CN102272887A - 光固化性转印片、以及使用其的凹凸图案的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光固化性转印片,其为在纳米压印加工法中,可有利地用于中间压模的制作的光固化性转印片,该光固化性转印片与此时所使用的具有微细凹凸图案的模具的剥离性、以及与从该中间压模转印凹凸图案而得到的产品的光固化树脂的剥离性良好,且,与基材薄膜的密合性良好;进而提供使用了该光固化性转印片的形成微细的凹凸图案的方法。光固化性转印片(10),其特征在于,其为具有可通过加压变形的由光固化性组合物形成的光固化性转印层(11)的光固化性转印片(10),其中,前述光固化性组合物作为润滑剂含有有机硅系树脂和/或含氟原子的烯属化合物,光固化性转印层(11的表面能超过20mN/m、不足30mN/m。进而,提供使用了该光固化性转印片10的形成凹凸图案的方法。

Description

光固化性转印片、以及使用其的凹凸图案的形成方法
技术领域
本发明涉及可有利地用于制造电子器件、光学部件、存储介质等的光固化性转印片、以及使用其的凹凸图案的形成方法,特别涉及微细加工技术的纳米压印。
背景技术
使用光或电子射线的微细加工技术的进展显著,用光实现了100nm的加工,用电子射线实现了10nm的加工。然而,由于这些微细加工装置昂贵,因此需要更廉价的加工技术。根据这种目的,正在逐步确立通过纳米压印技术(nano-imprinttechnology)来在硅基板等上形成所需的电路图案等的方法。与以往的冲压技术(press technology)相比,纳米压印技术是用于实现更微小的结构的微细加工技术。该技术本身没有分辨率的界限,分辨率是由模具(即mold)的制作精度来决定的。因此,只要能制作模具,即可通过与现有的照相平版法相比更容易且廉价得多的装置来形成极微细结构。
纳米压印技术根据被转印的材料大致分为两类。一类是将被转印的材料加热,通过模具(mold)来使之塑性变形,然后冷却来形成图案的热纳米压印技术。另一类是在基板上在室温下涂布液态的光固化性树脂,然后将光透过性的模具按压在树脂上并照射光,从而使基板上的树脂固化来形成图案的光纳米压印技术。尤其是光纳米压印技术可以在室温下形成图案,因此不容易因由热导致的基板、模具之间的线性膨胀系数差而产生变形,可以形成高精度的图案,其作为半导体等的光刻技术的替代技术而受到关注。
虽然通过纳米压印可以廉价地进行图案成形,但树脂容易附着在作为母压模(mother stamper)的模具(mold)上,在附着有树脂时,极难维修该模具。模具(mold)非常昂贵,因此从制造整体来看在很多情况下称不上廉价。
专利文献1(日本特开2007-165812号公报)中公开了基于两道工序的压印法。即,在第一工序中,在具有形成了微米级或纳米级的微细凹凸图案的表面的模板(上述母压模的反转物)上,以表面与表面正对接触的方式放置热塑性聚合物等塑性聚合物箔(plasticity polymer foil),进行压印处理,从而在聚合物箔的表面形成模板表面的图案的反转图案。接着,在第二工序中,对所得聚合物压模(中间压模)实施与上述同样的处理,在另一塑性聚合物箔的表面形成第二反转拷贝(与模板相同的图案)。
该方法中,产品使用中间压模来成型,因此不会使母压模(模板)产生严重损伤。然而,虽然由于在中间压模的制作中使用热塑性聚合物而可以使用大范围的各种各样的聚合物,但反之,存在的不利有:成型需要加热、冷却这样的大量能量,而且成型时间需要1分钟以上的长时间。因此,在连续制造时难以缩短生产节拍时间(tact time,处理所需的时间)。
另外,专利文献1中记载了在中间压模制作时组合使用光固化性树脂的例子,但由于光固化性树脂是液态物,因此操作性差,另外固化收缩、厚度不均匀等也大,因而无法实现包括上述缩短生产节拍时间等在内的生产率的提高。进而,存在如下问题:与母压模的剥离性低,以及,与从中间压模转印凹凸图案得到的产品、即固化了的紫外线固化树脂的剥离性低。
另一方面,专利文献2中公开了如下方法:在制作由紫外线固化树脂形成的中间压模时,在基材薄膜上的紫外线固化树脂中添加内部固化型有机硅树脂,从而改善剥离性的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-165812号公报
专利文献2:日本特开平9-63130号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,专利文献2的紫外线固化树脂也是液态物,无法解决上述的操作性差、固化收缩等问题。此外,在添加有机硅树脂时,如果添加量少,则无法发挥剥离性改善效果,如果添加量多,则无法保持与基材薄膜的密合,因此,未必能说是充分的方法。
通过本发明人等的研究可知,关于操作性等问题,作为转印材料,通过代替紫外线固化性树脂而使用片状的光固化性树脂(即光固化性转印片),操作性、固化收缩等得到了改善。但,如上所述,关于剥离性改善等问题,仅通过添加有机硅树脂是说不上充分的。
因此,本发明的目的在于,提供一种光固化性转印片,其为在制作电子器件、光学部件、存储介质等中有用的纳米压印加工法中,可有利地用于中间压模的制作的光固化性转印片,该光固化性转印片与此时所使用的具有微细凹凸图案的模具的剥离性、以及与从该中间压模转印凹凸图案而得到的产品的光固化性树脂的剥离性良好,且,与基材薄膜的密合性良好。
进而本发明的目的在于,提供使用上述光固化性转印片形成微细的凹凸图案的方法。
用于解决问题的方案
上述目的通过一种光固化性转印片而实现,该光固化性转印片的特征在于,其为具有可通过加压变形的由光固化性组合物形成的光固化性转印层的光固化性转印片,其中,前述光固化性组合物作为润滑剂含有有机硅系树脂和/或含氟原子的烯属化合物,光固化性转印层的表面能超过20mN/m、不足30mN/m。由此,可制成一种光固化性转印片,其与模具的剥离性良好,在作为中间压模使用时,与转印凹凸图案得到的产品的光固化树脂的剥离性也良好,且光固化性转印片对基材薄膜的密合性良好。
这里,表面能是指如下的值:从通过接触角仪(Drop-master(协和界面公司制造)、标准溶剂:水、1-溴化萘、二碘甲烷)测得的接触角的数值,根据基于北崎、畑的扩展Fowkes式的几何学平均法进行分析(北崎宁昭、畑敏雄等、日本接着協会誌、第8卷(3)131-141页(1972年))而求得的值。
本发明的光固化性转印片的优选的实施方式如下。
(1)前述有机硅系树脂为改性聚硅氧烷。
(2)改性聚硅氧烷为含有(甲基)丙烯酰基的聚硅氧烷。
(3)前述含氟原子的烯属化合物为氟代(甲基)丙烯酸酯类。
(4)在前述光固化性转印层的一侧的表面具备具有易粘接层和透明薄膜的易粘接薄膜,且该易粘接层被设置成与光固化性转印层接触。
(5)前述透明薄膜为聚酯薄膜。
(6)前述易粘接层含有选自聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸类树脂中的至少一种树脂。
此外,上述目的还可通过包括下述工序的凹凸图案的形成方法来实现:
工序(1),将表面具有微细的凹凸图案的模具的表面载置于本发明的光固化性转印片的转印层,使得该模具的凹凸图案面与该转印层的表面接触,并按压,从而形成转印层的表面沿凹凸图案表面密合的层叠体;
工序(2),通过紫外线照射来使带有模具的层叠体的转印层固化;和
工序(3),通过除去模具,在该转印层的表面形成微细的反转凹凸图案。
该方法中,由于使用本发明的光固化性转印片来转印模具的表面的微细的凹凸图案,因此光固化性转印片与模具的剥离性良好,转印层的一部分不会附着在模具上,可在转印层上形成没有缺陷的反转凹凸图案。此外,由此,可无损伤地使用昂贵的模具。
进而,还可通过包括下述工序的凹凸图案的形成方法来实现:
工序(4),将通过上述的方法形成了前述模具的凹凸图案的反转凹凸图案的光固化性转印片(中间压模)的微细的反转凹凸图案的表面载置于形成在基板上的由光固化性树脂组合物形成的光固化性树脂层,使得中间压模的反转凹凸图案面与光固化性树脂层的表面接触,并按压,从而形成光固化性树脂层的表面沿反转凹凸图案表面密合的层叠体;
工序(5),通过紫外线照射来使带有中间压模的层叠体的光固化性树脂层固化;和
工序(6),通过除去中间压模,在光固化性树脂层的表面形成与前述模具相同的微细的凹凸图案。
该方法中,由于将形成了模具的反转凹凸图案的本发明的光固化性转印片作为中间压模使用,将微细的凹凸图案转印到形成在基板上的光固化性树脂层,因此,中间压模与固化了的光固化性树脂层的剥离性良好,光固化性树脂层的一部分不会附着于中间压模,可形成没有缺陷的与模具同样的凹凸图案。
本发明的凹凸图案的形成方法的优选的实施方式如下。
(1)前述光固化性树脂组合物是液态的。本发明的方法中,即便为液态的光固化性树脂组合物,其剥离性也良好,是有效的。
(2)前述模具为压模。本发明的方法对于使用了用于纳米压印加工法中的压模的凹凸图案的形成是有效的。
发明效果
本发明的光固化性转印片为如下的光固化性转印片:由于其光固化性转印层与具有微细凹凸图案的压模等模具的剥离性、以及与产品的固化了的光固化性树脂的剥离性良好,且与基材薄膜的密合性良好,因此,可照原样地转印模具的图案,不会因树脂的附着而损伤模具,且膜自支撑性优异。因此,使用本发明的光固化性转印片的、光纳米压印加工法等微细的凹凸图案的形成方法,可照原样地形成模具的图案,不会损伤昂贵的压模。此外,光固化性转印片的膜自支撑性良好,因此片的处理性优异,通过缩短连续制造时的生产节拍时间(tacttime,处理所需的时间),可提高生产率、可实现降低成本。
因此,通过本发明的凹凸图案的形成方法,通过本发明的凹凸图案的形成方法,可以有利地得到电子显示器肋(displayrib)、电子器件(光刻、晶体管)、光学部件(微透镜阵列、波导、滤光器、光子晶体)、生物关联材料(DNA芯片、微型反应器)、存储介质(晶格介质(patterned media)、DVD)。
附图说明
图1为示出本发明的光固化性转印片的代表例的剖面示意图。
图2为示出本发明的微细凹凸图案形成方法的代表例的剖面示意图。
图3为示出本发明的微细凹凸图案形成方法的代表例的剖面示意图(从图2继续进行的情形)。
图4为示出根据本发明的微细凹凸图案的连续形成方法的代表例的剖面示意图。
附图标记说明
10、30    光固化性转印片
11、31    光固化性转印层
11c、31c  光固化性转印层(固化后)
12、32    透明薄膜
12a       易粘接层
12b       聚合物薄膜
13、33    剥离片
14        压模
15、40    基板
16、41    光固化性树脂层
20        中间压模
34        压模部
35、45    UV透射型压合部
36a       输送辊
36b、36f  卷取辊
36c、36d、36e导向辊
37、47     UV灯
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的实施方式。
图1为示出本发明的光固化性转印片10的实施方式的代表例的剖面图。在光固化性转印层11的一侧的表面设置有由具有易粘接层12a的聚合物薄膜12b构成的透明薄膜12,并且在另一侧的表面设置有剥离片13。透明薄膜12通过易粘接层12a而强力粘接于光固化性转印层11。因此,易粘接层12a显示与光固化性转印层11、固化后的光固化性转印层11和聚合物薄膜12b的优异粘接性。另外,通过聚合物薄膜12b,可赋予光固化性转印片10和固化后的光固化性转印片10以膜自支撑性。剥离片13是用于保护光固化性转印层的片,可以没有该剥离片,但在超长片中使用时等在处理性方面优选设置该剥离片。剥离片一般是在塑料片上设置剥离层而得到的,剥离层以与光固化性转印层11的表面接触的方式设置,通常在使用时除去。
本发明的光固化性转印层11为通过加压容易变形的层,且固化后与模具的剥离性优异,在作为中间压模使用时,与转印凹凸图案得到的产品的光固化性树脂的剥离性也优异,且与透明薄膜12的密合性良好,使得可通过按压模具(优选为压模)的微细凹凸图案表面而精确地转印。即,光固化性转印层11由光固化性组合物(通常包含聚合物和具有光聚合性官能团的反应性稀释剂)形成,作为润滑剂含有有机硅系树脂和/或含氟原子的烯属化合物,且,光固化性转印层11的表面能超过20mN/m、不足30mN/m。由此,可制成如下的适合的光固化性转印层11,虽然固化的光固化性转印层11的表面容易与模具剥离,从而在作为中间压模使用时,成为容易与转印凹凸图案而得到的产品的光固化性树脂剥离的状态,但是其也维持着与透明薄膜12高的密合性。光固化性转印层11的表面能为20mN/m以下时,与透明薄膜12的密合性不充分,作为中间压模使用时,会排斥掉产品的光固化性树脂,凹凸图案的转印变不充分。另一方面,表面能为30mN/m以上时,与模具的剥离性、与产品的光固化性树脂的剥离性变不充分。
本发明中,光固化性组合物由如下物质构成:聚合物、具有光聚合性官能团(一般为碳-碳双键基团、优选为(甲基)丙烯酰基)的反应性稀释剂(单体和低聚物)、光聚合性引发剂、作为润滑剂的有机硅系树脂和/或含氟原子的烯属化合物、以及根据期望的其他添加剂。
作为光固化性组合物的聚合物,优选含有玻璃化转变温度(Tg)为80℃以上的聚合物。由此,模具的微细凹凸图案可以容易地转印,固化也可以高速进行。另外,由于固化得到的形状也具有高Tg,因此其形状不会变化而可长期维持。作为玻璃化转变温度为80℃以上的聚合物,具有聚合性官能团时,可以与反应性稀释剂反应,有利于固化的高速化。另外,通过具有羟基,通过使光固化性转印层11含有二异氰酸酯,可以使聚合物少量交联,特别有利于形成可大幅度抑制转印层渗出、层厚变化的层。二异氰酸酯对于无羟基的聚合物也有一定程度的效果。
光固化性组合物中作为润滑剂而添加的有机硅系树脂,只要是可调整光固化性转印层11的表面能的物质,则可以是任何物质。例如,可列举非改性或改性聚硅氧烷。为了可减少从光固化性成分的渗出(bleed),优选改性聚硅氧烷。作为非改性聚硅氧烷的例子,可列举二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氢硅油。此外,作为改性聚硅氧烷的例子,有上述聚硅氧烷的、在侧链、两末端或一末端具有官能团的物质,作为该官能团的例子,可列举氨基、环氧基、脂环式环氧基、甲醇基、巯基、羧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基。改性聚硅氧烷当中,特别是优选丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基改性聚硅氧烷。此外(甲基)丙烯酰基可以通过聚环氧烷与聚硅氧烷结合。
作为润滑剂而添加的含氟原子的烯属化合物,只要是可调整光固化性转印层的表面能的物质,则可以是任何物质。从容易调整表面能的观点出发,优选氟代(甲基)丙烯酸酯类。作为氟代(甲基)丙烯酸酯类的例子,可列举2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基丙烯酸酯、1H,1H,5H-八氟戊基丙烯酸酯、1H,1H,5H-八氟戊基甲基丙烯酸酯等。
这些润滑剂可单独或将多种组合使用。
为了将光固化性转印层11的表面能调整为超过20mN/m、不足30mN/m,可根据润滑剂的种类来适当调整润滑剂的添加量。
表面能如下求得。即,通过接触角仪(Drop-master(协和界面公司制造),作为标准溶剂使用水、1-溴化萘、二碘甲烷来测定光固化性转印层的接触角。从所得数值,根据基于北崎、畑的扩展Fowkes式的几何学平均法进行分析(北崎、畑等、日本接着協会誌、第8卷(3)131-141页(1972年)),求出表面能。
即,使用上述文献中记载的标准溶剂的表面能数据(表1)和下述数学式1,算出标准物质和光固化性转印层的粘附功(work of adhesion)。
[表1]
Figure BPA00001400601400111
γ:表面能
γa:分散成分(非极性的润湿)
γb:偶极子成分(极性带来的润湿)
γc:氢键成分(氢键带来的润湿)
[数学式1]
WSL=γL(1+cosθ)
WSL:S(固体)、L(液体)间的粘附功
γL:液体的表面能
接着,由表1中记载的标准溶剂的γa、γb、γc和下述数学式2算出光固化性转印层的γa、γb、γc,通过下述数学式3算出光固化性转印层的表面能(γ)。
[数学式2]
W 12 = 2 γ a 1 · γ a 2 + 2 γ b 1 · γ b 2 + 2 γ c 1 · γ c 2
W12:物质1、2间的粘附功
γa 1:标准溶剂的γa、光固化性转印层的γa
γb 1:标准溶剂的γb、光固化性转印层的γb
γc 1:标准溶剂的γc、光固化性转印层的γc
[数学式3]
γ=γabc
本发明中,透明薄膜12的聚合物薄膜12b只要是有可用于本发明的光固化性转印片10的透明性、物性,则可使用任何物质。优选为聚酯薄膜。该聚酯为芳香族二羧酸或其酯形成性衍生物与二醇或其酯形成性衍生物合成的线性饱和聚酯。
作为这样的聚酯的例子,可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚(对苯二甲酸1,4-环己烷二甲酯)等,可以是这些共聚物或这些共聚物与作为副成分(不足50摩尔%)的其他树脂的混合物。这些聚酯当中,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯由于力学物性、光学物性等平衡良好而优选。特别是聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯,其在机械强度的大的程度、热收缩率的小的程度、加热时的低聚物产生量的少的程度等方面比聚对苯二甲酸乙二醇酯优异,是最优选的。
本发明中,透明薄膜12的易粘接层12a可以没有,但为了使聚合物薄膜12b与光固化性转印层11的密合性更牢固,优选设置易粘接层12a。易粘接层12a优选设置聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂中的一种或两种以上的混合物的易粘接层。
接着,参照附图来详细说明使用上述光固化性转印片10来形成本发明的微细凹凸图案的方法。一般,纳米压印加工法也可以如该微细凹凸图案的形成方法这样进行。
图2和图3为示出本发明的微细凹凸图案的形成方法的实施方式的代表例的剖面示意图。首先,从光固化性转印片10上除去剥离片13,使光固化性转印层11露出。光固化性转印层11粘接并固定在透明薄膜12的聚合物薄膜12b上的易粘接层12a上。以使其微细凹凸图案面与光固化性转印层11的表面相对的方式配置作为模具的压模14(图2(a))。接着,在光固化性转印层11上按压压模14,形成光固化性转印层11的表面沿压模14的凹凸图案的表面密合而成的层叠体(图2(b):以上工序(1))。光固化性转印层11根据需要而进行加热,以使按压能够进行。如能够在常温下按压则不需要加热。在该状态下,通过光(UV)照射光固化性转印层11来使其固化(工序(2))。边按压边进行光照射可以缩短生产节拍时间,因而优选。此后,将压模14从固化的光固化性转印层11c上除去(图2(c):工序(3))。这样,在光固化性转印层11上形成压模14的微细凹凸图案反转而成的凹凸图案。本发明的方法中,由于使用本发明的光固化性转印片10,因而可极为容易将压模14从固化的光固化性转印层11c除去,该转印层11的一部分也不会转移到压模14。因此,可形成没有缺陷的反转凹凸图案,也不会损伤压模14。
在将形成了上述的压模14的微细凹凸图案反转得到的凹凸图案的光固化性转印片10作为中间压模使用时,进而通过以下的工序,可在形成于基板15上的光固化性树脂层16的表面形成凹凸图案。
在基板15的表面涂布液态的光固化性树脂组合物,形成光固化性树脂层16。基板15可列举电子部件用的基板、在其上形成有规定的线路图案的基板等。可列举例如,硅晶片、铜、铬、铁、铝等金属制基板、玻璃基板等。
以使得其凹凸图案面与光固化性树脂层16的表面相对的方式,配置上述得到的、在透明薄膜12上具有形成了压模14的微细的凹凸图案反转得到的凹凸图案面的光固化性转印层11c的中间压模20(图3(d))。接着,在光固化性树脂层16上按压中间压模20(图3(e):以上工序(4))。光固化性树脂层16根据需要而进行加热,以使得按压能够进行。如能够在常温下按压则不需要加热。在该状态下,通过光(UV)照射光固化性树脂层16来使其固化(工序(5))。边按压边进行光照射可以缩短生产节拍时间,因而优选。此后,将中间压膜20从形成了凹凸图案面且固化了的光固化性树脂层16上除去(图3(f):工序(6))。由此,在光固化性树脂层16上形成与压模的微细凹凸图案相同的图案的微细凹凸图案。本发明的方法中,由于将本发明的光固化性转印片10用于中间压模20,因而可极为容易将中间压模20从光固化性树脂层16剥离,光固化性树脂层16的一部分也不会转移到中间压模20。因此,可在光固化性树脂层16的表面形成没有缺陷的凹凸图案。
光固化性树脂层16可通过具有与光固化性转印片10同样的加压变形性的光固化性组合物形成,但从可在基板15上涂布成薄膜的角度出发,优选液态的光固化性树脂组合物。特别是在本发明的方法中,使用本发明的光固化性转印片,因而与液态的光固化性树脂组合物的剥离性得到改善,是有效的。
通常,重复工序(1)~(6)来形成具有微细凹凸图案的光固化性树脂层,但也可使用中间压模20制成多个具有微细凹凸图案的光固化性树脂层。即,在进行工序(1)~(3)后,可重复进行工序(4)~(6)。
上述当中,对使用压模作为模具进行了说明,但其他的模具也可同样进行。从对转印微细凹凸图案有利的角度出发,作为模具优选用于纳米压印加工法等中的压模。可以是任何材质,可优选使用镍、钛、硅、石英等。特别优选镍。
图4为显示连续进行本发明的凹凸图案形成方法的实施方式的代表例的剖面示意图。首先,由输送辊36a输出光固化性转印片30,剥离片33经由导向辊36c被卷到卷取辊36b上而被除去。粘接固定在透明薄膜32(聚合物薄膜及其上具有的易粘接层)上的光固化性转印层31露出,经由导向辊36d沿箭头方向输送,在到达具有微细的凹凸图案的压模部34、和具备UV灯37的上下运动的UV透射型压合部35之间时,输送停止,UV透射型压合部35向下方移动并压下透明薄膜32,将光固化性转印层31按压到压模部34。在按压后或与按压同时用UV灯37光照射,光固化性转印层31固化。其后,在UV透射型压合部35向上方移动的同时,固化的光固化性转印层31c从压模部34剥离,在光固化性转印层31c的表面形成压模部34的微细的凹凸图案反转得到的凹凸图案(中间压模)。
粘接固定于透明薄膜32的光固化性转印层31c再次被输送,在到达涂布液态光固化性树脂组合物而形成了光固化性树脂层41的基板40、和具有UV灯47的上下运动的UV透射型压合部45之间时,输送再次停止。接着,UV透射型压合部45向下方移动,压下透明薄膜32,将光固化性转印层31c按压于光固化性树脂层41。在按压后或与按压同时用UV灯47光照射,光固化性树脂层41固化。其后,在UV透射型压合部45向上方移动的同时,固化的光固化性树脂层41从光固化性转印层31c剥离,在光固化性树脂层41的表面形成与压模部34同样的微细的凹凸图案,得到产品。粘接固定于透明薄膜32的光固化性转印层31c作为中间压模,进而连续进行同样的处理,从而可在多个光固化性树脂层上形成微细的凹凸图案。其后,粘接固定于透明薄膜32的光固化性转印层31c经由导向辊36e被卷到卷取辊36f。也可以不连续地进行从压模部34向光固化性转印层31的转印和从光固化性转印层31c向光固化性树脂层41的转印。例如,可以在用卷取辊36f卷取粘接固定于透明薄膜的光固化性转印层31c之后,适当作为中间压模使用,向光固化性树脂层41转印来进行产品制造。
构成本发明的光固化性转印片的透明薄膜的聚合物薄膜中优选使用的聚酯可以是均聚物,也可以是将第三成分共聚而成的共聚物,优选均聚物。在聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯时,作为共聚物,与间苯二甲酸共聚的聚对苯二甲酸乙二醇酯是最适合的。该间苯二甲酸共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯优选具有5摩尔%以下的间苯二甲酸。在聚酯中,除间苯二甲酸以外的共聚成分或共聚醇成分在不损害其特性的范围例如可以以相对于全部酸成分或全部醇成分为3摩尔%以下的比例共聚。作为共聚酸成分的例子,可列举出邻苯二甲酸(phthalic acid)、2,6-萘二甲酸等芳香族二羧酸,己二酸、壬二酸、癸二酸、1,10-癸二酸等脂肪族二羧酸等;另外,作为醇成分,可列举出1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇等脂肪族二醇,1,4-环己烷二甲醇等脂环族二醇等。这些可以单独使用或使用两种以上。
在聚酯为聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯时,使用萘二甲酸作为主要的二羧酸成分,并使用乙二醇作为主要的二醇成分。作为萘二甲酸,例如可列举出2,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸,在这些当中,2,6-萘二甲酸是优选的。在这里“主要”是指在本发明的薄膜的成分、即聚合物的构成成分中为全部重复单元的至少90摩尔%,优选为至少95摩尔%。
在为共聚物的情况下,作为构成共聚物的共聚成分,可以使用分子内具有2个成酯性官能团的化合物,作为这种化合物,例如优选使用草酸、己二酸、邻苯二甲酸、癸二酸、十二烷二羧酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、4,4’-联苯二羧酸、苯基茚满二羧酸、2,7-萘二甲酸、萘满二羧酸、十氢化萘二羧酸、二苯醚二甲酸等这样的二羧酸;对羟基苯甲酸、对羟基乙氧基苯甲酸等羟基羧酸;或丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、环己烷亚甲基二醇(cyclohexane methyleneglycol)、新戊二醇、双酚砜的环氧乙烷加成物、双酚A的环氧乙烷加成物、二乙二醇、聚环氧乙烷二醇等二醇。
这些化合物可以仅使用一种,也可以使用两种以上。另外,在这些当中,优选的是,作为酸成分,为间苯二甲酸、对苯二甲酸、4,4’-联苯二羧酸、2,7-萘二甲酸、对羟基苯甲酸,作为二醇成分,为1,3-丙二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、双酚砜的环氧乙烷加成物。
另外,聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯例如可以是用苯甲酸、甲氧基聚亚烷基二醇等单官能性化合物将末端的羟基和/或羧基的一部分或全部封端而得到的物质,也可以是用极少量的例如甘油、季戊四醇等之类的三官能以上的成酯性化合物在能够得到基本为线性的聚合物的范围内进行共聚而得到的物质。
本发明的聚酯可以通过现有公知的方法、例如如下方法来得到:由二羧酸与二醇的反应直接得到低聚合度聚酯的方法;使用现有公知的酯交换催化剂,例如含有钠、钾、镁、钙、锌、锶、钛、锆、锰、钴的化合物中的一种或两种以上来使二羧酸的低级烷基酯与二醇反应,然后在聚合催化剂的存在下进行聚合反应的方法。作为聚合催化剂,可以使用三氧化二锑、五氧化二锑这样的锑化合物,以二氧化锗为代表的锗化合物,钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四苯酯或它们的部分水解物,草酸钛氧铵、草酸氧钛钾、三乙酰丙酮钛这样的钛化合物。
在经由酯交换反应来进行聚合时,为了在聚合反应前使酯交换催化剂钝化,通常添加磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三正丁酯、正磷酸等磷化合物,从聚酯的热稳定性的观点来看,优选的是,按磷元素计的、在聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯中的含量为20~100ppm。
此外,聚酯可以在熔融聚合后将其切片,并在加热减压下或在氮气等惰性气流中进一步进行固相聚合。
在本发明中,优选的是,聚酯为具有90摩尔%以上、优选具有95摩尔%以上、进一步优选具有97摩尔%以上的对苯二甲酸乙二醇酯单元或2,6-萘二甲酸乙二醇酯单元的聚酯。聚酯的特性粘度优选为0.40dl/g以上,进一步优选为0.40~0.90dl/g。特性粘度低于0.40dl/g时,会经常发生工序中断。另外,高于0.9dl/g时,由于熔融粘度高而使得熔融挤出变得困难,聚合时间长而不经济,因而不优选。本发明的聚酯薄膜需要基本不含有颗粒。如果含有颗粒,则高透明性会受损,或表面会***糙。
本发明的聚酯薄膜在纵向的140g/mm2负载下在200℃下的尺寸变化率需要为-2~+2%。如果低于-2%或超过+2%,则在聚酯薄膜上层叠功能层时或在层叠之后层叠体会产生裂纹、或相反地产生皱纹,从而导致层叠体被破坏等而无法发挥充分的功能。在140g/mm2负载下在200℃下的尺寸变化率更优选为-1.5~+1.5%,进一步优选为-1~+1%,特别优选为-0.5~+0.5%。本发明的高透明性易粘接聚酯薄膜的雾度值优选为1.5%以下。进一步优选的雾度值为1.0%以下,特别优选为0.5%以下。
三维中心线平均粗糙度在两面均优选为0.0001~0.02μm,进一步优选为0.0001~0.015μm,更进一步优选为0.0001~0.010μm。尤其,如果至少单面的三维中心线平均粗糙度为0.0001~0.005μm,则层叠有功能层时功能层表面会变得极平坦,因而优选。至少单面的最优选表面粗糙度为0.0005~0.004μm。
本发明的透明薄膜的聚合物薄膜的厚度优选为1~500μm,更优选为3~400μm,进一步优选为6~300μm,特别优选为12~250μm。
本发明中,在上述透明薄膜的聚合物薄膜的表面设置易粘接层时,易粘接层特别是聚酯树脂与丙烯酸类树脂(优选具有噁唑啉基等官能团)的组合(A)、聚酯树脂与聚氨酯树脂(优选水溶性、水分散性聚氨酯)的组合(B)是优选的。
组合(A)的由聚酯树脂和具有噁唑啉基和聚氧亚烷基链的丙烯酸类树脂形成的易粘接层具有下述构成。
组合(A)的聚酯树脂优选为在水(也可以含有少量有机溶剂)中为可溶性或分散性的聚酯。作为这种聚酯树脂,由下述多羧酸或其成酯衍生物与多醇或其成酯衍生物得到的聚酯是优选的。
作为上述聚酯树脂的多羧酸成分,例如可列举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、己二酸、癸二酸、偏苯三酸、均苯四酸、二聚酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠。这些酸成分为两种以上的共聚聚酯是优选的。此外,在聚酯树脂中,如果是少量的话,则也可以含有马来酸、衣康酸等不饱和多羧酸成分或对羟基苯甲酸这样的羟基羧酸成分。
作为聚酯树脂的多醇成分,例如可列举出乙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、二甲苯二醇(xylene glycol)、二羟甲基丙烷、聚(环氧乙烷)二醇、聚(氧四亚甲基)二醇或它们的单体。
组合(A)的丙烯酸类树脂优选具有噁唑啉基和聚氧亚烷基链,特别优选在水(可以含有少量的有机溶剂)中为可溶性或分散性的丙烯酸类树脂。作为这种具有噁唑啉基和聚氧亚烷基链的丙烯酸类树脂,可举出以以下示出的单体为成分的树脂。
作为具有噁唑啉基的单体,可列举出2-乙烯基-2-噁唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-5-甲基-2-噁唑啉,可以使用它们中的一种或两种以上的混合物。在这些当中,2-异丙烯基-2-噁唑啉在工业上容易得到,是适宜的。通过使用具有噁唑啉基的丙烯酸类树脂,使得涂布层的内聚力提高,与转印层的密合性更为牢固。另外,作为具有聚氧亚烷基链的单体,可列举出对丙烯酸、甲基丙烯酸的酯部分加成聚氧亚烷基链而得到的单体。对于聚氧亚烷基链,可列举出聚氧亚甲基、聚氧亚乙基、聚氧亚丙基、聚氧亚丁基等。聚氧亚烷基链的重复单元优选为3~100。通过使用具有聚氧亚烷基链的丙烯酸类树脂,与不含有聚氧亚烷基链的丙烯酸类树脂相比,聚酯树脂与丙烯酸类树脂的相容性会提高,可以提高易粘接层的透明性。此外,聚氧亚烷基链的重复单元少于3时,聚酯树脂与丙烯酸类树脂的相容性会降低,易粘接层的透明性也会降低,大于100时,易粘接层的耐湿热性会不充分,在高湿度、高温下与转印层的密合性变差。
作为丙烯酸类树脂的其他共聚成分,例如可列举出以下单体。即,丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯(作为烷基,有甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基、环己基等);丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯等含羟基的单体;丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚等含环氧基的单体;丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、苯乙烯磺酸及其盐(钠盐、钾盐、铵盐、叔胺盐等)等具有羧基或其盐的单体;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺、N-烷基甲基丙烯酰胺、N,N-二烷基丙烯酰胺、N,N-二烷基甲基丙烯酰胺(作为烷氧基,有甲氧基、乙氧基、丁氧基、异丁氧基等)、丙烯酰基吗啉、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺等具有酰胺基的单体;马来酸酐、衣康酸酐等酸酐单体;乙烯基异氰酸酯、烯丙基异氰酸酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基三烷氧基硅烷、马来酸单烷基酯、富马酸单烷基酯、衣康酸单烷基酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、偏二氯乙烯、乙烯、丙烯、氯乙烯、醋酸乙烯酯、丁二烯等。
形成易粘接层的聚酯树脂在易粘接层中的含有比例优选为5~95重量%,特别优选为50~90重量%。形成易粘接层的具有噁唑啉基和聚氧亚烷基链的丙烯酸类树脂在涂布层中的含有比例优选为5~90重量%,特别优选为10~50重量%。如果聚酯树脂超过95重量%、或者具有噁唑啉基和聚氧亚烷基链的丙烯酸类树脂低于5重量,则有时涂布层的内聚力会降低,与转印层的粘接性会不充分,是不优选的。如果丙烯酸类树脂超过90重量%,则有时与聚酯薄膜的密合性会降低,与转印层的粘接性会不充分,是不优选的。
上述易粘接层中优选含有0.5~30重量%的脂肪族蜡,更优选含有1重量%~10重量%。如果该比例少于0.5重量%,则有时无法获得薄膜表面的润滑性,是不优选的。如果超过30重量%,则有时与聚合物薄膜的密合、与硬涂层、粘合剂等的易粘接性会不充分,是不优选的。
作为上述脂肪族蜡的例子,可列举出巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米糠蜡、树蜡、荷荷巴油、棕榈蜡、松香改性蜡、小冠巴西棕蜡、甘蔗蜡、梧牙草蜡、树皮蜡(bark wax)等植物系蜡,蜂蜡、羊毛脂、鲸蜡、虫白蜡、紫胶蜡等动物系蜡;褐煤蜡、地蜡、纯地蜡(ceresin wax)等矿物系蜡,石蜡、微晶蜡、凡士林等石油系蜡;费托合成蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚丙烯蜡等合成烃系蜡等。此外,由于与硬涂层、粘合剂等的易粘接性和润滑性良好,巴西棕榈蜡、石蜡、聚乙烯蜡是更优选的。特别是从环境问题、易处理性考虑,水分散体是更优选的。
易粘接层中优选含有0.1~20重量%的平均粒径0.005~0.5μm范围的填料。如果涂布层中的填料的含量少于0.1重量%,则有可能薄膜的润滑性不足,难以卷成卷状,如果超过20重量%,则有可能涂布层的透明性不足,无法用于显示器用途,是不优选的。
作为上述填料,例如可列举出碳酸钙、碳酸镁、氧化钙、氧化锌、氧化镁、氧化硅、硅酸钠、氢氧化铝、氧化铁、氧化锆、硫酸钡、氧化钛、氧化锡、三氧化二锑、炭黑、二硫化钼等无机微粒,丙烯酸系交联聚合物、苯乙烯系交联聚合物、有机硅树脂、氟树脂、苯并胍胺树脂、酚醛树脂、尼龙树脂、聚乙烯蜡等有机微粒等。在这些当中,为了避免水不溶性固体物质在水分散液中沉降,优选比重不超过3的超细颗粒。
在上述组合(A)的易粘接层的涂设中使用的涂布液优选以水溶液、水分散液或乳液等水性涂布液的形态使用。为了形成涂膜,根据需要,可以添加除前述组合物以外的其他树脂、例如抗静电剂、着色剂、表面活性剂、紫外线吸收剂等。尤其,通过添加润滑剂,可以使润滑性、抗粘连性更良好。
上述涂布液在聚酯薄膜上的涂布可以在任意阶段实施,优选在聚酯薄膜的制造过程中实施,进一步优选涂布于完成取向结晶化之前的聚酯薄膜。在此,完成结晶取向之前的聚酯薄膜包括未拉伸薄膜、使未拉伸薄膜沿纵向或横向中的任意一个方向进行了取向的单轴取向薄膜、以及沿纵向和横向这两个方向进行了低倍率拉伸取向的薄膜(在最终沿纵向或横向进行再拉伸而完成取向结晶化之前的双轴拉伸薄膜)等。其中,优选的是,将上述组合物的水性涂布液涂布于未拉伸薄膜或沿一个方向进行了取向的单轴拉伸薄膜,在该状态下进行纵向拉伸和/或横向拉伸以及热定形。
在将涂布液涂布于薄膜时,优选的是,作为用于提高涂布性的预处理,对薄膜表面进行电晕表面处理、火焰处理、等离子处理等物理处理,或者与组合物一起组合使用对该组合物为化学惰性的表面活性剂。
作为涂布方法,可以应用公知的任意涂布法。例如,可以单独或组合使用辊涂法、照相凹版涂布法、辊刷法(roll brushmethod)、喷涂法、气刀刮涂法、浸渍法、帘涂法等。
此外,关于组合(B)的聚酯树脂(优选为共聚聚酯树脂)和聚氨酯树脂(优选为水溶性、水分散性聚氨酯),单独使用共聚聚酯系树脂时,虽然与聚酯等聚合物薄膜的粘接性充分,但有时与转印层的粘接性差,单独使用聚氨酯系树脂时,虽然与转印层的粘接性优异,但有时与聚酯等的聚合物薄膜的粘接性差,优选组合使用。
组合(B)的共聚聚酯系树脂以二羧酸成分和支化的二醇成分为构成成分。作为前述支化的二醇成分,例如可列举出2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-异丙基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-正己基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-正丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-正己基-1,3-丙二醇、2,2-二正丁基-1,3-丙二醇、2-正丁基-2-丙基-1,3-丙二醇和2,2-二正己基-1,3-丙二醇。
上述支化的二醇成分在全部二醇成分中优选以10摩尔%以上的比例、进一步优选以20摩尔%以上的比例含有。作为除上述化合物以外的二醇成分,乙二醇是最优选的。如果是少量的话,可以使用二乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇或1,4-环己烷二甲醇等。
对于在共聚聚酯系树脂中作为构成成分含有的二羧酸成分,对苯二甲酸和间苯二甲酸是最优选的。如果是少量的话,可以加入其他二羧酸、特别是联苯二羧酸和2,6-萘二甲酸等芳香族二羧酸来进行共聚。除了前述二羧酸成分以外,为了赋予水分散性,优选以1~10摩尔%的范围使用5-磺基间苯二甲酸,例如可列举出磺基对苯二甲酸、5-磺基间苯二甲酸、4-磺基亚萘基间苯二甲酸-2,7-二羧酸和5-(4-磺基苯氧基)间苯二甲酸及其盐类等。
组合(B)中使用的聚氨酯树脂例如是含有封端型异氰酸酯基的树脂,可举出用亲水性基团将末端异氰酸酯基封闭(以下称为封端)了的热反应型的水溶性聚氨酯等。作为上述异氰酸酯基的封端剂,可列举出亚硫酸氢盐和含有磺酸基的酚类、醇类、内酰胺类、肟类以及活性亚甲基化合物类等。被封端了的异氰酸酯基会使聚氨酯预聚物亲水化或水溶性化。在薄膜制造时的干燥或热定形过程中,给予上述树脂热能时封端剂会从异氰酸酯基上脱离,因此上述树脂可将混合了的水分散性共聚聚酯树脂固定在其自交联而成的网络中,并且还与上述树脂的末端基等反应。在涂布液制备中树脂是亲水性的,因此耐水性差,但在涂布、干燥、热定形而完成热反应时,聚氨酯树脂的亲水基、即封端剂会脱离,因而可得到耐水性良好的涂膜。
在上述封端剂中,作为热处理温度、热处理时间适当且工业上广泛应用的封端剂,亚硫酸氢盐类是最优选的。作为上述聚氨酯树脂中使用的聚氨酯预聚物的化学组分,有下述化合物:(1)分子内具有2个以上活性氢原子的有机多异氰酸酯、或分子内至少具有2个活性氢原子的分子量200~20000的化合物;(2)分子内具有2个以上异氰酸酯基的有机多异氰酸酯;或者(3)与分子内至少具有2个活性氢原子的增链剂反应而得到的具有末端异氰酸酯基的化合物。
作为上述(1)的化合物,一般已知有在末端或分子中含有2个以上的羟基、羧基、氨基或巯基的化合物,作为特别优选的化合物,可列举出聚醚多醇和聚醚酯多醇等。作为聚醚多醇,例如有将环氧乙烷、环氧丙烷等环氧烷烃类、或氧化苯乙烯、还有表氯醇等聚合而得到的化合物、或者通过它们的无规聚合、嵌段聚合或与多醇的加成聚合而得到的化合物。
聚酯多醇和聚醚酯多醇一般为直链状或支链状。可以如下得到:使琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸和马来酸酐等多元的饱和或不饱和羧酸或者其羧酸酐等、与乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇和三羟甲基丙烷等多元的饱和和不饱和醇类、较低分子量的聚乙二醇和聚丙二醇等聚亚烷基醚二醇类、或这些醇类的混合物进行缩合,从而得到。
进而,作为聚酯多醇,也可以使用由内酯和羟基酸得到的聚酯类,另外,作为聚醚酯多醇,也可以使用将环氧乙烷或环氧丙烷等加成到预先制备的聚酯类上而得到的聚醚酯类。
作为上述(2)的有机多异氰酸酯,可列举出甲苯二异氰酸酯的异构体类,4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯类、苯二甲基二异氰酸酯等芳香族脂肪族二异氰酸酯类,异佛尔酮二异氰酸酯和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯等脂环式二异氰酸酯类,六亚甲基二异氰酸酯和2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯类,或者将这些化合物的单独一种或多种预先与三羟甲基丙烷等加成而得到的多异氰酸酯类。
作为上述(3)的至少具有2个活性氢的增链剂,可列举出乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇等二醇类,甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇等多醇类,乙二胺、己二胺和哌嗪等二胺类,单乙醇胺和二乙醇胺等氨基醇类,硫代二乙二醇等硫代二醇类,或水。
在合成聚氨酯预聚物时通常通过使用上述增链剂的一段式或多段式异氰酸酯加聚方法来在150℃以下、优选在70~120℃的温度下反应5分钟或几小时。如果异氰酸酯基与活性氢原子之比为1以上,则可以自由选择,需要使所得聚氨酯预聚物中残留有游离的异氰酸酯基。进而,游离的异氰酸酯基的含量为10重量%以下即可,而如果考虑到封端后的聚氨酯聚合物水溶液的稳定性,则优选为7重量%以下。
所得上述聚氨酯预聚物优选使用亚硫酸氢盐进行封端。将其与亚硫酸氢盐混合,边充分搅拌边反应约5分钟~1小时。反应温度优选为60℃以下。此后,用水稀释至适当的浓度来形成热反应型水溶性聚氨酯组合物。该组合物在使用时调整至适当的浓度和粘度,通常在加热至80~200℃左右时,封端剂的亚硫酸氢盐会离解,活性异氰酸酯基会再生,因此通过在预聚物的分子内或分子间发生的加聚反应,聚氨酯聚合物会生成,还具有与其他官能团发生加成的性质。
作为上述说明的含有封端型异氰酸酯基的树脂的一个例子,可代表性例示第一工业制药(株)制造的商品名ELASTRON,ELASTRON通过亚硫酸氢钠来封端异氰酸酯基,分子末端存在具有强亲水性的氨基甲酰磺酸酯基团,因此成水溶性。
将上述组合(B)中使用的含有支化的二醇成分的共聚聚酯树脂(a)和含有封端型异氰酸酯基的树脂(b)混合来制备涂布液时,树脂(a)与树脂(b)的重量比优选为(a)∶(b)=90∶10~10∶90,进一步优选为(a)∶(b)=80∶20~20∶80的范围。上述树脂(a)相对于固体成分重量的比例低于10重量%时,在聚合物薄膜上的涂布性不良,表面层与薄膜之间的粘接性会变得不充分。上述树脂(b)相对于固体成分重量的比例低于10重量%时,无法得到具有实用性的与转印层的粘接性。
上述组合(B)的涂布液优选为水性涂布液。在将该涂布液涂布于前述聚合物薄膜表面时,为了改善与薄膜的润湿性、均匀地涂布涂布液,可以添加所需量的公知的阴离子型活性剂和非离子型表面活性剂来使用。对于涂布液中使用的溶剂,在水的基础上,还可以混合乙醇、异丙醇和苄醇等醇类直至占全部涂布液的比例为低于50重量%。进而,如果低于10重量%,则可以在可溶解的范围内混合除醇以外的有机溶剂。其中,涂布液中,醇类与其他有机溶剂的总和低于50%。
如果有机溶剂的添加量低于50重量%,则涂布干燥时干燥性会提高,并且与仅使用水的情况相比,具有改善涂膜外观的效果。在50重量%以上时,溶剂的蒸发速度快,涂布过程中涂布液的浓度会发生变化,粘度上升而涂布性降低,因此有可能引起涂膜的外观不良,进而还可能有火灾等的危险性。
本发明的透明薄膜的易粘接层的厚度优选为0.01~0.3μm的范围,特别优选为0.02~0.2μm的范围。
作为形成本发明的光固化性转印片的光固化性转印层的光固化性组合物所含的聚合物(优选为玻璃化转变温度为80℃以上),可列举出丙烯酸类树脂、聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及其共聚物、聚氯乙烯及其共聚物、丁二烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、2-氯-1,3-丁二烯聚合物、氯化橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、环氧树脂、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、纤维素酯、纤维素醚、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛等。
在本发明中,从良好的转印性和优异的固化性的观点考虑,丙烯酸类树脂是优选的。如前所述,丙烯酸类树脂特别优选为具有聚合性官能团的丙烯酸类树脂或具有羟基的丙烯酸类树脂。另外,丙烯酸类树脂至少含有50质量%(特别是60~90质量%)的甲基丙烯酸甲酯的重复单元时,容易得到Tg80℃以上的丙烯酸类树脂,还容易获得良好的转印性、高速固化性,是优选的。作为具有这种官能团的丙烯酸类树脂,例如优选使用POREAS-7(大阪有机化学工业(株)制造)。
对于上述具有聚合性官能团的丙烯酸类树脂,一般具有聚合性官能团的丙烯酸类树脂为下述物质:为甲基丙烯酸甲酯、和醇残基为碳原子数2~10个的烷基的(甲基)丙烯酸酯的至少一种、和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物,并且为该缩水甘油基与具有聚合性官能团的羧酸反应而得到的物质;或者为甲基丙烯酸甲酯、和醇残基为碳原子数2~10个的烷基的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种、和具有聚合性官能团的羧酸的共聚物,并且为该羧酸基团与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯反应而得到的物质。
甲基丙烯酸甲酯以其重复单元形式优选在聚合物中含有50质量%以上(特别是60~90质量%)。通过与反应性稀释剂的适当组合,容易兼具良好的转印性和优异的固化性。作为醇残基为碳原子数2~10个(特别是3~5个)的烷基的(甲基)丙烯酸酯,可列举出(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等。(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯是优选的。另外,这种(甲基)丙烯酸酯以其重复单元形式在聚合物中一般优选含有5~30质量%,特别优选含有10~30质量%。(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或具有聚合性官能团的羧酸以其重复单元形式在聚合物中一般优选含有5~25质量%,特别优选含有5~20质量%。分别使具有聚合性官能团的羧酸或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯与所得共聚物的缩水甘油基或羧酸基反应。
上述具有羟基的丙烯酸类树脂一般为如下物质:甲基丙烯酸甲酯、和醇残基为碳原子数2~10个(特别是3~5个)的烷基的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种、和醇残基为具有羟基的碳原子数2~4个的烷基的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种的共聚物。甲基丙烯酸酯以其重复单元形式在聚合物中优选含有50质量%以上(特别是60~90质量%)。通过与反应性稀释剂的适当组合,容易兼具良好的转印性和优异的固化性。作为醇残基为碳原子数2~10个(特别是3~5个)的烷基的(甲基)丙烯酸酯,可列举出(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等。(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯是优选的。另外,这种(甲基)丙烯酸酯以其重复单元形式在聚合物中一般优选含有5~30质量%,特别优选含有10~30质量%。作为醇残基为具有羟基的碳原子数2~4个的烷基的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯,以其重复单元形式在聚合物中一般优选含有5~25质量%,特别优选含有5~20质量%。
前述具有聚合性官能团的丙烯酸类树脂例如可以如下制造。
通过溶液聚合法等公知的方法在自由基聚合引发剂和有机溶剂的存在下使一种或多种(甲基)丙烯酸单体(优选上述甲基丙烯酸甲酯、和醇残基为碳原子数2~10个的烷基的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种、和具有一个缩水甘油基和一个聚合性官能团的化合物(优选(甲基)丙烯酸缩水甘油酯)或具有聚合性官能团的羧酸进行反应,得到共聚物的含有缩水甘油基的丙烯酸类树脂(a)或含有羧基的丙烯酸类树脂(b)。(甲基)丙烯酸单体等单体类的配合比例优选相对于含有缩水甘油基的丙烯酸类树脂(a)或含有羧基的丙烯酸类树脂(b)的固体成分换算总量为10~45质量%。
接着,在所得含缩水甘油基的丙烯酸类树脂(a)中添加具有聚合性官能团的羧酸、或者在所得含羧基的丙烯酸类树脂(b)中添加具有一个缩水甘油基和一个聚合性官能团的化合物(优选甲基丙烯酸缩水甘油酯),根据需要进行加热,由此得到丙烯酸系光固化型树脂(A)或丙烯酸系光固化型树脂(B)。对于该配合比,优选以缩水甘油基与羧基的摩尔比为1/0.9~1/1的方式配合,更优选为1/1。缩水甘油基过剩时,在长期稳定性中有可能增稠、凝胶化,羧基过剩时,皮肤刺激性上升,操作性降低。进而,在1/1的情况下,无残留缩水甘油基,贮藏稳定性明显变好。反应可以在碱性催化剂、磷系催化剂等的存在下通过公知的方法来进行。
对于包含上述具有OH或聚合性官能团的丙烯酸类树脂的、可以作为构成能在本发明中使用的丙烯酸类树脂的主要成分来使用的(甲基)丙烯酸系单体,可举出丙烯酸或甲基丙烯酸的各种酯。作为丙烯酸或甲基丙烯酸的各种酯的例子,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯((甲基)丙烯酸酯表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。以下同样)、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯,(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯等(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯,2-甲氧基乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙氧基乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯等烷氧基烷氧基烷基(甲基)丙烯酸酯,甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丁氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯等烷氧基(多)烷二醇(甲基)丙烯酸酯,氧化芘(pyrenoxide)加成物(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯等二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯等。此外,还可以使用含有不饱和基团的芳香族化合物(例如苯乙烯)。
在本发明中,如前所述,作为丙烯酸系单体的主要成分,优选使用醇残基为碳原子数2~10个的烷基的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种和甲基丙烯酸甲酯。
本发明中,聚合物(优选玻璃化转变温度为80℃以上)的数均分子量优选为100000以上,特别优选为100000~300000,并且重均分子量优选为100000以上,特别优选为100000~300000。
进而,在本发明中,作为聚合物(优选玻璃化转变温度为80℃以上),也可以使用兼有羟基等含有活性氢的官能团和光聚合性官能团这两者的聚合物。作为这种反应性聚合物,例如为主要由前述丙烯酸系单体得到的均聚物或共聚物(即丙烯酸类树脂)、并且在主链或侧链上具有光聚合性官能团和含有活性氢的官能团的物质。因此,这种反应性聚合物例如可以如下得到:使甲基丙烯酸甲酯、和前述一种以上的(甲基)丙烯酸酯、和具有羟基等官能团的(甲基)丙烯酸酯(例如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯)共聚,使所得聚合物与异氰酸根合烷基(甲基)丙烯酸酯等的聚合物的官能团反应,并且与具有光聚合性基团的化合物反应,从而得到。此时,通过调节使用异氰酸根合烷基(甲基)丙烯酸酯的量以使得羟基残留,从而可得到具有光聚合性官能团和作为含有活性氢的官能团的羟基的聚合物。
或者在上述中,使用代替羟基具有氨基的(甲基)丙烯酸酯(例如(甲基)丙烯酸2-氨基乙酯),由此可以得到具有作为含有活性氢的官能团的氨基的、含有光聚合性官能团的聚合物。同样,也可以得到具有作为含活性氢的官能团的羧基等的、含有光聚合性官能团的聚合物。
在本发明中,经由氨基甲酸酯键来具有前述光聚合性官能团的丙烯酸类树脂也是优选的。
上述具有光聚合性官能团的聚合物一般优选含有1~50摩尔%、特别优选含有5~30摩尔%的光聚合性官能团。作为该光聚合性官能团,优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基,特别优选丙烯酰基、甲基丙烯酰基。
作为光固化性转印组合物所含的具有光聚合性官能团的反应性稀释剂(单体和低聚物)可列举以下物质。可列举例如,作为(甲基)丙烯酰基单体,(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯基氧基丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、2-乙基己基聚乙氧基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苯基氧基乙酯、三环癸烷单(甲基)丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠醇酯、丙烯酰基吗啉、N-乙烯基己内酰胺、(甲基)丙烯酸邻苯基苯基氧基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基-3-丙烯酰氧丙酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、新戊二醇二丙氧基二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二羟甲基二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酸缩水甘油酯、缩水甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三〔(甲基)丙烯酰氧乙基〕异氰脲酸酯、二(三羟甲基)丙烷四(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯单体类;
多元醇化合物和有机多异氰酸酯和含羟基的(甲基)丙烯酸酯的反应物的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯,其中,多醇化合物例如有乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,9-壬二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、三羟甲基丙烷、二乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、1,4-二羟甲基环己烷、双酚A聚乙氧基二醇、聚四亚甲基二醇等多醇类、前述多醇类与琥珀酸、马来酸、衣康酸、己二酸、氢化二聚酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等多羧酸或它们的酸酐类的反应物即聚酯多醇类;前述多醇类与ε-己内酯的反应物即聚己内酯多醇类;前述多醇类与前述、多羧酸或它们的酸酐类的ε-己内酯的反应物;聚碳酸酯多醇、聚合物多醇等;有机多异氰酸酯例如有甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二环戊二烯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4’-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,2’,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯等;含羟基的(甲基)丙烯酸酯例如有(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-苯基氧基丙酯、环己烷-1,4-二羟甲基单(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等;
双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应物即双酚型环氧(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯低聚物类等。这些具有可光聚合的官能团的化合物可使用一种或将两种以上混合使用。
本发明中,光固化性组合物的聚合物与反应性稀释剂的质量比优选20∶80~80∶20、特别优选30∶70~70∶30的范围。
作为光固化性组合物所含的光聚合引发剂,公知的任意光聚合引发剂均可以使用,理想的是,配合后的贮藏稳定性良好的物质。作为这种光聚合引发剂,例如可以使用苯乙酮系、苯偶酰二甲基缩酮等苯偶姻系、二苯甲酮系、异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮等噻吨酮系,作为其他的特殊物质,可以使用苯甲酰甲酸甲酯(methyl phenyl glyoxylate)。可特别优选列举出2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、二苯甲酮等。这些光聚合引发剂根据需要可以与4-二甲基氨基苯甲酸之类的苯甲酸系或叔胺系等的公知惯用的光聚合促进剂中的一种或两种以上以任意比例混合来使用。另外,也可以仅将光聚合引发剂的一种或两种以上混合来使用。光固化性组合物(不挥发成分)中一般优选含有0.1~20质量%、特别优选含有1~10质量%的光聚合引发剂。
在光聚合引发剂中,作为苯乙酮系聚合引发剂,例如可以使用4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基-二氯苯乙酮、4-叔丁基-三氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮、4-(2-羟基乙氧基)-苯基(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉基-1-丙酮等,作为二苯甲酮系聚合引发剂,可以使用二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等。
作为苯乙酮系聚合引发剂,特别优选2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉基-1-丙酮。作为二苯甲酮系聚合引发剂,优选二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯。另外,作为叔胺系的光聚合促进剂,可以使用三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、4,4’-二甲基氨基二苯甲酮、4,4’-二乙基氨基二苯甲酮、2-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(正丁氧基)乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯、4-二甲基氨基苯甲酸2-乙基己酯等。特别优选的是,作为光聚合促进剂,可列举出4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(正丁氧基)乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯、4-二甲基氨基苯甲酸2-乙基己酯等。
本发明中,作为可添加到光固化性组合物中的二异氰酸酯,可列举甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯、二环戊二烯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4’-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯。此外还可使用三羟甲基丙烷的TDI加成物等3官能以上的异氰酸酯化合物等多异氰酸酯。这些当中,优选三羟甲基丙烷的六亚甲基二异氰酸酯加成物。
本发明中,二异氰酸酯优选在光固化性组合物(不挥发成分)中含有0.2~4质量%、特别是0.2~2质量%的范围。在带来适当的交联以防止转印层的渗出的同时,还维持了压模等模具凹凸的良好的转印性。上述化合物与聚合物的反应在转印层形成后缓慢进行,在常温(通常为25℃)下、以24小时进行大幅度反应。可认为在制备转印层形成用的涂布液后直至涂布为止的期间反应也在进行。优选在形成转印层后、卷成卷状之前进行一定程度的固化,因此,可根据需要,在形成转印层时、或形成转印层之后、卷成卷状之前的期间加热来促进反应。
本发明中,光固化性组合物进而优选根据所需添加下述的热可塑性树脂和其他添加剂。
作为其他添加剂,可以添加硅烷偶联剂(粘接促进剂)。作为该硅烷偶联剂,有乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等,可以使用这些中的一种或将两种以上混合使用。相对于100质量份上述聚合物(固体成分),这些硅烷偶联剂的添加量通常为0.01~5质量份即足够。
另外,同样为了提高粘接性,可以添加含环氧基化合物。作为含环氧基化合物,可列举出三(2-羟乙基)异氰脲酸三缩水甘油酯、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苯酚缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丁基缩水甘油醚等。
另外,通过添加含有环氧基的分子量为几百到几千的低聚物、重均分子量为几千到几十万的聚合物,也可获得同样的效果。相对于100质量份上述聚合物(固体成分),这些含环氧基化合物的添加量为0.1~20质量份即足够,可以单独添加上述含环氧基的化合物中的至少一种或混合添加。
进而,作为其他添加剂,为了提高加工性、贴合等的加工性,可以添加烃树脂。在该情况下,所添加的烃树脂可以是天然树脂系,也可以是合成树脂系。天然树脂系可适宜地使用松香、松香衍生物、萜烯系树脂。在松香中,可以使用树胶系树脂(gum resin)、妥尔油系树脂、木质系树脂(wood resin)。作为松香衍生物,可以使用分别氢化、不均一化、聚合、酯化、金属盐化的松香。在萜烯系树脂中,可以使用α-蒎烯、β-蒎烯等萜烯系树脂,此外还可以使用萜烯酚醛树脂。另外,作为其他天然树脂,可适宜地使用达玛树脂、柯巴树脂(copal resin)、虫胶。另一方面,合成树脂系可适宜地使用石油系树脂、酚醛系树脂、二甲苯系树脂。在石油系树脂中,可以使用脂肪族系石油树脂、芳香族系石油树脂、脂环族系石油树脂、共聚系石油树脂、氢化石油树脂、纯单体系石油树脂、香豆酮-茚树脂。在酚醛系树脂中,可以使用烷基酚醛树脂、改性酚醛树脂。在二甲苯系树脂中,可以使用二甲苯树脂、改性二甲苯树脂。
上述烃树脂等树脂的添加量可适当选择,相对于100质量份上述聚合物(固体成分),优选为1~20质量份,更优选为5~15质量份。
除上述添加剂以外,本发明的光固化性组合物还可以含有少量的紫外线吸收剂、防老剂、染料、加工助剂等。另外,根据情况也可以含有少量的硅胶、碳酸钙等微粒等添加剂。
本发明中,光固化性转印层的频率1Hz的储藏弹性模量在25℃下优选为1×107Pa以下,特别优选为1×104~6×105Pa的范围。此外在80℃下优选为8×104Pa以下,特别优选为1×104~5×105Pa的范围。由此,可精确且迅速地进行转印。进而,本发明的光固化性转印层优选玻璃化转变温度为20℃以下。由此,可具有如下这样的挠性:其在所得光固化性转印层与压模等模具的凹凸面压合时,即便常温下也可紧密追随该凹凸面。特别是通过使玻璃化转变温度为15℃~-50℃、进而为0℃~-40℃的范围,追随性提高。玻璃化转变温度过高时,在贴附时需要高压力,导致操作性降低,此外玻璃化转变温度过低时,固化后得不到充分的硬度。
此外本发明中,光固化性转印层优选设计成300mJ/cm2的紫外线照射后的玻璃化转变温度为65℃以上。通过短时间的紫外线照射,可容易防止易于由转印中的残留应力导致产生的凹坑形状等下陷发生,可保持转印得到的凹坑形状等。
本发明的光固化性转印片,可以将上述的光固化组合物的构成成分混合均匀,用挤出机、辊等混炼,然后通过压延、辊、T模挤出、吹塑等成膜法来成膜为规定的形状,从而制造。优选在透明薄膜的易粘接层的表面成膜并形成光固化性转印层。更优选的本发明的光固化性粘接剂的制膜方法为如下方法:将各构成成分在良溶剂中混合溶解均匀,在精细地涂布有有机硅树脂、氟树脂的隔膜上通过流涂法、辊涂法、照相凹版辊涂法、迈耶绕线棒涂布法(Meyer bar method)、唇模涂布法(lip diecoating method)等将该溶液涂布在易粘接层上,干燥溶剂,从而成膜。
另外,光固化性转印片的厚度优选为1~1200μm、特别是5~500μm。特别优选为5~300μm(优选150μm以下)。如果薄于1μm,则密封性差,另一方面,如果超过1000μm,则所得成型体的厚度增加,有可能在成型体的存储、组装等方面产生问题。
光固化性转印层的厚度优选为1~300μm,特别优选为3~100μm。
构成本发明的光固化性转印片的光固化性转印层上设置剥离片时,剥离片通常在塑料薄膜上具有有机硅等表面张力低的剥离层。可列举例如,由具有羟基的聚硅氧烷与氢化聚硅氧烷的缩合反应产物形成的剥离层、或具有不饱和双键基(优选为乙烯基)的聚硅氧烷(优选为二甲基聚硅氧烷)与氢化聚硅氧烷(优选为二甲基聚硅氧烷)形成的剥离层等。
作为剥离片的塑料薄膜,例如可以使用以下述物质为主要成分的透明树脂薄膜:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂,尼龙46、改性尼龙6T、尼龙MXD6、聚邻苯二甲酰胺等聚酰胺系树脂,聚苯硫醚、聚硫醚砜等酮系树脂,聚砜、聚醚砜等砜系树脂,以及聚醚腈、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙酰纤维素、聚苯乙烯、聚氯乙烯等有机树脂。在这些当中,可以适宜地使用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的薄膜,特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。厚度优选为10~200μm,特别优选为30~100μm。
本发明的方法中,本发明的光固化性转印片优选经退火处理。退火处理优选如下进行:将转印片在30~100℃、特别是40~70℃的温度下,保管1小时~30天、特别是10小时~10天。转印片一般优选以卷状(卷起的状态)进行退火处理。可认为通过这种退火处理,会使得用于促进剥离片的剥离层剥离的成分(脱模成分)向光固化性转印层移动,从而可容易地除去压模。
本发明的方法中,将本发明的光固化性转印片作为中间压模形成凹凸图案的产品的光固化性树脂组合物可以使任何物质。特别是优选可用于纳米压印加工法的组合物。液态组合物时,粘度优选为10~10000cps。光固化性树脂组合物优选包含光固化性树脂和光引发剂的组合物。
作为光固化性树脂,可列举例如,聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、环氧树脂、酰亚胺系低聚物、多烯-硫醇系低聚物等。
聚氨酯丙烯酸酯例如通过如下获得:使六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯等二异氰酸酯类、和聚(环氧丙烷)二醇、聚(环氧丙烷)三醇、聚(氧四亚甲基)二醇、乙氧基化双酚A等多醇类、和丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、二甲基丙烯酸缩水甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯等丙烯酸羟基酯类进行反应而获得,是分子中作为官能团具有丙烯酰基和氨基甲酸酯键的物质。
作为聚酯丙烯酸酯,可列举例如,由邻苯二甲酸酐、和环氧丙烷、和丙烯酸形成的聚酯丙烯酸酯;由己二酸、和1,6-己二醇、和丙烯酸形成的聚酯丙烯酸酯;由偏苯三酸、和二乙二醇、和丙烯酸形成的聚酯丙烯酸酯等。
环氧丙烯酸酯是表氯醇等环氧化合物与丙烯酸或甲基丙烯酸反应而合成的物质,可列举例如,由双酚A、和表氯醇、和丙烯酸反应而合成的双酚A型环氧丙烯酸酯;由双酚S、和表氯醇、和丙烯酸反应而合成的双酚S型环氧丙烯酸酯;由双酚F、和表氯醇、和丙烯酸反应而合成的双酚F型环氧丙烯酸酯;由苯酚酚醛清漆、和表氯醇、和丙烯酸反应而合成的苯酚酚醛清漆型环氧丙烯酸酯等。
作为环氧树脂,可列举例如,双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂等双酚型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂;三苯酚甲烷三缩水甘油醚等芳香族环氧树脂、以及它们的氢化物、溴化物等。
作为光聚合引发剂(G),优选光自由基聚合引发剂和光阳离子聚合引发剂,作为光自由基聚合引发剂,可列举例如,4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮、α-羟基-α-α’-二甲基苯乙酮、甲氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮等苯乙酮衍生物;苯偶姻***、苯偶姻丙醚等苯偶姻醚系化合物;苯偶酰二甲基缩酮等缩酮衍生物;卤化酮、酰基氧化膦、酰基膦酸酯、2-甲基-1-[[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、2-苄基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰)2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(η5-环戊二烯基)-双(五氟苯基)钛、双(η5-环戊二烯基)-双[[2,6-二氟-3-(1H-吡啶-1-基)苯基]钛、蒽、苝、六苯并苯、并四苯、苯并蒽、吩噻嗪、黄素、吖啶、香豆满酮、噻吨酮衍生物、二苯甲酮、苯乙酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、异丙基噻吨酮等。作为光阳离子聚合引发剂,可列举例如,铁-丙二烯络合物化合物、芳香族重氮盐、芳香族碘鎓盐、芳香族硫鎓盐、鎓盐、吡啶鎓盐、铝络合物/硅烷醇盐、三氯甲基三嗪衍生物等。作为上述鎓盐、吡啶鎓盐的抗衡阴离子,可列举例如,SbF6-、PF6-、AsF6-、BF4-、四(五氟)硼酸盐、三氟甲烷磺酸盐、甲烷磺酸盐、三氟乙酸酯、乙酸酯、磺酸盐、甲苯磺酸盐、硝酸盐等。
光聚合引发剂(G)的添加量通常相当于光固化性树脂100重量份为0.1~15重量份,优选为0.5~10重量份。
上述光固化性树脂组合物中可添加反应性稀释剂,作为反应性稀释剂,可列举例如,1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸新戊二醇酯、丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸四氢糠醇酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯等。
上述光固化性树脂组合物中进而可根据需要添加通常所添加的光聚合引发助剂、热阻聚剂、填充剂、赋粘剂、触变赋予剂、增塑剂、着色剂等。
本发明的方法中,在将光固化性转印片和产品的光固化性树脂固化时,作为光源,可以采用在紫外~可见光区域发光的多种光源,例如可列举出超高压汞灯、高压汞灯、低压汞灯、化学灯、氙灯、卤素灯、水银卤素灯、碳弧灯、白炽灯、激光等。照射时间根据灯的种类、光源的强度而不能一概而论,为0.1秒钟~几秒钟左右,优选为0.5~几秒钟。紫外线照射量优选为300mJ/cm2以上。
此外,为了促进固化,可预先将层叠体升温至30~80℃、并对其照射紫外线。
以下示出实施例对本发明进一步详述。
实施例
[实施例1~3、比较例1~5]
<光固化性转印片的制作>
作为润滑剂,使用有机硅系树脂(X-22-1602(Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.制造:经由聚醚链具有甲基丙烯酰氧基的聚二甲基硅氧烷)、BYK-UV3500(BYK Japan KK制造:经由聚醚链具有丙烯酰氧基的聚二甲基硅氧烷)、和含氟原子的烯属化合物(V-3F(大阪有机化学公司制造:2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯)),作成调整了光固化性转印层的表面能的光固化性转印片。即,将表2所示的实施例1~3、和比较例1~5各配方的混合物均匀溶解、混炼,在透明薄膜(商品名HPE、Teijin DuPont FilmsJapan Limited制造;宽度300mm,长度300m,厚度75μm)上整面涂布,形成干燥厚度25μm的光固化性转印层,在片的相反一侧贴附剥离片(商品名A31、Teijin DuPont Films Japan Limited制造;宽度300mm,长度300m,厚度50μm),卷成卷状,得到光固化性转印片的全边型(full edge type)的卷(直径260mm)。上述透明薄膜是由PET薄膜(75μm)及其上的易粘接层(聚酯/丙烯酸类树脂混合物、层厚0.2μm)形成的。各光固化性转印层的表面能如表2所示。
[表2]
Figure BPA00001400601400441
<凹凸图案形成工序的评价>
使用实施例1~3和比较例1~5的光固化性转印片,进行图4所示的凹凸图案形成工序。即,使用具有微细的凹凸图案的镍制压模(图案形状:深度50nm、高度50nm、肋形状),将各光固化性转印片作为中间压模,在由形成于硅基板上的液态光固化性树脂组合物形成的光固化性树脂层(UV纳米压印用树脂PAK-1(东洋合成公司制造))上形成凹凸图案。在如下成形条件下进行:生产节拍时间(用于UV照射的停止时间)2秒、温度50℃、UV照射量300mJ/cm2。评价该工序中的、各光固化性转印片的转印性、基材(透明薄膜)密合性、剥离性。使用透射型电子显微镜比较压模与光固化性转印片以及光固化性树脂层的凹凸图案的形状,对形状的差异进行比较,由此来评价转印性(没有差异:○、有差异:×)。基材密合性、剥离性通过目视观察来评价(良好:○、不良:×)。其结果示于表3。
[表3]
(凹凸图案形成工序的评价)
Figure BPA00001400601400451
如表3所示,光固化性转印层的表面能为20mN/m以下的比较例2、3和5,基材密合性或向液态固化性树脂层的转印性不良。此外,光固化性转印层的表面能为30mN/m以上的比较例1和4,与压模镍制压模的剥离性或与液态光固化性树脂层的剥离性不良。
与此相对,光固化性转印层的表面能超过20mN/m、不足30mN/m的实施例1~3,显示良好的转印性、基材密合性、剥离性,可有效形成良好的凹凸图案。
此外,本发明并不限于上述的实施方式的技术方案和实施例,可在发明的主旨的范围内进行各种变形。

Claims (11)

1.一种光固化性转印片,其特征在于,所述光固化性转印片具有可通过加压变形的由光固化性组合物形成的光固化性转印层,其中,
所述光固化性组合物作为润滑剂含有有机硅系树脂和/或含氟原子的烯属化合物,光固化性转印层的表面能超过20mN/m、不足30mN/m。
2.根据权利要求1所述的光固化性转印片,所述有机硅系树脂为改性聚硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的光固化性转印片,改性聚硅氧烷为含有(甲基)丙烯酰基的聚硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的光固化性转印片,所述含氟原子的烯属化合物为氟代(甲基)丙烯酸酯类。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的光固化性转印片,在所述光固化性转印层的一侧的表面具备具有易粘接层和聚合物薄膜的透明薄膜,且该易粘接层被设置成与光固化性转印层接触。
6.根据权利要求5所述的光固化性转印片,所述透明薄膜为聚酯薄膜。
7.根据权利要求5或6所述的光固化性转印片,所述易粘接层含有选自聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸类树脂中的至少一种树脂。
8.一种凹凸图案的形成方法,包括下述工序:
工序(1),将表面具有微细的凹凸图案的模具的表面载置于权利要求1~7中的任一项所述的光固化性转印片的转印层,使得该模具的凹凸图案面与该转印层的表面接触,并按压,从而形成转印层的表面沿凹凸图案表面密合的层叠体;
工序(2),通过紫外线照射来使带有模具的层叠体的转印层固化;和,
工序(3),通过除去模具,在该转印层的表面形成微细的反转凹凸图案。
9.一种凹凸图案的形成方法,包括下述工序:
工序(4),将通过权利要求8所述的方法形成了所述模具的凹凸图案的反转凹凸图案的光固化性转印片即中间压模的微细的反转凹凸图案的表面载置于形成在基板上的由光固化性树脂组合物形成的光固化性树脂层,使得该中间压模的反转凹凸图案面与光固化性树脂层的表面接触,并按压,从而形成光固化性树脂层的表面沿反转凹凸图案表面密合的层叠体;
工序(5),通过紫外线照射来使带有中间压模的层叠体的光固化性树脂层固化;和
工序(6),通过除去中间压模,在光固化性树脂层的表面形成与所述模具相同的微细的凹凸图案。
10.根据权利要求9所述的方法,所述光固化性树脂组合物是液态的。
11.根据权利要求8~10中的任一项所述的方法,所述模具为压模。
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