JP5168510B2 - ナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材 - Google Patents

ナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材 Download PDF

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Description

本発明は、シリコーン積層体に関し、更に詳しくは、ゴム状に硬化して、光硬化性樹脂などを押し当てて微細パターンを反転するためのマスターなどとして使用されるナノインプリント用部材等の凹凸パターンを転写する部材や、導電インクや半導体インク等を転写して微細パターンを形成する、曲面印刷用パッド材やオフセット印刷用のブランケット材等の印刷用材に好適に用いられて、光硬化性樹脂やインクに含有されている溶剤による膨潤を抑制させたシリコーン積層体に関する。
なお、本発明において、シリコーン積層体は、シリコーンゴム組成物を、微細パターンを形成したマスター上に未硬化状態で流動させ、硬化させて脱型し、微細パターンを反転させたナノインプリント用部材や、曲面印刷用パッド成形用の凹型ジグを用いて硬化させた曲面印刷用のパッド材や、平坦度の高い基材(例えばガラス基板など)の上に未硬化状態で流動させ、硬化させたオフセット印刷用のブランケット材などに使用されるものである。
従来、シリコーンゴムは、その優れた耐熱性、耐寒性、電気特性等を活かして、いろいろな分野で広く利用されている。特に、流動性がよく、微細パターンを有したマスターからの寸法再現性のよい反転も可能であることから、ナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材としても注目を集めるようになってきた。特に寸法再現性、作業性の点で、付加反応硬化型の液状シリコーンゴム組成物が多用されるようになってきた。
これらのシリコーンゴム組成物は、一般的には高重合度のオルガノポリシロキサンと補強性レジンとを含有する組成物の形で供給される。この組成物は、万能混合機、ニーダー等の混合装置を用いて原料ポリマーに補強性レジンや各種分散剤を混合することにより調製されている。オルガノポリシロキサンや補強性レジンは、シロキサン骨格の側鎖基として通常メチル基を有しており、それを配合して得られるシリコーンゴム組成物及びその硬化物であるシリコーンゴムは、光硬化性樹脂やインクなどに含有されている溶剤により膨潤してしまい、特に、光硬化性樹脂のナノインプリント時の微細パターンの反転や、曲面印刷に使用されるパッド材料やオフセット印刷に使用されるブランケット材料では、所定の寸法のパターンが転写、印刷できないなどの問題があった。
従来、シリコーンゴムの溶剤膨潤抑制の手段としては、フロロシリコーン系(特許文献1:特開2001−002923号公報)のものを用いることが提案されているが、炭化水素系溶剤には効果がなく、寸法精度には問題がある。またフッ素系ゴム単独での使用では強度が非常に弱く、単独ではナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材としては利用できないという問題点がある。
特開2001−002923号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等の印刷用材としての十分な強度を有しつつ、かつ、光硬化性樹脂やインク材等に使用される溶剤による膨潤が抑制でき、寸法精度の良いパターン転写、印刷が可能なナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の表面にフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴム組成物の硬化物を被覆積層した積層構造とすることにより、十分な強度を有しつつ、かつ、光硬化性樹脂やインク材等に使用されている溶剤による膨潤が抑制でき、寸法精度の良いパターン転写、印刷が可能なナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、下記に示すナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材を提供する。
〔請求項1〕
(A)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するオルガノポリシロキサン、
(B)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)付加反応用触媒
を含有してなり、(A)成分が直鎖状のジオルガノポリシロキサンと分岐状のシリコーンレジンの質量比で98:2〜40:60の混合物である付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の表面に、フッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物とシリコーン架橋反応基を有する化合物とを含有するフッ素系ゴム組成物として、1分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するとともに主鎖中に−Ca2aO−(aは1〜6の整数である。)の繰り返し単位を含むパーフルオロポリエーテル構造を有する数平均分子量5,000〜10万の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物100質量部に対して、1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を有する化合物1〜10質量部を含有する硬化性パーフルオロポリエーテル組成物の硬化物を被覆積層したことを特徴とするナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材(但し、マイクロコンタクトプリント用版材を除く。)。
〔請求項2〕
分岐状のシリコーンレジンが、式:R 1 3 SiO 1/2 (式中、R 1 は独立に、非置換又は置換の一価炭化水素基である。)で表されるシロキサン単位及び式:SiO 4/2 で表されるシロキサン単位を含有する、アルケニル基含有の三次元網状構造のシリコーンレジンである請求項1記載のナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材。
〔請求項3〕
付加反応硬化型シリコーンゴム組成物において、(B)成分の配合量が(A)成分中に含まれる脂肪族不飽和一価炭化水素基1個に対して(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子が0.5〜5個であり、(C)成分の配合量が(A)成分に対して白金原子の質量換算で1〜200ppmである請求項1又は2記載のナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材
本発明のナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等の印刷用材などに使用されるシリコーン積層体は、高強度を維持し、光硬化性樹脂やインク材等に使用される溶剤による膨潤抑制に優れるため、寸法精度の良いパターン転写、印刷が可能となる。
本発明のシリコーン積層体は、ナノインプリント用部材(ナノインプリント用のマスター材料)等の凹凸パターンを転写する部材や、曲面印刷用パッド材、オフセット印刷用ブランケット材等の印刷用材として好適に使用される。但し、マイクロコンタクトプリント用版材としての用途は除外される。
本発明のナノインプリント用のマスター材料や、曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等に使用されるシリコーン積層体は、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物表面にフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴム組成物の硬化物を被覆積層してなるものである。
この場合、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物としては、下記(A)〜(C)成分を含有するものが好ましく使用される。
(A)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するオルガノポリシロキサン、
(B)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)付加反応用触媒
本発明で用いられる(A)オルガノポリシロキサンは、本発明において、シリコーン積層体のベースポリマーとなる成分である。この(A)成分は、ケイ素原子に結合した脂肪族不飽和一価炭化水素基を1分子中に2個以上、好ましくは3個以上有し、付加反応によりゴム弾性を有する網状構造を形成することができるものであれば、直鎖状のジオルガノポリシロキサンでも分岐状のシリコーンレジン(補強性を有するシリコーンレジン)であってもよい。
脂肪族不飽和一価炭化水素基としては、ビニル、アリル、プロペニル、1−ブテニル、1−ヘキセニル等の炭素数2〜6のアルケニル基が例示されるが、合成が容易で、また硬化前の組成物の流動性や、硬化後の組成物の耐熱性を損ねないという点から、ビニル基が最も有利である。脂肪族不飽和一価炭化水素基は、(A)オルガノポリシロキサンの分子鎖の末端又は途中のいずれに存在してもよく、その双方に存在してもよい。
脂肪族不飽和一価炭化水素基の含有量の上限は、特に制限されないが、多すぎると硬化物が脆くなることがあるため、ケイ素原子に結合した全有機基の20モル%以下、特に10モル%以下であることが好ましい。
(A)成分のケイ素原子に結合した他の有機基としては、脂肪族不飽和一価炭化水素基を除く非置換又は置換の炭素数1〜10の一価炭化水素基が好ましく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル等のアルキル基;フェニル等のアリール基;ベンジル、2−フェニルエチル、2−フェニルプロピル等のアラルキル基;クロロメチル、クロロフェニル、2−シアノエチル、3,3,3−トリフルオロプロピル等のハロゲン置換、シアノ置換等の置換炭化水素基が例示される。これらのうち、合成が容易であって、機械的強度及び硬化前の流動性等の特性のバランスが優れているという点から、メチル基が最も好ましい。
(A)オルガノポリシロキサンは、硬化後の組成物に優れた機械的性質を与えるためには、(A)成分は主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンを主成分とすることが好ましく、またアルケニル基等の脂肪族不飽和一価炭化水素基は、直鎖状のジオルガノポリシロキサンの少なくともその両末端に存在していることが好ましい。
硬化後の組成物の機械的特性を向上させ、ナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等として用いるためには、直鎖状のジオルガノポリシロキサンと分岐状のオルガノポリシロキサン(補強性を有するシリコーンレジン)とを混合して用いることが好ましい。なお、エポキシ樹脂、特に表面の平滑性を必要とする透明エポキシ樹脂の注型に用いる場合には、分岐状のオルガノポリシロキサンが存在すると、その樹脂化のためにシリコーンゴム型の硬さが上昇したり、平滑性を損ねたりする場合が生ずることがあるため、分岐状のオルガノポリシロキサンはなるべく使用しないことが好ましい。
分岐状のオルガノポリシロキサンとしては、シリコーンレジンであれば特に制限されないが、式:R1 3SiO1/2(式中、R1は独立に、非置換又は置換の一価炭化水素基である。)で表されるシロキサン単位及び式:SiO4/2で表されるシロキサン単位を含有する、アルケニル基含有の三次元網状構造のシリコーンレジンが好ましい。
この場合、R1の非置換又は置換の一価炭化水素基としては、(A)成分における脂肪族不飽和一価炭化水素基及び該脂肪族不飽和一価炭化水素基以外の有機基と同様のものが挙げられる。
また、R1 3SiO1/2単位とSiO2単位との割合は、モル比としてR1 3SiO1/2/SiO2が0.3〜2、特に0.7〜1であることが硬化物の機械的特性等の点で好ましい。
なお、上記補強性レジンには、必要によりR1 2SiO単位、R1SiO3/2単位(R1は上記の通り。)をそれぞれ補強性レジン全体の0〜10モル%、特に0〜5モル%の割合で含んでもよい。
直鎖状のジオルガノポリシロキサンと分岐状のオルガノポリシロキサンの混合物として用いる場合の直鎖状のジオルガノポリシロキサンと分岐状のオルガノポリシロキサンの配合割合は、質量比で98:2〜40:60であることが好ましく、より好ましくは95:5〜50:50、特に好ましくは90:10〜60:40である。直鎖状のジオルガノポリシロキサンの割合が高すぎると、硬化物の機械的特性の向上が不十分となることがあり、低すぎると硬化物のゴム弾性が低下することがある。
(A)成分の粘度(混合物の場合は、混合物としての粘度)は、硬化前の組成物が良好な流動性及び作業性を有し、硬化後の組成物が適度の弾性を有するには、オストワルド粘度計による粘度測定において25℃における粘度が500〜500,000mm2/sのものが好ましく、1,000〜100,000mm2/sのものが特に好ましい。
本発明で用いられる(B)オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子中に含まれるヒドロシリル基(即ち、SiHで示されるケイ素原子に結合した水素原子)が(A)成分及び(D)成分中の脂肪族不飽和一価炭化水素基への付加反応を行うことにより、(A)成分の架橋剤として機能するものであり、硬化物を網状化するために、該付加反応に関与するケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個(通常2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば3〜200個程度)有しているものである。
シロキサン単位のケイ素原子に結合した有機基としては、前述の(A)成分における脂肪族不飽和一価炭化水素基以外の有機基と同じものが例示され、それらの中でも、合成が容易な点から、メチル基が最も好ましい。
(B)成分におけるシロキサン骨格は、直鎖状、分岐状、環状又は三次元網状のいずれであってもよい。また、これらの混合物を用いてもよいが、直鎖状のものが好ましい。
(B)成分の重合度(又は1分子中のケイ素原子の数)は特に限定されないが、同一のケイ素原子に2個以上の水素原子が結合したオルガノハイドロジェンポリシロキサンは合成が困難なので、3個以上のシロキサン単位(例えば、1分子中のケイ素原子数が3〜300個、好ましくは4〜200個程度)からなることが好ましく、取り扱いが容易で、貯蔵中及び硬化反応のために加熱する際に揮発しないことから、25℃におけるオストワルド粘度計による粘度が15〜200mm2/sであることが更に好ましい。
(B)成分の配合量は、(A)成分の脂肪族不飽和一価炭化水素基((D)成分中が脂肪族不飽和一価炭化水素基を有する場合は(A)成分と(D)成分の脂肪族不飽和一価炭化水素基の合計)1個に対して(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子が0.5〜5個、特に1〜3個となるような量であることが好ましい。上記の水素原子の存在比が0.5個未満となるような量では、硬化が完全に終了しないため、組成物を硬化して得られる型が粘着性を帯び、シリコーン積層体を成形する際の離型性が低下する場合がある。逆に、該存在比が5個を超えるような量の場合は、硬化の際に発泡が起こりやすく、微細パターンを反転することができないという問題が生じるおそれがある。
本発明で用いられる(C)付加反応用触媒としては、白金系化合物が好ましい。白金系化合物は、(A)成分及び(D)成分中の脂肪族不飽和一価炭化水素基と(B)成分中のヒドロシリル基との間の付加反応を促進させるための触媒であり、常温付近において硬化反応の触媒能が良好であるという点で優れている。
白金系化合物としては、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコールを反応させて得られる錯体、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ケトン錯体、白金−アルデヒド錯体等が例示される。
このうち、(A)成分及び(B)成分への溶解性や、触媒活性が良好な点から、塩化白金酸とアルコールの反応生成物及び白金−ビニルシロキサン錯体等が好ましい。
(C)成分の配合量は、(A)成分に対して白金原子の質量換算で1〜200ppmであることが好ましく、より好ましくは2〜100ppmである。1ppm未満の場合は、硬化速度が遅く、硬化が完全に終了しにくくなるため、シリコーンゴム型が粘着性を帯びて、原型からのシリコーンゴム型の離型性及びシリコーンゴム型からの複製品の離型性が低下するおそれがある。200ppmを超えると、硬化速度が過度に速まるために各成分を配合した後の作業性が損なわれる場合があり、また不経済でもある。
本発明の付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は、目的に応じて、本発明の特徴を妨げない範囲で、上記(A)〜(D)成分以外に他の成分を配合することができる。即ち、本発明のシリコーンゴム組成物の室温における硬化時間を長くして作業性を改善するために、アセチレン化合物、マレイン酸ジアリル、トリアリルイソシアヌレート、ニトリル化合物又は有機過酸化物のような硬化遅延剤を配合してもよい。更に、必要に応じて、離型剤、顔料、可塑剤、難燃性付与剤、チキソトロピー性付与剤、防菌剤、防カビ剤等を配合してもよい。
本発明のナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等に使用されるシリコーン積層体を得るためのシリコーンゴム組成物は、(A)〜(C)成分、及び必要に応じて配合される他の成分を、プラネタリーミキサー、品川ミキサー、万能混練機、ニーダー等の混合手段によって均一に混練することにより調製することができる。通常は、(B)成分を含む成分群と(C)成分を含む成分群とをそれぞれ別個に調製して保存しておき、使用直前に両成分を均一に混合してから使用することができるが、硬化遅延剤の存在下に全成分を同一容器内に保存することも可能である。
本発明は、上記(A)〜(C)成分を含む付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の表面にフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴム組成物の硬化物を積層一体化する。
フッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴム組成物としては、フッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物とシリコーン架橋反応基を有する化合物とを含有するものが好ましく、このような組成物としては、1分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するとともに主鎖中に−Ca2aO−(aは1〜6の整数である。)の繰り返し単位を含むパーフルオロポリエーテル構造を有する数平均分子量5,000〜100,000の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物と、1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を有する化合物を含有する硬化性パーフルオロポリエーテル組成物であることが好ましい。
ここで、本発明のフッ素系ゴム硬化物を作製するのに好適な硬化性パーフルオロポリエーテル組成物について記述する。
硬化性パーフルオロポリエーテル組成物については、下記の(D)〜(F)成分を含有するものが好ましく使用される。
(D)1分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するとともに主鎖中に−Ca2aO−(aは1〜6の整数である。)の繰り返し単位を含むパーフルオロポリエーテル構造を有する数平均分子量5,000〜100,000の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物、
(E)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を含有した化合物、
(F)付加反応用触媒
(D)成分は、1分子中に少なくとも2個、好ましくは2〜6個の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有し、かつ主鎖中にパーフルオロポリエーテル構造、好ましくは二価のパーフルオロアルキルエーテル構造を有する、数平均分子量5,000〜100,000の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物である。
ここで、二価のパーフルオロアルキルエーテル構造としては、−Ca2aO−(式中、各単位のaは独立に1〜6の整数である。)の多数の繰り返し単位を含むもので、例えば下記式(1)で示されるものが挙げられる。
(Ca2aO)b (1)
(式中、aは上記と同じ、bは20〜600であり、好ましくは20〜400、より好ましくは20〜200の整数である。)
上記式(1)で示される繰り返し単位−Ca2aO−としては、例えば以下の単位等が挙げられる。なお、上記パーフルオロアルキルエーテル構造は、これらの繰り返し単位の1種単独で構成されてもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。
−CF2O−、
−CF2CF2O−、
−CF2CF2CF2O−、
−CF(CF3)CF2O−、
−CF2CF2CF2CF2O−、
−CF2CF2CF2CF2CF2CF2O−、
−C(CF32O−
これらの中では、特に下記単位が好適である。
−CF2O−、
−CF2CF2O−、
−CF2CF2CF2O−、
−CF(CF3)CF2O−
この(D)成分の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物における脂肪族不飽和一価炭化水素基としては、アルケニル基が好ましく、特には炭素数2〜8、特に2〜6で、かつ末端にCH2=CH−構造を有するものが好ましく、例えば、ビニル、アリル、プロペニル、イソプロペニル、ブテニル、ヘキセニル等の末端にCH2=CH−構造を有する基、特にビニル基、アリル基等が好ましい。
ここで、上記ケイ素原子に結合した脂肪族不飽和一価炭化水素基以外の他の有機基としては、脂肪族不飽和一価炭化水素基を除く非置換又は置換の炭素数1〜10の一価炭化水素基が好ましく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル等のアルキル基;フェニル等のアリール基;ベンジル、2−フェニルエチル、2−フェニルプロピル等のアラルキル基;クロロメチル、クロロフェニル、2−シアノエチル、3,3,3−トリフルオロプロピル等のハロゲン置換、シアノ置換等の置換炭化水素基が例示される。これらのうち、合成が容易であって、機械的強度及び硬化前の流動性等の特性のバランスが優れているという点から、メチル基が最も好ましい。
上記直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算数平均分子量が5,000〜100,000であることが好ましく、特に5,000〜30,000であることが好ましい。数平均分子量が5,000未満では、ゴムとしての物性(引っ張り強度、伸び)が不十分な場合があり、数平均分子量が100,000を超えると、架橋反応点が少なすぎて硬化反応が不十分な場合がある。
(D)成分の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物としては、下記一般式(2)に示すものが好ましい。
CH2=CH−(X)c−Rf1−(X’)c−CH=CH2 (2)
〔式中、Xは、式:−CH2−、−CH2O−、−CH2OCH2−又は−Y−NR2−CO−(式中、Yは、式:−CH2−又は式:
Figure 0005168510
で表される二価の基であり、R2は、水素原子又は置換もしくは非置換の一価炭化水素基である。)で表される二価の基であり、X’は、式:−CH2−、−OCH2−、−CH2OCH2−又は−CO−NR2−Y’−(式中、Y’は、式:−CH2−又は式:
Figure 0005168510
で表される二価の基であり、R2は前記の通りである。)で表される二価の基であり、cは独立に0又は1であり、Rf1は、下記一般式(i):
−Cg2g−[OCF2CF(CF3)]d−[OCF2(CF2fCF2O]−[CF(CF3)CF2O]e−Cg2g− (i)
(式中、d及びeは1以上の整数であって、かつ、dとeの和の平均は2〜200である。また、fは0〜6の整数、gは2又は3である。)、又は、下記一般式(ii):
−Cg2g−[OCF(CF3)CF2h−(OCF2k−OCg2g− (ii)
(式中、hは1〜200の整数、kは1〜50の整数であり、gは上記と同じである。)で表される二価の基である。〕
ここで、上記X又はX’に係るR2としては、水素原子以外の場合、炭素数1〜12、特に1〜10のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基などや、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素等のハロゲン原子で置換した置換一価炭化水素基などが挙げられる。
上記Rf1は前記の通り、下記一般式(i)又は(ii)で表される二価の基である。
−Cg2g−[OCF2CF(CF3)]d−[OCF2(CF2fCF2O]−[CF(CF3)CF2O]e−Cg2g− (i)
(式中、d、e、f、gは上記と同じである。)
−Cg2g−[OCF(CF3)CF2h−(OCF2k−OCg2g− (ii)
(式中、h、k、gは上記と同じである。)
この場合、式(i)の例として、下記式(i’)のものを挙げることができる。
−CF2CF2−[OCF2CF(CF3)]d−OCF2(CF2fCF2O−[CF(CF3)CF2O]e−CF2CF2− (i’)
(式中、d、e、fは上記と同じである。)
Rf1基の具体例としては、例えば、下記の3つのものが挙げられる。好ましくは1番目の式の構造の二価の基である。
Figure 0005168510

(式中、m及びnは1以上の整数、m+n(平均)=2〜200である。)
Figure 0005168510

(式中、m及びnは1以上の整数、m+n(平均)=2〜200である。)
Figure 0005168510

(式中、m’は1〜200の整数、n’は1〜50の整数である。)
(D)成分として具体的には、下記のものが例示できる。
Figure 0005168510
Figure 0005168510
Figure 0005168510

(式中、m、nは同時には0にならない1以上の整数であって、各式の数平均分子量が5,000〜100,000となる数である。)
上記直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
また、(E)成分は、1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を含有した化合物であり、この(E)成分としては、1分子中に少なくとも1個、好ましくは1〜2個のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル置換基を有し、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を2個以上、好ましくは3〜6個含有した有機ケイ素化合物が好ましい。
このような化合物としては、下記に示すものが例示できる。なお、下記例において、Meはメチル基、Phはフェニル基を示す。
Figure 0005168510
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(E)成分の配合量は、(D)成分100質量部に対して1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは2〜5質量部であることが好ましい。(E)成分の配合量が少なすぎると硬化反応が不十分で硬化物が柔らかくなる場合があり、多すぎると発泡する場合がある。
本発明で用いられる(F)付加反応用触媒としては、白金系化合物が好ましい。白金系化合物は、(D)成分中の脂肪族不飽和一価炭化水素基と(E)成分中のヒドロシリル基との間の付加反応を促進させるための触媒であり、常温付近において硬化反応の触媒能が良好であるという点で優れている。
白金系化合物としては、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコールを反応させて得られる錯体、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ケトン錯体、白金−アルデヒド錯体等が例示される。
このうち、(D)成分及び(E)成分への溶解性や、触媒活性が良好な点から、塩化白金酸とアルコールの反応生成物及び白金−ビニルシロキサン錯体等が好ましい。
(F)成分の配合量は、(D)成分に対して白金原子の質量換算で1〜200ppmであることが好ましく、より好ましくは2〜50ppmである。(F)成分の配合量が少なすぎると硬化速度が遅く、硬化が不十分になる場合があり、多すぎると硬化速度が過度に速まるために、各成分を配合した後の作業性が損なわれる場合がある。
本発明の硬化性パーフルオロポリエーテル組成物は、目的に応じて、本発明の特徴を妨げない範囲で、上記(D)〜(F)成分以外に他の成分を配合することができる。即ち、室温における硬化時間を長くして作業性を改善するために、アセチレン化合物、マレイン酸ジアリル、トリアリルイソシアヌレート、ニトリル化合物又は有機過酸化物のような硬化遅延剤を配合してもよい。更に、必要に応じて、離型剤、顔料、可塑剤、難燃性付与剤、チキソトロピー性付与剤、防菌剤、防カビ剤等を配合してもよい。
本発明のナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等に使用されるシリコーン積層体を得るためのフッ素系ゴム組成物は、(D)〜(F)成分、及び必要に応じて配合される他の成分を、プラネタリーミキサー、品川ミキサー、万能混練機、ニーダー等の混合手段によって均一に混練することにより調製することができる。通常は、(E)成分を含む成分群と(F)成分を含む成分群とをそれぞれ別個に調製して保存しておき、使用直前に両成分を均一に混合してから使用することができるが、硬化遅延剤の存在下に全成分を同一容器内に保存することも可能である。
本発明のナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等に使用されるシリコーン積層体は、微細パターンが形成されたマスターや曲面印刷用パッド成形用の凹型ジグや平坦度の高い基材(例えばガラス基板など)に、まず上記フッ素系ゴム組成物を供給し、これを所定の硬化条件よりも低温、短時間にて硬化させ、その上に上記シリコーンゴム組成物を供給し、これを所定の硬化条件にて硬化させ、シリコーンゴム組成物とフッ素系ゴム組成物とを積層一体化させた後に脱型し、上記微細パターンを反転して写し取ったナノインプリント用部材(シリコーンゴムとフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴムとの積層一体化硬化物)、曲面印刷用パッド材(シリコーンゴムとフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴムとの積層一体化硬化物)、オフセット印刷用ブランケット材(シリコーンゴムとフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴムとの積層一体化硬化物)等からなるものである。この場合、上記フッ素系ゴム組成物の硬化条件は、室温(25℃)〜80℃程度の低温で硬化させるが、好ましくは40〜80℃で0.1〜1時間、特に好ましくは50〜70℃で0.2〜0.5時間で硬化させることが好ましい。また、シリコーンゴム組成物の硬化条件は、好ましくは120〜200℃、特に150〜180℃で0.5〜2時間、特に1〜2時間程度の条件で硬化させることが好ましい。
この場合、得られる積層一体化硬化物中の、フッ素系ゴム層の厚みは0.5μm〜500μmであることが好ましく、シリコーンゴム層の厚みは100μm〜3mmであることが好ましく、特にフッ素系ゴム層の厚みは1μm〜100μm、シリコーンゴム層の厚みは500μm〜2mmであることが好ましい。
得られたナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等に使用されるシリコーン積層体(積層一体化硬化物)のJIS2号ダンベルを作製して東洋精機社製ストログラフにより測定した引っ張り強度は、1MPa以上、特に2MPa以上であることが好ましく、この引っ張り強度値であると十分使用可能なゴム硬度レベルとすることができる。
また、得られたナノインプリント用のマスター材料や曲面印刷用のパッド材、オフセット印刷用のブランケット材等に使用されるシリコーン積層体(積層一体化硬化物)の膨潤防止性能としては、自動比重測定装置(メトラー・トレド社 SGM−6)を用いて溶剤浸漬前後の体積変化率を測定し、この変化がより小さいことが好ましい。
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。なお、下記例において部は質量部を示し、粘度はオストワルド粘度計による25℃における動粘度である。また、Meはメチル基、Viはビニル基を示す。
体積変化率及び引っ張り強度は下記の方法により測定した。
体積変化率測定
自動比重測定装置(メトラー・トレド社 SGM−6)を用いて、シリコーン積層体のキシレン浸漬前後の体積変化率を測定した。
引っ張り強度測定
JIS−K6249に基づいて測定した。
[実施例1]
〈シリコーンゴム組成物〉
[シリコーンコンパウンド(1)の調製]
(A)両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され、中間単位(即ち、主鎖の繰り返し単位構造)がジメチルシロキサン単位である、粘度5,000mm2/sの直鎖状ジメチルポリシロキサン100部と、(D)粘度5,000mm2/sのVi(Me)2SiO1/2単位とSiO4/2単位からなるビニル基含有メチルポリシロキサンレジン(SiO4/2単位に対するVi(Me)2SiO1/2単位のモル比:0.8)40部とをプラネタリーミキサー内において、室温で1時間混合し、シリコーンコンパウンド(1)を得た。
[シリコーン硬化剤(1)の調製]
(A)粘度1,000mm2/sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量=0.2質量%)100部、(B)粘度30mm2/sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン(SiH(ケイ素原子結合水素原子)含有量=1.5質量%)3部、(C)塩化白金酸とビニルシロキサンの錯体を軟化点80〜90℃の熱可塑性シリコーン樹脂中に分散して微粒子化した触媒0.3部(本組成物において、触媒中の白金原子が5ppmとなる量である)を均一に混合して、シリコーン硬化剤(1)を調製した。
〈フッ素系ゴム組成物〉
[フッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系コンパウンド(1)の調製]
(E)両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され、主鎖中に−Ca2aO−(aは1〜6の整数である。)の繰り返し単位である、粘度2,300mm2/sの直鎖状のパーフルオロポリエーテル化合物(下式)100部によりフッ素系コンパウンド(1)を得た。
Figure 0005168510
[フッ素系硬化剤(1)の調製]
(F)粘度3,000mm2/sの下式で示される化合物46部((E)成分中のケイ素原子結合ビニル基に対する(F)成分中のケイ素原子結合水素原子量(モル比)SiH/Si−Vi=1.05)、(G)塩化白金酸とビニルシロキサンの錯体を軟化点80〜90℃の熱可塑性シリコーン樹脂中に分散して微粒子化した触媒0.3部(本組成物において、触媒中の白金原子が5ppmとなる量である)を均一に混合して、フッ素系硬化剤(1)を調製した。
Figure 0005168510
〈シリコーンゴムとフッ素系ゴムとの積層一体化品〉
フッ素系コンパウンド(1)とフッ素系硬化剤(1)を質量比100:10の割合で混合し、これを微細パターンが形成されたSiマスター上に1g載置し、70℃で0.5時間硬化させ、その上にシリコーンコンパウンド(1)とシリコーン硬化剤(1)を質量比100:10の割合で混合して50g載置し、150℃で1時間硬化した。
このシリコーンゴムとフッ素系ゴムとの積層一体化品(厚さ2mm(シリコーンゴム1.5mm+フッ素系ゴム0.5mm))の引っ張り強度をJIS−K6249に準じて測定した。結果を表1に示す。
[比較例1]
上記シリコーンコンパウンド(1)とシリコーン硬化剤(1)を質量比100:10の割合で混合して150℃で1時間硬化した厚さ2mmのシートでの引っ張り強度をJIS−K6249に準じて測定した。結果を表1に示す。
[比較例2]
上記フッ素系コンパウンド(1)とフッ素系硬化剤(1)を質量比100:10の割合で混合して150℃で1時間硬化した厚さ2mmのシートでの引っ張り強度をJIS−K6249に準じて測定した。結果を表1に示す。
Figure 0005168510
また、上記シリコーンコンパウンド(1)とシリコーン硬化剤(1)を質量比100:10の割合で混合して150℃で1時間硬化した厚さ2mmのシリコーンゴムシート、及び上記フッ素系コンパウンド(1)とフッ素系硬化剤(1)を質量比100:10の割合で混合して150℃で1時間硬化した厚さ2mmのフッ素系ゴムシートそれぞれのキシレン浸漬2時間前後の体積変化率を測定した。結果を表2に示す。
Figure 0005168510
実施例1にて作製したシリコーン積層体及び比較例1にて作製したシリコーン成形体をナノインプリント用のマスター材料として使用した。なお、凹凸パターンはライン/スペース=1μm/1μm〜10μm/10μm(アスペクト比は0.1〜1)、光硬化性樹脂はラジカル重合型樹脂を使用し、照射量1,000mJ/cm2にて紫外線硬化させ、硬化後の樹脂を脱型し、この作業を繰り返し行い、耐久性を確認した。結果を表3に示す。
Figure 0005168510
次に、実施例1にて作製したシリコーン積層体及び比較例1にて作製したシリコーン成形体を曲面印刷用のパッド材として使用した場合のパターン精度を確認した。なお、パターン原寸幅は20μm〜50μmのライン状パターンである。インク材は溶剤としてキシレンを90質量%含む銀ナノインクである。結果を表4に示す。
Figure 0005168510
また、実施例1にて作製したシリコーン積層体及び比較例1にて作製したシリコーン成形体をオフセット印刷用ブランケット材として使用した場合のパターン精度を確認した。なお、パターンはライン/スペース=5μm/5μm〜50μm/50μmであり、インク材は溶剤としてクロロホルムを80質量%含む銀ナノインクである。結果を表5に示す。
Figure 0005168510
以上の結果から、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の表面にフッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物を含有するフッ素系ゴム組成物の硬化物を被覆積層したことで、光硬化性樹脂やインクに含有されている溶剤による膨潤を抑制できるという点で上記積層体がナノインプリント用マスター材料、曲面印刷用パッド材、オフセット印刷用ブランケット材として使用されて有効であることが認められる。

Claims (3)

  1. (A)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するオルガノポリシロキサン、
    (B)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
    (C)付加反応用触媒
    を含有してなり、(A)成分が直鎖状のジオルガノポリシロキサンと分岐状のシリコーンレジンの質量比で98:2〜40:60の混合物である付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の表面に、フッ素化ポリエーテル骨格を有するポリエーテル化合物とシリコーン架橋反応基を有する化合物とを含有するフッ素系ゴム組成物として、1分子中に少なくとも2個の脂肪族不飽和一価炭化水素基を含有するとともに主鎖中に−Ca2aO−(aは1〜6の整数である。)の繰り返し単位を含むパーフルオロポリエーテル構造を有する数平均分子量5,000〜10万の直鎖状パーフルオロポリエーテル化合物100質量部に対して、1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子(SiH基)を有する化合物1〜10質量部を含有する硬化性パーフルオロポリエーテル組成物の硬化物を被覆積層したことを特徴とするナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材(但し、マイクロコンタクトプリント用版材を除く。)。
  2. 分岐状のシリコーンレジンが、式:R 1 3 SiO 1/2 (式中、R 1 は独立に、非置換又は置換の一価炭化水素基である。)で表されるシロキサン単位及び式:SiO 4/2 で表されるシロキサン単位を含有する、アルケニル基含有の三次元網状構造のシリコーンレジンである請求項1記載のナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材。
  3. 付加反応硬化型シリコーンゴム組成物において、(B)成分の配合量が(A)成分中に含まれる脂肪族不飽和一価炭化水素基1個に対して(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子が0.5〜5個であり、(C)成分の配合量が(A)成分に対して白金原子の質量換算で1〜200ppmである請求項1又は2記載のナノインプリント用部材又は曲面印刷用パッド材もしくはオフセット印刷用ブランケット材
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