ＰＥＴフィルム側から１Ｊ／ｃｍ２の光量で光照射して硬化させた試料について、モールドからの離型性を評価したところ、剥離力は３．４Ｎ／ｍであり、モールド側に硬化物の付着残りは認められなかった。さらに、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍの平板状のモールドを使用した以外、同様にして複数の成型体を製造し、厚み方向について０．５ＭＰａの耐圧縮試験を実施した。走査型電子顕微鏡観察の結果、モールドの形状は正確に転写されており、圧縮前後での微細表面構造の変形は認められなかった。
また、耐圧縮試験に用いたものと同様にして製造した成型体について、碁盤目剥離試験を実施した結果、分類０（カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にも剥がれがない。）と判定された。
これらの結果を表１にまとめて示した。
また、耐圧縮試験に用いたものと同様にして製造した成型体について、碁盤目剥離試験を実施した結果、分類０（カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にも剥がれがない。）と判定された。
これらの結果を表１にまとめて示した。
［実施例２］
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてＴＭＰＴＡを３２重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮ−ビニル−２−ピロリドン（ＮＶＰ）を３３重量％、その他の単量体として１，９ノナンジオールジアクリレートを３３重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物２）を作成した。組成物２の粘度は７．９ｍＰａ・ｓであった。組成物２には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物２は、一般に光硬化性樹脂組成物との付着性が不良であるといわれているトリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂への接着も良好であり、プラスチックフィルム基材をトリアセチルセルロースフィルムＴＤ８０ＵＬ（富士写真フィルム製）及び、嵩高環状オレフィンフィルムＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ製）に変更した以外、実施例１と同様にして各種評価を実施した。
これらの結果を表１にまとめて示した。
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてＴＭＰＴＡを３２重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮ−ビニル−２−ピロリドン（ＮＶＰ）を３３重量％、その他の単量体として１，９ノナンジオールジアクリレートを３３重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物２）を作成した。組成物２の粘度は７．９ｍＰａ・ｓであった。組成物２には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物２は、一般に光硬化性樹脂組成物との付着性が不良であるといわれているトリアセチルセルロース樹脂や、嵩高環状オレフィン樹脂への接着も良好であり、プラスチックフィルム基材をトリアセチルセルロースフィルムＴＤ８０ＵＬ（富士写真フィルム製）及び、嵩高環状オレフィンフィルムＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ製）に変更した以外、実施例１と同様にして各種評価を実施した。
これらの結果を表１にまとめて示した。
［実施例３］
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてＴＭＰＴＡを３２重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮＶＰを３３重量％、アクリル基を含有するシリコン化合物としてシリコンジアクリレートを０．５重量％、その他の単量体として１，９ノナンジオールジアクリレートを３２．５重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物３）を作成した。組成物３の粘度は８．０ｍＰａ・ｓであった。組成物３には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物３についても、実施例２と同様にトリアセチルセルロースフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物３は、光硬化物のモールドからの剥離力が著しく低減されており好ましい。これらの結果を表１にまとめて示した。
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてＴＭＰＴＡを３２重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮＶＰを３３重量％、アクリル基を含有するシリコン化合物としてシリコンジアクリレートを０．５重量％、その他の単量体として１，９ノナンジオールジアクリレートを３２．５重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物３）を作成した。組成物３の粘度は８．０ｍＰａ・ｓであった。組成物３には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物３についても、実施例２と同様にトリアセチルセルロースフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物３は、光硬化物のモールドからの剥離力が著しく低減されており好ましい。これらの結果を表１にまとめて示した。
［実施例４］
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてＴＭＰＴＡを２０重量％、アクリル基を含有するシリコン化合物としてシリコンジアクリレートを０．５重量％、その他の単量体としてＨＤＤＡを４６．５重量％、ラウリルアクリレートを３０重量％、光重合開始剤としてダロキュア１１７３（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を３重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物４）を作成した。組成物４の粘度は６．８ｍＰａ・ｓであった。組成物４には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物４は、実施例１と同様にＰＥＴフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物４は、光硬化物のモールドからの剥離力が著しく低減されており好ましい。これらの結果を表１にまとめて示した。
三官能以上のアクリレート化合物である単量体としてＴＭＰＴＡを２０重量％、アクリル基を含有するシリコン化合物としてシリコンジアクリレートを０．５重量％、その他の単量体としてＨＤＤＡを４６．５重量％、ラウリルアクリレートを３０重量％、光重合開始剤としてダロキュア１１７３（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を３重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物４）を作成した。組成物４の粘度は６．８ｍＰａ・ｓであった。組成物４には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物４は、実施例１と同様にＰＥＴフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物４は、光硬化物のモールドからの剥離力が著しく低減されており好ましい。これらの結果を表１にまとめて示した。
［比較例１］
三官能以上のアクリレート及びメタクリレート化合物を含有しないものの、低粘度の光硬化性樹脂組成物の例として、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレートを３０重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮＶＰを６８重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物５）を作成した。組成物５の粘度は９．１ｍＰａ・ｓであった。組成物５には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物５について、トリアセチルセルロースフィルム基材に塗布すると、基材に浸透して変形させ、平坦性が失われるため、実施例１と同様にＰＥＴフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物５の場合、モールドから離型する際、モールド側に硬化物の付着残りが広範囲に認められた。また、耐圧縮試験では走査型電子顕微鏡観察の結果、微細構造が横倒しになっているなどの変形が認められた。これらの結果を表１にまとめて示した。該成型体には、この他にも著しい吸水膨張の問題や、温水抽出での低架橋度オリゴマーのブリードアウトなどの問題があった。
三官能以上のアクリレート及びメタクリレート化合物を含有しないものの、低粘度の光硬化性樹脂組成物の例として、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレートを３０重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮＶＰを６８重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物５）を作成した。組成物５の粘度は９．１ｍＰａ・ｓであった。組成物５には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物５について、トリアセチルセルロースフィルム基材に塗布すると、基材に浸透して変形させ、平坦性が失われるため、実施例１と同様にＰＥＴフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物５の場合、モールドから離型する際、モールド側に硬化物の付着残りが広範囲に認められた。また、耐圧縮試験では走査型電子顕微鏡観察の結果、微細構造が横倒しになっているなどの変形が認められた。これらの結果を表１にまとめて示した。該成型体には、この他にも著しい吸水膨張の問題や、温水抽出での低架橋度オリゴマーのブリードアウトなどの問題があった。
［比較例２］
三官能以上のアクリレートを過剰に含有する例として、ＴＭＰＴＡを７０重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮＶＰを２８重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物６）を作成した。組成物６の粘度は１２．９ｍＰａ・ｓであった。組成物６には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物６について、実施例２と同様にトリアセチルセルロースフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物６の成型体は脆く、碁盤目剥離試験の際、微粉が多量に発生する問題があった。また硬化収縮による成型体の反りが大きく、平坦なものが得られなかった。これらの結果を表１にまとめて示した。
三官能以上のアクリレートを過剰に含有する例として、ＴＭＰＴＡを７０重量％、Ｎ−ビニル化合物である単量体としてＮＶＰを２８重量％、光重合開始剤としてダロキュアＴＰＯ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を２重量％配合し、異物をろ過して光硬化性樹脂組成物（組成物６）を作成した。組成物６の粘度は１２．９ｍＰａ・ｓであった。組成物６には微量の不純物は含まれるものの、９９重量％以上が光硬化反応によって結合して固体となる成分からなる、光硬化性樹脂組成物であった。
組成物６について、実施例２と同様にトリアセチルセルロースフィルム基材を用いて各種評価を実施した。組成物６の成型体は脆く、碁盤目剥離試験の際、微粉が多量に発生する問題があった。また硬化収縮による成型体の反りが大きく、平坦なものが得られなかった。これらの結果を表１にまとめて示した。
［比較例３］
従来の高粘度の光硬化性樹脂組成物の例として、ＰＡＫ−０１（東洋合成製）を使用した。この樹脂組成物の粘度は７２．０ｍＰａ・ｓであった。
ＰＡＫ−０１について、実施例１と同様にＰＥＴフィルム基材を用いて各種評価を実施した。該樹脂の場合、粘度が高いので、モールドを押し付けるときの樹脂の脱泡や、均一な厚みの塗膜形成に注意を要した。また、モールドから離型する際、離型力が大きいうえモールド側に硬化物の付着残りが複数個所に認められる問題があった。これらの結果を表１にまとめて示した。
従来の高粘度の光硬化性樹脂組成物の例として、ＰＡＫ−０１（東洋合成製）を使用した。この樹脂組成物の粘度は７２．０ｍＰａ・ｓであった。
ＰＡＫ−０１について、実施例１と同様にＰＥＴフィルム基材を用いて各種評価を実施した。該樹脂の場合、粘度が高いので、モールドを押し付けるときの樹脂の脱泡や、均一な厚みの塗膜形成に注意を要した。また、モールドから離型する際、離型力が大きいうえモールド側に硬化物の付着残りが複数個所に認められる問題があった。これらの結果を表１にまとめて示した。
［実施例５］
前記の組成物３を用い、以下のロールプロセスによって、連続的に成型体を製造した。連続的に搬送されるトリアセチルセルロール樹脂のロールフィルムに、組成物３を連続的に塗布し、次いで表面に高さ２４０ｎｍ、幅１２０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍのライン・アンド・スペース構造を有するニッケル製の、幅１００ｍｍ、直径８０ｍｍの円筒型の、４５〜５５℃の範囲で温度調節された、回転するモールドに押し付けて、フィルム側から１Ｊ／ｃｍ２の光量で光照射して連続的に硬化させ、連続的にモールドから剥離して、成型体をロール状に巻き取った。
成型は２時間以上安定的に実施でき、計画的に停止出来た。成型後のモールドには硬化物の付着残りは全く認められなかった。また製造された成型体の平坦性も、微細凸凹構造の転写性も良好であった。
前記の組成物３を用い、以下のロールプロセスによって、連続的に成型体を製造した。連続的に搬送されるトリアセチルセルロール樹脂のロールフィルムに、組成物３を連続的に塗布し、次いで表面に高さ２４０ｎｍ、幅１２０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍのライン・アンド・スペース構造を有するニッケル製の、幅１００ｍｍ、直径８０ｍｍの円筒型の、４５〜５５℃の範囲で温度調節された、回転するモールドに押し付けて、フィルム側から１Ｊ／ｃｍ２の光量で光照射して連続的に硬化させ、連続的にモールドから剥離して、成型体をロール状に巻き取った。
成型は２時間以上安定的に実施でき、計画的に停止出来た。成型後のモールドには硬化物の付着残りは全く認められなかった。また製造された成型体の平坦性も、微細凸凹構造の転写性も良好であった。
［実施例６］
前記の組成物４を用い、基材としてＰＥＴフィルムを用いた以外、実施例５と同様のロールプロセスで、連続的に成型体を製造した。
成型は２時間以上安定的に実施でき、計画的に停止出来た。成型後のモールドには硬化物の付着残りは全く認められなかった。また、微細凸凹構造の転写性も良好であり、特に成型体の平坦性及び膜厚み均一性の調整が、実施例５よりも容易に出来た。
前記の組成物４を用い、基材としてＰＥＴフィルムを用いた以外、実施例５と同様のロールプロセスで、連続的に成型体を製造した。
成型は２時間以上安定的に実施でき、計画的に停止出来た。成型後のモールドには硬化物の付着残りは全く認められなかった。また、微細凸凹構造の転写性も良好であり、特に成型体の平坦性及び膜厚み均一性の調整が、実施例５よりも容易に出来た。
［比較例４］
参考として、組成物４に代えて組成物６を用いた以外、実施例６と同様のロールプロセスで、成型体の製造を試みたところ、モールド側に硬化物の付着残りが発生したため、連続的な製造は出来なかった。また、成型体の、モールド側の硬化物付着残りの影響を受ける以前の、初めて転写された部分についても厚みむらや気泡の混入が顕著に認められた。
参考として、組成物４に代えて組成物６を用いた以外、実施例６と同様のロールプロセスで、成型体の製造を試みたところ、モールド側に硬化物の付着残りが発生したため、連続的な製造は出来なかった。また、成型体の、モールド側の硬化物付着残りの影響を受ける以前の、初めて転写された部分についても厚みむらや気泡の混入が顕著に認められた。
Claims (7)
- （ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有し、（ｂ）光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上であり、（ｃ）２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下である光硬化性樹脂組成物を光硬化することで形成された膜状の成型体であって、
表面に規則的に形成された微細な凸凹構造を有し、凸凹構造は、深さが０．０１〜２０μｍの範囲であり、少なくとも１方向のピッチが０．０１〜２０μｍの範囲である、該成型体の厚み方向について０．５ＭＰａ以上の耐圧縮性能を有することを特徴とする成型体。 - 前記光硬化性樹脂組成物が、Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、請求項１に記載の成型体。
- 前記光硬化性樹脂組成物がアクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の成型体。
- プラスチックフィルム上に形成され、ＪＩＳ Ｋ−５６００−５−６に準拠した碁盤目剥離試験で、分類１以上の基材付着性を示すことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の成型体。
- 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の成型体を製造する方法であって、該成型体の表面構造の反転形状である、凹凸構造を有するモールドに、（ａ）１分子中に３以上のアクリル基及び／またはメタクリル基を含有する１種以上の単量体を、２０〜６０重量％の範囲で含有し、（ｂ）光硬化反応によって結合して固形となる成分が９８重量％以上であり、（ｃ）２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下である光硬化性樹脂組成物を流し込み、光硬化させ、該モールドの温度を２５〜１００℃の範囲に保つことを特徴とする、成型体の製造方法。
- 前記光硬化性樹脂組成物が、Ｎ−ビニル化合物である単量体を、５〜４０重量％の範囲で含有することを特徴とする、請求項５に記載の成型体の製造方法。
- 前記光硬化性樹脂組成物が、アクリル基及び／またはメタクリル基を含有するシリコン化合物を０．１〜１０重量％の範囲で含有することを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の成型体の製造方法。
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