JP2016112768A - 凹版印刷用樹脂材料 - Google Patents
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Abstract
Description
電気配線にインクジェット方式による印刷の応用も試みられているが、インクジェット方式は、多くのノズルを必要とし、各ノズルの制御駆動技術が求められる生産速度に追いついていないのが現状である。
凹版印刷では、凹溝の深さ等を調整することにより凸版印刷に比べて印刷面のインク等の厚さ設計が可能であり、プリント基板等の製造に適する方式として期待されている。
また、特許文献2には、ドクターブレードと凹版材料との滑走性の悪さに起因するドクターブレードによる凹溝以外の部分の余分なインク等の掻き取り不良を、凹版材料の表面にフッ素被膜をコーティングすることにより改善する技術が開示されている。
ところで、前述したように、弾性樹脂材料に凹版を形成した印刷(凹版印刷)は、プリント基板等の製造への応用が期待されている。しかし、樹脂フィルム等の可撓性材料に電気配線を印刷する場合、凹版ロールから印刷済みフィルムが離れる過程で、凹版材料の粘着性によってフィルムが凹版ロールに同伴して折れ曲がり、このとき印刷された配線が断線(不連続化)するという問題がある。
しかし、特許文献2に開示された技術は、凹版の主たる材料である中間層を形成した後に、フレキソ(凸版)印刷では不要な、中間層の表面にフッ素皮膜を形成する工程(フッ素塗料の塗布および焼成)を必要とする。
凹版印刷用樹脂材料は、その硬化物を温度25℃のブチルカルビトールアセテートに24時間浸漬した後の重量増加率が1.02%以上4.3%以下、および硬度低下率が3.
5%以下である。また、その硬化物は、温度25℃の水に24時間浸漬した後の重量増加率が5.75%以上19.8%以下、硬度低下率が16.4%以上である。
凹版印刷用樹脂材料には、感光性樹脂が使用される。感光性樹脂は、合成高分子化合物、光重合性化合物、光重合開始剤、およびその他可塑剤、紫外線吸収剤等の添加剤で構成される。ここでいう「感光性樹脂」とは、光の作用によって化学変化する高分子樹脂である。
オリゴマーには、例えばウレタンアクリレートオリゴマーが使用され、具体的には、日本合成化学工業株式会社製の硬質タイプウレタンアクリレートオリゴマーであるUV−1700B、UV−6300B、UV−7550B、UV−7600B、UV−7605B、UV−7610B、UV−7620EA、UV−7630B、UV−7640B、UV−7650B、UV−6330B、UV−7000B、UV−7510B、UV−7641TE等が使用される。
酸ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸フォスフォエチル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリブロモフェニルオキシ(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−フェニルフェニル(メタ)アクリレート、4−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、4−フェニルフェニル−2−ヒドロキシオキシプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、1−ナフチル(メタ)アクリレート、1−ナフチル−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェニル−2−メチルオキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリクロロフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェニル−2−ヒドロキシオキシプロピル(メタ)アクリレート等のモノ(メタ)アクリレート化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、ジペンタエリスルトールペンタ及びヘキサ(メタ)アクリレート、トリス(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアヌレート、ジ(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアヌレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)スルフィン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル)スルフィン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)スルフィド、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル)スルフィド、2,4−ジ(メタ)アクリロイルオキシナフタレン等の(メタ)アクリレートモノマーが使用される。
パターニングシリンダ1は樹脂ロール2に印刷パターン3を彫刻したものである。樹脂ロール2は以下のように形成される。
初めに、厚さ10μmのポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略す)フィルム11を厚さ12mmのガラス板12に密着させ、コーター13を用いてPETフィルム11の表面に液状の感光性樹脂14を厚さが2mm前後となるように塗布する。続いて、
液状の感光性樹脂14の液面を、気泡が混入しないように配慮しながら、厚さ100μmのPETシート15で覆う(図1(a))。
ケミカルランプ17の照射条件は、例えば、波長が370nmであり、積算放射量(光エネルギ)が1000mJ/cm2である。
別に用意した円筒状のプラスチックコア18の表面に両面テープ19を貼り付け、硬化後の板状の弾性樹脂シート20を、押さえロール21によって押さえながらプラスチックコア18の表面に貼り合わせる。弾性樹脂シート20は、両面テープ19により、しっかりとプラスチックコア18に貼り合わされる。
以上のようにして、プラスチックコア18の全周が弾性樹脂シート20によって隙間および段差なく覆われた樹脂ロール2が形成される。
後述する凹版印刷に適する樹脂材料を見極めるための試料としてのパターニングシリンダ1は、図2に示される印刷パターン3を樹脂ロール2に彫刻することで作成した。彫刻は、CO2レーザーを光源とする彫刻機により行った。
印刷パターン3における一群の接続端子31,…,31間を結ぶ線の設計太さ(幅)は40μm、深さは20μmである。
さて、パターニングシリンダ1による合成樹脂フィルム41への印刷パターン3の印刷は、図3を参照して、いわゆるロール・ツー・ロール方式で行った。印刷対象である合成樹脂フィルム41は、例えば厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略す)フィルムである。
ト20と水(空気中の水分)との親和性(吸水性)が大きいほど大きいと考察した。しかし、粘着性を避けるために水との親和性が小さな弾性樹脂シート20を用いた場合、インク中の溶剤により大きく膨潤し、パターニングシリンダ1に形成された印刷パターンの凹部(溝等)を狭めまたは塞いで、配線パターンの導電性に問題が生ずるおそれがある。
株式会社販売のピッツコールK−90(登録商標)を、低分子ポリマーには第一工業製薬株式会社販売のピッツコールK−30(登録商標)を使用した。
光重合性化合物として、オリゴマーには日本合成化学工業株式会社製の硬質タイプのウレタンアクリレートオリゴマーUV−7000B等を、モノマーにはメタクリル酸2−ヒドロキシエチルを使用した。
表1における異なる初期硬度の試料は、高分子ポリマー、低分子ポリマー、オリゴマーおよびモノマーの重量比率を変えて調製した。
なお、表1は、パターニングシリンダ1に適する液状の感光性樹脂14を検討した結果であるが、以下の説明において液状の感光性樹脂14とこれを硬化させた弾性樹脂シート20とを、いずれも例えば試料R1ということがある。
溶剤浸漬の溶剤は、インクに使用されることが多いブチルカルビトールアセテートを用い、水浸漬には水道水を用いた。
浸漬試験は、予め試料ごとに硬度および重量を測定し、略25℃に維持された環境下で24時間溶剤または水に浸漬し、表面の溶剤または水を拭き取った後、それぞれの硬度および重量を測定した。
重量測定は、株式会社エー・アンド・デイ販売の電子天秤GF−200(風防付き)を使用した。
試料は、各弾性樹脂シート20(R1〜R5)についてそれぞれ2点作成し、硬度および重量は、それぞれの試料について5点測定した合計10点の平均値を採用した。
導電性インクには、藤倉化成株式会社製、品名DOTITE(ドータイト:登録商標)、品番FA−333を使用した。
表1における一連の配線パターンの印刷試験において、電気抵抗値が500Ω以下であれば、配線の断線が生じ難い弾性樹脂シート20(液状の感光性樹脂14)と評価した。
図4を参照して、配線パターンの電気抵抗値は、溶剤浸漬による重量増加率、および水浸漬による重量増加率についての特定範囲で、500Ω以下に低下する。「重量増加率」とは、初期重量に対して溶剤浸漬等により増加した重量の割合をいうものとする。
すなわち、溶剤浸漬では試料R1〜R4および試料R3,R5の二群に分け、水浸漬では試料R1,R3,R5および試料R2〜R4の二軍に分け、それぞれについて最小二乗法による近似式から電気抵抗値が500Ωとなる重量増加率の上限値、下限値を求めた。それぞれの近似式は図4に示すとおりである。
図5は、試料R1〜R5について、それぞれの溶剤および水に対する親和性を、溶剤浸漬および水浸漬の重量変化率の比として電気抵抗値と関連づけたものである。電気抵抗値は、試料R1〜R5における重量変化率の比の範囲内に最小値を見出せる。重量変化率の比における電気抵抗値が500Ω以下となる範囲は、図5において、電気抵抗値が小さな試料R1,R3を境にして、試料R1〜R4および試料R1,R3,R5の二群に分けて求めた。それぞれの群について最小二乗法による近似式を導出し、これから電気抵抗値が500Ω以下となる重量変化率の比を算出して、それぞれ下限値、上限値とした。近似式は、図5に記載されたものである。
、図5に示されるように、0.05以上、1.02以下である。
印刷された配線パターンの電気抵抗値を小さくするには、溶剤浸漬および水浸漬による重量増加率、ならびにこれらの重量増加率の比のいずれも上述した範囲を満足する液状の感光性樹脂14を使用して、パターニングシリンダ1を製作するのが好ましい。
硬度変化は、弾性樹脂シート20の溶剤および水に対する親和性のバランスが影響する。
図7を参照して、電気抵抗値が500Ω以下となる、溶剤浸漬による硬度変化率と水浸漬による硬度変化率との比は、0.14以下であった。なお、この臨界値も試料R1〜R5の比から導出した最小二乗法による近似式を用いて求めた。
ずれも上述した範囲を満足する液状の感光性樹脂14を使用して、パターニングシリンダ1を製作するのが好ましい。
ところで、図6からは、水浸漬による硬度変化率が6.6%以上であればさらに大きな硬度変化率であっても電気抵抗値が500Ω以下となると読み取れる。また、図7における溶剤浸漬による硬度変化率と水浸漬による硬度変化率との比も、水浸漬による硬度変化率が大きくなることで電気抵抗値が低下する傾向を示す。つまり、図6および図7からは、水浸漬による硬度変化率について上限があると解せない。
Claims (1)
- 硬化後に弾性を有する凹版印刷用樹脂材料であって、
その硬化物を温度25℃のブチルカルビトールアセテートに24時間浸漬した後の重量増加率が1.02%以上4.3%以下、および硬度低下率が3.5%以下であり、
その硬化物を温度25℃の水に24時間浸漬した後の重量増加率が5.75%以上19.8%以下、および硬度低下率が16.4%以上であり、
前記溶剤浸漬後の重量増加率を前記水浸漬後の重量増加率で除した値が0.05以上1.02以下であり、
かつ、前記溶剤浸漬後の硬度低下率を前記水浸漬後の硬度低下率で除した値が0.14以下である
ことを特徴とする凹版印刷用樹脂材料。
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