JP2009083417A - レーザー彫刻用樹脂組成物、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版、レリーフ印刷版およびレリーフ印刷版の製造方法 - Google Patents

レーザー彫刻用樹脂組成物、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版、レリーフ印刷版およびレリーフ印刷版の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レーザーでの彫刻感度が高く、レーザー彫刻によって直接製版が可能な印刷版原版に用いることのできる樹脂組成物、及びそれを用いた印刷版原版、レリーフ印刷版およびレリーフ印刷版の製造方法を提供すること。
【解決手段】700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマー(A)を少なくとも含んでなることを特徴とするレーザー彫刻用樹脂組成物、及びそれを用いた印刷版原版、レリーフ印刷版およびレリーフ印刷版の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、レーザー彫刻用樹脂組成物、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版、レリーフ印刷版およびレリーフ印刷版の製造方法に関する。
表面に凹凸を形成してレリーフ版を形成する方法としては、感光性エラストマー組成物あるいは感光性樹脂組成物を用い、原画フィルムを介してこれら組成物を紫外光で露光し、画像部分を選択的に硬化させて、未硬化部を現像液を用いて除去する方法、いわゆる「アナログ製版」が良く知られている。
感光性エラストマー組成物は、担体として例えば合成ゴムのようなエラストマー性ポリマーを含有しており、得られるレリーフ版は柔軟であることからフレキソ版と称される。
フレキソ版は、ゴムを浸食しないインキビークルを用いた水性インキ、アルコールインキ、エステルインキや無溶媒のUVインキに適性がある。フレキソ版は柔軟であるが故に、表面凹凸の大きい被印刷体や強度の弱い包装材料に印刷適性があるが、応力により変形しやすいので印圧は弱くする必要がある。これに対し、感光性樹脂組成物は、担体として可塑性樹脂(プラスチック)を用いている。得られるレリーフ版は硬質であり、樹脂凸版(レタープレス)と称され、フレキソ版とは区別されている。樹脂凸版として商業的に入手可能なものは、水現像型あるいはアルコール現像型のものであり、それぞれ水溶性樹脂あるいはアルコール可溶性樹脂を含有している。主に使用されるインキは、これら樹脂を浸食しないインキビークルを用いた油性インキあるいは無溶媒のUVインキである。樹脂凸版は硬質であるので、強い印圧をかけることが可能で、インキを厚盛りすることにより明瞭でシャープな印刷ができる。
アナログ製版は、多くの場合、銀塩材料を用いた原画フィルムを必要とするため、原画フィルムの製造時間およびコストを要する。さらに、原画フィルムの現像に化学的な処理が必要で、かつ現像廃液の処理をも必要とすることから、環境衛生上の不利を伴う。
アナログ製版に伴う課題を解決する手法として、感光性エラストマー層あるいは感光性樹脂層上に、その場で(in situ)画像マスク形成可能なレーザー感応式のマスク層要素を設けたフレキソ印刷版原版あるいは樹脂凸版印刷版原版が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。これらの原版の製版方法は、デジタルデバイスで制御された画像データに基づいてレーザー照射を行い、マスク層要素から画像マスクをその場で形成し、その後はアナログ製版と同様に、画像マスクを介して紫外光で露光し、感光性エラストマー層(あるいは感光性樹脂層)および画像マスクを現像除去する製版方法で、フレキソ版や樹脂凸版の業界では「マスクCTP方式」と称されている。マスクCTP方式は、上述した原画フィルムの製造工程に関わる課題を解決しているが、感光性エラストマー層や感光性樹脂層の現像で発生する廃液の処理に関する課題がある。さらにフレキソ版の場合、現像にはトリクロロエチレンなどの塩素系溶媒を用いることが多く、作業衛生面でも不利がある。
現像工程および現像廃液に関する課題を解決する手段として、感光性エラストマー層を加熱し、未硬化部分を軟化させて除去する、いわゆる「熱現像方式」が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この方式では現像液を用いないため、作業環境的に好ましく、さらに、現像廃棄物は特別な分別処理をする必要がなく焼却処理することが可能である。しかし、熱現像方式は溶剤現像方式に比べて現像速度が著しく遅いため作業効率が悪く、複雑で高価な現像設備を必要とするという問題がある。
現像工程および現像廃液に関する課題を解決する別の手段として、レーザーによる直接彫刻製版、いわゆる「直彫りCTP方式」が多く提案されている。直彫りCTP方式は、文字通りレーザーで彫刻することにより、レリーフとなる凹凸を形成する方法で、原画フィルムを用いたレリーフ形成と異なり、自由にレリーフ形状を制御することができるという利点がある。例えば、抜き文字部分を印刷物に再現する部位を深く彫刻したり、微細網点を再現する部分では印圧に負けて網点が倒れないようにショルダーをつけた彫刻をすることができる。
特許文献4〜6には、レーザー彫刻可能なフレキソ版原版、あるいはレーザー彫刻によって得られたフレキソ版が開示されている。これら文献では、バインダーとしてエラストマー性のゴムにモノマーを混合し、熱重合機構あるいは光重合機構によりこれら混合物を硬化させた後、レーザー彫刻を行い、フレキソ版を得ている。
直彫りCTP方式の課題として、レーザー彫刻の速度が遅いことが挙げられる。これはマスクCTP方式ではアブレーションすべき対象のマスク層要素の厚さが1〜10μm程度であるのに対し、直彫りCTP方式では直接レリーフを形成する機能上、少なくとも100μmは彫刻する必要があるためである。そのため、レーザー彫刻感度の向上を図った提案がいくつかなされている。
例えば、エラストマー発泡体を含むレーザー彫刻用フレキソ印刷版原版が提案されている(特許文献7)。密度の低い発泡体を用いることで、彫刻感度の向上を図っているが、低密度の材料であるため印刷版としての強度が不足し、耐刷性が著しく損なわれるという問題がある。
例えば、炭化水素系の気体を封入したマイクロスフィアを含有するレーザー彫刻用フレキソ印刷版原版が提案されている(特許文献8)。レーザーで発生する熱によりマイクロスフィア内の気体が膨張して、被彫刻材料を崩壊させるシステムにより、彫刻感度の向上を図っている。気泡を含む材料系なので、印刷版としての強度は不足しやすいという問題がある。また、気体は固体に比べて熱で膨張しやすい性質があり、熱変形開始温度の高いマイクロスフィアを選択しても、外温の変化による体積変化はさけられず、厚み精度の安定性が要求される印刷版に用いるには適していない。
例えば、天井温度が600度K未満の高分子充填剤を含有するレーザー彫刻用樹脂凸版印刷版が提案されている(特許文献9)。解重合温度の低い高分子充填剤を添加する事で彫刻感度の向上を図っているが、このような高分子充填剤を用いると、印刷版原版の表面に凹凸がついてしまい、印刷品質に重大な影響を与える。
特許第2773847号公報 特開平9−171247号公報 特開2002−357907号公報 特許第2846954号公報 特開平11−338139号公報 特開平11−170718号公報 特開2000−318330号公報 米国特許出願公開2003/180636号明細書 特開2000−168253号公報
本発明の目的は、レーザーでの彫刻感度が高く、レーザー彫刻によって直接製版が可能な印刷版原版に用いることのできる樹脂組成物を提案することにある。他の目的は、彫刻感度の高いレーザー彫刻用樹脂印刷版原版を提案することにある。
1)700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマー(A)を少なくとも含んでなることを特徴とするレーザー彫刻用樹脂組成物。
2)前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、ポリマーの主鎖にあることを特徴とする上記1)に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
3)前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、ポリマーの側鎖にあることを特徴とする上記1)に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
4)前記(A)は、ポリウレタン、ポリエステル、及びポリアミドから選択されることを特徴とする上記2)に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
5)前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、ポリマーの側鎖に共有結合で連結さていることを特徴とする上記3)に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
6)前記(A)は側鎖に−Q−Oで表される部位(マイナス電荷)を有し、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位(プラス電荷を有する)がイオン結合で該側鎖に連結されていることを特徴とする上記3)に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
7)前記(A)は、ポリウレタン、ポリエステル、(メタ)アクリル樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、及びポリビニルブチラール(PVB)誘導体から選択されることを特徴とする上記5)または6)に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
8)前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、シアニン化合物、ジインモニウム化合物、及びフタロシアニン化合物から選択される化合物の構造部位であることを特徴とする上記1)〜7)のいずれかに記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
9)(B)重合性化合物を含有することを特徴とする上記1)〜8)のいずれかに記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
10)上記1)〜9)のいずれかに記載のレーザー彫刻用樹脂組成物からなるレリーフ形成層を有することを特徴とするレーザー彫刻用樹脂印刷版原版。
11)上記10)に記載のレリーフ形成層を光及び/又は熱により架橋する工程1)、および架橋されたレリーフ形成層をレーザー彫刻する工程2)を含むことを特徴とするレリーフ印刷版の製造方法。
12)前記工程1)は、レリーフ形成層を熱により架橋する工程であることを特徴とする上記11)に記載のレリーフ印刷版の製造方法。
13)上記11)または12)に記載の方法で製造されたレリーフ印刷版。
14)上記11)または12)に記載の方法で架橋されたレリーフ形成層の厚みが0.05mm以上であることを特徴とする上記13)に記載のレリーフ印刷版。
15)上記11)または12)に記載の方法で架橋されたレリーフ形成層のショアA硬度が50〜90°であることを特徴とする上記13)または14)に記載のレリーフ印刷版。
本発明によれば、レーザーに対する彫刻感度が高いレーザー彫刻用の樹脂組成物が得られる。このため、レリーフの形成にかかる時間を短縮することができる。また、本発明のレーザー彫刻用樹脂組成物を用いることで、彫刻感度の高いレーザー彫刻用樹脂印刷版原版が得られる。凸状のレリーフを有する樹脂凸版(レタープレス版)、フレキソ版やスタンプ、凹版、孔版にも利用できるが、その応用範囲がこれらに限定されるものではない。
以下、本発明の実施の形態を説明する。
[レーザー彫刻用樹脂組成物]
本発明におけるレーザー彫刻用樹脂組成物は、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマー(A)を少なくとも含有する。以下、レーザー彫刻用樹脂組成物の要素について説明する。
<(A)700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマー

本発明はバインダーポリマーとして、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマーを用いることにより彫刻感度が大幅に向上する。このバインダーポリマーを以下、(A)またはバインダー(A)とも記す。
本発明において、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位とは、対象とするポリマーの紫外・可視吸収スペクトル測定をした際に、ポリマーの極大吸収波長として700〜1300nmを与える由来となる部分(;一般的な高分子の教科書的に言うと、「セグメント」)を意味する。
本発明では、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの主鎖、またはポリマーの側鎖にある場合が好ましい。
また、本発明の効果は、CO2レーザー彫刻よりも近赤外レーザー彫刻の場合に顕著である。
本発明の作用機構は定かではないが以下のように推定している。
本願の(A)を用いると、700〜1300nmに極大吸収波長を有する低分子化合物(染料、顔料)を単純にブレンドしただけの場合に比べて彫刻感度が劇的に向上する。
レーザー彫刻(特に近赤外レーザーの場合)とは、(1)700〜1300nmに極大吸収波長を有する化合物による光吸収⇒(2)700〜1300nmに極大吸収波長を有する化合物による光熱変換⇒(3)700〜1300nmに極大吸収波長を有する化合物から近傍に存在するバインダーへの熱伝達⇒(4)バインダーの熱分解⇒(5)分解したバインダーの消散、という5つの過程から構成されると考えられる。
通常、700〜1300nmに極大吸収波長を有する低分子化合物(染料、顔料)を単純にブレンドしただけの場合、上記(3)の過程での熱伝達が700〜1300nmに極大吸収波長を有する低分子化合物(染料、顔料)とバインダー間という“分子間で”行われるため、熱伝達効率が低い。その結果、過程(4)のバインダーの熱分解に使われるべき熱エネルギーが不足し、彫刻感度が低くなる。
場合によっては、光熱変換による熱で700〜1300nmに極大吸収波長を有する低分子化合物自身がバインダーよりも先に熱分解してしまうこともあり、この場合、レーザー光を吸収するものがなくなってしまうので彫刻感度がさらに低くなる。
一方、本発明の場合、過程(1)〜(3)が“同一分子内で”行われるため、熱伝達効率を落とすことなくバインダー(自分自身)に熱が受け渡される。その結果、上記700〜1300nmに極大吸収波長を有する低分子化合物(染料、顔料)の単純ブレンドの場合に比べて彫刻感度が大幅に向上すると考えられる。
加えて本願では、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がバインダーポリマーの側鎖よりも主鎖に導入されているほうが彫刻感度が高く好ましい。これは700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位が光熱変換の熱でバインダーよりも先に分解したとしても、分解した700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位はバインダー主鎖そのものであり、過程(4)が起こったのと同義であることから、熱伝達効率向上[(1)〜(3)]+熱分解性向上(4)の両方の効果が得られていることに由来していると考えられる。
700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの主鎖にある場合、ポリマー骨格としては、皮膜性の観点からポリウレタン、ポリエステル、及びポリアミドから選択される少なくとも1種であることが好ましく、彫刻感度を考慮した場合、ポリウレタンとポリエステルが好ましく、皮膜性と彫刻感度が高いという特性を兼備できる点でポリウレタンがさらに好ましい。また、このポリウレタンは、芳香族ウレタン結合を含むほうが彫刻感度がさらに高まるので特に好ましい。700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの主鎖にある場合、ポリマー合成の簡便さから、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を有する化合物を原料モノマーとしてこれを重合する方法が適しており、この方法で合成されたポリマーは700〜1300nmに極大吸収波長を
有する部位を有する低分子化合物を原料モノマーとして樹脂組成物に用いることがないので、モノマー残存率が少なく、該低分子化合物を原料モノマーとして樹脂組成物に用いるときの原料モノマーの残存に起因する膜の硬化不良といった望ましくない現象の発生を抑制できる。
700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの側鎖にある場合、(1)700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの側鎖に共有結合で連結さている形態、(2)側鎖に−Q−Oで表される部位(マイナス電荷)を有し、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位(プラス電荷を有する)がイオン結合で該側鎖に連結されている形態、の2種類が好ましい。ここで、−Q−Oは−Q−OHで表される酸解離定数(pKa)10以下の酸基からプロトン(H)が解離して−Q−Oの形態になったものを表す。
−Q−OHは、−Q1−Q2−Hと表されるものが好ましく、Q1はカルボン酸エステル基(−COO−)、アミド基(−CONH−)、直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、芳香環基などの炭化水素基、及び、エーテル基(−O−または−S−)からなる群より選択される連結基もしくはこれらの組み合わせからなる連結基を表し、Q2−Hは、pKa10以下の酸基として機能する部分構造を表し、−Q1−Q2−Hからプロトン(H)が解離し、−Q−Oの形態を生ずるものを表す。
以下、pKaが0以上10以下である酸基について述べる。
1.酸解離定数(pKa)が0以上5.5未満である酸基
酸解離定数(pKa)が0以上5.5未満である酸基としては、スルホン酸基、リン酸基、カルボン酸基などが挙げられ、特に好ましいものは、カルボン酸基である。
2.酸解離定数(pKa)が5.5以上10以下の酸基
具体的には、例えば、フェノール基(pKa=9.99)、2−メトキシフェノール基(pKa=9.99)、2−クロロフェノール基(pKa=8.55)、2−ヒドロキシ安息香酸メチル基(pKa=9.87)、1,3−ベンゼンジオール基(pKa=9.20)、1−ナフトール基(pKa=9.30)、1,2−ベンゼンジオール基(pKa=9.45)等が挙げられる。これらの中でも、芳香族基上に置換基を有してもよいフェノール基がより好ましい。
尚、上記具体例に記載の酸解離定数pKaは、E.P.SERJEANTら著、“IONISATION CONSTRANTS OF ORGANIC ACIDS IN AQUEOUS SOLUTION”及びJOHN A.DEAN著、“LANGE’S
HANDBOOK OF CHEMISTRY”に記載の数値である。
上記(1)700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの側鎖に共有結合で連結さている形態の場合、ポリマー側鎖に予め−OH、−COOH、−NR(RはHまたは一価のアルキル基)、−NCO、エポキシ基、−SOH、エステル基などの官能基を付与しておき、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を有する原料を上記ポリマーの官能基との高分子反応により反応させて側鎖に導入できる。また、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を有する化合物を原料モノマーとしてこれを重合し、ポリマー側鎖に700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を有するポリマーを生成する方法も適している。
上記(2)側鎖に−Q−Oで表される部位(マイナス電荷)を有し、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位(プラス電荷を有する)がイオン結合で該側鎖に連結されている形態の場合、ポリマー側鎖にカルボン酸アニオン、スルホン酸アニオンなどを導入しておき、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を有する原料化合物(イオン性であることが必要)との塩交換反応や中和反応により(A)を得る方法が合成の簡便さから好ましい。
本願で用いるポリマーの側鎖として、好ましいのは上記のように側鎖に−Q−Oで表
される部位(マイナス電荷)を有するものであるが、必要に応じて側鎖にプラス電荷、例えばアンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、オキソニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アジニウムカチオン等を有するものも使ってよい。
700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位としては、後述されるが、(A)と併用し得る光熱変換剤の構造部位であるものが適している。IRレーザー光の光熱変換効率が高い点で、シアニン化合物、ジインモニウム化合物、及びフタロシアニン化合物から選択される化合物の構造部位であることが好ましく、より好ましくはシアニン化合物、フタロシアニン化合物、特に好ましくはシアニン化合物の構造部位である。
700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの側鎖にある場合、皮膜性の観点でポリマー骨格がポリウレタン、ポリエステル、(メタ)アクリル樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、及びポリビニルブチラール(PVB)誘導体から選択される少なくとも1種であることが好ましい。皮膜性と彫刻感度のバランスを保つ点で、ポリウレタン、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、ポリビニルブチラール(PVB)誘導体が好ましい。より好ましくは、ポリウレタン、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、特に好ましくはポリウレタンである。本発明において、(メタ)アクリル樹脂との表記は、アクリロル樹脂および/またはメタクリル樹脂を総称するものである。なお、他の(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート等のアクリル酸及びメタクリル酸並びにそれらの誘導体に(メタ)を付加する表記もこれと同様である。
特に、側鎖に−Q−Oで表される部位(マイナス電荷)を有し、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位(プラス電荷を有する)がイオン結合で該側鎖に連結されている場合は、皮膜性と彫刻感度のバランスを保つ点で、ポリウレタン、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、ポリビニルブチラール(PVB)誘導体が好ましい。合成の簡便さまで加えて考慮すると、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、ポリビニルブチラール(PVB)誘導体がさらに好ましい。ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、ポリビニルブチラール(PVB)誘導体はレリーフ印刷版に求められる性質に応じて、使い分けられ、耐溶剤性が必要な場合はポリビニルアルコール(PVA)誘導体が最も好ましく、耐水性が必要な場合はポリビニルブチラール(PVB)誘導体が最も好ましい。PVA誘導体としては、後述する併用可能な親水性ポリマーの項で記載のものが適用できる。
700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、彫刻感度の観点で、側鎖よりも主鎖にあるほうが好ましい。
(A)中の700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位(モノマー単位として)の含有量は、光吸収特性と皮膜性とをバランスよく保つ観点で、(A)を構成するモノマー単位の総モル数に対して、0.01〜50モル%が好ましく、0.05〜30モル%がより好ましく、0.1〜10モル%が特に好ましい。
(A)の質量平均分子量は、彫刻感度と皮膜性のバランスの点で、0.5〜100万が好ましく、0.7〜50万がさらに好ましく、0.9〜20万が特に好ましい。
(A)がポリウレタンの場合、中でも好ましいのは、以下の一般式(1)で表されるポリウレタン樹脂(以下、特定ポリウレタン樹脂ともいう)が好ましい。
一般式(1)中、R及びRはそれぞれ独立して2価の有機基をあらわす。但し、R及びRの少なくとも一方は芳香族基である。
上記一般式(1)における芳香族基は特に制限ないが、合成の簡便さからは、置換基を有してもよいフェニレン基または置換基を有してもよいナフチレン基が好ましい。特に置換基を有してもよいフェニレン基が好ましい。とりわけ電子吸引性の置換基、例えば、カルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基などで置換されたフェニレン基が好ましい。
次に、特定ポリウレタン樹脂の基本骨格について説明する。特定ポリウレタン樹脂は、下記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物の少なくとも1種と下記一般式(5)で表されるジオール化合物の少なくとも1種との反応生成物である構造単位を基本骨格とするポリウレタン樹脂である。
OCN−X0−NCO (4)
HO−Y0−OH (5)
一般式(4)および(5)中、X0、Y0は、それぞれ独立に2価の有機残基を表す。但し、X0およびY0で表される有機残基の少なくとも一方は、NCO基あるいはOH基と芳香族基で結合している。
(1)ジイソシアネート化合物
上記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物としては、X0で表される有機残基がNCO基に直接結合した芳香族基をもっていることが好ましい。
好ましいジイソシアネート化合物は、下記一般式(6)で表されるジイソシアネート化合物である。
OCN−L1−NCO (6)
一般式(6)中、L1は置換基を有していてもよい2価芳香族炭化水素基を表す。置換基としては、例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子(−F、−Cl、−Br、−I)などが挙げられる。必要に応じ、L1はイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエステル、ウレタン、アミド、ウレイド基を有していてもよい。
上記一般式(6)で表されるジイソシアネート化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。すなわち、2,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートの二量体、2,6−トリレンジレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート化合物が挙げられる。
特に熱分解性の観点で4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネートが好ましい。
本発明で使用される特定ポリウレタン樹脂は、例えば、レーザー分解性樹脂組成物中の他の成分との相溶性を向上させ、保存安定性を向上させるといった観点から、上記以外のジイソシアネート化合物を併用することができる。
例えばヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のような脂肪族ジイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4(または2,6)ジイソシアネート、1,3−(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等のような脂環族ジイソシアネート化合物;1,3−ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のようなジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物;等が挙
げられる。
また、トリイソシアネートの3つのNCOのうちの1つに単官能アルコールを付加させて得たジイソシアネートを用いることもできる。
(2)ジオール化合物
ジオール化合物としては、特にY0で表される有機残基がOH基に直接結合した芳香族基をもっていることが好ましい。
具体的には以下の一般式(A−1)〜(A−3)で表されるジオール化合物が好ましい。
HO−Ar1−OH 一般式(A−1)
HO−(Ar1−Ar2)m−OH 一般式(A−2)
HO−Ar1−X−Ar2−OH 一般式(A−3)
式中、Ar1とAr2は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ芳香環を表す。このような芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環、複素環等を挙げることができる。これらの芳香環は置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子(−F、−Cl、−Br、−I)などが挙げられる。
原料入手のしやすさの観点から、好ましくは、ベンゼン環とナフタレン環である。膜形成性も考慮するとベンゼン環が特に好ましい。
Xは2価の有機残基である。mは膜形成性の観点から1〜3が好ましい。特に好ましくは1である。
一般式(A−1)で表されるジオール化合物の好ましい例としては、1,4-ジヒドロキシベンゼン、1,8-ジヒドロキシナフタレンがある。
一般式(A−2)で表されるジオール化合物の好ましい例としては、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、2,2’-ヒドロキシビナフチルがある。
一般式(A−3)で表されるジオール化合物の好ましい例としては、ビスフェノールA、4,4’-ビス(ヒドロキシフェニル)メタンがある。
ポリウレタン樹脂は、上記のように、ウレタン結合以外に、官能基として
、エーテル結合、アミド結合、ウレア結合、エステル結合、ウレタン結合、ビウレット結合およびアロファネート結合を少なくとも一つ含んでなる有機基を含んでいてもよい。
特に、特定ポリウレタン樹脂が、ウレタン結合以外に、さらにカーボネート部位及び/又はアセタール部位を有することが好ましい。
特定ポリウレタン樹脂がカーボネート部位を有する場合、主鎖中のウレタン結合の熱分解と同時に、カーボネート部位の熱分解に由来した二酸化炭素ガスが発生し、この二酸化炭素ガスが特定ポリウレタン樹脂の熱分解や熱分解物の飛散・除去を補助し、その結果、レーザー分解感度が向上し、レーザー彫刻深さが増大すると推定される。
カーボネート部位は主鎖、側鎖のいずれか片方に有していればよく、上記レーザー分解感度の向上という観点で主鎖に有しているほうが好ましい。より好ましいのは主鎖及び側鎖に有している場合である。
カーボネート部位を含有する特定ポリウレタン樹脂の製造には、原料のジイソシアネートがカーボネート部位を含んでいる形態、原料のジオールがカーボネート部位を含んでいる形態の2通りが考えられ、本願ではいずれの形態を用いてもよい。原料の合成しやすさの観点から、ジオールがカーボネート部位を含んでいる形態のほうが好ましい。
特定ポリウレタン樹脂中、カーボネート部位を含む繰り返し単位の好ましい含有量は、レーザー分解感度と皮膜性を良好に保つ観点から、特定ポリウレタン樹脂を構成する原料
の総モル数に対して、0.1〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは5〜50モル%、特に好ましくは20〜50モル%である。
特定ポリウレタン樹脂の中で、一般式(1)のR1とR2が共に芳香族基(ウレタン結合の両隣が共に芳香族基)であるウレタン結合を含み、かつカーボネート部位を主鎖に有しているものが特に好ましい。
カーボネート部位を有する特定ポリウレタン樹脂の原料の好ましい例としては、上記ポリカーボネートジオール化合物が挙げられる。
一方、特定ポリウレタン樹脂がアセタール部位を有する場合、主鎖中のウレタン結合の熱分解と同時かそれよりも低温で熱分解するため、特定ポリウレタン樹脂全体としての熱分解効率が向上する。その結果、レーザー分解感度が向上し、レーザー彫刻深さが増大すると推定される。
アセタール部位はレーザー分解性の観点で主鎖に導入されているほうが好ましい。アセタール部位を含有する特定ポリウレタン樹脂の製造には、原料のジイソシアネートがアセタール部位を含んでいる形態、原料のジオールがアセタール部位を含んでいる形態の2通りが考えられ、本願ではいずれの形態を用いてもよい。原料の合成しやすさの観点から、ジオールがアセタール部位を含んでいる形態のほうが好ましい。
特定ポリウレタン樹脂中、アセタール部位を含む繰り返し単位の好ましい含有量は、レーザー分解感度と皮膜性を良好に保つ観点から、特定ポリウレタン樹脂を構成する原料の総モル数に対して、0.1〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは5〜50モル%、特に好ましくは20〜50モル%である。
特定ポリウレタン樹脂の中で、一般式(1)のR1とR2が共に芳香族基(ウレタン結合の両隣が共に芳香族基)であるウレタン結合を含み、かつアセタール部位を主鎖に有しているものが特に好ましい。
原料として用いるカーボネート部位含有ジオールは鎖状であっても環状であってもよい。
カーボネート部位を有する特定ポリウレタン樹脂の原料の好ましい例としては、アセタールジオール化合物が挙げられる。
本発明に用いられる特定ポリウレタン樹脂は、さらにエチレン性不飽和結合を有するユニットを有することが好ましい。
ポリウレタン樹脂の側鎖にエチレン性不飽和結合を導入する方法としては、ポリウレタン樹脂製造の原料として、側鎖にエチレン性不飽和結合を含有するジオール化合物を用いる方法も好適である。そのようなジオール化合物は、例えば、トリメチロールプロパンモノアリルエーテルのように市販されているものでもよいし、ハロゲン化ジオール化合物、トリオール化合物、アミノジオール化合物と、エチレン性不飽和結合を含有するカルボン酸、酸塩化物、イソシアネート、アルコール、アミン、チオール、ハロゲン化アルキル化合物との反応により容易に製造される化合物であってもよい。
ポリウレタン樹脂を、NCO/OH比が1以上のNCO基過剰条件で合成した場合、主鎖末端がNCO基になるので、ここにエチレン性不飽和結合を有するアルコール(2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブレンマーPME200(日本油脂製)等)を別途加えて付加させることにより、主鎖末端にエチレン性不飽和結合を導入できる。側鎖以外に主鎖末端にも本願ではエチレン性不飽和基を有してもよい。
特定ポリウレタン樹脂は、上記ジイソシアネート化合物およびジオール化合物を、非プロトン性溶媒中、それぞれの反応性に応じた活性の公知の触媒を添加し、加熱することにより合成される。合成に使用されるジイソシアネートおよびジオール化合物のモル比(Ma:Mb)は、1:1〜1.2:1が好ましく、アルコール類またはアミン類等で処理することにより、分子量あるいは粘度といった所望の物性の生成物が、最終的にイソシアネー
ト基が残存しない形で合成される。
中でも、ビスマス触媒を用いた合成である方が、従来よく用いられてきたスズ触媒よりも環境および重合速度の観点で好ましい。このようなビスマス触媒としては、ネオスタンU−600(商品名)(日東化成 製)が特に好ましい。
また、本発明に係る特定ポリウレタン樹脂は、ポリマー末端および/またはポリマー主鎖にエチレン性不飽和結合を有するものも好適に使用される。
ポリマー末端に不飽和基を導入する方法としては、以下に示す方法がある。すなわち、前述のポリウレタン樹脂合成の工程での、ポリマー末端の残存イソシアネート基と、アルコール類またはアミン類等で処理する工程において、不飽和基を有するアルコール類またはアミン類等を用いればよい。
ポリマー主鎖に不飽和基を導入する方法としては、主鎖方向に不飽和基を有するジオール化合物をポリウレタン樹脂の合成に用いる方法がある。主鎖方向に不飽和基を有するジオール化合物としては、具体的に以下の化合物を挙げることができる。すなわち、cis−2−ブテン−1,4−ジオール、trans−2−ブテン−1,4−ジオール、ポリブタジエンジオール等である。
エチレン性不飽和結合は、導入量の制御が容易で導入量を増やすことができ、また、架橋反応効率が向上するといった観点から、ポリマー末端よりもポリマー側鎖に導入されることが好ましい。
導入されるエチレン性不飽和結合基としては、架橋硬化膜形成性の観点から、メタクリロイル基、アクリロイル基、スチリル基が好ましく、より好ましくはメタクリロイル基、アクリロイル基である。架橋硬化膜の形成性と生保存性との両立の観点からは、メタクリロイル基がさらに好ましい。
本発明に係る特定ポリウレタン樹脂中に含まれるエチレン性不飽和結合の導入量としては、当量で言えば、側鎖にエチレン性不飽和結合基を0.3meq/g以上、さらには0.35〜1.50meq/g含有することが好ましい。すなわち、側鎖にメタクロイル基を0.35〜1.50meq/g含有するポリウレタン樹脂が最も好ましい。
本発明に係る特定ポリウレタン樹脂の分子量としては、好ましくは重量平均分子量で10、000以上であり、より好ましくは、40、000〜200、000の範囲である。
特に、本発明のレーザー分解性樹脂組成物をパターン形成材料の画像記録層に用いた場合には、重量平均分子量がこの範囲内において画像部の強度に優れる。
以下に、本発明に用いられる特定ポリウレタン樹脂の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明で用いられる700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を構造部位とする化合物の具体例としては、ヘプタメチンシアニン色素等のシアニン系色素、ペンタメチンオキソノール色素等のオキソノール系色素、インドリウム系色素、ベンズインドリウム系色素、ベンゾチアゾリウム系色素、キノリニウム系色素、顕色剤と反応させたフタリド化合物等を挙げることができる。全てのシアニン系色素が、前述した光吸収特性を有するものではない。置換基の種類および分子内での位置、共役結合の数、対イオンの種類、色素分子の存在する周囲の環境などにより、光吸収特性が極めて大きく変化する。また、一般に市販されているレーザー色素、過飽和吸収色素、近赤外線吸収色素を使用することもできる。例えば、レーザー色素として、アメリカン・ダイ・ソース社(カナダ国)の商標「ADS740PP」、「ADS745HT」、「ADS760MP」、「ADS740WS」、「ADS765WS」、「ADS745HO」、「ADS790NH」、「ADS800NH」、株式会社林原生物化学研究所社製の商標「NK−3555」、「NK−3509」、「NK−3519」を挙げることができる。
また、近赤外線吸収色素として、アメリカン・ダイ・ソース社(ADS社)(カナダ国)商標「ADS775MI」、「ADS775MP」、「ADS775HI」、「ADS775PI」、「ADS775PP」、「ADS780MT」、「ADS780BP」、「ADS793EI」、「ADS798MI」、「ADS798MP」、「ADS800AT」、「ADS805PI」、「ADS805PP」、「ADS805PA」、「ADS805PF」、「ADS812MI」、「ADS815EI」、「ADS818HI」、「ADS818HT」、「ADS822MT」、「ADS830AT」、「ADS838MT」、「ADS840MT」、「ADS845BI」、「ADS905AM」、「ADS956BI」、「ADS1040T」、「ADS1040P」、「ADS1045P」、「ADS1050P」、「ADS1060A」、「ADS1065A」、「ADS1065P」、「ADS1100T」、「ADS1120F」、「ADS1120P」、「ADS780WS」、「ADS785WS」、「ADS790WS」、「ADS805WS」、「ADS820WS」、「ADS830WS」、「ADS850WS」、「ADS780HO」、「ADS810CO」、「ADS820HO」、「ADS821NH」、「ADS840NH」、「ADS880MC」、「ADS890MC」、「ADS920MC」、山本化成株式会社製、商標「YKR−2200」、「YKR−2081」、「YKR−2900」、「YKR−2100」、「YKR−3071」、有本化学工業株式会社製、商標「SDO−1000B」、株式会社林原生物化学研究所社製、商標「NK−3508」、「NKX−114」を挙げることができる。ただし、これらのみに限定されるものではない。また、顕色剤と反応させたフタリド化合物は、特許第3271226号公報に記載されているものを用いることもできる。また、リン酸エステル金属化合物、例えば特開平6−345820号公報、WO99/10354号パンフレットに記載のあるリン酸エステルと銅塩との複合体を用いることもできる。更に、近赤外線領域に光吸収特性を有する数平均粒子径が好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.1μm以下、更に好ましくは0.08μm以下の超微粒子を用いることもできる。例えば、酸化イットリウム、酸化錫および/または酸化インジウム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物、あるいは金、銀、パラジウム、白金等の金属などを挙げることもできる。更に、数平均粒子径が5μm以下、より好ましくは1μm以下の、ガラス等の微粒子中に銅、錫、インジウム、イットリウム、クロム、コバルト、チタン、ニッケル、バナジウム、希土類元素のイオン等の金属イオンを添加したものを用いることもできる。また、感光性樹脂組成物と反応し光吸収波長が変化するような色素の場合、マイクロカプセル中に含有させることもできる。その場合、カプセルの数平均粒子径は、10μm以下が好ましく、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。イオン交換体微粒子に銅、錫、インジウム、イットリウム、希土類元素等の金属イオンを吸着させたものを用いることもできる。イオン交換体微粒子としては、有機系樹脂微粒子であっても無機系微粒子であっても構わない。無機系微粒子としては、例えば非晶質リン酸ジルコニウム、非晶質ケイリン酸ジルコニウ
ム、非晶質ヘキサメタリン酸ジルコニウム、層状リン酸ジルコニウム、網状リン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、ゼオライト等を挙げることができる。有機系樹脂微粒子としては、通常使用されているイオン交換樹脂、イオン交換セルロース等を挙げることができる。
上記の700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を構造部位とする化合物中のOH、COOH、−NR、あるいは塩部分の塩交換反応により700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位をポリマーの側鎖に導入することにより本願のバインダーポリマー(A)を合成したものが好ましい。
本発明で、(A)の700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位がポリマーの主鎖にある場合、ADS社製のADS820HOのような−OH基を分子中に2つ有する化合物を原料として、組み合わせるジイソシアナート化合物との重付加反応でポリウレタン化する、または組み合わせるジカルボン酸誘導体との重縮合でポリエステル化することで得られた(A)が本発明で最も好ましい。
また、カルボン酸(及び/又はその塩)、スルホン酸(及び/又はその塩)、アミン(及び/又はその塩)といった官能基を側鎖に有するPVAやPVBやポリウレタンと上記の700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を構造部位とする化合物を塩交換反応あるいは中和反応させて側鎖に導入したバインダー(A)も、上記主鎖に吸収部位をもつポリウレタン、ポリエステルに次いで好ましい具体例として挙げられる。上記のような官能基をもったPVAとしては、日本合成化学製の「ゴーセファイマー」、「ゴーセラン」、「ゴーセナール」などが好ましく、このようなPVAのカウンターイオンとして700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を導入したポリマーが合成の簡便さからさらに好ましい。
本発明に用いられるバインダー(A)は、他のバインダーポリマーと併用することができる。(A)と併用してもよいバインダーの比率は、使用するバインダーポリマーの総質量に対して、皮膜性と彫刻感度をバランスよく保つ観点から、1〜90質量%が好ましく、5〜70質量%がさらに好ましく、10〜50質量%が特に好ましい。
併用可能なバインダーポリマーとしては、親水性ポリマーが好ましい。以下、親水性ポリマーについて説明する。
<<親水性ポリマー>>
親水性ポリマーは油性インキに耐性のあるものを使用する。親水性ポリマーとは、水に溶解または膨潤するポリマーを意味する。親水性の樹脂は概して油性インキに対して耐性があり、好ましく使用される。このような樹脂として、例えばヒドロキシエチレンを含むポリマー、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンオキサイドの如き親水性基を導入したポリアミド樹脂などが挙げられる。
良好な親水性を示す点で、ヒドロキシエチレンを含むポリマー、アミノ基またはカルボン酸基/スルホン酸基/硫酸基およびこれらが中和された塩構造などの極性基含有セルロース樹脂、アミノ基またはカルボン酸基/スルホン酸基/硫酸基およびこれらが中和された塩構造などの極性基含有の、アクリル樹脂やポリアミド樹脂が好ましい。
より好ましくは、ヒドロキシエチレンモノマー単位を含む親水性ポリマー、アミノ基またはカルボン酸基/スルホン酸基/硫酸基およびこれらが中和された塩構造などの極性基含有の、アクリル樹脂やポリアミド樹脂が好ましく、特に好ましくはポリビニルアルコール類、上記ポリアミド樹脂である。
親水性ポリマーとしては、PVA誘導体が好ましい。本発明において、PVA誘導体とは、ヒドロキシエチレンモノマー単位を0.1モル%以上100モル%以下、好ましくは1モル%以上98モル%以下、更に好ましくは5モル%以上95モル%以下含有する共重合体あるいは重合体並びにそれらの変性体を意味する。従って、ポリビニルアルコール自体も包含する。該共重合体を形成するためのモノマーとしては、公知の共重合可能なモノ
マーから適宜選定することができる。該変性体としては、後述のものが例示される。
PVA誘導体としては、特に好ましくはポリビニルアルコールおよびビニルアルコール/酢酸ビニル共重合体(部分鹸化ポリビニルアルコール)を例示することができ、これらの変性体もこれに該当する。
親水性ポリマーとして単独のポリマーを用いても良いし、複数種を混合して用いても良い。
親水性ポリマーとして、特にPVA誘導体とヒドロキシエチレンモノマー単位を含まない親水性ポリマーを併用することが好ましい。上記ヒドロキシエチレンモノマー単位を含まない親水性ポリマーを非PVA誘導体とも記す。
非PVA誘導体とは、PVA誘導体と相溶性を示す程度に極性が近いものを意味する。
アジピン酸や1,6−ヘキサンジアミン、ε−カプロラクタムのみの重合によって得られるポリアミドは非水溶性で、PVA誘導体と明らかに極性が異なる。このような非水溶性ポリアミドにポリエチレングリコールやピペラジンのような親水性基を導入した親水性ポリアミドは、その親水性基の働きでPVA誘導体との相溶性が発現するため、非PVA誘導体として用いるのに好適である。つまり、非PVA誘導体として用いる親水性ポリアミドはPVA誘導体と相溶性があるため、PVA誘導体の分子間に容易に入り込むことができ、親水性ポリアミドの疎水性部分の作用でPVA誘導体と非PVA誘導体の両分子間の分子間力が弱められ、結果としてポリマーの柔軟化がなされるのである。
ε−カプロラクタムおよび/またはアジピン酸を、両末端アミン変性のポリエチレングリコールと反応させることでポリエチレングリコール単位を有するポリアミドが得られ、ピペラジンと反応させることでピペラジン骨格を有する親水性ポリアミドが得られる。また、親水性ポリアミドのアミド基とグリシジルメタクリレートのエポキシ基とを反応させることで、架橋性の官能基がポリマー中に導入された親水性ポリアミドが得られる。これら非PVA誘導体は単独で用いても良いし、複数種を混合して用いても良い。
PVA誘導体の変性体の例として、ヒドロキシエチレンモノマー単位の水酸基の少なくとも一部をカルボキシル基に変性したポリマー、当該水酸基の一部を(メタ)アクロイル基に変性したポリマー、当該水酸基の少なくとも一部をアミノ基に変性したポリマー、当該水酸基の少なくとも一部にエチレングリコールやプロピレングリコールおよびこれらの複量体を導入したポリマーなどが挙げられる。
当該水酸基の少なくとも一部をカルボキシル基に変性したポリマーは、ポリビニルアルコールあるいは部分鹸化ポリビニルアルコールと、例えばコハク酸、マレイン酸やアジピン酸のような多官能カルボン酸とでエステル化することによって得ることができる。カルボキシル基の導入量は、当該水酸基1モルに対して0.01〜1.00モルが好ましく、0.05〜0.80モルが更に好ましい。
当該水酸基の少なくとも一部を(メタ)アクロイル基に変性したポリマーは、上記カルボキシル基変性ポリマーにグリシジル(メタ)アクリレートを付加することによって、またはポリビニルアルコールあるいは部分鹸化ポリビニルアルコールと(メタ)アクリル酸とでエステル化することによって得ることができる。(メタ)アクロイル基の導入量は、当該水酸基1モルに対して0.01〜1.00モルが好ましく、0.03〜0.50モルが更に好ましい。なお、(メタ)アクロイル基との表記は、アクロイル基及び/又はメタクロイル基を総称するものである。なお、(メタ)アクリレートとの表記は、アクリレート及び/又はメタクリレートを総称するものである。また、(メタ)アクリル酸もこれと同様である。
当該水酸基の少なくとも一部をアミノ基に変性したポリマーは、ポリビニルアルコールあるいは部分鹸化ポリビニルアルコールと、例えばカルバミン酸のようなアミノ基を含有するカルボン酸とでエステル化することによって得ることができる。アミノ基の導入量は、当該水酸基1モルに対して0.01〜1.00モルが好ましく、0.05〜0.70モルが更に好ましい。
当該水酸基の少なくとも一部にエチレングリコールやプロピレングリコールおよびこれ
らの複量体を導入したポリマーは、ポリビニルアルコールあるいは部分鹸化ポリビニルアルコールとグリゴール類を硫酸触媒のもと加熱し、副生成物である水を反応系外に取り除くことによって得ることができる。エチレングリコールやプロピレングリコールおよびこれらの複量体の総導入量は、当該水酸基1モルに対して0.01〜0.90モルが好ましく、0.03〜0.50モルが更に好ましい。
これらの変性体の中でも、当該水酸基の少なくとも一部を(メタ)アクロイル基に変性したポリマーが特に好ましく用いられる。親水性ポリマーに未反応の架橋性官能基を直接導入することで、例えば、後述する重合性化合物(B)で記載されるエチレン性不飽和モノマーとして多官能モノマーを多量に用いることなく、レリーフ形成層の強度を高めることができ、レリーフ形成層の柔軟性と強度とを両立することができるからである。
親水性ポリマーの質量平均分子量(GPC測定によるポリスチレン換算)は0.5万〜50万が好ましい。質量平均分子量が0.5万以上であれば、単体樹脂としての形態保持性に優れ、50万以下であれば、水など溶媒に溶解しやすくレーザー彫刻用樹脂組成物を調製するのに好都合である。より好ましくは1万〜40万、特に好ましくは1.5万〜30万である。
レーザー彫刻用樹脂組成物中の親水性ポリマーの含有量は、該樹脂組成物固形分全質量に対し15質量%〜79質量%が好ましく、30質量%〜65質量%がより好ましい。成分(A)の含有量を15質量%以上とすることで、レリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られ、79質量%以下とすることで、他成分が不足することがなくフレキソ印刷版として使用するに足る柔軟性が得られるためである。
レーザー彫刻用樹脂組成物中のPVA誘導体と非PVA誘導体併用時の合計の含有量は、該樹脂組成物固形分全質量に対し30質量%〜80質量%が好ましく、40質量%〜70質量%がより好ましい。PVA誘導体および非PVA誘導体の合計の含有量を30質量%以上とすることで原版のコールドフローを防止することが可能で、80質量%以下とすることで他の成分が不足することがなく、レリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られるためである。
レーザー彫刻用樹脂組成物中のPVA誘導体と非PVA誘導体併用に際して、PVA誘導体の含有量は、該樹脂組成物固形分全質量に対し15質量%〜79質量%が好ましく、30質量%〜65質量%がより好ましい。PVA誘導体の含有量を15質量%以上とすることで、レリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られ、79質量%以下とすることで、他成分が不足することがなくフレキソ印刷版として使用するに足る柔軟性が得られるためである。一方、非PVA誘導体の含有量は、該樹脂組成物固形分全質量に対し1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。非PVA誘導体の含有量を1質量%以上とすることで、PVA誘導体の柔軟化が効率的になされてフレキソ版として使用するに足る柔軟性が得られ、かつ非PVA誘導体の強靱な特性からレリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られ、15質量%以下とすることで、非PVA誘導体が発生源となる粘着質の彫刻カスの発生量を低減することができる。
本願では、(A)との併用に際して、PVA誘導体単独でも、PVA誘導体と非PVA誘導体を併用することが可能であるが、膜の柔軟性や耐磨耗性といったフレキソ印刷に必要な適性確保の観点から、PVA誘導体と非PVA誘導体を併用するほうが好ましい。併用手段は、PVA誘導体及び非PVA誘導体の各々単独でも、どちらか一方が複数種でも、両者が複数種でもよい。
本願では、親水性ポリマーを用いているため、彫刻カスも親水的となり、結果的に彫刻後に水道水で洗い流すだけという簡便な操作で彫刻カスを除去可能である。SB(ポリスチレン−ポリブタジエン)、SBS(ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン)、SIS(ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン)、SEBS(ポリスチレン−ポリエチレン/ポリブチレン−ポリスチレン)のような疎水的なポリマーやエラストマー、
ポリウレタン、アクリル樹脂を主成分のバインダーとして用いると彫刻カスが疎水的であるため水洗による彫刻カスの除去が困難なケースも発生することがある。
また本願の特徴である例えばPVA誘導体を親水性ポリマー(特にガラス転移温度が室温以上)として用いる場合、上記の疎水性ポリマーやエラストマー(ほとんどがガラス転移温度が室温以下)に比べて、ガラス転移温度が低いことに起因する彫刻時のレリーフのエッジ溶融が抑制傾向にあり好ましい。
<<親水性ポリマー以外のバインダーポリマー>>
本発明のレーザー彫刻用樹脂組成物には、親水性ポリマー以外の比較的疎水性のバインダーポリマーを更に併用してもよい。親水性ポリマー以外の比較的疎水性のバインダーポリマーとしては、製膜時の膜硬度や柔軟性、共存する重合性化合物や開始剤のような他の成分との相溶性等の性質を調整するために、以下に示すようなモノマーを重合または共重合成分として含むポリマーを使用することもできる。
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、β−ヒドロキシ−β’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレートなどの水酸基を有する(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレート、クロロエチル(メタ)アクリレート、クロロプロピル(メタ)アクリレートなどのハロゲン化アルキル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングレコール(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキレングリコール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミドのような(メタ)アクリルアミド類、2、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2,2−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、などのエチレン性不飽和結合を1個だけ有する化合物、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレートのようなポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートのようなポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルに不飽和カルボン酸や不飽和アルコールなどのエチレン性不飽和結合と活性水素を持つ化合物を付加反応させて得られる多価(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートなどの不飽和エポキシ化合物とカルボン酸やアミンのような活性水素を有する化合物を付加反応させて得られる多価(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミドなどの多価(メタ)アクリルアミド、ジビニルベンゼンなどの多価ビニル化合物、などの2つ以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物などが挙げられる。本発明においては、これらを単独で、もしくは2種以上組み合わせて用いることができる。
上記重合成分のモノマーとしては、皮膜性の観点で、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリ
エチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングレコール(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキレングリコール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、N−アクリロイルモルホリンが好ましい。この中で、アクリレート類が、得られるポリマーの柔軟性確保の点で特に好ましい。
その他、併用できるポリマーとして、以下がある。
主鎖にオレフィンおよび炭素−炭素三重結合の少なくともいずれかを含むポリマーが挙げられ、例えばSB(ポリスチレン−ポリブタジエン)、SBS(ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン)、SIS(ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン)、SEBS(ポリスチレン−ポリエチレン/ポリブチレン−ポリスチレン)等が挙げられる。
親水性ポリマー以外の併用してもよいバインダーポリマーは、彫刻感度を低下させずに膜性を向上させる程度に含有させることが好ましく、全バインダーポリマー中、1〜50質量%が好ましく、1〜30質量%であることがより好ましく、1〜10質量%であることが最も好ましい。
本発明のレーザー彫刻用樹脂組成物は、重合開始剤(C)及び重合性化合物(B)を含有することが好ましく、更に可塑剤を含有することがより好ましい。これにより該樹脂組成物に架橋性を付与することができる。このようなレーザー彫刻用樹脂組成物は、活性光線の照射あるいは加熱により架橋することができるので、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版のレリーフ形成層として好ましく用いられる。
本発明の700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマー(A)は、光熱変換機能を有し、単独で用いることができるが、公知の光熱変換剤と併用することもできる。以下、併用可能な光熱変換剤について説明する。
<<光熱変換剤>>
本発明に併用される光熱変換剤は、700〜1300nmに極大吸収波長を有する。本発明のレーザー彫刻用樹脂組成物において、700から1300nmの赤外線を発するレーザー(YAGレーザー、半導体レーザー、ファイバーレーザー、面発光レーザー等)を光源としてレーザー彫刻に用いる場合に、赤外線吸収剤として光熱変換剤が用いられる。光熱変換剤は、レーザー光を吸収し、発熱して該樹脂組成物の熱分解を促進する。本発明において使用される光熱変換剤は、波長700nmから1300nmに吸収極大を有する染料又は顔料である。
染料としては、市販の染料及び例えば「染料便覧」(有機合成化学協会編集、昭和45年刊)等の文献に記載されている公知のものが利用できる。具体的には、アゾ染料、金属錯塩アゾ染料、ピラゾロンアゾ染料、ナフトキノン染料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、カルボニウム染料、ジインモニウム化合物、キノンイミン染料、メチン染料、シアニン染料、スクワリリウム色素、ピリリウム塩、金属チオレート錯体等の染料が挙げられる。
好ましい染料としては、例えば、特開昭58−125246号、特開昭59−84356号、特開昭59−202829号、特開昭60−78787号等に記載されているシアニン染料、特開昭58−173696号、特開昭58−181690号、特開昭58−194595号等に記載されているメチン染料、特開昭58−112793号、特開昭58−224793号、特開昭59−48187号、特開昭59−73996号、特開昭60−52940号、特開昭60−63744号等に記載されているナフトキノン染料、特開昭58−112792号等に記載されているスクワリリウム色素、英国特許434,875号記載のシアニン染料等を挙げることができる。
また、米国特許第5,156,938号記載の近赤外吸収増感剤も好適に用いられ、また、米国特許第3,881,924号記載の置換されたアリールベンゾ(チオ)ピリリウム塩、特開昭57−142645号(米国特許第4,327,169号)記載のトリメチ
ンチアピリリウム塩、特開昭58−181051号、同58−220143号、同59−41363号、同59−84248号、同59−84249号、同59−146063号、同59−146061号に記載されているピリリウム系化合物、特開昭59−216146号記載のシアニン色素、米国特許第4,283,475号に記載のペンタメチンチオピリリウム塩等や特公平5−13514号、同5−19702号に開示されているピリリウム化合物も好ましく用いられる。また、染料として好ましい別の例として、米国特許第4,756,993号明細書中に式(I)、(II)として記載されている近赤外吸収染料を挙げることができる。
また、本発明に用いられる光熱変換剤の好ましい他の例としては、特開2002−278057号に記載の特定インドレニンシアニン色素が挙げられる。
これらの染料のうち特に好ましいものとしては、シアニン色素、スクワリリウム色素、ピリリウム塩、ニッケルチオレート錯体、インドレニンシアニン色素が挙げられる。更に、シアニン色素やインドレニンシアニン色素が好ましい。
本発明において、好適に用いることのできるシアニン色素の具体例としては、特開2001−133969号の段落番号[0017]〜[0019]、特開2002−40638号の段落番号[0012]〜[0038]、特開2002−23360号の段落番号[0012]〜[0023]に記載されたものを挙げることができる。
下記一般式(d)または一般式(e)で表される色素は光熱変換性の観点から好ましい。
一般式(d)中、R29ないしR31は各々独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を示す。R33及びR34は各々独立に、アルキル基、置換オキシ基、又はハロゲン原子を示す。n及びmは各々独立に0ないし4の整数を示す。R29とR30、又はR31とR32はそれぞれ結合して環を形成してもよく、またR29及び/又はR30はR33と、またR31及び/又はR32はR34と結合して環を形成してもよく、更に、R33或いはR34が複数存在する場合に、R33同士或いはR34同士は互いに結合して環を形成してもよい。X及びXは各々独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、X及びXの少なくとも一方は水素原子又はアルキル基を示す。Qは置換基を有していてもよいトリメチン基又はペンタメチン基であり、2価の有機基とともに環構造を形成してもよい。Zcは対アニオンを示す。ただし、一般式(d)で示される色素が、その構造内にアニオン性の置換基を有し、電荷の中和が必要ない場合にはZaは必要ない。好ましいZaは、感光層塗布液の保存安定性から、ハロゲンイオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、及びスルホン酸イオンであり、特に好ましくは、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロフォスフェートイオン、及びアリールスルホン酸イオンである。
本発明において、好適に用いることのできる一般式(d)で示される染料の具体例としては、以下に例示するものを挙げることができる。
一般式(e)中、R35〜R50はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、水酸基、カルボニル基、チオ基、スルホニル基、スルフィニル基、オキシ基、アミノ基、オニウム塩構造を示し、これらの基に置換基が導入可能な場合は、置換基を有してもよい。Mは2つの水素原子若しくは金属原子、ハロメタル基、オキシメタル基を示すが、そこに含まれる金属原子としては、周期律表のIA、IIA、IIIB、IVB族原子、第一、第二、第三周期の遷移金属、ランタノイド元素が挙げられ、中でも、銅、マグネシウム、鉄、亜鉛、コバルト、アルミニウム、チタン、バナジウムが好ましい。
本発明において、好適に用いることのできる一般式(e)で示される染料の具体例としては、以下に例示するものを挙げることができる。
本発明において使用される顔料としては、市販の顔料及びカラーインデックス(C.I.)便覧、「最新顔料便覧」(日本顔料技術協会編、1977年刊)、「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986年刊)、「印刷インキ技術」CMC出版、1984年刊)に記載されている顔料が利用できる。
顔料の種類としては、黒色顔料、黄色顔料、オレンジ色顔料、褐色顔料、赤色顔料、紫色顔料、青色顔料、緑色顔料、蛍光顔料、金属粉顔料、その他、ポリマー結合色素が挙げられる。具体的には、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン及びペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、染付けレーキ顔料、アジン顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、天然顔料、蛍光顔料、無機顔料、カーボンブラック等が使用できる。これらの顔料のうち好ましいものはカーボンブラックである。
これら顔料は表面処理をせずに用いてもよく、表面処理を施して用いてもよい。表面処理の方法には、樹脂やワックスを表面コートする方法、界面活性剤を付着させる方法、反応性物質(例えば、シランカップリング剤、エポキシ化合物、ポリイソシアネート等)を顔料表面に結合させる方法等が考えられる。上記の表面処理方法は、「金属石鹸の性質と応用」(幸書房)、「印刷インキ技術」(CMC出版、1984年刊)及び「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986年刊)に記載されている。
顔料の粒径は0.01μmから10μmの範囲にあることが好ましく、0.05μmから1μmの範囲にあることがさらに好ましく、特に0.1μmから1μmの範囲にあることが好ましい。顔料の粒径を0.01μm以上にすると、分散物の塗布液中での安定性が増し、また、10μm以下にすると樹脂組成物層の均一性が良好になる。
顔料を分散する方法としては、インク製造やトナー製造等に用いられる公知の分散技術が使用できる。分散機としては、超音波分散器、サンドミル、アトライター、パールミル、スーパーミル、ボールミル、インペラー、デスパーザー、KDミル、コロイドミル、ダ
イナトロン、3本ロールミル、加圧ニーダー等が挙げられる。詳細は、「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986年刊)に記載されている。
なかでも、シアニン系化合物とフタロシアニン系化合物は本願において、彫刻感度が高い点で好ましく、特に好ましくはシアニン系化合物とフタロシアニン系化合物である。さらに、これらの光熱変換剤の熱分解温度が親水性ポリマーの熱分解温度同等以上という組み合わせ(条件)で使用する場合にさらに彫刻感度が高くなる傾向であり好ましい。
本願で用いられる光熱変換剤の具体例としては、ヘプタメチンシアニン色素等のシアニン系色素、ペンタメチンオキソノール色素等のオキソノール系色素、インドリウム系色素、ベンズインドリウム系色素、ベンゾチアゾリウム系色素、キノリニウム系色素、顕色剤と反応させたフタリド化合物等を挙げることができる。全てのシアニン系色素が、前述した光吸収特性を有するものではない。置換基の種類および分子内での位置、共役結合の数、対イオンの種類、色素分子の存在する周囲の環境などにより、光吸収特性が極めて大きく変化する。また、一般に市販されているレーザー色素、過飽和吸収色素、近赤外線吸収色素を使用することもできる。例えば、レーザー色素として、アメリカン・ダイ・ソース社(カナダ国)の商標「ADS740PP」、「ADS745HT」、「ADS760MP」、「ADS740WS」、「ADS765WS」、「ADS745HO」、「ADS790NH」、「ADS800NH」、株式会社林原生物化学研究所社製の商標「NK−3555」、「NK−3509」、「NK−3519」を挙げることができる。また、近赤外線吸収色素として、アメリカン・ダイ・ソース社(カナダ国)商標「ADS775MI」、「ADS775MP」、「ADS775HI」、「ADS775PI」、「ADS775PP」、「ADS780MT」、「ADS780BP」、「ADS793EI」、「ADS798MI」、「ADS798MP」、「ADS800AT」、「ADS805PI」、「ADS805PP」、「ADS805PA」、「ADS805PF」、「ADS812MI」、「ADS815EI」、「ADS818HI」、「ADS818HT」、「ADS822MT」、「ADS830AT」、「ADS838MT」、「ADS840MT」、「ADS845BI」、「ADS905AM」、「ADS956BI」、「ADS1040T」、「ADS1040P」、「ADS1045P」、「ADS1050P」、「ADS1060A」、「ADS1065A」、「ADS1065P」、「ADS1100T」、「ADS1120F」、「ADS1120P」、「ADS780WS」、「ADS785WS」、「ADS790WS」、「ADS805WS」、「ADS820WS」、「ADS830WS」、「ADS850WS」、「ADS780HO」、「ADS810CO」、「ADS820HO」、「ADS821NH」、「ADS840NH」、「ADS880MC」、「ADS890MC」、「ADS920MC」、山本化成株式会社製、商標「YKR−2200」、「YKR−2081」、「YKR−2900」、「YKR−2100」、「YKR−3071」、有本化学工業株式会社製、商標「SDO−1000B」、株式会社林原生物化学研究所社製、商標「NK−3508」、「NKX−114」を挙げることができる。ただし、これらのみに限定されるものではない。また、顕色剤と反応させたフタリド化合物は、特許第3271226号公報に記載されているものを用いることもできる。また、リン酸エステル金属化合物、例えば特開平6−345820号公報、WO99/10354号パンフレットに記載のあるリン酸エステルと銅塩との複合体を用いることもできる。更に、近赤外線領域に光吸収特性を有する数平均粒子径が好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.1μm以下、更に好ましくは0.08μm以下の超微粒子を用いることもできる。例えば、酸化イットリウム、酸化錫および/または酸化インジウム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物、あるいは金、銀、パラジウム、白金等の金属などを挙げることもできる。更に、数平均粒子径が5μm以下、より好ましくは1μm以下の、ガラス等の微粒子中に銅、錫、インジウム、イットリウム、クロム、コバルト、チタン、ニッケル、バナジウム、希土類元素のイオン等の金属イオンを添加したものを用いることもできる。また、感光性樹脂組成物と反応し光吸収波長が変化するような色素の場合、マイクロカプセル中に含有させることもできる。その場合、カプセルの数
平均粒子径は、10μm以下が好ましく、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。イオン交換体微粒子に銅、錫、インジウム、イットリウム、希土類元素等の金属イオンを吸着させたものを用いることもできる。イオン交換体微粒子としては、有機系樹脂微粒子であっても無機系微粒子であっても構わない。無機系微粒子としては、例えば非晶質リン酸ジルコニウム、非晶質ケイリン酸ジルコニウム、非晶質ヘキサメタリン酸ジルコニウム、層状リン酸ジルコニウム、網状リン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、ゼオライト等を挙げることができる。有機系樹脂微粒子としては、通常使用されているイオン交換樹脂、イオン交換セルロース等を挙げることができる。
レーザー彫刻用樹脂組成物中に添加、併用される光熱変換剤の濃度は、その分子固有の分子吸光係数の大きさにより大きく異なるが、該樹脂組成物固形分全質量の0.01〜20質量%の範囲、より好ましくは0.05〜10質量%、特に好ましくは0.1〜5質量%の範囲である。
本発明の樹脂組成物は、以下の重合性化合物(B)、重合開始剤、可塑剤等を含むことができる。以下、これらにつき詳述する。
<(B)重合性化合物>
本発明において、重合性化合物(B)とは、重合開始剤由来の開始ラジカルの発生を引き金としてラジカル重合可能な炭素-炭素不飽和結合を少なくとも1つ以上有する化合物を意味する。
以下に、重合性化合物(B)として付加重合性化合物を用いた場合を例に挙げ、より詳しく述べる。
本発明に使用される好ましい重合性化合物としては、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物が挙げられる。この付加重合性化合物は、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれることが好ましい。このような化合物群は当産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれらを特に制限なく用いることができる。これらは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体およびオリゴマー、またはそれらの共重合体、ならびにそれらの混合物などの化学的形態をもつ。モノマーの例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基や、アミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル、アミド類と単官能もしくは多官能イソシアネート類、エポキシ類との付加反応物、単官能もしくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアナト基や、エポキシ基、等の親電子性置換基を有する、不飽和カルボン酸エステル、アミド類と単官能もしくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、ハロゲン基や、トシルオキシ基、等の脱離性置換基を有する、不飽和カルボン酸エステル、アミド類と単官能もしくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、アクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テ
トラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー等がある。
メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等がある。
イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。
クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラクロトネート等がある。
イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。
マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
その他のエステルの例として、例えば、特公昭46−27926号、特公昭51−47334号、特開昭57−196231号各公報記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240号、特開昭59−5241号、特開平2−226149号各公報記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613号公報記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。
上記エステルモノマーは混合物としても使用することができる。
また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。
その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726号公報記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式(V)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
CH2=C(R)COOCH2CH(R')OH (V)
(ただし、R及びR'は、H又はCH3を示す。)
また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号各公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。
さらに、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号各公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、短時間で硬化組成物を得ることができる。
その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号、特公平1−40337号、特公平1−40336号各公報記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号公報記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号公報記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
感光スピードの点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、画像部すなわち硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感光性と強度の両方を調節する方法も有効である。付加重合性化合物は、組成物中の不揮発性成分に対して、好ましくは10〜60質量%、更に好ましくは15〜40質量%の範囲で使用される。また、これらは単独で用いても2種以上併用してもよい。重合性化合物を用いることにより、膜物性、例えば、脆性、柔軟性などを調整することもできる。
レーザー分解の前及び/又は後で、重合性化合物を含有するレーザー彫刻用樹脂組成物は、光、熱などのエネルギーにより重合、硬化させることができる。
本発明のレーザー彫刻用樹脂組成物において用いられる重合性化合物の好ましい具体例を以下に例示する。
本願で用いられる重合性化合物のうち、レリーフのエッジ溶融が生じにくくシャープなレリーフが得られやすい点で、特に好ましくは硫黄(S)原子を含有する化合物である。
即ち、架橋ネットワーク中にS原子を含んでいることが好ましい。
S原子を含む重合性化合物とS原子を含まない重合性化合物との併用も可能であるが、レリーフのエッジ溶融が起こりにくいという観点で、S原子を含む重合性化合物単独であるほうが好ましい。また、特性の異なるS含有重合性化合物を複数併用することにより、膜の柔軟性の調節等に寄与することも可能である。
S原子を含む重合性化合物として、以下の化合物を挙げることができる。
<重合開始剤>
重合開始剤は当業者間で公知のものを制限なく使用することができる。具体的には、例えば、Bruce M. Monroeら著、Chemical Revue, 93, 435 (1993) やR.S.Davidson著、Journal of Photochemistry and biology A:Chemistry,73.81 (1993); J.P.Faussier, "Photoinitiated Polymerization-Theory and Applications":Rapra Review vol.9, Report, Rapra Technology(1998); M.Tsunooka et al., Prog.Polym.Sci., 21, 1 (1996)等に多く記載されている。また、F.D.Saeva, Topics in Current Chemistry, 156, 59 (1990); G.G.Maslak, Topics in Current Chemistry, 168, 1 (1993); H.B.Shuster et al,JACS, 112,
6329 (1990); I.D.F.Eaton et al, JACS, 102, 3298 (1980)等に記載されているような、酸化的もしくは還元的に結合解裂を生じる化合物群も知られる。
以下、好ましい重合開始剤の具体例に関し、光および/または熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性化合物と重合反応を開始、促進させる化合物であるラジカル重合開始剤について詳述するが、本発明はこれらの記述により制限を受けるものではない。
本発明において、好ましいラジカル重合開始剤としては、(a)芳香族ケトン類、(b)オニウム塩化合物、(c)有機過酸化物、(d)チオ化合物、(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(f)ケトオキシムエステル化合物、(g)ボレート化合物、(h)アジニウム化合物、(i)メタロセン化合物、(j)活性エステル化合物、(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物、(l)アゾ系化合物等が挙げられる。以下に、上記(a)〜(l)の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(a)芳香族ケトン類
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(a)芳香族ケトン類としては、「RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY」J.P.Fouassier,J.F.Rabek(1993),p77−117記載のベンゾフェノン骨格あるいはチオキサントン骨格を有する化合物が挙げられる。例えば、下記の化合物が挙げられる。
中でも、特に好ましい(a)芳香族ケトン類の例としては、例えば、下記化合物が挙げられる。
(b)オニウム塩化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(b)オニウム塩化合物としては、下記一般式(1)〜(3)で表される化合物が挙げられる。
式(1)中、Ar1とAr2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素原子数20個以下のアリール基を示す。(Z2-はハロゲンイオン、過塩素酸イオン、カルボン酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、および
スルホン酸イオンからなる群より選択される対イオンを表し、好ましくは、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロフォスフェートイオン、およびアリールスルホン酸イオンである。
式(2)中、Ar3は、置換基を有していても良い炭素原子数20個以下のアリール基を示す。(Z3-は(Z2-と同義の対イオンを表す。
式(3)中、R23、R24及びR25は、それぞれ同じでも異なっていても良く、置換基を有していても良い炭素原子数20個以下の炭化水素基を示す。(Z4-は(Z2-と同義の対イオンを表す。
本発明において、好適に用いることのできるオニウム塩の具体例としては、本出願人が先に提案した特開2001−133969号の段落番号[0030]〜[0033]に記載されたものや特開2001−343742号の段落番号[0015]〜[0046]に記載されたもの、また、特開2002−148790号、特開2001−343742号、特開2002−6482号、特開2002−116539号、特開2004−102031号記載の特定の芳香族スルホニウム塩化合物などを挙げることができる。
(c)有機過酸化物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(c)有機過酸化物としては、分子中に酸素−酸素結合を1個以上有する有機化合物のほとんど全てが含まれるが、その例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1−ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)ブタン、ターシャリイブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、パラメタンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジターシャリイブチルパーオキサイド、ターシャリイブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ビス(ターシャリイブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリイブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−キサノイルパーオキサイド、過酸化こはく酸、過酸化ベンゾイル、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、メタ−トルオイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、ターシャリイブチルパーオキシアセテート、ターシャリイブチルパーオキシピバレート、ターシャリイブチルパーオキシネオデカノエート、ターシャリイブチルパーオキシオクタノエート、ターシャリイブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、ターシャリイブチルパーオキシラウレート、ターシャリーカーボネート、3,3′4,4′−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−アミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−オクチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(クミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、カルボニルジ(t−ブチルパーオキシ二水素二フタレート)、カルボニルジ(t−ヘキシルパーオキシ二水素二フタレート)等がある。
中でも、3,3′4,4′−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェ
ノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−アミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−オクチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(クミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレートなどの過酸化エステル系が好ましい。
(d)チオ化合物
本発明で用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(d)チオ化合物としては、下記一般式(4)で示される構造を有する化合物が挙げられる。
(ここで、R26はアルキル基、アリール基または置換アリール基を示し、R27は水素原子またはアルキル基を示す。また、R26とR27は、互いに結合して酸素、硫黄および窒素原子から選ばれたヘテロ原子を含んでもよい5員ないし7員環を形成するのに必要な非金属原子群を示す。)
上記一般式(4)で示されるチオ化合物の具体例としては、下記に示すような化合物が挙げられる。
(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、特公昭45−37377号、特公昭44−86516号記載のロフィンダイマー類、例えば2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−ブロモフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2′−ビス(o,o′−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−メチルフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
(f)ケトオキシムエステル化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(f)ケトオキシムエステル化合物としては、3−ベンゾイロキシイミノブタン−2−オン、3−アセトキシイミノブタン−2−オン、3−プロピオニルオキシイミノブタン−2−オン、2−アセトキシイミノペンタン−3−オン、2−アセトキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンゾイロキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、3−p−トルエンスルホニルオキシイミノブタン−2−オン、2−エトキシカルボニルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられる。
(g)ボレート化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(g)ボレート化合物の例としては、下記一般式(5)で表される化合物を挙げることができる。
(ここで、R28、R29、R30およびR31は互いに同一でも異なっていてもよく、各々置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換のアルケニル基、置換もしくは非置換のアルキニル基、又は置換もしくは非置換の複素環基を示し、R28、R29、R30およびR31はその2個以上の基が結合して環状構造を形成してもよい。ただし、R28、R29、R30およびR31のうち、少なくとも1つは置換もしくは非置換のアルキル基である。(Z5+はアルカリ金属カチオンまたは第4級アンモニウムカチオンを示す。)
一般式(5)で示される化合物例としては具体的には米国特許3,567,453号、同4,343,891号、ヨーロッパ特許109,772号、同109,773号に記載されている化合物および以下に示すものが挙げられる。
(h)アジニウム化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(h)アジニウム塩化合物としては、特開昭63−138345号、特開昭63−142345号、特開昭63−142346号、特開昭63−143537号ならびに特公昭46−42363号記載のN−O結合を有する化合物群をあげることができる。
(i)メタロセン化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(i)メタロセン化合物としては、特開昭59−152396号、特開昭61−151197号、特開昭63−41484号、特開平2−249号、特開平2−4705号記載のチタノセン化合物ならびに、特開平1−304453号、特開平1−152109号記載の鉄−アレーン錯体をあげることができる。
上記チタノセン化合物の具体例としては、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ジ−クロライド、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(ピリ−1−イル)フェニル)チタニウムビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(メチルスルホンアミド)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ブチルビアロイル−アミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ブチル−(4−クロロベンゾイル)アミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ベンジル−2,2−ジメチルペンタノイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(2−エチルヘキシ
ル)−4−トリル−スルホニル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3−オキサヘプチル)ベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3,6−ジオキサデシル)ベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(トリフルオロメチルスルホニル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(トリフルオロアセチルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(2−クロロベンゾイル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(4−クロロベンゾイル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3,6−ジオキサデシル)−2,2−ジメチルペンタノイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3,7−ジメチル−7−メトキシオクチル)ベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−シクロヘキシルベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、等を挙げることができる。
(j)活性エステル化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(j)活性エステル化合物としては、特公昭62−6223記載のイミドスルホネート化合物、特公昭63−14340号、特開昭59−174831号記載の活性スルホネート類をあげることができる。
(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物としては、下記一般式(6)から(12)のものを挙げることができる。
(式中、X2はハロゲン原子を表わし、Y1は−C(X23、−NH2、−NHR38、−NR38、−OR38を表わす。ここでR38はアルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を表わす。またR37は−C(X23、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、置換アルケニル基、を表わす。)
(ただし、R39は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アリール基、置換アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、置換アルコキシル基、ニトロ基又はシアノ基であり、X3はハロゲン原子であり、nは1〜3の整数である。)
(ただし、R40は、アリール基又は置換アリール基であり、R41は、以下に示す基又はハロゲンであり、Z6は−C(=O)−、−C(=S)−又は−SO2−であり、X3はハロゲン原子であり、mは1又は2である。)
(R42、R43はアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アリール基又は置換アリール基であり、R44は一般式(6)中のR38と同じである。)
(ただし、式中、R45は置換されていてもよいアリール基又は複素環式基であり、R46は炭素原子1〜3個を有するトリハロアルキル基又はトリハロアルケニル基であり、pは1、2又は3である。)
(式(10)は、トリハロゲノメチル基を有するカルボニルメチレン複素環式化合物を表す。L7は水素原子又は式:CO−(R47)q(C(X43)rの置換基であり、Q2はイオウ、セレン又は酸素原子、ジアルキルメチレン基、アルケン−1,2−イレン基、1,
2−フェニレン基又はN−R基であり、M4は置換又は非置換のアルキレン基又はアルケニレン基であるか、又は1,2−アリーレン基であり、R48はアルキル基、アラルキル基又はアルコキシアルキル基であり、R47は、炭素環式又は複素環式の2価の芳香族基であり、X4は塩素、臭素またはヨウ素原子であり、q=0及びr=1であるか又はq=1及びr=1又は2である。)
(式(11)は、4−ハロゲノ−5−(ハロゲノメチルフェニル)オキサゾール誘導体を表す。X5はハロゲン原子であり、tは1〜3の整数であり、sは1〜4の整数であり、R49は水素原子又はCH3-t5 t基であり、R50はs価の置換されていてもよい不飽和有機基である。)
(式(12)は、2−(ハロゲノメチルフェニル)−4−ハロゲノオキサゾール誘導体を表す。X6はハロゲン原子であり、vは1〜3の整数であり、uは1〜4の整数であり、R51は水素原子又はCH3-v6 v基であり、R52はu価の置換されていてもよい不飽和有機基である。)
このような炭素−ハロゲン結合を有する化合物の具体例としては、たとえば、若林ら著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)記載の化合物、たとえば、2−フェニル4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−クロルフェニル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(2′,4′−ジクロルフェニル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2,4,6−トリス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−n−ノニル−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(α,α,β−トリクロルエチル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン等が挙げられる。その他、英国特許1388492号明細書記載の化合物、たとえば、2−スチリル−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メチルスチリル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、
2−(p−メトキシスチリル)−4−アミノ−6−トリクロルメチル−S−トリアジン等、特開昭53−133428号記載の化合物、たとえば、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン、2−〔4−(2−エトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン、2−(4,7−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン)、2−(アセナフト−5−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン等、独国特許3337024号明細書記載の化合物、例えば、下記化合物等を挙げることができる。あるいはさらにM.P.Hutt、E.F.ElslagerおよびL.M.Herbel著「Journalof Heterocyclic chemistry」第7巻(No.3)、第511頁以降(1970年)に記載されている合成方法に準じて、当業者が容易に合成することができる次のような化合物群、例えば、下記化合物等を挙げることができる。
(l)アゾ系化合物
本発明に用いられるラジカル重合開始剤として好ましい(l)アゾ系化合物としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビスプロピオニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミドオキシム)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等を挙げることができる。
本発明におけるラジカル重合開始剤のさらにより好ましい例としては、上述の(a)芳香族ケトン類、(b)オニウム塩化合物、(c)有機過酸化物、(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(i)メタロセン化合物、(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物、を挙げることができ、さらに最も好ましい例としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、チタノセン化合物、一般式(6)であらわされるトリハロメチル−S−トリアジン化合物を挙げることができる。
重合開始剤は、重合性化合物を含有するレーザー彫刻用樹脂組成物の全固形分に対し、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜3質量%の割合で添加することができる。
本発明における重合開始剤は単独もしくは2種以上の併用によって好適に用いられる。
<可塑剤>
可塑剤としては例えばジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、メチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等がある。また、可塑剤として、ポリエチレングリコール類、ポリプロピレングリコール(モノオール型やジオール型)、ポリプロピレングリコール(モノオール型やジオール型)がある。
可塑剤は、レリーフ形成層を柔軟化する作用を有するものであり、親水性ポリマーに対して相溶性の良いものである必要がある。一般に、親水性ポリマーに対しては、親水性の高い化合物が相溶性が良好である。親水性の高い化合物の中でも、例えば、直鎖にヘテロ原子を含むエーテル化合物や2級アミンなどの親水性基と疎水性基が交互に続く構造をとるものが好ましく用いられる。−O−や−NH−のような親水性基の存在がPVA誘導体との相溶性を発現し、それ以外の疎水性基がPVA誘導体の分子間力を弱めて柔軟化に働くためである。また、PVA誘導体との間に水素結合を形成しうる水酸基の少ないものが好ましく用いられる。このような化合物に該当するのは、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびこれらの二量体、三量体、および四量体以上の単独多量体や共多量体、ジエタノールアミン、ジメチロールアミンのような2級アミン類である。これらの中でも、立体障害が小さく相溶性にすぐれ、毒性が低いエチレングリコール類(単量体、二量体、三量体、多量体)が可塑剤として特に好ましく用いられる。
エチレングリコール類は、その分子量により3種類に大別される。第一に単量体であるエチレングリコール、第二に二量体であるジエチレングリコールと三量体であるトリエチレングリコール、第三に四量体以上のポリエチレングリコールである。ポリエチレングリ
コールは、語尾に平均分子量をつけた名称で市販されていることが多く、分子量200〜700の液状ポリエチレングリコールと分子量1000以上の固体ポリエチレングリコールに大別される。
鋭意検討の結果、可塑剤の分子量が低分子であるほど、樹脂を柔軟化する効果が高いことが明らかになった。このことから特に好ましく用いられるのは第一のグループであるエチレングリコール、第二のグループであるジエチレングリコールおよびトリエチレングリコール、第三のグループに含まれるテトラエチレングリコール(四量体)であるが、中でも、毒性が低く、樹脂組成物中からの抽出がなく取り扱い性に優れる点で、より好ましく用いられる可塑剤は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびテトラエチレングリコールである。また、これらの2種以上の混合物も好ましく用いられる。
可塑剤は、レーザー彫刻用樹脂組成物固形分全質量に対し10質量%以下添加することができる。
<彫刻感度向上のための添加剤>
彫刻感度向上のための添加剤としてニトロセルロースを加えることがより好ましい。ニトロセルロースは自己反応性化合物であるため、レーザー彫刻時、自身が発熱し、共存する親水性ポリマーの熱分解をアシストする。その結果、彫刻感度が向上すると推定される。
ニトロセルロースの種類は、熱分解可能である限り特に制限されず、RS(regular soluble)タイプ,SS(spirit soluble)タイプ及びAS(alcohol soluble)タイプのいずれであってもよい。前記ニトロセルロースの窒素含量は、通常、10〜14質量%程度、好ましくは11〜12.5質量%、さらに好ましくは11.5〜12.2質量%程度である。ニトロセルロースの重合度も、例えば、10〜1500程度の広い範囲で選択できる。好ましいニトロセルロースの重合度は、例えば、10〜900、特に15〜150程度である。好ましいニトロセルロースには、JIS K6703「工業用ニトロセルロース」(ハーキュレスパウダー社の粘度表示法)による溶液粘度が20〜1/10秒、好ましくは10〜1/8秒程度のニトロセルロースが含まれる。ニトロセルロースとしては、溶液粘度5〜1/8秒、特に1〜1/8秒程度のニトロセルロースを用いる場合が多い。なお、レーザー彫刻用樹脂組成物を形成するためのニトロセルロースとしては、酢酸エチルなどのエステル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトンやセロソルブなどのエーテル類に可溶なRSタイプのニトロセルロース(例えば、窒素含量11.7〜12.2%程度のニトロセルロース)を用いる場合が多い。ニトロセルロースは、必要に応じて2種以上を併用してもよい。
ニトロセルロースの使用量は、レーザー彫刻用樹脂組成物の感度を低下させない範囲で選択でき、例えば、親水性ポリマー及び重合性化合物(B)100質量部に対して、5〜300質量部、好ましくは20〜250質量部、さらに好ましくは50〜200質量部程度であり、40〜200質量部程度である場合が多い。
<共増感剤>
ある種の添加剤(以後、共増感剤という)を用いることで、レーザー彫刻用樹脂組成物を光硬化させる際の感度をさらに向上させる事ができる。これらの作用機構は、明確ではないが、多くは次のような化学プロセスに基づくものと考えられる。即ち、光重合開始剤により開始される光反応とそれに引き続く付加重合反応の過程で生じる様々な中間活性種(ラジカル、カチオン)と、共増感剤が反応し、新たな活性ラジカルを生成するものと推定される。これらは、大きくは、(a)還元されて活性ラジカルを生成しうるもの、(b)酸化されて活性ラジカルを生成しうるもの、(c)活性の低いラジカルと反応し、より活性の高いラジカルに変換するか、もしくは連鎖移動剤として作用するものに分類できるが、個々の化合物がこれらのどれに属するかに関しては通説がない場合も多い。
(a)還元されて活性ラジカルを生成する化合物
炭素−ハロゲン結合を有する化合物:還元的に炭素−ハロゲン結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的には、例えば、トリハロメチル−s−トリアジン類や、トリハロメチルオキサジアゾール類等が好適に使用できる。
窒素−窒素結合を有する化合物:還元的に窒素−窒素結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的にはヘキサアリールビイミダゾール類等が好適に使用される。
酸素−酸素結合を有する化合物:還元的に酸素−酸素結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的には、例えば、有機過酸化物類等が好適に使用される。
オニウム化合物:還元的に炭素−ヘテロ結合や、酸素−窒素結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的には例えば、ジアリールヨードニウム塩類、トリアリールスルホニウム塩類、N−アルコキシピリジニウム(アジニウム)塩類等が好適に使用される。フエロセン、鉄アレーン錯体類:還元的に活性ラジカルを生成しうる。
(b)酸化されて活性ラジカルを生成する化合物
アルキルアート錯体:酸化的に炭素−ヘテロ結合が解裂して、活性ラジカルを生成すると考えられる。具体的には例えば、トリアリールアルキルボレート類が好適に使用される。
アルキルアミン化合物:酸化により窒素に隣接した炭素上のC−X結合が解裂して、活性ラジカルを生成するものと考えられる。Xとしては、水素原子、カルボキシル基、トリメチルシリル基、ベンジル基等が好適である。具体的には、例えば、エタノールアミン類、N−フェニルグリシン類、N−トリメチルシリルメチルアニリン類等があげられる。
含硫黄、含錫化合物:上述のアミン類の窒素原子を硫黄原子、錫原子に置き換えたものが、同様の作用により活性ラジカルを生成しうる。また、S−S結合を有する化合物もS−S解裂による増感が知られる。
α−置換メチルカルボニル化合物:酸化により、カルボニル−α炭素間の結合解裂により、活性ラジカルを生成しうる。また、カルボニルをオキシムエーテルに変換したものも同様の作用を示す。具体的には、2−アルキル−1−[4−(アルキルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロノン−1類、並びに、これらと、ヒドロキシアミン類とを反応したのち、N−OHをエーテル化したオキシムエーテル類をあげる事ができる。
スルフィン酸塩類:還元的に活性ラジカルを生成しうる。具体的は、アリールスルフィン駿ナトリウム等をあげる事ができる。
(c)ラジカルと反応し高活性ラジカルに変換、もしくは連鎖移動剤として作用する化合物:例えば、分子内にSH、PH、SiH、GeHを有する化合物群が用いられる。これらは、低活性のラジカル種に水素供与して、ラジカルを生成するか、もしくは、酸化された後、脱プロトンする事によりラジカルを生成しうる。具体的には、例えば、2−メルカプトベンズチアゾール類、2−メルカプトベンゾオキサゾール類、2−メルカプトベンズイミダゾール類等があげられる。
これらの共増感剤のより具体的な例は、例えば、特開平9−236913号公報中に、感度向上を目的とした添加剤として、多く記載されており、それらを本発明においても適用することができる。以下に、その一部を例示するが、本発明はこれらに限定されるものはない。なお、下記式中、−TMSはトリメチルシリル基を表す。
共増感剤に関しても、先の光熱変換剤と同様、さらに、レーザー彫刻用樹脂組成物の特性を改良するための様々な化学修飾を行うことも可能である。例えば、光熱変換剤や重合性化合物(B)、その他のパートとの結合、親水性部位の導入、相溶性向上、結晶析出抑制のための置換基導入、密着性を向上させる置換基導入、ポリマー化等の方法が利用できる。
共増感剤は、単独でまたは2種以上併用して用いることができる。使用量は重合性化合物(B)100質量部に対し0.05〜100質量部、好ましくは1〜80質量部、さらに好ましくは3〜50質量部の範囲が適当である。
<重合禁止剤>
また、本発明においては以上の成分の他に組成物の製造中あるいは保存中において重合性化合物(B)の不要な熱重合を阻止するために少量の熱重合禁止剤を添加することが望ましい。適当な熱重合禁止剤としてはハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t―ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4′−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−t―ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。また、重合禁止剤としては、本発明に係る樹脂組成物を用いてレリーフ形成層を有するレーザー彫刻用樹脂印刷版原版を作成し、これを保存する際の安定性に非常に優れるという点で、Q-1301(10%トリクレジルホスフェート溶液)(和光純薬製)が好ましい。これを前記重合性化合物(B)と組み合わせて用いると、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版の保存安定性が格段に優れ、また良好なレーザー彫刻感度が得られ
る。熱重合禁止剤の添加量は、全レーザー彫刻用樹脂組成物の質量に対して約0.01質量%〜約5質量%が好ましい。また必要に応じて、酸素による重合阻害を禁止するためにベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、支持体等への塗布後の乾燥の過程でその層の表面に偏在させてもよい。高級脂肪酸誘導体の添加量は、全組成物の約0.5質量%〜約10質量%が好ましい。
<着色剤>
さらに、レーザー彫刻用樹脂組成物の着色を目的として染料もしくは顔料等の着色剤を添加してもよい。これにより、画像部の視認性や、画像濃度測定機適性といった性質を向上させる事ができる。着色剤としては、特に顔料の使用が好ましい。具体例としては例えばフタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、カーボンブラック、酸化チタンなどの顔料、エチルバイオレット、クリスタルバイオレット、アゾ系染料、アントラキノン系染料、シアニン系染料などの染料がある。着色剤の添加量は全組成物の約0.5質量%〜約5質量%が好ましい。
<その他の添加剤>
さらに、レーザー彫刻用樹脂組成物の硬化皮膜の物性を改良するために充填剤等の公知の添加剤を加えてもよい。
充填剤としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、黒鉛、シリカ、アルミナ、アルミニウム、炭酸カルシウムなどが挙げられ、単独またはこれらの混合物として用いられる。
[レーザー彫刻用樹脂印刷版原版]
本発明におけるレーザー彫刻用樹脂印刷版原版は、支持体上に、本発明のレーザー彫刻用樹脂組成物からなるレリーフ形成層を有する。レーザー彫刻用樹脂組成物として架橋性樹脂組成物を用いると、架橋性のレリーフ形成層が得られる。レーザー彫刻用樹脂印刷版原版は、必要により更に、支持体とレリーフ形成層との間に接着層を、また、レリーフ形成層上にスリップコート層、保護フィルムを有していてもよい。
本発明のレーザー彫刻用樹脂印刷版原版は、レリーフ形成層を架橋させ、次いでレーザー彫刻することによりレリーフ印刷版を作製することができる。レリーフ形成層を架橋することにより、印刷時におけるレリーフ形成層の摩耗を防ぐことができるし、レーザー彫刻後にシャープな形状を有するレリーフ印刷版を得ることができる。
レリーフ形成層中の親水性ポリマーの含有量は、レリーフ形成層の固形分全質量に対し30〜80質量%が好ましく、40〜70質量%がより好ましい。成分(A)の含有量を30質量%以上とすることで原版のコールドフローを防止することが可能で、80質量%以下とすることで他の成分が不足することがなく、レリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られるためである。
レリーフ形成層中の重合開始剤(C)の含有量は、レリーフ形成層の固形分全質量に対し0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜3質量%がより好ましい。成分(C)の含有量を0.01質量%以上とすることで架橋性レリーフ形成層の架橋が速やかに行われ、10質量%以下とすることで他成分が不足することがなく、レリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られるためである。
レリーフ形成層中の重合性化合物(B)の含有量は、レリーフ形成層の固形分全質量に対し10〜60質量%が好ましく、15〜40質量%がより好ましい。成分(D)の含有量を10質量%以上とすることでレリーフ印刷版として使用するに足る耐刷性が得られ、60質量%以下とすることでレリーフ印刷版として使用するに足る強度が得られるためである。
レリーフ形成層は、前記樹脂組成物をシート状あるいはスリーブ状に成形することで得
ることができる。
本発明におけるレーザー彫刻用樹脂印刷版原版の支持体に使用する素材は特に限定されないが、寸法安定性の高いものが好ましく使用され、例えば、スチール、ステンレス、アルミニウムなどの金属、ポリエステル(例えばPET、PBT、PAN)やポリ塩化ビニルなどのプラスチック樹脂、スチレン−ブタジエンゴムなどの合成ゴム、ガラスファイバーで補強されたプラスチック樹脂(エポキシ樹脂やフェノール樹脂など)が挙げられる。レリーフ印刷版の支持体として、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムやスチール基板が好ましく用いられる。支持体の形態は、レリーフ形成層がシート状であるかスリーブ状であるかによって決定される。
レリーフ形成層と支持体の間に、両層間の接着力を強化する目的で接着層を設けても良い。接着層に使用される材料は、レリーフ形成層が架橋された後において接着力を強固にするものであれば良いが、レリーフ形成層が架橋される前も接着力が強固であることが好ましい。ここで、接着力とは支持体/接着層間および接着層/レリーフ形成層間の接着力の両者を意味する。
支持体/接着層間の接着力は、支持体/接着層/レリーフ形成層からなる積層体から接着層およびレリーフ形成層を400mm/分の速度で剥離する際、サンプル1cm幅当たりの剥離力が1.0N/cm以上または剥離不能であることが好ましく、3.0N/cm以上または剥離不能であることがより好ましい。
接着層/レリーフ形成層の接着力は、接着層/レリーフ形成層から接着層を400mm/分の速度で剥離する際、サンプル1cm幅当たりの剥離力が1.0N/cm以上または剥離不能であることが好ましく、3.0N/cm以上または剥離不能であることがより好ましい。
レリーフ形成層は、レーザー彫刻後レリーフが造形される部分となり、そのレリーフ表面はインキ着肉部として機能する。架橋後のレリーフ形成層は架橋により強化されているので、レリーフ形成層表面に印刷に影響を及ぼすほどの傷や凹みが発生することはほとんどない。しかし、架橋前のレリーフ形成層は強度が不足している場合が多く、表面に傷や凹みが入りやすい。レリーフ形成層表面への傷・凹み防止の目的で、レリーフ形成層表面に保護フィルムを設けても良い。
保護フィルムは、薄すぎると傷・凹み防止の効果が得られず、厚すぎると取り扱いが不便になり、コスト高にもなる。よって、保護フィルムの厚さは25μm〜500μmが好ましく、50μm〜200μmがより好ましい。
保護フィルムは、印刷版の保護フィルムとして公知の材質、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)のようなポリエステル系フィルム、PE(ポリエチレン)やPP(ポリプロピレン)のようなポリオレフィン系フィルムを用いることができる。またフィルムの表面はプレーンでもよいし、マット化されていても良い。
レリーフ形成層上に保護フィルムを設ける場合、保護フィルムは剥離可能でなければならない。保護フィルムが剥離不可能な場合や、逆にレリーフ形成層に接着しにくい場合には、両層間にスリップコート層を設けてもよい。
スリップコート層に使用される材料は、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、部分鹸化ポリビニルアルコール、ヒドロシキアルキルセルロース、アルキルセルロース、ポリアミド樹脂など、水に溶解または分散可能で、粘着性の少ない樹脂を主成分とすることが好ましい。これらの中で、粘着性の面から、鹸化度60〜99モル%の部分鹸化ポリビニルアルコール、アルキル基の炭素数が1〜5のヒドロキシアルキルセルロースおよびアルキルセルロースが特に好ましく用いられる。
レリーフ形成層(およびスリップコート層)/保護フィルムから保護フィルムを200mm/分の速度で剥離する時、1cm当たりの剥離力が5〜200mN/cmであること
が好ましく、10〜150mN/cmがさらに好ましい。5mN/cm以上であれば、作業中に保護フィルムが剥離することなく作業でき、200mN/cm以下であれば無理なく保護フィルムを剥離することができる。
次に、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版の作製方法について説明する。作製方法は、特に限定されるものではないが、例えば、レーザー彫刻用樹脂組成物の溶液を調製し、この溶液から溶剤を除去した後に、支持体上に溶融押し出しする方法が挙げられる。あるいはレーザー彫刻用樹脂組成物の溶液を、支持体上に流延し、これをオーブン中で乾燥して溶液から溶媒を除去する方法でも良い。
その後、必要に応じてレリーフ形成層の上に保護フィルムをラミネートしても良い。ラミネートは、加熱したカレンダーロールなどで保護フィルムとレリーフ形成層を圧着することや、表面に少量の溶媒を含浸させたレリーフ形成層に保護フィルムを密着させることよって行うことができる。
保護フィルムを用いる場合には、先ず保護フィルム上にレリーフ形成層を積層し、次いで支持体をラミネートする方法を採っても良い。
接着層を設ける場合は、接着層を塗布した支持体を用いることで対応できる。スリップコート層を設ける場合は、スリップコート層を塗布した保護フィルムを用いることで対応できる。
レーザー彫刻用樹脂組成物の溶液は、例えば、親水性ポリマーおよび任意で可塑剤を適当な溶媒に溶解させ、次いで重合開始剤(C)および重合性化合物(B)を溶解させることによって製造できる。溶媒成分のほとんどは印刷版原版を製造する段階で除去する必要があるので、揮発しやすい低分子アルコール(例えばエタノール)等を用い、かつ溶媒の全添加量をできるだけ少なく抑えることが好ましい。系を高温にすることで、溶媒の添加量を抑制することができるが、温度が高すぎると重合性化合物(B)が重合反応し易くなるため、重合性化合物(B)および/または重合開始剤(C)の添加後の溶液の調製温度は30℃〜80℃が好ましい。
本願のレリーフ形成層は架橋前後で0.05mm以上の厚みを有することが好ましい。耐磨耗性やインキ転移性のような種々のフレキソ印刷適性を満たす観点で、0.05〜10mmが好ましく、より好ましくは0.05〜7mm、特に好ましくは0.05〜0.3mmである。
[レリーフ印刷版およびその製造]
以上のようにして得られたレーザー彫刻用樹脂印刷版原版は、下記の工程を順次経て、レリーフ印刷版を製造することができる。
第1の例は、(1a)レーザー彫刻用樹脂印刷版原版に活性光線を照射してレリーフ形成層を架橋する工程、(2)架橋されたレリーフ形成層をレーザー彫刻する工程からなる。
第2の例は、(1b)レーザー彫刻用樹脂印刷版原版を加熱してレリーフ形成層を架橋する工程、(2)架橋されたレリーフ形成層をレーザー彫刻する工程からなる。
上記(1a)と(1b)は併用してもよく、互いに同時工程でも別時工程としてもよい。
さらに、必要に応じて下記工程を含んでも良い。工程(2)に次いで、(3)水または水を主成分とする液体で彫刻表面をリンスする工程、(4)彫刻されたレリーフ形成層を乾燥する工程、(5)レリーフ形成層をさらに架橋する工程、である。
工程(1a)又は(1b)は、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版のレリーフ形成層を架橋する工程である。本発明のレリーフ形成層は、好ましくは、親水性ポリマー、光熱変換剤、重合開始剤(C)、および重合性化合物(B)を含み、工程(1a)又は(1b)は重合開始剤(C)の作用で重合性化合物(B)をポリマー化し架橋を形成する工程である。重合開始剤(C)はラジカル発生剤であり、ラジカルを発生するきっかけが光か熱かによ
って、光重合開始剤と熱重合開始剤に大別される。
レリーフ形成層が光重合開始剤を含有する場合には、光重合開始剤のトリガーとなる活性光線をレリーフ形成層に照射することで、レリーフ形成層を架橋することができる。活性光線の照射は、レリーフ形成層全面に行うのが一般的である。活性光線としては可視光、紫外光あるいは電子線が挙げられるが、紫外光が最も一般的である。レリーフ形成層の支持体側を裏面とすれば、表面に活性光線を照射するだけでも良いが、支持体が活性光線を透過する透明なフィルムならば、さらに裏面からも活性光線を照射することが好ましい。表面からの照射は、保護フィルムが存在する場合、これを設けたまま行っても良いし、保護フィルムを剥離した後に行っても良い。酸素の存在下では重合阻害が生じる恐れがあるので、架橋性レリーフ形成層に塩化ビニルシートを被せて真空引きした上で、活性光線の照射を行っても良い。
レリーフ形成層が熱重合開始剤を含有する場合には(上記の光重合開始剤が熱重合開始剤にもなりえる)、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版を加熱することで、レリーフ形成層を架橋することができる。加熱手段としては、印刷版原版を熱風オーブンや遠赤外オーブン内で所定時間加熱する方法や、加熱したロールに所定時間接する方法が挙げられる。
光を利用する工程(1a)は、活性光線を照射する装置が比較的高価であるものの、印刷版原版が高温になる事がないので、印刷版原版の原材料の制約がほとんどない。熱を利用する工程(1b)には特別高価な装置を必要としない利点があるが、印刷版原版が高温になるので、高温で柔軟になる熱可塑性ポリマーは加熱中に変形する可能性がある等、使用する原材料は慎重に選択する必要がある。
熱架橋の際には、熱重合開始剤が加えられ得る。原則として、遊離基重合(free radical polymerization)用の商業的な熱重合開始剤が重合開始剤、例えば、適当な過酸化物、ヒドロペルオキシド又はアゾ基を含む化合物、として使用され得る。代表的な加硫剤も架橋用に使用される。
熱架橋性(heat−curable)の樹脂、例えばエポキシ樹脂、を架橋成分として層に加えることにより熱架橋も実施され得る。
レーザー彫刻用樹脂印刷版原版のレリーフ形成層の架橋方法として、本願ではレリーフ形成層を表面から内部まで均一に硬化(架橋)可能という観点で、加熱による架橋の方が好ましい。光架橋の場合、光がレリーフ形成層表面で優先的に吸収されてしまい、層の深部まで十分な光が届かないという問題が生じる場合があり、レリーフ形成層の表面と内部で硬化(架橋)が不均一になってしまう問題もある(熱架橋の場合、レリーフ形成層の表面から内部まで十分な熱が均一にかかる)。
レリーフ形成層を架橋することで、第1にレーザー彫刻後形成されるレリーフがシャープになり、第2にレーザー彫刻の際に発生する彫刻カスの粘着性が抑制されるという利点がある。未架橋のレリーフ形成層をレーザー彫刻すると、レーザー照射部の周辺に伝播した余熱により、本来意図していない部分が溶融、変形しやすく、シャープなレリーフが得られない場合がある。また、素材の一般的な性質として、低分子なものほど固形ではなく液状になり、すなわち粘着性が強くなる傾向がある。レリーフ形成層を彫刻する際に発生する彫刻カスは、低分子の材料を多く用いるほど粘着性が強くなる傾向がある。低分子である重合性化合物(B)は架橋することで高分子になるため、発生する彫刻カスは粘着性が少なくなる傾向がある。
架橋後のレリーフ形成層のショアA硬度は50°〜90°が好ましい。ショアA硬度が50°以上のレリーフ形成層を用いることで、彫刻により形成された微細な網点が凸版印刷機の強い印圧を受けても倒れてつぶれる事がなく、正常な印刷ができる。ショアA硬度90°以下のレリーフ形成層を用いることで、印圧がキスタッチのフレキソ印刷でもベタ部での印刷かすれを防止する事ができる。
(2)架橋されたレリーフ形成層をレーザー彫刻する工程とは、レリーフ形成層に対して形成したい画像に対応したレーザー光を照射してレリーフを形成する工程のことであり、好ましくは、形成したい画像のデジタルデータを元にコンピューターでレーザーヘッドを制御し、レリーフ形成層に対して走査照射する工程が挙げられる。赤外レーザーが照射されると、レリーフ形成層中の分子が分子振動し、熱が発生する。赤外レーザーとして炭酸ガスレーザーやYAGレーザーのような高出力のレーザーを用いると、レーザー照射部分に大量の熱が発生し、感光層中の分子は分子切断あるいはイオン化されて選択的な除去、すなわち彫刻がなされる。レーザー彫刻の利点は、彫刻深さを任意に設定できるため、構造を3次元的に制御することができる点である。例えば、微細な網点を印刷する部分は浅くあるいはショルダーをつけて彫刻することで、印圧でレリーフが転倒しないようにすることができ、細かい抜き文字を印刷する溝の部分は深く彫刻することで、溝にインキが埋まりにくくなり、抜き文字つぶれを抑制することが可能となる。
なかでも光熱変換剤の極大吸収波長に対応した赤外レーザーで彫刻する場合に、より高感度かつシャープなレリーフが得られる。
彫刻表面に彫刻カスが付着している場合は、水または水を主成分とする液体で彫刻表面をリンスして、彫刻カスを洗い流す工程(3)を追加しても良い。リンスの手段として、高圧水をスプレー噴射する方法、感光性樹脂凸版の現像機として公知のバッチ式あるいは搬送式のブラシ式洗い出し機で、彫刻表面を主に水の存在下でブラシ擦りする方法などが挙げられ、彫刻カスのヌメリがとれない場合は、石鹸を添加したリンス液を用いてもよい。
彫刻表面をリンスする工程(3)を行った場合、彫刻されたレリーフ形成層を乾燥してリンス液を揮発させる工程(4)を追加することが好ましい。
さらに、必要に応じてレリーフ形成層をさらに架橋させる工程(5)を追加しても良い。追加の架橋工程(5)を行うことにより、彫刻によって形成されたレリーフをより強固にすることができる。
本発明の方法で製造されたレリーフ印刷版は、凸版用印刷機による油性インキやUVインキでの印刷が可能であり、また、フレキソ印刷機によるUVインキでの印刷も可能である。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(バインダー(A)の合成例1;バインダーポリマーP−1)
コンデンサー、撹拌機を備えた500mlの3つ口丸底フラスコに2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸(東京化成製)5.23g、ポリプロピレングリコール(ジオール型、平均分子量1000)10.00g、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(和光純薬製)12.58gをメチルエチルケトン(脱水、和光純薬製)50mlに75℃で30分攪拌することで溶液が均一になることを確認した。その後、一旦室温まで放冷し、ADS820HO(ADS社製)を0.75g、ネオスタンU−600(日東化成製)を5mg入れてから、75℃で10時間加熱撹拌した。その後、50℃に反応溶液温度を下げ、メチルアルコール20mlにて希釈し60分撹拌してから、室温まで放冷した。反応溶液を水3リットル中に撹拌しながらゆっくりと投入し、白色のポリマーを析出させた。このポリマーを濾別し、水で洗浄後、真空下で乾燥させることにより24gのバインダーポリマーP−1を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、質量平均分子量(ポリスチレン標準)で2.4万であった。
(バインダー(A)の合成例2;バインダーポリマーP−3)
コンデンサー、撹拌機を備えた500mlの3つ口丸底フラスコに3−ジエチルアミノ
エチル−1,2−プロパンジオール(東京化成製)17.67g、ポリプロピレングリコール(ジオール型、平均分子量1000)30.00g、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(和光純薬製)38.67gをメチルエチルケトン(脱水、和光純薬製)90mlに75℃で30分攪拌することで溶液が均一になることを確認した。その後、一旦40℃まで放冷し、ネオスタンU−600(日東化成製)を7mg入れてから、75℃で7時間加熱撹拌した。その後、50℃に反応溶液温度を下げ、メチルアルコール30mlにて希釈し60分撹拌してから、室温まで放冷した。この反応液に、ADS830WS(ADS社製)2.57gを入れて60℃で2時間攪拌後、反応溶液を酢酸エチル5リットル中に撹拌しながらゆっくりと投入し、白色のポリマーを析出させた。このポリマーを濾別し、水で洗浄後、真空下で乾燥させることにより73gのバインダーポリマーP−3を得た。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて分子量を測定したところ、質量平均分子量(ポリスチレン標準)で4.2万であった。
実施例で用いた他のバインダーポリマーも上記のポリマーP−1およびP−3と同様な方法で合成した。以下にそれらバインダーポリマーを示す。
P−1:合成例1を参照
P−2:下記構造(質量平均分子量:2.6万)
P−3:合成例2を参照
P−4:ゴーセランF−78(日本合成化学製、スルホン酸変性PVA)のカウンターカチオンを下記の化合物に変換したポリマー
P−5:ゴーセファイマーK−210(日本合成化学製、カチオン変性PVA)のカウンターカチオンを「ALCIAN BLUE, PYRIDINE VARIANT」(アルドリッチ製、フタロシアニン化合物)に変換したポリマー
P−6:ゴーセナールT−330(日本合成化学製、カルボキシル基変性PVA)のカウンターカチオンを下図の化合物に変換したポリマー
P−7:ゴーセランF−78のカウンターカチオンを下図の化合物に変換したポリマー
P−8:下記構造(質量平均分子量:1.3万)
P−9:下記構造(質量平均分子量:50万)
<実施例1〜3>
撹拌羽および冷却管をつけた3つ口フラスコ中に、バインダーポリマーとしてP−1、P−2、またはP−3を50g、可塑剤としてポリプロピレングリコールを20g、溶媒としてメチルエチルケトンを50g入れ、撹拌しながら70℃で120分間加熱しポリマーを溶解させた。さらに重合性化合物としてエチレン性不飽和モノマーのDPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)(東亞合成製)25g、重合開始剤として“イルガキュア”184(α−ヒドロキシケトン、チバ・ガイギー(株)製)を5gを添加して30分間撹拌し、流動性のある架橋性レリーフ形成層用のレーザー彫刻用架橋性樹脂組成物の溶液を得た。
<比較例1>
実施例1で、P−1を下記CP−1(重量平均分子量2.4万、組成はモル%で表示)に変更し、ADS820HO(ADS社製)を1.3g入れた以外は全て実施例1と同様にしてレーザー彫刻用架橋性樹脂組成物の溶液を得た。
<実施例4〜9>
撹拌羽および冷却管をつけた3つ口フラスコ中に、バインダーポリマーとしてP−4、P−5、P−6、P−7、P−8、またはP−9を50g、可塑剤としてジエチレングリコール20質量部、溶媒として水35質量部およびエタノール12gを入れ、撹拌しながら70℃で120分間加熱しポリマーを溶解させた。さらに重合性化合物としてエチレン性不飽和モノマーのDPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)(東亞合成製)25g、重合開始剤として“イルガキュア”184(α−ヒドロキシケトン、チバ・ガイギー(株)製)を5g添加して30分間撹拌し、流動性のある架橋性レリーフ形成層用のレーザー彫刻用架橋性樹脂組成物の溶液を得た。
<比較例2>
実施例6で、P−6をゴーセナールT−330(日本合成化学製、カルボキシル基変性PVA)(CP−2)に変更し、ADS912MI(ADS社製)を1.5g入れた以外は全て実施例1と同様にしてレーザー彫刻用架橋性樹脂組成物の溶液を得た。
<実施例1〜3の溶液を使って造膜>
PET基板上に所定厚のスペーサー(枠)を設置し、レーザー彫刻用樹脂組成物の溶液をスペーサー(枠)から流出しない程度に静かに流延し、40℃のオーブン中で3時間乾燥させて、およそ厚さ1mmのレリーフ形成層を設け、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版を作製した。
次いで、得られた原版のレリーフ形成層を、100℃で3時間加熱してレリーフ形成層を熱架橋した。
<実施例4〜9の溶液を使って造膜>
PET基板上に所定厚のスペーサー(枠)を設置し、レーザー彫刻用樹脂組成物の溶液をスペーサー(枠)から流出しない程度に静かに流延し、70℃のオーブン中で3時間乾燥させて、およそ厚さ1mmのレリーフ形成層を設け、レーザー彫刻用樹脂印刷版原版を作製した。
次いで、得られた原版のレリーフ形成層を、100℃で2.5時間加熱してレリーフ形成層を熱架橋した。
<レーザー彫刻実験>
レリーフ形成層には、炭酸ガスレーザー彫刻機として、最大出力30Wの炭酸ガスレーザーを装備した“CO2レーザーマーカーML−Z9500”((株)キーエンス製)を用いた。彫刻条件は、レーザー出力:15W、走査速度:100mm/秒、ピッチ間隔:0.15mmに設定し、2cm四方のベタ部分を彫刻しレリーフ印刷版を作製した。
一方、近赤外レーザー彫刻機として、最大出力16Wの半導体レーザー(レーザー発振波長840nm)を装備した“FD−100”((株)東成エレクトロビーム製)を用いた。彫刻条件は、レーザー出力:15W、走査速度:100mm/秒、ピッチ間隔:0.
15mmに設定し、2cm四方のベタ部分を彫刻しレリーフ印刷版を作製した。
彫刻深さは、ベタ彫刻部分の断面を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK9510((株)キーエンス製)にて観察し、レリーフ形成層表面と彫刻された部分の高さの差を読みとることで測定した結果を表12に示す(以下の評価も同様に表12に示す)。
<実施例10>
上記実施例1において、重合性化合物の総和25質量部を下記の化合物25質量部に変更した以外は全て同様に実施した。
<比較例3>
上記、比較例1において、ADS820HO(ADS社製)をカーボンブラックに変更した以外は全て同様に実施した。
<実施例11〜20>
実施例11〜20は、実施例1〜10の彫刻用のレーザーを半導体レーザーからCO2レーザーに変更した。
<比較例4〜6>
比較例4〜6は、比較例1〜3の彫刻用のレーザーを半導体レーザーからCO2レーザーに変更した。
以下に彫刻感度の評価結果を示す。
下表より、実施例のほうが比較例よりも彫刻深さがより深く、彫刻感度が高いことが確認できた。

Claims (15)

  1. 700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位を持ったバインダーポリマー(A)を少なくとも含んでなることを特徴とするレーザー彫刻用樹脂組成物。
  2. 前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、ポリマーの主鎖にあることを特徴とする請求項1に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  3. 前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、ポリマーの側鎖にあることを特徴とする請求項1に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  4. 前記(A)は、ポリウレタン、ポリエステル、及びポリアミドから選択されることを特徴とする請求項2に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  5. 前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、ポリマーの側鎖に共有結合で連結さていることを特徴とする請求項3に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  6. 前記(A)は側鎖に−Q−Oで表される部位(マイナス電荷)を有し、700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位(プラス電荷を有する)がイオン結合で該側鎖に連結されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  7. 前記(A)は、ポリウレタン、ポリエステル、(メタ)アクリル樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)誘導体、及びポリビニルブチラール(PVB)誘導体から選択されることを特徴とする請求項5または6に記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  8. 前記700〜1300nmに極大吸収波長を有する部位は、シアニン化合物、ジインモニウム化合物、及びフタロシアニン化合物から選択される化合物の構造部位であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  9. (B)重合性化合物を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のレーザー彫刻用樹脂組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載のレーザー彫刻用樹脂組成物からなるレリーフ形成層を有することを特徴とするレーザー彫刻用樹脂印刷版原版。
  11. 請求項10に記載のレリーフ形成層を光及び/又は熱により架橋する工程1)、および架橋されたレリーフ形成層をレーザー彫刻する工程2)を含むことを特徴とするレリーフ印刷版の製造方法。
  12. 前記工程1)は、レリーフ形成層を熱により架橋する工程であることを特徴とする請求項11に記載のレリーフ印刷版の製造方法。
  13. 請求項11または12に記載の方法で製造されたレリーフ印刷版。
  14. 請求項11または12に記載の方法で架橋されたレリーフ形成層の厚みが0.05mm以上であることを特徴とする請求項13に記載のレリーフ印刷版。
  15. 請求項11または12に記載の方法で架橋されたレリーフ形成層のショアA硬度が50〜90°であることを特徴とする請求項13または14に記載のレリーフ印刷版。
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