JP5540463B2 - 光硬化性組成物 - Google Patents
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Description
本発明は以下のような光硬化性組成物等を提供する。なお、本明細書中、アクリレートとメタクリレートの両者を示すために「(メタ)アクリレート」のように表記することがある。
本発明の光硬化性組成物は、少なくとも上記一般式(1)で表される化合物あるいはその縮合物(A)と、ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)とを含む光硬化性組成物である。
上記光硬化性組成物は、上記一般式(1)で表される化合物あるいはその縮合物(A)と、ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)とを含めば特に限定されないが、さらに、たとえば多官能(メタ)アクリレート(D)、エポキシ樹脂(E)、溶媒、重合禁止剤、アルカリ可溶性ポリマー、着色剤等を添加することができる。
光硬化性インクジェット用インクのインクジェットヘッドからの吐出時の粘度は、吐出を安定させるため、好ましくは2〜50mPa・sであり、より好ましくは3〜30mPa・sであり、さらに好ましくは4〜25mPa・sである。室温での光硬化性インクジェット用インクの粘度が例えば50mPa・s以上などの不適当な粘度である場合は、インクジェットヘッドを加温してインクの粘度を下げ、2〜50mPa・sの範囲又は上記各好ましい範囲に入るように調整するのがよい。
また、インクジェットヘッドを加温した場合は、乾燥によるインクジェットヘッドの詰まりを防止するために、溶媒を使わないか、あるいは沸点200℃以上の高沸点溶媒を光硬化性インクジェット用インクの20重量%以下(好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下)で使用するとよい。
上記光硬化性インクジェット用インクは、−20〜20℃(好ましくは−10〜10℃であり、より好ましくは0〜5℃である)で保存すると粘度変化が小さく、保存安定性が良好である。
以下に本発明の光硬化性組成物を構成する各成分について説明する。
光硬化性組成物は、少なくとも上記一般式(1)で表される化合物またはその縮合物(A)を含む。上記一般式(1)で表される化合物またはその縮合物(A)は、1種の化合物であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。上記一般式(1)で表される化合物の縮合物とは、例えば、R1〜R3の少なくとも1つが、例として上記一般式(2)で表されるような縮合性官能基(一般式(2)ではアルコキシ)を有していて、該官能基が縮合反応してできた縮合物である。したがって、R1〜R3のいずれもが縮合性官能基を有さない場合には、「縮合物」との選択肢は除かれる。
ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)は、ヒドロキシを有する重合性の化合物であれば特に限定されない。ヒドロキシは加熱により上記化合物(A)と反応して硬化膜の復元率を高める効果を有する。
ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)は、重合性官能基(炭素間二重結合、炭素間三重結合を含む)を少なくとも1つ有することが好ましい(1つ有する場合を単官能重合性モノマーという)。ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)の好ましい例としては、ヒドロキシと1つの炭素間二重結合を有する重合性モノマー、ヒドロキシと2つの炭素間二重結合を有する重合性モノマー、ヒドロキシと3つ以上の炭素間二重結合を有する重合性モノマーを挙げることができる。ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)は、1種の化合物であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。
上記一般式(5)のR7における「環状構造を有していてもよい炭素数2〜12のアルキレン」としては、エチレン、プロピレン、ブチレン又は下記式の構造があげられる。また、上記一般式(5)のnは1〜30の整数であり、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜3、さらに好ましくは1である。
ヒドロキシと2つの炭素間二重結合を有する重合性モノマーの具体例としては、イソシアヌル酸エチレンオキシド変性ジ(メタ)アクリレート、グリセロールジアクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
ヒドロキシと3つ以上の炭素間二重結合を有する重合性モノマーの具体例としては、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
光重合開始剤(C)は、1種の化合物であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。
上記一般式(3)又は(4)のR11〜R25における「炭素数1〜5のアルキル」及び「置換されていてもよいフェニル」としては、上記一般式(1)及び(2)における説明を援用することができる。
ここで、「I−819」は上記一般式(3)において、R11、R13、R15、R16、R18およびR20がメチルであり、R12、R14、R17、R19およびR21〜R25が水素である化合物であり、「TPO」は上記一般式(4)において、R16、R18およびR20がメチルであり、R11〜R15、R17、R19およびR21〜R25が水素である化合物である。
また、光重合開始剤(C)において、上記一般式(3)および上記一般式(4)で表される化合物の割合が20重量%以上であると高感度となるので好ましく、上記割合が50重量%以上であると、さらに好ましい。
光硬化性組成物には、光感度を高める観点から多官能(メタ)アクリレート(D)を含んでもよく、特にヒドロキシを有しない多官能(メタ)アクリレートであるとよい。多官能(メタ)アクリレート(D)は、1種の化合物であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。
光硬化性組成物は、さらにエポキシ樹脂(E)を含んでもよい。エポキシ樹脂(E)を含むと、得られた硬化膜の耐久性が向上するため好ましい。エポキシ樹脂(E)は、1種の化合物であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。エポキシ樹脂(E)は、オキシランを有すれば特に限定されないが、オキシランを2つ以上有する化合物が好ましい。
これらのエポキシ樹脂の具体例としては、商品名「エピコート807」、「エピコート815」、「エピコート825」、「エピコート827」、「エピコート828」、「エピコート190P」、「エピコート191P」(以上、油化シェルエポキシ(株)製)、商品名「エピコート1004」、「エピコート1256」(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、商品名「アラルダイトCY177」、「アラルダイトCY184」(日本チバガイギー(株)製)、商品名「セロキサイド2021P」、「EHPE−3150」(ダイセル化学工業(株)製)、[商品名「テクモアVG3101L」(三井化学(株)製)]などを挙げることができる。
光硬化性組成物は、インクジェット用インクとした場合のインクの吐出特性、保存安定性や、形成される膜の耐久性等を向上させるために、溶媒、重合禁止剤、アルカリ可溶性ポリマー、着色剤等を含むことができる。これらの成分は1種の化合物であっても、2種以上の化合物の混合物であってもよい。
光硬化性組成物は、インクジェット用インクとした場合のインクの吐出特性を向上させるために溶媒を含んでもよい。この溶媒としては沸点が100℃以上の溶媒が好ましい。
室温でのインクジェット用インクの粘度が50mPa・s以上である場合には、ジェッティング温度を高くすることが好ましいが、この場合には含まれる溶媒の沸点は200℃以上であることが好ましい。
光硬化性組成物は、保存安定性を向上させるために重合禁止剤を含んでもよい。
重合禁止剤の具体例としては、4−メトキシフェノール、ヒドロキノン、フェノチアジン等を挙げることができる。これらの中でも、ジェッティング時にインクジェットヘッドを加熱した場合のインクの粘度変化を最小にする観点から、重合禁止剤としてフェノチアジンを用いることが好ましい。
光硬化性組成物は、アルカリ可溶性ポリマーを含んでもよい。
アルカリ可溶性ポリマーを含む光硬化性組成物をインクジェット用インクとした場合には、例えば、パターニングをインクジェットで行い、パターン以外の部分をエッチング等で処理した後に、パターンをアルカリで剥離する使用方法(エッチングレジスト)として使用することができる。
光硬化性組成物は、着色剤を含んでいてもよく、この場合、例えば、得られる硬化膜の状態を検査する際に基板との識別を容易にすることができる。着色剤は、光硬化性組成物中に0.1〜10重量%程度、好ましくは0.2〜5重量%程度含んでもよい。形成される硬化膜の耐熱性の観点から、着色剤は顔料であることが好ましい。
本発明の光硬化性インクジェット用インクは、公知のインクジェット方法で塗布する工程を有するインクジェット塗布方法に用いることができる。インクジェット塗布方法としては、例えば、インクに力学的エネルギーを作用させてインクを塗布させる方法(いわゆるピエゾ方式)、および、インクに熱エネルギーを作用させてインクを塗布させる塗布方法(いわゆるバブルジェット(登録商標)方式)等がある。
インクジェット塗布方法を用いることにより、インクジェット用インクを予め定められたパターン状に塗布することができる。これによって、必要な箇所だけにインクを塗布でき、フォトリソグラフィ法に比べて、コストの削減となる。
塗布ヘッドとしては、例えば、金属および/または金属酸化物を含有する発熱部接液面を有するものである。前記金属および/または金属酸化物の具体例は、例えば、Ta、Zr、Ti、Ni、Al等の金属、および、これらの金属の酸化物等が挙げられる。
本発明の硬化膜は、公知のインクジェット塗布方法を用いて上記インクジェット用インクを基板の表面に吐出した後に、インクに紫外線や可視光線等の光を照射して得られる。光が照射された部分のインクはアクリルモノマーの重合により三次元化架橋体となって硬化し、インクの広がりを効果的に抑えられる。したがって、上記インクジェット用インクを用いると、高精細なパターンの描画が可能になる。インクジェット用インクの組成に依存するが、照射する光として紫外線を用いた場合には、照射する紫外線の量は、ウシオ電機(株)製の受光器UVD−405PDを取り付けた積算光量計UIT−201で測定して、10〜1,000mJ/cm2程度が好ましい。
また、必要に応じて、光の照射により硬化した上記硬化膜をさらに加熱・焼成してもよく、特に、120〜250℃で10〜60分間加熱することが好ましい。
また、基板の材質は特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックフィルム、セロハン、アセテート、金属箔、ポリイミドと金属箔の積層フィルム、目止め効果があるグラシン紙、パーチメント紙、あるいはポリエチレン、クレーバインダー、ポリビニルアルコール、でんぷん、カルボキシメチルセルロース(CMC)などで目止め処理した紙、ガラスなどを挙げることができる。
なお、これらの基板を構成する物質には、本発明の効果に悪影響を及ぼさない範囲において、さらに、顔料、染料、酸化防止剤、劣化防止剤、充填剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤及び/又は電磁波防止剤等の添加剤を含んでもよい。
基板の厚さは、特に限定されないが、通常、10μm〜2mm程度であり、使用する目的により適宜調整されるが、15〜500μmが好ましく、20〜200μmがさらに好ましい。
下記各成分を混合溶解し、0.2μmのメンブレンフィルターで濾過し、光硬化性インクジェット用インクを調製した。25℃での該インクの粘度は19mPa・sであった。
(A)ニカラックMW−30M 20.00g
(B)4−ヒドロキシブチルアクリレート 110.00g
(C)I−819 3.00g
(C)TPO 2.00g
(D)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 20.00g
(重合禁止剤)フェノチアジン 0.05g
LMAX=L1−L0
R=(L1−L2)×100/(L1−L0)
実施例1で得られたドットパターンの最大変位量LMAXは2.32μm、復元率Rは68%であった。
下記各成分を混合溶解し、0.2μmのメンブレンフィルターで濾過し、光硬化性インクジェット用インクを調製した。25℃での該インクの粘度は18mPa・sであった。
(B)4−ヒドロキシブチルアクリレート 115.00g
(C)I−819 3.00g
(C)TPO 2.00g
(D)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 40.00g
(重合禁止剤)フェノチアジン 0.05g
このドットパターンで、実施例1と同様の負荷−除荷試験を行ったところ、比較例1で得られたドットパターンの最大変位量LMAXは1.47μm、復元率Rは42%であった。
Claims (11)
- R1〜R3の全てが上記一般式(2)で表される基であり、かつR4、R5は、それぞれ独立して、水素、またはメチルである、請求項2に記載のインクジェット用インク。
- R4、R5がともにメチルである、請求項3に記載のインクジェット用インク。
- ヒドロキシを有する重合性モノマー(B)が、単官能重合性モノマーである、請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット用インク。
- 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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1以上であるヒドロキシを有する重合性モノマー(B)と、下記一般式(3)または下記一般式(4)で表される光重合開始剤(C)とを含む、請求項7に記載のインクジェット用インク。
- さらに、多官能(メタ)アクリレート(D)を含む、請求項1〜8のいずれかに記載のインクジェット用インク。
- さらに、エポキシ樹脂(E)を含む、請求項1〜9のいずれかに記載のインクジェット用インク。
- 請求項1〜10のいずれかに記載されたインクジェット用インクをインクジェット法によって塗布する工程と、当該塗膜に光を照射することによって硬化膜を形成する工程とを含む、硬化膜形成方法。
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