[go: up one dir, main page]

KR101152262B1 - 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광전송 부재, 및 광 전송 부재의 제조방법 - Google Patents

활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광전송 부재, 및 광 전송 부재의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101152262B1
KR101152262B1 KR1020067013522A KR20067013522A KR101152262B1 KR 101152262 B1 KR101152262 B1 KR 101152262B1 KR 1020067013522 A KR1020067013522 A KR 1020067013522A KR 20067013522 A KR20067013522 A KR 20067013522A KR 101152262 B1 KR101152262 B1 KR 101152262B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active energy
energy ray
sio
organopolysiloxane resin
epoxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
KR1020067013522A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070004564A (ko
Inventor
도시노리 와타나베
다쿠야 오가와
가스미 다케우치
마코토 요시타케
오. 쉐드릭 글로버
메리 케이 토말리아
Original Assignee
다우 코닝 코포레이션
다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다우 코닝 코포레이션, 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드 filed Critical 다우 코닝 코포레이션
Publication of KR20070004564A publication Critical patent/KR20070004564A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101152262B1 publication Critical patent/KR101152262B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/06—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/80—Siloxanes having aromatic substituents, e.g. phenyl side groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C09D183/06—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/28—Non-macromolecular organic substances

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 에폭시 그룹과 방향족 탄화수소 그룹을 갖는 오가노폴리실록산 수지 및 광중합 개시제를 포함하는 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물; 오가노폴리실록산 수지를 광중합 개시제의 존재하에 활성 에너지선으로 조사하여 제조된 경화물을 포함하는 광 전송 부재; 및 광 전송 부재의 제조방법에 관한 것이다.
오가노폴리실록산, 광중합, 활성 에너지선, 광 전송 부재

Description

활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광 전송 부재, 및 광 전송 부재의 제조방법{Active energy ray-curable organopolysiloxane resin composition, light-transmitting component, and method for manufacturing the light-transmitting component}
본 발명은 에폭시 그룹과 방향족 탄화수소 그룹을 갖는 오가노폴리실록산 수지 및 광중합 개시제를 포함하는 활성 에너지선(active energy ray) 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물; 오가노폴리실록산 수지를 광중합 개시제의 존재하에 활성 에너지선으로 조사하여 제조된 경화물을 포함하는 광 전송 부재; 및 광 전송 부재의 제조방법에 관한 것이다.
석영과 유리는 광섬유의 제조시 사용될 뿐만 아니라 광 통신에 필요한 상당히 신뢰성 있는 물질로서 적용하는 데 사용된다. 그러나, 이들 무기 물질의 제조에는 생산성이 낮은 고온 공정을 사용하는 것이 포함되어, 제조가 용이하고 내구성 있는 다른 유기 물질을 찾는 것이 요구되고 있다. 이와 관련하여, 가장 신뢰성 있는 물질은, 전기 디바이스의 제조에 광범위하게 적용되는 것으로 밝혀진 유기 물질 인 폴리이미드이다.
한편, 오가노폴리실록산은 높은 광 투과도, 전기 절연 특성, 광 안정성, 열 안정성 등과 같은 뛰어난 특성 때문에, 광전자공학 분야에서 주목받는 또 다른 물질이다. 기존의 폴리이미드와 오가노폴리실록산계 물질의 특성의 향상은, 광 신호의 전송(즉 1300 내지 1660nm의 통신 파장 범위에서 광을 흡수하지 않음)에 가장 중요한 이들 물질의 물리적 특성; 중합체 쇄의 배향에 의해 발생하는 복잡한 굴절이 부재한 광 특성; 및 디바이스 조립체에 중요한 내열성, 내흡습성 및 내수성의 제공에 집중되어 있다.
일본 공개특허공보 제(평)3-43423호에는 (R1R2SiO2/2) 단위로 이루어진 폴리실록산(여기서, R1 및 R2는 알킬 또는 페닐 그룹의 수소 원자를 할로겐 원자 또는 중수소로 치환하여 형성된 그룹이다), (R1SiO3/2)(R2SiO3/2) 단위로 이루어진 폴리실록산(여기서, R1 및 R2는 알킬 또는 페닐 그룹의 수소 원자를 할로겐 원자 또는 중수소로 치환하여 형성된 그룹이다) 또는 이들 2개의 단위를 함유하는 공중합체로 제조된 광학 소자 및 광학 물질이 기재되어 있다. 또한, 일본 공개특허공보 제(평)4-157402호에는 유사한 폴리실록산으로 제조된 광 도파관이 기재되어 있다. 위에서 언급한 물질과 연관된 문제점은 알킬 또는 페닐 그룹의 수소 원자를 할로겐 원자 또는 중수소로 치환하는 것과 관련된 물질이 비싸고, 불충분한 경화로 인하여 내열성이 낮고, 내용매성이 낮다는 점이다.
일본 공개특허공보 제2000-230052호에는 (R1SiO3 /2) 단위 및 (R1(HO)SiO2/2) 단 위로 이루어진 중합체로부터 형성된 광학 물질(여기서, R1은 플루오로화 알킬 그룹 또는 플루오로화 아릴알킬 그룹이다)이 기재되어 있다. 당해 물질은 플루오로화 알킬 그룹 또는 플루오로화 아릴알킬 그룹을 함유하기 때문에 비싸다. 당해 물질의 경화에는 높은 온도가 필요하며 시간 소모적이다.
일본 공개특허공보 제(평)9-124793호에는 (R1SiO3/2) 단위, (R1(HO)SiO2/2) 단위, (R1(EO)SiO2/2) 단위 및 (R1R2SiO2/2) 단위로 이루어진 열경화성 중합체(여기서, R1 및 R2는 알킬 그룹, 페닐 그룹, 또는 수소 원자를 할로겐 원자 또는 중수소로 치환한 위에서 언급한 그룹이고, E는 에폭시 함유 유기 그룹이다)로 제조된 광 도파관이 기재되어 있다. 또한, 당해 공개 특허공보에는 위에서 언급한 중합체와 광중합 촉매로부터 제조된 자외선 경화성 중합체성 물질로부터 제조된 광 도파관이 기재되어 있다. 그러나, 위에서 언급한 물질에 함유된 에폭시 함유 유기 그룹은 산소를 통하여 규소에 결합되어 있기 때문에, 당해 물질은 가수분해성이여서 내수성이 부족하다. 또한, 당해 물질은 내열성이 낮고, 이의 굴절률은 열 처리 후에 변하기 쉽다.
일본 공개특허공보 제2000-180643호에는 광 도파관에 사용되는, (PhSiO3/2) 단위 및 (R1SiO3/2) 단위로 이루어진 유기 올리고머(여기서, R1은 탄소수 1 내지 3의 알킬 그룹이고, Ph는 페닐 그룹 또는 이의 유도체이다)와 중합 개시제로부터 제조된 조성물; (PhSiO3/2) 단위 및 (R1R2SiO2/2) 단위로 이루어진 유기 올리고머(여기서, R1 및 R2는 탄소수 1 내지 3의 알킬 그룹이고, Ph는 페닐 그룹 또는 이의 유도체이다)와 중합 개시제로부터 제조된 조성물; 및 (Ph(ZCH2O)SiO3/2) 단위 및 (PhSiO3/2) 단위로 이루어진 유기 올리고머(여기서, Ph는 페닐 그룹 또는 이의 유도체이고, Z는 에폭시 그룹이다)와 중합 개시제로부터 제조된 조성물이 기재되어 있다. 그러나, 위에서 언급한 첫 번째 및 두 번째 조성물은 광중합성이 낮고, 세 번째 조성물은 올리고머의 에폭시 함유 유기 그룹이 Si-O-C 결합에 의해 규소에 결합되어 있기 때문에 가수분해된다. 또한, 이들 조성물은 내수성이 불량하고, 내열성이 낮으며, 열 처리 후에 굴절률이 변한다.
한편, 일본 공개특허공보 제(소)56-38350호에는 에폭시-관능성 폴리디오가노실록산과 비스아릴요오도늄 염을 포함하는 자외선 경화성 피복 조성물이 기재되어 있고, 일본 공개특허공보 제(평)6-41433호에는 트리메틸실릴 말단 그룹과 에폭시 그룹을 포함하는 직쇄 오가노폴리실록산과 오늄 보레이트로 이루어진 자외선 경화성 피복 조성물이 기재되어 있다. 그러나, 이들 2개 조성물에서 주요 성분이 직쇄 디오가노폴리실록산을 포함하기 때문에, 이들 조성물로부터 수득된 경화물은 물리적 강도 및 내용매성이 낮아서, 이들 조성물은 접착제에 대한 박리 또는 이형 특성을 부여하는 종이 피복물 또는 플라스틱 막 피복물로서만 사용된다.
일본 공개특허공보 제(평)8-193167호에는 화학식 (RRSiO2/2)의 폴리실록산, 화학식 (RSiO3/2)의 폴리실록산 또는 위에서 언급한 폴리실록산의 공중합체(여기서, R은 에폭시 함유 알킬 치환체 또는 탄화수소 그룹이다) 및 산 발생제로 이루어진 감광성 수지 조성물이 기재되어 있다. 그러나, 이들 조성물은 레지스트로서의 용도만을 가지며, 독립적인 경화물로서의 용도는 없다. 에폭시 그룹의 탄소 원자가 규소 원자에 직접 결합된 실록산 공중합체의 특정한 예는 용이하게 제조될 수 없으며, 이러한 공중합체에 대한 설명은 존재하지 않는다.
발명의 요약
상기한 문제점들은, 다음과 같은 본 발명에 의해 해결된다:
자외선과 같은 활성 에너지선(즉, 고에너지선)을 조사하는 경우 급속히 경화할 수 있고, 조성물의 경화에 의해 수득된 막 형태에서도 형태 유지능과 내용매성이 뛰어나며, 통신 파장 범위에서 광 투과도가 높고, 고온에 노출되는 경우 광 투과도가 높고 굴절률의 편차가 적은 것이 특징인, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 제공하고; 조성물의 경화에 의해 수득된 막 형태에서도 형태 유지능과 내용매성이 뛰어나며, 통신 파장 범위에서 광 투과도가 높고, 고온에 노출되는 경우 광 투과도가 높고 굴절률의 편차가 적은 것이 특징인, 오가노폴리실록산의 경화물을 포함하는 광 전송 부재를 제공하며; 위에서 언급한 광 전송 부재를 제조하는 간단하고 효과적인 방법을 제공한다.
본 발명자들은 위에서 언급한 문제점들을 해결하기 위해 연구를 수행하였으며, 그 결과 본 발명에 이르렀다. 보다 구체적으로, 본 발명은 다음과 같은 사항을 제공한다.
[1] (A) 화학식 1의 실록산 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지 100중량부, (B) 광중합 개시제 0.05 내지 20중량부 및 (C) 유기 용매 0 내지 5000중량부를 포함하는, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
(R1R2R3SiO1 /2)a(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c(SiO4 /2)d
위의 화학식 1에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 탄소수 1 내지 6의 1가 지방족 탄화수소 그룹, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹 및 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된 유기 그룹이고,
1개 분자에서, 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹을 함유하는 실록산 단위는 2 내지 50몰%를 구성하고, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹은 전체 유기 그룹의 15몰% 이상을 구성하고 있으며,
a + b + c + d = 1의 조건이 충족되고,
a는 평균적으로 0 ≤ a < 0.4의 조건을 충족시키며,
b는 평균적으로 0 < b < 0.5의 조건을 충족시키고,
c는 평균적으로 0 < c < 1의 조건을 충족시키며,
d는 평균적으로 0 ≤ d < 0.4의 조건을 충족시키고,
b와 c는 0.01 ≤ b/c ≤ 0.3의 조건을 갖는다.
[2] [1]에 있어서, 막 형태의 경화물로서 사용하기 위한, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
[3] [1]에 있어서, 광 전송 부재로서 사용하기 위한, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
[4] [3]에 있어서, 광 전송 부재가 광 도파관인, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
[5] [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 있어서, 활성 에너지선이 자외선인, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
[6] (A) 화학식 1의 실록산 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지를 (B) 광중합 개시제의 존재하에 활성화 에너지선을 조사하여 경화(여기서, 성분(B)는 성분(A) 100중량부당 0.05 내지 20중량부의 양으로 사용한다)시켜 수득한 광 전송 부재.
화학식 1
(R1R2R3SiO1 /2)a(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c(SiO4 /2)d
위의 화학식 1에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 탄소수 1 내지 6의 1가 지방족 탄화수소 그룹, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹 및 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된 유기 그룹이고,
1개 분자에서, 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹을 함유하는 실록산 단위는 2 내지 50몰%를 구성하고, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹은 전체 유기 그룹의 15몰% 이상을 구성하고 있으며,
a + b + c + d = 1의 조건이 충족되고,
a는 평균적으로 0 ≤ a < 0.4의 조건을 충족시키며,
b는 평균적으로 0 < b < 0.5의 조건을 충족시키고,
c는 평균적으로 0 < c < 1의 조건을 충족시키며,
d는 평균적으로 0 ≤ d < 0.4의 조건을 충족시키고,
b와 c는 0.01 ≤ b/c ≤ 0.3의 조건을 갖는다.
[7] [6]에 있어서, 광 도파관인 광 전송 부재.
[8] [6]에 있어서, 광 도파관이 막 형태로 제조되는, 광 전송 부재.
[9] [6]에 있어서, 활성 에너지선이 자외선인, 광 전송 부재.
[10] [1]의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판 위에 피복하는 단계 및 피복 조성물을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시키는 단계를 포함하는, 광 전송 부재의 제조방법.
[11] [1]의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판 위에 피복하고, 피복 조성물을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시켜 하부 클래딩 층(cladding layer)을 형성시키는 단계(1), [1]의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 하부 클래딩 층 위에 피복하고, 피복된 층을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시켜 코어 층(core layer)(당해 경화물의 굴절률은 클래딩 층의 굴절률보다 크다)을 형성시키고, 필요한 경우, 코어 층을 목적하는 형상으로 가공하는 단계(2) 및 [1]의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 코어 층 위에, 또는 목적하는 형상으로 가공된 코어 층과 하부 클래딩 층 위에 피복하고, 피복 조성물을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시켜 상부 클래딩 층을 형성시키는 단계(3)를 포함하는, 광 도파관의 제조방법.
본 발명의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 자외선과 같은 활성 에너지선(즉, 고에너지선)으로 조사하여 급속하게 경화시킬 수 있으며, 수득된 경화물은 박막 형태일지라도 형태 안정성이 뛰어난 것이 특징이다. 특히, 경화물은 변형(deformation), 휨(buckling) 및 크랙 형성의 경향성 없이 경도(hardness) 및 탄성(elasticity)을 가질 수 있다. 이들 특성에 의해, 막 또는 박막 부재 형태의 물질을 사용할 수 있다. 당해 조성물로부터 수득된 경화물은 최소한의 광 투과 손실을 갖는, 높은 광 투과도가 특징이다. 굴절률은 선행 기술에서보다 더욱 용이하게 조절될 수 있으며, 물질이 고온에 노출되어도 광 투과도 또는 굴절률이 거의 변하지 않는다. 따라서, 본 발명의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 광 전송 부재의 제조에 매우 적합하다.
다른 한편으로, 본 발명의 광 전송 부재는 형태 안정성과 내용매성이 뛰어나고, 통신 파장 범위에서의 광 투과도 계수가 높다는 점이 특징이며, 광 투과도와 굴절률의 편차가 최소이다. 따라서, 이들 물질은 광 통신에 사용하기에 적합하고, 광 집적 회로의 제조에 사용하기에 적합하다.
본 발명의 광 전송 부재의 제조방법은 간단하고 효율적이어서, 산업용으로 적합하다. 본 발명의 방법은 코어의 성형이 간소화되었으며, 통상의 반응성 이온 에칭보다 제조 시간이 훨씬 짧다.
발명의 수행을 위한 최량의 방법
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)는 화학식 1의 실록산 단위로 대표된다.
화학식 1
(R1R2R3SiO1 /2)a(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c(SiO4 /2)d
위의 화학식 1에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 탄소수 1 내지 6의 1가 지방족 탄화수소 그룹, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹 및 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된 유기 그룹이며,
1개 분자는 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹을 갖는 실록산 단위 2 내지 50몰%를 포함하고, 전체 유기 그룹의 14몰% 이상은 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹이며,
a + b + c + d = 1의 조건이 충족되고,
a는 평균적으로 0 ≤ a < 0.4의 조건을 충족시키며,
b는 평균적으로 0 < b < 0.5의 조건을 충족시키고,
c는 평균적으로 0 < c < 1의 조건을 충족시키며,
d는 평균적으로 0 ≤ d < 0.4의 조건을 충족시키고,
b와 c는 0.01 ≤ b/c ≤ 0.3의 조건을 갖는다.
a, b, c 및 d는 각각의 실록산 단위의 평균 몰 수를 나타내고, 이들 몰 단위 의 합은 1이며, 다른 말로, 이들 기호는 1개 분자내의 각각의 실록산 단위의 평균 몰% 또는 공유도(share)를 나타내고, 따라서 a + b + c + d는 1이다. 당해 성분은 에폭시 그룹을 함유하기 때문에, 광중합 개시제(B)의 존재하에 자외선과 같은 활성 에너지선을 조사하여 급속하게 경화될 수 있다.
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)는 (R4R5SiO2 /2) 및 (R6SiO3 /2)를 필수 단위로서 함유한다. 그러나, 필요한 경우, 당해 수지는 임의의 구조 단위 (R1R2R3SiO1/2) 및 (SiO4 /2)를 함유할 수 있다. 다른 말로, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 다음의 단위로 이루어질 수 있다.
(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c
(R1R2R3SiO1 /2)a(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c
(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c(SiO4 /2)d
(R1R2R3SiO1 /2)a(R4R5SiO2 /2)b(R6SiO3 /2)c(SiO4 /2)d
(R1R2R3SiO1/2) 단위의 함량이 지나치게 높은 경우, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 분자량이 감소하여, 0 ≤ a < 0.4의 조건이 성립된다. (SiO4/2) 단위가 당해 조건하에 도입되는 경우, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)의 경화물은 매우 경질이고 깨지기 쉽게 될 수 있다. 따라서, 0 ≤ d < 0.4, 바람직하게는 0 ≤ d < 0.2, 더욱 바람직하게는 d = 0의 조건이 제공되는 것이 바람직하다. 필수적인 구조 단위인 (R4R5SiO2/2) 및 (R6SiO3/2)의 몰 비 b/c는 0.01 이상 및 바람직하게는 0.3 이하여야 한다. 이들 범위를 넘으면, 위에서 언급한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)의 제조시 불용성 부산물이 함께 형성될 것이며, 조성물의 경화에 의해 수득된 경화물은 인성(toughness)이 감소하고 크랙의 생성이 감소하며, 강도 및 탄성이 크게 감소한다. 몰 비 b/c가 0.01 이상 및 0.25 이하, 바람직하게는 0.02 내지 0.25의 범위인 것이 바람직하다. 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)가 (R4R5SiO2/2) 및 (R6SiO3/2)를 필수 단위로 함유하기 때문에, 분자 구조는 주로 측쇄 구조, 망상 구조 및 3차원 구조로 가변적일 수 있다.
위에서 언급한 바와 같은, 규소-결합된 탄소수가 1 내지 6인 1가 포화 지방족 탄화수소 그룹은 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹, 헥실 그룹, 또는 유사한 1가 포화 지방족 탄화수소 그룹; 및 비닐 그룹, 알릴 그룹, 헥세닐 그룹, 또는 유사한 1가 불포화 지방족 탄화수소 그룹일 수 있다. 탄소수 6 내지 10의 규소 결합된 방향족 1가 탄화수소 그룹은 페닐 그룹, 톨릴 그룹, 크실릴 그룹 및 나프틸 그룹일 수 있다.
본 발명의 물질의 중요한 광학 특성인 굴절률은 1가 탄화수소 그룹의 유형을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 주 치환체가 1가 지방족 탄화수소 그룹, 예를 들면, 메틸 그룹을 포함하는 경우, 굴절률은 용이하게 1.5 이하가 될 수 있다. 주 치환체가 1가 방향족 탄화수소 그룹, 예를 들면, 페닐 그룹을 포함하는 경우, 굴절률은 용이하게 1.5 이상일 수 있다. 위에서 언급한 1가 포화 지방족 탄화수소 그룹이 메틸 그룹을 포함하고, 위에서 언급한 1가 불포화 방향족 탄화수소 그룹이 페닐 그룹을 포함하는 것이 바람직하다. 1가 불포화 지방족 탄화수소 그룹의 경우, 비닐 그룹을 사용하는 것이 바람직하다.
성분(A)에서, 전체 유기 그룹의 15몰% 이상, 바람직하게는 20몰% 이상, 더욱 바람직하게는 25몰% 이상이 1가 방향족 탄화수소 그룹을 포함하는 것이 바람직하다. 1가 방향족 탄화수소 그룹이 바람직한 최소량보다 낮은 양으로 함유되는 경우, 당해 조성물로부터 수득된 경화물은 통신 파장 범위에서의 광 투과도가 감소할 수 있다. 또한, 이에 따라 경화물에서의 크랙의 발생 가능성이 증가하고, 인성이 감소할 수 있다.
성분(A)에서, 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹을 갖는 실록산 단위는 전체 실록산 단위의 2 내지 50몰%, 바람직하게는 10 내지 40몰%, 더욱 바람직하게는 15 내지 40몰%여야 한다. 위에서 언급한 실록산 단위가 2몰% 미만의 양으로 함유되는 경우, 조성물의 경화 동안 가교결합도가 낮아질 수 있다. 그 결과, 수득된 광 전송 부재는 충분히 단단해지지 않을 것이다. 한편, 위에서 언급한 단위의 함량이 50몰%를 초과하는 경우, 경화물은 광 투과도가 감소하고 내열성이 저하될 것이다. 위에서 언급한 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹 중의 에폭시 그룹이 규소에 직접 연결되지 않고, 이와 같은 규소 원자로의 연결이 알킬렌 그룹을 통해 수행되는 것이 바람직하다.
몇 가지 예는 다음과 같다:
3-(글리시독시)프로필 그룹
Figure 112006048274814-pct00001
2-(글리시독시카보닐)프로필 그룹
Figure 112006048274814-pct00002
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 그룹
Figure 112006048274814-pct00003
및
2-(4-메틸-3,4-에폭시사이클로헥실)프로필 그룹
Figure 112006048274814-pct00004
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 특정한 예에는 (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me3SiO1/2), (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2), (E1SiO3/2) 및 (SiO4/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2), (MeSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Ph2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (MePhSiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E2SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E3SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E4SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (MeViSiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E3SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2), (MeSiO3/2) 및 (E3SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Ph2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E3SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (Ph2SiO2/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (Ph2SiO2/2) 및 (E3SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2ViSiO1/2), (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me3SiO1/2), (Ph2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E1SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me3SiO1/2), (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2) 및 (E3SiO3/2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2), (E3SiO3/2) 및 (SiO2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me2SiO2/2), (Ph2SiO2/2), (E1SiO3/2) 및 (SiO2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; (Me3SiO1/2), (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2), (E1SiO3/2) 및 (SiO2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지; 및 (Me3SiO1/2), (Me2SiO2/2), (PhSiO3/2), (E3SiO3/2) 및 (SiO2) 단위로 이루어진 오가노폴리실록산 수지가 있다[여기서, Me는 메틸 그룹이고, Vi는 비닐 그룹이며, Ph는 페닐 그룹이고, E1은 3-(글리시독시)프로필 그룹이며, E2는 2-(글리시독시카보닐)프로필 그룹이고, E3는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 그룹이며, E4는 2-(4-메틸-3,4-에폭시사이클로헥실)프로필 그룹이다. 이는 아래에 기술되어 있는 화학식에도 동일하게 적용된다].
위에서 언급한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 당해 기술분야에 알려진 방법, 예를 들면, 일본 공개특허공보 제(평)6-298940호에 기재되어 있는 방법으로 제조할 수 있다.
예를 들면, 화학식 R4R5SiCl2의 실란과 화학식 R6SiCl3의 실란을 공가수분해 및 축합하는 방법; 화학식 R4R5SiCl2의 실란, 화학식 R6SiCl3의 실란 및 화학식 R1R2R3SiCl의 실란을 공가수분해 및 축합하는 방법; 화학식 R4R5SiCl2의 실란, 화학식 R6SiCl3의 실란 및 화학식 SiCl4의 실란을 공가수분해 및 축합하는 방법; 화학식 R4R5SiCl2의 실란, 화학식 R6SiCl3의 실란, 화학식 R1R2R3SiCl의 실란 및 화학식 SiCl4의 실란을 공가수분해 및 축합하는 방법; 및 규소에 결합되어 있는 염소 원자가 메톡시 또는 에톡시 그룹으로 치환된 실란을 공가수분해 및 축합하는 방법을 사용할 수 있다(여기서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 탄소수 1 내지 6의 1가 지방족 탄화수소 그룹, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹 및 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된 유기 그룹이다).
또 다른 방법은 실란올 함유 메틸페닐폴리실록산 수지를 제조하는 방법으로, 디메틸디클로로실란과 페닐트리클로로실란의 혼합물 또는 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란 및 페닐트리클로로실란의 혼합물을 공가수분해 및 축합시키고, 당해 반응 시스템을 염기성으로 하고, 에폭시 함유 오가노트리알콕시실란, 예를 들면, 3-(글리시독시)프로필트리메톡시실란을 가한 후에 축합 반응을 수행하여, 메틸페닐폴리실록산 수지를 제조한다(여기서, 에폭시 그룹, 예를 들면, 3-(글리시독시)프로필 그룹은 규소에 결합된다). 화학식 1의 평균 단위에서, a, b, c 및 d는 출발 실란이 양 및 이들의 몰 비를 통해 조절할 수 있다.
위에서 언급한 오가노폴리실록산 수지는 규소 원자에 잔류하는 몇 가지 알콕시 그룹 및 하이드록실 그룹을 가질 수 있다. 이들 그룹의 함량은 제조 방법 및 제조 조건에 좌우될 수 있다. 이들 치환체는 위에서 언급한 오가노폴리실록산 수지의 저장 안정성에 영향을 끼칠 수 있으며, 오가노폴리실록산 수지의 경화물의 열 안정성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이러한 그룹의 형성을 되도록이면 제한시키는 것이 필요하다. 예를 들면, 오가노폴리실록산 수지를 소량의 수산화칼륨의 존재하에 가열하여 탈수 반응과 축합 반응 또는 탈알콜 반응과 축합 반응을 일으킴으로써 위에서 언급한 치환체의 양을 감소시킬 수 있다. 위에서 언급한 치환체의 함량이, 규소 원자상의 전체 치환체의 2몰% 이하, 바람직하게는 1몰% 이하인 것이 바람직하다.
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)의 수 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 경화물의 강성(rigidity) 및 유기 용매에 대한 용해도의 향상 측면에서, 당해 수지의 수 평균 분자량이 103 내지 106인 것이 바람직하다.
본 발명을 위해 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)의 광중합을 개시하는 데 적합한 광중합 개시제(B)는 특별히 한정되지 않는다. 이들 개시제의 예에는 설포늄 염, 요오도늄 염, 셀레노늄 염, 포스포늄 염, 디아조늄 염, 파라톨루엔 설포네이트, 트리클로로메틸-치환된 트리아진 및 트리클로로메틸-치환된 벤젠이 포함될 수 있다.
설포늄 염은 화학식 R7 3S+X-로 나타낼 수 있다(여기서, R7은 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹 또는 탄소수 1 내지 6의 유사한 알킬 그룹; 페닐 그룹, 나프틸 그룹, 비페닐 그룹, 톨릴 그룹, 프로필페닐 그룹, 데실페닐 그룹, 도데실페닐 그룹 또는 탄소수 6 내지 24의 유사한 아릴 또는 치환된 아릴 그룹이고, X-는 SbF6 -, AsF6 -, PF6 -, BF4 -, B(C6F5)4 -, HSO4 -, ClO4 -, CF3SO3 - 또는 유사한 비친핵성 비염기성 음이온이다). 요오도늄 염은 화학식 R7 2I+X-로 나타낼 수 있다(여기서, R7 및 X-는 위에서 정의한 바와 같다). 셀레노늄 염은 화학식 R7 3Se+X-로 나타낼 수 있다(여기서, R7 및 X-는 위에서 정의한 바와 같다). 포스포늄 염은 화학식 R7 4P+X-로 나타낼 수 있다(여기서, R7 및 X-는 위에서 정의한 바와 같다). 디아조늄 염은 화학식 R7N2 +X-로 나타낼 수 있다(여기서, R7 및 X-는 위에서 정의한 바와 같다). 파라톨루엔 설포네이트는 CH3C6H4SO3R8로 나타낼 수 있다(여기서, R8은 벤조일페닐메틸 그룹과 같은 전자 흡인성 그룹 또는 프탈이미드 그룹을 함유하는 유기 그룹이다). 트리클로로메틸-치환된 트리아진은 [CCl3]2C3N3R9로 나타낼 수 있다(여기서, R9는 페닐 그룹, 치환되거나 치환되지 않은 페닐에티닐 그룹, 치환되거나 치환되지 않은 푸라닐에티닐 그룹 또는 유사한 전자 흡인성 그룹이다). 트리클로로메틸-치환된 벤젠은 CCl3C6H3R7R10으로 나타낼 수 있다(여기서, R7은 위에서 정의한 바와 같고, R10은 할로겐 그룹, 할로겐-치환된 알킬 그룹 또는 유사한 할로겐 함유 그룹이다).
입수 용이성 및 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지와의 양호한 혼화성 측면에서 바람직한 광중합 개시제의 예에는 트리페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리푸레이트, 트리(p-톨릴)설포늄 헥사플루오로포스페이트, p-3급-부틸페닐 디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 디페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, p-3급-부틸페닐 비페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디(p-3급-부틸페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐셀레노늄 테트라플루오로보레이트, 테트라페닐포스포늄 테트라플루오로보레이트, 테트라페닐포스포늄 헥사플루오로안티모네이트, p-클로로페닐디아조늄 테트라플루오로보레이트, 벤조일페닐 파라톨리엔설포네이트, 비스트리클로로메틸페닐 트리아진, 비스트리클로로메틸 푸라닐트리아진, p-비스트리클로로메틸 벤젠 등이 있다. 이들 중에서, 트리페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 디(p-3급-부틸페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트 및 p-클로로페닐디아조늄 테트라플루오로보레이트가 가장 바람직하다.
유기 용매(C)는 필수 성분은 아니지만, 성형 온도에서 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)가 고체 상태이거나 고점도 액체인 경우에 필요할 수 있다. 또 한, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)가 막 형태로 성형되는 경우에 필요할 수 있다. 또한, 광중합 개시제(B)가 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)에 용해되지 않는 경우 유기 용매(C)가 필요할 수 있다. 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)와 광중합 개시제(B)가 둘 다 유기 용매(C)에 용해되는 경우, 유기 용매(C)의 유형은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 비점이 80 내지 200℃ 범위인 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 용매의 예에는 이소프로필 알콜, 3급-부틸 알콜, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에톡시-2-프로판올아세테이트, 메톡시-2-프로판올아세테이트, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 헥사메틸디실록산 등이 있다. 위에서 언급한 용매는 개별적으로 사용하거나 2개 이상을 합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A) 100중량부, 광중합 개시제(B) 0.05 내지 20중량부 및 유기 용매(C) 0 내지 5000중량부를 포함한다. 성분(A)가 액체이거나 성분(A) 및 성분(B)가 혼화성이 매우 양호한 경우, 성분(C)는 불필요할 수 있다. 성분(B)를 0.05중량부 미만으로 사용하는 경우, 당해 조성물은 충분한 정도로 경화되지 않을 수 있다. 반면, 성분(B)를 20중량부를 초과하여 사용하는 경우, 수득된 물질은 잔류 촉매로 인하여 광학 특성이 부적합할 수 있다. 또한, 성분(C)를 5000중량부를 초과하여 사용하는 경우, 아래에 기술된 광 전송 부재의 제조방법에서 품질이 양호한 박막을 수득하기 어려울 것이다. 성분(C)의 최적의 양은 성분(A)와 성분(B)의 유형, 상태 및 용해도에 따라 가변적일 수 있다. 그러나, 일반적으로 성분(C)는 1 내지 1000중량부, 바람직하게는 1 내지 500중량부를 사용한다.
일반적으로, 본 발명의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물이 막 또는 광 전송 부재 형태의 경화물의 제조를 목적으로 하는 경우, 당해 조성물은 25℃에서 점도가 20 내지 10,000mPaㆍs인 액체 형태로 사용한다. 바람직한 점도의 범위 밖에서는, 당해 조성물은 처리가 곤란할 것이며, 임의로 허용되는 박막을 수득하기 어려울 것이다.
본 발명의 활성 에너지선 경화성 수지 조성물로부터 제조된 경화물의 굴절률은, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)의 치환체를 포함하는 1가 지방족 탄화수소 그룹(통상적으로, 메틸 그룹) 및 1가 방향족 탄화수소 그룹(통상적으로, 페닐 그룹)의 몰 비의 변화에 의해 정확하게 조절될 수 있다. 1가 방향족 탄화수소 그룹의 비율이 증가하면 굴절률이 증가하고, 1가 지방족 그룹의 공유도(share)가 증가하면 굴절률이 감소한다.
본 발명의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 광 도파관의 제조에 사용하는 경우, 코어부의 제조를 위한 오가노폴리실록산 수지의 경화물의 굴절률은, 클래딩부의 제조를 위한 오가노폴리실록산 수지의 경화물의 굴절률보다 커야 한다. 따라서, 코어부의 제조를 위한 오가노폴리실록산 수지 조성물은 클래딩부의 제조를 위한 오가노폴리실록산 수지 조성물보다 1가 방향족 탄화수소 그룹의 함량이 커야 한다. 이와 같은 측면에서, 코어용 및 클래딩용의 두 가지 상이한 유형의 오가노폴리실록산 수지를 상이한 몰 비로 유지시키기 위해, 이들을 분리하는 방법을 사용하고/하거나, 위에서 언급한 오가노폴리실록산을 상이한 혼합 비로 혼합하는 방법을 사용할 수 있다.
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)를 광중합 개시제(B)의 존재하에 경화하여 수득된 경화물을 포함하는 광 전송 부재는, 통상의 막 또는 박막 형태로 제조되는 것과는 무관하게, 형태 유지 특성이 뛰어날 수 있다. 보다 구체적으로, 당해 물질은, 당해 물질이 용이하게 변형되지 않도록 하는 경도 및 탄성을 갖는다. 또한, 당해 물질은 눈에 띄는 크랙 또는 뒤틀림(warp)이 없다. 또한, 가시광 영역에서, 당해 물질은 반사를 차단하여, 거의 100%의 광 투과도를 제공한다. 편광 부재로 측정하는 경우, 위에서 언급한 물질은 편광에 민감하지 않기 때문에, 당해 물질은 복잡한 굴절률을 무시할 수 있을 정도로 작은 값으로 감소시킬 수 있다. 당해 물질을 가열하는 경우, 이의 최초 형태가 260℃ 이하에서 유지되며, 중량 변화 인자가 1% 미만으로 유지된다. 따라서, 본 발명의 광 전송 부재는, 플루오로화 폴리메틸메타크릴레이트 수지와 같은 광학적 열가소성 물질보다 내열성이 큰 것으로 언급될 수 있다.
본 발명의 광 전송 부재는 수동 시스템 부재 및 능동 시스템 부재 둘 다에 적용할 수 있다. 예를 들면, 비분지형 광 도파관, 합분파기[WDM: wave division multiplexer], 분지형 광 도파관, 광학 접착제 또는 유사한 수동 광 전송 부재, 광 도파관 스위치, 광감쇄기 및 광증폭기 또는 유사한 능동 광 전송 부재에 적용할 수 있다.
다음의 기재 사항은 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)를 광중합 개시제의 존재하에 조사함으로써 제조된, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)로 이루어진 경화물 형태의 광 전송 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
위에서 언급한 광 전송 부재는 아래에 기술한 단계(1) 및 단계(2)를 포함하는 방법으로 제조한다. 단계(1)에서, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판 표면에 균일하게 도포하고, 필요한 경우, 용매(C)를 건조 또는 가열하여 제거하여, 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A)와 광중합 개시제(B)로 이루어지고 두께가 균일한 박막을 수득한다.
당해 목적에 사용되는 기판은 표면이 매끄럽고 용매, 활성 에너지선 및 열에 안정해야 한다. 이러한 기판의 예에는 실리콘 웨이퍼, 유리, 세라믹 및 내열 플라스틱이 포함된다. 당해 조성물은 일반적으로 스핀 코팅하여 피복하고, 30 내지 120℃의 온도에서 가열한다. 단계(2)에서, 수득된 박막을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시킨다. 활성 에너지선은 자외선, 전자 빔 또는 다른 방사선을 포함할 수 있다. 저비용 및 고안정화 측면에서, 자외선을 사용하는 것이 바람직하다. 자외선 방사 공급원은 고압 수은 램프, 중압 수은 램프, Xe-Hg 램프 또는 심자외선(deep UV) 램프를 포함할 수 있다. 방사량은 100 내지 8000mJ/㎠의 범위여야 한다. 몇 가지 유형의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산의 경우, 활성 에너지 방사선만을 사용하는 것은 불충분해 보일 수도 있다. 이러한 경우, 박막의 완전한 경화를 위해 가열(이후, "후-가열"로 언급함)이 필요할 수 있다. 후-가열 온도는 50 내지 200℃의 범위여야 한다.
따라서, 지정된 파장 범위에서 광 투과도가 높은 광 전송 부재는 활성 에너 지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판위에 피복하는 단계(1) 및 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 자와선과 같은 활성 에너지선으로 조사하고, 필요한 경우, 조성물을 후-가열하는 단계(2)를 포함하는 방법으로 제조한다. 필요한 경우, 피복물을 기판으로부터 박리하여, 당해 물질은 개별적인 막 형태로 제조할 수 있다. 광 전송 부재에 적용하기 위한 통상적인 예인 광 도파관은 단계(1)과 단계(2)를 반복하여 제조할 수 있다. 하기 기재 사항은 광 도파관의 통상적인 제조방법의 예이다.
우선, 클래딩 층으로서의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판 위에 스핀 코팅하여 피복하고, 활성 에너지선으로 조사하여 피복 물질을 경화시켜 하부 클래딩 층을 제조한다. 이어서, 코어 층으로서의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 하부 클래딩 층 위에 스핀 코팅하여 피복하고, 필요한 경우, 코어 층을 목적하는 형상으로 성형하고, 경화시켜, 코어 층을 제조하며, 코어 층의 굴절률은 클래딩 층의 굴절률이 크다. 코어 층은 목적하는 형상을 부여하기 위해, 예를 들면, 패턴화하기 위해 처리할 수 있다. 이러한 형상은, 코어 층을 광 마스크(photo mask)를 통해 활성 에너지선에 노광시키고, 필요한 경우, 후속적으로 가열하고, 비노광 영역을 유기 용매로 용해시켜 제거하여 형성시킬 수 있다. 당해 용매는 용매(C)를 포함하는 것이 바람직하다. 위에서 언급한 코어 층의 표면 (또는 패턴화된 코어 층의 표면 및 하부 클래딩 층의 표면)을 클래딩용의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물로 피복하고, 조성물을 경화시켜 상부 클래딩 층의 형성을 완결시킨 후에, 클래딩-코어-클래딩 구조의 막형 광 도파관을 제조하였다.
이전에 기술한 방법과 유사하게, 수득된 피복물을 기판으로부터 박리하여 막형 광 도파관을 제조할 수 있다. 또한, 하부 클래딩 층을 기판으로부터 박리할 수 있다. 새로운 코어 층을 분리된 클래딩 층 위에 형성시킨 후에, 상부 클래딩 층으로 피복하면, 또 다른 막형 광 도파관이 형성될 수 있다. 코어로서의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 경화물은 클래딩용의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물로부터 제조된 경화물보다 굴절률이 커야 한다. 필요한 경우, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 피복에는, 스핀 코팅 방법 대신, 용매 캐스팅 방법을 사용할 수도 있다.
본 발명은 당해 특정한 실시예를 참조로 하여 기술되지만, 본 발명의 범주를 한정시키는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 실시예에서 사용된 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 구조는 13CNMR 및 29Si NMR 분석법으로 측정하였다. 수 평균 분자량은 GPC를 사용하여 측정하였으며, 폴리스티렌 표준 물질을 참조로 하여 재산출하였다. 실란올 그룹과 메톡시 그룹의 함량은 29Si NMR 분석법으로 측정하였다. 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물 경화용 활성 에너지선의 공급원은 심자외선 방사 장치[야마시타 덴소 캄파니, 리미티드(Yamashita Denso Co., Ltd.) 제품]를 포함하였다. 경화물의 굴절률은 프리즘 커플링법으로 결정하고, 파장 1.55㎛에서 ALPHA-STEP 200[덴코 인스트루먼츠(Tencor Instruments) 제조]을 사용하여 측정하였다. 경화물을 통한 광 투과도는, 자동 분광 광도계를 사용하여 파장 1550nm의 광을 5mm 두께의 평평한 플레이트를 통과시켜 측정하였다. 경화물의 광 손실은 1550nm에서 프리즘 커플링법을 사용하여 측정하고, 광 도파관에서의 광 손실은 1550nm에서 컷-백(cut-back)법으로 측정하였다. 경화물의 편광 효과는 편광 부재를 사용하는 현미경으로 관찰하였다. 경화물의 내열성은, 샘플을 10℃/min의 속도로 280℃까지 가열하면서 샘플의 무게 변화를 측정하는 열무게 분석법으로 측정하였다. 이후의 화학식에서, Me, Ph, Vi, E3는 각각 메틸 그룹, 페닐 그룹, 비닐 그룹 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 그룹이다.
참조 실시예 1
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A1)의 제조
톨루엔 500g, 2-프로판올 142g 및 물 142g 중의 디메틸디클로로실란 47g, 페닐트리클로로실란 505g의 혼합물을 공가교결합 및 축합시켜 실란올 함유 메틸페닐폴리실록산 수지 용액을 제조하였다. 당해 용액을 탄산수소나트륨의 포화 수용액으로 중화시키고, 물로 세척하고, 가열하여 물을 완전히 제거하였다. 잔류 용액을 수산화칼륨의 50중량% 수성 용액 2g 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 226g과 합하고, 용액을 가열 및 교반하면서, 물, 메탄올 및 톨루엔을 공비 탈수하여 제거하였다. 당해 조작에서, 톨루엔을 적절한 양으로 가하고, 고형물의 농도를 약 50중량%로 유지시켰다. 실란올 탈수 축합 반응이 완결되면, 평형 상태가 될 때까지 수 시간 동안 환류를 계속한다. 생성물을 냉각시키고, 반응 시스템을 고형 산성 흡착제로 중화시키고, 위에서 언급한 흡착제를 여과하여 제거하였다. 생성물은 화학식 [Me2SiO2/2]0.10 [PhSiO3/2]0.65 [E3SiO3/2]0.25의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 톨루엔 용액(고형물 499g)을 포함하였다. 수득된 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 수 평균 분자량이 2500이고, 페닐 그룹의 함량이 59몰%이며, 실란올 그룹과 메톡시 그룹의 총 함량이 0.8몰%이었다. 톨루엔은 아래의 실시예에 기재되어 있는 방법으로 제거하였다.
참조 실시예 2
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A2)의 제조
화학식 [Me2SiO2 /2]0.10 [MeSiO3 /2]0.30 [PhSiO3 /2]0.35 [E3SiO3 /2]0.25의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 톨루엔 용액(고형물 490g)을, 출발 물질이 페닐트리클로로실란 315g, 메틸트리클로로실란 191g, 디메틸디클로로실란 55g 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 262g인 것을 제외하고는 참조 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 수득된 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 수 평균 분자량이 3700이고, 페닐 그룹의 함량이 32몰%이며, 실란올 그룹과 메톡시 그룹의 총 함량이 0.9몰%이었다. 톨루엔은 아래의 실시예에 기재되어 있는 방법으로 제거하였다.
참조 실시예 3
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A3)의 제조
화학식 [Me2ViSiO1 /2]0.10 [Me2SiO2 /2]0.05 [PhSiO3 /2]0.55 [E3SiO3 /2]0.30의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 톨루엔 용액(고형물 490g)을, 출발 물질이 페닐트리클로로실란 423g, 디메틸디클로로실란 23.5g, 트리메톡시클로로실란 39.5g 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 269g인 것을 제외하고는 참조 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 수득된 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 수 평균 분자량이 1700이고, 페닐 그룹의 함량이 44몰%이며, 실란올 그룹과 메톡시 그룹의 총 함량이 0.6몰%이었다. 톨루엔은 아래의 실시예에 기재되어 있는 방법으로 제거하였다.
참조 실시예 4
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A4)의 제조방법
화학식 [MeViSiO2/2]0.10 [PhSiO3/2]0.65 [E3SiO3/2]0.25의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 톨루엔 용액(고형물 499g)을, 출발 물질이 페닐트리클로로실란 505g, 메틸비닐디클로로실란 52g 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 226g인 것을 제외하고는 참조 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 수득된 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 수 평균 분자량이 2600이고, 페닐 그룹의 함량이 59몰%이며, 실란올 그룹과 메톡시 그룹의 총 함량이 0.8몰%이었다. 톨루엔은 아래의 실시예에 기재되어 있는 방법으로 제거하였다.
참조 실시예 5
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A5)의 제조
화학식 [Me2SiO2 /2]0.15 [PhSiO3 /2]0.50 [E3SiO3 /2]0.25 [SiO4 /2]0.10의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 톨루엔 용액(고형물 499g)을, 출발 물질이 페닐트리클로로실란 424g, 디메틸디클로로실란 77g, 테트라메톡시실란 61g 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 246g인 것을 제외하고는 참조 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 수득된 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지는 수 평균 분자량은 3900이고, 페닐 그룹의 함량이 48몰%이며, 실란올 그룹과 메톡시 그룹의 총 함량이 1.0몰%이었다. 톨루엔은 아래의 실시예에 기재되어 있는 방법으로 제거하였다.
실시예 1
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물의 제조
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A1), (A2), (A3), (A4) 또는 (A5)를 광중합 개시제(B)로서의 비스(도데실페닐)요오도늄헥사플루오로안티모네이트 및 유기 용매(C)로서의 톨루엔과 표 1에 기재한 양(단위: 중량)으로 배합하여, 자외선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물 1 내지 5를 제조하였다.
조성물 1 조성물 2 조성물 3 조성물 4 조성물 5
(A1) 30.0
(A2) 30.0
(A3) 30.0
(A4) 30.0
(A5) 30.0
(B) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
(C) 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0
굴절률 1.53 1.50 1.54 1.54 1.53
광 투과도
(%)		 95.8 94.0 95.0 95.9 95.2
중량 손실률
(%)		 0.9 0.9 1.0 0.9 0.8
폐쇄 챔버 시스템에서, 위에서 언급한 액상 조성물을 실리콘 기판 위에 30초 동안 2000rpm으로 스핀 코팅하여 피복하고, 피복물을 50℃에서 15분 동안 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 기판 위에 형성된 박막을 방사량 3J/㎠의 자외선으로 조사하였다. 생성물을 150℃에서 1분 동안 가열하여 건조시켜, 두께가 7 내지 8㎛인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 수득하였다. 수득된 막은 투명하고, 쉽게 변형되는 것을 막기에 충분한 탄성과 경도를 가지며, 자가 유지 강도(self-maintaining strength)를 갖고, 톨루엔 중에 밤새 정치시킨 후에도 침윤 또는 용해하지 않았다. 이어서, 각각의 액상 조성물을 테트라플루오로에틸렌 수지로 제조된 용기 속에 넣고, 실온에서 1일 동안 정치시킨 후에, 50℃로 가열하여 조성물로부터 톨루엔을 제거하였다. 별도의 용기에 담겨진 각각의 조성물을 10J/㎠의 자외선으로 조사하여 두께가 5mm인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 수득하였다. 생성된 경화물의 굴절률 및 광 투과도를 확인하였다. 측정 결과는 표 1에 기재되어 있다. 통신 파장 범위에서, 각각의 경화물은 투과도가 94%이고, 광 손실률이 0.5dB/cm 이하였다. 이들 값은 수득된 경화물이 광 전송 부재로 사용하기에 적합하다는 것을 입증한다.
실시예 2
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 채널형 광 도파 관의 제조
폐쇄 챔버 시스템에서, 표 1의 조성물 2를 실리콘 기판 위에 30초 동안 2000rpm으로 스핀 코팅하고, 피복물을 50℃에서 15분 동안 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 기판 위에 형성된 박막을 방사량 3J/㎠의 자외선으로 조사하였다. 생성물을 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 7 내지 8㎛인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 수득하였다. 수득된 막을 하부 클래딩 층으로 사용하고, 표 1의 조성물 1을 동일한 조건하에 스핀 코팅하였다. 50℃에서 15분 동안 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 막을 선폭 7㎛ 및 길이 5cm의 직사각형 배열의 광 경로 형상 유리 마스크를 통과하는 3J/㎠의 자외선으로 노광시켰다. 막을 150℃에서 1분 동안 가열하여 노광 영역을 경화시켰다. 비노광 영역은 메틸이소부틸케톤으로 용해시켜 제거하여, 두께 7㎛, 선폭 7㎛ 및 길이 5cm의 균일한 코어 패턴이 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지로부터 제조되었다. 코어 패턴을 갖는 수득된 하부 클래딩 층은 폐쇄 챔버 시스템 중에서 표 1의 조성물 2로 30초 동안 1000rpm으로 스핀 코팅하고, 피복물을 3J/㎠의 자외선으로 노광시키고, 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 15㎛인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 상부 클레딩 층을, 하부 클래딩 층 및 코어 패턴 위에 형성시켰다. 위에 기술한 바와 같은 방법으로 제조된 채널형 광 도파관은 코어와 클래딩 사이의 임의의 내부혼합이 없었으며, 광 손실률이 0.4dB/cm이었다. 당해 광 도파관을 공기 중에서 280℃로 가열하는 경우, 중량 손실률은 1%를 넘지 않았다. 이들 특성은 수득된 광 도파관의 내열 특성이 뛰어나다는 사실을 입증한다.
실시예 3
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 채널형 광 도파관의 제조
위에서 언급한 참조 실시예에서 수득한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(A1) 및 (A2), 광중합 개시제(B)로서의 비스(도데실페놀)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 및 유기 용매(C)로서의 톨루엔을 혼합하여, 자외선 경화성 오가노폴리실록산 조성물을 제조하였다.
조성물 6 조성물 7
(A1) 30.0
(A2) 30.0
(B) 1.0 1.0
(C) 10.0 10.0
굴절률 1.53 1.50
폐쇄 챔버 시스템에서, 표 2의 조성물 7을 실리콘 기판 위에 20초 동안 1000rpm으로 스핀 코팅하고, 피복물을 15분 동안 50℃에 두어 톨루엔을 제거하였다. 기판 위에 형성된 박막을 방사량 3J/㎠의 자외선으로 조사하였다. 생성물을 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 50㎛으로 균일한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화 막을 수득하였다. 수득된 막을 하부 클래딩 층으로 사용하고, 표 2의 조성물 6을 동일한 조건하에 스핀 코팅하였다. 50℃에서 15분 동안 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 당해 막을 선폭 50㎛ 및 길이 5cm의 직사각형 배열의 광 경로 형상 유리 마스크를 통과하는 3J/㎠의 자외선으로 노광시켰다. 막을 150℃에서 1분 동안 가열하여, 노광 영역을 경화시켰다. 비노광 영역을 메틸이소부틸케톤으로 용해시켜 제거하여, 두께 48㎛, 선폭 50㎛ 및 길이 5cm의 균일한 코어 패턴이 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지로부터 제조되었다. 코어 패턴을 갖는 수득된 하부 클래딩 층은 표 2의 조성물 7로 용매 캐스팅법으로 피복하고, 피복물을 3J/㎠의 자외선으로 조사하고, 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 55㎛인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 상부 클레딩 층을, 하부 클래딩 층 및 코어 패턴 위에 형성시켰다. 위에 기술한 바와 같은 방법으로 제조된 채널형 광 도파관은 코어와 클래딩 사이의 임의의 내부혼합이 없었으며, 광 손실률이 0.4dB/cm이었다. 당해 광 도파관을 공기 중에서 280℃로 가열하는 경우, 중량 손실률은 1%를 넘지 않았다. 이들 특성은 수득된 광 도파관의 내열 특성이 뛰어나다는 사실을 입증한다.
실시예 4
에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 슬래브( slab )형 광 도파관의 제조
표 2의 조성물 7을 용매 캐스팅법으로 유기 기판 위에 피복물 형태로 피복하고, 피복물을 50℃에서 30분 동안 두어 톨루엔을 제거하였다. 기판 위에 형성된 박막을 방사량 3J/㎠의 자외선으로 조사하였다. 생성물을 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 60㎛으로 균일한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화 막을 수득하였다. 수득된 막은 굴절률이 1.519였다. 실온에서, 경화 막을 유리 기판으로부터 박리하여 하부 클래딩 층을 수득하였다. 수득된 하부 클래딩 층의 표면을 위에서 기술한 바와 동일한 방식으로 표 2의 조성물 6으로 피복하였다. 30분 동안 50℃로 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 박막을 방사량 3J/㎠의 자외선에 노광시키고, 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 55㎛으로 균일하고 굴절률이 1.539인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 코어 층을 수득하였다. 수득된 코어 층을 위에서 기술한 바와 동일한 방식으로 표 2의 조성물 7로 피복하고, 150℃에서 30분 동안 두어 톨루엔을 제거하고, 피복물을 방사량 3J/㎠의 자외선으로 조사하고, 150℃에서 1분 동안 가열하여, 두께가 60㎛으로 균일하고 굴절률이 1.519인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 포함하는 상부 클래딩 층을 수득하였다. 위에 기술한 바와 같은 방법으로 제조된 슬래브형 광 도파관은 코어와 클래딩 사이의 임의의 내부혼합이 없었으며, 크랙이 부재하고, 여러 번의 구부림(bending) 후에도 박리되지 않았으며, 편광에 민감하지 않았다. 광 손실률은 0.6dB/cm이었다. 260℃에서 2분 동안 가열한 후에도 코어와 클래딩 사이의 굴절률은 변하지 않았다.
비교 실시예 1
글리시딜 알콜과 페닐트리클로로실란의 테트라하이드로푸란 용액에 물을 가하고, 당해 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하여 수득하였으며, 화학식 [PhE5SiO2/2]0.51[PhSiO3/2]0.49(여기서, E5는
Figure 112009062052019-pct00005
의 글리시독시 그룹이다)의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지 100g 및 N-벤질-4-벤조일피리디늄 헥사플루오로안티모네이트 2g으로부터, 일본 공개특허공보 제(평)9-124793호의 실시예 1에 기재된 바와 같은 방법으로 액상 자외선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 제조하였다. 실시예 2의 방법으로, 시판중인 자외선 경화성 액상 에폭시 수지의 경화물로부터 클래딩 층을 수득하였으며, 위에서 언급한 액상 자외선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 경화물 형태로 코어 층을 형성시켜 채널형 광 도파관을 제조하였다. 수득된 광 도파관은 광 손실률이 0.1dB/cm이었다. 또한, 실시예 4의 방법으로, 시판중인 자외선 경화성 에폭시 수지로부터 제조된 경화물 형태의 클래딩 층을 제조하고, 위에서 언급한 자외선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물의 경화물 형태의 코어 층을 제조하여, 슬래브형 광 도파관을 제조하였다. 수득된 슬래브형 광 도파관을 260℃에서 2시간 동안 열처리한 후에, 코어 층의 굴절률은 0.8% 증가하였고, 클래딩 층의 굴절률은 0.3% 증가하였으며, 코어 층과 클래딩 층 사이의 굴절률 차는 열처리 전의 조건에 비해 변하였다. 열처리에 의해 광 도파관의 중량이 3% 이상 감소하였다. 따라서, 광 도파관의 내열성이 악화된 것으로 결론지을 수 있다.
비교 실시예 2
페닐트리클로로실란 505g 대신 페닐트리클로로실란 78g과 메틸트리클로로실란 302g의 혼합물을 포함하는 출발 물질을 사용하는 것을 제외하고는, 참조 실시예 1에 기재된 바와 같은 방법으로, 화학식 [Me2SiO2/2]0.10, [MeSiO3/2]0.55, [PhSiO3/2]0.10 및 [E3SiO3/2]0.25의 평균 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지(수 평균 분자량 : 4600, 페닐 그룹 함량: 9몰%, 실란올과 메톡시 그룹의 총 함량: 0.8몰%)를 제조하였다. 위에서 언급한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지 30g, 비스(도데실페닐)요오디늄 헥사플루오로안티모네이트 1g 및 톨루엔 30g을 혼합하여 액상 자외선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 제조하였다. 실시예 1에 기재된 바와 같은 방법으로, 당해 조성물을 기판 위에 스핀 코팅하여 피복하고, 자외선으로 조사하고, 열처리하였다. 그 결과, 두께가 8.5㎛로 균일한 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지의 경화물을 수득하였다. 제조된 경화물들은 각각 투명도를 가지면서, 생성물이 변형되는 것을 방지하기에 충분한 경도 및 동력학적 강도를 가지며, 톨루엔에 밤새 정치시킨 후에도 용해 또는 팽윤되지 않았고, 인성(toughness)이 취약했으며, 약간의 크랙이 발생하였다. 또한, 통신 파장 범위에서의 투과도는 87%로, 이들 생성물은 광 전송 부재로 사용할 수 없었다.
본 발명의 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물은 광 전송 부재의 제조에 매우 적합하다.
본 발명의 광 전송 부재는 광 통신에 사용하기에 적합하고, 광 집적 회로의 제조에 사용하기에 적합하다.
본 발명의 방법은 광 전송 부재의 제조에 유용하다.

Claims (11)

  1. (A) 화학식 1의 실록산 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지 100중량부, (B) 활성 에너지선 조사하에서 에폭시 함유 오가노폴리실록산을 경화시키기 위한 광중합 개시제 0.05 내지 20중량부 및 (C) 유기 용매 0 내지 5000중량부를 포함하는, 활성 에너지선(active energy ray) 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
    화학식 1
    (R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
    위의 화학식 1에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 탄소수 1 내지 6의 1가 지방족 탄화수소 그룹, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹, 및 (글리시독시)알킬 그룹, (글리시독시카보닐)알킬 그룹, (3,4-에폭시사이클로헥실)알킬 그룹 및 (4-메틸-3,4-에폭시사이클로헥실)알킬 그룹으로부터 선택된 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된 유기 그룹이고,
    1개 분자에서, 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹을 함유하는 실록산 단위는 10 내지 40몰%를 구성하고, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹은 전체 유기 그룹의 15몰% 이상을 구성하고 있으며,
    a + b + c + d = 1의 조건이 충족되고,
    a는 평균적으로 0 ≤ a < 0.4의 조건을 충족시키며,
    b는 평균적으로 0 < b < 0.5의 조건을 충족시키고,
    c는 평균적으로 0 < c < 1의 조건을 충족시키며,
    d는 평균적으로 0 ≤ d < 0.4의 조건을 충족시키고,
    b와 c는 0.01 ≤ b/c ≤ 0.3의 조건을 갖는다.
  2. 제1항에 있어서, 막 형태의 경화물로서 사용하기 위한, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 광 전송 부재로서 사용하기 위한, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 광 전송 부재가 광 도파관인, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 활성 에너지선이 자외선인, 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물.
  6. (A) 화학식 1의 실록산 단위인 에폭시 함유 오가노폴리실록산 수지를 (B) 활성 에너지선 조사하에서 에폭시 함유 오가노폴리실록산을 경화시키기 위한 광중합 개시제의 존재하에 활성 에너지선을 조사하여 경화(여기서, 성분(B)는 성분(A) 100중량부당 0.05 내지 20중량부의 양으로 사용한다)시켜 수득한 광 전송 부재.
    화학식 1
    (R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d
    위의 화학식 1에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 탄소수 1 내지 6의 1가 지방족 탄화수소 그룹, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹, 및 (글리시독시)알킬 그룹, (글리시독시카보닐)알킬 그룹, (3,4-에폭시사이클로헥실)알킬 그룹 및 (4-메틸-3,4-에폭시사이클로헥실)알킬 그룹으로부터 선택된 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된 유기 그룹이고,
    1개 분자에서, 에폭시 함유 1가 탄화수소 그룹을 함유하는 실록산 단위는 10 내지 40몰%를 구성하고, 탄소수 6 내지 10의 1가 방향족 탄화수소 그룹은 전체 유기 그룹의 15몰% 이상을 구성하고 있으며,
    a + b + c + d = 1의 조건이 충족되고,
    a는 평균적으로 0 ≤ a < 0.4의 조건을 충족시키며,
    b는 평균적으로 0 < b < 0.5의 조건을 충족시키고,
    c는 평균적으로 0 < c < 1의 조건을 충족시키며,
    d는 평균적으로 0 ≤ d < 0.4의 조건을 충족시키고,
    b와 c는 0.01 ≤ b/c ≤ 0.3의 조건을 갖는다.
  7. 제6항에 있어서, 광 도파관인 광 전송 부재.
  8. 제7항에 있어서, 광 도파관이 막 형태로 제조되는, 광 전송 부재.
  9. 제6항에 있어서, 활성 에너지선이 자외선인, 광 전송 부재.
  10. 제1항에 따르는 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판 위에 피복하는 단계 및 피복 조성물을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시키는 단계를 포함하는, 광 전송 부재의 제조방법.
  11. (1) 제1항에 따르는 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 기판 위에 피복하고, 피복 조성물을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시켜 하부 클래딩 층(lower cladding layer)을 형성시키는 단계, (2) 제1항에 따르는 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 하부 클래딩 층 위에 피복하고, 피복된 층을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시켜 코어 층(core layer)(당해 경화물의 굴절률은 클래딩 층의 굴절률보다 크다)을 형성시키고, 필요한 경우, 코어 층을 목적하는 형상으로 가공하는 단계 및 (3) 제1항에 따르는 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물을 코어 층 위에, 또는 목적하는 형상으로 가공된 코어 층과 하부 클래딩 층 위에 피복하고, 피복 조성물을 활성 에너지선으로 조사하여 경화시켜 상부 클래딩(upper cladding layer) 층을 형성시키는 단계를 포함하는, 광 도파관의 제조방법.
KR1020067013522A 2003-12-10 2006-07-05 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광전송 부재, 및 광 전송 부재의 제조방법 Expired - Lifetime KR101152262B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2003-00412452 2003-12-10
JP2003412452A JP4651935B2 (ja) 2003-12-10 2003-12-10 活性エネルギー線硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物、光伝送部材および光伝送部材の製造方法
PCT/JP2004/018864 WO2005056640A1 (en) 2003-12-10 2004-12-10 Active energy ray-curable organopolysiloxane resin composition, light-transmitting component, and method for manufacturing the light-transmitting component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070004564A KR20070004564A (ko) 2007-01-09
KR101152262B1 true KR101152262B1 (ko) 2012-06-08

Family

ID=34675030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067013522A Expired - Lifetime KR101152262B1 (ko) 2003-12-10 2006-07-05 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광전송 부재, 및 광 전송 부재의 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7771794B2 (ko)
EP (1) EP1692209B1 (ko)
JP (1) JP4651935B2 (ko)
KR (1) KR101152262B1 (ko)
CN (1) CN100465211C (ko)
WO (1) WO2005056640A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200038510A (ko) * 2017-08-24 2020-04-13 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작 방법
KR20200040809A (ko) * 2017-08-24 2020-04-20 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작에 대한 방법
KR20200044017A (ko) * 2017-08-24 2020-04-28 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작에 대한 방법

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4629367B2 (ja) 2004-05-31 2011-02-09 東レ・ダウコーニング株式会社 活性エネルギー線硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物、光伝送部材およびその製造方法
JP5392805B2 (ja) * 2005-06-28 2014-01-22 東レ・ダウコーニング株式会社 硬化性オルガノポリシロキサン樹脂組成物および光学部材
EP2069829B1 (en) * 2006-08-28 2011-12-07 Dow Corning Corporation Optical devices and silicone compositions and processes fabricating the optical devices
EP2217955B1 (en) * 2007-11-30 2017-08-16 Dow Corning Corporation An integrated planar polymer waveguide for low-loss, low-crosstalk optical signal routing
KR20110030014A (ko) * 2009-09-17 2011-03-23 주식회사 동진쎄미켐 발광다이오드의 밀봉 방법 및 이에 의해 밀봉된 발광다이오드
WO2011084250A2 (en) 2009-12-21 2011-07-14 Dow Corning Corporation Methods for fabricating flexible waveguides using alkyl-functional silsesquioxane resins
CN102791760A (zh) * 2010-03-02 2012-11-21 日本化药株式会社 可固化树脂组合物及其固化物
TW201319170A (zh) 2011-05-25 2013-05-16 Dow Corning 在溶劑顯影期間增強膜保留和黏附之含有環氧官能化矽氧烷寡聚物的環氧官能化的可輻射固化組合物
US10435585B2 (en) 2013-05-17 2019-10-08 Dow Corning Corporation Curable composition, method of preparing cured article, and cured article formed thereby
JP2016521860A (ja) * 2013-05-17 2016-07-25 ダウ コーニング コーポレーションＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 物品の作製方法及びそれによって作製された物品
CN105814156B (zh) * 2013-12-23 2017-10-31 道康宁公司 Uv可固化有机硅组合物和含有这种组合物的防尘涂层组合物
JP6538067B2 (ja) 2014-02-21 2019-07-03 ダウ シリコーンズ コーポレーション 光コネクタの製造方法、及びその方法により製造された光コネクタを含む光デバイス
KR101845081B1 (ko) * 2014-11-28 2018-04-04 삼성에스디아이 주식회사 윈도우 필름용 조성물, 이로부터 형성된 플렉시블 윈도우 필름 및 이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치
KR101908163B1 (ko) 2014-12-03 2018-10-16 삼성에스디아이 주식회사 윈도우 필름용 조성물, 이로부터 형성된 플렉시블 윈도우 필름 및 이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치
KR101835866B1 (ko) 2014-12-17 2018-03-08 삼성에스디아이 주식회사 윈도우 필름용 조성물, 이로부터 형성된 플렉시블 윈도우 필름 및 이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치
KR101835867B1 (ko) 2014-12-23 2018-03-08 삼성에스디아이 주식회사 윈도우 필름용 조성물, 이로부터 형성된 플렉시블 윈도우 필름 및 이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치
JP6580878B2 (ja) * 2015-06-17 2019-09-25 株式会社ダイセル ポリオルガノシルセスキオキサン、硬化性組成物、ハードコートフィルム、及び硬化物
JP6557521B2 (ja) * 2015-06-17 2019-08-07 株式会社ダイセル ポリオルガノシルセスキオキサン、ハードコートフィルム、接着シート、積層物及び装置
US10604653B2 (en) * 2015-10-19 2020-03-31 Dow Toray Co., Ltd. Active energy ray curable hot melt silicone composition, cured product thereof, and method of producing film
JP6681317B2 (ja) 2016-11-21 2020-04-15 信越化学工業株式会社 紫外線硬化型シリコーン組成物及び硬化皮膜形成方法
AU2018270565B2 (en) * 2017-05-16 2020-12-24 Momentive Performance Materials Korea Co., Ltd Optical transparent resin and electronic element formed using same
US20200278611A1 (en) * 2017-07-28 2020-09-03 Dow Silicones Corporation A method of preparing a planar optical waveguide assembly

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4279717A (en) 1979-08-03 1981-07-21 General Electric Company Ultraviolet curable epoxy silicone coating compositions
JPH0774327B2 (ja) 1987-02-14 1995-08-09 日東電工株式会社 紫外線硬化型シリコーン系剥離剤
US4952657A (en) * 1988-07-29 1990-08-28 General Electric Company Silicone release coating compositions
JPH0343423A (ja) 1989-07-12 1991-02-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ポリシロキサンおよびポリシロキサンからなる光学素子
JPH0769493B2 (ja) * 1989-08-29 1995-07-31 信越化学工業株式会社 光ファイバのコア用組成物及び光ファイバ
JP2712093B2 (ja) * 1990-06-29 1998-02-10 東芝シリコーン株式会社 紫外線硬化性シリコーン組成物
JP2858924B2 (ja) 1990-10-22 1999-02-17 日本電信電話株式会社 プラスチック光導波路
US5217805A (en) * 1991-10-15 1993-06-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Uv-curable silicon release compositions
FR2688790B1 (fr) 1992-03-23 1994-05-13 Rhone Poulenc Chimie Compositions a base de polyorganosiloxanes a groupements fonctionnels reticulables et leur utilisation pour la realisation de revetements anti-adhesifs.
US5369205A (en) 1992-07-30 1994-11-29 General Electric Company UV-curable epoxysilicones bearing pendant silicone resin
US5360833A (en) * 1992-11-25 1994-11-01 General Electric Company Controlled release compositions for UV curable epoxysilicone release agents
JPH07149905A (ja) * 1993-11-26 1995-06-13 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd オルガノポリシロキサンおよびその製造方法
JPH07179511A (ja) * 1993-12-22 1995-07-18 Japan Carlit Co Ltd:The 光重合性樹脂組成物
JPH08193167A (ja) 1995-01-17 1996-07-30 Oki Electric Ind Co Ltd 感光性樹脂組成物
DE19503560C2 (de) 1995-02-03 1997-03-27 Loh Kg Rittal Werk Stromsammelschiene
US5912061A (en) * 1995-08-03 1999-06-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. UV-ray setting resin and a method for manufacturing a magneto-optical disk by the use of the UV-ray setting resin
JPH09124793A (ja) 1995-11-02 1997-05-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高分子光学材料及びその製造方法及び高分子光導波路
JP3133039B2 (ja) 1998-10-05 2001-02-05 日本電信電話株式会社 光導波路用感光性組成物およびその製造方法および高分子光導波路パターン形成方法
US6537723B1 (en) * 1998-10-05 2003-03-25 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Photosensitive composition for manufacturing optical waveguide, production method thereof and polymer optical waveguide pattern formation method using the same
JP2000230052A (ja) 1999-02-12 2000-08-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高分子光学材料およびそれを用いた光導波路
JP4132533B2 (ja) * 2000-01-27 2008-08-13 住友ベークライト株式会社 感光性樹脂組成物
TW594416B (en) * 2001-05-08 2004-06-21 Shipley Co Llc Photoimageable composition
US6832036B2 (en) 2002-10-11 2004-12-14 Polyset Company, Inc. Siloxane optical waveguides
JP4157402B2 (ja) 2003-03-13 2008-10-01 ヤマハモーターパワープロダクツ株式会社 除雪機
WO2005028537A1 (ja) * 2003-09-18 2005-03-31 Kaneka Corporation 末端にエポキシ基および／またはオキセタン基含有ケイ素基を有する有機重合体を含む光硬化型樹脂組成物およびその製造方法
US20060199081A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-07 General Electric Company Holographic storage medium, article and method
JP5324213B2 (ja) * 2005-04-12 2013-10-23 ダウ・コーニング・コーポレイション エポキシ官能性ポリシロキサン、シリコーン組成物、および被覆された光ファイバ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200038510A (ko) * 2017-08-24 2020-04-13 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작 방법
KR20200040809A (ko) * 2017-08-24 2020-04-20 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작에 대한 방법
KR20200044017A (ko) * 2017-08-24 2020-04-28 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작에 대한 방법
KR102620913B1 (ko) 2017-08-24 2024-01-05 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작 방법
KR102688716B1 (ko) 2017-08-24 2024-07-29 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작에 대한 방법
KR102688715B1 (ko) * 2017-08-24 2024-07-29 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 광학 도파관 제작에 대한 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP1692209B1 (en) 2013-10-02
WO2005056640A1 (en) 2005-06-23
JP4651935B2 (ja) 2011-03-16
US7771794B2 (en) 2010-08-10
JP2005171069A (ja) 2005-06-30
CN100465211C (zh) 2009-03-04
US20080058441A1 (en) 2008-03-06
KR20070004564A (ko) 2007-01-09
EP1692209A1 (en) 2006-08-23
CN1890294A (zh) 2007-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101152262B1 (ko) 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광전송 부재, 및 광 전송 부재의 제조방법
US7844153B2 (en) Active energy ray-curable organopolysiloxane resin composition, optical transmission component, and manufacturing method thereof
KR101092249B1 (ko) 광 도파관용 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광 도파관 및 이들의 제조방법
US9354518B2 (en) Epoxy-functional radiation-curable composition containing an epoxy-functional siloxane oligomer for enhanced film retention and adhesion during solvent development
JP2005336421A5 (ko)
TWI518391B (zh) 使用烷基官能性倍半矽氧烷樹脂製造撓性波導器的方法及由其製得之平面光學波導器總成
JP3952149B2 (ja) 光導波路形成用材料及び光導波路の製造方法
WO2015126561A1 (en) Method of preparing an optical connector and optical devices comprising the optical connector prepared thereby
US20200278611A1 (en) A method of preparing a planar optical waveguide assembly
US7283715B2 (en) Optical waveguide forming material and method
JP2005163009A (ja) （メタ）アクリロキシ基含有オルガノポリシロキサン樹脂、高エネルギー線硬化性オルガノポリシロキサン樹脂組成物、光伝送部材および光伝送部材の製造方法
KR101190530B1 (ko) 활성 에너지선 경화성 오가노폴리실록산 수지 조성물, 광전송 부재 및 이의 제조방법
JPH09324051A (ja) 高分子光学材料及びそれを用いた光導波路

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20060705

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20091009

Comment text: Request for Examination of Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20110718

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20120228

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20120525

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20120529

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150430

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160427

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160427

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170504

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170504

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180427

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180427

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190429

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200504

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210428

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220415

Start annual number: 11

End annual number: 11

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230418

Start annual number: 12

End annual number: 12

PC1801 Expiration of term

Termination date: 20250610

Termination category: Expiration of duration