JP6079016B2 - 熱硬化性インクジェットインクおよびその用途 - Google Patents

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Description

本発明は熱硬化性インクジェットインクおよびその用途に関し、例えば電子部品製作において絶縁膜を形成するためのインク、該インクを用いて形成される硬化膜およびその製造方法、前記硬化膜を有する電子材料用基板、ならびに該基板を有する電子部品に関する。
ポリイミドは、耐熱性および電気絶縁性に優れるため、電子通信分野で広く用いられている材料である。所望のパターン状のポリイミド膜を形成する場合、従来は感光性のポリイミド形成材料等を用いてポリイミド膜を形成した後にエッチングなどをすることによってパターン状のポリイミド膜を形成することが一般的であった。しかしながら、パターンの形成にはフォトレジスト、現像液、エッチング液、剥離液などの多種大量の材料や薬液を必要とし、また、煩雑な工程を必要とした。そこで近年、インクジェットインクを用いたインクジェット法により所望のパターン状のポリイミド膜を直接形成する方法が検討されている。
このようなインクジェットインクは各種提案されているが、インクジェット法で吐出・印刷するためには、通常、インクの粘度、溶媒の種類・沸点などの様々なパラメータを調整することが求められる。
ポリイミド膜を形成するためにポリアミド酸が含まれるインクジェットインクを用いる場合、ポリイミド膜形成の際にイミド化率を上げる目的で250℃以上での高温焼成が必要である。このため、プリンタブルエレクトロニクスで用いられるPETやPENなどのフレキシブル基板上に該インクを印刷した場合には、基板自身の耐熱性がないため、250℃以上の高温で焼成することができず、得られるポリイミド膜の熱的・機械的特性が不十分であった。
また、ポリアミド酸は比較的高分子であるため、インクジェットインクとして最適な粘度のインクを調製するためには、溶媒の割合を増やしてインク中のポリアミド酸の含有量を少なくする必要がある。しかしながら、ポリアミド酸の含有量が少ないと、1回の吐出で得られるポリイミド膜の膜厚が薄くなってしまうという問題がある。
上記問題に対して、例えば、ポリアミド酸の重量平均分子量を10,000〜50,000に制御することによりインクの低粘度化を図り、インク中のポリアミド酸の含有量を大きくすることが提案されている(特許文献1)。しかしながら、この場合であっても、インクジェットインクとして最適な粘度のインクを得るためには、ポリアミド酸の含有量を15〜20重量%程度にしなければならず、インク中のポリアミド酸の含有量は依然として低かった。
また、重量平均分子量が制御されたポリイミドを含むインクジェット用の組成物に関しても、各種提案されている(特許文献2〜4)。しかしながら、何れの文献で使用されているポリイミドも、重量平均分子量が非常に幅広い範囲で規定されており、また、溶解性に問題のある可溶性ポリイミドなどであり、インク中のポリイミドの濃度も依然として、20%程度と低い。
例えば、特許文献5には、末端に熱硬化可能な官能基を有するイミド化合物が開示されている。しかしこの化合物は、インクジェットインクとしての使用が想定されておらず、インクジェットインクとして必要な粘度や溶媒の最適化については何ら検討されていない。
また、末端に分子架橋基を反応させ、分子量の制御を行なったポリアミド酸を含む、低粘度・高濃度のインクジェットインクが提案されている(特許文献6)。しかしながら、該ポリアミド酸の分子量が比較的小さいため、得られるポリイミド膜の熱的・機械的特性および薬品耐性が従来のポリイミド膜に比べ不充分な場合があった。
熱架橋剤と、前記熱架橋剤に対して反応可能な基を有する重量平均分子量300〜9,000のポリイミドまたはポリベンゾオキサゾールとを含有するインクジェット用熱硬化性樹脂組成物が提案されている(特許文献7)。しかしながら、この組成物であっても依然として該組成物中のポリイミドの濃度が比較的低い。また、前記組成物は熱架橋剤を必須とするため、保存安定性や熱硬化時の残存未反応物などが問題となり、さらに、ポリイミド膜を得るには200℃以上の高温で焼成する必要があった。
特開2005−187596号公報 特開2000−101206号公報 特開2007−297480号公報 特開2006−124650号公報 特開昭62−029584号公報 特開2009−035700号公報 特開2007−314647号公報
本発明は、熱的・電気的・機械的特性および耐薬品性が良好な硬化膜を、フレキシブルな支持体に低温(140℃以下)で形成できるとともに、1回のジェッティングで比較的厚い膜厚(例:1μm以上)を有する硬化膜を形成できる熱硬化性インクジェットインクを提供することにある。
本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、下記構成の熱硬化性インクジェットインクを用いることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の構成を有する。
[1]下記式(1)で表される化合物(A)を含む熱硬化性インクジェットインク。
Figure 0006079016
[式(1)中、R1は炭素数2〜100の有機基であり、R2は独立して−R3または下記式(2)で表される基であり、R1および2つ存在するR2からなる群より選ばれる少なくとも一つは架橋性基を有し、R3は炭素数1〜10の有機基である。]
Figure 0006079016
[式(2)中、R4は炭素数1〜5の有機基であり、R5は水素または炭素数1〜5の有機基であり、R6は炭素数2〜60の有機基であり、nは0〜3の整数である。]
[2]前記架橋性基が、アルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、アルコキシシリル、アルケニレン、アルキニレン、シクロアルケニレン、アルキルジエニル、アクリルおよびメタクリルからなる群より選ばれる少なくとも1つの基である、[1]に記載の熱硬化性インクジェットインク。
[3]前記式(1)におけるR1が下記式(3)で表される基である、[1]または[2]に記載の熱硬化性インクジェットインク。
Figure 0006079016
[式(3)中、R7は炭素数2〜94の有機基である。]
[4]前記式(1)におけるR1が下記式(4)で表される基である、[1]〜[3]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
Figure 0006079016
[式(4)中、R8は炭素数2〜23の有機基であり、R9は炭素数2〜75の有機基である(但し、R8およびR9の合計炭素数の最大値は92である。)。]
[5]前記化合物(A)が、アミン(1−B)と、エポキシ化合物(1−C)および酸無水物基を1つ有する化合物(1−D)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物との反応によって生じる化合物である、[1]〜[4]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
[6]前記エポキシ化合物(1−C)が、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミドおよび3−エチル−3−オキセタンメタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、[1]〜[5]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
[7]前記化合物(A)とエポキシ化合物(C)と酸無水物(D)とを含む、[1]〜[6]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
[8]さらに、下記式(5)〜(12)で表される化合物ならびに下記式(13)および/または式(14)で表される構造単位を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(E)を含む、[1]〜[7]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
[式(5)〜(14)中、R10は独立に炭素数2〜30の有機基であり、R11は独立に炭素数2〜100の有機基であり、R12は独立に炭素数2〜100の有機基であり、R13は独立に炭素数2〜100の有機基であり、R14は独立に炭素数2〜30の有機基であり、aおよびbはそれぞれ独立に1〜1000の整数である。]
[9]前記エポキシ化合物(C)が、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミドおよび下記式(C1)〜(C5)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上の化合物である、[7]または[8]に記載の熱硬化性インクジェットインク。
Figure 0006079016
[式(C4)および(C5)中、n'は1〜50の整数である。]
[10]溶媒(F)をさらに含む、[1]〜[9]のいずれかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
[11]前記溶媒(F)が、乳酸エチル、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、シクロヘキサノン、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群から選ばれる1種以上を含有する溶媒である、[10]に記載の熱硬化性インクジェットインク。
[12]界面活性剤をさらに含む、[1]〜[11]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインク。
[13]前記界面活性剤が、熱硬化性インクジェットインク100重量%に対し、0.00001重量%以上、1.0重量%以下の量で含まれる、[12]に記載の熱硬化性インクジェットインク。
[14][1]〜[13]の何れかに記載の熱硬化性インクジェットインクをインクジェット法によって支持体上に塗布して塗膜を形成する工程、および
前記塗膜を加熱処理して硬化膜を形成する工程
を有する、硬化膜の製造方法。
[15][14]に記載の製造方法により形成された硬化膜。
[16][15]に記載の硬化膜を有する、電子材料用基板。
[17][16]に記載の電子材料用基板を有する電子部品。
本発明の熱硬化性インクジェットインクによれば、熱的・電気的・機械的特性および耐薬品性が良好な硬化膜を、フレキシブルな支持体に低温(140℃以下)で形成できるとともに、1回のジェッティングで比較的厚い膜厚(例:1μm以上)を有する硬化膜を形成することができる。
1. 熱硬化性インクジェットインク
本発明の熱硬化性インクジェットインク(以下「本発明のインク」ともいう。)は、前記式(1)で表される化合物(以下「化合物(A)」ともいう。)を含む。
本発明のインクは、所望の目的に応じ、さらに、化合物(A)以外の他の成分を含んでもよい。
具体的には、
本発明のインクは、低温硬化性のインクを得る等の点から、化合物(A)、エポキシ化合物(C)および酸無水物(D)を含むことが好ましい。また、低温硬化性のインクおよび電気的信頼性の高い硬化膜を得る等の点から、化合物(A)、エポキシ化合物(C)、酸無水物(D)および化合物(E)を含むことがより好ましい。さらに、ジェッティング性および低温硬化性に優れるインクならびに電気的信頼性の高い硬化膜を得る等の点から、化合物(A)、エポキシ化合物(C)、酸無水物(D)、化合物(E)および溶媒(F)を含むことがさらに好ましく、化合物(A)、エポキシ化合物(C)、酸無水物(D)、化合物(E)、溶媒(F)および界面活性剤を含むことが特に好ましい。
また、本発明のインクは、必要により、本発明の効果を損なわない範囲で、添加剤を含んでもよい。また、インクの色は、有色または無色の何れであっても構わない。
なお、本発明では、インクジェット法にてインクを吐出することをジェッティングともいい、またその特性を吐出性またはジェッティング性ともいう。
1.1 化合物(A)
化合物(A)は、前記式(1)で表される化合物である。
本発明のインクが、化合物(A)を含むことで、低温で硬化可能となり、熱的・機械的特性および耐薬品性に優れる硬化膜を容易に得ることができる。また、化合物(A)は通常使用されるエポキシ硬化剤としての2級・3級アミンやジシアンジアミドに比べ、下記溶媒(F)と混合する際に、均一な溶液を形成しやすく、下記溶媒(F)と混合することで得られる溶液に対するエポキシ化合物(C)の溶解性が高くなるため、本発明のインク中における硬化膜形成成分の濃度を高濃度化することができる。
前記式(1)におけるR1は、炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜85の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、特に好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。
本明細書中の炭化水素基における任意の−CH2−は、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NR−(Rは水素、メチル、エチル、エトキシまたはメトキシである)、−CONH−、−NHCO−、−S−、−S−S−、−SO2−、−SiRR'−(RおよびR'はそれぞれ独立に水素、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである)または>P(=O)R(Rは1価の有機基である)で置き換えられてもよく、任意の−(CH22−は、−CH=CH−、−C≡C−、−N=N−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられていてもよい。
本明細書中の炭化水素基は、飽和または不飽和の非環式炭化水素基であってもよいし、飽和または不飽和の環式炭化水素基であってもよいし、これらの非環式炭化水素基と環式炭化水素基とを両方含む基であってもよい。前記非環式炭化水素基は、直鎖状でもよいし、分岐鎖状でもよい。
また、環を構成する任意の炭素原子は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子またはP(=O)で置き換えられてもよい。具体的には、環を構成する任意の−CH2−は、−O−、−N=、−S−または>P(=O)R(Rは1価の有機基である)で置き換えられてもよく、任意の−CH=CH−は、−N=N−または−CH=N−で置き換えられてもよい。
本発明で用いる「任意の」は、個数のみならず位置も任意であるが、連続する複数の−CH2−や−(CH22−などが同じ基で置き換えられることは好ましくない。環を構成する炭素との結合位置が明確でない置換基は、その結合位置が化学的に問題のない範囲内で自由であることを意味する。
前記炭化水素基としては、例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルキルジエニル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルキルチオ、アルキルスルホニル、アリールチオ、およびアリールスルホニルが挙げられる。
前記アルキルとしては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニルが挙げられる。
前記アルケニルとしては、例えば、ビニル、アリル、プロペニル、イソプロペニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチルアリル、2−ブテニルが挙げられる。
前記アルキニルとしては、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニルが挙げられる。
前記アルキルジエニルとしては、例えば、1,3−ブタジエニルが挙げられる。
前記アリールとしては、例えば、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、インデニル、ビフェニリル、アントリル、フェナントリルが挙げられる。
前記アルキルアリールとしては、例えば、o−トリル、m−トリル、p−トリル、2,3−キシリル、2,4−キシリル、2,5−キシリル、o−クメニル、m−クメニル、p−クメニル、メシチルが挙げられる。
前記アリールアルキルとしては、例えば、ベンジル、フェネチル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、1−ナフチルメチル、2−ナフチルメチル、2,2−ジフェニルエチル、3−フェニルプロピル、4−フェニルブチル、5−フェニルペンチルが挙げられる。
前記シクロアルキルとしては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルが挙げられる。
前記シクロアルケニルとしては、例えば、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニルが挙げられる。
前記アルコキシとしては、例えば、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシが挙げられる。
前記アリールオキシとしては、例えば、フェニルオキシ、ナフチルオキシ、ビフェニルオキシが挙げられる。
前記アミノとしては、例えば、アミノ、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノが挙げられる。
前記シリルとしては、例えば、ジメチルシリル、ジエチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、ジフェニルメチルシリル、トリフェニルシリル、トリフェノキシシリル、ジメチルメトキシシリル、ジメチルフェノキシシリル、メチルメトキシフェニルが挙げられる。
前記アルキルチオおよびアルキルスルホニルにおけるアルキルとしては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニルが挙げられる。
前記アリールチオおよびアリールスルホニルにおけるアリールとしては、例えば、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、インデニル、ビフェニリル、アントリル、フェナントリルが挙げられる。
前記式(1)におけるR1としては、下記溶媒(F)に対する溶解性が良好な化合物となる等の点から前記式(3)で表される基が好ましく、前記式(4)で表される基がより好ましい。
前記式(3)におけるR7は、炭素数2〜94の有機基である。この炭素数2〜94の有機基としては、例えば、炭素数2〜94の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。
前記式(3)におけるR7としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基と同様の基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が95以上の基を除く)。
前記式(4)におけるR8は、炭素数2〜23の有機基である(但し、R8およびR9の合計炭素数の最大値は92である。)。この炭素数2〜23の有機基としては、例えば、炭素数2〜23の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜20の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜10の炭化水素基である。前記式(4)中のR8における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が24以上の基を除く)。
前記式(4)におけるR8としては、これらの中でも、ビニレンなどが好ましい。
前記式(4)におけるR9は、炭素数2〜75の有機基である。この炭素数2〜75の有機基としては、例えば、炭素数2〜75の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数4〜75の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数6〜75の炭化水素基である。前記式(4)中のR9における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が76以上の基を除く)。
前記式(4)におけるR9としては、これらの中でも、インクの下記溶媒(F)に対する溶解性等の点から、下記式(4−1)〜(4−3)で表される2価の基が好ましい。
Figure 0006079016
前記式(4−1)〜(4−3)において、ベンゼン環が有する少なくとも一つの水素原子は、−Fまたは−CH3で置き換えられていてもよい。
前記式(4−1)中、A1'は、単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−N=N−、−C(CH32−、−C(CF32−、−(CH2n−、−O−(CH2n−O−または−S−(CH2n−S−であり(但し、nは1〜6の整数である。)、好ましくは−N=N−などである。
前記式(4−3)中、A2は、単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−N=N−、−C(CH32−、−C(CF32−、−(CH2n−、−O−(CH2n−O−または−S−(CH2n−S−であり(但し、nは1〜6の整数である。)、好ましくは−C(CH32−などである。
前記式(4−3)中、A3は、独立に単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH32−、−C(CF32−または炭素数1〜3のアルキレンであり、好ましくは−O−などである。
なお、前記式(4−3)において、A3は2つ存在する。この2つのA3は同一の基であってもよいし、異なってもよい。この規則は、他の式においても適用される。
前記式(4−2)中、nは1〜15の整数であり、好ましくは1〜6である。mは1〜15の整数であり、好ましくは1〜12である。なお、好ましいmとnの組み合わせは、(m,n)=(12,1)、(6,2)、(3,3)、(2,4)、および(1,6)である。
前記式(1)におけるR2は、独立して−R3または前記式(2)で表される基である。前記式(1)における2つのR2は同一の基であってもよいし、異なってもよいが、同一の基であることが好ましい。
前記式(1)におけるR2中のR3は、炭素数1〜10の有機基であり、好ましくは炭素数1〜5の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1〜3の炭化水素基である。
前記式(2)におけるR4は、炭素数1〜5の有機基であり、好ましくは炭素数1〜3の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数1または2の炭化水素基である。
前記式(2)におけるR5は、水素または炭素数1〜5の有機基であり、好ましくは水素または炭素数1〜3の炭化水素基であり、より好ましくは水素、メチル、エチルである。
前記式(2)におけるR6は、炭素数2〜60の有機基である。この炭素数2〜60の有機基としては、例えば、炭素数2〜60の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜30の有機基であり、より好ましくは炭素数2〜15の有機基である。前記式(2)中のR6における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が61以上の基を除く)。
前記式(2)におけるR6としては、これらの中でも、下記式(2−1)〜(2−3)で表される基が好ましい。
Figure 0006079016
前記式(2−1)におけるRA、前記式(2−2)におけるRD、および前記式(2−3)におけるRFは、それぞれ独立に炭素数1〜5の有機基であり、好ましくは炭素数1〜3の炭化水素基であり、より好ましくはメチレンまたはエチレンである。
前記式(2−1)におけるRBおよび前記式(2−2)におけるREは、それぞれ独立に炭素数1〜10の有機基であり、好ましくは炭素数1〜5の炭化水素基であり、より好ましくはメチレン、エチレンまたはプロピレンである。
前記式(2−1)におけるRCは、炭素数1〜5の有機基であり、好ましくは炭素数1〜3の炭化水素基であり、より好ましくはメチルまたはエチルである。
前記式(2)におけるnは0〜3の整数であり、好ましくは0または1である。
前記式(1)における、R1および2つ存在するR2からなる群より選ばれる少なくとも一つは、架橋性基を有する。
本明細書における架橋性基としては、例えば、架橋性の不飽和結合を有する基またはアルコキシシリルが挙げられ、アルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、アルケニレン、アルキニレン、シクロアルケニレン、アクリル、メタクリル、アルキルジエニル、アルコキシシリルが好ましい。
前記アルケニレンとしては、低温硬化性のインクが得られるなどの点から特に下記式(G)で表される2価の基が好ましい。
Figure 0006079016
前記化合物(A)は、架橋性基を少なくとも1個有すればよいが、化合物(A)に含まれる架橋性基の数は、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個である。
化合物(A)としては、前記式(1)におけるR1が架橋性基を有する基である化合物が好ましく、前記式(4)におけるR8が架橋性基を有する基である化合物がより好ましい。
前記化合物(A)としては、特に制限されないが、アミン(1−B)とエポキシ化合物(1−C)との反応によって得られる化合物、アミン(1−B)と酸無水物基を1つ有する化合物(1−D)との反応によって得られる化合物、およびアミン(1−B)とエポキシ化合物(1−C)と酸無水物基を1つ有する化合物(1−D)との反応によって得られる化合物等が挙げられる。
1.1−1 アミン(1−B)
前記化合物(A)の合成に用いることができるアミン(1−B)としては、特に制限されないが、アミノ基を2つ以上有する化合物が好ましく、このようなアミンとして、アミノ基を2つ有する化合物であるジアミン、アミノ基を3つ有する化合物であるトリアミンおよびアミノ基を4つ有する化合物であるテトラアミンを挙げることができる。
これらの中でもジアミンが好ましい。
なお、アミン(1−B)としては、全てのアミノ基が3級アミノ基である化合物を除く。また、アミン(1−B)としては、分子中に少なくとも1つの第1級または第2級アミノ基を有する化合物が好ましく、分子中に少なくとも1つの第1級アミノ基を有する化合物が好ましい。
1.1−1−1 ジアミン
前記ジアミンとしては、例えば、disperse black9、disperse black3(以上商品名、アルドリッチジャパン(株))、N−(3−aminopropyl)diethanolamineおよび下記式(15)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(15)中、Rは炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(15)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる。
前記式(15)で表されるジアミンとしては、例えば、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミンおよび下記式(I)〜(VII)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(I)中、A1は−(CH2m−であり、ここでmは2〜6の整数である。
前記式(III)、(V)および(VII)中、A2は独立に単結合、−O−、−S−、−S−S−、−SO2−、−CO−、−CONH−、−NHCO−、−C(CH32−、−C(CF32−、−(CH2n−、−O−(CH2n−O−または−S−(CH2n−S−であり、ここでnは1〜6の整数である。
前記式(VI)および(VII)中、A3は独立に単結合、−O−、−S−、−CO−、−C(CH32−、−C(CF32−または炭素数1〜3のアルキレンである。
前記式(I)〜(VII)において、シクロヘキサン環またはベンゼン環が有する少なくとも一つの水素原子は、−F、−CH3、−CH2CH3または−CH(CH3)CH3で置き換えられていてもよい。
前記式(I)で表される化合物としては、例えば、下記式(I−1)〜(I−3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(II)で表される化合物としては、例えば、式(II−1)〜(II−2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(III)で表される化合物としては、例えば、式(III−1)〜(III−3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(IV)で表される化合物としては、例えば、式(IV−1)〜(IV−5)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(V)で表される化合物としては、例えば、式(V−1)〜(V−33)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(VI)で表される化合物としては、例えば、式(VI−1)〜(VI−6)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(VII)で表される化合物としては、例えば、式(VII−1)〜(VII−11)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記ジアミンの中でも、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,3'−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、2,2’−ジアミノジフェニルプロパン、1,1−ビス[4−(4−アミノベンジル)フェニル]メタンが好ましい。
前記ジアミンとしては、さらに下記式(VIII)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
式(VIII)中、A4は、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CONH−、−(CH2p−または−(CH2p−O−であり、ここで、pは1〜6の整数である。R15は、ステロイド骨格を有する基、または、シクロヘキサン、ベンゼンおよびピリジンからなる群より選ばれる少なくとも1種の環を有する基である。なお、ベンゼン環に結合している2つのアミノ基の位置関係がパラ位のときは、R15は炭素数1〜30のアルキルであってもよく、前記位置関係がメタ位のときは、R15は炭素数1〜30のアルキル、または任意の水素が−F、−CH3、−OCH3、−OCH2F、−OCHF2もしくは−OCF3で置き換えられていてもよいフェニルであってもよい。
15における上記炭素数1〜30のアルキルおよび炭素数1〜10のアルキルは、直鎖状であっても分岐状であってもよい。これらのアルキルにおいては、任意の−CH2−が−CF2−、−CHF−、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、任意の−CH3が−CH2F、−CHF2または−CF3で置き換えられていてもよい。
前記式(VIII)において、2つのアミノ基の結合位置関係は、メタ位またはパラ位であることが好ましい。さらに2つのアミノ基はそれぞれ、「R15−A4−」のベンゼン環への結合位置を1位としたときに、3位および5位、または2位および5位に結合していることが好ましい。
前記式(VIII)で表される化合物としては、例えば、式(VIII−1)〜(VIII−11)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(VIII−1)、(VIII−2)、(VIII−7)および(VIII−8)中、R16は独立に炭素数1〜30の有機基であり、炭素数3〜12のアルキルまたは炭素数3〜12のアルコキシであることが好ましく、炭素数5〜12のアルキルまたは炭素数5〜12のアルコキシであることがさらに好ましい。
前記式(VIII−3)〜(VIII−6)および(VIII−9)〜(VIII−11)中、R17は独立に炭素数1〜30の有機基であり、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数1〜10のアルコキシであることが好ましく、炭素数3〜10のアルキルまたは炭素数3〜10のアルコキシであることがさらに好ましい。
前記式(VIII)で表される化合物としては、さらに、例えば、式(VIII−12)〜(VIII−17)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(VIII−12)〜(VIII−15)中、R18は独立に炭素数1〜30の有機基であり、炭素数4〜16のアルキルであることが好ましく、炭素数6〜16のアルキルであることがさらに好ましい。
前記式(VIII−16)および式(VIII−17)中、R19は独立に炭素数1〜30の有機基であり、炭素数6〜20のアルキルであることが好ましく、炭素数8〜20のアルキルであることがさらに好ましい。
前記式(VIII)で表される化合物としては、さらに、例えば、式(VIII−18)〜(VIII−38)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(VIII−18)、(VIII−19)、(VIII−22)、(VIII−24)、(VIII−25)、(VIII−28)、(VIII−30)、(VIII−31)、(VIII−36)および(VIII−37)中、R20は独立に炭素数1〜30の有機基であり、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数1〜12のアルコキシであることが好ましく、炭素数3〜12のアルキルまたは炭素数3〜12のアルコキシであることがさらに好ましい。
前記式(VIII−20)、(VIII−21)、(VIII−23)、(VIII−26)、(VIII−27)、(VIII−29)、(VIII−32)〜(VIII−35)および(VIII−38)中、R21は独立に水素、−F、炭素数1〜12のアルキル、炭素数1〜12のアルコキシ、−C≡N、−OCH2F、−OCHF2または−OCF3であり、炭素数3〜12のアルキルまたは炭素数3〜12のアルコキシであることが好ましい。
前記式(VIII−33)および(VIII−34)中、A5は独立に炭素数1〜12のアルキレンである。
前記式(VIII)で表される化合物としては、さらに、例えば、式(VIII−39)〜(VIII−48)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(VIII)で表される化合物としては、前記式(VIII−1)〜式(VIII−11)で表される化合物が好ましく、前記式(VIII−2)、式(VIII−4)、式(VIII−5)および式(VIII−6)で表される化合物がさらに好ましい。
本発明において、ジアミンとしては、さらに式(IX)および(X)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(IX)および(X)中、R22は独立に水素または−CH3であり、2つ存在するR23はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜20のアルキルまたは炭素数2〜20アルケニルであり、2つ存在するA6はそれぞれ独立に単結合、−C(=O)−または−CH2−である。
前記式(X)中、それぞれ2つ存在するR24およびR25はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜20のアルキルまたはフェニルである。
前記式(IX)中、ステロイド骨格のB環に結合した「NH2−Ph−A6−O−」(−Ph−は、フェニレンを示す)は、ステロイド骨格の6位の炭素に結合していることが好ましい。また、2つのアミノ基は、それぞれフェニル環炭素に結合しているが、A6のフェニル環への結合位置に対して、メタ位またはパラ位に結合していることが好ましい。
前記式(X)中、2つの「NH2−(R25−)Ph−A6−O−」(−Ph−は、フェニレンを示す)は、それぞれフェニル環炭素に結合しているが、該フェニル環にステロイド骨格および「NH2−(R25−)Ph−A6−O−」が結合していると考えた場合、ステロイド骨格と「NH2−(R25−)Ph−A6−O−」との位置関係は、メタ位またはパラ位であることが好ましい。また、2つのアミノ基はそれぞれフェニル環炭素に結合しているが、A6のフェニル環炭素への結合位置に対してメタ位またはパラ位に結合していることが好ましい。
前記式(IX)および(X)中、ステロイド骨格を形成する炭素原子に結合した少なくとも一つの水素原子は、−CH3で置き換えられていてもよい。
前記式(IX)で表される化合物としては、例えば、式(IX−1)〜(IX−4)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(X)で表される化合物としては、例えば、式(X−1)〜(X−8)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記ジアミンとしては、さらに下記式(XI)および(XII)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(XI)中、R26は水素または炭素数1〜20のアルキルであり、該アルキルにおいて、任意の−CH2−は、−O−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、2つ存在するA7は独立に−O−または炭素数1〜6のアルキレンであり、A8は単結合または炭素数1〜3のアルキレンであり、環Tは1,4−フェニレンまたは
1,4−シクロヘキシレンであり、hは0または1である。
Figure 0006079016
前記式(XII)中、R27は炭素数2〜30のアルキルであり、これらの中でも炭素6〜20のアルキルが好ましい。R28は水素または炭素数1〜30のアルキルであり、これらの中でも炭素1〜10のアルキルが好ましい。2つ存在するA9はそれぞれ独立に−O−または炭素数1〜6のアルキレンである。
前記式(XI)中、2つのアミノ基はそれぞれフェニル環炭素に結合しているが、A7のフェニル環炭素への結合位置に対してメタ位またはパラ位に結合していることが好ましい。また、式(XII)中、2つのアミノ基はそれぞれフェニル環炭素に結合しているが、A9のフェニル環炭素への結合位置に対してメタ位またはパラ位に結合していることが好ましい。
前記式(XI)で表される化合物としては、例えば、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]シクロヘキサン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−4−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス[4−(4−アミノベンジル)フェニル]シクロヘキサン、1,1−ビス[4−(4−アミノベンジル)フェニル]−4−メチルシクロヘキサンなどの、下記式(XI−1)〜(XI−9)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(XI−1)〜(XI−3)中、R29は独立に水素または炭素数1〜20のアルキルである。
前記式(XI−4)〜(XI−9)中、R30は独立に水素または炭素数1〜20のアルキルであり、水素または炭素数1〜10のアルキルであることが好ましい。
前記式(XII)で表される化合物としては、例えば、式(XII−1)〜(XII−3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(XII−1)〜(XII−3)中、R31は独立に炭素数2〜30のアルキルであり、これらの中でも炭素数6〜20のアルキルが好ましく、R32は独立に水素または炭素数1〜30のアルキルであり、これらの中でも水素または炭素数1〜10のアルキルが好ましい。
さらに、前記ジアミンの例として、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,4−ブタンジオールビス(3−アミノプロピル)エーテル、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,6−ビス(4−((4−アミノフェニル)メチル)フェニル)ヘキサン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−1,4−ジイソプロピルベンゼン、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンおよびネオペンチルグリコールビス(4−アミノフェニル)エーテルも挙げられる。
前記ジアミンとしては、さらに、ナフタレン構造を有するナフタレン系ジアミン、フルオレン構造を有するフルオレン系ジアミン、および1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン等のシロキサン結合を有するシロキサン系ジアミンなど挙げることができ、これらを単独で、または他のジアミンと混合して用いることができる。
前記シロキサン系ジアミンとしては、特に限定されるものではないが、一般式(XIII)で表される化合物が、本発明において好ましく使用される。
Figure 0006079016
前記式(XIII)中、それぞれ2つ存在するR33およびR34はそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキルまたはフェニルであり、2つ存在するR35は独立にメチレンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられていてもよいフェニレンであり、2つのxはそれぞれ独立に1〜6の整数であり、yは1〜70の整数である。
前記ジアミンとしては、さらに下記式(XV−1)〜(XV−16)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記式(XV−15)中、nは2〜15の整数である。前記式(XV−15)で表される化合物の具体的な製品としてはイハラケミカル工業(株)製、商品名エラストマー1000P、エラストマー650P、エラストマー250P等が挙げられる。前記式(XV−16)中、nは1〜15の整数であり、mは1〜15の整数である。前記式(XV−16)で表される化合物の具体的な製品としてはイハラケミカル工業(株)製、商品名ポレアSL−100A等が挙げられる。
前記ジアミンとしては、さらに、下記式(4−2−1)〜(4−2−3)で表されるフルオレン系ジアミンも挙げられる。
Figure 0006079016
前記ジアミンとしては、さらに、下記式(4−3−1)〜(4−3−3)で表されるトリアジン系ジアミンも挙げられる。
Figure 0006079016
前記ジアミンとして、さらに下記化合物11〜30が挙げられる。化合物11〜18におけるR45、ならびに、化合物13、14、16および18におけるR46はそれぞれ独立に炭素数3〜20のアルキルである。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
前記ジアミンとして、さらに、ダイマー酸から誘導されるダイマー酸型ジアミンやノルボルネン骨格を持つノルボルネン型ジアミンが挙げられる。
ダイマー酸型ジアミンとしては、例えば、下記式(a)、(b)、(d)で表される構造を有する1種の化合物または2種以上の混合物が挙げられる。ダイマー酸型ジアミンは水素添加されていてもよく、この水素添加物としては、例えば、下記式(c)または(e)で表される構造を有する化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
式(a)〜(e)中、m、n、p、qはそれぞれ独立して0〜15の整数である。
ダイマー酸型ジアミンの市販品としては、例えば、バーサミン551(商品名;BASFジャパン(株))、プリアミン1074(商品名;クローダジャパン(株))が挙げられる。 ダイマー酸型ジアミンとしては、ダイマー酸の還元的アミノ化反応によって得られたジアミンを水素添加してなる化合物も挙げられ、その市販品としては、例えば、バーサミン552(商品名;BASFジャパン(株))が挙げられる。
ノルボルネン型ジアミンの市販品としては、例えば、NBDA(ノルボルナンジアミン)(商品名;三井化学ファイン(株))が挙げられる。
ジアミンは、上記例示のジアミンに限定されることなく、本発明の目的が達成される範囲内で他にも種々の構造のジアミンを用いることができる。
本発明のインクは、用途によっては得られる硬化膜に高い透明性が必要とされる。この場合には、前記ジアミンとして、3,3'−ジアミノジフェニルスルホンおよび前記式(XIII)においてyが1〜15の整数である化合物を用いることが特に好ましい。
前記ジアミンとしては、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.1−1−2 トリアミン
前記トリアミンとしては、特に制限されないが、例えば、下記式(16)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(16)中、Rは炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(16)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される3価の基等が挙げられる。
前記式(16)で表されるトリアミンとしては、例えば、トリス(4−アミノエチル)アミン、トリス(4−アミノフェニル)メタン、トリス(4−アミノフェニル)ヒドロキシメタン、2,4−ジアミノ−6−ジアリルアミノ−1,3,5−トリアジンが挙げられる。
前記トリアミンは、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.1−1−3 テトラアミン
前記テトラアミンとしては、特に制限されないが、例えば、下記式(17)で表される化合物やN,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミンが挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(17)中、Rは炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(17)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される4価の基等が挙げられる。
前記式(17)で表されるテトラアミンとしては、例えば、テトラキス(4−アミノフェニル)メタンが挙げられる。
前記テトラアミンは、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.1−2 エポキシ化合物(1−C)
前記化合物(A)の合成に用いることができるエポキシ化合物(1−C)としては、特に制限されないが、例えば、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、水添ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、トリスフェノールメタン型、テトラフェニロールエタン型、ビキシレノール型、ビフェノール型、グリシジルエステル型のエポキシ化合物;脂環式または複素環式のエポキシ化合物;ジシクロペンタジエン型またはナフタレン型の構造を有するエポキシ化合物;N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン;1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン;N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン;3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン;N−グリシジルフタルイミド;前記式(C1)〜(C3)および(C5)で表される化合物;グリシジル(メタ)アクリレート;3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート;メチルグリシジル(メタ)アクリレート;3−メチル−3−(メタ)アクリロキシメチルオキセタン;3−エチル−3−(メタ)アクリロキシメチルオキセタン;3−メチル−3−(メタ)アクリロキシエチルオキセタン;3−エチル−3−(メタ)アクリロキシエチルオキセタン;2−フェニル−3−(メタ)アクリロキシメチルオキセタン;2−トリフロロメチル−3−(メタ)アクリロキシメチルオキセタン;4−トリフロロメチル−2−(メタ)アクリロキシメチルオキセタン;p−ビニルフェニル−3−エチルオキセタ−3−イルメチルエーテル;(3−エチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート;オキシランを有するモノマーの重合体;オキシランを有するモノマーと他のモノマーとの共重合体;オキセタンを有するモノマー;およびオキセタンを有するモノマーと他のモノマーとの反応生成物が挙げられる。
前記式(C4)および(C5)中、n'は1〜50の整数であり、好ましくは0〜20の整数である。
前記オキシランを有するモノマーとしては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレートが挙げられる。
前記オキシランを有するモノマーと共重合を行う他のモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、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、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、スチレン、メチルスチレン、クロルメチルスチレン、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミドが挙げられる。
前記オキシランを有するモノマーの重合体、およびオキシランを有するモノマーと他のモノマーとの共重合体の好ましい具体例としては、ポリグリシジルメタクリレート、メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、ベンジルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、n−ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体が挙げられる。
オキセタンを有するモノマー、およびオキセタンを有するモノマーと他のモノマーとの反応生成物の好ましい具体例としては、3−エチル−3−オキセタンメタノールとマレイン酸無水物の反応生成物が挙げられる。本発明のインクがこれらのエポキシ化合物を含有すると、耐熱性が良好な硬化膜を得ることができるため好ましい。
前記化合物(1−C)としては、各種の市販品を用いることができる。
化合物(1−C)の市販品としては、例えば、
TECHMORE VG3101L(商品名;三井化学(株))、jER828、同834、同1001、同1004、同1010、同YX8800(商品名;三菱化学(株))、エピクロン840、同850、同1050、同2055(商品名;DIC(株))、エポトートYD−011、同YD−013、同YD−127、同YD−128(商品名;新日鐵化学(株))、D.E.R.317、同331、同661、同664(商品名;ダウ・ケミカル日本(株))、アラルダイト6071、同6084、同GY250、同GY260(商品名;ハンツマン・ジャパン(株))、スミ−エポキシESA−011、同ESA−014、同ELA−115、同ELA−128(商品名;住友化学工業(株))、A.E.R.330、同331、同661、同664(商品名;旭化成イーマテリアルズ(株))等のビスフェノールA型エポキシ化合物;
jER152、同154(商品名;三菱化学(株))、D.E.R.431、同438(商品名;ダウ・ケミカル日本(株))、エピクロンN−730、同N−770、同N−865(商品名;DIC(株))、エポトートYDCN−701、同YDCN−704(商品名;新日鐵化学(株))、アラルダイトECN1235、同ECN1273、同ECN1299(商品名;ハンツマン・ジャパン(株))、XPY307、EPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020、EOCN−104S、RE−306(商品名;日本化薬(株))、スミ−エポキシESCN−195X、同ESCN−220(商品名;住友化学工業(株))、A.E.R.ECN−235、同ECN−299(商品名;(株)ADEKA)等のノボラック型エポキシ化合物;
エピクロン830(商品名;DIC(株))、jER807(商品名;三菱化学(株))、エポトートYDF−170(商品名;新日鐵化学(株))、YDF−175、YDF−2001、YDF−2004、アラルダイトXPY306(商品名;ハンツマン・ジャパン(株))等のビスフェノールF型エポキシ化合物;
エポトートST−2004、同ST−2007、同ST−3000(商品名;新日鐵化学(株))等の水添ビスフェノールA型エポキシ化合物;
セロキサイド2021(商品名;ダイセル化学工業(株))、アラルダイトCY175、同CY179、同CY184(商品名;ハンツマン・ジャパン(株))等の脂環式エポキシ化合物;
YL−933(商品名;三菱化学(株))、EPPN−501、EPPN−502(商品名;ダウ・ケミカル日本(株))等のトリスフェノールメタン型エポキシ化合物;
YL−6056、YX−4000、YL−6121(商品名;三菱化学(株))等のビキシレノール型もしくはビフェノール型エポキシ化合物またはこれらの混合物;
EBPS−200(商品名;日本化薬(株))、EPX−30(商品名;(株)ADEKA)、EXA−1514(商品名;DIC(株))等のビスフェノールS型エポキシ化合物;
jER157S(商品名;三菱化学(株))等のビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物;
YL−931(商品名;三菱化学(株))、アラルダイト163(商品名;ハンツマン・ジャパン(株))等のテトラフェニロールエタン型エポキシ化合物;
アラルダイトPT810(商品名;ハンツマン・ジャパン(株))、TEPIC(商品名;日産化学工業(株))等の複素環式エポキシ化合物;
HP−4032、EXA−4750、EXA−4700(商品名;DIC(株))等のナフタレン含有エポキシ化合物;
HP−7200、HP−7200H、HP−7200HH(商品名;DIC(株))等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ化合物;
jER871、同872、(商品名;三菱化学(株))等のダイマー酸骨格を有するエポキシ化合物が挙げられる。
これらのエポキシ化合物の中でも、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、トリスフェノールメタン型エポキシ化合物、テトラフェニロールエタン型エポキシ化合物、N,N,N',N'−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N',N'−テトラグリシジル−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミド、3−エチル−3−オキセタンメタノールおよび前記式(C1)〜(C5)で表されるエポキシ化合物が好ましい。
前記化合物(1−C)としては、N,N,N',N'−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N',N'−テトラグリシジル−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミド、3−エチル−3−オキセタンメタノールおよび前記式(C1)〜(C5)で表される化合物が、下記溶媒(F)への溶解性がよく、耐薬品性に優れた硬化膜が得られる点で特に好ましい。これらの中でも、さらに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミドまたは3−エチル−3−オキセタンメタノールが好ましい。
前記化合物(1−C)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.1−3 酸無水物基を1つ有する化合物(1−D)
前記化合物(A)の合成に用いることができる酸無水物基を1つ有する化合物(1−D)としては、特に制限されないが、例えば、下記式(18)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(18)中、Rは炭素数2〜98の有機基である。この炭素数2〜98の有機基としては、例えば、炭素数2〜98の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(18)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が99以上の有機基を除く)。
前記式(18)で表される化合物としては、例えば、フタル酸無水物、3−メチルフタル酸無水物、4−メチルフタル酸無水物、4−tert−ブチルフタル酸無水物、3−フルオロフタル酸無水物、4−フルオロフタル酸無水物、こはく酸無水物、グルタル酸無水物、cis−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物、4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物、ブチルこはく酸無水物、n−オクチルこはく酸無水物、ドデシルこはく酸無水物、トリメリット酸無水物、水添トリメリット酸無水物などの架橋性基を有さない化合物;
4−エチニルフタル酸無水物、4−フェニルエチニルフタル酸無水物、イタコン酸無水物、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、2,3−ジメチルマレイン酸無水物、アリルこはく酸無水物、2−ブテン−1−イルこはく酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、アリルナジック酸無水物、テトラデセニルこはく酸無水物、オクタデセニルこはく酸無水物、p−(トリメトキシシリル)フェニルこはく酸無水物、p−(トリエトキシシリル)フェニルこはく酸無水物、m−(トリメトキシシリル)フェニルこはく酸無水物、m−(トリエトキシシリル)フェニルこはく酸無水物、トリメトキシシリルプロピルこはく酸無水物、トリエトキシシリルプロピルこはく酸無水物、下記式(α)で表される化合物、下記式(β)で表される化合物などの架橋性基を有する化合物;
が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(α)で表される化合物は、例えば、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物とトリメトキシシランとを反応させることで得ることができる。前記式(β)で表される化合物は、例えば、アリルナジック酸無水物とトリメトキシシランとを反応させることで得ることができる。
前記化合物(1−D)の中でも、得られるインクの架橋性および得られる硬化膜の耐久性が優れる点から、トリメリット酸無水物、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、アリルナジック酸無水物、4−エチニルフタル酸無水物、4−フェニルエチニルフタル酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、トリメトキシシリルプロピルこはく酸無水物、トリエトキシシリルプロピルこはく酸無水物が好ましい。
前記化合物(1−D)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
前記化合物(A)としては、アミン(1−B)と化合物(1−C)とをモル比1:1〜8で反応させることにより得られる化合物、アミン(1−B)と化合物(1−D)とをモル比1:0.5〜4で反応させることにより得られる化合物、およびアミン(1−B)と化合物(1−D)とをモル比1:0.4〜3で反応させた後、得られる反応生成物とエポキシ化合物(1−C)とをモル比1:2〜6で反応させることにより得られる化合物等が挙げられる。
これらの中でも、アミン(1−B)と化合物(1−C)と化合物(1−D)との反応により得られる化合物が、下記溶媒(F)に溶けやすい化合物となるため好ましい。
これら反応原料のモル比は、用いるアミン(1−B)中のアミノ基の数および該アミノ基の反応性等により適宜調整すればよい。
前記化合物(A)としては、例えば、下記スキーム(A−I)に示すように、第1級アミノ基を2つ有するアミンと化合物(1−D)とをモル比1:1で反応させ、その後、前記アミンのアミン残基1モルに対し、2モルの化合物(1−C)を反応させることで得られる化合物や、下記スキーム(A−II)に示すように、第1級アミノ基を1つ有し、第3級アミノ基を1つ有するアミン1モルと化合物(1−D)1モルとを反応させることで得られる化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
上記スキーム(A−I)中、R6は独立に前記式(2)におけるR6と同義であり、R8およびR9は、それぞれ独立に前記式(4)におけるR8およびR9と同義である。
Figure 0006079016
上記スキーム(A−II)中、R6は、それぞれ独立に前記式(2)におけるR6と同義であり、R8およびR9は、それぞれ独立に前記式(4)におけるR8およびR9と同義である。
前記アミン(1−B)と化合物(1−C)および/または化合物(1−D)との反応は、例えば、これらの反応原料を溶媒(以下「溶媒(1−S)」ともいう。)中で、攪拌あるいは還流させながら行うことができる。なお、反応原料の反応系への添加順序は特に限定されない。ここで、反応温度は通常0〜150℃、好ましくは20〜130℃であり、反応時間は通常0.2〜20時間、好ましくは0.5〜15時間であり、反応圧力は例えば常圧下である。
前記溶媒(1−S)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
前記溶媒(1−S)としては、下記溶媒(F)が好ましく、必要に応じて、下記溶媒(F)と溶媒(F)とは異なる他の溶媒とを混合して用いることもできる。
前記溶媒(1−S)としては、合成反応を効率よく進めるという観点から、前記アミン(1−B)、化合物(1−C)および化合物(1−D)の合計100重量部に対して、当該溶媒は100重量部以上用いることが好ましく、150重量部以上用いることがより好ましい。溶媒(1−S)の使用量の上限は特に制限されず、例えば前記アミン(1−B)、化合物(1−C)および化合物(1−D)の合計100重量部に対して10000重量部程度である。
1.1−4 化合物(A)の含有量
本発明のインク中の化合物(A)の含有量は、該インク100重量部に対し、100重量部以下であることが好ましく、90重量部以下であることがより好ましい。本発明のインク中の化合物(A)の含有量の下限は、該インク100重量部に対し、好ましくは0.1重量部程度である。化合物(A)の含有量が前記範囲にあることで、低温硬化性に優れるインクが得られ、得られる硬化膜の熱的・機械的特性が良好となるため好ましい。
1.2 エポキシ化合物(C)
本発明のインクは、低温硬化性に優れるインクを得ることができるなどの点からエポキシ化合物(C)を含むことが好ましい。
化合物(C)としては、オキシランやオキセタンを有する化合物であれば特に限定されず、前記化合物(1−C)として挙げた化合物等を用いることができる。
本発明のインクが前記オキシランを有するモノマーの重合体、オキシランを有するモノマーと他のモノマーとの共重合体、オキセタンを有するモノマーまたはオキセタンを有するモノマーと他のモノマーとの反応生成物を含有すると、耐熱性が良好な硬化膜を形成できるため好ましい。
これらの化合物(C)の中でも、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、トリスフェノールメタン型エポキシ化合物、テトラフェニロールエタン型エポキシ化合物、N,N,N',N'−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N',N'−テトラグリシジル−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミド、3−エチル−3−オキセタンメタノールおよび前記式(C1)〜(C5)で表されるエポキシ化合物がより好ましい。
前記化合物(C)としては、N,N,N',N'−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N',N'−テトラグリシジル−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミドおよび前記式(C1)〜(C5)で表される化合物が、耐薬品性に優れた硬化膜が得られる点で特に好ましい。
本発明のインク中の化合物(C)の含有量は、化合物(A)100重量部に対し、好ましくは0〜4000重量部であり、より好ましくは50〜3800重量部であり、さらに好ましくは70〜3500重量部である。化合物(C)の含有量が前記範囲にあることで、低温硬化性に優れるインクが得られるため好ましい。
1.3 酸無水物(D)
本発明のインクは、低温硬化性に優れるインクを得ることができるなどの点から酸無水物(D)を含むことが好ましい。
酸無水物(D)は、酸無水物基を1つ有する化合物であれば特に限定はされず、前記化合物(1−D)として挙げた化合物等を用いることができる。
前記酸無水物(D)としては、得られるインクの架橋性および得られる硬化膜の耐久性が優れる点から、トリメリット酸無水物、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、アリルナジック酸無水物、4−エチニルフタル酸無水物、4−フェニルエチニルフタル酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、トリメトキシシリルプロピルサクシニックアンヒドリド、トリエトキシシリルプロピルサクシニックアンヒドリドが好ましく、トリメリット酸無水物がより好ましい。
本発明のインク中の酸無水物(D)の含有量は、化合物(A)100重量部に対し、好ましくは0〜2000重量部であり、より好ましくは1〜1000重量部であり、さらに好ましくは1〜600重量部である。酸無水物(D)の含有量が前記範囲にあることで、低温硬化性に優れるインクが得られるため好ましい。
1.4 化合物(E)
本発明のインクは、化合物(E)を含むことが好ましい。
前記化合物(E)としては、特に制限されないが、前記式(5)〜(12)で表される化合物ならびに前記式(13)および/または式(14)で表される構造単位を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好ましい。
本発明のインクが、化合物(E)を含むことにより、電気的信頼性が高く、絶縁性に優れる硬化膜を得ることができ、また、耐熱性に優れるポリイミド膜を得ることができる。
前記式(5)〜(12)中、R10は独立に炭素数2〜30の有機基である。この炭素数2〜30の有機基としては、例えば、炭素数2〜30の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜15の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜10の炭化水素基である。前記式(5)〜(12)中のR10における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が31以上の基を除く)。
前記式(5)、(6)、(9)および(10)中、R11は独立に炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(5)、(6)、(9)および(10)中のR11における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる。
前記式(7)、(8)、(13)および(14)中、R12は独立に炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(7)、(8)、(13)および(14)中のR12における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる。
前記式(9)、(10)、(13)および(14)中、R13は独立に炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数4〜30の炭化水素基である。前記式(9)、(10)、(13)および(14)中のR13における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される4価の基等が挙げられる。
下記加熱工程後に得られる硬化膜としては、熱的・電気的・機械的特性および耐薬品性に優れる点から、ポリイミド膜が好ましい。ポリイミド膜を容易に形成することができるなどの点から、前記R13としては、後述するテトラカルボン酸二無水物の残基であることが好ましい。
前記式(11)および(12)中、R14は炭素数2〜30の有機基である。この炭素数2〜30の有機基としては、例えば、炭素数2〜30の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜15の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜10の炭化水素基である。前記式(11)および(12)中のR13における有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基等が挙げられる(ただし、これらの例示中、炭素数が31以上の基を除く)。
前記式(13)および(14)中、aおよびbはそれぞれ独立に1〜1000の整数であり、好ましくは1〜800の整数であり、より好ましくは1〜650の整数である。
前記式(5)で表される化合物としては、例えば、アルコールアミン(E−B−1)1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)2モルとの反応物が挙げられる。
前記式(6)で表される化合物としては、例えば、アルコールアミン(E−B−1)1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)1モルとの反応物を脱水閉環したアルコールイミド化合物1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)1モルとの反応物が挙げられる。
前記式(7)で表される化合物としては、例えば、ジアミン(E−B−2)1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)2モルとの反応物が挙げられる。
前記式(8)で表される化合物としては、例えば、ジアミン(E−B−2)1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)2モルとの反応物を脱水閉環したイミド化合物が挙げられる。
前記式(9)で表される化合物としては、例えば、酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)1モルとアルコールアミン(E−B−1)2モルとの反応物を脱水閉環したアルコールイミド化合物1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)2モルとの反応物が挙げられる。
前記式(10)で表される化合物としては、例えば、酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)1モルとアルコールアミン(E−B−1)2モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)2モルとの反応物が挙げられる。
前記式(11)で表される化合物としては、例えば、モノアミン(E−B−3)1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)1モルとの反応物が挙げられる。
前記式(12)で表される化合物としては、例えば、モノアミン(E−B−3)1モルと酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)1モルとの反応物を脱水閉環したイミド化合物が挙げられる。
前記式(13)で表される化合物としては、例えば、ジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)との反応物;ジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)とモノアミン(E−B−3)との反応物;ジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)と酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)との反応物;およびジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)と酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)とモノアミン(E−B−3)との反応物が挙げられる。
前記式(14)で表される化合物としては、例えば、ジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)の反応物;ジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)とモノアミン(E−B−3)との反応物;ジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)と酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)との反応物;およびジアミン(E−B−2)と酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)と酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)とモノアミン(E−B−3)との反応物;
を脱水閉環したイミド化合物が挙げられる。
1.4−1 アルコールアミン(E−B−1)
前記アルコールアミン(E−B−1)としては、特に制限されないが、例えば、下記式(19)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(19)中、Rは炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(19)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される2価の基等が挙げられる。
前記式(19)で表されるアルコールアミンとしては、例えば、trans−4−アミノシクロヘキサノール、モノエタノールアミン、3−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、2−(4−アミノフェニル)エタノール、5−アミノ−1−ペンタノールが挙げられる。
これらの中でも、得られるインクの吐出性が向上する傾向があることから、trans−4−アミノシクロヘキサノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノールが好ましく、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、2−(4−アミノフェニル)エタノールが特に好ましい。
アルコールアミン(E−B−1)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.4−2 ジアミン(E−B−2)
前記ジアミン(E−B−2)としては、特に制限されず、前記アミン(1−B)で挙げた化合物等を用いることができる。
これらの中でも、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ポレアSL−100A(商品名;イハラケミカル工業(株))が好ましい。
ジアミン(E−B−2)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.4−3 モノアミン(E−B−3)
前記モノアミン(E−B−3)としては、アミノ基を1つ有する化合物であり、例えば、下記式(20)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(20)中、Rは炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(20)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基等が挙げられる。これらの基の中でも架橋性基を含む基であることが好ましい。
前記式(20)で表されるモノアミンとしては、例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジエトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルメチルジメトキシシラン、p−アミノフェニルメチルジエトキシシラン、m−アミノフェニルトリメトキシシラン、m−アミノフェニルメチルジエトキシシラン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−フルフリルアミン、チラミン、n−ブチルアミン、アニリン、3−エチニルアニリン、4−エチニルアニリン、ペンタフルオロアニリン、トリプトファン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、ヒスチジン、アラニン、アルギニン、アスパラギン、セリン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、チロシン、12−アミノラウリン酸、O−ホスホリルエタノールアミン、硫酸水素2−アミノエチル、2−アミノエタンスルホン酸が挙げられる。
これらの中でも、得られるインクの吐出性が向上する傾向があることから、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシランが好ましく、3−アミノプロピルトリエトキシシランが特に好ましい。
モノアミン(E−B−3)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.4−4 酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)
前記酸無水物基を1つ有する化合物(E−D−1)としては、特に制限されず、前記化合物(1−D)で挙げた化合物等を用いることができる。
前記化合物(E−D−1)としては、架橋性基を有する化合物が好ましい。
これらの中でも、得られるインクの架橋性および得られる硬化膜の耐久性が優れる点から、トリメリット酸無水物、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、アリルナジック酸無水物、4−エチニルフタル酸無水物、4−フェニルエチニルフタル酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、トリメトキシシリルプロピルこはく酸無水物、トリエトキシシリルプロピルこはく酸無水物が好ましい。
化合物(E−D−1)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.4−5 酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)
前記酸無水物基を2つ以上有する化合物(E−D−2)としては、特に制限されないが、例えば、酸無水物基を有するラジカル重合性モノマーと他のラジカル重合性モノマーとの共重合体、テトラカルボン酸二無水物が挙げられ、テトラカルボン酸二無水物が好ましい。
前記酸無水物基を有するラジカル重合性モノマーと他のラジカル重合性モノマーとの共重合体としては、例えば、スチレン−無水マレイン酸共重合体、メタクリル酸メチル−無水マレイン酸共重合体が挙げられる。市販品としては、例えば、商品名SMA1000(サートマー(有))、商品名SMA2000(サートマー(有))が挙げられる。
前記テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、下記式(21)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(21)中、Rは炭素数2〜100の有機基である。この炭素数2〜100の有機基としては、例えば、炭素数2〜100の炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数2〜50の炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2〜40の炭化水素基である。前記式(21)中のRにおける有機基としては、前記式(1)におけるR1で例示した有機基において、これらの基から誘導される4価の基等が挙げられる。
前記式(21)で表されるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、エタンテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、4,4’−[(イソプロピリデン)ビス(p−フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物、3,3’,4,4’−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンこはく酸二無水物および下記式1−1〜1−79で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006079016
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Figure 0006079016
前記式(1−77)中、Phはフェニル基を表す。
Figure 0006079016
これらの化合物の中でも、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2−[ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物および前記式1−5で表される化合物が、下記溶媒(F)への溶解性が高い化合物(E)が得られ、本発明のインク中における硬化膜形成成分の濃度を高濃度化することができるので好ましい。
また、本発明のインクは、用途によっては高い透明性が必要とされる。このような場合には、前記化合物(E−D−2)としては、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2−[ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、またはブタンテトラカルボン酸二無水物を用いることが特に好ましい。
化合物(E−D−2)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
1.4−6 化合物(E)の合成条件
前記化合物(E)の合成は、前記化合物(A)を合成する際の反応条件(反応温度、反応時間など)と同様の条件で行うことができる。
なお、反応物を脱水閉環する方法としては、反応物を、90〜350℃、好ましくは95〜300℃で、さらに好ましくは100℃〜280℃で加熱する方法が挙げられる。
前記化合物(E)を合成する際に用いることのできる溶媒(以下「溶媒(E−S)」ともいう。)としては、特に制限されないが、下記溶媒(F)が好ましく、必要に応じて、下記溶媒(F)と溶媒(F)とは異なる他の溶媒とを混合して用いることもできる。
溶媒(E−S)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
反応を効率よく進めるという観点から、溶媒(E−S)は、反応原料の合計100重量部に対して、100重量部以上用いることが好ましく、120重量部以上用いることが好ましい。溶媒(E−S)の使用量の上限は特に制限されず、例えば反応原料の合計100重量部に対して1000重量部程度である。
前記化合物(E)を合成する際に、反応原料として化合物(E−D−1)を用いる場合には、架橋性基を有する化合物(E−D−1)を用いることが好ましく、反応原料として用いる化合物(E−D−1)100モル%に対し、架橋性基を有する化合物(E−D−1)を50モル%以上用いることが好ましく、75モル%以上用いることがより好ましい。
また、前記化合物(E)を合成する際に、反応原料として化合物(E−B−3)を用いる場合には、架橋性基を有する化合物(E−B−3)を用いることが好ましく、反応原料として用いる化合物(E−B−3)100モル%に対し、架橋性基を有する化合物(E−B−3)を50モル%以上用いることが好ましく、75モル%以上用いることがより好ましい。
1.4−7 化合物(E)の重量平均分子量
前記化合物(E)の重量平均分子量(Mw)は、通常300〜20,000、好ましくは350〜10,000、より好ましくは400〜5,000である。
Mwが前記下限値以上である化合物(E)を用いると、下記加熱工程において、蒸発しにくく、化学的・機械的に安定な硬化膜を得ることができる。また、Mwが前記上限値以下である化合物(E)は、下記溶媒(F)に対する溶解性が良好であり、インクを低粘度化することができるので、膜厚の厚い硬化膜を容易に形成することができる。
前記化合物(E)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)により測定することができる。
例えば、
化合物(E)の合成後に得られた成分と、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)とを混合することで化合物(E)の濃度が約1重量%の溶液を調製した。
この溶液を用いて、カラムとして、東ソー(株)製カラムG4000HXL、G3000HXL、G2500HXLおよびG2000HXLの4本をこの順序に接続したものを使用し、カラム温度40℃、流速1.0ml/minの条件で、DMFを展開剤としてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めることができる。
1.4−8 化合物(E)の含有量
本発明のインク中の化合物(E)の含有量は、化合物(A)100重量部に対し、好ましくは0〜2000重量部であり、より好ましくは100〜2000重量部であり、さらに好ましくは500〜1500重量部である。化合物(E)の含有量が前記範囲にあることで、絶縁性等の電気的信頼性に優れる硬化膜が得られるため好ましい。
1.5 溶媒(F)
本発明のインクは、前記化合物(A)、ならびに、必要により、化合物(C)、化合物(D)、化合物(E)、界面活性剤および/または添加剤を溶媒(F)に溶解することで得られるインクが好ましい。
したがって、前記溶媒(F)は、前記化合物(A)を溶解することができる溶媒であれば特に制限されないが、吐出性に優れるインクが得られ、膜厚の厚い硬化膜を容易に形成できるなどの点から、化合物(A)および化合物(C)〜(E)を溶解することができる溶媒が好ましく、化合物(A)〜(E)および界面活性剤を溶解することができる溶媒がより好ましい。
また、単独では前記化合物(A)などを溶解しない溶媒であっても、他の溶媒と混合することによって前記化合物(A)などを溶解することができる混合溶媒となれば、当該溶媒も溶媒(F)として用いることが可能である。
プリンターヘッドノズルの目詰まりや、硬化膜を形成する際のインクの乾燥速度を考慮すると、前記溶媒(F)の沸点は100〜300℃であることが好ましく、150〜250℃であることがより好ましい。
前記溶媒(F)としては、例えば、エタノール、乳酸エチル、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、シクロヘキサノン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、γ−ブチロラクトン、アニソール、安息香酸メチル、安息香酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラメチレングリコールモノビニルエーテル、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルプロピオンアミド、N,N,N’,N’−テトラメチル尿素、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1−エチル−2−ピロリドン、1−ブチル−2−ピロリドン、1−ビニル−2−ピロリドン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリドン、1−アセチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチル−ε−カプロラクタム、およびカルバミド酸エステルが挙げられる。
これらの溶媒の中でも、例えばインクジェットヘッドの耐久性向上の観点から、エタノール、乳酸エチル、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、シクロヘキサノン、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテルおよびγ―ブチロラクトンから選択される少なくとも1種が好ましい。
溶媒(F)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
溶媒(F)は、本発明のインク中の固形分濃度が、好ましくは20〜80重量%、より好ましくは20〜60重量%、特に好ましくは30〜50重量%となる量で使用することが好ましい。
1.6 界面活性剤
本発明のインクは、界面活性剤を含むことが好ましい。
前記界面活性剤としては、インクの表面張力の調節、塗布性を向上できる点から、フッ素系界面活性剤、アクリル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤が好ましい。
アクリル系界面活性剤および/またはシリコーン系界面活性剤を含むインクを用いると、パターン性に優れる硬化膜を得ることができる傾向がある。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、商品名「R−08」、「F−472SF」、「R−30」、「BL−20」、「R−61」、「R−90」、「F−114」、「F−410」、「F−493」、「F−494」、「F−443」、「F−444」、「F−445」、「F−446」、「F−470」、「F−471」、「F−474」、「F−475」、「F−477」、「F−478」、「F−479」、「F−480SF」、「F−482」、「F−483」、「F−484」、「F−486」、「F−487」、「F−489」、「F−1720」、「F−178K」、「ESM−1」、「MCF−350SF」、「TF−2066」、「F−472SF」、「TF−1366」、「TF−1367」、「F−552」、「F−553」、「F−554」、「TF−1425」、「TF−1437」、「TF−1507」、「F−1535」(DIC(株)、メガファックシリーズ);商品名「DFX−18」、「フタージェント250」、「フタージェント251」、「FTX−208G」、「FTX−218G」、「FTX−240G」、[FTX−212P]、「FTX−220P」、「FTX−228P」、「FTX−218GL」、「FTX−206D」、「FTX−218」、「FTX−220D」、「FTX−230D」、「FTX−240D」、[FTX−750LL]、「FTX−730LS」、「FTX−730LM」、「FTX−730LL」、「FTX−710LL」、「FTX−750FM」、「FTX−730FS」、「FTX−730FM」、「FTX−730FL」、「フタージェント212D」、「フタージェント710FL」、「フタージェント730FM」、「FTX−209F」、「FTX−213F」、「FTX−233F」、「フタージェント222F」、「フタージェント245F」((株)ネオス、フタージェントシリーズ)が挙げられる。
これらの中でも、商品名「R−08」、「F−472SF」、「R−30」、「F−477」、「F−479」、「TF−1366」、「TF−1367」、「TF−1425」、「DFX−18」、「FTX−208G」、「FTX−218G」、「FTX−240G」、[FTX−212P]、「FTX−220P」、「FTX−228P」、「FTX−218GL」「フタージェント710FL」、「フタージェント730FM」、「FTX−209F」、「フタージェント222F」、「フタージェント245F」が好ましい。
アクリル系界面活性剤としては、例えば、商品名「BYK−354」、「BYK−358」、「BYK−361N」(ビック・ケミー(株))が挙げられる。これらの中でも、商品名「BYK−361N」が好ましい。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、商品名「FM−3306」、「FM−3311」、「FM−3321」、「FM−3325」、「FM−4411」、「FM−4421」、「FM−4425」、「FM−7711」、「FM−7721」、「FM−7725」、「FM−0411」、「FM−0421」、「FM−0425」、「FM−DA11」、「FM−DA21」、「FM−DA26」、「FM−0711」、「FM−0721」、「FM−0725」、「TM−0701」、「TM−0701T」(JNC(株));商品名「BYK−300」、「BYK−306」、「BYK−335」、「BYK−310」、「BYK−341」、「BYK−344」、「BYK−370」(ビック・ケミー(株))が挙げられる。
さらに、シリコーン系界面活性剤としては、例えば、「FM−3306」、「FM−3311」、「FM−3321」および「FM−3325」から選択される化合物と前記酸無水物基を1つ有する化合物との反応生成物、「FM−3306」、「FM−3311」、「FM−3321」および「FM−3325」から選択される化合物と前記酸無水物基を2つ以上有する化合物と前記モノアミンとの反応生成物、「FM−3306」、「FM−3311」、「FM−3321」および「FM−3325」から選択される化合物と前記酸無水物基を2つ以上有する化合物との反応生成物、前記式(1−76)で表される化合物と前記モノアミンとの反応生成物、前記式(1−76)で表される化合物と前記ジアミンと前記モノアミンとの反応生成物、および、前記式(1−76)で表される化合物と前記ジアミンとの反応性生物が挙げられる。
これらの中でも、商品名「FM−3306」、「FM−3311」、「FM−3321」、「FM−3325」、「FM−4411」、「FM−7711」「FM−0411」、「FM−DA11」、「FM−0711」、「FM−3311」と前記酸無水物基を1つ有する化合物との反応生成物、および「FM−3311」と前記酸無水物基を2つ以上有する化合物と前記モノアミンとの反応生成物が好ましい。
界面活性剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
界面活性剤を用いる場合、本発明のインク中の界面活性剤の含有量は、該インク全重量に対して0.00001重量%以上、臨界ミセル濃度以下が好ましく、0.001重量%以上、臨界ミセル濃度以下がより好ましく、0.01重量%以上、臨界ミセル濃度以下がさらに好ましい。界面活性剤の含有量の上限値は、臨界ミセル濃度未満であることが特に好ましく、具体的には1重量%程度が好ましい。
「臨界ミセル濃度」とは、界面活性剤が、インク中でミセルを形成し始める濃度のことである。したがって、臨界ミセル濃度未満では界面活性剤はインク中でミセルを形成しておらず、臨界ミセル濃度を超えると界面活性剤はインク中でミセルを形成する。
インク中の界面活性剤の含有濃度が臨界ミセル濃度に達すると、インク中の界面活性剤の含有濃度を増加させてもインクの表面張力の低下がほとんど起こらなくなる。この現象を利用して、界面活性剤の含有濃度と表面張力との関係から臨界ミセル濃度を決定することができる。
また、インク中の界面活性剤が臨界ミセル濃度未満であることの確認は、インク中にさらに同種の界面活性剤を添加することにより確認することができる。すなわち、インク中に同種の界面活性剤をさらに添加することにより、添加前と比べて表面張力の低下が起これば、添加前のインク中の界面活性剤の含有濃度が臨界ミセル濃度未満であると判断することができる。
臨界ミセル濃度は、上記のようにインクの表面張力を利用して測定する以外に、電気伝導法、粘度法、色素法、光散乱法などによって測定することができるが、表面張力を利用する方法が最も一般的で簡便なため好ましい。
また、インクにおけるミセル形成の有無は、上述したように、インクに含有される界面活性剤と同種の界面活性剤をインク中にさらに添加して、界面活性剤の添加の前後の表面張力を測定することにより確認することができる。すわなち、同種の界面活性剤を添加して、インク中の界面活性剤の含有濃度を増加させた際に、インクの表面張力が低下した場合、同種の界面活性剤を添加する前のインクは、界面活性剤によるミセルを形成していないと判断できる。当該方法以外に、動的光散乱法、ゼータ電位測定法、小角中性子散乱法、広角X線散乱法、小角X線散乱法、透過型電子顕微鏡などによってもインク中のミセル形成の有無を確認することができる。
1.7 添加剤
本発明のインクは、目的とする特性に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で添加剤を含んでもよい。
添加剤としては、例えば、アクリル樹脂、重合性モノマー、ポリアミド、ポリエステル、帯電防止剤、カップリング剤、硬化剤(例:エポキシ硬化剤、アルケニル置換ナジイミドの硬化剤)、着色剤、シロキサンポリマー、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、水溶性ポリマーが挙げられる。
1.7.1 アクリル樹脂
前記アクリル樹脂としては、アクリロイル基および/またはメタクリロイル基を有するモノマーの単独または共重合体であれば特に限定されない。
アクリル樹脂としては、例えば、ヒドロキシル基を有する単官能(メタ)アクリレート、ヒドロキシル基を有しない単官能(メタ)アクリレート、二官能(メタ)アクリレートまたは三官能以上の多官能(メタ)アクリレートの単独重合体、これら(メタ)アクリレートの共重合体およびこれら(メタ)アクリレートとその他のモノマーとの共重合体が挙げられる。
アクリル樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートの両者または一方を示す。
また、重合性を有する基の数が1つである場合を単官能、2つある場合を二官能と表現する。三官能や多官能の意味も、重合性基の数に基づく表現である。
ヒドロキシル基を有する単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、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、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、グリセロールモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でも、柔軟な硬化膜が得られる点から、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートが好ましい。
ヒドロキシル基を有しない単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、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、(メタ)アクリルアミド、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ポリメチルメタクリレートマクロモノマー、N−アクリロイルモルホリン、5−テトラヒドロフルフリルオキシカルボニルペンチル(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールのエチレンオキシド付加物の(メタ)アクリレート、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、ケイ皮酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、コハク酸モノ[2−(メタ)アクリロイロキシエチル]、マレイン酸モノ[2−(メタ)アクリロイロキシエチル]、シクロヘキセン−3,4−ジカルボン酸モノ[2−(メタ)アクリロイロキシエチル]が挙げられる。
二官能(メタ)アクリレートの具体例としては、ビスフェノールFエチレンオキシド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキシド変性ジ(メタ)アクリレート、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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(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、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、1,4−ブタンジオールジ(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、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−ビス((メタ)アクリロイルオキシ)デカン、1,4−シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、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)アクリレートが挙げられる。
三官能以上の多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性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、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(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、ペンタエリスリトールテトラ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸トリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレート、ウレタン(メタ)アクリレートが挙げられる。
前記その他のモノマーとしては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロルメチルスチレン、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、ビニルトルエン、ポリスチレンマクロモノマーが挙げられる。
アクリル樹脂を用いる場合、本発明のインク中のアクリル樹脂の濃度は特に限定されないが、0.1〜20重量%が好ましく、1〜10重量%がさらに好ましい。このような濃度範囲であると、得られる硬化膜の耐熱性、耐薬品性および平坦性が良好となる。
1.7.2 重合性モノマー
前記重合性モノマーとしては、例えば、ヒドロキシル基を有する単官能(メタ)アクリレート、ヒドロキシル基を有しない単官能(メタ)アクリレート、二官能(メタ)アクリレート、三官能以上の多官能(メタ)アクリレート、その他のモノマーが挙げられ、その具体例は上述のアクリル樹脂の説明において記載したとおりである。
重合性モノマーは、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
重合性モノマーを用いる場合、本発明のインク中の重合性モノマーの含有量は、該インク100重量%に対して0.1〜20重量%が好ましく、1〜10重量%がさらに好ましい。重合性モノマーの含有量が前記範囲にあると、得られる硬化膜の耐熱性、耐薬品性および平坦性が良好となる。
1.7.3 帯電防止剤
前記帯電防止剤は、本発明のインクや得られる硬化膜の帯電を防止するために使用することができる。帯電防止剤としては、例えば、酸化錫、酸化錫・酸化アンチモン複合酸化物、酸化錫・酸化インジウム複合酸化物などの金属酸化物;四級アンモニウム塩が挙げられる。
帯電防止剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
帯電防止剤は、例えば、帯電防止剤を除いたインク100重量部に対して、0.01〜1重量部の範囲で添加して用いることができる。
1.7.4 カップリング剤
前記カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、トリアルコキシシラン化合物、ジアルコキシシラン化合物が挙げられる。好ましいシランカップリング剤としては、例えば、γ−ビニルプロピルトリメトキシシラン、γ−ビニルプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−アミノエチル−γ−イミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトジエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
特に好ましいシランカップリング剤としては、例えば、γ−ビニルプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
カップリング剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
カップリング剤は、例えば、カップリング剤を除いたインク100重量部に対して、0.01〜3重量部の範囲で添加して用いることができる。
1.7.5 エポキシ硬化剤
エポキシ硬化剤としては、例えば、有機酸ジヒドラジド化合物、イミダゾールおよびその誘導体、ジシアンジアミド、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物が挙げられる。さらに具体的には、ジシアンジアミドなどのジシアンジアミド類;アジピン酸ジヒドラジド、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントインなどの有機酸ジヒドラジド;2,4−ジアミノ−6−[2’−エチルイミダゾリル−(1’)]−エチルトリアジン、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール誘導体等が挙げられる。
エポキシ硬化剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
エポキシ硬化剤は、例えば、エポキシ硬化剤を除いたインク100重量部に対して、0.2〜5重量部の範囲で添加して用いることができる。
1.7.6 アルケニル置換ナジイミドの硬化剤
本発明のインク中にアルケニル置換ナジイミドが含まれる時は、本発明のインクは、アルケニル置換ナジイミドの硬化剤を含んでもよい。
アルケニル置換ナジイミドの硬化剤として、例えば、アゾビス系の化合物および酸を発生する化合物が挙げられ、アゾビス系の化合物が好ましい。これらの硬化剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
アゾビス系の化合物としては、例えば、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、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(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(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルが挙げられる。これらの中でも、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(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)が好ましい。
本発明のインク中に、アルケニル置換ナジイミドとともにアゾビス系の化合物が含有されると、塗膜乾燥時のタック性がなく、ハンドリング性に優れるため好ましい。
1.7.7 着色剤
前記着色剤としては、有機系着色剤および無機系着色剤が挙げられ、カラーインクには高い色純度、耐薬品性および耐熱性が求められることから、色純度、耐薬品性および耐熱性に優れる有機染料、無機顔料が好ましい。
有機顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック7などのカラーインデックス番号が付けられている顔料、spilon blue GNH(商品名;保土谷化学工業(株))が挙げられる。
有機顔料は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
有機染料としては、例えば、disperse black9、disperse black3(以上商品名、アルドリッチジャパン(株))が挙げられる。
有機染料は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
無機顔料としては、例えば、酸化チタン、チタンブラック、カーボンブラックなどが挙げられる。無機顔料は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
前記着色剤としては、市販品を用いてもよい。
着色剤を用いる場合、本発明のインク中の着色剤の含有量は、該インク100重量%に対して0.01〜5重量%が好ましく、0.05〜1重量%がさらに好ましい。
1.7.8 シロキサンポリマー
シロキサンポリマーとしては、シラン混合物を加水分解および縮合させることによって得られるものであれば特に限定されない。
シロキサンポリマーとしては、例えば、下記式(Si−1)で表される1官能シラン、下記式(Si−2)で表される2官能シラン、および下記式(Si−3)で表される3官能シランを含有する成分、および/または下記式(Si−4)で表される4官能シランを少なくとも一種含む成分を加水分解および縮合させることによって得られるシロキサンポリマーが挙げられる。
Figure 0006079016
前記式(Si−1)〜(Si−3)中、Rはそれぞれ独立して、水素、任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1〜10のアルキル、任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数6〜10のアリール、または任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数2〜10のアルケニルであり、式(Si−1)〜(Si−4)中、R’はそれぞれ独立して、加水分解性基である。加水分解性基としては、例えばアルコキシ、塩素原子が挙げられる。
1.7.8.1−1 式(Si−1)で表される1官能シラン
前記式(Si−1)で表される1官能シランとしては、例えば、トリメチルメトキシシランおよびトリメチルエトキシシランが挙げられる。
1.7.8.1−2 式(Si−2)で表される2官能シラン
前記式(Si−2)で表される2官能シランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランおよびメチルフェニルジエトキシシランが挙げられる。
1.7.8.1−3 式(Si−3)で表される3官能シラン
前記式(Si−3)で表される3官能シランとしては、例えば、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシフェニルシラン、トリエトキシメチルシランおよびトリエトキシフェニルシランが挙げられる。
1.7.8.1−4 式(Si−4)で表される4官能シラン
前記式(Si−4)で表される4官能シランとしては、例えば、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランが挙げられる。
1.7.8.2 シロキサンポリマーの合成方法
シロキサンポリマーは、例えば、前記式(Si−1)で表される1官能シラン、式(Si−2)で表される2官能シラン、式(Si−3)で表される3官能シラン、式(Si−4)で表される4官能シランを少なくとも1種含有する成分を加水分解および縮合させることによって得られる。
前記加水分解を行う際には水と、酸あるいは塩基触媒とを用いることができる。
酸触媒としては、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ酸、ホウ酸、リン酸、陽イオン交換樹脂等が挙げられ、また塩基触媒としてはアンモニア、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、陰イオン交換樹脂等が挙げられる。
加水分解および縮合の反応温度は特に限定されないが、通常50℃〜150℃の範囲である。反応時間も特に限定されないが、通常1〜48時間の範囲である。また、当該反応は、加圧、減圧または大気圧のいずれの圧力下でも行うことができる。
反応後は、シロキサンポリマーを安定化させるために、留去により低分子量成分を除去することが好ましい。留去は減圧下でも常圧下でも可能で、常圧で行う場合は留去温度は通常100℃〜200℃程度である。
上記加水分解および縮合反応に使用できる溶剤は、前記シラン類および生成するシロキサンポリマーを溶解する溶剤が好ましい。前記溶剤は一種でも二種以上の混合溶剤であってもよい。当該溶剤としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、アセトン、2−ブタノン、酢酸エチル、酢酸プロピル、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジオキサン、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等が挙げられる。
1.8.インクの調製方法
本発明のインクは、化合物(A)、および必要により化合物(C)、酸無水物(D)、化合物(E)、溶媒(F)、界面活性剤および/または添加剤などを均一に混合することによって、調製することができる。
また、本発明のインクは、化合物(A)や化合物(E)の合成時に得られた反応溶液をそのまま、必要に応じて化合物(C)、酸無水物(D)、溶媒(F)、界面活性剤および/または添加剤などと均一に混合することによって、調製することもできる。
本発明のインクでは、粘度・表面張力・溶媒の沸点などの様々なパラメータをインクジェット印刷用に最適化することができる。
本発明のインクは、低温硬化性に優れ、良好なインクジェット印刷性(例えば描画性、厚膜形成性)を示し、保存安定性にも優れ、また、熱的・電気的・機械的特性および耐薬品性が良好で各種支持体に対する密着性にも優れた硬化膜を形成できる。
1.9 インクの粘度
常温(25℃)でインクの吐出を行う場合は、本発明のインクの粘度は、好ましくは1〜50mPa・sであり、より好ましくは5〜30mPa・sであり、さらに好ましくは6〜20mPa・sである。吐出時の粘度が前記範囲にあると、ジェッティング精度が向上する。粘度が前記上限値以下であると、吐出不良が起こりにくい。
インクジェットヘッドを加熱してインクを吐出する場合は、本発明のインクの加熱温度(好ましくは30〜80℃)における粘度は、好ましくは1〜50mPa・sであり、より好ましくは5〜30mPa・sであり、さらに好ましくは6〜20mPa・sである。加熱温度における粘度が前記上限値以下であると、吐出不良が起こりにくい。
2. 硬化膜
本発明の硬化膜は、上述の本発明のインクから製造される。この硬化膜としてはポリイミド膜が好ましい。本発明の硬化膜は、熱的・電気的・機械的特性および耐薬品性が良好であり、例えば耐熱性および電気絶縁性に優れた絶縁膜であり、各種支持体に対する密着性にも優れ、電子部品の信頼性、歩留まりを向上させることができる。
本発明のインクによれば、上述のようにインクの粘度を、吐出性に優れる前記範囲に保ったまま、インク中の固形分濃度を高く設定できる。このため、本発明では1回のジェッティングで従来のインクから得られる硬化膜の膜厚よりも厚くすることが可能であり、厚みが通常1μm以上、好ましくは1〜5μmの硬化膜を得ることができる。例えば10μm程度の厚い絶縁膜を形成する場合、本発明のインクを用いることにより、従来のインクよりも重ね塗りの回数が少なくても当該膜厚の絶縁膜を形成することができ、絶縁膜の製造工程を短縮することができる。
2.1 硬化膜の製造方法
本発明の硬化膜は、特に制限されないが、好ましくは、本発明のインクをインクジェット法によって支持体上に塗布して塗膜を形成する工程(塗膜形成工程)、および前記塗膜を加熱処理して硬化膜を形成する工程(加熱工程)を有する方法で製造される硬化膜が好ましい。この方法では、本発明のインクを支持体上に塗布する前に、支持体を表面処理する工程(表面処理工程)を設け、前記表面処理された支持体上に本発明のインクを塗布して塗膜を形成することが好ましい。
塗膜がパターン状に形成されている場合には、硬化膜もパターン状に形成される。本明細書では、特に言及のない限り、「硬化膜」はパターン状の硬化膜を含む。
パターン状の硬化膜を製造する場合、本発明ではインクジェット法により必要な部分のみにインクを吐出すればよいため、インクの使用量は従来の塗布方法に比べて圧倒的に少なく、また、フォトマスク等を使用する必要もない。このため、本発明によれば、多種多様の硬化膜を大量に生産可能であり、また、これらの硬化膜の製造に要する工程数が少ない。
このように製造された硬化膜は、所望の用途や用いる支持体に応じ、支持体から剥離して用いてもよく、支持体から剥離せずにそのまま用いてもよい。
2.1−1 表面処理工程
前記表面処理工程を含むことで、支持体との密着性に優れる硬化膜を得ることができる。前記表面処理としては、例えば、シランカップリング剤処理、UVオゾンアッシング処理、プラズマ処理、アルカリエッチング処理、酸エッチング処理、プライマー処理が挙げられる。
前記支持体としては、例えば、FR−1、FR−3、FR−4、CEM−3、E668などの各種規格に適合する、ガラスエポキシ支持体;ガラスコンポジット支持体;紙フェノール支持体;紙エポキシ支持体;グリーンエポキシ支持体;ビスマレイミドトリアジン(BT)レジン支持体;銅、黄銅、リン青銅、ベリリウム銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、スズ、クロム、ステンレスなどの金属からなる支持体(これらの金属からなる層を表面に有する支持体であってもよい);酸化アルミニウム(アルミナ)、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、ジルコニウムのケイ酸塩(ジルコン)、酸化マグネシウム(マグネシア)、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛(PT)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、硫化カドニウム、硫化モリブデン、酸化ベリリウム(ベリリア)、酸化ケイ素(シリカ)、炭化ケイ素(シリコンカーバイト)、窒化ケイ素(シリコンナイトライド)、窒化ホウ素(ボロンナイトライド)、酸化亜鉛、ムライト、フェライト、ステアタイト、ホルステライト、スピネル、スポジュメンなどの無機物からなる支持体(これらの無機物からなる層を表面に有する支持体であってもよい);PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PCT(ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、テフロン(登録商標)、熱可塑性エラストマー、液晶ポリマーなどの樹脂からなる支持体(これらの樹脂からなる層を表面に有する支持体であってもよい);シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などの半導体支持体;ガラス支持体;酸化スズ、酸化亜鉛、ITO(酸化インジウムスズ)、ATO(酸化アンチモンスズ)などの電極材料(配線)が表面に形成された支持体;αGEL(アルファゲル)、βGEL(ベータゲル)、θGEL(シータゲル)、γGEL(ガンマゲル)(以上、(株)タイカの登録商標)などのゲルシートが挙げられる。
本発明のインクは、低温硬化可能であるため、従来のインクを用いる場合に比べ、支持体の選択の余地が広く、支持体として、導電材料からなる配線を有する支持体を用いた場合であっても、その導電性等の電気的特性などを損なうことなく支持体上に硬化膜を形成することができる。
2.1−2 塗膜形成工程
前記インクジェット法としては、インクの吐出方法により各種のタイプが挙げられ、例えば、圧電素子型、バブルジェット(登録商標)型、連続噴射型、静電誘導型の吐出方法が挙げられる。
本発明のインクは、含有成分を適正に選択することにより、様々な方法で吐出が可能であり、予め定められたパターン状に塗布することができる。
本発明のインクを用いて塗布を行う際の好ましい吐出方法は、圧電素子型の吐出方法である。
前記インクジェット法に用いられるインクジェット塗布装置としては、インクジェットヘッドとインク収容部とが別体となった構成の装置に限らず、それらが分離不能に一体になった構成の装置を用いてもよい。また、インク収容部は、塗布ヘッドに対して、分離可能または分離不能に一体化されてキャリッジに搭載されるものでもよく、装置の固定部位に設けられてもよい。後者の場合、インク供給部材、例えばチューブを介して塗布ヘッドにインクを供給する形態のものでもよい。
また、インクジェットヘッドに対して、好ましい負圧を作用させるための構成をインクタンクに設ける場合には、インクタンクのインク収容部に吸収体を配置した形態、あるいは可撓性のインク収容袋と、これに対しその内容積を拡張する方向の付勢力を作用させるバネ部とを有した形態などを採用することができる。
前記塗布装置は、シリアルプリンタであってもよく、塗布媒体の全幅に対応した範囲にわたって塗布素子を整列させてなるラインプリンタであってもよい。
前記インクジェット法によって、本発明のインクを支持体上に塗布した後、ホットプレートまたはオーブンなどを用いて、インクを乾燥させる(溶媒を除去する)ことにより、塗膜を形成することができる。
前記インクを乾燥させるには、インクの含有成分の種類および配合割合等によって異なるが、通常70〜120℃で、オーブンを用いた場合には5〜15分間、ホットプレートを用いた場合には1〜5分間加熱すればよい。
2.1−3 加熱工程
前記加熱処理は例えばホットプレートまたはオーブンを用いて行い、これにより、支持体上の全面または所定の部分(パターン状(例えばライン状))に硬化膜が形成される。また、硬化膜の形成には、加熱処理と併せて、必要により、UV処理、イオンビーム、電子線、ガンマ線、赤外線などの処理を用いてもよい。
前記加熱工程は、好ましくは100〜180℃、より好ましくは110〜150℃で行う。
通常ポリアミド酸を硬化(イミド化)するためには、180〜350℃、好ましくは180〜300℃での加熱処理が必要である。しかし、本発明のインクは、前記化合物(A)を含んでなるため低温硬化可能であり、特に、前記化合物(A)、化合物(C)および酸無水物(D)を含むインクは、加熱処理中にイミド化が進行し、同時に化合物(A)あるいは化合物(E)のカルボン酸残基と化合物(C)が反応することにより、硬化膜が得られるため、上記温度での塗膜の硬化が可能である。
加熱時間は、例えば、オーブンを用いた場合には30〜120分であり、ホットプレートを用いた場合には5〜90分である。
3. 電子材料用基板
本発明の電子材料用基板は、上述の硬化膜を有する。本発明の電子材料用基板としては、フィルム基板、半導体ウェハ基板などが挙げられる。
前記フィルム基板としては、例えば、インクジェット法などにより予め配線が形成されたポリイミドフィルムなどのフィルム状の支持体上に、本発明のインクをインクジェット法によって全面または所定のパターン状(ライン状等)に塗布して塗膜を形成し、その後、当該塗膜を乾燥・加熱することによって、得られる基板が挙げられる。
4. 電子部品
本発明の電子部品は、上述の基板を有する。
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例で用いる成分の名称を略号で示す。以下の記述にはこの略号を使用する。
・BAPP:2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
・SL−100A:ポレアSL−100A(イハラケミカル工業(株))
・3,3’−DDS:3,3’−ジアミノジフェニルスルホン
・DB3:disperse black3(アルドリッチジャパン(株))
・TAP:N−(3−アミノプロピル)ジエタノールアミン
・AEE:2−(2−アミノエトキシ)エタノール
・APE−OH:2−(4−アミノフェニル)エタノール
・S510:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
・GPAI:N−グリシジルフタルイミド
・OXT101:3−エチル−3−オキセタンメタノール
・ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物
・TMA:トリメリット酸無水物
・TESA:トリエトキシシリルプロピルサクシニックアンヒドリド
・MA:マレイン酸無水物
・VG3101L:TECHMORE VG3101L(三井化学(株))
・EDM:ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
・NMP:N−メチル−2−ピロリドン
・EtOH:エタノール
・PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
OXT101+MAの合成
OXT101(6.507g)、EDM(18g)およびMA(5.493g)をスクリュー管瓶に入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌し、均一な溶液を得た。この溶液をOXT101+MAとした(反応生成物の濃度は40重量%である)。
イミド化合物1の合成
窒素でシールされている300mlナスフラスコにODPA(26.82g)とEtOH(45g)とを入れ、該フラスコを氷浴で冷却しながらフラスコの内温が4℃になるまで攪拌した。氷浴したままAEE(18.18g)をフラスコの内温が35℃を超えないように入れて、3時間攪拌した。その後フラスコを氷浴から取り出し、100℃のオイルバスにつけ、リフラックスを3時間行った。その後、EtOHを常圧蒸留し、濃縮した。冷却後にアセトンを200ml加えて一晩冷却後、沈殿物を吸引ろ過で漉し取り、ろ物(化合物)を取得した。この化合物をイミド化合物1とした。
イミド化合物2の合成
窒素でシールされている300mlナスフラスコにODPA(11.94g)とNMP(67.5g)を入れ、該フラスコを氷浴で冷却しながらフラスコの内温が4℃になるまで攪拌した。氷浴したままAPE−OH(10.74g)をフラスコの内温が35℃を超えないように入れて、3時間攪拌した。その後フラスコを氷浴から取り出し、100℃のオイルバスにつけ、リフラックスを3時間行ったところ、白色沈殿が生じた。冷却後にアセトンを200ml加えて一晩冷却後、沈殿物を吸引ろ過で漉し取り、ろ物(化合物)を取得した。この化合物をイミド化合物2とした。
FM3311/MA溶液の作製
FM3311(JNC(株))(3.344g)とEDM(16g)とをスクリュー管瓶に入れた後、さらにMA(0.6559g)を入れて反応させたところ、均一なアミド酸溶液が得られた。この溶液をFM3311/MA溶液とした。
化合物(A)の合成
以下合成例1〜5、12および13により化合物(A)を合成した。
[合成例1]
スクリュー管瓶にBAPP(3.7652g)とEDM(21g)とを入れ、溶解するまで攪拌後、MA(0.8994g)を入れて3時間攪拌した。その後S510(4.3354g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−1とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例2]
スクリュー管瓶にSL−100A(6.16g)とEDM(21g)を入れ、溶解するまで攪拌後、MA(0.4879g)を入れて3時間攪拌した。その後S510(2.352g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−2とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例3]
スクリュー管瓶にDB3(3.353g)とEDM(24g)を入れ、溶解するまで攪拌後、TESA(2.647g)を入れて3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−3とした(反応生成物の濃度は20重量%である)。
[合成例4]
スクリュー管瓶にBAPP(4.038g)とEDM(21g)を入れ、溶解するまで攪拌後、MA(0.964g)を入れて3時間攪拌した。その後GPAI(3.997g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−4とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例5]
スクリュー管瓶にBAPP(3.231g)とEDM(21g)を入れ、溶解するまで攪拌後、TESA(2.396g)を入れて3時間攪拌した。その後OXT101+MA(3.373g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−5とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
なお、前記OXT101+MAの配合量(g)、および、表1中のOXT101+MAの配合量(g)は、OXT101+MA中の反応生成物の濃度から計算した反応生成物の量である。
[合成例12]
スクリュー管瓶に3,3’−DDS(2.828g)とEDM(18g)を入れ、溶解するまで攪拌後、TMA(1.094g)を入れて3時間攪拌した。その後S510(8.076g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−6とした(反応生成物の濃度は40重量%である)。
[合成例13]
スクリュー管瓶にTAP(4.171g)とEDM(9g)、PGME(9g)を入れ、溶解するまで攪拌後、TESA(7.828g)を入れて3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液を化合物A−7とした(反応生成物の濃度は40重量%である)。
化合物(E)の合成
以下合成例6〜11により化合物(E)を合成した。
なお、以下合成例6〜11により得られた化合物E−1〜E−6の重量平均分子量を以下のようにして測定した。
化合物(E)を含む溶液に、化合物(E)の濃度が約1重量%となるようにN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を加え、溶液を調製した。得られた溶液を、GPC装置:日本分光(株)製、JASCO GULLIVER 1500(インテリジェント示差屈折率計RI−1530)を用いて、DMFを展開剤としてGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。カラムは、東ソー(株)製カラムG4000HXL、G3000HXL、G2500HXLおよびG2000HXLの4本をこの順序に接続したものを使用し、カラム温度40℃、流速1.0ml/minの条件で測定した。
[合成例6]
スクリュー管瓶にAEE(2.393g)とEDM(21g)を入れ、さらにMA(2.232g)を入れて3時間攪拌した。その後TMA(4.374g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液をアミド酸化合物E−1とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例7]
スクリュー管瓶にAEE(4.188g)とEDM(21g)とを入れ、さらにMA(3.906g)を入れて3時間攪拌した。その後MA(3.906g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液をアミド酸化合物E−2とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例8]
スクリュー管瓶にSL−100A(10.36g)とEDM(21g)とを入れ、さらにMA(1.641g)を入れて3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液をアミド酸化合物E−3とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例9]
スクリュー管瓶にSL−100A(9.72g)とEDM(21g)とを入れ、さらにMA(0.77g)とTMA(1.51g)とを入れて3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液をアミド酸化合物E−4とした(反応生成物の濃度は30重量%である)。
[合成例10]
スクリュー管瓶にイミド化合物1(10.68g)とEDM(15g)とを入れ、さらにMA(4.32g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液をイミド化合物E−5とした(反応生成物の濃度は50重量%である)。
[合成例11]
スクリュー管瓶にイミド化合物2(8.838g)とNMP(18g)とを入れ、さらにMA(3.862g)を入れて110℃のホットスターラー上で3時間攪拌したところ均一な溶液が作製された。この溶液をイミド化合物E−6とした(反応生成物の濃度は40重量%である)。
Figure 0006079016
〔インクの調製〕
[実施例1]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−1、VG3101L、TMA、EDM、アミド酸化合物E−1、およびアミド酸化合物E−2をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク1を得た。
[実施例2]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−2、VG3101L、TMA、EDM、イミド化合物E−5、アミド酸化合物E−3、およびアミド酸化合物E−4をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク2を得た。
[実施例3]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−3、VG3101L、TMA、EDM、およびイミド化合物E−5をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク3を得た。
[実施例4]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−4、VG3101L、TMA、EDM、およびイミド化合物E−5をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク4を得た。
[実施例5]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−5、VG3101L、TMA、EDM、およびイミド化合物E−5をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク5を得た。
[実施例6]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−2、VG3101L、TMA、EDM、NMP、およびイミド化合物E−6をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク6を得た。
[実施例7]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−6、VG3101L、EDMをスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク7を得た。
[実施例8]
表2に記載の配合量(重量(g))となるように化合物A−7、VG3101L、EDMをスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク8を得た。
[比較例1]
表3に記載の配合量(重量(g))となるようにVG3101L、TMA、EDM、およびイミド化合物E−5をスクリュー管瓶に入れて、攪拌し、均一な溶液を得た。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク9を得た。
[比較例2]
表3に記載の配合量(重量(g))となるようにEDM、ジシアンジアミド、VG3101L、TMA、およびアミド酸化合物E−1をこの順にスクリュー管瓶に入れて、攪拌したところ、VG3101Lを入れたところで沈殿物が生じた。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク10を得た。
[比較例3]
表3に記載の配合量(重量(g))となるようにEDM、4−ベンジルピペリジン、VG3101L、TMA、およびアミド酸化合物E−1をこの順にスクリュー管瓶に入れて、攪拌したところ、VG3101Lを入れたところで沈殿が生じた。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク11を得た。
[比較例4]
表3に記載の配合量(重量(g))となるようにEDM、VG3101L、およびTMAをこの順にスクリュー管瓶に入れて攪拌した。その後FM3311/MA溶液(0.01g)を加えて、インク12を得た。
〔硬化膜の形成〕
塗布装置として、インクジェット塗布装置DMP−2831(FUJIFILM Dimatix社)を用い、実施例および比較例で得られたインク1〜9および12を用いて、0.75mm厚のガラス支持体上に長さ5cmのライン塗布を常温(25℃)で行った(塗布条件:ドットピッチ;25μm、インクジェットヘッドの温度;30℃、ピエゾ電圧;20V、駆動周波数;10kHz)。なお、インク10および11は、インクジェット塗布装置を用いてインクを吐出することができなかった。
塗布後の支持体を80℃のホットプレートで5分間乾燥した後、140℃のオーブンで120分間加熱して、ライン状に形成された硬化膜を得た。
得られたインクおよび硬化膜の特性は、以下のようにして評価した。結果を表2または表3に示す。
(i)粘度
インクの粘度は、25℃にて、E型粘度計(TOKYO KEIKI、 VISCONIC ELD)を用いて測定した。
(ii)インクの吐出性
塗布装置として、インクジェット塗布装置DMP−2831(FUJIFILM Dimatix社)を用い、実施例および比較例で得られたインク1〜9および12を用いて、吐出の様子を観察した(インクジェットヘッドの温度;30℃、ピエゾ電圧;20V、駆動周波数;10kHz)。吐出できた場合を○とする。なお、インク10および11は、インクジェット塗布装置を用いてインクを吐出することができなかった。
(iii)硬化膜のライン幅
硬化膜のライン幅は、光学顕微鏡を用いて測定し、膜厚は触針式段差計XP−200を用いて測定した。
(iv)硬化膜の膜厚
硬化膜の膜厚の測定には、触針式段差計XP−200(Ambios Technology社)を使用した。3箇所の測定結果を平均して、硬化膜の膜厚とした。
(v)アルカリ耐性
アルカリ性の溶液に硬化膜を浸漬させた場合の、浸漬前後の膜厚の変化を測定することにより、硬化膜のアルカリ耐性を調べた。具体的には、以下のようにして測定した。
スピンコート法によりガラスからなる支持体上にインク1を塗布して、80℃で5分間乾燥させた。次いで、得られた支持体付乾燥塗膜をオーブンに入れて、140℃で120分間加熱して、膜厚およそ2μmの硬化膜を形成し、触針式段差計XP−200(Ambios Technology社)を用いて膜厚を測定した。
得られた支持体付硬化膜を50℃に加熱した2規定の水酸化ナトリウム水溶液に10分間浸漬させた後の膜の厚みを触針式段差計XP−200(Ambios Technology社)を用いて測定し、浸漬前の膜厚と浸漬後の膜厚の差から、浸漬中に溶出した膜の厚みを算出した。また、インク2〜9および12を用いて、同様の方法で硬化膜のアルカリ耐性を測定した。
(vi)酸耐性
酸性の溶液に硬化膜を浸漬させた場合の、浸漬前後の膜厚の変化を測定することにより、硬化膜の酸耐性を調べた。具体的には、以下のようにして測定した。
スピンコート法によりガラスからなる支持体上にインク1を塗布して、80℃で5分間乾燥させた。次いで、得られた支持体付乾燥塗膜をオーブンに入れて、140℃で120分間加熱して、膜厚およそ2μmの硬化膜を形成した。
得られた支持体付硬化膜を50℃に加熱した2規定の塩酸に10分間浸漬させた後の膜の厚みを触針式段差計XP−200(Ambios Technology社)を用いて測定し浸漬前の膜厚と浸漬後の膜厚の差から、浸漬中に溶出した膜の厚みを算出した。また、インク2〜9および12を用いて、同様の方法で硬化膜の酸耐性を測定した。
(vii)5%重量減温度(熱的特性)
アプリケーターを用いてインク1を支持体(アルミホイル)上に塗布し、ホットプレートを用いて、80℃で5分間乾燥させた。次いで、得られた支持体付乾燥塗膜をオーブンに入れて、140℃で120分間加熱して、基材の片面に硬化膜(試料片)を形成した。支持体から試料片を剥離した後、該試料片の5%重量減温度を示差熱重量同時測定装置(セイコーインスツルメンツ(株)、SSC5200)を用いて測定した。また、インク2〜9および12を用いて、同様の方法で硬化膜の5%重量減温度を測定した。
測定条件は以下のとおりである。
昇温開始温度:30℃
昇温終了温度:500℃
昇温速度:10℃/min
雰囲気:空気中
(viii)線膨張係数(熱的特性)
5%重量減温度の測定と同様の方法で硬化膜を形成し、該硬化膜を長さ10mm、幅3mmに切り出すことで試料片を得た。該試料片を熱・応力・歪測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)、TMA/SS6100)を用いて熱線膨張係数を測定した。インク12から作成した硬化膜は脆く測定できなかった。
測定条件は以下のとおりである。
昇温開始温度:30℃
昇温終了温度:300℃
昇温速度:10℃/min
雰囲気:空気中
線膨張係数の算出:50〜125℃(ファーストスキャン)
(ix)ガラス転移点 Tg(熱的特性)
5%重量減温度の測定と同様の方法で硬化膜を形成し、該硬化膜を長さ50mm、幅5mmに切り出すことで試料片を得た。該試料片を熱・応力・歪測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)、DMS/SS6400)を用いてガラス転移点(℃)[Tg]を測定した。インク12から作成した硬化膜は脆く測定できなかった。
測定条件は以下のとおりである。
昇温開始温度:30℃
昇温終了温度:300℃
昇温速度:10℃/min
雰囲気:空気中
Tgの算出:Tanδのピーク温度(℃)
(x)体積抵抗率、誘電率および耐電圧(電気的特性)
スピンコート法によりクロムからなる支持体上にインク1を塗布して、80℃で5分間乾燥させた。次いで、得られた支持体付乾燥塗膜をオーブンに入れて、140℃で120分間加熱して、膜厚およそ2μmの硬化膜を形成した。その後、硬化膜上にアルミニウムを蒸着させ、電極を作成した。
得られた電極付き硬化膜の誘電率をプレシジョンLCRメーター E4980A(Agilent Technologies社)を用いて測定し、体積抵抗率および耐電圧をディジタル超絶縁/微少電流計 DSM−8104(日置電機(株))を用いて測定した。また、インク2〜9および12を用いて、同様の方法で硬化膜の誘電率、体積抵抗率および耐電圧を測定した。
なお、表2および3では、例えば、1.0×1010を1.E+10と記載する。
Figure 0006079016
Figure 0006079016
なお、表2および表3における化合物A−1〜7および化合物E−1〜E−6の配合量(g)は、それぞれ合成例1〜13で得られる溶液中の反応生成物の濃度から計算された反応生成物の量である。
本発明のインクから得られた硬化膜は、例えば、フレキシブル配線基板用絶縁膜や半導体素子用絶縁膜などの電子材料用基板、およびこれらを有する電子部品に好適に用いられる。

Claims (15)

  1. 下記式(1)で表される化合物(A)を含む熱硬化性インクジェットインク。
    Figure 0006079016
    [式(1)中、R1下記式(4)で表される基であり、R2は独立して−R3または下記式(2)で表される基であり、R1および2つ存在するR2からなる群より選ばれる少なくとも一つは架橋性基を有し、R3は炭素数1〜10の有機基である。]
    Figure 0006079016
    [式(2)中、R4は炭素数1〜5の有機基であり、R5は水素または炭素数1〜5の有機基であり、R6は炭素数2〜60の有機基であり、nは0〜3の整数である。]
    Figure 0006079016
    [式(4)中、R 8 は炭素数2〜23の有機基であり、R 9 は炭素数2〜75の有機基である(但し、R 8 およびR 9 の合計炭素数の最大値は92である。)。]
  2. 前記架橋性基が、アルケニル、アルキニル、シクロアルキニル、アルコキシシリル、アルケニレン、アルキニレン、シクロアルケニレン、アルキルジエニル、アクリルおよびメタクリルからなる群より選ばれる少なくとも1つの基である、請求項1に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  3. 前記化合物(A)の原料が、アミン(1−B)と、エポキシ化合物(1−C)および酸無水物基を1つ有する化合物(1−D)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物とである、請求項1〜の何れか一項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  4. 前記エポキシ化合物(1−C)が、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミドおよび3−エチル−3−オキセタンメタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  5. 前記化合物(A)とエポキシ化合物(C)と酸無水物(D)とを含む、請求項1〜の何れか一項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  6. さらに、下記式(5)〜(12)で表される化合物ならびに下記式(13)および/または式(14)で表される構造単位を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(E)を含む、請求項1〜の何れか一項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
    Figure 0006079016
    Figure 0006079016
    [式(5)〜(14)中、R10は独立に炭素数2〜30の有機基であり、R11は独立に炭素数2〜100の有機基であり、R12は独立に炭素数2〜100の有機基であり、R13は独立に炭素数2〜100の有機基であり、R14は独立に炭素数2〜30の有機基であり、aおよびbはそれぞれ独立に1〜1000の整数である。]
  7. 前記エポキシ化合物(C)が、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−グリシジルフタルイミドおよび下記式(C1)〜(C5)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上の化合物である、請求項またはに記載の熱硬化性インクジェットインク。
    Figure 0006079016
    [式(C4)および(C5)中、n'は1〜50の整数である。]
  8. 溶媒(F)をさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  9. 前記溶媒(F)が、乳酸エチル、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、シクロヘキサノン、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群から選ばれる1種以上を含有する溶媒である、請求項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  10. 界面活性剤をさらに含む、請求項1〜の何れか一項に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  11. 前記界面活性剤が、熱硬化性インクジェットインク100重量%に対し、0.00001重量%以上、1.0重量%以下の量で含まれる、請求項10に記載の熱硬化性インクジェットインク。
  12. 請求項1〜11の何れか一項に記載の熱硬化性インクジェットインクをインクジェット法によって支持体上に塗布して塗膜を形成する工程、および
    前記塗膜を加熱処理して硬化膜を形成する工程
    を有する、硬化膜の製造方法。
  13. 請求項1〜11の何れか一項に記載の熱硬化性インクジェットインクの硬化体である硬化膜。
  14. 請求項13に記載の硬化膜を有する、電子材料用基板。
  15. 請求項14に記載の電子材料用基板を有する電子部品。
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