JPH0796229B2 - 型に離型層を設ける方法 - Google Patents

型に離型層を設ける方法

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JPH0796229B2
JPH0796229B2 JP62073030A JP7303087A JPH0796229B2 JP H0796229 B2 JPH0796229 B2 JP H0796229B2 JP 62073030 A JP62073030 A JP 62073030A JP 7303087 A JP7303087 A JP 7303087A JP H0796229 B2 JPH0796229 B2 JP H0796229B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は型の親水性、無機表面を合成樹脂製造物の離型
に適するようにする方法に関するものである。
かかる方法は、例えば米国特許第4,251,277号明細書に
開示されている。上記明細書においては、型の表面を有
機ポリシロキサン及び三官能価ポリシロキサン液を含む
ポリマー組成物で処理する。該ポリマー組成物は、例え
ばその動粘度が75〜100cS(75.10-6〜100.10-6m2/S)で
ある清浄な液体である。
上記米国特許明細書の例に示される如く、離型剤は金属
厚板のような金属基板に比較的厚い層で適用される。好
ましくは、0.125mm〜2.5mmの層厚みを適用する。上記米
国特許明細書第7欄第61行以下に、数オングストローム
単位の極めて薄い層厚みが適用されることも示されてい
る。しかし、かかることは誤解であると考えられる。使
用される物質の分子大きさは数オングストロームよりず
っと大きい。更に、高粘性は極めて薄い層を得るのに適
さない。このことは既知溶媒を優れた表面を有する型に
使用することができないことを意味し、その理由は該構
造が溶媒のかなり厚い層により完全にマスクされるから
である。該層は更に層厚みに所望されない変化をもたら
す。多くの他の既知ポリシロキサン溶媒のように、かか
る既知溶媒の使用は更に基板の金属表面をSiO表面に変
化させることをもたらす。かかるSiO表面はある程度の
極性を示し、このことは例えばポリアクリレート、ポリ
メタクリレート、ポリカーボネート等の若干の極性合成
樹脂のような合成樹脂がかかる表面とある相互作用を示
すことの原因となる。合成樹脂をかかる改質表面から容
易に離型することができることに注意すべきである。し
かし、上記相互作用により、若干の合成樹脂物質が長期
間型の表面上に残存したままである。このことは、極め
て多くの合成樹脂複製物を1つの型で製造しなければな
らず、又該型の表面が優れた構造若しくは組織、又は極
めて平滑な表面を有する複製工程において問題を呈す
る。残存合成樹脂物質は、たとえ少量でも、該型の表面
組織をおおい、それにより品質の優れる複製物の製造を
提供することを不可能にする。従って、該型の早期取り
換えが必要となる。
米国特許第4,263,350号明細書に、ガラス型の表面に、
少なくとも55%の水分を有する湿潤雰囲気で、ジメチル
ジクロロシラン及びトリメチルクロロシランの液状混合
物を散在させる。湿潤雰囲気中においては、シラン化合
物の加水分解及び縮合反応より生じる加水分解されたシ
ラン化合物の重合化により稠密なミストが反応チャンバ
内に発生し、ポリシロキサンの油状フィルムが形成され
る。かかる方法及び製造される型は上記米国特許第4,25
1,277号明細書の方法及び型と同じ欠点を示す。さらに
該重合化反応はコントロールされない方法(uncontroll
ed process)であり、該方法は厚み及び得られる油状フ
ィルムの組成に局在変化をもたらす。
本発明の目的は、得られる製造物が上記欠点を有さない
ような方法を提供するにある。
本発明の目的は型の親水性無機表面を、極性を有する合
成樹脂を含む全ての種類の合成樹脂が改質表面から容易
に離型し得るように改質することにある。
本発明の他の目的は、細かい構造若しくはプロフィルを
ほとんど変えることなく、従って正確な複製物を製造す
ることができるように親水性、無機表面を改質すること
にある。
更に他の目的は様々な種類の親水性無機表面に適用する
ことができる方法を提供するにある。
本発明の他の目的は、手間のかかる強力な予備処理若し
くは前処理を全く必要としない簡易な表面処理方法を提
供するにある。
かかる目的は最初の序文に記載した型の方法による本発
明により達成され、該方法は、親水性、無機表面を無水
条件下 次式 (R)−Si−(X)4-m ……1 (式中のm=1,2又は3、 Rは1〜20個の炭素原子を有し、フッ素で部分的に置換
することのできる直鎖若しくは分枝鎖アルキル基又はア
ルコキシ−アルキル基、 Xは塩素原子、メトキシ基、エトキシ基、アミノ基を示
し、1個若しくは2個のメチル及び/又はエチル基又は
イミダゾール基で置換することができる)で表わされる
シラン化合物で処理し、シラン化合物の単分子層を酸素
ブリッジを介して親水性、無機表面に化学的に結合させ
ることを特徴とする。
親水性、無機表面は、特にNi、Al、Agのような金属、又
はガラス若しくは石英から成る。該型は、全体をかかる
物質から製造することができるが、金属、ガラス若しく
は石英の上部層を備えることも可能である。これらの例
としては、合成樹脂型、又はUV硬化性アクリレート若し
くはメタクリレート合成樹脂の保護被覆のような合成樹
脂保護被覆を備える型があり、該合成樹脂若しくは該合
成樹脂被覆は金属層又は例えばSiO2層を備える。金属層
に関しては、かかる層を真空蒸着法のような無電解蒸着
法、スパッタリング法又は無電解化学法により提供する
ことができる。
上記親水性、無機表面は添加したシラン化合物のX基と
反応する水酸基(OH)を有し、それにより酸素ブリッジ
を形成し、HXを分離する。シラン化合物1分子当りのX
基の数に依存して、1個若しくはそれ以上の酸素ブリッ
ジが無機表面に関して形成される。式(R)−Si−
(X)4-m(式中のm=2)で表わされるシラン化合物
を用いる場合(従ってシラン化合物は1分子当り2個の
X基を有する)ほぼ2個の酸素ブリッジが無機表面に関
して形成される。従って両方のX基が該表面の水酸基と
反応する。1分子当り3個のX基を有するシラン化合物
を用いる場合、80%のシラン分子が2個の酸素ブリッジ
を介して無機表面に結合する。
無機表面に結合するシラン化合物のR基は表面に拡が
り、表面全体をシールドする。従って、無機表面はアル
キル、アルコキシアルキル若しくはフッ素置換アルキル
又はアルコキシアルキルの不活性表面に各々変化する。
R基は反応性成分を全く含まず、従ってそれ以上の層は
表面結合したシラン化合物の層に化学的に結合されな
い。シラン化合物の無機、親水性表面に結合した層は極
めて薄い厚みを有する単分子層である。更にもう少しの
層を、表面に化学的に結合した第1の分子層に物理的に
結合することができる。極めて薄い厚さのため、無機表
面の構造はほとんど変化しないままである。従って、本
発明で製造した型により、極めて正確なレプリカを製造
することができる。本発明の方法は、無水状態、即ち乾
燥条件で実施されなければならない事が重要である。湿
分の存在はシラン化合物の加水分解を呈し、それにより
縮合反応で重合化するシラノール基を形成する。従って
避けなければならない不均一厚み及び変動組成を有する
層が得られる。
本発明の方法の好適例においては、親水性、無機表面を
減圧でシラン化合物蒸気を用いて処理する。かかる気相
方法は、厳密な無水条件下で実施することができる優れ
た方法である。好ましくは、高温で実施する。
本発明の方法の他の好適例においては、親水性、無機表
面を無水、有機溶媒にシラン化合物を溶解した溶液で処
理する。適切な溶媒の例には乾燥トルエンがある。
本発明の方法の他の好適例は、親水性、無機表面を式
(R)−Si−(X)4-m(式中のRは分枝している若
しくはしていないフルオロアルキル基、分枝している若
しくはしていないフルオロアルコキシ−アルキル基、又
は分枝している若しくはしていないアルキル基を示し、
少なくとも10個の炭素原子を有する)で表わされるシラ
ン化合物で処理する。
好ましくは、該親水性、無機表面を(ヘプタデカフルオ
リン、1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−トリエト
キシシラン、(ヘプタデカフルオリン1,1,2,2−テトラ
ヒドロデシル)−1−トリクロロシラン、(ヘプタデカ
フルオリン1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−ジメ
チルクロロシラン又はn−オクタデシルトリクロロシラ
ンで処理する。
次式 C8F17−CH2−CH2−SiCl3 4 C8F17−CH2−CH2−Si(−OCH2−CH3 5 C18H37SiCl3 6 CF3−CH2−CH2−Si(−OCH3 7 CF3−CH2−CH2−SiCl3C12H25−SiCl3 10 C12H25−Si(−OCH2−CH3 11 で表わされる化合物は本発明の方法に適用することがで
きる適切なシラン化合物の例を示す。
本発明の方法により製造される型を、例えば合成樹脂光
学素子(レンズ、ミラー)若しくは合成樹脂被覆層を備
える光学素子の製造に用いることができる。該型は例え
ばAl、ステンレス鋼、石英又はSiO2層を備える合成樹脂
で製造される。本発明の方法によりシラン化合物の単分
子層を、製造されるべきレプリカの合成樹脂と操作間に
接触する該型の無機、親水性表面に設ける。他の例には
Ni型があり、該型の表面を本発明の方法で改質し、また
該型を投射テレビスクリーンの製造に使用する。
本発明を図面を参照して次の実施例により説明する。
第1図中の1はAlでできた型である。型1を例えばステ
ンレス鋼若しくはNiのような他の金属、又はガラス若し
くは石英からも製造することができる。該型1はポリカ
ーボネート、エポキシ合成樹脂若しくはポリメチルメタ
クリレートのような合成樹脂からも製造でき、上部表面
を真空蒸着により付着されるSiO2層で被覆することもで
きる。図示される型は光学素子、特にレンズを製造する
ために設計される。上部表面2で、型は正確に研磨した
非球面表面4を有するキャビティ3を備える。
型1の上部表面2をオゾン雰囲気中数分間UV照射により
清浄化する。上記表面は親水性で水酸基を有する。次い
で、該型を反応容器5(第2図)中に配置する。かかる
反応容器はフランジ6を備える。該容器をカバー7によ
り密封し、該カバーにもフランジ8が備えられている。
フランジ部分6及び8の位置に位置するゴムリング(図
示せず)により、空密シーリングが得られる。カバー7
に2個の接続部9及び10が備えられる。封止コック11を
備えた導管12を介して、接続部9を真空ポンプ(図示せ
ず)と空密方法で連結する。接続部10を空密方法で導管
13に連結する。上記導管13をタップ14を介して、例えば
N2のような不活性ガス用供給管15に連結する。タップ16
を介して導管13をタンク18の接続部17に連結し、該タン
ク18に、次式 (R)m−Si−(X)4-m C8F17−CH2−CH2−SiCl3 4 C8F17−CH2−CH2−Si(−OCH2−CH3 5 C18H37SiCl3 6 CF3−CH2−CH2−Si(−OCH3 7 CF3−CH2−CH2−SiCl3C12H25−SiCl3 10 C12H25−Si(−OCH2−CH3 11 で表わされる化合物のうちの1種のある量のシラン化合
物19、特にある量の式5で表わされる(ヘプタデカフル
オリン1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−トリエト
キシシラン物質を供給する。型1を反応器5内に導入し
た後、上記容器を加熱体20で温度150゜まで加熱する。
タップ14及び16を閉じる。タップ11を開け、アセンブリ
ーを導管12を介して、排気する。次いでタップ16を開
け、タンク18からのシラン蒸気を反応容器5に供給し、
そこでシラン蒸気が型1の親水性表面と反応し、上記の
如くシラン化合物の化学結合単分子層が形成される。次
いで、タップ16を密閉し、真空ポンプを遮断し、反応容
器5内にまだ存在するシラン蒸気を、導管およびタップ
14を介する不活性ガスで該容器をフラッシングすること
により除去する。ここで得られた型は、合成樹脂複製物
若しくは合成樹脂保護コーティングを備えた複製物の製
造に対して適するものである。上記複製物(レプリカ)
を改質した型表面2,4から容易に離型することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は型の断面図、 第2図は本発明の方法を実施する装置の概略を示す図で
ある。 1……型、2……上部表面 3……キャビティ、4……非球面表面 5……反応容器、6,8……フランジ 7……カバー、9,10,17……接続部 11……封止コック、12,13,15……導管 14,16……タップ、18……タンク 19……シラン化合物、20……加熱体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】型の親水性、無機表面を合成樹脂構造物の
    離型に適するようにするに当り、親水性、無機表面を無
    水条件下 次式 (R)−Si−(X)4-m ……1 (式中のm=1,2又は3、 Rは1〜20個の炭素原子を有し、フッ素で部分的に置換
    することのできる直鎖若しくは分枝鎖アルキル基又はア
    ルコキシ−アルキル基、 Xは塩素原子、メトキシ基、エトキシ基、アミノ基を示
    し、1個若しくは2個のメチル及び/又はエチル基又は
    イミダゾール基で置換することができる)で表わされる
    シラン化合物で処理し、シラン化合物の単分子層を酸素
    ブリッジを介して親水性、無機表面に化学的に結合させ
    ることを特徴とする型に離型層を設ける方法。
  2. 【請求項2】親水性、無機表面を減圧でシラン化合物の
    蒸気で処理する特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】親水性、無機表面を無水有機溶媒に溶解し
    たシラン化合物の溶液で処理する特許請求の範囲第1項
    記載の方法。
  4. 【請求項4】親水性、無機表面を上記式1のシラン化合
    物(式中のRは少なくとも10個の炭素原子を有する分枝
    している若しくはしていないアルキル基又は分枝してい
    る若しくはしていないフルオロアルキル基若しくはフル
    オロアルコキシ−アルキル基を示す)で処理する特許請
    求の範囲1,2又は3項記載の方法。
  5. 【請求項5】親水性、無機表面を(ヘプタデカフルオリ
    ン1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−トリエトキシ
    シラン、(ヘプタデカフルオリン1,1,2,2−テトラヒド
    ロデシル)−1−トリクロロシラン、(ヘプタデカフル
    オリン1,1,2,2−テトラヒドロデシル)−1−ジメチル
    クロロシラン又はn−オクタデシルトリクロロシランで
    処理する特許請求の範囲第4項記載の方法。
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