TW200305500A - Method of manufacturing a replica as well as a replica obtained by carrying out an UV light-initiated cationic polymerization - Google Patents

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Description

200305500 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容 [技術領域] 本發明係關於一種製備一印模的方法 具有預成形的表面之前禱模和一具有預 模之間提供一可聚合樹脂組合物，進行 該等鑄模中移出以此方式製得的印模， 態主體，其中該前鑄模之表面形狀和該 被重現在其上。本發明進一步關於一藉 離子聚合而得之印模。 [先前技術] 這樣的方法從以本申請案 4,890,905號說明書中可以得知。 義的表面輪廓之鑄模或模版， 光學輪廓的負像。若欲嚴謹的 廓，一定要將該印模之合成樹 鑄模内提供一些液態的、可固 有一前部和一後部的鑄模被關 該鑄模之兩個部分的預成形表 被固化並且該印模形成。然後 該合成樹脂印模的表面是對應 負像。該印模製程的優點是光 表面的透鏡，例如一非球狀面 製備，而不需使一基材，例如 以得到預期的表面形狀。這樣 該印模 該表面 量定該 脂的收 化的合 閉，因 面之間 該印模 的铸模 學構件 ’可以 玻璃， 個利用 、實施方式及圖式簡單說明) ，該方法包含在一 成形的表面之後鑄 一固化處理以及從 其中印模含有一固 後鑄模之表面形狀 由進行UV光起始陽 '請之美國專利第 程使用具有精確定 廓為該印模之預期 挺或模版的表面輪 里列入考慮。在該 樹脂組合物。該含 讀合成樹脂散佈至 此合成樹脂混合物 遠麵模中被移出。 兩個部分的表面的 例如具有複雜折射 —比較簡單的方式 雙複雜的研磨處理 聚合來複製的缺點 (2) 200305500 是收縮的發生。特別是若該可鍵結的樹脂 凝膠作用（gelation)或黏度實質上的增加所女 聚合會導致應力的產生或甚至是早期分層 從該鑄模被移出，特別是如在一印模製程 只會產生部份緩和，特別是如果所形成的 交聯聚合物網絡所形成。但是這樣一個連 對所形成之產物的内聚力來說是所欲的。 [發明内容] 因此，本發明之一目的是提供一可聚合 其中若其倚靠一麵模被固化，在從該禱模 現出盡可能小的缓和，因此表現出盡可能 形狀。 本發明之另一個目的是提供一種製備一 方法應用一可聚合的樹脂組合物，其也U 可以被UV光控制的反應為特色。 本發明之再一個目的是提供一種製備_ 方法中的可聚合樹脂在固化期間對氧氣^ 的，因此部分沒有完全被該鑄模封入的樹 仍然是可固化的，由此避免了用惰性氣體 要。 本發明之又一個目的是提供一種製備_ 方法應用一可聚合樹脂組合物，其最終產 光度和硬度方面對可用產物的品質要求 本發明之更進一步的目的是提供
Μ β物的流動被 》礙，則進一步的 。若該產物接著 的情況中，應力 產物係由高密度 結的聚合物網絡 的樹脂組合物， 中移出之後會展 精確的該鑄模的 印模的方法，該 一高反應速率和 印模的方法，該 是實質上不敏感 脂在環境空氣下 圍包該鎮模的需 印模的方法，該 物符合目前在透 種製備一印模的方 (3) (3)200305500 法，其中一可聚合樹脂組合物被應用 並、 霣 可以在該印模Μ程中精確地控 f ^ I非常低因此 題。 里阳不會有任何問 在前面段落中提到的方法之特色根據 理係/ UV光起始陽離子聚合 係该固化處 吏用之樹脂組合 至少雨個陽離子上可聚合的環乙鍵基圏之化八广 至少已發生3G%的轉化時才有 。物，其只在 以在該鑄模中於適當的固化條^:作用的徵兆，轉化可 藉由利用這樣一個可鍵結的樹脂::物… 會因為延遲的凝膠作用和相 μ取、、、產物將 收縮應力。根據申請人，嗜相铒^ 隹〶貝上免除 邊相姆低程度的收縮 實有所助益，即目前固化 兮；事 . & 所植基的開環製程 (nng-opemng process)並不會導 承衣矛 反的，起始產物中的化學鍵數目；鍵數目的明顯改變，相 …會互相對應，因 在已知的（甲基）丙缔酸酿化合 ^收、、傾。相反地， —號說…得知，會引起==專： 解釋了較大程度的收縮的原 八你+吻収从 此外，在根據本發明之化 合物中，凝膠作用和玻璃化不备 ^ 、义底 曰 達到一咼的轉換百分比 ;則發生，因此應力的產生合 玍曰在非常晚期才開始。根據本 申㉝人，此I人的效果是來 鏈轉移，因此在鍵结反…±於'外的大量的 β反應開始時主要會形成比較小的分 子，其不會形成-凝膠，直到達到高轉換百分比。若根據 本發明（万法被應用來複製例如⑶隨身聽的半球形透鏡， (4) 200305500
根據本發明之可鍵結組合物的應用 上〜1 —瑕佼％风日V展奶俏貧，囡 u 一 u此需要的收縮校正就小 許多。此外，在該產物從該鑄模蔣 提移出 < 後，需要的緩和較 乂 可預期的是在複製的透鏡形姑士 兄力狀中擴展的量在前述的製 多。根據本發明4 、、 、 〜用會導致鑄模的形狀實質 元全與最後形成的產物相合，因士 u此需要的收縮校正就小 多。此外，在該產物從該鑄模蔣 T伏砂出> φ 乂 可預期的是在複製的透鏡形姑士 ^ 力狀中擴展的量在前述的製 k製程中會小許多。根據本發 ^ Λ <万法特別適合用來複製 雨要精確的（次微米）複製形狀之砉 心衣面凹凸不平的結構。 可以適用在根據本發明之方法劊 人 、 t備一印模的化合物包 έ 一通式如下之可键結樹脂組合物： (X)a Z - (R2)m一"Ο一(Ri)(
(X)b (Rl)c—〇 -(R2)iTz 其中： Υ -ο-、-S02-、-CH2-、-C(CF3)2-、-c(CH3)2-、-c(=o)-、 O'c〇〇)-、_〇_c(=0)_〇_， 鹵素或CH3，
Ri、CH2·、-C(CH3)2·， R2'OCH2CH2-、-〇CCH3HCH2-、-〇CH2CCH3H-、-OCH2CHOHCH2-， R3 z =-CHrC-[CH2]p —o-R3二H、CnH2n+1， (5) 200305500
n=大於等於1的整數， p=l-4， m a 13、c每一個都是範圍在〇-4的整數。 用來做為该可鍵結樹脂組合物者也可以由一係選自 1、，2,7,8-雙環氧辛垸、3,4•環氧環己基甲基_3义環氧羥基環己 烷羧酸酯、雙-(3,4-環氧環己基甲基）己二酸酯、雙七，心環 虱-6-甲基環己基甲基)己二酸酯以及Ci2_c『烷基甘油醚和 其相對應的氧雜環丁烷化合物之化合物所構成。一特別適 用的環氧丙烷化合物是：^—雙[(3_乙基-3_氧雜環丁烷基^ 氧基）甲基]苯。 取決於所選擇的可鍵結樹脂組合物的黏度，在特定實施 例中，該可键結樹脂組合物另外含有一反應稀釋液可能是 較佳的，該稀釋液較佳者係選自丁基甘油醚、庚基甘油 酸、辛基甘油醚、烯丙基甘油醚、對-三級-丁基苯基甘油 醚、苯基甘油醚、甲酚甘油醚、H，4_丁二醇之二甘油醚、 新戊二醇之二甘油醚、聚丙二醇之二甘油醚、乙缔基二氧 環己烷、recoreinol之二甘油醚、聚丙二醇之二甘油醚以及 亞油酸二聚物之二甘油醚以及其對應的氧雜環丁燒化合 物。 本發明進一步係關於藉由對一含有至少兩個陽離子上可 聚合之環乙醚基團的化合物進行UV光起始陽離子聚合而 得之印模，該化合物直到至少已發生30%的轉化時才會產生 凝膠現象，轉化可以在該鑄模中於適當的固化條件下達 到，若需要的話在一反應稀釋液的存在下。 -10- 200305500
一恰當的印模是要求精確（次微米）的複製成品之任何表 面凹凸不平的結構。一恰當的印模之一進一步的實例是一 光學構件，特別是一（非）球狀透鏡、一透鏡陣列、一稜鏡、 一光間或其他光學應用上表面凹凸不平的結構或其組合 物。 本發明之這些和其他觀點將會因參考如下所述的實施例 及其說明而變得顯而易見。 [實施方式] 實施例 一非球面透鏡藉由一般熟悉的光學印模方法來製備，其 提供一含有一單體、一光起始劑以及，若是需要的話，一 感光劑之反應混合物至一非球面鑄模中並壓製（press)，以使 該液體在一前鑄模之預成形表面和一後鑄模之預成形表面 之間散佈而不會含有氣泡。然後，該反應混合物暴露在源 自一高壓汞燈並且穿透該前鑄模和後鑄模之至少一個的 UV光下，該高壓汞燈配置有濾光器而使得只有光譜範圍在 320至390奈米内的光可以發射。若是需要，該曝光製程可以 在UV光穿透該前鑄模和該後鑄模兩者的情況下執行，假如 兩個鑄模都具有可以透光的形式的話。在曝光製程之後， 該等透鏡從該等鑄模中被移出並且做光學和機械測試。 上述的光學印模方法係利用一在2,2-雙（4-(2-異丁烯氧基 乙氧基）苯基）丙烷中具有4%的2,2•二甲氧基-1，2-二苯基乙 燒-1-酮（2,2-dimethyloxy-l,2-diphenylethane-l_on)的溶液之反應混 合物來進行。此混合物在室溫下以40毫瓦/平方公分（mW/cm2) 200305500
的強度曝光7秒接著移開，然後在室溫下以ι〇毫瓦/平方公分 再曝光1小時並在140Ό下靜置在黑暗中16小時。以此方式得 到的該等透鏡具有光學及機械特性。 在聚合製程期間，該混合物展現約7%的收縮。使用這樣 的反應混合物，該非球面鑄模必須以一反覆的製程校正以 得到預期形狀的透鏡。 報據本發明之實施例 在上文之比較實施例中所述的一般熟悉的光學印模方法 被使用，除 了使用的反應混合物是一在 2,2-bis(4-(glycidyloxy)phenyl)propane 中具有 4.75% 的 diphenyliodoniumhexafluoroarsenate 和 0.25% 的惹（anthracene)的 溶液之外。此混合物然後在室溫下以100毫瓦/平方公分的強 度曝光7秒接著移開，然後在室溫下以1〇毫瓦/平方公分再曝 光1小時’並在110 C下靜置在黑暗中8小時。以此方式得到 的該等透鏡具有光學及機械特性。 在聚合製程期間，該混合物展現約2,3%的收縮。使用這 樣一種含有一包含至少兩種陽離子上可聚合的環乙醚基團 之化合物的反應混合物，就不需要，或幾乎不需要，像在 該比較實施例中所使用的反應混合物一般校正該非球面鑄 模以求得到預期形狀的透鏡。此有利的結果對於在從該鑄 模移出之後，幾乎沒有發生任.何應力緩和此一事實有所助 益。此非常小程度的應力緩和’與在該比較實施例中所使 用的反應混合物相較，根據本申請人，對降低收縮量和延 缓凝膠作用的組合是有貢獻的。 -12- 200305500
製備該等透鏡的設備較佳者應包含在固化製程期間可讓 至少一個鑄模在軸方向上移動，如在美國專利第4,477,328 號中所揭示者，或在固化期間可執行對單體的補充5如在 美國專利第4,812,346號中所揭示者。
-13 -

Claims (1)

  1. 200305500 拾、申請專利範圍 1種製備-印模的方法，該方法包含在 〈前鑄模和一具有預成形的表面之 了來合樹脂組合物，進行-固化處理以 移出以此方式製得的印冑，該印模含有 μ蝻~模之表面形狀和該後鑄模之表 其上，其特徵在於該固化處理係_ uv光 ，用，所使用的樹脂組合物係一含有至 可。聚合的環乙醚基團的化合物，其只顯 的轉化時才有發生凝膠作用的徵兆 麵模中於發生有關固化條件下達到。 I ::請專利範圍第1項之方法，其特徵在 運 步包含一反應稀釋液。 3 :申請專利範圍第“項之方法，其特徵 由下列通式來表示： 一具有預成形的 後鑄模間提供一 及從該等 一固態主 面形狀被 起始陽離 少兩個陽 示在至少 ，轉化可 鑄模中 體，其 重現在 子聚合 離子上 已發生 以在該 於該樹脂組合物 在於該化合物係
    (Ri)c—〇 - (R2)n-Z 其中：、-so2·、_ch2- …-O-C(二〇)_〇_ x二鹵素或CH3， Ri、CH2-、-C(CH3)2-， •c(cp3v _c(ch3)2-、-c(=0)-、 200305500 轉專零屬· R2=-OCH2CH2- - -OCCH3HCH2- > -OCH2CCH3H- > -OCH2CHOHCH2- ^ Rs Z = -CH2-C-[CH2]p —j， R3=H、CnH2n+1， n=大於等於1的整數， p二 1-4， m、a、b、c每一個都是範圍在〇·4的整數。 4.如申請專利範圍第1_2項之方法，其特徵在於該化合物係 選自1，2,7,8-雙環氧辛烷、3,4_環氧環己基甲基-3，，4，·環氧 每基％己燒羧酸酿、雙_(3,仁環氧環己基甲基）己二酸酯、 雙_(3,4_環氧冬甲基環己基甲基）己二酸酯以及Ci2-Ci4•烷 基甘油醚和其相對應的氧雜環丁烷化合物，特別是環氧 丙烷化合物是1，4-雙[(3-乙基_3_氧雜環丁烷基甲氧基）甲 基]苯。 5如申請專利範圍第1-4項之方法，其特徵在於用來做為該 反應稀釋液者係由-化合物所構成，其係選自τ基甘油 醚庚基甘油醚、辛基甘油醚、烯丙基甘油醚、對-三級 -丁基笨基甘油醚、苯基甘油醚、甲酚甘油醚、Μ-丁二 醉炙二甘油醚、新戊二醇之二甘油醚、聚丙二醇之二甘 油酸、乙烯基二氧環己烷、rec〇rc_丨之二甘油醚、聚丙 一％ <二甘油醚以及亞油酸二聚物之二甘油醚以及其對 200305500
    應的氧雜環丁烷化合物。 6 —種藉由對一含有至少兩種陽離子上可聚合之環乙醚美 團的化合物進行UV光起始陽離子聚合而得之印模，哕化 合物直到至少已發生30%的轉化時才會產生凝膠現象， 轉化可以在該鑄模中於發生有關固化條件下達 * 右需 要的話在一反應稀釋液的存在下。 7如申請專利範圍第6項之印模，其特徵在於此印模在至6 一侧上含有一表面凹凸不平的結構，該表面凹凸不平的 結構必須符合對形狀之必要精確度觀點的高標準（次微 米）。 " 8如申請專利範圍第6-7項之印模，其特徵在於得到的印模 係一光學構件。 9如申請專利範圍第8項之印模，其特徵在於所得到的光學 構件係一（非）球狀透鏡、一透鏡陣列、一棱鏡、一 %閘 或其他光學應用上表面凹凸不平的結構、或其組合物。 10.如申請專利範園第6_9項之印模，其特徵在於該化合物係 由下列通式來表示： (X)a (X)b Z - (R2)m~ 〇〜(Rj)
    ⑺1
    (RDc— Ο - (R2)n - Z 其中： Y二0…S〇2_、_ch2_、_c(cf3)2-、_C(CH3)2_、_c卜0) -0-C(=0)_、-〇_c㈣)办， 2〇〇3〇55〇〇
    鹵素或CH3， Ri = -CH2-、_C(CH3)2-， R2&OCH2CH2-、-〇cch3hch2-、-och2cch3h-、-och2chohch2-， Rs z = -CH2.C-[CH2]p
    、CnH2n+1， n==大於等於l的整數， p=l-4， a、D、c母一個都是範圍在0-4的整數。 11.如申请專利範圍第6_1〇項之印模’其特徵在於該化合 係k自1，2,7,8-雙裱氧辛垸、3,4_環氧環己基甲基_3，,4，_ 氧I基％己烷焱酸酯、雙_(3,4_環氧環己基甲基）己二i 酯、雙-(3,4-環氧_6_甲基環己基甲基）己二酸酯以 ^2_C14_烷基甘油醚和其相對應的氧雜環丁烷化合物，！ 別是環氧丙燒化合物是M雙[(3_乙基_3_氧雜環丁燒 甲氧基）甲基]苯。 12如申请專利範圍第 該反應稀釋液者係 油醚、庚基甘油_ 三級-丁基苯基甘油 丁 一醇之二甘油_ 6- 11項之印模，其特徵在於用來做為 由一化合物所構成，其係選自丁基甘 、辛基甘油醚、烯丙基甘油醚、對_ 醚、苯基甘油醚、甲酚甘油醚、 、新戊二醇之二甘油醚、聚丙二醇之 -4- 200305500
    二甘油醚、乙婦基二氧環己燒、recorcinol之二甘油醚、 聚丙二醇之二甘油醚以及亞油酸二聚物之二甘油醚以及 其對應的氧雜環丁烷化合物。 200305500 陸、（一）、本案指定代表圖為：第_圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 柒、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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