KR100886689B1

KR100886689B1 - 복제본을 제조하는 방법과, 유.브이. 광 개시 양이온중합을 수행하여 얻어진 복제본

Info

Publication number: KR100886689B1
Application number: KR1020027003565A
Authority: KR
Inventors: 클로오스터보에르요한지.; 토우슬라거프레데리쿠스제이.; 페르스테겐에밀레제이.케이.
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2009-03-04
Also published as: DE60128693T2; CN1386128A; KR20020047173A; US20020033547A1; DE60128693D1; US6773638B2; WO2002006038A2; WO2002006038A3; EP1303568B1; JP2004504415A; CN1195787C; EP1303568A2; ATE363517T1; US20040212111A1

Abstract

본 발명은, 몰드와 기판 또는 블랭크 사이에 접착가능한 수지 조성물을 공급하는 과정과, 경화처리를 수행하는 과정과, 기판과 기판 위에 설치된 몰드의 복제물을 포함하는 제조된 복제본을 몰드에서 분리하는 단계를 포함하는 복제본의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, UV 광 개시 양이온 중합을 수행하여 얻어진 복제본에 관한 것이다.

복제본, 경화처리, 수지, 양이온 중합, 광학 부품

Description

복제본을 제조하는 방법과, 유.브이. 광 개시 양이온 중합을 수행하여 얻어진 복제본{METHOD OF MANUFACTURING A REPLICA AS WELL AS A REPLICA OBTAINED BY CARRYING OUT A UV LIGHT-INITIATED CATIONIC POLYMERIZATION}

본 발명은, 몰드와 기판 또는 블랭크(blank) 사이에 접착가능한 수지 조성물을 공급하는 과정과, 경화처리를 수행하는 과정과, 기판과 기판 위에 설치된 몰드의 복제물을 포함하는 제조된 복제본을 몰드에서 분리하는 단계를 포함하는, 복제본의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, UV 광 개시 양이온 중합을 수행하여 얻어진 복제본에 관한 것이다.

이와 같은 방법은, 본 출원인의 명의로 출원된 미국 특허명세서 4,890,905에 공지되어 있다. 복제공정은, 복제본의 원하는 광학 프로파일의 음화에 해당하는 정밀하게 형성된 표면을 갖는 몰드나 원형(matrix)을 사용한다. 몰드 또는 원형의 표면의 명확함을 정확히 판정함에 있어서, 복제본의 합성수지의 수축을 고려해야 한다. 소량의 액상의 경화가능한 합성수지 조성물이 몰드의 표면에 공급된다. 그후, UV 광에 대해 투명하거나 투명하지 않을 수 있는 기판의 원하는 면을 몰드에 대해 가압하거나 역으로 가압함으로써, 기판의 표면과 몰드의 표면 사이에서 합성수지가 퍼진다. 상기한 액상의 합성 수지 조성물은 몰드 대신에 기판상에 공급된다. 합성수지 혼합물은 경화되고, 경화된 합성수지층이 접합된 기판은 몰드에서 분리된다. 합성수지층의 개방된 표면은 몰드의 대응하는 표면의 음화에 해당한다. 이 복제공정의 이점은, 기판에 복잡한 연마처리를 하지 않고도, 예를 들어 비구면 표면과 같은 복잡한 굴절 표면을 갖는 렌즈와 같은 광학 부품을 비교적 간단한 방식으로 제조할 수 있다는 것이다. 중합반응을 사용하는 이와 같은 복제공정의 문제점은 수축이 발생된다는 것이다. 특히, 겔화 또는 상당한 점도 상승에 의해 접착가능한 수지 조성물의 흐름이 방해를 받는 경우에, 추가적인 중합반응으로 인해 응력의 발생이 일어나거나 또는 심지어는 박리가 너무 일찍 일어나게 된다. 그후, 특히 복제공정의 경우에서와 같이, 몰드에서 제품이 분리되는 경우에, 특히 형성된 제품이 촘촘하게 결합된 고분자 네트워크로 이루어진 경우에는, 응력의 부분적인 완화만이 일어나게 된다. 그러나, 생성된 제품의 응집을 위해서는 이와 같이 결합된 고분자 네트워크가 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 몰드에 대해 경화되는 경우에, 몰드에서 제거된 후에 가능한 한 적은 완화를 나타내어, 몰드의 형상을 가능한 한 정확하게 표시할 수 있는, 접착가능한 수지 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기판의 양면에, 복제층이 동시에 또는 연속적으로 설치될 수 있도록 하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 높은 반응속도와 UV 방사선에 의해 제어될 수 있는 반응을 특징으로 하는 접착가능한 수지 조성물을 사용한, 복제본의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수지 조성물의 최종 제품이 투명도 및 경도에 관 해 현재 적용되는 품질 요구조건에 부합하는, 접착가능한 수지 조성물을 사용하는 복제본의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수지 조성물의 점도가 낮아 어떠한 문제를 일으키지 않고 복제공정에서 정확하게 투여될 수 있는 접착가능한 수지 조성물을 사용하는, 복제본의 제조방법을 제공함에 있다.

서두에서 언급된 방법은, 본 발명에 따르면, 상기 경화처리는 UV 광 개시 양이온 중합이고, 사용된 수지 조성물은, 적합한 경화조건에서 몰드 내부에서 달성될 수 있는 전환의 적어도 50%가 일어났을 때에만 겔화 징후를 나타내는 적어도 2가지의 양이온 중합가능한 고리형 에테르 기를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 접착가능한 수지 조성물을 사용함으로써, 늦은 겔화와 비교적 작은 수축으로 인해 최종 제품이 수축 응력을 받지 않게 된다. 본 출원에 따르면, 비교적 작은 수축도는, 현재의 경화처리가 근거를 두고 있는 고리개방(ring-opening) 과정이 새로운 결합을 생성하지 않고, 그 대신에 출발 물질과 접착된 제품에서의 결합의 수가 대략 서로 일치하므로, 아주 적은 수축이 발생한다는 사실에 원인이 있을 수 있다. 반대로, 공지된 아크릴산(메타크릴산) 화합물에서는, 상기한 미국 특허명세서 4,890,905에 공지된 것과 같이, 새로운 결합의 수의 증가가 발생하는데, 이것은 높은 수축도를 설명하고 있다. 더구나, 본 발명에 따른 화합물에 있어서는, 높은 전환 백분율에 도달할 때까지 겔화와 유리화가 발생하지 않으므로, 응력의 발생이 훨씬 나중 단계에서 시작한다. 본 출원에 따르면, 이와 같은 놀라운 효과는 놀랄만큼 큰 사슬 전달도(degree of chain transfer)에 의해 일어나며, 그 결과, 결합 반응의 시작시에, 높은 전환 백분율에 도달할 때까지 겔을 형성하지 않는 비교적 작은 분자가 주로 생성된다. 본 발명에 따른 방법을 예를 들면 CD 플레이어의 비구면 렌즈를 복제하는데 적용되는 경우에, 본 발명에 따른 접착가능한 조성물의 적용에 의해, 몰드의 형상이 최종적으로 형성된 제품과 거의 정확하게 일치함으로써, 훨씬 작은 수축 교정이 필요하게 된다. 더구나, 제품이 몰드로부터 분리된 후에, 더 적은 완화과정이 필요하기 때문에, 상기한 제조공정에서 복제된 렌즈의 형상이 퍼지는 정도가 훨씬 작아지게 될 것으로 기대된다. 본 발명에 따른 방법은, 특히 정밀한 (서브미크론의) 형상 재현을 필요로 하는 릴리프(relief) 구조를 복제하는데 적합하게 사용될 수 있다.

복제본을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에서 적절히 사용될 수 있는 화 합물은, 다음과 같은 일반식을 갖는 접착가능한 수지 조성물을 포함한다:

접착가능한 수지 조성물에 대해서는, 1,2,7,8-디에폭시옥탄, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실산, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디프산, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디프산 및 C₁₂-C₁₄-알킬글리시딜에테르와 이에 대응하는 옥세탄 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 화합물을 적절히 사용할 수 있다. 특히 적합하게 사용될 수 있는 옥세탄 화합물로는, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠을 들 수 있다.

선택된 접착가능한 수지 조성물의 점도에 의존하여, 특정한 실시 형태에 있어서는, 접착가능한 수지 조성물이 반응성 희석제를 추가로 포함하는 것이 바람직할 수 있는데, 이 희석제는, 바람직하게는, 부틸글리시딜에테르, 헵틸글리시딜에테르, 옥틸글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, P-t-부틸페닐글리시딜에테르, 페닐글리시딜에티르, 크레실글리시딜에테르, 1,4-부탄디올의 디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜의 디글리시딜에테르, 폴리프로펜글리콜의 디글리시딜에테르, 비닐시클로헥산디옥사이드, 레소르시놀의 디글리시딜에테르, 폴리프로펜글리콜의 디글리시딜에테르, 리놀산 이량체의 디글리시딜에테르와, 이것의 대응하는 옥세탄 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.

더구나, 본 발명은, 적어도 2가지의 양이온 중합가능한 고리형 에테르 기를 포함하며, 필요한 경우에는 반응성 희석제의 존재하에서, 적합한 경화조건에서 몰드 내부에서 달성될 수 있는 전환의 적어도 50%가 일어날 때까지는 겔화를 나타내지 않는 화합물에 대해, UV 광 개시 양이온 중합을 수행하여 얻어진 광학 부품에 관한 것이다.

적절한 복제본은 정밀한 (서브미크론의) 재현을 필요로 하는 임의의 릴리프 구조일 수 있다. 적절한 복제본의 또 다른 예로는, 광학 부품, 특히 구면렌즈, 비구면 렌즈, 렌즈 어레이, 프리즘, 격자 또는 광학 응용용의 다른 릴리프 구조, 또는 이것의 조합을 들 수 있다.

본 발명의 발명내용은 이하에서 설명되는 실시예를 참조하여 더욱 더 명백해질 것이다.

비교예

모노머, 광개시제와, 필요한 경우에는 증감제(sensitizer)를 포함하는 반응 혼합물을 평구면(planospherical) 기판의 볼록면에 공급한 후, 반응 혼합물을 갖는 상기 기판을 비구면 몰드 내부에 도입하고 가압하여, 기포가 포함되지 않도록 하면서 기판 표면과 몰드 표면 사이에 액체가 퍼지도록 함으로써, 일반적으로 알려진 광복제(photoreplication) 방법을 사용하여 비구면 렌즈를 제조하였다. 그후, 상기한 기판을 통과하며, 320 내지 390 nm의 스펙트럼 범위만을 통과시키는 필터들을 구비한 고압 수은 램프에서 발생되는 UV 광에 상기한 기판을 노출시켰다. 필요한 경우에는, 상기한 몰드가 투명하게 구현된 경우에는, UV 광이 몰드도 통과하도록 노출공정을 수행할 수 있다. 노출공정 이후에, 렌즈를 몰드에서 분리하여, 광학 및 기계적으로 검사하였다.

2,2-비스(4-(2-메타크릴옥시에트-1-옥시)페닐)프로판[2,2-bis(4-(2-methacryloxyeth-1-oxy)phenyl)propane]에 용해된 4%의 2,2-디메틸옥시-1,2-디페닐에탄-1-온의 용액을 포함하는 반응 혼합물을 사용하여 전술한 광복제 방법을 수행하였다. 이 혼합물을 40 mW/cm²의 강도에서 실온에서 7초 동안 노출시킨 후 분리한 다음, 실온에서 1시간 동안 10 mW/cm²에서 재노출시키고, 140℃에서 16시간 동안 어두운 장소에서 방치하였다. 이와 같이 얻어진 렌즈를 광학적으로, 그리고 기계적으로 검사하였다.

중합공정 중에, 상기한 혼합물은 약 7%의 수축을 나타내었다. 이와 같은 반응 혼합물을 사용하는 경우에는, 원하는 형상을 갖는 렌즈를 얻기 위해 반복 공정으로 비구면 몰드를 교정해야만 한다.

본 발명에 따른 실시예

사용된 반응 혼합물이 2,2-비스(4-(글리시딜옥시)페닐)프로판에 용해된 4.75%의 디페닐요오드늄헥사플루오로비산염 및 0.25%의 안트라센의 용액인 것을 제외하고는, 전술한 비교예에서 설명한 통상적으로 알려진 광복제 방법을 사용하였다. 그후, 이 혼합물을 100 mW/cm²의 강도에서 실온에서 7초 동안 노출시킨 후 분리한 다음, 실온에서 1시간 동안 10 mW/cm²에서 재노출시키고, 120℃에서 16시간 동안 어두운 장소에서 방치하였다. 이와 같이 얻어진 렌즈를 광학적으로, 그리고 기계적으로 검사하였다.

중합공정 중에, 이 혼합물은 약 2.3%의 수축을 나타내었다. 적어도 2가지 양이온 중합가능한 고리형 에테르 기를 함유한 화합물을 포함하는 이와 같은 반응 혼합물을 사용하면, 비교예에서 사용된 반응 혼합물과는 달리, 원하는 형상의 렌즈를 얻기 위해 비구면 몰드를 교정할 필요가 없거나, 거의 필요가 없다. 이와 같은 양호한 경과는, 몰드로부터 분리한 후에, 완화가 거의 발생하지 않는다는 사실에 기인한다. 비교예에서 사용된 반응 혼합물과 비교할 때, 이와 같은 매우 적은 완화량은, 본 출원에 따르면, 감소된 수축과 지연된 겔화의 조합에 기인할 수 있다.

Claims

몰드와 기판 또는 블랭크 사이에 접착가능한 수지 조성물을 공급하는 과정과, 경화처리를 수행하는 과정과, 기판과 기판 위에 설치된 몰드의 복제물을 포함하는 제조된 복제본을 몰드에서 분리하는 단계를 포함하는 복제본의 제조방법에 있어서,

상기 경화처리는 UV 광 개시 양이온 중합이고, 사용된 수지 조성물은, 경화조건에서 몰드 내부에서 달성될 수 있는 전환의 적어도 50%가 일어났을 때에만 겔화 징후를 나타내는 적어도 2개의 양이온 중합가능한 고리형 에테르 기를 포함하는 화합물이며, 상기 화합물은 하기 일반식으로 표시되거나, 또는 1,2,7,8-디에폭시옥탄, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실산, 비스 (3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디프산, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디프산 및 C₁₂-C₁₄-알킬글리시딜에테르와 이에 대응하는 옥세탄 화합물, 및 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 제조방법:
제 1항에 있어서,

상기 수지 조성물은 반응성 희석제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
삭제
삭제
제 2항에 있어서,

상기 반응성 희석제는, 부틸글리시딜에테르, 헵틸글리시딜에테르, 옥틸글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, P-t-부틸페닐글리시딜에테르, 페닐글리시딜에티르, 크레실글리시딜에테르, 1,4-부탄디올의 디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜의 디글리시딜에테르, 폴리프로펜글리콜의 디글리시딜에테르, 비닐시클로헥산디옥사이드, 레소르시놀의 디글리시딜에테르, 폴리프로렌글리콜의 디글리시딜에테르, 리놀산 이량체의 디글리시딜에테르와, 이것의 대응하는 옥세탄 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 화합물로 제조된 것을 특징으로 하는 제조방법.
필요한 경우에는 반응성 희석제의 존재하에서, 경화조건에서 몰드 내부에서 달성될 수 있는 전환의 적어도 50%가 일어났을 때에만 겔화를 나타내는 하기의 일반식으로 표시되는 화합물, 또는 1,2,7,8-디에폭시옥탄, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산카르복실산, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디프산, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디프산 및 C₁₂-C₁₄-알킬글리시딜에테르와 이에 대응하는 옥세탄 화합물, 및 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠으로 구성된 그룹으로부터 선택된 화합물에 대해, UV 광 개시 양이온 중합을 수행하여 얻어진 광학부품:
제 6항에 있어서,

상기 광학부품은 적어도 일면에 릴리프 구조를 포함하고, 이 릴리프 구조는 서브미크론의 재현을 필요로 하는 것을 특징으로 하는 광학부품.
삭제
제 6항 또는 제7항에 있어서,

얻어진 광학 부품은, 구면렌즈, 비구면 렌즈, 렌즈 어레이, 프리즘, 격자 또는 광학 응용용의 다른 릴리프 구조, 또는 이것의 조합인 것을 특징으로 하는 광학부품.
삭제
삭제
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 반응성 희석제로는, 부틸글리시딜에테르, 헵틸글리시딜에테르, 옥틸글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, P-t-부틸페닐글리시딜에테르, 페닐글리시딜에티르, 크레실글리시딜에테르, 1,4-부탄디올의 디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜의 디글리시딜에테르, 폴리프로펜글리콜의 디글리시딜에테르, 비닐시클로헥산디옥사이드, 레소르시놀의 디글리시딜에테르, 폴리프로렌글리콜의 디글리시딜에테르, 리놀산 이량체의 디글리시딜에테르와, 이것의 대응하는 옥세탄 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 광학부품.