JP5224130B2 - 撥液性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
この中で、近年、液晶ディスプレイはテレビ用途等で需要が高まっており、その製造工程において、感放射線性樹脂組成物が多用されている。液晶カラーフィルタの製造においては、その需要の高まりからコストダウンの要求が強く、低コストで製造が可能なインクジェット法が提案されている。インクジェット法によるカラーフィルタの製造は、あらかじめフォトリソグラフィー法等により、画素を規定する区画(隔壁)を形成後、その画素部分に、赤、緑、青からなるインクをそれぞれインクジェットで塗布することにより画素を形成する方法であり、従来の顔料分散レジストを使用した製造方法に比べ、工程が簡便で、インクの無駄が少ないことが特徴と言われている。
このインクジェット法において、画素部分にインク滴を滴下する時、基板及び隔壁側面は、インクとの密着性が必要であり、親インク性が要求されるが、隔壁を超えて隣の画素にインク滴が溢れる事態を防いだり、隣り合う画素領域間でのインクの混色を防ぐため、隔壁表面に撥液性を持たせる事が要求されている。
(I)撥液性樹脂組成物(1)、(2)
縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)
本発明の撥液性樹脂組成物に含まれる縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)は、下記一般式(1)で表されるエポキシエステル化合物(以下、「エポキシエステル化合物(a1)」という場合がある):
A0としては、例えば、下記式(5)〜(9)及び(17)からなる群から選ばれる縮環構造を含む二価基が挙げられる。
上記一般式(1)のp1〜4が全て0であるとき、エポキシエステル化合物は二官能・直線構造を有し、さらにそこから得られる縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)は、直線構造を主体とした構造となる。ここで、多官能、二官能とは、エポキシエステル基の数を示す。
エポキシエステル化合物(a1)の調製に用いる縮環構造含有エポキシ樹脂は、下記一般式(10)に示される多官能水酸基含有縮環構造化合物にエピハロヒドリンを作用させる工程を含む製法から得られる。
上記多官能水酸基含有縮環構造化合物とエピクロロヒドリンとの割合は、多官能水酸基含有縮環構造化合物の水酸基1モルに対してエピクロロヒドリン1〜20モルが好ましい。多官能水酸基含有縮環構造化合物とエピクロロヒドリンとの反応に用いられる触媒としては、例えばホスホニウム塩類、4級アンモニウム塩類、ホスフィン化合物類、3級アミン化合物類、イミダゾール化合物類等が挙げられる。
(i)第1の縮環骨格含有アルカリ可溶性樹脂(A1):
エポキシエステル化合物(a1)と、1種類の多塩基性カルボン酸またはその無水物(a3)とを混合し、反応させて得られる樹脂;
(ii)第2の縮環骨格含有アルカリ可溶性樹脂(A1):
エポキシエステル化合物(a1)と、2種類またはそれ以上の多塩基性カルボン酸またはその無水物の混合物(例えば、ジカルボン酸無水物およびテトラカルボン酸二無水物の混合物)(a3)とを混合し、反応させて得られる樹脂;および、
(iii)第3の縮環骨格含有アルカリ可溶性樹脂(A1):
エポキシエステル化合物(a1)と、テトラカルボン酸またはその二無水物(a3−1)とを反応させて得られる反応生成物に、さらにジカルボン酸またはその無水物(a3−2)を反応させて得られる樹脂。
(iv)第4の縮環骨格含有アルカリ可溶性樹脂(A2):
エポキシエステル化合物(a1)と、多価アルコール(a2)と、1種類の多塩基性カルボン酸またはその無水物(a3)とを混合し、反応させて得られる樹脂;
(v)第5の縮環骨格含有アルカリ可溶性樹脂(A2):
エポキシエステル化合物(a1)と、多価アルコール(a2)と、2種類またはそれ以上の多塩基性カルボン酸またはその無水物の混合物(例えば、ジカルボン酸無水物およびテトラカルボン酸二無水物の混合物)(a3)とを混合し、反応させて得られる樹脂
;および、
(vi)第6の縮環骨格含有アルカリ可溶性樹脂(A2):
エポキシエステル化合物(a1)と、多価アルコール(a2)と、テトラカルボン酸またはその二無水物(a3−1)とを反応させて得られる反応生成物に、さらにジカルボン酸またはその無水物(a3−2)とを反応させて得られる樹脂。
本発明の含フッ素ポリエーテル化合物(B)とは、エーテル性の酸素原子を2つ以上有するフッ素化合物を言う。このような含フッ素ポリエーテル化合物(B)の例としては、下記一般式(18)〜(20)のいずれかで示される含フッ素アルキレンエーテル構造を有するものが挙げられ、炭素数2〜100のエーテル結合および含フッ素アルキレン基を有する化合物が挙げられる。
本発明の含フッ素ポリエーテル化合物(B)は、エーテル性の酸素原子を2つ以上有するため、塗膜表面の撥液性を高めることができる。
x、y、zについて、含フッ素ポリエーテル化合物(B)が構造単位(18)、(19)及び(20)のいずれか1つしか含まない場合、x、y又はzは単独で5以上であり、構造単位を2種類以上含んでいる場合、x、y、zの合計が5以上であるものが好ましい。
さらに、含フッ素ポリエーテル化合物(B)は分子内に不飽和基を有するものが好ましい。不飽和基を含有することで、含フッ素ポリエーテル化合物(B)が塗膜に固定化され、撥液性の持続性を高めることが出来る。
本明細書において、「撥液性」とは、撥水性、撥油性の両方を示すものである。
Lは単結合、
上記の具体例(FPE2)の製法は、例えば、国際公開第94/27945号パンフレットや国際公開第01/46107号パンフレットなどに記載の方法などがある。
具体例(FPE1)、(FPE3)の製法は、例えば、
具体例(FPE5)の製法としては、例えば、
このような溶剤としては、例えば、組成物中の各成分とは反応せず、これらを溶解もしくは分散可能な有機溶剤であればよく、特に制限はない。例えば、次の化合物が挙げられる:メタノール、エタノールなどのアルコール類;テトラヒドロフランなどのエーテル類;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ジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、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、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モノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチル−1−アセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類;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ジエチルエーテル、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エチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなとのジエチレングリコールアルキルエーテル類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;ならびに2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エ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、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル類。
本発明の撥液性樹脂組成物における溶剤の配合量は、組成物全体の5〜70重量%が好ましい。
本発明の感放射線性樹脂組成物は、上記撥液性樹脂組成物(1)又は(2)の少なくとも一方を含有する。本明細書で「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線、およびプロトンビーム線のうちの少なくとも1種をいう。
通常、この感放射線性樹脂組成物には、該撥液性樹脂組成物および放射線反応性の化合物が含有される。この組成物がポジ型の感放射線性樹脂組成物である場合には、該放射線反応性の化合物は、例えばキノンジアジド化合物(以下、キノンジアジド化合物(D)という場合がある)であり、通常、上記撥液性樹脂組成物100重量部に対して0.5から50重量部含有されることが好ましい。ネガ型の感放射線性樹脂組成物である場合には、放射線反応性の化合物は、例えば光重合開始剤(C)である。光重合開始剤(C)は、上記撥液性樹脂組成物100重量部に対して、0.1から30重量部含有することが好ましく、更に好ましくは、0.4から10重量部の範囲である。本発明の感放射線性樹脂組成物は、さらに必要に応じてその他の成分を含有する。
以下にネガ型感放射線性樹脂組成物を例に挙げて、本発明の感放射線性樹脂組成物についての説明を行う。
通常は、上記モノマーおよびオリゴマーは、その総量で、本発明の撥液性樹脂組成物の固形分100重量部に対して50重量部以下の範囲で組成物中に含有される。このモノマーあるいはオリゴマーの含有量が50重量部を超えると、プリベーク後のスティッキング性に問題が出てくる場合がある。
上記(a)のエポキシ基を有する化合物としては、エポキシ基を少なくとも1個有するポリマーまたはモノマーが用いられる。エポキシ基を少なくとも1個有するポリマーとしては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂がある。エポキシ基を少なくとも1個有するモノマーとしては、フェニルグリシジルエーテル、p−ブチルフェノールグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、ジグリシジルイソシアヌレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートなどが挙げられる。これらの化合物を単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の感放射線性樹脂組成物における溶剤(c)の配合量は、組成物全体の5〜70重量%が好ましい。
縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)と含フッ素ポリエーテル化合物(B)からなる樹脂組成物を硬化させて得られた硬化物は、(A)、(B)そのものが硬化物の架橋構造に取り込まれ固定化すると、塗膜の撥液性の持続性に優れることから、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)と含フッ素ポリエーテル化合物(B)は不飽和基を有することが好ましい。
本発明の感放射線性樹脂組成物は、着色剤として、カーボンブラック、チタンブラック、黒色金属酸化物顔料、及び有機顔料からなる群から選択される少なくとも1種を含有するものが好ましい。黒色金属酸化物顔料としては、酸化鉄(Fe3O4)、酸化コバルト(Co3O4)、酸化銅(CuO)、酸化クロム(CrO2)、酸化マンガン(Mn3O4)及び酸化アルミニウム(Al2O3)などが挙げられる。
黒色着色剤を混合したネガ型感放射線性樹脂組成物は、遮光用塗膜として使用できる。例えばカラーフィルタ用において、RGBの発光色のコントラストを高めるためブラックマトリクスを形成するために用いることが出来る。黒色着色剤としては、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、及びチタンブラック等が挙げられる。また、黒色着色剤として、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料の混合物を用いることもできる。
着色剤の配合量は、組成物全体の1〜40重量%が好ましい。1重量%より少ないと十分に着色できない場合があり、40重量%より多いと組成物の流動性が悪くなったり、密着性が低下したりする場合がある。
着色剤は、分散剤(例えば、ポリカプロラクトン系化合物、長鎖アルキルポリアミノアマイド系化合物等)と共に3本ロールミル、ボールミル、サンドミル等の分散機によって分散され、その後、感放射線性樹脂組成物に加えてもよい。粒径は、1μm以下が好ましい。当該範囲であるとネガ型感放射線性樹脂組成物の現像性が良好となる。
また、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)と、含フッ素ポリエーテル化合物(B)との相溶性の絶妙なバランスにより、含フッ素ポリエーテル化合物(B)が迅速に塗膜表面に移行し、製膜条件によらず、安定して塗膜表面のみに優れた撥液性を付与できることを見出した。従来技術のように、含フッ素化合物が迅速に塗膜表面に移動しない場合、フッ素成分が塗膜表面に移行するための時間を考慮した製膜条件を設定する必要があり、適切でない条件で製膜を行うと含フッ素化合物が塗膜内部に残存する可能性があり、膜の側面部分にも撥液性が出る結果となる。
本発明の撥液性組成物を使用すると、フッ素成分が迅速に塗膜表面に移行することから、特別な製膜条件を設定することなく、塗膜表面のみに優れた撥液性を有するパターンを安定的に形成することが可能である。
上記の撥液性は、水および有機溶媒(例えば、n−ヘキサン)の接触角で評価可能である。水の接触角は90度以上が好ましく、100度以上がより好ましい。また、有機溶媒の接触角として、例えば、n−ヘキサンの接触角は30度以上が好ましく、40度以上がより好ましい。
式(11)で示されるビスフェノールキサンテン230gをエピクロロヒドリン800gに溶解し、さらにベンジルトリエチルアンモニウムクロライド1.8gを加え、100℃にて5時間攪拌した。次に、減圧下(150mmHg)、70℃にて40%水酸化ナトリウム水溶液165gを3時間かけて滴下した。その間、生成する水をエピクロロヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロロヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに30分間反応を継続した。その後、濾過により生成した塩を取り除き、さらに水洗した後、エピクロロヒドリンを留去し、メタノールを加えることで、式(12)で示されるビスフェノールキサンテン型エポキシ樹脂230gを得た。この樹脂のエポキシ当量は270g/eqであった。
300ml四つ口フラスコ中に、合成例1で得られたビスフェノールキサンテン型エポキシ樹脂210g(エポキシ当量270g/eq)、触媒としてトリエチルベンジルアンモニウムクロライド600mg、重合禁止剤として2,6−ジイソブチルフェノール56mg、およびアクリル酸71gを仕込み、これに10mL/分の速度で空気を吹き込みながら90〜100℃で加熱溶解した。次に、これを徐々に120℃まで昇温させた。溶液は透明粘稠となったがそのまま攪拌を継続した。この間、酸価を測定し、1.0mgKOH/g未満になるまで加熱攪拌を続けた。酸価が目標に達するまで15時間を要した。下記式で示される、淡黄色透明で固体状のビスフェノールキサンテン型エポキシエステル化合物(1・a)を得た(一般式(1)において、A0が上記式(5)である二価基であり、R7=エテニル基(CH2=CH)、p1〜2=0、q1〜2=0、m1=0、m4=0、s1=0)。
以下の式(13)で示される多官能水酸基含有縮環構造化合物(上記一般式(10)において、A0が式(5)である二価基であり、R17、R18=CH3、f1〜2=2、r1〜2=1、m9〜10=0)250gをエピクロロヒドリン800gに溶解し、さらにベンジルトリエチルアンモニウムクロライド1.8gを加え、100℃にて5時間攪拌した。次に、減圧下(150mmHg)、70℃にて40%水酸化ナトリウム水溶液165gを3時間かけて滴下した。その間、生成する水をエピクロロヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロロヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに30分間反応を継続した。その後、濾過により生成した塩を取り除き、さらに水洗した後、エピクロロヒドリンを留去し、メタノールを加え、式(14)で示される縮環構造含有エポキシ樹脂250gを得た。この樹脂のエポキシ当量は270g/eqであった。
300ml四つ口フラスコ中に、合成例3で得られた縮環構造含有エポキシ樹脂230g(エポキシ当量270g/eq)、触媒としてトリエチルベンジルアンモニウムクロライド600mg、重合禁止剤として2,6−ジイソブチルフェノール56mg、およびアクリル酸71gを仕込み、これに10mL/分の速度で空気を吹き込みながら90〜100℃で加熱溶解した。次に、これを徐々に120℃まで昇温させた。溶液は透明粘稠となったがそのまま攪拌を継続した。この間、酸価を測定し、1.0mgKOH/g未満になるまで加熱攪拌を続けた。酸価が目標に達するまで15時間を要した。淡黄色透明で固体状のビスキシレノールキサンテン型エポキシエステル化合物(1.b)を得た(一般式(1)において、A0が上記式(5)である二価基であり、R1〜2=CH3、R7=エテニル基(CH2=CH)、p1〜2=0、q1〜2=2、m1=0、m4=0、s1=0)。
式(15)で示されるビスフェノールアントロン240gをエピクロロヒドリン800gに溶解し、さらにベンジルトリエチルアンモニウムクロライド1.8gを加え、100℃にて5時間攪拌した。次に、減圧下(150mmHg)、70℃にて40%水酸化ナトリウム水溶液165gを3時間かけて滴下した。その間、生成する水をエピクロロヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロロヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに30分間反応を継続した。その後、濾過により生成した塩を取り除き、さらに水洗した後、エピクロロヒドリンを留去し、メタノールを加えることで、式(16)で示される、ビスフェノールアントロン型エポキシ樹脂240gを得た。この樹脂のエポキシ当量は270g/eqであった。
300ml四つ口フラスコ中に、合成例5で得られたビスフェノールアントロン型エポキシ樹脂220g(エポキシ当量270g/eq)、触媒としてトリエチルベンジルアンモニウムクロライド600mg、重合禁止剤として2,6−ジイソブチルフェノール56mg、およびアクリル酸71gを仕込み、これに10mL/分の速度で空気を吹き込みながら90〜100℃で加熱溶解した。次に、これを徐々に120℃まで昇温させた。溶液は透明粘稠となったがそのまま攪拌を継続した。この間、酸価を測定し、1.0mgKOH/g未満になるまで加熱攪拌を続けた。酸価が目標に達するまで15時間を要した。淡黄色透明で固体状のビスフェノールアントロン型エポキシエステル化合物(1・c)を得た(上記一般式(1)において、A0が上記式(6)である二価基であり、R7=エテニル基(CH2=CH)、p1〜2=0、q1〜2=0、m1=0、m4=0、s1=0)。
式(34)で示されるビスクレゾールフルオレン350gをエピクロロヒドリン257gに溶解し、80℃にて40%水酸化ナトリウム水溶液243gを10時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間反応を継続した。その後、反応液にトルエン1500gと水300gを添加し、生成した塩を水に溶解させ、分液後、下層の水層を除去した。さらに上層のトルエン層水洗した後、溶媒を減圧下留去し、式(35)で示されるビスクレゾールフルオレン型エポキシ樹脂420gを得た。この樹脂のエポキシ当量は320g/eqであり、下記式(35)におけるpについて、p=0が50%、p=1が30%、p=2が15%、p=3が3%、p=4が2%の混合物であった。
300ml四つ口フラスコ中に、合成例7で得られたビスクレゾールフルオレン型エポキシ樹脂200g(エポキシ当量320g/eq)、触媒としてトリエチルベンジルアンモニウムクロライド600mg、重合禁止剤として2,6−ジイソブチルフェノール56mg、およびアクリル酸45gを仕込み、これに10mL/分の速度で空気を吹き込みながら90〜100℃で加熱溶解した。次に、これを徐々に120℃まで昇温させた。溶液は透明粘稠となったがそのまま攪拌を継続した。この間、酸価を測定し、1.0mgKOH/g未満になるまで加熱攪拌を続けた。酸価が目標に達するまで20時間を要した。下記式で示される、淡黄色透明で固体状のビスクレゾールフルオレン型型エポキシエステル化合物(1・d)を得た(一般式(1)において、A0が上記式(17)である二価基であり、R1〜4=CH3、R7=エテニル基(CH2=CH)、p1〜4=0、q1〜4=1、m1〜4=0であり、s1については、s1=0が50%、s1=1が30%、s1=2が15%、s1=3が3%、s1=4が2%の混合物であった)。
2Lのセパラブルフラスコに、合成例2で得られたビスフェノールキサンテン型エポキシエステル化合物(1・a)の3−メトキシブチルアセテート溶液(固形分56.2%)1230.8gに、ビフェニルテトラカルボン酸(s−BPDA)170.8gを混合し、これを徐々に昇温して110〜115℃で14時間反応させた。ついで、上記反応物にテトラハイドロ無水フタル酸(THPA)87.2gを添加し、90〜95℃で4時間反応させた。このようにして、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂の3−メトキシブチルアセテート溶液を得た(A1−a)。
300mLのセパラブルフラスコに、合成例4で得られたビスキシレノールキサンテン型エポキシエステル化合物(1・b)の3−メトキシブチルアセテート溶液(固形分56.2%)103.6gに、ビフェニルテトラカルボン酸(s−BPDA)24.4gおよび臭化テトラエチルアンモニウム1.7gを混合し、これを徐々に昇温して110〜115℃で12時間反応させた。ついで、上記反応物にテトラハイドロ無水フタル酸(THPA)13.6gを添加し、90〜95℃で4時間反応させた。このようにして、アルカリ可溶性樹脂の3−メトキシブチルアセテート溶液を得た(A1−b)。
2Lのセパラブルフラスコに、合成例6で得られたビスフェノールアントロン型エポキシエステル化合物(1・c)の3−メトキシブチルアセテート溶液(固形分55.4%)1240.7gに、ビフェニルテトラカルボン酸(s−BPDA)174.0gを混合し、これを徐々に昇温して110〜115℃で14時間反応させた。ついで、上記反応物にテトラハイドロ無水フタル酸(THPA)89.9gを添加し、90〜95℃で4時間反応させた。このようにして、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂の3−メトキシブチルアセテート溶液を得た(A1−c)。
300mLのセパラブルフラスコに、合成例4で得られたビスキシレノールキサンテン型エポキシエステル化合物(1・b)の3−メトキシブチルアセテート溶液(固形分58.3%)70gに、ジトリメチロールプロパン8.0g、ビフェニルテトラカルボン酸(s−BPDA)14.1gおよび臭化テトラエチルアンモニウム0.1gを混合し、これを徐々に昇温して110〜115℃で12時間反応させた。ついで、上記反応物にテトラハイドロ無水フタル酸(THPA)7.5gを添加し、90〜95℃で4時間反応させた。このようにして、アルカリ可溶型放射線重合性不飽和樹脂の3−メトキシブチルアセテート溶液を得た(A2−a)。
2Lのセパラブルフラスコに、合成例8で得られたビスクレゾールフルオレン型エポキシエステル化合物(1・d)の3−メトキシブチルアセテート溶液(固形分50.0%)500gに、無水ピロメリット酸(PMDA)43.3gとヘキサハイドロ無水フタル酸(HHPA)33.4gとを混合し、これを徐々に昇温して110〜115℃で14時間反応させた。このようにして、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂の3−メトキシブチルアセテート溶液を得た(A1−d)。
2Lのセパラブルフラスコに、合成例8で得られたビスクレゾールフルオレン型エポキシエステル化合物(1・d)の3−メトキシブチルアセテート溶液(固形分50.0%)500gに、トリメチロールエタン5.0g、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)71.8gとを混合し、これを徐々に昇温して110〜115℃で14時間反応させた。このようにして、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂の3−メトキシブチルアセテート溶液を得た(A2−b)。
窒素雰囲気下、500ml四ツ口フラスコに、式(b−1)で表されるパーフルオロポリエーテルアルコール:
窒素雰囲気下、500ml四ツ口フラスコに、式(b−2)で表されるパーフルオロポリエーテルアルコール:
窒素雰囲気下、500ml四ツ口フラスコに、式(b−3)で表されるパーフルオロポリエーテルアルコール:
2Lのセパラブルフラスコに、EB3700(ダイセル・ユーシービー株式会社製ビスフェノールAタイプ基本エポキシアクリレート)の3−メトキシブチルアセテート溶液1100.9g、ビフェニルテトラカルボン酸(s−BPDA)145.6gを仕込み、これを徐々に昇温して110〜115℃で12時間反応させた。ついで、上記反応物にテトラハイドロ無水フタル酸(THPA)79.6gを添加し、90〜95℃で4時間反応させた。このようにして、アルカリ可溶型放射線重合性不飽和樹脂の溶液(RF1)を得た。
表1に示した比率に従って配合し、撥液性樹脂組成物を調製した。
*2 3−MBA:3−メトキシブチルアセテート
*3 イルガキュア907:2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モリフォリノプロパン−1−オン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
*4 BR:2−(パーフルオロデシル)エチルアクリレート(含フッ素ポリエーテルではないフッ素化合物)
アルカリ可溶性樹脂溶液(A1−a)200重量部、含フッ素ポリエーテル化合物(B2)10重量部、イルガキュアOXE−02(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル]−エタン−1−オンオキシム−O−アセテート)5重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート30重量部、3−メトキシブチルアセテート385重量部を混合した樹脂溶液を得た。次に、カーボンブラックMA100(三菱化学社製)125重量部、顔料分散剤アジスパーPB711(味の素ファインテクノ株式会社製)85重量部、メチルイソブチルケトン260重量部、p−キシレン50重量部をペイントシェーカーを使用して混合し、カーボンブラック分散体溶液を得た。さらに、上記樹脂溶液とカーボンブラック分散体溶液とを混合し、メディアとして0.5mmジルコニアビーズ(充填率70%)を使用し、ビーズミルにて約1時間分散させ、カーボンブラック分散型の感放射線性樹脂組成物(配合番号19)を得た。
製膜は、表1に示した各組成物を用い、(i)スピンナーを用いてガラス基板上に塗布する塗布工程、(ii)塗膜から溶剤を除去するプリベーク工程、(iii)塗膜を硬化させる露光工程、(iv)未硬化の塗膜を除去する現像工程、(v)現像後の基板を乾燥する乾燥工程の5つの工程を通して行い(図1)、膜厚が約1μmの塗膜を有する基板を作成し、撥液性の評価に供した。
各工程の条件による影響を把握するため、表2に示す条件に従い、スピナーで塗布してから、プリベークを行うまでの時間(WT1)、プリベークの時間(PBTi)、プリベークの温度(PBTm)、プリベークしてから、露光までの待ち時間(WT2)の条件を変えて製膜を行い、得られた塗膜について評価を行った。
本発明の撥液性樹脂組成物を使用して硬化した塗膜について、膜表面のみが撥液性を有することを確認するため、上記製膜プロセスにおいて、露光時の紫外線の照射量を少なくし、さらに基板の後ろ側より行うこと(裏面露光)により、塗膜内部のみを硬化させ、塗膜表面を現像処理により除去した基板を作成し、同様に接触角の測定を行った。
このような裏面露光の条件で製膜を行うと、塗膜表面は硬化しないため、撥液成分が塗膜表面だけに存在する場合、撥液性が失われる。撥液成分が塗膜内部に残存している場合は、塗膜表面が失われても撥液性が保持される。
尚、図2は通常の露光方法、図3は裏面露光を模式的に説明した図である。
また、(iv)の現像工程においては、0.4重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて23℃で60秒間の現像処理を行い、超純水でリンス処理を行った。更に、(v)の乾燥工程においては、得られた薄膜を有する基板を130℃、2分間の条件にて乾燥させた。
これらの結果より、本発明の樹脂組成物は、塗膜表面のみを撥液化出来ることがわかる。
一方、比較合成例の樹脂や含フッ素ポリエーテル化合物ではないフッ素化合物を含む比較例1〜15においては、同じ組成物を使用しているにもかかわらず、プロセスの違いにより接触角値は大きく変わり、撥油性は製膜条件に大きく影響することがわかった。また、表面露光と裏面露光での接触角の差が小さいものもあり、このことは、撥液性を付与するフッ素成分が膜内部にも存在していることを示している。
このように、本発明の撥液性樹脂組成物を使用することにより、膜表面のみを安定的に撥液化した塗膜を得ることが出来ることがわかる。
2 樹脂層(未硬化)
3 フッ素成分の含有量が多い樹脂層(未硬化)
4 樹脂層(硬化)
5 フッ素成分の含有量が多い樹脂層(硬化)
6 露光機光源
Claims (22)
- 縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)として、下記一般式(1)で表されるエポキシエステル化合物:
- 前記一般式(1)、(2)のA0は、六員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と1つ以上の芳香環との縮環構造、または、五員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と1つの芳香環との縮環構造を含む二価基である請求項1に記載の撥液性樹脂組成物。
- 前記一般式(1)、(2)のA0は、五員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と2つ以上の芳香環との縮環構造を含む二価基である請求項1に記載の撥液性樹脂組成物。
- 前記一般式(1)、(2)のA0は、六員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と2つ以上の芳香環との縮環構造を含む二価基である請求項1又は2に記載の撥液性樹脂組成物。
- 縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)として、下記一般式(1)で表されるエポキシエステル化合物:
- 前記一般式(1)、(2)のA0は、六員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と1つ以上の芳香環との縮環構造、または、五員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と1つの芳香環との縮環構造を含む二価基である請求項5に記載の撥液性樹脂組成物。
- 前記一般式(1)、(2)のA0は、五員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と2つ以上の芳香環との縮環構造を含む二価基である請求項5に記載の撥液性樹脂組成物。
- 前記一般式(1)、(2)のA0は、六員環の脂環式化合物(環上に炭素以外の原子を含んでもよい)と2つ以上の芳香環との縮環構造を含む二価基である請求項5又は6に記載の撥液性樹脂組成物。
- 含フッ素ポリエーテル化合物(B)が下記一般式(18)〜(20)からなる群から選ばれる構造を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の撥液性樹脂組成物。
- 縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)と含フッ素ポリエーテル化合物(B)の少なくとも一つが、光、又は熱で重合可能な不飽和基を含有する請求項1〜17のいずれか1項に記載の撥液性樹脂組成物。
- 含フッ素ポリエーテル化合物(B)の含有量が、縮環構造含有アルカリ可溶性樹脂(A)100重量部に対して、0.01〜10重量部である請求項1〜18のいずれか1項に記載の撥液性樹脂組成物。
- 請求項1〜19に記載のいずれか1項に記載の撥液性樹脂組成物と光重合開始剤(C)とを含有する感放射線性樹脂組成物。
- 更に、カーボンブラック、チタンブラック、黒色金属酸化物顔料、及び有機顔料からなる群から選択される少なくとも1種を含有する請求項20に記載の感放射線性樹脂組成物。
- 請求項1〜21のいずれか1項に記載の樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。
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