JPH11314927A - Production of article having rough surface - Google Patents
Production of article having rough surfaceInfo
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- JPH11314927A JPH11314927A JP2369899A JP2369899A JPH11314927A JP H11314927 A JPH11314927 A JP H11314927A JP 2369899 A JP2369899 A JP 2369899A JP 2369899 A JP2369899 A JP 2369899A JP H11314927 A JPH11314927 A JP H11314927A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、表面に微細な凹凸
形状を有する物品、特に微小光学素子および情報記録媒
体基板、その製法およびそのための調合組成物に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an article having fine irregularities on its surface, particularly to a micro-optical element and an information recording medium substrate, a method for producing the same, and a preparation composition therefor.
【0002】[0002]
【従来の技術】CD−ROM、その他の情報記録媒体、
平板マイクロレンズ(多数の微小レンズを平板上に平行
配列したレンズ列)、フレネルレンズ、回折格子素子な
どの光学部品は、その表面に微小な凹凸を具える必要が
ある。この表面の微小な凹凸部は、情報記録媒体におい
ては、ピットまたはトラッキングガイドとして機能し、
光学部品においては、光の集束もしくは拡散を行いマイ
クロレンズもしくは回折格子として機能する。2. Description of the Related Art CD-ROMs, other information recording media,
Optical components such as a flat plate microlens (a lens array in which a large number of minute lenses are arranged in parallel on a flat plate), a Fresnel lens, and a diffraction grating element need to have minute irregularities on the surface. The minute irregularities on the surface function as pits or tracking guides in the information recording medium,
In an optical component, it functions as a microlens or a diffraction grating by focusing or diffusing light.
【0003】これら表面の凹凸部を形成させるために、
紫外線硬化樹脂を基板上に均一に展開させ、凹凸部を具
えた成形型で押圧しながら樹脂に紫外線を照射する方法
(特開昭63−49702号公報)が知られている。In order to form these irregularities on the surface,
There is known a method in which an ultraviolet-curing resin is uniformly spread on a substrate, and the resin is irradiated with ultraviolet rays while being pressed by a molding die having an uneven portion (JP-A-63-49702).
【0004】また、特開昭62−102445号公報に
は、ガラス基板上にシリコンアルコキシドを含む溶液を
塗布し、凹凸部を具えた成形型を押し当てながら加熱し
て凹凸部を形成させるいわゆるゾルゲル法による製造方
法が記載されている。また特開平6−242303号公
報には、ゾルゲル法を用い、数μm以上の厚さの膜を形
成する場合、基板の上に複数の層を形成する方法が記載
されている。この場合、各層の構成成分を溶液もしくは
ゾルで展開し、成形型で押圧しながら加圧加熱し、つい
で、完全に固化した層の上に、さらに溶液もしくはゾル
を注ぎ、上層を成形していた。Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-102445 discloses a so-called sol-gel in which a solution containing silicon alkoxide is applied to a glass substrate and heated while pressing a mold having irregularities to form the irregularities. Production methods are described. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-242303 describes a method of forming a plurality of layers on a substrate when a film having a thickness of several μm or more is formed by using a sol-gel method. In this case, the components of each layer were developed with a solution or sol, heated under pressure while pressing with a mold, and then, on the completely solidified layer, the solution or sol was further poured to form the upper layer. .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術には、以下のような問題点があった。先ず、紫外線
硬化樹脂は、耐熱性が低く、250℃以上になると分解
や黄変が発生する。したがって、紫外線硬化樹脂の凹凸
部を有する基板は、はんだ付けなどの加熱加工ができ
ず、装置などへの取り付けが難しかった。However, the above-mentioned prior art has the following problems. First, an ultraviolet curable resin has low heat resistance, and decomposes and yellows at 250 ° C. or higher. Therefore, a substrate having an uneven portion made of an ultraviolet curable resin cannot be heated by soldering or the like, and it is difficult to mount the substrate on an apparatus or the like.
【0006】これに対し、ゾルゲル法で形成されたシリ
コンアルコキシドの凹凸部は、耐熱性が高く、はんだ付
けなどが可能である。しかし、ゾルゲル法では、厚い膜
の成形ができないという問題があった。実際にゾルゲル
法により、数十μmのシリコンアルコキシドの層を成形
すると、その表面に微小なひび(以下、クラックと称す
る)が発生する。これは、シリコンアルコキシド溶液が
ゲル化および固化する際に、この層の表面と内部とで重
縮合反応の進行度に差ができるため、表面に大きな応力
が発生するからである。さらには、この応力が原因とな
って、この層と基板とが剥離する場合もあった。On the other hand, the uneven portion of silicon alkoxide formed by the sol-gel method has high heat resistance and can be soldered. However, the sol-gel method has a problem that a thick film cannot be formed. When a silicon alkoxide layer of several tens of μm is actually formed by the sol-gel method, minute cracks (hereinafter, referred to as cracks) are generated on the surface. This is because when the silicon alkoxide solution gels and solidifies, the degree of progress of the polycondensation reaction between the surface and the inside of this layer is different, so that a large stress is generated on the surface. Further, the layer may be separated from the substrate due to the stress.
【0007】また、オルガノポリシロキサン層を順次成
形して多層化する方法で数十μmの膜厚の凹凸形状をも
ったオルガノポリシロキサン層を形成できる。しかし製
造工程が長くなるので、コスト上昇の要因となり、ま
た、下層が完全に硬化してから、次の層を注入するの
で、成形型と溶液もしくはゾルとの間に不要な空気が入
り易く、凹凸の寸法精度が高くなかった。In addition, an organopolysiloxane layer having a concavo-convex shape having a thickness of several tens of μm can be formed by a method of sequentially forming the organopolysiloxane layer to form a multilayer. However, since the manufacturing process becomes longer, it causes a cost increase, and since the lower layer is completely cured, the next layer is injected, so that unnecessary air easily enters between the mold and the solution or sol, The dimensional accuracy of the irregularities was not high.
【0008】この発明は、このような従来技術に存在す
る問題に着目してなされたものである。その目的とする
ところは、耐熱性が高く、一層膜において数十〜数千μ
mの厚い層であってもその表面にクラックが発生せずか
つ基板と剥離しない寸法精度の高い微細凹凸表面を有す
る物品の製造方法を提供することにある。本発明の他の
目的は、上記膜を形成するための調合組成物を提供する
ことにある。本発明のさらなる他の目的は本発明方法で
製造された凹凸を有する物品を提供することにある。The present invention has been made by paying attention to such problems existing in the prior art. The purpose is to have high heat resistance, and dozens to thousands μm in a single layer film.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an article having a fine uneven surface with high dimensional accuracy, in which no crack is generated on the surface even if the layer has a thickness of m and the layer does not peel off from the substrate. It is another object of the present invention to provide a composition for forming the film. Yet another object of the present invention is to provide an article having irregularities produced by the method of the present invention.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
および利点は、第1に、ゾルゲル材料を基材と成形型と
の間に密着させて膜状に配置し、ついで加熱して前記成
形型の表面形状を反転させた形状の表面を有するゲル化
膜が基材表面に被覆された、凹凸表面を有する物品の製
造方法において、前記ゾルゲル材料が、(A) 下記式
(1) R2SiX2 ・・(1) ここでRはアルキル基であり、そしてXはアルコキシル
基またはハロゲン原子である、で表されるシラン化合
物、および(B) 下記式(2) R'SiX'3 ・・(2) ここでR'は置換もしくは未置換のアリール基であり、
そしてX'はアルコキシル基またはハロゲン原子であ
る、で表されるシラン化合物を含有することを特徴とす
る凹凸表面を有する物品の製造方法によって達成され
る。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the present invention and advantages include, first, a sol-gel material disposed in a film-like manner in intimate contact between a substrate and a mold, and then heated. In the method for producing an article having an uneven surface, in which a base material surface is coated with a gelling film having a surface having a shape inverted from the surface shape of the mold, the sol-gel material is represented by the following formula (1): R 2 SiX 2 ... (1) wherein R is an alkyl group, and X is an alkoxyl group or a halogen atom; and (B) a silane compound represented by the following formula (2): R′SiX ′ 3 .. (2) wherein R ′ is a substituted or unsubstituted aryl group;
X 'is an alkoxyl group or a halogen atom, which is achieved by a method for producing an article having an uneven surface characterized by containing a silane compound represented by the following formula:
【0010】本発明によれば、本発明および利点は、第
2に、物品基材の表面上に凹凸を有するオルガノポリシ
ロキサン膜が、1μm〜1mmの厚みで形成され、前記
膜中にアルキル基(例えばメチル基)およびアリール基
(例えばフェニル基)がそれぞれ5〜25重量%および
5〜40重量%含まれる、凹凸表面を有する物品によっ
て達成される。According to the present invention, the present invention and advantages are as follows. Secondly, an organopolysiloxane film having irregularities on the surface of an article substrate is formed with a thickness of 1 μm to 1 mm, and an alkyl group is contained in the film. This is achieved by an article having a textured surface comprising 5-25% and 5-40% by weight (e.g., a methyl group) and an aryl group (e.g., a phenyl group), respectively.
【0011】最後に、本発明によれば、さらに、 (A)ジアルキルジアルコキシシラン 1モル (B)アリール基または置換アリール基を含有するトリアルコキシシラン 0.2〜4モル (C)アルコール(モル比で表す) (A)成分+(B)成分の0.3〜3倍モ ル (D)酸触媒(モル比で表す) (A)成分+(B)成分の3〜20倍モル (E)水(モル比で表す) (A)成分+(B)成分の2〜20倍モル を含有する、凹凸表面を有する物品を製造するための膜
形成用調合組成物が同様に提供される。Finally, according to the present invention, (A) 1 mol of a dialkyldialkoxysilane, (B) 0.2 to 4 mol of a trialkoxysilane containing an aryl group or a substituted aryl group, (C) alcohol (mol) (Expressed as a ratio) Component (A) + 0.3 to 3 times the mole of component (B) (D) Acid catalyst (expressed as a molar ratio) (A) Component + 3 to 20 times the mole of component (B) (E 2.) Water (expressed in terms of molar ratio) A composition for forming a film for producing an article having an uneven surface, comprising 2 to 20 times the molar amount of the component (A) + the component (B), is also provided.
【0012】本発明において、ゾルゲル材料の原料は、
上記式(1)で表されるシラン化合物と上記式(2)で
表されるシラン化合物(A)をともに含有する。In the present invention, the raw material of the sol-gel material is
Both the silane compound represented by the above formula (1) and the silane compound (A) represented by the above formula (2) are contained.
【0013】上記式(1)において、Rはアルキル基で
あり、Xはアルコキシル基またはハロゲン原子である。
Rのアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であっても
よく、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基である。ま
た、Xのアルコキシル基は直鎖状であっても分岐鎖状で
あってもよく、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシキ
ル基である。Xのハロゲン原子としては例えばフッ素、
塩素、臭素を挙げることができる。In the above formula (1), R is an alkyl group and X is an alkoxyl group or a halogen atom.
The alkyl group for R may be linear or branched, and is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. The alkoxyl group of X may be linear or branched, and is preferably an alkoxyalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the halogen atom for X include fluorine,
Chlorine and bromine can be mentioned.
【0014】式(1)で表されるシラン化合物として
は、例えば、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメ
トキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ
メトキシシランのようなジアルキルジアルコキシシラ
ン;ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン
のようなジアルキルジクロロシラン等を好ましいものと
して列挙することができる。The silane compound represented by the formula (1) includes, for example, dialkyldialkoxysilanes such as dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane and diethyldimethoxysilane; dimethyldichlorosilane, diethyldichlorosilane And the like can be enumerated as preferred.
【0015】上記式(2)において、R'は置換もしく
は未置換のアリール基であり、X'はアルコキシル基ま
たはハロゲン原子である。未置換のアリール基として
は、炭素数6〜13のアリール基例えばフェニル、ビフ
ェニル、ナフチルなどが好ましい。またアリール基の置
換基としては、例えば炭素数1〜3のアルキル基あるい
はハロゲン原子を好ましいものとして挙げることができ
る。このような置換基で置換されたアリール基としては
例えば、トリル基、キシリル基、クロロフェニル基等を
好ましいものとして挙げることができる。また、X'の
アルコキシル基およびハロゲン原子としては、式(1)
のXについて例示したものと同じものを挙げることがで
きる。In the above formula (2), R 'is a substituted or unsubstituted aryl group, and X' is an alkoxyl group or a halogen atom. As the unsubstituted aryl group, an aryl group having 6 to 13 carbon atoms such as phenyl, biphenyl, and naphthyl is preferable. Preferred examples of the substituent of the aryl group include an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen atom. Preferred examples of the aryl group substituted with such a substituent include a tolyl group, a xylyl group, and a chlorophenyl group. Further, as the alkoxyl group and the halogen atom of X ′, formula (1)
And the same as those exemplified for X.
【0016】上記式(2)で表されるシラン化合物とし
ては、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメト
キシシラン、フェニル基の水素の一部がハロゲン原子例
えば塩素原子で置換した置換フェニル基を有するトリエ
トキシシラン、上記と同じ置換フェニル基を有するトリ
メトキシシランのようなフェニル基または置換フェニル
基を有するトリアルコキシシラン;フェニルトリクロロ
シラン、フェニル基の水素の一部がハロゲン原子例えば
塩素原子で置換した置換フェニル基を有するトリクロロ
シラン;トリルトリメトキシシラン、トリルトリエトキ
シシラン;トリルトリクロロシラン;キシリルトリメト
キシシラン、キシリルトリエトキシシラン;キシリルト
リクロロシラン;ビフェニルトリメトキシシラン、ビフ
ェニルトリエトキシシラン;ビフェニルトリクロロシラ
ン;などを挙げることができる。Examples of the silane compound represented by the above formula (2) include phenyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and triethoxy having a substituted phenyl group in which a part of hydrogen of the phenyl group is substituted with a halogen atom, for example, a chlorine atom. Silane, trialkoxysilane having a phenyl group or a substituted phenyl group such as trimethoxysilane having the same substituted phenyl group as described above; phenyltrichlorosilane, substituted phenyl in which a part of hydrogen of the phenyl group is substituted by a halogen atom, for example, a chlorine atom Trichlorosilane having a group; tolyltrimethoxysilane, tolyltriethoxysilane; tolyltrichlorosilane; xylyltrimethoxysilane, xylyltriethoxysilane; xylyltrichlorosilane; biphenyltrimethoxysilane, biphenyltriethoxy Silane; biphenyl trichlorosilane; and the like.
【0017】上記式(1)で表される(A)成分および
上記式(2)で表される(B)成分として、ともにメト
キシシランまたはエトキシシランのアルコキシシランを
用いた場合、加水分解反応で生じるアルコールが揮発し
やすくなるので好ましい。ゾルゲル材料の原料の(A)
成分と(B)成分の好ましい組み合わせとして、ジメチ
ルジアルコキシシランおよびフェニルトリアルコキシシ
ランをあげることができる。When both methoxysilane and ethoxysilane alkoxysilane are used as the component (A) represented by the above formula (1) and the component (B) represented by the above formula (2), the hydrolysis reaction The resulting alcohol is preferable because it easily evaporates. (A) of raw material of sol-gel material
Preferred combinations of the component and the component (B) include dimethyldialkoxysilane and phenyltrialkoxysilane.
【0018】本発明において、ゾルゲル材料の原料とし
て、(A)成分および(B)成分を使用するが、それを
基材に被覆して最終的に得られた膜内にアルキル基およ
びアリール基が大量に残留する。アルキル基およびアリ
ール基は膜の脆さを減少させて膜に弾性を付与する働き
をするので、膜内部に生じる熱応力を抑制することがで
き、従って膜のクラック発生および物品基材からの膜の
剥離が防止される。In the present invention, the components (A) and (B) are used as a raw material of the sol-gel material, and an alkyl group and an aryl group are contained in a film obtained by coating the components on a base material. Residue in large quantities. Since the alkyl group and the aryl group serve to reduce the brittleness of the film and impart elasticity to the film, it is possible to suppress the thermal stress generated inside the film, and therefore, the occurrence of cracks in the film and the film from the article substrate. Is prevented from peeling off.
【0019】以下、(A)成分がジアルキルジアルコキ
シシランであり、(B)成分がアリール基または置換ア
リール基を含有するトリアルコキシシランである場合に
ついて説明する。The case where the component (A) is a dialkyldialkoxysilane and the component (B) is a trialkoxysilane containing an aryl group or a substituted aryl group will be described below.
【0020】本発明の膜構造は、ジアルコキシシランと
トリアルコキシシランが混合されることにより、繊維状
に伸びた直鎖状のジアルコキシシランの末端をトリアル
コキシシランが三次元的に継続することにより、三次元
骨格にゆとりが生じ、これが、膜に弾性を与え、膜の脆
さを低減させ、厚い膜を形成できると推察される。The film structure of the present invention is characterized in that the dialkoxysilane and the trialkoxysilane are mixed so that the end of the linear dialkoxysilane extended in a fibrous form is three-dimensionally continued. As a result, it is presumed that a space is generated in the three-dimensional skeleton, which gives elasticity to the film, reduces brittleness of the film, and can form a thick film.
【0021】ここで、本発明による膜がアリール基また
は置換アリール基を含むことの意味は、これらの基が他
の有機基に比較し、膜中の酸化物骨格構造に、膜の脆さ
を抑えて弾性を与えられるだけの十分なバルキーさをも
ち、かつその上で他の有機基に比べ共役系を持つことに
よる高温での安定性を兼ね備えている点が挙げられる。
例えば、アリール基または置換アリール基を、共役系を
もたないシクロヘキシル基に置き換えたシクロヘキシル
トリアルコキシシランとジアルキルジアルコキシシラン
を含有する膜では、2〜300℃で膜は変色し、亀裂を
生じる。Here, the meaning that the film according to the present invention contains an aryl group or a substituted aryl group means that these groups are more fragile than the other organic groups in the oxide skeleton structure in the film. It has sufficient bulkiness to give elasticity while suppressing, and also has high temperature stability by having a conjugated system compared to other organic groups.
For example, in a film containing cyclohexyl trialkoxysilane and dialkyldialkoxysilane in which an aryl group or a substituted aryl group is replaced by a cyclohexyl group having no conjugated system, the film discolors at 2 to 300 ° C., and cracks occur.
【0022】ゾルゲル材料の原料は、(A)成分1モル
に対して、(B)成分が0.2〜4モルの割合で両成分を含
有することが好ましい。(B)成分が0.2モルより 少な
い場合、膜は硬化し難く、ほとんどの成分が最終加熱時
(焼成時)に揮発して、最終的には膜が形成され難い。
また、(B)成分が4モルより多い場合、膜の柔軟性が
損なわれ、20μm以上の厚さの膜は その最終加熱時
または最終加熱後の冷却時に亀裂(クラック)が生じや
すくなる。(A)成分1モルに対して、(B)成分が
0.4〜1.0モルの割合で両成分を含有することがよ
り好ましい。The raw material of the sol-gel material preferably contains the component (B) in a ratio of 0.2 to 4 mol per 1 mol of the component (A). When the amount of the component (B) is less than 0.2 mol, the film is hardly cured, and most of the components are volatilized at the time of final heating (at the time of firing), so that it is difficult to form a film finally.
When the amount of the component (B) is more than 4 mol, the flexibility of the film is impaired, and a film having a thickness of 20 μm or more is liable to be cracked at the time of final heating or cooling after the final heating. More preferably, the component (B) contains both components in a ratio of 0.4 to 1.0 mol per 1 mol of the component (A).
【0023】もしゾルゲル材料の原料として上記以外の
有機基をもつアルコキシシラン、例えばジメチルジメト
キシシランとビニルトリエトキシシランの混合物を用い
た場合、得られる膜は300℃以下で熱分解をおこし、膜
の耐熱性が著しく低下する。また、例えばテトラアルコ
キシシランのみを原料として用いた場合、アルキルトリ
アルコキシシランのみを原料として用いた場合、および
ジアルキルジアルコキシシランとアルキルトリアルコキ
シシランとの混合物を原料として用いた場合は、いずれ
も、最終加熱後の膜応力が増大し、20μm以上の厚膜
を形成した場合、クラックが生じる。If an alkoxysilane having an organic group other than the above, for example, a mixture of dimethyldimethoxysilane and vinyltriethoxysilane is used as a raw material of the sol-gel material, the resulting film undergoes thermal decomposition at 300 ° C. or lower, Heat resistance is significantly reduced. Further, for example, when only tetraalkoxysilane is used as a raw material, when only alkyltrialkoxysilane is used as a raw material, and when a mixture of dialkyldialkoxysilane and alkyltrialkoxysilane is used as a raw material, When the film stress after the final heating increases and a thick film having a thickness of 20 μm or more is formed, cracks occur.
【0024】本発明におけるゾルゲル材料の原料として
は、(A)成分および(B)成分の混合液に溶媒として
アルコールを加える。加えるアルコールとしては、炭素
数1〜4の低級アルコール、特に沸点が小さなメタノー
ル、エタノールが好適に用いられる。その理由は加水分
解後に、比較的に低い温度の熱処理で速やかに溶液中か
らアルコールを除去できるからである。加えるアルコー
ルの量は、モル比で表して、(A)成分と(B)成分の
合計に対して0.3〜3倍が好ましく、より好ましくは
0.5〜1.5倍である。As a raw material of the sol-gel material in the present invention, an alcohol is added as a solvent to a mixed solution of the component (A) and the component (B). As the alcohol to be added, a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, particularly, methanol or ethanol having a small boiling point is suitably used. The reason is that after the hydrolysis, the alcohol can be quickly removed from the solution by a heat treatment at a relatively low temperature. The amount of the alcohol to be added is preferably from 0.3 to 3 times, more preferably from 0.5 to 1.5 times, the molar amount of the total of the components (A) and (B).
【0025】この溶液にはアルコキシシランを加水分解
するための触媒を添加されている。触媒としては酸触媒
が好ましく用いられ、酸触媒には、ギ酸、塩酸、硝酸、
硫酸のうち少なくとも一つの酸触媒を水溶液の形で用い
ることが好ましい。添加する酸触媒の量は、モル比で表
して、(A)成分と(B)成分の合計に対して3〜20
倍が好ましく、より好ましくは5〜15倍である。ま
た、水は加水分解に必要な化学量論比以上加えることが
好ましい。水の添加量が化学量論比より少ないとゲル化
のための熱処理時に未反応のアルコキシシランが揮発し
やすくなるからである。通常、水の添加量は、触媒水溶
液の水も含めて、必要な化学量論比の1.1〜3倍であ
り、モル比で表して、A)成分と(B)成分の合計に対
して2〜20倍が好ましく、より好ましくは4〜10倍
である。A catalyst for hydrolyzing the alkoxysilane is added to this solution. As the catalyst, an acid catalyst is preferably used. For the acid catalyst, formic acid, hydrochloric acid, nitric acid,
Preferably, at least one acid catalyst of sulfuric acid is used in the form of an aqueous solution. The amount of the acid catalyst to be added is represented by a molar ratio and is 3 to 20 with respect to the total of the components (A) and (B).
The number is preferably 5 times, more preferably 5 to 15 times. Further, it is preferable to add water at a stoichiometric ratio necessary for hydrolysis. If the added amount of water is smaller than the stoichiometric ratio, unreacted alkoxysilane tends to volatilize during heat treatment for gelation. Usually, the amount of water added is 1.1 to 3 times the required stoichiometric ratio, including the water of the catalyst aqueous solution, and is expressed in terms of a molar ratio with respect to the sum of the components A) and (B). It is preferably 2 to 20 times, more preferably 4 to 10 times.
【0026】本発明において、ゾルゲル材料の原料であ
る、(A)成分、(B)成分、アルコール溶媒、水およ
び触媒からなる溶液を、例えば室温で、90〜120分
間、攪拌しながら保持して両アルコキシシランを加水分
解させて調製される。その後、さらに室温〜140℃、よ
り好ましくは70〜100℃で、6〜30時間保持して脱水
・重縮合反応を進行させるとともに、溶液中の溶媒、
水、および脱水・重縮合反応生成物であるアルコールお
よび水を気化・蒸散させることが好ましい。その結果、
溶液の質量および体積は当初の調合時の25〜35重量
%および容積%に減少する。これにより、成膜後の収縮
をできるだけ抑制して膜のクラック発生を防止するとと
もに、最終加熱時に膜中に気泡を生じさせることなく硬
化膜を形成できる。この脱水・重縮合反応を進めすぎる
と、溶液の粘度が高くなり過ぎて成形型または基材表面
への被覆が困難となる。また逆に脱水・重縮合反応を進
め方が不足すると、最終加熱時の膜中の気泡発生を防止
できなくなる。溶液の粘度が103ポイズ以下になるよ
うに温度、保持時間を選択することによ り脱水・重縮
合反応の進め方を調節することが好ましい。In the present invention, a solution composed of the components (A) and (B), the alcohol solvent, water and the catalyst, which are the raw materials of the sol-gel material, is held, for example, at room temperature for 90 to 120 minutes with stirring. It is prepared by hydrolyzing both alkoxysilanes. Thereafter, the temperature is further maintained at room temperature to 140 ° C., more preferably 70 to 100 ° C., for 6 to 30 hours to advance the dehydration / polycondensation reaction, and the solvent in the solution,
It is preferable to vaporize and evaporate water and alcohol and water which are dehydration / polycondensation reaction products. as a result,
The weight and volume of the solution is reduced to 25-35% by weight and volume% of the original formulation. Accordingly, shrinkage after film formation can be suppressed as much as possible to prevent cracking of the film, and a cured film can be formed without generating bubbles in the film at the time of final heating. If the dehydration / polycondensation reaction proceeds too much, the viscosity of the solution becomes too high, and it is difficult to coat the surface of the mold or the substrate. Conversely, if the method of conducting the dehydration / polycondensation reaction is insufficient, generation of bubbles in the film at the time of final heating cannot be prevented. It is preferred that the viscosity of the solution is adjusted to how to proceed by Ri dehydration and polycondensation reactions to be selected temperature to be less than 10 3 poise, the retention time.
【0027】本発明において、上記脱水・重縮合反応を
進めた溶液に、新たに、テトラアルコキシシラン、アル
キルトリアルコキシシランまたはアルキルハイドロジェ
ンジアルコキシシラン、テトラアルコキシシランのアル
コキシル基の一部または全部がハロゲン、例えば、塩素
で置換されたハロゲン化シラン、前記アルキルトリアル
コキシシランのアルコキシル基の一部または全部がハロ
ゲン、例えば塩素、で置換されたハロゲン化シラン、ま
たは前記アルキルハイドロジェンジアルコキシシランの
アルコキシル基の一部または全部がハロゲン、例えば塩
素、で置換されたハロゲン化シランを、(A)(B)成
分の合計モル数に対し、モル比で10%以下、好ましくは
0.001〜10%、更に好ましくは0.001〜0.
1%、添加し、そして再び室温〜140℃、好ましくは70
〜100℃で6〜30時間保持することが好ましい。上記
添加により、弾性を持つオリゴマーの末端を活性にする
ことができ、上記溶液がさらにゲル化しやすい液となる
ので、成形型で型どられた凹凸表面をもつ膜の硬化のた
めの加熱温度を低くすることができる。その結果、、成
形型で型どられた凹凸表面をもつ膜の硬化のための加熱
の温度を低くしたり加熱時間が短縮できて、作業が効率
的におこなえたり、成形型の寿命がのばすことができる
とともに、成形型表面の凹凸と基材に被覆された最終の
膜表面の凹凸との基材面方向の寸法ズレがさらに極めて
小さくなる。上記の、添加するアルコキシシラン等が10
%を越える場合、得られた膜は亀裂が生じやすくなる。In the present invention, a part or all of the alkoxyl group of the tetraalkoxysilane, alkyltrialkoxysilane or alkylhydrogendialkoxysilane or tetraalkoxysilane is newly added to the solution after the dehydration / polycondensation reaction. Halogen, for example, halogenated silane substituted with chlorine, halogenated silane in which part or all of the alkoxyl group of the alkyl trialkoxysilane is substituted with halogen, for example, chlorine, or alkoxyl of the alkyl hydrogen dialkoxysilane A halogenated silane in which part or all of the group is substituted with a halogen, for example, chlorine, is used in a molar ratio of 10% or less, preferably 0.001 to 10%, based on the total number of moles of the components (A) and (B). , More preferably 0.001 to 0.
1% and again from room temperature to 140 ° C., preferably 70 ° C.
It is preferable to keep the temperature at 100100 ° C. for 6 to 30 hours. By the above addition, the terminal of the oligomer having elasticity can be activated, and the above solution becomes a liquid that is more easily gelled. Can be lower. As a result, it is possible to lower the heating temperature and shorten the heating time for curing the film having the uneven surface formed by the molding die, so that the work can be performed efficiently and the life of the molding die is extended. In addition, the dimensional deviation in the substrate surface direction between the irregularities on the surface of the mold and the irregularities on the surface of the final film coated on the substrate becomes further extremely small. The above-mentioned alkoxysilane to be added is 10
%, The obtained film tends to crack.
【0028】上記アルキルハイドロジェンジアルコキシ
シランとしては、下記式、 R1HSi(OR2)2 ここで、R1はアルキル基、好ましくはメチル基または
エチル基であり、R2はアルキル基、好ましくは炭素数
1〜4のアルキル基である、で表される化合物が好まし
く用いられる。The above alkyl hydrogen dialkoxy silane is represented by the following formula: R 1 HSi (OR 2 ) 2 wherein R 1 is an alkyl group, preferably a methyl group or an ethyl group, and R 2 is an alkyl group, preferably Is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
【0029】また上記の攪拌しながら保持して両アルコ
キシシランを加水分解させた溶液に、上記脱水・重縮合
反応を進める前に、同様に上記テトラアルコキシシラ
ン、アルキルトリアルコキシシランまたはアルキルハイ
ドロジェンジアルコキシシラン等を(A)(B)成分の
合計モル数に対し、モル比で10%以下、好ましくは
0.001〜10%、添加することが好ましく、上記と
同様に成形が容易になるとともに、成形型表面の凹凸と
基材に被覆された膜表面の凹凸との基材面方向の寸法ズ
レが極めて小さくなる。上記加水分解反応と脱水・重縮
合反応とが引き続き室温で行われる場合には、上記アル
コキシシランの添加は、加水分解の撹拌終了後の時点か
らある程度重合が進み、オリゴマーができた時点までの
間ならいつでも差し支えない。Before proceeding with the dehydration / polycondensation reaction in the solution obtained by hydrolyzing both alkoxysilanes while holding the mixture with stirring, the tetraalkoxysilane, the alkyltrialkoxysilane or the alkylhydrogen It is preferable to add an alkoxysilane or the like in a molar ratio of 10% or less, preferably 0.001 to 10%, based on the total number of moles of the components (A) and (B). In addition, the dimensional deviation in the substrate surface direction between the irregularities on the surface of the mold and the irregularities on the surface of the film coated on the substrate becomes extremely small. When the hydrolysis reaction and the dehydration / polycondensation reaction are continuously performed at room temperature, the addition of the alkoxysilane is carried out to some extent from the time after the completion of the stirring of the hydrolysis until the time when the oligomer is formed. Then you can always.
【0030】また上記脱水・重縮合反応を進めた溶液に
ホルムアミドを重合触媒として添加することができる。
ホルムアミドは沸点が210℃と高くて膜硬化のための高
温加熱の際にも気化することなく有効に働き、また脱水
触媒としても作用するため、液を硬化させる際の反応性
を高めることができ、最終加熱に有効に作用し、かつ脱
水による気泡発生を抑制し気泡のない膜を形成できる。
ホルムアミドの好ましい添加量は、上記(A)(B)成
分の合計モル数に対し、モル比で1〜10%である。Formamide can be added as a polymerization catalyst to the solution after the dehydration / polycondensation reaction.
Formamide has a high boiling point of 210 ° C and works effectively without vaporization even during high-temperature heating for film curing, and also acts as a dehydration catalyst, which can increase the reactivity when curing liquids. It effectively acts on the final heating, suppresses the generation of bubbles due to dehydration, and forms a film without bubbles.
The preferred amount of formamide to be added is 1 to 10% by mole ratio based on the total number of moles of the above components (A) and (B).
【0031】以上のようにして得られたゾルゲル材料を
物品基材と成形型との間に密着させて膜状に配置し、加
熱して、前記成形型の表面形状を反転させた形状の表面
を有するゲル膜が被覆された、凹凸表面を有する物品を
製造する。この微小凹凸膜を成形するプロセスとして
は、代表的に下記2つの方法を挙げることができる。The sol-gel material obtained as described above is closely adhered between the article base material and the molding die, arranged in a film shape, and heated to form a surface having a shape obtained by inverting the surface shape of the molding die. An article having an uneven surface coated with a gel film having the following is produced. The following two methods can be typically given as a process for forming the fine uneven film.
【0032】第1の方法(以下型注ぎ法という)は成形
型にゾルゲル材料の液を注ぎ加熱し、物品基材を接触さ
せてさらに加熱することで基材と成形膜を接合し、離型
後に最終加熱する方法である。すなわち微小な凹凸形状
を有する成形型を水平に保ち、粘度が103ポイズ以下
の液状のゾルゲル材料をその成形型の上に注いでゾルゲ
ル材料が成形型の凹みを埋め尽くすように満たす。な
お、注ぐ代わりに、その成形型をゾルゲル材料の浴に浸
漬したり、刷毛でゾルゲル材料の液をその成形型表面に
塗布する等の方法でもよい。その状態で、成形型上に満
たされたゾルゲル材料の粘度が104〜108ポイズに
なるまで、140〜180℃で20〜120分間保持し
て、脱水・重縮合反応を進ませる。In the first method (hereinafter, referred to as a mold pouring method), a liquid of a sol-gel material is poured into a mold, heated, brought into contact with the article substrate, and further heated to join the substrate and the molded film and release the mold. This is the final heating method. That is, the mold having the fine irregularities is kept horizontal, and a liquid sol-gel material having a viscosity of 10 3 poise or less is poured onto the mold to fill the sol-gel material so as to fill the recesses of the mold. Instead of pouring, the mold may be immersed in a bath of the sol-gel material, or a method of applying a liquid of the sol-gel material to the surface of the mold with a brush may be used. In this state, the sol-gel material filled on the mold is kept at 140 to 180 ° C. for 20 to 120 minutes until the viscosity of the sol-gel material becomes 10 4 to 10 8 poise to advance the dehydration / polycondensation reaction.
【0033】ついで基材を成形型の上に密着するように
接触させて、ゾルゲル材料を基材表面に、その間に空隙
を生じないように接触させ、その状態でさらに140〜
180℃で10〜120分間保持して、ゾルゲル材料の
脱水・重縮合反応をほぼ完了させてゲル化させる。つぎ
に、成形型を引き剥がして離型することにより、成形型
の凹凸形状を反転させた凹凸形状を表面に有する、柔ら
かいゲル化膜であるポリシロキサン膜が基材の表面に接
合された状態で形成される。あまり早期に前記離型を行
うと、ポリシロキサン膜が柔らか過ぎて自重でその表面
の凹凸形状が変形してしまうので、この変形が生じなく
なるまで上記加熱をおこなう。Next, the base material is brought into close contact with the mold, and the sol-gel material is brought into contact with the surface of the base material so as not to form a gap therebetween.
The sol-gel material is kept at 180 ° C. for 10 to 120 minutes to substantially complete the dehydration / polycondensation reaction of the sol-gel material and to gel. Next, by peeling off the mold and releasing the mold, the polysiloxane film, which is a soft gelling film, having a concavo-convex shape obtained by inverting the concavo-convex shape of the mold, is bonded to the surface of the base material. Is formed. If the mold release is performed too early, the polysiloxane film is too soft and the surface irregularities are deformed by its own weight. Therefore, the above heating is performed until this deformation does not occur.
【0034】ついでこれを最終的に180〜350℃で
10〜150分間加熱することにより、ポリシロキサン
膜の残留シラノール基を重縮合させるとともに、重縮合
で発生した水分を気化させて、膜は厚み方向にわずかに
体積収縮して緻密な膜となる。このようにして成形型の
表面形状を反転させた形状の表面を有する膜が被覆され
た、凹凸表面を有する物品が得られる。Then, this is finally heated at 180 to 350 ° C. for 10 to 150 minutes to polycondensate the residual silanol groups of the polysiloxane film and vaporize the water generated by the polycondensation, so that the film has a thickness. The volume shrinks slightly in the direction to form a dense film. In this way, an article having a concave-convex surface coated with a film having a surface having a shape inverted from the surface shape of the mold is obtained.
【0035】第2の成形方法(以下、基材注ぎ法とい
う)はゾルゲル材料の液を基板表面に直接に注ぎ加熱し
てその液膜が可塑性を持った時(液の粘度が104〜1
08ポイズになったとき)に成形型を物品基板表面の膜
に押し当て、そのままの状態で加熱し、転写成形後、成
形型を離型し、最終加熱を実施する方法である。すなわ
ち、物品基材の被覆すべき表面を水平に保ち、粘度が1
03 ポイズ以下の液状のゾルゲル材料をその基材の上
に注いで所定の厚みになるようにゾルゲル材料を基材上
に膜状に広げる。その状態で、注がれたゾルゲル材料の
粘度が104〜108ポイズになるまで、140〜18
0℃で20〜120分間保持して、脱水・重縮合反応を
進ませる。ついで微小な凹凸形状を有する成形型を膜状
のゾルゲル材料の上に押し当てて圧力0.5〜120k
g/cm2、温度160℃〜350℃で60秒〜60分
間、保持して、ゾルゲル材料の脱水・重縮合反応をほぼ
完了させてゲル化させる。そして成形型を引き剥がすこ
とにより、成形型の凹凸形状を反転させた凹凸形状を表
面に有するゲル化膜であるポリシロキサン膜が基材の表
面に接合された状態で形成される。ついでこれを例えば
180〜350℃で10〜150分間最終加熱すること
により、ポリシロキサン膜の残留シラノール基を重縮合
させるとともに、この重縮合で発生した水分を気化させ
て、膜は厚み方向にわずかに体積収縮して緻密な膜とな
る。このようにして成形型の表面形状を反転させた形状
の表面を有する膜が被覆された、凹凸表面を有する物品
が得られる。In the second molding method (hereinafter, referred to as a base material pouring method), when a liquid of a sol-gel material is directly poured onto a substrate surface and heated to make the liquid film plastic (the liquid has a viscosity of 10 4 to 1).
0 pressing a mold to 8 when it is poise) to the membrane of the article substrate surface, a method of heating as is, after the transfer molding, and release the mold, carrying out final heating. That is, the surface of the article substrate to be coated is kept horizontal and the viscosity is 1
0 3 widen the sol-gel material poise liquid into a membrane the sol-gel material so as to have a predetermined thickness poured onto the substrate on top of the substrate. In this state, 140 to 18 until the viscosity of the poured sol-gel material becomes 10 4 to 10 8 poise.
Hold at 0 ° C. for 20 to 120 minutes to advance the dehydration / polycondensation reaction. Then, a mold having minute irregularities is pressed onto the film-like sol-gel material to apply a pressure of 0.5 to 120 k.
The sol-gel material is almost completely dehydrated and polycondensed by holding at g / cm 2 at a temperature of 160 ° C. to 350 ° C. for 60 seconds to 60 minutes to gel. Then, by peeling the mold, a polysiloxane film, which is a gelled film having an uneven shape obtained by inverting the uneven shape of the mold on the surface, is formed in a state of being bonded to the surface of the base material. Then, this is finally heated at, for example, 180 to 350 ° C. for 10 to 150 minutes to polycondense the residual silanol groups of the polysiloxane film and vaporize the water generated by the polycondensation, so that the film is slightly evaporated in the thickness direction. The volume shrinks to form a dense film. In this way, an article having a concave-convex surface coated with a film having a surface having a shape inverted from the surface shape of the mold is obtained.
【0036】上記成形型は例えば表面が平坦なガラス基
板の表面を精密にエッチングして、目的とする形状の、
例えば凹型を形成する。これを種型として、無電解およ
び電解めっき法で凸型の金属母型を作製できる。また上
記凹型を母型として、上記めっき法で凸型の金属種型を
作製し、さらにこの種型に上記めっき法で、凹型の金属
母型を作製できる。これら凸型または凹型の母型を、成
形型として用いることができる。なお上記のめっき法で
はニッケル、クロム等の金属が好ましく用いられる。ま
た上記の方法で作製した種型を用いて、紫外線硬化性樹
脂で2P成型法により樹脂製母型を作製し、これを成形
型として用いることもできる。The above-mentioned mold is, for example, precisely etching the surface of a glass substrate having a flat surface to obtain a desired shape.
For example, a concave shape is formed. Using this as a seed mold, a convex metal matrix can be produced by electroless and electrolytic plating methods. Also, using the concave mold as a matrix, a convex metal seed mold can be produced by the plating method, and a concave metal mold can be produced on the seed mold by the plating method. These convex or concave molds can be used as molds. In the above plating method, metals such as nickel and chromium are preferably used. Further, using the seed mold prepared by the above-described method, a resin mold can be produced from the ultraviolet curable resin by a 2P molding method, and this can be used as a mold.
【0037】本発明におけるポリシロキサン膜はその断
面において、1個または複数の円弧、楕円弧、または山
形等の形状を有するものである。この凸部の形状を変え
ることにより、基材に様々な機能を付与することができ
る。例えば微細凹凸形状の変更により平板マイクロレン
ズアレイとしての機能やグレーティングとしての機能や
プリズムアレイとしての機能を付与することができる。The cross section of the polysiloxane film of the present invention has one or more circular arcs, elliptical arcs, or mountain shapes. Various functions can be imparted to the base material by changing the shape of the projection. For example, a function as a flat microlens array, a function as a grating, or a function as a prism array can be provided by changing the fine unevenness.
【0038】このポリシロキサン膜の厚み(最終加熱
後)は膜の凸部と凹部の平均高さで表して1μm〜1m
mである。 膜厚が20μm以上の場合、その膜厚の最
小値(膜の凹部表面の高さ)と最大値(膜の凸部表面の
高さ)の比が0.25以上、すなわち最小値/最大値≧
0.25であることが、基材と膜との剥離防止および、
膜の亀裂防止のために、望ましい。膜厚の最小値と最大
値の比(最小値/最大値)が0.25未満の場合には、
膜の成形過程にお いて、膜厚が最小の部分で基板と膜
が界面で剥離したり、膜に亀裂を生じやすいからであ
る。The thickness of the polysiloxane film (after final heating) is 1 μm to 1 m, expressed as the average height of the projections and depressions of the film.
m. When the film thickness is 20 μm or more, the ratio of the minimum value (the height of the surface of the concave portion of the film) to the maximum value (the height of the surface of the convex portion of the film) of the film thickness is 0.25 or more, ie, the minimum value / maximum value. ≧
0.25, prevention of separation between the substrate and the film, and
Desirable for preventing cracking of the film. When the ratio of the minimum value to the maximum value of the film thickness (minimum value / maximum value) is less than 0.25,
This is because, in the process of forming the film, the substrate and the film are likely to be separated at the interface where the film thickness is the minimum, and the film is likely to be cracked.
【0039】このようにして、本発明によれば、350
℃に耐える耐熱性に優れ、膜厚が1μm〜1mmで、一
般のガラスの屈折率に近い1.50〜1.54の屈折率
を有し、微細な凹凸形状を持つオルガノポリシロキサン
からなる単一層の膜が物品基材に形成される。この膜を
構成するオルガノポリシロキサンはアルキル基例えばメ
チル基を5〜25重量%、好ましくは15〜22重量
%、アリール基例えばフェニル基を5〜40重量%、好
ましくは26〜37重量%含有している。この膜は弾力
性に富み(脆性が少なく)、膜の強度が高く膜に亀裂が
発生し難い。そして膜の内部には成型時の発泡は認めら
れず、膜表面の微細凹凸形状の寸法精度が極めて高い優
れた転写性が実現できる。具体的には、例えば高さが2
0〜100μmの凸部を多数形成する場合、膜表面凸部
の高さのばらつきは、1μm以下である。また膜表面の
凸部間隔の成形型からのズレは測定精度(0.2μm)
以下である。Thus, according to the present invention, 350
It has excellent heat resistance to withstand temperatures of 1 ° C., a film thickness of 1 μm to 1 mm, a refractive index of 1.50 to 1.54, which is close to the refractive index of general glass, and a single layer of organopolysiloxane having fine irregularities. One layer is formed on the article substrate. The organopolysiloxane constituting this film contains 5 to 25% by weight, preferably 15 to 22% by weight, of an alkyl group such as a methyl group and 5 to 40% by weight, preferably 26 to 37% by weight of an aryl group such as a phenyl group. ing. This film is rich in elasticity (less brittle), has high strength, and is unlikely to crack. In addition, no foaming during molding is observed inside the film, and excellent transferability with extremely high dimensional accuracy of the fine irregularities on the film surface can be realized. Specifically, for example, when the height is 2
When a large number of protrusions of 0 to 100 μm are formed, the variation in the height of the film surface protrusions is 1 μm or less. In addition, the deviation of the distance between the protrusions on the film surface from the mold is measured accuracy (0.2 μm).
It is as follows.
【0040】この発明に用いる物品基材としては、平板
状、曲板状、棒状等の任意の形状のものが用いられる。
基材として200℃と20℃における基材表面の反り量
(基材の表面方向の単位長さあたりのその表面に垂直な
方向の熱変形長さ)が1cmあたり±5μm以内である
ことが望ましい。反り量がこの範囲を越えると膜の成形
過程において基板と膜が界面で剥離もしくは膜に亀裂を
生じるおそれがあるので、基材の材料、寸法、形状を選
ぶことが好ましい。The article substrate used in the present invention may have any shape such as a flat plate, a curved plate, and a bar.
It is desirable that the amount of warpage of the substrate surface at 200 ° C. and 20 ° C. (the length of thermal deformation in the direction perpendicular to the surface per unit length in the surface direction of the substrate) is within ± 5 μm per cm. . If the amount of warpage exceeds this range, the substrate and the film may peel or crack at the interface during the film forming process. Therefore, it is preferable to select the material, dimensions and shape of the substrate.
【0041】また、この基材は1.5x10−5/℃以
下の線膨張率を有することが好ましい。基材の線膨張率
が1.5x10−5/℃を超えると、例えばポリプロピ
レン(9〜15x10−5/℃)のような高い熱膨張係数
を有するプラスチックス基材の場合、オルガノポリシロ
キサン膜の成形過程において基材と膜が界面で剥離した
り、膜に亀裂を生じるからである。通常の無機ガラスは
1.5x10−5/℃以下の線膨張率を有する。また基
材の少なくとも表面は酸化物であることが好ましい。も
しオルガノポリシロキサン膜と接する基材表面が酸化物
でない場合、膜の成形過程において付着強度が下がり、
場合によっては基材と膜が界面で剥離を生じるからであ
る。好ましい基材の材質の例として、珪酸塩系ガラス、
ホウ酸系ガラス、リン酸系ガラス等の酸化物ガラス、石
英、セラミックス、金属、エポキシ樹脂、ガラス繊維強
化ポリスチレンなどを挙げることができる。金属はその
ままではオルガノポリシロキサン膜が接合しないが、予
め金属の表面を酸化剤で処理しておけば基材として使用
することができる。The substrate preferably has a coefficient of linear expansion of 1.5 × 10 −5 / ° C. or less. If the linear expansion coefficient of the substrate is more than 1.5 × 10 -5 / ° C., if a plastics substrate having a high thermal expansion coefficient such as polypropylene (9~15x10 -5 / ℃), the organopolysiloxane film This is because, during the molding process, the base material and the film are separated at the interface or the film is cracked. Normal inorganic glass has a linear expansion coefficient of 1.5 × 10 −5 / ° C. or less. Preferably, at least the surface of the substrate is an oxide. If the surface of the substrate in contact with the organopolysiloxane film is not an oxide, the adhesive strength decreases during the film forming process,
This is because, in some cases, the substrate and the film are separated at the interface. Examples of preferable base material include silicate glass,
Examples thereof include oxide glasses such as borate glass and phosphate glass, quartz, ceramics, metals, epoxy resins, and glass fiber reinforced polystyrene. The metal does not join the organopolysiloxane film as it is, but it can be used as a base material if the surface of the metal is treated in advance with an oxidizing agent.
【0042】また本発明における基材として、所望の波
長の光、例えば可視域、紫外域、または赤外域の光に対
して透明な物体が用いられる場合、本発明の凹凸表面を
有する物品は、レンズ、回折格子、プリズムなどの透過
型光学素子としての機能を発揮することができる。ま
た、基材として透明体または不透明体を使用する場合
は、オルガノポリシロキサン膜の上に金属(アルミニウ
ム、銀、等)や誘電体膜(フッ化マグネシウム、酸化チ
タン等)を形成するなどして反射型回折格子、フレネル
リフレクタ等の反射型光学素子、CD−ROMその他の
情報記録媒体としての利用が適当である。When an object transparent to light of a desired wavelength, for example, light in the visible, ultraviolet, or infrared region is used as the substrate in the present invention, the article having the uneven surface of the present invention is A function as a transmission optical element such as a lens, a diffraction grating, and a prism can be exhibited. When a transparent or opaque material is used as the substrate, a metal (aluminum, silver, etc.) or a dielectric film (magnesium fluoride, titanium oxide, etc.) is formed on the organopolysiloxane film. It is suitable for use as a reflective optical element such as a reflective diffraction grating or a Fresnel reflector, a CD-ROM or other information recording medium.
【0043】[0043]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て詳細に説明する。微細凹凸物品の製造方法は、概略以
下の手順で行われる。(1)オルガノポリシロキサン溶
液の調製→(2)成形型または基材への溶液の塗布・熱
処理→(3)接合・熱処理・離型→(4)最終加熱(焼
成)。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The manufacturing method of the fine uneven article is generally performed by the following procedure. (1) Preparation of an organopolysiloxane solution → (2) Application and heat treatment of a solution to a mold or substrate → (3) Joining, heat treatment and release → (4) Final heating (firing).
【0044】[オルガノポリシロキサン溶液(溶液Aお
よびB)の調製]フェニルトリエトキシシラン0.1モ
ルとジメチルジエトキシシラン0.15モルをビーカー
に入れ撹拌した。この液にエタノール0.25モルを加
え撹拌し、水1.75モル(31.5g)にギ酸を0.
1重量%になるように溶解した水溶液を、さらにこれに
加え、2時間撹拌した。撹拌初期には液は2層に分離し
たが、2時間撹拌すると透明均質な溶液となった。この
溶液をオーブン内にて80℃で12時間、加熱したとこ
ろ、エタノール、ギ酸水溶液、および重縮合反応で生じ
た水などが揮発した。その結果、当初約91.2gの重
量および約100cm3の体積を有していた溶液はその
重量および体積は約30%に減少して重量約27g、体
積約30cm3になっていた。こうして得られた液を溶
液Aとする。溶液Aの中にはエタノールおよび水は殆ど
含んでおらず、フェニルトリエトキシシランおよびジメ
チルジエトキシシラン中に当初含まれていたエトキシ基
はその約50%がOH基として残っていた。この溶液A
にメチルハイドロジェンジエトキシシラン0.001モ
ル加え撹拌した。これを溶液Bとする。[Preparation of Organopolysiloxane Solutions (Solutions A and B)] 0.1 mol of phenyltriethoxysilane and 0.15 mol of dimethyldiethoxysilane were placed in a beaker and stirred. 0.25 mol of ethanol was added to this solution, and the mixture was stirred. Formic acid was added to 1.75 mol (31.5 g) of water at a concentration of 0.15 mol.
An aqueous solution dissolved to 1% by weight was further added thereto and stirred for 2 hours. The liquid separated into two layers at the beginning of stirring, but became a transparent and homogeneous solution after stirring for 2 hours. When this solution was heated in an oven at 80 ° C. for 12 hours, ethanol, an aqueous solution of formic acid, water generated by the polycondensation reaction, and the like were volatilized. As a result, the solution, which initially had a weight of about 91.2 g and a volume of about 100 cm 3 , had its weight and volume reduced to about 30% to a weight of about 27 g and a volume of about 30 cm 3 . The solution thus obtained is referred to as solution A. Solution A contained little ethanol and water, and about 50% of the ethoxy groups originally contained in phenyltriethoxysilane and dimethyldiethoxysilane remained as OH groups. This solution A
0.001 mol of methyl hydrogendiethoxysilane was added to the mixture and stirred. This is referred to as solution B.
【0045】[成形型または基材への溶液の塗布・熱処
理]上記溶液AまたはBを、型注ぎ法では模式的に図
1、図2に示すように成形型2の表面に注いで、また基
材注ぎ法では模式的に図5に示すように基材7の表面に
注いで、50μm以上で1mm以下の厚みの層1、5を
形成し、140〜180℃の温度に20〜120分間、
加熱した。熱処理の温度は溶液の種類により異なり、溶
液Aでは140〜160℃から熱処理を開始し、20分
間かけて徐々に180℃まで昇温し40分間保持した。
ま た溶液Bでは160℃で20分間熱処理した。これ
らの熱処理によって成形型2または基材7の上に塑性変
形可能なゲル膜(粘度:104〜108ポイズ)が形成
できた。[Application and Heat Treatment of Solution to Mold or Substrate] The solution A or B is poured on the surface of the mold 2 as schematically shown in FIGS. 1 and 2 by the mold pouring method. In the substrate pouring method, the layers 1 and 5 having a thickness of 50 μm or more and 1 mm or less are formed by schematically pouring the mixture onto the surface of the substrate 7 as shown in FIG. 5, and heated to a temperature of 140 to 180 ° C. for 20 to 120 minutes. ,
Heated. The temperature of the heat treatment differs depending on the type of the solution. In the case of the solution A, the heat treatment was started from 140 to 160 ° C., gradually raised to 180 ° C. over 20 minutes, and held for 40 minutes.
The solution B was heat-treated at 160 ° C. for 20 minutes. By these heat treatments, a plastically deformable gel film (viscosity: 10 4 to 10 8 poise) was formed on the mold 2 or the substrate 7.
【0046】[接合・熱処理・離型]型注ぎ法の場合に
は、その後、図3に示すように上記塗布面(ゲル膜)に
基材3の表面を接触させ、その状態で160℃〜250
℃で20〜60分間加熱して基材と接合させた。そして
塗布膜が完全にゲル化した後、成形型2を基材3から引
き離して離型した。その結果、図4に示すような成形型
の形状を転写した膜が付着した微細凹凸板4が得られ
た。[Joining / Heat Treatment / Release] In the case of the mold pouring method, as shown in FIG. 3, the surface of the base material 3 is brought into contact with the coating surface (gel film). 250
C. for 20 to 60 minutes to bond to the substrate. After the coating film was completely gelled, the mold 2 was separated from the substrate 3 and released. As a result, a fine uneven plate 4 to which a film on which the shape of the mold was transferred as shown in FIG. 4 was adhered.
【0047】基材注ぎ法の場合には、図6に示すように
上記ゲル膜5に成形型6を押し当て、2kg/cm2の
プレス圧力でプレスしながら、250℃で20分、加熱
処理を実施した。その後、離型した。その結果、図7に
示すような成形型の形状を転写した微細凹凸板8が得ら
れた。In the case of the base material pouring method, as shown in FIG. 6, a mold 6 is pressed against the gel film 5 and heat-treated at 250 ° C. for 20 minutes while being pressed at a pressure of 2 kg / cm 2. Was carried out. Thereafter, the mold was released. As a result, a fine concavo-convex plate 8 to which the shape of the molding die was transferred as shown in FIG. 7 was obtained.
【0048】[最終加熱]離型して得られた微細凹凸板
4,8を350℃で15分間加熱して、凹凸表面を有す
る物品が得られた。得られた凹凸表面を有する物品を下
記の方法で性能・特性を評価した。[Final Heating] The fine uneven plates 4, 8 obtained by releasing the mold were heated at 350 ° C. for 15 minutes to obtain an article having an uneven surface. The performance and characteristics of the obtained article having an uneven surface were evaluated by the following methods.
【0049】[凸部高さのばらつき測定]最外層の凸部
高さのばらつき測定は、レーザ顕微鏡による高さ測定に
より実施した。[Measurement of Variation in Convex Height] The variation in the convex height of the outermost layer was measured by measuring the height with a laser microscope.
【0050】[耐熱性、光学特性測定]実施例および比
較例で製造した凹凸表面を有する物品について、300
℃で2時間保持する耐熱試験を行った後、室温に戻し
て、亀裂(クラック)の発生の有無を観察して耐熱性を
評価した。また、He−Neレーザを用いて、回折格子
の回折パターン、マイクロレンズの集光性能、および基
板表面への入射角約6°での基板内部での反射量を、耐
熱試験の前後で測定し、評価した。また、アッベ屈折率
計を用いて、膜部分のd線の屈折率を測定した。[Measurement of Heat Resistance and Optical Properties] The articles having uneven surfaces manufactured in Examples and Comparative Examples are
After performing a heat resistance test at 2 ° C. for 2 hours, the temperature was returned to room temperature, and the occurrence of cracks (cracks) was observed to evaluate the heat resistance. Using a He-Ne laser, the diffraction pattern of the diffraction grating, the focusing performance of the microlens, and the amount of reflection inside the substrate at an incident angle of about 6 ° on the substrate surface were measured before and after the heat test. ,evaluated. The d-line refractive index of the film was measured using an Abbe refractometer.
【0051】[実施例1]ガラス基板として厚み1.1
mmで10cm角のソーダライムガラスの基板(線膨張
率:1.0x10−5/℃)を準備した。また成形型と
して平行な8万本の直線状のV溝(溝幅1μm、溝深さ
1μm、溝断面:正三角形、溝の長さ9cm、隣接する
溝の間隔(溝の中央で測定)約2μm)を有するニッケ
ル(Ni)製の成形型(以下「V溝Ni成形型」とい
う)を準備した。上記基板、上記成形型および、溶液A
を用いて、平坦領域(線状突部が設けられていない部
分)の膜厚が約40μmとなるように、基材注ぎ法に従
って、回折格子である微細凹凸板を形成した。なお、溶
液の塗布の厚みは約60μmであり、塗布後の熱処理は
160℃で加熱を開始し、20分間かけて徐々に180℃
まで昇温し40分間保持した。プレス圧、加熱条件は圧
力2kg/cm2,250℃で20分間であり、最終加熱条件
は350℃、15分であった。Example 1 A glass substrate having a thickness of 1.1
A 10 cm square soda lime glass substrate (linear expansion coefficient: 1.0 × 10 −5 / ° C.) was prepared. In addition, 80,000 parallel V-grooves (groove width 1 μm, groove depth 1 μm, groove cross section: equilateral triangle, groove length 9 cm, spacing between adjacent grooves (measured at the center of the groove) of about 80,000 parallel molds) A mold made of nickel (Ni) having a thickness of 2 μm (hereinafter referred to as “V-groove Ni mold”) was prepared. The substrate, the mold, and the solution A
According to the method, a fine uneven plate as a diffraction grating was formed in accordance with the substrate pouring method so that the film thickness of the flat region (the portion where the linear protrusion was not provided) was about 40 μm. The thickness of the solution is about 60 μm.
Start heating at 160 ° C and gradually increase to 180 ° C over 20 minutes
And kept for 40 minutes. The pressing pressure and heating conditions were a pressure of 2 kg / cm 2 and 250 ° C. for 20 minutes, and the final heating conditions were 350 ° C. and 15 minutes.
【0052】以上のようにして作製したオルガノポリシ
ロキサン膜は透明であり、平坦部分の厚さ約40μm、
屈折率は1.51であった。膜中にはメチル基およびフ
ェニル基がそれぞれ18重量%および31重量%含まれ
ていた。この基板の線状凸部の高さは、8万本からラン
ダムに選んだ10本の各線状凸部の長さ方向9mm間隔
で合計100点測定したところ、平均高さ1.0μm、
標準偏差0.05μmであっ た。この基板の耐熱性評
価を行った結果、膜中に亀裂は発生せず、外観、およ
び、膜の凸部の高さ、その標準偏差、および回折パター
ンは耐熱試験前の値に比して変化は見られなかった。The organopolysiloxane film produced as described above is transparent, has a flat portion with a thickness of about 40 μm,
The refractive index was 1.51. The film contained 18% by weight and 31% by weight of methyl and phenyl groups, respectively. The height of the linear protrusions of this substrate was measured at a total of 100 points at intervals of 9 mm in the length direction of ten linear protrusions randomly selected from 80,000, and the average height was 1.0 μm.
The standard deviation was 0.05 μm. As a result of evaluating the heat resistance of this substrate, no crack was generated in the film, and the appearance, the height of the convex portion of the film, its standard deviation, and the diffraction pattern changed compared to the values before the heat test. Was not seen.
【0053】[比較例1]メチルトリエトキシシランと
エタノールおよび水をそれぞれモル濃度比で1:1:4
で混合し、これに触媒として塩酸を0.01モル加え
て、室温で約30分間攪拌してゾル状溶液を調製した。
実施例1で用いた溶液Aの代わりに上記ゾル状溶液を用
いる他は実施例1と同じ基板および成形型を用いて実施
例1に記載の方法で微細凹凸基板を形成した。しかし、
350℃の最終加熱後の冷却中に膜内に亀裂が発生し、
膜の一部が剥離し、寸法の評価を行うことはできなかっ
た。この基板の耐熱性評価を行った結果、膜中の亀裂が
さらに大きくなって膜が部分的にさらに剥離した。従っ
て耐熱試験後の膜の凸部の高さ、その標準偏差は測定で
きない程度であり、回折パターンは耐熱試験前に比して
大きな変化を示した。[Comparative Example 1] Methyltriethoxysilane, ethanol and water were respectively used at a molar concentration ratio of 1: 1: 4.
, And 0.01 mol of hydrochloric acid as a catalyst was added thereto, followed by stirring at room temperature for about 30 minutes to prepare a sol-like solution.
A fine uneven substrate was formed by the method described in Example 1 using the same substrate and mold as in Example 1 except that the above sol solution was used instead of the solution A used in Example 1. But,
Cracks occur in the film during cooling after final heating at 350 ° C,
Part of the film was peeled off, and the dimensions could not be evaluated. As a result of evaluating the heat resistance of this substrate, cracks in the film were further increased and the film was further partially peeled. Therefore, the height of the convex portion of the film after the heat resistance test and the standard deviation thereof were not measurable, and the diffraction pattern showed a large change compared to before the heat resistance test.
【0054】[比較例2]フェニルトリエトキシシラン
とエタノールおよび水をそれぞれモル濃度比で1:1:
4で混合し、これに触媒として塩酸を0.01モル加え
て、室温で約30分間攪拌してゾル状溶液を調製した。
実施例1で用いた溶液Aの代わりに上記ゾル状溶液を用
いる他は実施例1と同じ基板、成形型を用いて実施例1
に記載の方法で微細凹凸基板を形成した。しかし、350
℃の最終加熱後の冷却中に膜内に亀裂が発生し、比較例
1のメチルトリエトキシ シランと同様、膜の一部が剥
離し評価できなかった。この基板の回折パターンは耐熱
試験前に比して大きな変化を示した。Comparative Example 2 Phenyltriethoxysilane was mixed with ethanol and water at a molar concentration ratio of 1: 1:
Then, 0.01 mol of hydrochloric acid was added as a catalyst, and the mixture was stirred at room temperature for about 30 minutes to prepare a sol-like solution.
Example 1 was repeated using the same substrate and mold as in Example 1 except that the sol-like solution was used instead of the solution A used in Example 1.
A fine uneven substrate was formed by the method described in (1). But 350
Cracks occurred in the film during cooling after the final heating at ℃, and like the methyltriethoxysilane of Comparative Example 1, a part of the film was peeled off and could not be evaluated. The diffraction pattern of this substrate showed a large change compared to before the heat test.
【0055】[実施例2]ガラス基板に実施例1と同じ
ガラス基板を用い、溶液Aを用いて型注ぎ法に従い、微
細凹凸基板を形成した。成形型として30μmの曲率半
径をもつ略半球面弧形状の凹部を縦方向に密接して約1
50ケ、横方向に密接して150ケ、合計約22,50
0ケ有するNi成形型を用いた。最終加熱後平坦領域の
膜厚が約15μm、半球の頂上からの最大膜厚が40μ
mとなるように、マイクロレンズである微細凹凸基板を
形成した。なお、Ni成形型への溶液の塗布の厚みは約
60μmであり、塗布後の熱処理条件は160℃から出
発して180℃まで20分間で昇温し、180℃で40
分間保持した。基板接合後の加熱条件は250℃で20分
間であり、最終加熱条件は350℃、15分であった。Example 2 The same glass substrate as in Example 1 was used as the glass substrate, and a fine uneven substrate was formed using the solution A according to a mold pouring method. A substantially hemispherical arc-shaped concave portion having a radius of curvature of 30 μm as a molding die is closely contacted in the vertical direction for approximately 1 mm.
50, 150 closely in the horizontal direction, total about 22,50
A Ni mold having zero pieces was used. After the final heating, the thickness of the flat region is about 15 μm, and the maximum thickness from the top of the hemisphere is 40 μm.
A micro-asperity substrate as a microlens was formed so as to obtain m. The thickness of the solution applied to the Ni mold is about 60 μm, and the heat treatment conditions after the application are as follows: starting from 160 ° C., increasing the temperature to 180 ° C. in 20 minutes;
Hold for minutes. The heating condition after the substrate bonding was 250 ° C. for 20 minutes, and the final heating condition was 350 ° C. for 15 minutes.
【0056】以上のようにして作製したオルガノポリシ
ロキサン膜は透明であり、最大膜厚約40μm、1.5
1の屈折率を有するオルガノポリシロキサン膜がガラス
基板の表面に接着されていた。また、作製したマイクロ
レンズの焦点距離は、95〜98μmであった。膜中に
はメチル基およびフェニル基がそれぞれ18重量%およ
び31重量%含まれていた。この基板の凸部の高さ(膜
の平坦面(凸部とは逆の面)から測定)は、ランダムに
選んだ100点の半球状凸部について測定したところ、
平均高さ40.0μm、標準偏差0.12μmであっ
た。この基板の耐熱性評価を行った結果、膜に亀裂や剥
離は生じず、すべての凸部の焦点距離はすべて95〜9
8μmの範囲内にあって耐熱試験前と変わらず、また膜
の反対側から垂直に平行光を入射させて集光スポットの
直径を測定したところ、すべての凸部レンズについて集
光スポットの直径は3μm以内であり、耐熱試験前の値
と変わらなかった。The organopolysiloxane film produced as described above is transparent and has a maximum thickness of about 40 μm and a thickness of 1.5 μm.
An organopolysiloxane film having a refractive index of 1 was adhered to the surface of the glass substrate. The focal length of the manufactured microlens was 95 to 98 μm. The film contained 18% by weight and 31% by weight of methyl and phenyl groups, respectively. The height of the convex portion of the substrate (measured from the flat surface of the film (the surface opposite to the convex portion)) was measured for 100 randomly selected hemispherical convex portions.
The average height was 40.0 μm and the standard deviation was 0.12 μm. As a result of evaluating the heat resistance of the substrate, no cracks or peeling occurred in the film, and the focal lengths of all the convex portions were all 95 to 9
The diameter of the condensed spot was within the range of 8 μm, the same as before the heat resistance test, and the diameter of the condensed spot was measured by making parallel light incident perpendicularly from the opposite side of the film. It was within 3 μm, which was not different from the value before the heat test.
【0057】[実施例3]ガラス基板に石英基板を用
い、成形型には実施例1で用いたV溝Ni成形型を用
い、溶液Bを用いて基材注ぎ法に従い、平坦領域の膜厚
が約100μmとなるよう微細凹凸基板を形成した。な
お、溶液の塗布後の熱処理は160℃で20分間熱処理
を実施し た。プレス圧、加熱条件は圧力2kg/cm2、2
50℃で20分間であり、最終加熱条件は350℃、1
5分であった。Example 3 A quartz substrate was used as the glass substrate, the V-groove Ni mold used in Example 1 was used as the mold, and the thickness of the flat region was determined according to the substrate pouring method using the solution B. Was formed to be about 100 μm. The heat treatment after application of the solution was performed at 160 ° C. for 20 minutes. Pressing pressure and heating conditions are pressure 2 kg / cm 2 , 2
50 ° C. for 20 minutes, final heating conditions are 350 ° C., 1
5 minutes.
【0058】以上のようにして作製したオルガノポリシ
ロキサン膜は透明であり、最大膜厚約100μm、屈折
率は、1.50であった。膜中にはメチル基およびフェ
ニル基 がそれぞれ18重量%および31重量%含まれ
ていた。この基板の耐熱性評価を行った結果、膜中に亀
裂は発生せず、外観、および、回折パターンに変化は見
られなかった。The organopolysiloxane film produced as described above was transparent, had a maximum thickness of about 100 μm, and a refractive index of 1.50. The film contained 18% by weight and 31% by weight of methyl and phenyl groups, respectively. As a result of evaluating the heat resistance of this substrate, no crack was generated in the film, and no change was observed in the appearance and the diffraction pattern.
【0059】この実施例および比較例の結果より、この
発明によるオルガノポリシロキサンの層は、耐熱性が高
く、変色および層剥離などが発生しないことが判る。From the results of the examples and comparative examples, it can be seen that the organopolysiloxane layer according to the present invention has high heat resistance and does not cause discoloration or delamination.
【0060】[実施例4]ガラス基板として厚み3mm
で25mm角のソーダライムガラス基板を準備した。ま
た成形型としては、20μmの曲率半径をもつ半分の円
柱形状の凹部を50本並列に表面に並べたガラス型に離
型コートを施したものを用いた。この基板に溶液Aにホ
ルムアミドを溶液A中の金属アルコキシドに対し、5%
混合し、30分間撹拌した溶液Cを液厚さ約50μmと
なるように基材注ぎ法にしたがってレンチキュラーレン
ズを形成した。なお、塗布後の熱処理は、160℃にて
60分間加熱した。プレス圧は2kg/cm2であり、
離型後、350℃で15分間、最終加熱した。以上のよ
うにして作製したオルガノポリシロキサン膜は透明であ
った。この基板の円柱状凸部の高さは、ランダムに20
本測定したが、基板面からの平均高さが30μm、標準
偏差0.10μmであった。この基板の耐熱性評価を行
った結果、膜中に亀裂は発生せず、外観、および膜の凸
部の高さ、その標準偏差、凸部のピッチに変化はみられ
なかった。Example 4 3 mm thick glass substrate
To prepare a 25 mm square soda lime glass substrate. The mold used was a glass mold in which 50 half-cylindrical concave portions having a radius of curvature of 20 μm were arranged side by side on a glass mold and subjected to release coating. On this substrate, formamide was added to solution A at 5% of the metal alkoxide in solution A.
A lenticular lens was formed according to the substrate pouring method so that the solution C that had been mixed and stirred for 30 minutes had a liquid thickness of about 50 μm. The heat treatment after the application was performed at 160 ° C. for 60 minutes. The pressing pressure is 2 kg / cm 2 ,
After release, final heating was performed at 350 ° C. for 15 minutes. The organopolysiloxane film produced as described above was transparent. The height of the columnar projections of this substrate is randomly 20
This measurement showed that the average height from the substrate surface was 30 μm and the standard deviation was 0.10 μm. As a result of evaluating the heat resistance of this substrate, no crack was generated in the film, and no change was observed in the appearance, the height of the projections of the film, its standard deviation, and the pitch of the projections.
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明によれば、ポリシロキサン膜硬化
時の体積収縮が小さく、しかも膜の中にアルキル基例え
ばメチル基およびアリール基例えばフェニル基が多量に
残存して膜の弾力性に富む(脆性が少ない)ので、膜の
強度が高く膜に亀裂が発生し難い。従って厚いオルガノ
ポリシロキサン膜構成で高い耐熱性の光学素子その他の
物品を低コストで得ることができる。According to the present invention, the volume shrinkage of the polysiloxane film at the time of curing is small, and a large amount of alkyl groups such as methyl groups and aryl groups such as phenyl groups remain in the film, thereby increasing the elasticity of the film. (Less brittle), the strength of the film is high, and the film is less likely to crack. Accordingly, a high heat-resistant optical element or other article having a thick organopolysiloxane film structure can be obtained at low cost.
【図1】本発明の一実施例による成形型を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a mold according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の成形型の上にゾルゲル材料を塗布した状
態を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a sol-gel material is applied on the mold of FIG.
【図3】図2のゾルゲル材料の上に基板を接触させた状
態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a state where a substrate is brought into contact with the sol-gel material of FIG. 2;
【図4】図3の状態から離型した後の微細凹凸基板を示
す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the fine uneven substrate after release from the state shown in FIG. 3;
【図5】本発明の他の実施例による、基板の上にゾルゲ
ル材料を塗布した状態を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a sol-gel material is applied on a substrate according to another embodiment of the present invention.
【図6】図5のゾルゲル材料の上に成形型を押しあてた
状態を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where a mold is pressed on the sol-gel material of FIG. 5;
【図7】図6の状態から離型した後の微細凹凸基板を示
す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the fine uneven substrate after release from the state of FIG. 6;
1、5 ゾルゲル材料 2、6 成形型 3、7 基材 4、8 微細凹凸基板 1,5 Sol-gel material 2,6 Mold 3,7 Base material 4,8 Fine uneven substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29K 83:00 B29L 9:00 11:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI B29K 83:00 B29L 9:00 11:00
Claims (9)
着させて膜状に配置し、ついで加熱して前記成形型の表
面形状を反転させた形状の表面を有するゲル化膜が基材
表面に被覆された、凹凸表面を有する物品の製造方法に
おいて、前記ゾルゲル材料が、(A) 下記式(1) R2SiX2 ・・(1) ここでRはアルキル基であり、そしてXはアルコキシル
基またはハロゲン原子である、で表されるシラン化合
物、および(B) 下記式(2) R'SiX'3 ・・(2) ここでR'は置換もしくは未置換のアリール基であり、
X'はアルコキシル基またはハロゲン原子である、で表
されるシラン化合物を含有することを特徴とする凹凸表
面を有する物品の製造方法。1. A gelled film having a surface in which the sol-gel material is closely adhered between a substrate and a mold and arranged in a film shape, and then heated to reverse the surface shape of the mold. In the method for producing an article having an uneven surface coated on the surface of a material, the sol-gel material may be obtained by: (A) the following formula (1): R 2 SiX 2 (1) where R is an alkyl group; Is an alkoxyl group or a halogen atom, and (B) the following formula (2): R′SiX ′ 3 (2) wherein R ′ is a substituted or unsubstituted aryl group;
X 'is an alkoxyl group or a halogen atom, the method for producing an article having an uneven surface, characterized by containing a silane compound represented by the following formula:
び(B)成分を、(A)成分1モルに対して(B)成分
を0.2〜4モルの割合で含有する請求項1記載の凹凸
表面を有する物品の製造方法。2. The sol-gel material contains the component (A) and the component (B) in an amount of 0.2 to 4 mol of the component (B) per 1 mol of the component (A). A method for producing an article having an uneven surface.
ランであり、前記(B)成分はフェニルトリエトキシシ
ランである請求項1または2記載の凹凸表面を有する物
品の製造方法。3. The method for producing an article having an uneven surface according to claim 1, wherein the component (A) is dimethyldiethoxysilane, and the component (B) is phenyltriethoxysilane.
(B)成分、アルコール、水および触媒を含む溶液を攪
拌しながら加水分解させ、そして加熱して、その中の揮
発成分を気化させてその溶液の質量を加熱前質量の25
〜35%に減少させたものである請求項1〜3のいずれ
か1項に記載の凹凸表面を有する物品の製造方法。4. The sol-gel material comprises the component (A),
(B) The solution containing the component, alcohol, water and the catalyst is hydrolyzed with stirring and heated to evaporate the volatile components therein and reduce the weight of the solution to 25% of the weight before heating.
The method for producing an article having an uneven surface according to any one of claims 1 to 3, wherein the article is reduced to about 35%.
(B)成分、アルコール、水および触媒を含む溶液を攪
拌しながら加水分解させ、そして加熱して、前記溶液中
の水およびアルコールが実質的にゼロになるようにした
ものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の凹凸表
面を有する物品の製造方法。5. The sol-gel material comprises the component (A),
The solution containing the component (B), alcohol, water and a catalyst is hydrolyzed with stirring and heated so that water and alcohol in the solution become substantially zero. 4. A method for producing an article having an uneven surface according to claim 1.
た後の溶液、または質量を減少させた前記溶液にテトラ
アルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシランまた
はアルキルハイドロジェンジアルコキシシラン、テトラ
アルコキシシランのアルコキシル基の一部または全部が
ハロゲンで置換されたハロゲン化シラン、前記アルキル
トリアルコキシシランのアルコキシル基の一部または全
部がハロゲンで置換されたハロゲン化シラン、または前
記アルキルハイドロジェンジアルコキシシランのアルコ
キシル基の一部または全部がハロゲンで置換されたハロ
ゲン化シランを、(A)成分と(B)成分の合計モルに
対して、モル比で10%以下添加されたものである請求
項4に記載の凹凸表面を有する物品の製造方法。6. The sol-gel material is prepared by adding the alkoxyl group of a tetraalkoxysilane, an alkyltrialkoxysilane, an alkyl hydrogen dialkoxysilane, or a tetraalkoxysilane to the solution after the hydrolysis or the solution having a reduced mass. A halogenated silane in which part or all of the halogenated silane is substituted with halogen, a halogenated silane in which part or all of the alkoxyl group of the alkyl trialkoxysilane is substituted with halogen, or an alkoxyl group of the alkyl hydrogen dialkoxysilane The unevenness according to claim 4, wherein a halogenated silane partially or wholly substituted by halogen is added in a molar ratio of 10% or less based on the total moles of the components (A) and (B). A method for producing an article having a surface.
前記溶液にホルムアミドを、(A)成分と(B)成分の
合計モルに対して、モル比で10%以下添加されたもので
ある請求項4または6に記載の凹凸表面を有する物品の
製造方法。7. The sol-gel material according to claim 1, wherein formamide is added to the solution having a reduced mass in a molar ratio of 10% or less based on the total moles of the components (A) and (B). Item 7. The method for producing an article having an uneven surface according to item 4 or 6.
ノポリシロキサン膜が、1μm〜1mmの厚みで形成さ
れ、前記膜中にアルキル基およびアリール基がそれぞれ
5〜25重量%および5〜40重量%含まれる、凹凸表
面を有する物品。8. An organopolysiloxane film having irregularities on the surface of an article substrate having a thickness of 1 μm to 1 mm, wherein the film contains 5 to 25% by weight and 5 to 40% by weight of an alkyl group and an aryl group, respectively. An article having an uneven surface, which is contained by weight.
アルコキシシラン0.2〜4モル (C)アルコール(モル比で表す) (A)成分+
(B)成分の0.3〜3倍モル (D)酸触媒(モル比で表す) (A)成分+(B)成
分の3〜20倍モル (E)水(モル比で表す) (A)成分+(B)成分
の2〜20倍モル を含有する、凹凸表面を有する物品を製造するための膜
形成用調合組成物。9. (A) 1 mol of dialkyldialkoxysilane (B) 0.2 to 4 mol of trialkoxysilane containing an aryl group or substituted aryl group (C) Alcohol (expressed in molar ratio) (A) component +
(B) 0.3 to 3 times the mole of the component (D) Acid catalyst (expressed in a molar ratio) (A) 3 to 20 times the mole of the component (B) (E) Water (expressed in a molar ratio) (A A) A composition for forming a film for producing an article having an uneven surface, comprising 2) to 20 times the molar amount of the component + the component (B).
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