KR20120006460A - 광 경화형 수지 조성물 및 그것을 사용한 광학 부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에폭시 수지, 옥세탄 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 광 경화형 수지 조성물이며,
에폭시 수지는 하기의 (A) 성분을 포함하고, 옥세탄 화합물은 하기의 (B) 성분을 포함하며,
수지 조성물 중의 전체 수지량 100중량％에 대하여, (A) 성분은 60 내지 95중량％의 양으로 함유되고, (B) 성분은 5 내지 40중량％의 양으로 함유되는 광 경화형 수지 조성물에 관한 것이다.
(A) 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 가지며 실온에서 액상인 에폭시 수지 및
(B) 하기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물
<화학식 1>
(식 중, n은 1 내지 6의 정수임)
에폭시 수지는 하기의 (A) 성분을 포함하고, 옥세탄 화합물은 하기의 (B) 성분을 포함하며,
수지 조성물 중의 전체 수지량 100중량％에 대하여, (A) 성분은 60 내지 95중량％의 양으로 함유되고, (B) 성분은 5 내지 40중량％의 양으로 함유되는 광 경화형 수지 조성물에 관한 것이다.
(A) 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 가지며 실온에서 액상인 에폭시 수지 및
(B) 하기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물
<화학식 1>
(식 중, n은 1 내지 6의 정수임)
Description
본 발명은 광학적 응용을 목적으로 하는 투명 수지로서, 저흡수성 및 우수한 경화성을 갖는 광 경화형 수지 조성물, 및 이 조성물을 사용한 광학 부품에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 광학 렌즈 등의 광학 부품용의 성형 재료(광학 부품용 재료) 등으로서 적합한 광 경화형 수지 조성물, 및 이 조성물을 사용한 광학 부품에 관한 것이다.
휴대 전화 및 디지털 카메라에서 사용되는 촬상 장치에는, 촬상용의 광학 렌즈가 탑재된다. 이 광학 렌즈 형성 재료로서, 일반적으로 광학용 유리 및 투명 플라스틱 재료가 사용되고 있다. 특히, 최근의 촬상 기능을 구비한 휴대 전화의 보급율 증가에 수반하여, 보다 저렴하게 렌즈를 제조할 필요가 있으며, 따라서 광학적 투명성을 갖는 상기 투명 플라스틱 재료가 요구되고 있다. 또한, 상술한 바와 같이 저렴하더라도, 광학 부품 용도에서는 높은 굴절률(굴절률 1.50 이상)을 갖는 투명 플라스틱 재료가 요구되고 있다.
상기 투명 플라스틱 재료를 사용한 광학 렌즈 등의 광학 부품을 제조하는 방법으로서는, 예를 들어 소정의 성형 몰드(mold)를 투명 플라스틱 재료(수지 조성물)에 대해 프레스하여, 상기 투명 플라스틱 재료를 상기 몰드 내에 충전하고, 이어서 몰드로부터 상기 재료를 이형하는 것을 포함하는 방법을 들 수 있다. 즉, 몰드의 전사 성형에 의해, 특정한 미세 패턴 또는 요철 형상을 갖는 광학 부품을 얻을 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
상기 투명 플라스틱 재료 물성에 따라서, 그 치수 안정성의 관점에서 다음 2종류의 경화 방법이 사용된다. 구체적으로, (1) 투명 플라스틱 재료인 열가소성 수지를 가열 용융한 후, 이것에 대해 성형 몰드를 프레스하고, 냉각함으로써 특정 형상의 성형물(광학 부품)을 얻는 것을 포함하는 방법, 및 (2) 투명 플라스틱 재료로서 광 경화형 수지 조성물에 대해 성형 몰드를 프레스한 후, 성형 몰드 또는 기판을 통해서 광 조사함으로써, 특정 형상의 성형물(광학 부품)을 얻는 것을 포함하는 방법을 들 수 있다.
일반적으로, 이들 2종류의 방법은 요구되는 내열 온도에 따라서 선택되며, 예를 들어 내열성이 요구되지 않는 분야에서는, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카르보네이트 등의 투명성이 높은 열가소성 수지를 사용하는 상기 (1) 방법이 널리 적용된다. 그러나, 최근 보다 저렴하고 대량으로 생산하는 것을 목적으로, 촬상 장치 자체를 프린트 기판 상에 땜납 리플로우하여 실장하는 것이 강하게 요구되고 있다. 그 경우, 실장 공정시에 장치가 연화점 이상의 고온 환경하에 노출되기 때문에, 상술한 열가소성 수지의 사용으로는, 연화 및 치수 변형 발생의 과제가 남아 있다.
이러한 배경으로부터, 땜납 리플로우나 오토클레이브 등의 내열성이 요구되는 분야에서는, 에폭시 수지를 주성분으로 포함하는 광 경화형 수지의 이용이 검토되고, 실용화되고 있다. 그러나, 광 경화형 수지 조성물을 사용한 광학 부품의 성형 방법에서는, 광 조사에 의해 경화시킨 후, 몰드를 이형할 때에 수지의 경화 부족으로 인해 수지 내부로부터의 응집 파괴가 발생하여, 이에 의해 성형물에 결함이 발생할 가능성이 있다. 그러므로, 수지의 경화성을 향상시킴으로써 응집 파괴를 억제하면서, 결함이 없는 성형물을 얻는 것이 요구된다. 또한, 생산성의 관점에서, 단시간 경화를 달성할 수 있는 재료인 것도 요구된다.
광 경화형 수지 조성물의 경화성을 향상시키는 방법으로서는, 일반적으로 옥세탄 화합물의 첨가가 알려져 있다. 특히, 1급 알코올을 갖는 옥세탄 재료(예를 들어, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄 등)는 그 수산기가 광 경화 반응에서 연쇄 이동제로서의 역할을 담당하기 때문에, 속경화성의 효과가 높게 나타나는 것으로 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
그러나, 상술한 바와 같은 1급 알코올을 갖는 옥세탄 화합물을 광 경화형 수지 조성물에 배합하면, 옥세탄 환 및 수산기 유래에 의한 경화성의 향상 효과와 함께, 수산기의 높은 친수성으로 인한 광 경화형 수지 조성물의 흡수성이 높아진다는 문제가 발생한다. 이와 같이, 흡수성이 높아지면, 예를 들어 광 경화에서의 경화 불균일이 발생하고, 원하는 굴절률이 얻어지지 않는 등의 신뢰성이 떨어질 가능성이 높아진다. 따라서, 광학 부품의 품질 불량이 발생하기 쉬워진다. 그러므로, 상술한 용도에 사용되는 광 경화형 수지 조성물에서는, 가능한 한 흡수성이 낮은 것이 바람직하다. 이러한 속경화성 및 저흡수성 양자 모두와, 고굴절률을 함께 달성할 수 있는 광 경화형 수지 조성물은 아직 얻어지지 않았고, 여전히 연구의 여지가 남아 있다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것이며, 그 목적은 고굴절률, 또한 속경화성 및 저흡수성 양자 모두를 달성할 수 있고, 광학 렌즈 등의 광학 부품용 재료로서 유용한 광 경화형 수지 조성물, 및 이 조성물을 사용한 광학 부품을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 하기 항목 1 내지 3에 관한 것이다.
1. 에폭시 수지, 옥세탄 화합물 및 광중합 개시제
를 포함하는 광 경화형 수지 조성물이며,
에폭시 수지는 하기의 (A) 성분을 포함하고, 옥세탄 화합물은 하기의 (B) 성분을 포함하며,
수지 조성물 중의 전체 수지량 100중량％에 대하여, (A) 성분은 60 내지 95중량％의 양으로 함유되고, (B) 성분은 5 내지 40중량％의 양으로 함유되는 광 경화형 수지 조성물.
(A) 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 가지며 실온에서 액상인 에폭시 수지 및
(B) 하기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물
(식 중, n은 1 내지 6의 정수임)
2. 제1항에 있어서, 상기 (A) 성분은 지환식 에폭시 수지를 포함하는 광 경화형 수지 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 따른 광 경화형 수지 조성물의 경화물로 형성되고, 굴절률이 1.50 이상인 광학 부품.
구체적으로, 본 발명자들은 상술한 과제를 해결하기 위하여 열중하여 연구하였다. 그 연구의 과정에서, 에폭시 수지, 옥세탄 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 광 경화형 수지 조성물에서, 상기 화학식 1로 표시되는 특정한 옥세탄 화합물((B) 성분)을 사용하는 것을 고안하였다. 이 옥세탄 화합물은 C1 내지 C6의 알킬쇄를 갖기 때문에, 알킬쇄를 갖지 않는 1급 알코올 함유 옥세탄 화합물의 경우보다 그 이상의 경화성을 나타내면서 소수성을 향상시킬 수 있다. 그로 인해, 지금까지 얻어지기 어려운 것으로 간주된 속경화성과 저흡수성 양자 모두를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 에폭시 수지로서, 상기 (A) 성분의 에폭시 수지를 함유하고, 이 에폭시 수지와 상기 특정의 옥세탄 화합물((B) 성분)의 함유 비율이 특정 범위 내이면, 유동성, 내열성 및 기계 물성의 향상 효과가 얻어지고, 또한 경화 후의 굴절률을 고굴절률(굴절률 1.50 이상)로 제어하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 본 발명자들은 이들 결과에 의해 소정의 목적을 달성할 수 있는 것을 확신하여, 본 발명에 도달하였다.
이상과 같이, 본 발명의 광 경화형 수지 조성물은, 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 갖고 실온에서 액상인 에폭시 수지((A) 성분) 및 특정한 옥세탄 화합물((B) 성분)을 포함하며, 상기 에폭시 수지((A) 성분)과 상기 특정의 옥세탄 화합물((B) 성분)의 함유 비율이 특정 범위 내에서 설정된다. 그로 인해, 고굴절률을 달성함과 함께, 속경화성과 저흡수성 양자 모두를 얻을 수 있고, 또한 유동성, 내열성 및 기계 물성의 향상 효과도 얻어진다. 또한, 본 발명의 광 경화형 수지 조성물은 그 자체 단독으로 경화시키는 것은 물론, 다른 부재, 예를 들어 유리 등의 투명 기판 상에서도 경화시킬 수 있다. 이 조성물을 상기 투명 기판과 일체화시킴으로써, 고품질의 하이브리드 렌즈를 제조하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명의 광 경화형 수지 조성물을 광학 렌즈 등의 광학 부품용의 성형 재료로서 사용하면, 생산성이 높은 고신뢰성의 광 경화형 수지로서 사용할 수 있기 때문에, 이러한 조성물은 유용하다. 또한, 본 발명의 광 경화형 수지 조성물은 경화 전에 통상 액상 조성물이며, 또한 이 조성물을 광학 부품 고정용 광 경화형 접착제로서 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 광 경화형 수지 조성물을 사용하는 본 발명의 광학 부품은 저렴하고, 또한 고굴절률(굴절률 1.50 이상)을 갖기 때문에, 휴대 전화, 디지털 카메라 등에서 사용되는 촬상 장치용의 광학 렌즈 등으로서 유리하게 사용할 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
본 발명의 광 경화형 수지 조성물(광학 부품용 광 경화형 수지 조성물)은, 에폭시 수지, 옥세탄 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 광 경화형 수지 조성물이며,
에폭시 수지는 하기의 (A) 성분을 포함하고, 옥세탄 화합물은 하기의 (B) 성분을 포함하며,
수지 조성물 중의 전체 수지량 100중량％에 대하여, (A) 성분은 60 내지 95중량％의 양으로 함유되고, (B) 성분은 5 내지 40 중량％의 양으로 함유되는 광 경화형 수지 조성물이다.
(A) 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 가지며 실온에서 액상인 에폭시 수지 및
(B) 하기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물
<화학식 1>
(식 중, n은 1 내지 6의 정수임)
또한, 광 경화형 수지 조성물은 통상 액상 조성물이다.
(A) 성분의 에폭시 수지는 상술한 바와 같이, 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 가지며 실온(10 내지 40℃)에서 액상인 에폭시 수지이면 충분하다. 에폭시 수지의 예로는 지환식 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 액상 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 그 중에서도, 반응성 및 내열성의 관점에서, 지환식 에폭시 수지가 바람직하다. 그로 인해, 2종 이상의 에폭시 수지를 조합하여 사용할 때에, 지환식 에폭시 수지를 필수로 사용하는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 본 발명의 특성을 손상시키지 않는 범위(에폭시 수지 전체의 30중량％ 이하) 내에서, 점도 등을 고려하여 적절하게 상기 (A) 성분의 에폭시 수지와 함께, 실온에서 액상이 아닌 에폭시 수지(비스페놀 F형 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, CN형 에폭시 수지 등)를 첨가할 수 있다.
본 발명의 광학 부품용 수지 조성물에서는, 경화 후 굴절률의 제어 및 내열성의 관점에서, 그 전체 수지량[에폭시 수지[(A)를 필수 성분으로 다른 에폭시 수지를 임의 성분으로 포함] 및 옥세탄 화합물[(B)를 필수 성분으로 다른 옥세탄 화합물을 임의 성분으로 포함]의 전체 중량] 100중량％에 대하여, 상기 (A) 성분은 필수적으로 60 내지 95중량％의 양으로 함유된다. 바람직하게는, (A) 성분은 전체 수지량 100중량％에 대하여, 75 내지 95중량％의 양으로 포함된다. 즉, (A) 성분이 상기 범위를 초과하면, 기계 물성 및 경화성이 저하할 우려가 있고, 반대로 상기 성분이 상기 범위 미만이면, 얻어지는 경화물의 내열성이 저하할 우려가 있다.
(A) 성분의 에폭시 수지와 함께 사용되는 옥세탄 화합물((B) 성분)에는, 상술한 바와 같이 하기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물이 사용된다.
<화학식 1>
(식 중, n은 1 내지 6의 정수임)
상기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물은, 그의 식 중 n이 1 내지 6인 것에 유래하는 C1 내지 C6의 알킬쇄를 갖기 때문에, 알킬쇄를 갖지 않는 1급 알코올 함유 옥세탄 화합물에 비해, 1급 알코올 함유 옥세탄 화합물의 경화성보다 그 이상의 경화성을 나타내며 소수성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 광학 부품용 수지 조성물에서는, 유동성의 관점에서 상기 화학식 1 중의 n이 1 내지 4인 옥세탄 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물의 함량은 필수적으로 전체 수지량[에폭시 수지[(A)를 필수 성분으로 다른 에폭시 수지를 임의 성분으로 포함] 및 옥세탄 화합물[(B)를 필수 성분으로 다른 옥세탄 화합물을 임의 성분으로 포함]의 전체 중량] 100중량％에 대하여, 5 내지 40중량％의 양으로 함유된다. 바람직하게는, 전체 수지량 100중량％에 대하여, (B) 성분은 5 내지 35중량％의 양으로 함유된다. 즉, 그 함량이 상기 범위 미만이면, (B) 성분에 의한 경화성의 향상 효과가 얻어지지 않을 우려가 있고, 반대로 그 함량이 상기 범위를 초과하면, 경화물의 내열성이 저하할 우려가 있다.
이에 대하여, (B) 성분의 옥세탄 화합물과 함께, 필요에 따라서 상기 (B) 성분과는 다른 옥세탄 화합물을 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 옥세탄 화합물의 예로는, 3-에틸-3{[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]메틸}옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 디[2-(3-옥세타닐)부틸]에테르, 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄, 3-에틸-3(4-히드록시부틸)옥시메틸옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]벤젠, 1,3-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]벤젠, 1,2-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]벤젠, 4,4'-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]비페닐, 2,2'-비스[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시]비페닐, 3,3',5,5'-테트라메틸-[4,4'-비스(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]비페닐, 2,7-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]나프탈렌, 1,6-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]-2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로헥산, 3(4),8(9)-비스[(1-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]-트리시클로 [5.2.1.2.6]데칸, 1,2-비스{[2-(1-에틸-3-옥세타닐)메톡시]에틸티오}에탄, 4,4'-비스[(1-에틸-3-옥세타닐)메틸]티오디벤젠티오에테르, 2,3-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]노르보르난, 2-에틸-2-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]-1,3-O-비스 [(1-에틸-3-옥세타닐)메틸]-프로판-1,3-디올, 2,2-디메틸-1,3-O-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메틸]-프로판-1,3-디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-O-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메틸]-프로판-1,3-디올, 1,4-O-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메틸]-부탄-1,4-디올, 2,4,6-O-트리스[(3-에틸옥세탄-3-일)메틸]시아누레이트, 비스(3-에틸-3-옥세타닐메틸)에테르 등을 들 수 있다. (B) 성분의 옥세탄 화합물과 함께, 이들 옥세탄 화합물은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
상기 (B) 성분과는 다른 옥세탄 화합물의 함량은 상술한 (A) 및 (B) 성분의 함량을 기초로 하여 적절하게 설정할 수 있다.
본 발명의 광학 부품용 수지 조성물에서, 상술한 (A) 및 (B)의 수지 성분과 함께 사용되는 광중합 개시제로서는, 양이온 중합을 개시시킬 수 있는 것이면 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 안티몬, 인 등에서 유래된 음이온 성분과, 술포늄, 요오도늄, 포스포늄 등에서 유래된 양이온 성분으로 이루어진 오늄염 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 방향족 술포늄염, 방향족 요오도늄염, 방향족 포스포늄염, 방향족 술폭소늄염 등을 들 수 있다. 이들 오늄염은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 광 경화성의 관점에서, 방향족 술포늄염이 바람직하다.
상기 광중합 개시제의 함량은 전체 수지량[에폭시 수지[(A)를 필수 성분으로 다른 에폭시 수지를 임의 성분으로 포함] 및 옥세탄 화합물[(B)를 필수 성분으로 다른 옥세탄 화합물을 임의 성분으로 포함]의 전체 중량] 100중량부에 대하여, 0.05 내지 5중량부의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 O.1 내지 4중량부의 범위 내이다. 구체적으로, 광중합 개시제의 함량이 상기 범위 미만이면, 경화성이 악화되는 경향이 있고, 반대로 상기 범위를 초과하면, 경화성은 향상되지만, 경화물의 투명성이 손상될 가능성이 있다. 또한, 광중합 개시제는 프로필렌 카르보네이트 등의 유기 용제에 희석한 후에, 배합할 수 있다.
또한, 본 발명의 광 경화형 수지 조성물에는, 유동성 등의 관점에서, 상술한 다른 에폭시 수지로서, 1관능의 에폭시 수지 등을 배합할 수도 있다. 또한, 경화성을 높이는 목적에서, 안트라센 등의 광 증감제, 산 증식제 등도 필요에 따라서 배합할 수 있다. 또한, 유리 등의 기재 상에 경화물을 제작하는 용도에서는, 기재에 대한 접착성을 높이기 위해서, 실란계 또는 티타늄계의 커플링제를 첨가할 수 있다. 또한, 그 밖의 성분으로서, 합성 고무나 실리콘 화합물 등의 가요성 강화제, 산화 방지제, 소포제, 각종 안료 및 염료, 무기 충전재 등을 필요에 따라서 적절하게 배합할 수 있다.
본 발명의 광 경화성 수지 조성물은 상기 (A) 성분의 에폭시 수지, 상기 (B) 성분의 옥세탄 화합물, 광중합 개시제, 및 필요에 따라서 그 밖의 첨가제를 소정의 비율로 배합하고, 혼합함으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 광 경화형 수지 조성물은 예를 들어 다음과 같이 사용할 수 있다. 간략하게, 유리 등의 투명 기판 상에 상기 수지 조성물을 포팅한 후에, 이에 대하여 원하는 성형 몰드를 프레스하여, 상기 몰드 내에 상기 수지 조성물을 충전시키고, 이것에 광을 조사한다. 그 후, 상기 성형 몰드를 제거함으로써, 투명 기판 상에서 일체화된 상기 수지 조성물의 경화물(성형물)을 얻을 수 있다. 광 조사 후, 상기 경화물의 투명 기판에 대한 밀착력을 높이기 위해서, 필요에 따라 소정의 온도에서 가열 처리를 행할 수 있다.
상기 광 조사에는, 예를 들어 장치로서 UV 램프 등을 사용할 수 있고, 조사 에너지는 2,000 내지 200,000mJ/cm2이 바람직하다. 즉, 조사 에너지가 상기 범위 미만이면, 경화가 불충분하고 기판 상에 원하는 경화물의 형상이 형성되지 않을 가능성이 있고, 반대로 상기 범위를 초과하면, 과도한 조사에 의한 경화물의 광 열화가 발생하고, 후속 가열 처리 등에서 경화물이 착색될 수도 있다. 광 조사 후의 가열 처리의 조건으로서는, 경화물을 80 내지 170℃에서 약 1시간 동안 가열하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광 경화형 수지 조성물은, 상술한 성형 몰드에 의한 성형에 제한되지 않으며, 시트 형상으로 성형할 수도 있다. 얻어진 시트에 UV 램프 등을 사용하여 상술한 바와 같이 광 조사하여 경화시킬 수 있다. 광 조사의 광원으로서, 예를 들어, 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 크세논 램프 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 광 경화형 수지 조성물은 광학 렌즈 등의 광학 부품용의 성형 재료(광학 부품용 재료)로서, 또한 광학 부품 고정용 광 경화형 접착제 등으로 사용할 수 있다.
통상 광학 렌즈 등의 본 발명의 광학 부품(수지 경화물)은 굴절률이 1.50 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 굴절률이 1.50 내지 1.55 미만의 범위이다. 본 발명의 광 경화형 수지 조성물을 사용함으로써, 상술한 굴절률을 실현할 수 있다. 또한, 상기 굴절률의 측정은 에폭시 수지의 경화물의 표면을 그라인더에 의해 연마한 후, 굴절률계(아타고 캄파니, 리미티드(Atago Co., Ltd.)제)를 사용하여 굴절률을 측정함으로써 행해진다.
[실시예]
본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.
우선, 실시예 및 비교예에 앞서 이하의 재료를 준비하였다.
에폭시 수지 (a)((A) 성분):
지환식 에폭시 수지(다이셀 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Daicel Chemical Industries, Ltd.)제, 셀록시드(Celloxide) 2021P, 실온에서 액상임)
에폭시 수지 (b)((A) 성분):
수소 첨가 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(에폭시가: 205g/eq.,)
에폭시 수지 (c)((A) 성분):
비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(에폭시가: 185g/eq., 25℃에서 측정된 점도: 10,000mPa·s)
에폭시 수지 (d)((A) 성분):
비스페놀 F형 에폭시 수지(에폭시가: 159g/eq., 25℃에서 측정된 점도: 1240mPa·s)
옥세탄 화합물 (a)((B) 성분):
상기 화학식 1 중의 n이 4인 옥세탄 화합물
옥세탄 화합물 (b):
3-메틸-3-히드록시메틸옥세탄
옥세탄 화합물 (c):
비스(3-에틸-3-옥세타닐메틸)에테르
옥세탄 화합물 (d):
3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄
광중합 개시제 (a):
하기 화학식 2로 표시되는 음이온 성분과 양이온 성분으로 이루어지는 트리아릴술포늄염계 광중합 개시제
광중합 개시제 (b):
하기 화학식 3으로 표시되는 음이온 성분과 양이온 성분으로 이루어지는 트리아릴술포늄염계 광중합 개시제
광중합 개시제 (c):
하기 화학식 4로 표시되는 음이온 성분과 양이온 성분으로 이루어지는, 트리아릴술포늄염계 광중합 개시제
<실시예 1 내지 11, 비교예 1 내지 11>
상술한 각 성분을 이하의 표 1 내지 표 4에 나타내는 비율로 배합하고, 가열 용융 및 혼합함으로써, 실시예 및 비교예의 광 경화형 수지 조성물을 제조하였다. 또한, 비교예 1은 실시예 1과 대비하기 위해서 제공한 것이다. 이하의 표 1 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 1에서의 각 성분의 배합 조성은 옥세탄 화합물의 종류가 서로 상이한 것 이외에는 실시예 1에서와 동일하다. 이하의 표 1 내지 표 4에 나타낸 바와 같이, 다른 비교예도, 그 비교예의 번호와 같은 번호의 실시예와 대비하기 위해서 제공한 것이다.
이와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 광 경화형 수지 조성물에 대해, 후술하는 기준에 따라 각 특성을 시험 및 평가하였다. 그 결과를 이하의 표 1 내지 표 4에 나타낸다. 또한, 상술한 바와 같이 비교예는 비교예의 번호와 같은 번호의 실시예와 대비하기 위해서 제공한 것이기 때문에, 실시예 사이에 또는 비교예 사이에 각 특성의 평가의 대비는 행하지 않았다.
굴절률
광 경화형 수지 조성물(액상 수지)을 크기 1cm×1.5cm×0.5cm의 투명 몰드에 투입하고, UV를 16,000mJ로 조사하여 경화시킨 후, 몰드로부터 수지를 제거하고, 150℃에서 1시간 동안 가열 처리를 행하였다. 이와 같이 얻어진 성형물(경화물)의 표면을 그라인더에 의해 연마하고, 굴절률계(아타고 캄파니, 리미티드제)를 사용하여 성형물(경화물)의 25℃에서의 굴절률을 측정하였다.
경화성(겔 시간)
광원으로서 수은 램프(하마마쯔 포토닉스(Hamamatsu Photonics)제의 LC-8을 365nm에서의 조도가 30mW/cm2이 되도록 설정)와 함께 UV 레오미터(레올로지카(Rheologica)제, 15mmφ의 알루미늄제 평행 플레이트를 포함)를 사용하여, 샘플의 겔 시간을 측정하여 경화성을 평가하였다. 광 경화형 수지 조성물의 점탄성을 25℃에서 상기 UV 레오미터를 사용하여 측정하고, 탄성항(G')의 105Pa 도달 시간을 상기 UV 레오미터에 의해 결정되는 겔 시간으로 취하였다.
수분 함량
알루미늄 페트리 접시에 5g의 광 경화형 수지 조성물(액상 수지)을 칭량하고, 전체를 25℃ 및 60％의 항온 항습 챔버에 투입하고 30분간 방치하였다. 이어서, 항온 항습 챔버에 투입하기 전(챔버 내 투입 전)과, 이 챔버 내에서 방치한 후(챔버 내 방치 후)의 수지 조성물 중의 수분 함량(함유율)을, 칼 피셔(Karl Fischer) 용량 적정 방법 자동 수분 함량 측정 장치(KF-07 모델, 미쯔비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corporation)제)에 의해 측정하였다. 또한, 이 측정값으로부터 항온 항습 챔버 내에 방치한 것에 의한 수분 함량 증가율(흡수율)을 산출하였다.
상기 표의 결과로부터, 실시예 및 비교예의 광 경화형 수지 조성물은 모두 경화물의 굴절률이 1.50 이상을 나타내고 있지만, 실시예의 샘플은 실시예의 번호와 같은 번호의 비교예의 샘플과 비교하여, 겔 시간이 짧고, 높은 경화성을 나타내면서 수분 함량(흡수율)이 저감되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 상술한 실시예의 광 경화형 수지 조성물을 광학 렌즈 등의 광학 부품용 재료로서 사용한 경우, 높은 경화성(속경화)으로 인해 생산성이 우수해지고, 또한 상술한 바와 같이 저흡수성이기 때문에 신뢰성이 높고, 따라서 광학 부품의 품질 불량이 발생하기 어려워진다.
본 발명은 그 구체적인 실시형태를 참조로 상세히 기재되었지만, 그 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 본원에서 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
또한, 본 출원은 2010년 7월 12일자 출원된 일본 특허 출원 제2010-158039호에 기초한 것이며, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본원에 인용된 모든 문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
또한, 본원에 인용된 모든 문헌은 전체로서 포함된다.
본 발명의 광 경화형 수지 조성물은 경화성을 손상시키지 않으면서 경화 후에도 높은 투명성을 갖는 3차원 성형물(경화물)을 형성한다. 따라서, 본 수지 조성물은 광학 렌즈 등의 광학 부품용의 성형 재료(광학 부품용 재료) 및 광학 부품 고정용 광 경화형 접착제 등의 광학 용도로서 유용하다. 본 발명의 광 경화형 수지 조성물을 사용한 광학 부품은 신뢰성이 높기 때문에, 광학 렌즈 등의 광학 부품(광학 제품)으로서 사용할 수 있다.
Claims (3)
- 에폭시 수지, 옥세탄 화합물 및 광중합 개시제
를 포함하는 광 경화형 수지 조성물이며,
에폭시 수지는 하기의 (A) 성분을 포함하고, 옥세탄 화합물은 하기의 (B) 성분을 포함하며,
수지 조성물 중의 전체 수지량 100중량％에 대하여, (A) 성분은 60 내지 95중량％의 양으로 함유되고, (B) 성분은 5 내지 40중량％의 양으로 함유되는 광 경화형 수지 조성물.
(A) 1분자 중에 적어도 2개의 에폭시기를 가지며 실온에서 액상인 에폭시 수지 및
(B) 하기 화학식 1로 표시되는 옥세탄 화합물
<화학식 1>
(식 중, n은 1 내지 6의 정수임) - 제1항에 있어서, 상기 (A) 성분은 지환식 에폭시 수지를 포함하는 광 경화형 수지 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 따른 광 경화형 수지 조성물의 경화물로 형성되고, 굴절률이 1.50 이상인 광학 부품.
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