JP5786475B2 - 光硬化性組成物 - Google Patents
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すなわち本発明は、以下の項を含む。
(式中、R1は二価の有機基であり、R2及びR3はそれぞれ独立に炭素数が1〜20のアルキレンであり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素又は炭素数が1〜6のアルキルであり、m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数である。)
(式中、R1は
からなる二価の基であり、R2及びR3はそれぞれ独立に炭素数が1〜10のアルキレンであり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素又は炭素数が1〜6のアルキルであり、m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数である。)
本発明の光硬化性組成物は、溶媒(A)、光反応性官能基を2つ以上有している化合物(B)、界面活性剤(C)、光重合開始剤(D)を含有する光硬化性組成物であり、溶媒(A)の含有量が40〜98重量%である光硬化性組成物である。
本発明の光硬化性組成物の、E型粘度計で測定した25℃における粘度は1.0〜30mPa・sであることが好ましい。粘度がこの範囲であると、本発明の光硬化性組成物をインクジェット法で塗布する場合に、インクジェット装置による吐出性が良好となる。25℃における本発明の光硬化性組成物の粘度は、さらに好ましくは1.2〜25mPa・sであり、特に好ましくは1.5〜20mPa・sである。
本発明の光硬化性組成物は、溶媒(A)を40〜98重量%含有する光硬化性組成物である。溶媒の含有量が40〜98重量%であると、インクジェット法で塗布後に紫外線を照射することにより、薄い膜厚の撥水性硬化膜を得ることができる。溶媒の含有量が60〜98重量%であるとより好ましく、80〜98重量%であるとより一層好ましく、90〜98重量%であるとさらに一層好ましい。
また、溶媒(A)は沸点100〜300℃の有機溶媒であると、インクジェット法で塗布したときに基板への濡れ広がり性が良好で、均一な膜厚の撥水性硬化膜を得ることができるので好ましく、さらにヒドロキシを有している有機溶媒であることがより一層好ましい。
本発明の光硬化性組成物は、光反応性官能基を2つ以上有している化合物(B)を含有する光硬化性組成物である。光反応性官能基が(メタ)アクリロイル、エポキシ、オキセタニルのいずれかであると、得られる撥水性硬化膜の基板への密着性が高いので好ましい。
(式中、R1は炭素数1〜20である二価の有機基であり、R2及びR3はそれぞれ独立に炭素数が1〜20のアルキレンであり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素又は炭素数が1〜6のアルキルであり、m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数である。)
尚、硬化性の面から、m及びnは2又は3が好ましく、3であることがより好ましい。
(式中、R1は
からなる二価の基であり、R2及びR3はそれぞれ独立に炭素数が1〜10のアルキレンであり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素又は炭素数が1〜6のアルキルであり、m及びnはそれぞれ独立に1〜3の整数である。)
尚、硬化性の面から、m及びnは2又は3が好ましく、3であることがより好ましい。
これらのオキセタニルを2つ以上有している化合物の中でも、キシリレンビスオキセタン(東亞合成(株)製 アロンオキセタンOXT−121(商品名))、3−エチル−3{[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル}オキセタン(東亞合成(株)製 アロンオキセタンOXT−221(商品名))を用いると、本発明の光硬化性組成物から得られる皮膜の各種基板への密着性が高いので好ましい。
本発明の光硬化性組成物は、界面活性剤(C)を含有する光硬化性組成物である。界面活性剤を含有すると、得られる撥水性硬化膜の撥水性が高くなるので好ましい。
界面活性剤の具体例としては、ポリフローNo.45、ポリフローKL−245、ポリフローNo.75、ポリフローNo.90、ポリフローNo.95(以上いずれも商品名、共栄社化学工業(株)製)、ディスパーベイク(Disperbyk)161、ディスパーベイク162、ディスパーベイク163、ディスパーベイク164、ディスパーベイク166、ディスパーベイク170、ディスパーベイク180、ディスパーベイク181、ディスパーベイク182、BYK300、BYK306、BYK310、BYK320、BYK330、BYK344、BYK346(以上いずれも商品名、ビックケミー・ジャパン(株)製)、KP−341、KP−358、KP−368、KF−96−50CS、KF−50−100CS(以上いずれも商品名、信越化学工業(株)製)、サーフロンSC−101、サーフロンKH−40(以上いずれも商品名、セイミケミカル(株)製)、フタージェント222F、フタージェント251、FTX−218(以上いずれも商品名、(株)ネオス製)、EFTOP EF−351、EFTOP EF−352、EFTOP EF−601、EFTOP EF−801、EFTOP EF−802(以上いずれも商品名、三菱マテリアル(株)製)、メガファックF−171、メガファックF−177、メガファックF−475、メガファックR−08、メガファックR−30(以上いずれも商品名、DIC(株)製)、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、フルオルアルキルカルボン酸塩、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルスルホン酸塩、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、フルオロアルキルアミノスルホン酸塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ソルビタンラウレート、ソルビタンパルミテート、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンオレエート、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、またはアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩等を挙げることができる。
光硬化性官能基として(メタ)アクリルを有する界面活性剤の具体例としては、RS−72K(商品名;DIC(株)製)、BYK UV 3500、BYK UV 3510、BYK UV 3570(以上いずれも商品名、ビックケミー・ジャパン(株)製)、TEGO RAD 2220N、TEGO RAD 2250、TEGO RAD 3500、TEGO RAD 3570(以上いずれも商品名、DEGUSSA製)を挙げることができる。また、光硬化性官能基としてエポキシを有する界面活性剤として、DIC(株)製RS−211K(商品名)を挙げることができる。
本発明の光硬化性組成物は、光重合開始剤(D)を含む。光重合開始剤(D)は、紫外線あるいは可視光線の照射によりラジカルあるいは酸を発生することのできる化合物であれば特に限定されないが、α−ヒドロキシルアルキルフェノン系、オキシフェニル酢酸エステル系、又は、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤が光硬化性、得られる硬化膜の透過率の観点から好ましい。
光重合開始剤(D)は、1種であっても、2種以上の混合物であってもよい。
本発明の光硬化性組成物は、保存安定性を向上させるために重合禁止剤を含有してもよい。重合禁止剤の具体例としては、4−メトキシフェノール、ヒドロキノンおよびフェノチアジンを挙げることができる。これらの中でもフェノチアジンが長期の保存においても粘度の増加が小さいために好ましい。
本発明の光硬化性組成物は、エポキシ化合物以外の熱硬化性化合物を含んでもよい。本発明において、熱硬化性化合物とは熱硬化させることが可能な官能基を有する化合物であれば特に限定されず、ビスマレイミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ硬化剤などが挙げられる。
本発明の硬化性組成物に用いられる熱硬化性化合物は、1種でも、2種以上の混合物でもよい。
ビスマレイミドとしては、例えば、下記一般式(1)で表される化合物が挙げられる。下記一般式(1)で表されるビスマレイミドは、例えばジアミンと酸無水物とを反応させて得られる化合物である。
1.7.2 フェノール樹脂
フェノール樹脂としては、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物とアルデヒド類との縮合反応により得られるノボラック樹脂、ビニルフェノールの単独重合体(水素添加物を含む)、ビニルフェノールとこれと共重合可能な化合物とのビニルフェノール系共重合体(水素添加物を含む)などが好ましく用いられる。
メラミン樹脂は、メラミンとホルムアルデヒドとの重縮合により製造された樹脂であれば特に限定されず、メチロールメラミン、エーテル化メチロールメラミン、ベンゾグアナミン、メチロールベンゾグアナミン、エーテル化メチロールベンゾグアナミン、およびそれらの縮合物などが挙げられる。これらの中でも、得られる硬化膜の耐薬品性が良好である点で、エーテル化メチロールメラミンが好ましい。
メラミン樹脂は1種でも、2種以上の混合物でもよい。
本発明の光硬化性組成物は、得られる硬化膜の耐薬品性をより向上させるためにエポキシ硬化剤を含有してもよい。エポキシ硬化剤としては、酸無水物系硬化剤、ポリアミン系硬化剤などが好ましい。
本発明の光硬化性組成物は、難燃剤を含有してもよい。難燃剤を含有すると、得られる硬化膜の難燃性が高いので好ましい。難燃剤としては、難燃性を付与できる化合物であれば特に限定されないが、低有毒性、低公害性、安全性の観点から、有機リン系難燃剤を用いることが好ましい。
本発明の光硬化性組成物は、原料となる各成分を公知の方法により混合することで調製することができる。
特に、本発明の光硬化性組成物は、前記(A)〜(D)成分および必要に応じてその他の成分を混合し、得られた溶液をろ過して脱気することにより調製されることが好ましい。そのようにして調製された本発明の光硬化性組成物は、インクジェット塗布時の吐出性に優れる。前記ろ過には、例えばフッ素樹脂製のメンブレンフィルターが用いられる。
本発明の光硬化性組成物は、−20〜25℃で保存すると保存中の粘度増加が小さく、保存安定性が良好である。
本発明の光硬化性組成物は、公知のインクジェット塗布方法を用いて塗布することができる。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インクジェットヘッドから吐出させるピエゾ方式、及びインクに熱エネルギーを作用させてインクを吐出させる塗布方法(いわゆるバブルジェット(登録商標)方式)等がある。
本発明の硬化膜は、上述した本発明の光硬化性組成物をインクジェット法により基板表面に塗布した後に、紫外線や可視光線等の光を照射して硬化させることで得られる。
なお、以下に記載する露光量はウシオ電機(株)製の受光器UVD−365PDを取り付けた積算光量計UIT−201で測定した値である。
溶媒(A)としてジエチレングリコールメチルエチルエーテル(以後EDMと略す)、光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)としてペンタエリスリトールトリアクリレート(以後M305と略す)、界面活性剤(C)としてBYK306(商品名;ビックケミー・ジャパン(株)製、以後BYK306と略す)光重合開始剤(D)としてイルガキュア754(商品名;BASFジャパン(株)製、以後I754と略す)とを下記組成にて混合・溶解した後、PTFE製のメンブレンフィルター(1μm)でろ過し、光硬化性組成物1を調製した。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は50.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 7.000g
(B) M305 5.120g
(C) BYK306 1.110g
(D) I754 0.770g
E型粘度計(東機産業(株)製 TV−22、以下同じ)を用い、25℃における光硬化性組成物1の粘度を測定した結果、5.1mPa・sであった。
低圧水銀灯による紫外線照射を行って表面の濡れ性を高めた4cm角のガラス基板(厚さ:0.7mm)を用意し、光硬化性組成物1をインクジェットカートリッジに注入し、これをインクジェット装置(FUJIFILM Dimatix Inc.製のDMP−2831)に装着し、10pl用のヘッドを用いて、吐出電圧(ピエゾ電圧)16V、ヘッド温度30℃、駆動周波数5kHz、塗布回数1回の吐出条件で、印刷解像度を256dpiに設定して全面に塗布した。このガラス基板に、UV照射装置((株)ジャテック製のJ−CURE1500)を用いて紫外線を2000mJ/cm2のUV露光量で照射することで、表面撥水性硬化膜が形成されたガラス基板を得た。次に、印刷解像度を512dpiに変更して同様の操作を行ない、表面撥水性硬化膜が形成されたガラス基板を得た。さらに印刷解像度を1024dpiに変更して同様の操作を行ない、表面撥水性硬化膜が形成されたガラス基板を得た。これらの表面撥水性硬化膜が形成されたガラス基板を用いて、以下の測定を行った。
ガラス基板を目視で確認したところ、印刷解像度256dpiでは、硬化膜の膜厚が不均一で、まだら模様が観察された。印刷印刷解像度512dpiでは、やはりまだら模様が観察された。印刷解像度1024dpiでは、均一な膜面が形成されていた。評価としては、均一な膜面が形成されていれば○に、まだら模様が観測されるなど膜厚が不均一であれば×とした。
1024dpiの印刷解像度で形成された硬化膜の一部をカッターで削り、段差部分の膜厚をKLA−Tencor Japan(株)製触針式膜厚計P−15を使用して測定したところ、0.96μmであった。膜厚の値には、3箇所の測定の平均値を用いた。
この硬化膜の色度を透過率測定装置V−670(日本分光(株)製)を用いて測定したところ、黄色味を示すb*の値は0.0589であった。
硬化膜上の水(純水)の接触角の測定をDropMaster500(協和界面化学(株)製)を用いて測定温度(25℃)、水滴着弾1秒後の値を計測したところ、95°であった。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物2を調製した。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は30.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 3.000g
(B) M305 5.120g
(C) BYK306 1.110g
(D) I754 0.770g
光硬化性組成物2の粘度は13.2mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物3を調製した。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は95.6重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 15.186g
(B) M305 0.512g
(C) BYK306 0.111g
(D) I754 0.077g
得られた光硬化性組成物3の粘度は1.7mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。実施例1との比較を表2に示す。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物4を調製した。ただし、溶媒(A)としてヒドロキシを有する溶媒であるプロピレングリコールモノメチルエーテル(以後PGMEと略す)を用いた。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は50.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) PGME 7.000g
(B) M305 5.120g
(C) BYK306 1.110g
(D) I754 0.770g
得られた光硬化性組成物4の粘度は5.3mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。実施例1との比較を表2に示す。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物5を調製した。ただし、光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)にはジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(以後M402と略す。M402は商品名、東亞合成(株)製)と下記構造のウレタンアクリレート(以後U6LPAと略す。U6LPAは商品名、新中村化学工業(株)製)を用いた。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は50.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 7.000g
(B) M402 2.560g
(B) U6LPA 2.560g
(C) BYK306 1.110g
(D) I754 0.770g
得られた光硬化性組成物5の粘度は5.1mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。実施例1との比較を表2に示す。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物6を調製した。界面活性剤(C)には、光硬化性官能として(メタ)アクリルを有する界面活性剤であるDIC(株)製RS−72K(商品名;以後RS72Kと略す)を使用した。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は50.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 7.000g
(B) M402 2.560g
(B) U6LPA 2.560g
(C) RS72K 1.110g
(D) I754 0.770g
光硬化性組成物6の粘度は5.2mPa・sであった。
実施例5と同様にして、下記組成の光硬化性組成物7を調製した。ただし、界面活性剤(C)には、光硬化性官能として(メタ)アクリルを有する界面活性剤であるビックケミー・ジャパン(株)製BYK UV 3500(商品名;以後BYK3500と略す)を用いた。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は53.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は15.4:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 7.000g
(B) M402 2.560g
(B) U6LPA 2.560g
(C) BYK3500 0.330g
(D) I754 0.770g
光硬化性組成物7の粘度は5.3mPa・sであった。
表3
溶媒(A)としてEDM、光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)としてTECHMORE VG3101L(商品名;三井化学(株)製、以後VGと略す)、界面活性剤(C)としてエポキシを有する界面活性剤であるRS−211K(商品名;DIC(株)製、以後RSと略す)、光重合開始剤(D)として酸発生剤であるCPI−210S((商品名;サンアプロ(株)製、以後CPIと略す)とを下記組成にて混合・溶解した後、PTFE製のメンブレンフィルター(1μm)でろ過し、光硬化性組成物7を調製した。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は50.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 7.000g
(B) VG 5.120g
(C) RS 1.110g
(D) CPI 0.770g
得られた光硬化性組成物8の粘度は5.3mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。結果を表4に示す。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物9を調製した。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は30.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 3.000g
(B) VG 5.120g
(C) RS 1.110g
(D) CPI 0.770g
光硬化性組成物9の粘度は14.6mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。結果を表4に示す。
実施例および比較例の硬化膜上にマイクロレンズを形成し、それぞれの硬化膜の下地膜としての評価を行った。
まず、ペンタエリストールトリアクリレート(以下、M305と略す。M305は商品名、東亞合成(株)製)と、単官能(メタ)アクリレートであるn−ブチルメタクリレート(東京化成工業(株)製)と、光重合開始剤である2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドであるDAROCUR TPO(商品名;BASFジャパン(株)製)と、重合禁止剤であるフェノチアジン(東京化成工業(株)製)とを下記組成にて混合・溶解した後、PTFE製のメンブレンフィルター(1μm)でろ過し、マイクロレンズ形成用インクジェットインクを調製した。
M305 350.00g
n−ブチルメタクリレート 200.00g
DAROCUR TPO 55.00g
フェノチアジン 0.28g
25℃における粘度を測定した結果、12.3mPa・sであった。
以上の結果から明らかなように、本発明の光硬化性組成物は、インクジェット法を使って均一な膜厚の表面撥水性硬化膜を形成することができる。したがって、膜の黄色味を少なくすることが可能となり、高品位の液晶ディスプレイ用導光板の製造に好ましく使用することができる。
実施例1と同様にして、下記組成の光硬化性組成物10を調製した。ただし、光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)にはフッ素を有しているフルオライトFA−16(商品名;共栄社化学(株)製、以後フルオライトと略す)とU6LPAを用いた。この光硬化性組成物中に溶媒(A)は50.0重量%含有しており、重量比(B):(C)は4.61:1であり、光重合開始剤(D)は光反応性官能基を2つ以上有する化合物(B)の15重量%である。
(A) EDM 7.000g
(B) フルオライト 2.560g
(B) U6LPA 2.560g
(C) BYK306 1.110g
(D) I754 0.770g
得られた光硬化性組成物10の粘度は4.2mPa・sであった。この光硬化性組成物を用いて実施例1と同様の方法で硬化膜表面の観察、膜厚、b*、水接触角の測定を行なった。
Claims (12)
- 溶媒(A)が、沸点100〜300℃の有機溶媒である、請求項1に記載の光硬化性組成物。
- 溶媒(A)が、ヒドロキシを有している有機溶媒である、請求項1または2に記載の光硬化性組成物。
- 界面活性剤(C)が、フッ素系界面活性剤またはシリコン系界面活性剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光硬化性組成物
- 界面活性剤(C)が、光反応性官能基を1つ有している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光硬化性組成物
- 光反応性官能基を2つ以上有している化合物(B)が、多官能(メタ)アクリレートであり、界面活性剤(C)の光反応性官能基が、(メタ)アクリロイルであり、光重合開始剤(D)が、光ラジカル発生剤である、請求項5に記載の光硬化性組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を塗布後、紫外線を照射して得られる表面撥水性硬化膜。
- 請求項6に記載の光硬化性組成物をインクジェット法で塗布する工程を含む、表面撥水性硬化膜の形成方法。
- 請求項7に記載の表面撥水性硬化膜の上に形成されたマイクロレンズ。
- 請求項7に記載の表面撥水性硬化膜の上にインクジェット法でドットパターンを形成する工程を含む、マイクロレンズの形成方法。
- 請求項9に記載のマイクロレンズを有する光学部品。
- 請求項11に記載の光学部品を含む映像表示装置。
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