説明

反応性カルボキシレート化合物、それを用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、およびその用途

【課題】本発明は、紫外線等の活性エネルギー線等により硬化し、強靭な皮膜、若しくは成形材料を得ることが出来る樹脂組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】特定構造を有するフェノールアラルキル型の骨格を有するエポキシ樹脂に、分子中に重合可能なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する化合物と一分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物とから誘導される反応性化合物。さらにそれを用いた硬化型樹脂組成物から強靭な硬化物が得られる。さらに、この反応性化合物は良好な顔料分散性を発揮する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多官能型ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)に、アクリル酸等に代表される分子中に重合可能なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する化合物(b)と分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物(c)を反応せしめて得られる反応性エポキシカルボキシレート化合物(A)、及びその酸変性物である反応性ポリカルボン酸化合物(B)に関する。これら反応性エポキシカルボキシレート化合物(A)及び反応性ポリカルボン酸化合物(B)は顔料への良好な親和性を有しており、またこれらを含む樹脂組成物からは強靭な硬化物を得ることができる。
【背景技術】
【0002】
プリント配線板は携帯機器の小型軽量化や通信速度の向上をめざし、高精度、高密度化が求められており、それに伴いその回路自体を被覆するソルダーレジストへの要求も増々高度となり、従来の要求よりも、さらに耐熱性、熱安定性を保ちながら基板密着性、高絶縁性、無電解金メッキ性に耐えうる性能が要求されており、より強靭な硬化物性を有する皮膜形成用材料が求められていた。
【0003】
フェノールアラルキル型エポキシ樹脂を基本骨格とした酸変性エポキシアクリレートは、硬化後に高い強靭性を示す材料として一般に公知であり、また、特許文献1ではこれを用いたソルダーレジストとしての用途についても検討が行われている。
【0004】
一方、一般的なエポキシ樹脂にアクリル酸と水酸基を有するカルボン酸化合物を併せて反応せしめて得られるカルボキシレート化合物が、低酸価でありながら優れた現像性を有する材料として公知であり、さらに特許文献2にはこの化合物がレジストインキ適性を有することが記載されている。
【0005】
この他、特許文献3では一般的な酸変性エポキシアクリレートを基本骨格とした酸変性エポキシアクリレートにカーボンブラック等を分散させ液晶表示パネル等に用いられるブラックマトリクスレジストに応用することが試みられている。()本用途においてカーボンブラック等の着色顔料を高濃度に配合する場合、顔料が良好に樹脂と親和し顔料が分散することで、高濃度に顔料が存在しても良好な現像性を示し、顔料残渣のない現像が可能になる。従来の酸変性エポキシアクリレート類は比較的良好な分散性を示すものの、より高顔料濃度での現像性、即ちより高い顔料分散性が求められている。また、顔料との良好な親和性のために、顔料分散体の分散液が擬似的に凝集してしまい、安定性が良くないという難点があった。
【0006】
【特許文献1】特開平05−194708号公報
【特許文献2】特開平06−324490号公報
【特許文献3】特開2003−183354号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記フェノールアラルキル型エポキシ樹脂を使用する硬化型樹脂組成物は比較的強靭な硬化物を得ることができるものの、基板の折り曲げ等にも耐えられる程度のさらなる強靭な硬化物性が求められている。
さらに、着色顔料、特にカーボンブラック等への分散がより高く、高い顔料濃度でも良好な現像特性を有する材料が求められている。この際、比較的高い分子量を有しており、かつ適度な現像性を有している材料が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは前述の課題を解決するため、特定構造を有するエポキシ樹脂に、分子中に一個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と一個以上のカルボキシル基を有する化合物(b)、一分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物(c)を反応せしめて得られる反応性エポキシカルボキシレート化合物、更にはそれに多塩基酸無水物(d)を反応せしめて得られる反応性ポリカルボン酸化合物が、特に優れた樹脂物性を有することを見出した。さらには、特に良好な着色顔料との親和性を有していることを見出し、高い顔料濃度でも良好な現像性を持つレジスト材料となりうることを見出した。
【0009】
即ち本発明は、一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)、一分子中に重合可能なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する化合物(b)及び一分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物(c)を反応せしめて得られる反応性エポキシカルボキシレート化合物(A)に関する。
【0010】
【化1】

【0011】
(式中、R1は同一もしくは異なり、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜4の炭化水素基を、mは置換数であり1〜4の整数を、またnは平均値で1〜10の正数をそれぞれ示す。)
更に上記のカルボキシレート化合物(A)に多塩基酸無水物(d)を反応せしめて得られる反応性ポリカルボン酸化合物(B)に関する。
更に上記カルボキシレート化合物(A)及び/又は上記反応性ポリカルボン酸化合物(B)を含むことを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
更に(A)、(B)以外の反応性化合物(C)を含むことを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
更に着色顔料を含有させることを特徴とする上記活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
更に成形用材料である上記活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
更に皮膜形成用材料である上記活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
更にレジスト材料組成物である上記いずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
更に上記いずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化物に関する。
更に上記活性エネルギー線硬化型樹脂組成物でオーバーコートされた物品に関する。
【発明の効果】
【0012】
本発明の反応性エポキシカルボキシレート化合物は、紫外線等の活性エネルギー線等により硬化し、良好な保存安定性を有する樹脂組成物を与え、さらに該樹脂組成物は良好な難燃特性を有しつつ、耐折性に優れた強靭な皮膜(硬化物)を与える。本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に着色顔料を含ませた着色系のレジスト組成物は、高い顔料濃度においても良好な現像特性を得ることが出来る。
【0013】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、強靭な硬化物を得るだけではなく溶剤を乾燥させただけの状態においても優れた樹脂物性を有している。
【0014】
本発明の硬化物は、熱的、及び機械的強靭性を求められる皮膜形成用材料に好適に用いることが出来る。本発明の硬化物は、プリント配線板用ソルダーレジスト、多層プリント配線板用層間絶縁材料、フレキシブルプリント配線板用ソルダーレジスト、メッキレジスト、感光性光導波路等の特に高い特性を求められる用途に用いることが出来る。さらに、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物がカーボンブラック等の着色顔料との高い親和性を有し、高い顔料濃度においても良好な現像性を発揮することから、本発明の硬化物はカラーレジスト、カラーフィルタ用のレジスト材料、特にブラックマトリックス材料等にも用いることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の反応性エポキシカルボキシレート化合物(A)は、フェノールアラルキル型の骨格を有する下記式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)に、反応性を付与させるため分子中に重合可能なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する化合物(b)、本発明において特徴的な一分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物(c)を反応させて得られる。
【0016】
即ち、エチレン性不飽和基と水酸基を同時にエポキシカルボキシレート化により、分子鎖中に導入することで、本発明の特徴が発揮されるものである。
【0017】
本発明において用いられるエポキシ樹脂(a)は、一般式(1)で示されるフェノールアラルキル型エポキシ樹脂である。
【0018】
【化2】

【0019】
(式中、R1は同一もしくは異なり、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜4の炭化水素基を、mは置換数であり1〜4の整数を、またnは平均値で1〜10の正数をそれぞれ示す。)
【0020】
一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)のうち、R1が全て水素原子、もしくはメチル基であるものが好ましい。なお、nの平均値とは平均繰り返し数を指し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定値から算出できる。一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)は一般的には、日本化薬よりNC−2000シリーズとして入手可能である。NC−2000シリーズは、上記式中、R1は全て水素原子であり、またnは平均値で1〜10の正数である。本発明ではシリーズのグレード中で好適なものを適宜選択できる。
【0021】
本発明において用いられる一分子中に重合可能なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する化合物(b)(以下単に「化合物(b)」という。)は、活性エネルギー線への反応性を付与させるために反応せしめるものである。エチレン性不飽和基とカルボキシル基はそれぞれ分子内に一個以上あるものであれば制限はない。これらとしてはモノカルボン酸化合物、ポリカルボン酸化合物が挙げられる。
【0022】
一分子中に一個のカルボキシル基を有するモノカルボン酸化合物としては、例えば(メタ)アクリル酸類やクロトン酸、α−シアノ桂皮酸、桂皮酸、或いは飽和または不飽和二塩基酸と不飽和基含有モノグリシジル化合物との反応物が挙げられる。上記において(メタ)アクリル酸類としては、例えば(メタ)アクリル酸、β−スチリルアクリル酸、β−フルフリルアクリル酸、(メタ)アクリル酸二量体、飽和または不飽和二塩基酸無水物と1分子中に1個の水酸基を有する(メタ)アクリレート誘導体と当モル反応物である半エステル類、飽和または不飽和二塩基酸とモノグリシジル(メタ)アクリレート誘導体類との当モル反応物である半エステル類等が挙げられる。
【0023】
さらに一分子中に二個以上のカルボキシル基を有するポリカルボン酸化合物としては、一分子中に複数の水酸基を有する(メタ)アクリレート誘導体と当モル反応物である半エステル類、飽和または不飽和二塩基酸と複数のエポキシ基を有するグリシジル(メタ)アクリレート誘導体類との当モル反応物である半エステル類等が挙げられる。
【0024】
これらのうち最も好ましくは、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物としたときの感度の点で(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸とε−カプロラクトンとの反応生成物または桂皮酸が挙げられる。化合物(b)としては、化合物中に水酸基を有さないものが好ましい。
【0025】
本発明において用いられる一分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物(c)(以下単に「化合物(c)」という。)は、カルボキシレート化合物中に水酸基を導入することを目的として反応せしめるものである。これらは水酸基とカルボキシル基はそれぞれ分子内に一個以上あるものであれば制限はない。これらには、一分子中に一個の水酸基と一個のカルボキシル基を有する化合物、一分子中に二つ以上の水酸基と一個のカルボキシル基を有する化合物、一分子中に一個以上の水酸基と二個以上のカルボキシル基を有する化合物がある。
【0026】
一分子中に一個の水酸基と一個のカルボキシル基を有する化合物としては、例えばヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシブタン酸、ヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。また一分子中に二つ以上の水酸基と一個のカルボキシル基を有する化合物としては、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等が挙げられる。一分子中に一個以上の水酸基と二個以上のカルボキシル基を有する化合物としてはヒドロキシフタル酸等が挙げられる。
【0027】
これらのうち、本発明の効果を考慮すると、一分子中に水酸基が二個以上含まれるものが好ましい。さらに、カルボキシル基は一分子中一個であるものがカルボキシレート化反応の安定性を考慮すると好ましい。最も好ましくは、一分子中に二個の水酸基と一個のカルボキシル基を有するものが好ましい。ジメチロールプロピオン酸とジメチロールブタン酸が特に好適である。化合物(c)としては、化合物中に重合可能なエチレン性不飽和基を有さないものが好ましい。
【0028】
これらのうち、前記のエポキシ樹脂(a)と化合物(b)および化合物(c)の反応の安定性を考慮すると、化合物(b)および化合物(c)はモノカルボン酸であることが好ましく、モノカルボン酸とポリカルボン酸を併用する場合でも、モノカルボン酸の総計モル量/ポリカルボン酸の総計モル量で表される値が15以上であることが好ましい。
【0029】
この反応におけるエポキシ樹脂(a)と化合物(b)および化合物(c)のカルボン酸総計の仕込み割合としては、用途に応じて適宜変更されるべきものである。即ち、全てのエポキシ基をカルボキシレート化した場合は、未反応のエポキシ基が残存しないために、反応性カルボキシレート化合物としての保存安定性は高い。この場合は、導入した二重結合による反応性のみを利用することになる。
【0030】
一方、故意にカルボン酸化合物の仕込み量を減量し未反応の残存エポキシ基を残すことで、導入した不飽和結合による反応性と、残存するエポキシ基による反応、例えば光カチオン触媒による重合反応や熱重合反応を複合的に利用することも可能である。しかし、この場合は反応性カルボキシレート化合物の保存、及び製造条件の検討には注意を払うべきである。
【0031】
エポキシ基を残存させない反応性カルボキシレート化合物(A)を製造する場合、化合物(b)および化合物(c)の総計が、前記エポキシ樹脂(a)1当量に対し90〜120当量%であることが好ましい。この範囲であれば比較的安定な条件での製造が可能である。これよりも化合物(b)および化合物(c)の総仕込み量が多い場合には、過剰の化合物(b)が残存してしまうために好ましくない。
【0032】
また、エポキシ基を故意に残留させる場合には、化合物(b)および化合物(c)の総計が、前記エポキシ樹脂(a)1当量に対し20〜90当量%であることが好ましい。これの範囲を逸脱する場合には、更なるエポキシ基による反応が十分に進まない。この場合は、反応中のゲル化や、カルボキシレート化合物(A)の経時安定性に対して十分な注意が必要である。
【0033】
化合物(b)と化合物(c)の使用比率は、カルボン酸に対するモル比において化合物(b):化合物(c)が9:1〜1:9、さらには4:6〜8:2の範囲が好ましい。この範囲であれば活性エネルギー線への感度は良好であり、また反応性カルボキシレート化合物(A)に多塩基酸無水物(d)を反応させるために十分な水酸基を導入することができる。
【0034】
本カルボキシレート化反応は、無溶剤で反応させる、若しくは溶剤で希釈して反応させることも出来る。ここで用いうる溶剤としては、カルボキシレート化反応に対してイナート溶剤であれば特に限定はない。好ましい溶剤の使用量は、得られる樹脂の粘度や使途により適宜調整されるべきものであるが、好ましくはカルボキシレート化反応における固形分が反応液全体の90〜30質量%、より好ましくは80〜50質量%となるように溶剤を用いる。
【0035】
上記の溶剤として使用しうるものを具体的に例示すれば、例えばエステル系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族系炭化水素溶剤、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族系炭化水素溶剤、及びそれらの混合物である石油エーテル、ホワイトガソリン、ソルベントナフサ等が挙げられる。
【0036】
エステル系溶剤としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のアルキルアセテート類、γ−ブチロラクトン等の環状エステル類、エチ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モノメチルエーテルモノアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルモノアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルモノアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルモノアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のモノ、若しくはポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルモノアセテート類、グルタル酸ジアルキル、コハク酸ジアルキル、アジピン酸ジアルキル等のポリカルボン酸アルキルエステル類等が挙げられる。
【0037】
エーテル系溶剤としては、ジエチルエーテル、エチルブチルエーテル等のアルキルエーテル類、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ジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、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ジエチルエーテル等のグリコールエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類等が挙げられる。
【0038】
ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等が挙げられる。
【0039】
このほかにも、(A)、(B)以外の反応性化合物(C)等の単独または混合有機溶媒中で行うことができる。この場合、硬化型組成物として使用した場合には、直接に組成物として利用することが出来るので好ましい。
【0040】
反応時には、反応を促進させるために触媒を使用することが好ましく、該触媒の使用量は、反応物、即ち上記エポキシ化合物(a)、カルボン酸化合物(b)、化合物(c)及び場合により溶剤その他を加えた反応物の総量に対して0.1〜10質量%である。その際の反応温度は60〜150℃であり、また反応時間は、好ましくは5〜60時間である。使用しうる触媒の具体例としては、例えばトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムアイオダイド、トリフェニルフォスフィン、トリフェニルスチビン、メチルトリフェニルスチビン、オクタン酸クロム、オクタン酸ジルコニウム等既知一般の塩基性触媒等が挙げられる。
【0041】
また、熱重合禁止剤として、ハイドロキノンモノメチルエーテル、2−メチルハイドロキノン、ハイドロキノン、ジフェニルピクリルヒドラジン、ジフェニルアミン、3,5−ジ−tert−ブチル−4ヒドロキシトルエン等を使用するのが好ましい。
【0042】
本反応は、適宜サンプリングしながら、サンプルの固形分酸価が5mgKOH/g以下、好ましくは2mgKOH/g以下となった時点を終点とする。
【0043】
こうして得られた反応性カルボキシレート化合物(A)の好ましい分子量範囲としては、GPCにおけるポリスチレン換算重量平均分子量が1,000から30,000の範囲であり、より好ましくは1,500から20,000である。
この分子量よりも小さい場合には硬化物の靭性が充分に発揮されず、またこれよりも大きすぎる場合には、粘度が高くなり塗工等が困難となる。
【0044】
次に、酸付加工程について詳細に説明する。酸付加工程は、前工程において得られた反応性カルボキシレート化合物(A)にカルボキシル基を導入し、反応性ポリカルボン酸(B)を得ることを目的として行われる。カルボキシル基を導入する理由としては、例えばレジストパターニング等が必要とされる用途において、活性エネルギー線非照射部にアルカリ水への可溶性を付与させる、また金属、無機物等への密着性を付与させる等の目的を持って導入される。具体的には、カルボキシレート化反応により生じた水酸基に多塩基酸無水物(d)を付加反応させることで、エステル結合を介してカルボキシル基を導入させる。
【0045】
多塩基酸無水物(d)の具体例としては、例えば、一分子中に酸無水物構造を有する化合物であればすべて用いることができるが、アルカリ水溶液現像性、耐熱性、加水分解耐性等に優れた無水コハク酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸、3−メチル−テトラヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸または、無水マレイン酸が特に好ましい。
【0046】
多塩基酸無水物(d)を付加させる反応は、前記カルボキシレート化反応液に多塩基酸無水物(d)を加えることにより行うことができる。添加量は用途に応じて適宜変更される。
【0047】
本発明のポリカルボン酸化合物(B)をアルカリ現像型のレジストとして用いる場合は、多塩基酸無水物(d)を最終的に得られる反応性ポリカルボン酸化合物(B)の固形分酸価(JIS K5601−2−1:1999に準拠)が30〜120mg・KOH/g、好ましくは40〜105mg・KOH/g、となる計算値を仕込む。固形分酸価が前記の範囲である場合、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物のアルカリ水溶液現像性が良好な現像性を示す。即ち、良好なパターニング性と過現像に対する管理幅も広く、また過剰の多塩基酸無水物(d)が残留することもない。
【0048】
反応時には、反応を促進させるために触媒を使用することが好ましく、該触媒の使用量は、反応物、即ち前記エポキシ化合物(a)、カルボン酸化合物(b)及び(c)から得られたカルボキシレート化合物、及び他塩基酸無水物(d)、場合により溶剤その他を加えた反応物の総量に対して0.1〜10質量%である。その際の反応温度は60〜150℃であり、また反応時間は、好ましくは5〜60時間である。使用しうる触媒の具体例としては、例えばトリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムアイオダイド、トリフェニルフォスフィン、トリフェニルスチビン、メチルトリフェニルスチビン、オクタン酸クロム、オクタン酸ジルコニウム等が挙げられる。
【0049】
本酸付加反応は、無溶剤で反応させる、若しくは溶剤で希釈して反応させることも出来る。ここで用いることが出来る溶剤としては、酸付加反応に対してイナート溶剤であれば特に限定はなく、前記カルボキシレート化反応において用い得る溶剤と同一のものを用いることができる。このほかにも、後記する反応性化合物(C)等の単独または混合有機溶媒中で行うことができる。この場合、硬化型組成物として使用した場合には、直接に組成物として利用することが出来るので好ましい。また、前工程であるカルボキシレート化反応で溶剤を用いて製造した場合には、その両反応にイナートであることを条件に、溶剤を除くことなく直接次工程である酸付加反応に供することもできる。
好ましい溶剤の使用量は、得られる樹脂の粘度や使途により適宜調整されるべきものであるが、好ましくは酸付加工程における固形分が反応液の90〜30質量%、より好ましくは80〜50質量%になるように溶剤を用いる。
【0050】
また、熱重合禁止剤等は、前記カルボキシレート化反応における例示と同様のものを使用することが好ましい。
【0051】
本反応は、適宜サンプリングしながら、反応物の固形分酸価が、設定した固形分酸価のプラスマイナス10%の範囲になった点をもって終点とする。
【0052】
本発明において使用しうる反応性化合物(C)の具体例としては、ラジカル反応型のアクリレート類、カチオン反応型のその他エポキシ化合物類、その双方に感応するビニル化合物類等のいわゆる反応性オリゴマー類が挙げられる。
【0053】
使用しうるアクリレート類としては、単官能(メタ)アクリレート類、多官能(メタ)アクリレート、その他エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート等が挙げられる。
【0054】
単官能(メタ)アクリレート類としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートモノメチルエーテル、フェニルエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、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、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0055】
多官能(メタ)アクリレート類としては、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、グリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレンジ(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、トリス(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアヌレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、アジピン酸エポキシジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールエチレンオキサイドジ(メタ)アクリレート、水素化ビスフェノールエチレンオキサイド(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシビバリン酸ネオペングリコールのε−カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールとε−カプロラクトンの反応物のポリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリエチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、及びそのエチレンオキサイド付加物、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、及びそのエチレンオキサイド付加物、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ヘキサ(メタ)アクリレート、およびそのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【0056】
使用しうるビニル化合物類としてはビニルエーテル類、スチレン類、その他ビニル化合物が挙げられる。ビニルエーテル類としては、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。スチレン類としては、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられる。その他ビニル化合物としてはトリアリルイソイシアヌレート、トリメタアリルイソシアヌレート等が挙げられる。
【0057】
さらに、いわゆる反応性オリゴマー類としては、活性エネルギー線に官能可能な官能基とウレタン結合を同一分子内に有するウレタンアクリレート、同様に活性エネルギー線に官能可能な官能基とエステル結合を同一分子内に有するポリエステルアクリレート、その他エポキシ樹脂から誘導され、活性エネルギー線に官能可能な官能基を同一分子内に有するエポキシアクリレート、これらの結合が複合的に用いられている反応性オリゴマー等が挙げられる。
【0058】
また、カチオン反応型単量体としては、一般的にエポキシ基を有する化合物であれば特に限定はない。例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリジジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ビスフェノールA ジグリジジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4,−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ユニオン・カーバイド社製「サイラキュアUVR−6110」等)、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド(ユニオン・カーバイド社製「ELR−4206」等)、リモネンジオキシド(ダイセル化学工業社製「セロキサイド3000」等)、アリルシクロヘキセンジオキシド、3,4,−エポキシ−4−メチルシクロヘキシル−2−プロピレンオキシド、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート(ユニオン・カーバイド社製「サイラキュアUVR−6128」等)、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)エーテル、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)ジエチルシロキサン等が挙げられる。
【0059】
これらのうち、反応性化合物(C)としては、ラジカル硬化型であるアクリレート類が最も好ましい。カチオン型の場合、カルボキシル基とエポキシ基が反応してしまうため2液混合型にする必要が生じる。
【0060】
本発明のカルボキシレート化合物(A)及び/又は反応性ポリカルボン酸化合物(B)と、必要に応じて(A)、(B)以外の反応性化合物(C)とを混合せしめて本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を得ることができる。このとき、用途に応じて適宜その他の成分を加えてもよい。
【0061】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、組成物中にカルボキシレート化合物(A)及び/又は反応性ポリカルボン酸化合物(B)97〜5質量%、好ましくは87〜10質量%を含む。必要に応じてその他の成分を70質量%程度を上限に含んでいてよい。反応性化合物(C)をさらに含む場合、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、組成物中にカルボキシレート化合物(A)及び/又は反応性ポリカルボン酸化合物(B)97〜5質量%、好ましくは87〜10質量%、反応性化合物(C)は3〜95質量%、好ましくは13〜90質量%を含む。必要に応じてその他の成分を70質量%程度を上限に含んでいてよい。
【0062】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物における、カルボキシレート化合物(A)もしくは反応性ポリカルボン酸化合物(B)は、その用途に応じて適宜使い分けられるものである。例えば、同じソルダーレジスト用途でも現像せず、印刷法によりパターンを成形する場合や溶剤等により未反応部位を流去させる、所謂溶剤現像型の場合にはカルボキシレート化合物(A)を用い、アルカリ水により現像させる場合には反応性ポリカルボン酸化合物(B)を用いる。一般的にアルカリ水現像型の方が微細なパターンを作りやすいという観点から、この用途には反応性ポリカルボン酸化合物(B)を用いる場合が多い。もちろん(A)と(B)を併用してもなんら問題はない。(A)と(B)を併用する際、用途に応じて、使用比率は適宜調整される。
【0063】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は活性エネルギー線によって容易に硬化する。ここで活性エネルギー線の具体例としては、紫外線、可視光線、赤外線、X線、ガンマー線、レーザー光線等の電磁波、アルファー線、ベータ線、電子線等の粒子線等が挙げられる。本発明の好適な用途を考慮すれば、これらのうち、紫外線、レーザー光線、可視光線、または電子線が好ましい。
【0064】
本発明において用いうる着色顔料とは、本発明の活性エネルギー線樹脂組成物を着色材料とするために用いられるものである。本発明で用いられるカルボキシレート化合物(A)、反応性ポリカルボン酸化合物(B)の水酸基、のバランスが特定の範囲にあるがゆえに、特に優れた顔料への親和性、即ち分散性が発揮されると推察される。
【0065】
この機構については定かではないが、分散が良好に進行するために結果として顔料濃度を濃くすることが出来る、また現像を必要とされる組成物においては、分散が良好な状態にあるために、優れたパターニング特性が発揮され、また現像溶解部における現像残渣も少ないため、好適である。
【0066】
着色顔料としては、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系等の有機顔料、カーボンブラック等、酸化チタン等の無機顔料が挙げられる。これらのうちカーボンブラックの分散性が高くもっとも好ましい。
【0067】
本発明において成形用材料とは、未硬化の組成物を型にいれ、もしくは型を押し付け物体を成形したのち、活性エネルギー線により硬化反応を起こさせ成形させるもの、もしくは未硬化の組成物にレーザー等の焦点光などを照射し、硬化反応を起こさせ成形させる用途に用いられる材料を指す。
【0068】
具体的な用途としては、平面状に成形したシート、素子を保護するための封止材、未硬化の組成物に微細加工された「型」を押し当て微細な成形を行う、所謂ナノインプリント材料、さらには特に熱的な要求の厳しい発光ダイオード、光電変換素子等の周辺封止材料等が好適な用途として挙げられる。
【0069】
本発明において皮膜形成用材料とは、基材表面を被覆することを目的として利用されるものである。具体的な用途としては、グラビアインキ、フレキソインキ、シルクスクリーンインキ、オフセットインキ等のインキ材料、ハードコート、トップコート、オーバープリントニス、クリヤコート等の塗工材料、ラミネート用、光ディスク用他各種接着剤、粘着剤等の接着材料、ソルダーレジスト、エッチングレジスト、マイクロマシン用レジスト等のレジスト材料等これに該当する。さらには、皮膜形成用材料を一時的に剥離性基材に塗工しフィルム化した後、本来目的とする基材に貼合し皮膜を形成させる、いわゆるドライフィルムも皮膜形成用材料に該当する。
【0070】
これらのうち、反応性ポリカルボン酸化合物(B)のカルボキシル基の導入によって基材への密着性が高まるため、プラスチック基材、若しくは金属基材を被覆するための用途として用いることができる。
【0071】
さらには、未反応の反応性ポリカルボン酸化合物(B)が、アルカリ水溶液に可溶性となる特徴を生かして、アルカリ水現像型レジスト材料組成物として用いることができる。
【0072】
本発明においてレジスト材料組成物とは、基材上に該組成物の皮膜層を形成させ、その後、紫外線等の活性エネルギー線を部分的に照射し、照射部、未照射部の物性的な差異を利用して描画しようとする活性エネルギー線感応型の組成物を指す。具体的には、照射部、または未照射部を何らかの方法、例えば溶剤等やアルカリ溶液等で溶解させるなどして除去し、描画を行うことを目的として用いられる組成物である。
【0073】
本発明のレジスト用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、パターニングが可能な種々の材料に適応でき、例えば特に、ソルダーレジスト材料、ビルドアップ工法用の層間絶縁材に有用であり、さらには光導波路としてプリント配線板、光電子基板や光基板のような電気・電子・光基材等にも利用される。
【0074】
特に好適な用途としては、強靭な硬化物を得ることができる特性を生かして、ソルダーレジスト等の永久レジスト用途、顔料分散性が良好であるとの特性を生かして、印刷インキ、カラーフィルタ等のカラーレジスト、特にブラックマトリックス用レジストの用途が好ましい。
【0075】
この他、活性エネルギー線による硬化反応前の機械的強度が求められるドライフィルム用途として特に好適に用いられる。即ち、本発明で用いられる前記エポキシ樹脂(a)の水酸基、エポキシ基のバランスが特定の範囲にあるがゆえに、本発明の反応性カルボキシレート化合物が比較的高い分子量であるにも関わらず、良好な現像性を発揮させることが出来る。
【0076】
皮膜形成させる方法としては特に制限はないが、グラビア等の凹版印刷方式、フレキソ等の凸版印刷方式、シルクスクリーン等の孔版印刷方式、オフセット等の平版印刷方式、ロールコーター、ナイフコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スピンコーター等の各種塗工方式が任意に採用できる。
【0077】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化物とは、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に活性エネルギー線を照射し硬化させたものを指す。
【0078】
この他、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を各種用途に適合させる目的で、樹脂組成物中に70質量%を上限にその他の成分を加えることもできる。その他の成分としては光重合開始剤、その他の添加剤、着色材料、また塗工適性付与等を目的に粘度調整のため添加される揮発性溶剤等が挙げられる。下記に使用しうるその他の成分を例示する。
【0079】
光重合開始剤としては、ラジカル型光重合開始剤、カチオン系光重合開始剤、ルイス酸のジアゾニウム塩、ハロゲン化物、ボーレート系開始剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0080】
ラジカル型光重合開始剤としては、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン類;アセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−フェニルプロパン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシンクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン等のアセトフェノン類;2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン等のアントラキノン類;2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等のチオキサントン類;アセトフエノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、4,4’−ビスメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド等のホスフィンオキサイド類等の公知一般のラジカル型光反応開始剤が挙げられる。
【0081】
カチオン系光重合開始剤としては、ルイス酸のジアゾニウム塩、ルイス酸のヨードニウム塩、ルイス酸のスルホニウム塩、ルイス酸のホスホニウム塩、その他のハロゲン化物、トリアジン系開始剤、ボーレート系開始剤、及びその他の光酸発生剤等が挙げられる。
【0082】
ルイス酸のジアゾニウム塩としては、p−メトキシフェニルジアゾニウムフロロホスホネート、N,N−ジエチルアミノフェニルジアゾニウムヘキサフロロホスホネート(三新化学工業社製サンエイドSI−60L/SI−80L/SI−100Lなど)等が挙げられ、ルイス酸のヨードニウム塩としては、ジフェニルヨードニウムヘキサフロロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフロロアンチモネート等が挙げられ、ルイス酸のスルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロホスホネート(ダウ・ケミカル社製 Cyracure UVI−6990など)、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート(Union Carbide社製 Cyracure UVI−6974など) 等が挙げられ、ルイス酸のホスホニウム塩としては、トリフェニルホスホニウムヘキサフロロアンチモネート等が挙げられる。
【0083】
その他のハロゲン化物としては、2,2,2−トリクロロ−[1−4’−(ジメチルエチル)フェニル]エタノン(AKZO社製 Trigonal PIなど)、2.2−ジクロロ−1−4−(フェノキシフェニル)エタノン(Sandoz社製 Sandray 1000など)、α,α,α−トリブロモメチルフェニルスルホン(製鉄化学社製 BMPSなど)等が挙げられる。トリアジン系開始剤としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(4’−メトキシフェニル)−6−トリアジン(Panchim社製 Triazine Aなど)、2,4−トリクロロメチル−(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン(Panchim社製 Triazine PMSなど)、2,4−トリクロロメチル−(ピプロニル)−6−トリアジン(Panchim社製 Triazine PPなど)、2,4−トリクロロメチル−(4’−メトキシナフチル)−6−トリアジン(Panchim社製 Triazine B など)、2[2’(5”−メチルフリル)エチリデン]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン(三和ケミカル社製など)、2(2’−フリルエチリデン)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン(三和ケミカル社製)等が挙げられる。
【0084】
ボーレート系開始剤としては、日本感光色素製NK−3876及びNK−3881等が挙げられ、その他の光酸発生剤等としては、9−フェニルアクリジン、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2−ビイミダゾール(黒金化成社製ビイミダゾールなど)、2,2−アゾビス(2−アミノ−プロパン)ジヒドロクロリド(和光純薬社製 V50など)、2,2−アゾビス[2−(イミダソリン−2イル)プロパン]ジヒドロクロリド(和光純薬社製 VA044など)、[イータ−5−2−4−(シクロペンタデシル)(1,2,3,4,5,6,イータ)−(メチルエチル)−ベンゼン]鉄(II)ヘキサフロロホスホネート(Ciba Geigy社製 Irgacure 261など)、ビス(y5−シクロペンタジエニル)ビス[2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピリ−1−イル)フェニル]チタニウム(Ciba Geigy社製 CGI−784など)等が挙げられる。
【0085】
この他、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系開始剤、過酸化ベンゾイル等の熱に感応する過酸化物系ラジカル型開始剤等を併せて用いても良い。また、ラジカル系とカチオン系の双方の開始剤を併せて用いても良い。開始剤は、1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併せて用いることもできる。
【0086】
その他の添加剤としては、例えばメラミン等の熱硬化触媒、アエロジル等のチキソトロピー付与剤、シリコーン系、フッ素系のレベリング剤や消泡剤、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等の重合禁止剤、安定剤、酸化防止剤等を使用することが出来る。
【0087】
また、その他の顔料材料としては例えば、着色を目的としないもの、いわゆる体質顔料を用いることも出来る。例えば、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸バリウム、水酸化アルミニウム、シリカ、クレー等が挙げられる。
【0088】
この他に活性エネルギー線に反応性を示さない樹脂類(いわゆるイナートポリマー)、たとえばその他のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ケトンホルムアルデヒド樹脂、クレゾール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、スチレン樹脂、グアナミン樹脂、天然及び合成ゴム、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、及びこれらの変性物を用いることもできる。これらは40質量%までの範囲において用いることが好ましい。
【0089】
特に、ソルダーレジスト用途に反応性ポリカルボン酸化合物(B)を用いる場合には、活性エネルギー線に反応性を示さない樹脂類として公知一般のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。これは活性エネルギー線によって反応、硬化させた後も(B)に由来するカルボキシル基が残留してしまい、結果としてその硬化物は耐水性や加水分解性に劣ってしまう。したがって、エポキシ樹脂を用いることで残留するカルボキシル基をさらにカルボキシレート化し、さらに強固な架橋構造を形成させる。
【0090】
また使用目的に応じて、粘度を調整する目的で、樹脂組成物中に50質量%、さらに好ましくは35質量%までの範囲において揮発性溶剤を添加することも出来る。
【実施例】
【0091】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、実施例中特に断りがない限り、部は質量部を示す。
【0092】
軟化点、エポキシ当量は以下の条件で測定した。
1)エポキシ当量:JIS K 7236:2001に準じた方法で測定した。
2)軟化点:JIS K 7234:1986に準じた方法で測定した。
3)酸価:JIS K 0070:1992に準じた方法で測定した。
4)GPCの測定条件
機種:TOSOH HLC−8220GPC
カラム:TSKGEL Super HZM−N
溶離液:THF(テトラヒドロフラン); 0.35ml毎分、温度40℃
検出器:示差屈折計
分子量標準:ポリスチレン
【0093】
実施例1:カルボキシレート化合物(A)の調製
エポキシ樹脂(a)としてNC−2000 (日本化薬製、軟化点60℃、エポキシ当量230g/eq、一般式(1)で示されるR1は全て水素原子、nは平均値で5)を230g、化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を表1中記載量、化合物(c)としてジメチロールプロピオン酸(略称DMPA、Mw=134)を表1中記載量加えた。
触媒としてトリフェニルフォスフィン3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを固形分が反応液の80質量%となるように加え、100℃で24時間反応させ、カルボキシレート化合物(A)溶液を得た。
反応終点は固形分酸価(AV)にて決定し、測定値を表1に記載した。酸価測定は、反応溶液にて測定し固形分としての酸価に換算した。
【0094】
比較例1−1:比較用カルボキシレート化合物の調製
NC−2000を230g、化合物(b)としてアクリル酸を表1中記載量、触媒としてトリフェニルフォスフィン3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを固形分が反応液の80質量%となるように加え、100℃で24時間反応させ、カルボキシレート化合物溶液を得た。
反応終点は固形分酸価(AV)にて決定し、測定値を表1に記載した。酸価測定は、反応溶液にて測定し固形分としての酸価に換算した。
【0095】
比較例1−2:比較用カルボキシレート化合物の調製
下記式(2)で表されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂EOCN−103S(日本化薬製、軟化点80℃、エポキシ当量200g/eq)を200g、化合物(b)としてアクリル酸を表1中記載量、化合物(c)としてジメチロールプロピオン酸を表1に記載量加えた。
【0096】
【化3】

【0097】
触媒としてトリフェニルフォスフィン3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを固形分が反応液の80質量%となるように加え、100℃で24時間反応させ、カルボキシレート化合物溶液を得た。
反応終点は固形分酸価(AV)にて決定し、測定値を表1に記載した。酸価測定は、反応溶液にて測定し固形分としての酸価に換算した。
【0098】
比較例1−3:比較用カルボキシレート化合物の調製
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂jER−1002(ジャパンエポキシレジン社製、)を200g、(b)としてアクリル酸を表中記載量、化合物(c)としてジメチロールプロピオン酸を表1中記載量加えた。
触媒としてトリフェニルフォスフィン3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを固形分が反応液の80質量%となるように加え、100℃で24時間反応させ、カルボキシレート化合物溶液を得た。
反応終点は固形分酸価(AV)にて決定し、測定値を表1に記載した。酸価測定は、反応溶液にて測定し固形分としての酸価に換算した。
【0099】
表1:実施例1及び比較例1:エポキシカルボキシレート化合物(A)の調製
実施例 エポキシ AA量(モル比) DMPA量(モル比) AV(mgKOH/g)
実施例1−1 NC-2000 14 (0.2) 107 (0.8) 2.8
実施例1−2 NC-2000 36 (0.5) 67 (0.5) 2.3
実施例1−3 NC-2000 58 (0.8) 27 (0.2) 1.9
実施例1−4 NC-2000 22 (0.3) 27 (0.2) 0.5
比較例1−1 NC-2000 72 (1.0) 0 (0.0) 2.5
比較例1−2 EOCN-103S 36 (0.5) 67 (0.5) 2.2
比較例1−3 jER-1002 18 (0.5) 34 (0.5) 1.4
【0100】
実施例2:反応性ポリカルボン酸化合物(B)の調製
実施例1において各々得られたカルボキシレート化合物(A)溶液299gに多塩基酸無水物(d)として、テトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA)表2に記載の量、及び溶剤として固形分が反応液の65質量%となるようプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを添加し、100℃に加熱し3時間酸付加反応させ反応性ポリカルボン酸化合物(B)溶液を得た。固形分酸価を表2に示す。
【0101】
比較例2:比較用反応性ポリカルボン酸化合物の調製
比較例1−1、 1−2において得られたカルボキシレート化合物溶液299gに多塩基酸無水物(d)として、テトラヒドロ無水フタル酸表2に記載の量、及び溶剤として固形分がが反応液の65質量%となるようプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを添加し、100℃に加熱して3時間酸付加反応させ反応性ポリカルボン酸化合物溶液を得た。
【0102】
表2 :実施例2及び比較例2: 反応性ポリカルボン酸化合物(B)の調製
実施例 化合物(A) THPA量(g) 固形分酸価(mgKOH/g)
実施例2−1 実施例1−1 88 100
実施例2−2 実施例1−2 88 103
実施例2−3 実施例1−3 88 103
実施例2−4 実施例1−2 37 50
実施例2−5 実施例1−4 88 101
比較例2−1 比較例1−1 88 101
比較例2−2 比較例1−2 88 100
比較例2−3 比較例1−3 88 100
比較例2−4 比較例1−1 37 52
【0103】
実施例3及び比較例3:ハードコート用組成物の調製
実施例1及び比較例1において合成した反応性カルボキシレート化合物(A)20g、ラジカル硬化型の単量体(C)であるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート4g、ラジカル型光重合開始剤としてイルガキュア184(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製 1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)1.5gを加熱溶解した。なお、実施例3−4に限り、カチオン系光重合開始剤としてUVI−6990(ダウ・ケミカル社製、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロホスホネート)を1.0g追添加した。
さらにこれを、乾燥時の膜厚20ミクロンになるようハンドアプリケータによってポリカーボネート板上に塗工し、80℃30分間電気オーブンにて溶剤乾燥を実施した。乾燥後、高圧水銀ランプを具備した紫外線垂直露光装置(オーク製作所製)によって照射線量1000mJの紫外線を照射、硬化させ多層材料を得た。
この多層材料の塗膜の硬度をJIS K5600−5−4:1999により測定し、さらに衝撃性の試験をISO6272−1:2002によって実施した。結果を表3に示す。
【0104】
表3 実施例3及び比較例3:ハードコート用組成物の評価
実施例 化合物(A) 鉛筆硬度 耐衝撃性
実施例3−1 実施例1−1 H ○
実施例3−2 実施例1−2 2H ○
実施例3−3 実施例1−3 3H △
実施例3−4 実施例1−4 3H ○
実施例3−5 実施例1−5 2H ○
比較例3−1 比較例1−1 3H ×
比較例3−2 比較例1−2 H ×
比較例3−3 比較例1−3 3B ×
○:傷、はがれなし。△:僅かに傷あり、×:剥がれた
【0105】
以上の結果から明らかなように、エポキシ基を全てアクリレート化した比較例1−1、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂をアクリレート化並びにカルボキシレート化した比較例1−2及び比較例1−3と比較し、実施例においては、耐衝撃性が向上した。この理由としては、化合物(c)の導入に伴い、二重結合の密度が適度に低下したこと、また水酸基導入に伴い水素結合による緩やかな架橋構造が良い影響を及ぼすものと考えられる。
また、通常の二官能エポキシ樹脂から誘導した比較例1−3では、硬化性が大幅に悪化した。
【0106】
実施例4:ドライフィルム型レジスト組成物の調製
実施例2で得られた反応性ポリカルボン酸化合物(B)を54.44g、その他反応性化合物(C)としてHX−220(商品名:日本化薬(株)製 ジアクリレート単量体、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル=3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピオナートの6−ヘキサノリド付加重合物とアクリル酸とのエステル化合物)3.54g、光重合開始剤としてイルガキュア907(チバスペシャリチィーケミカルズ製 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)を4.72g及び光増感剤としてカヤキュアーDETX−S(日本化薬(株)製、2,4−ジエチルチオキサントン)を0.47g、硬化成分としてGTR−1800(日本化薬製、グリオキサール型エポキシ樹脂)を14.83g、熱硬化触媒としてメラミンを1.05g及び濃度調整溶媒としてメチルエチルケトンを20.95g加え、ビーズミルにて混練し均一に分散させレジスト樹脂組成物を得た。
得られた組成物をワイヤーバーコーター#20を用い、支持フィルムとなるポリエチレンテレフタレートフィルムに均一に塗布し、温度70℃の熱風乾燥炉を通過させ、厚さ20μmの樹脂層を形成した後、この樹脂層上に保護フィルムとなるポリエチレンフィルムを貼り付け、ドライフィルムを得た。得られたドライフィルムをポリイミドプリント基板(銅回路厚:12μm、ポリイミドフィルム厚:25μm)に、温度80℃の加熱ロールを用いて、保護フィルムを剥離しながら樹脂層を基板全面に貼り付けた。
なお、実施例4−5で用いた混合品とは、酸変性カルボキシレート化合物(A)として実施例1−1で得られたものと、ポリカルボン酸化合物(B)として実施例2−1で得られたものを溶液重量にて50:50で混合したものである。
【0107】
次いで、紫外線露光装置((株)オーク製作所、型式HMW−680GW)を用い回路パターンの描画されたマスク、および感度を見積もるために、コダック製ステップタブレットNo.2を通して500mJ/cm2の紫外線を照射した。その後、ドライフィルム上のフィルムを剥離し剥離状態を確認した。その後1%炭酸ナトリウム水溶液でスプレー現像を行い、紫外線未照射部の樹脂を除去した。水洗乾燥した後、プリント基板を150℃の熱風乾燥器で60分加熱硬化反応させ硬化膜を得た。評価結果を表4に示す。
【0108】
耐折性評価
レジストの硬化膜を形成したポリイミドプリント基板を硬化膜側を上にして山折りし、指で折り曲げ部をよくしごいた。折り曲げ部を元に戻し、レジスト膜をルーペで観察した。
○:亀裂なし
△:僅かな亀裂が観察される
×:剥離する
【0109】
感度評価
感度は、ステップタブレットを透過した露光部に、何段目の濃度部分までが現像時に残存したかで判定した。段数(値)が大きいほうがタブレットの濃部で高感度と判定される(単位:段)。
現像性評価
現像性は、パターンマスクを透過した露光部を現像する際に、パターン形状部が完全に現像されきるまでの時間、いわゆるブレイクタイムをもって現像性の評価とした(単位:秒)。
硬化性評価
硬化性評価は、150℃加熱終了後の硬化膜の鉛筆硬度をもって示した。
評価方法は、JIS K5600−5−4:1999に準拠した。
【0110】
表4 実施例4及び比較例4:ドライフィルムレジストの評価
実施例 化合物(B) 耐折性 感度 現像性 硬化性
実施例4−1 実施例2−1 ○ 4 25 2H
実施例4−2 実施例2−2 ○ 8 36 3H
実施例4−3 実施例2−3 △ 9 49 3H
実施例4−4 実施例2−4 ○ 10 55 3H
実施例4−5 実施例2−5 ○ 10 30 H
実施例4−5 混合品 ○ 7 37 2H
比較例4−1 比較例2−1 × 7 50 3H
比較例4−2 比較例2−2 × 9 45 3H
比較例4−3 比較例2−3 ○ 現像不可(照射部流失) 4B
比較例4−4 比較例2−4 ○ 現像不可(未照射部非溶解) 3H
【0111】
上記の結果から明らかなように、本発明におけるレジスト組成物は、比較的高い硬度を有しつつ、高い耐折性を有している。またレジストとして良好な現像性と感度を有している。
【0112】
実施例5:顔料分散性に関する評価
実施例2で得られた反応性ポリカルボン酸化合物(B)を20g、その他反応性化合物(C)としてDPHA(商品名:日本化薬(株)製 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物)5.0g、有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10g、着色顔料として三菱カーボンブラックMA−100を10g加えて混合攪拌した。そこに35gのガラスビーズを入れ、ペイントシェーカで1時間分散を行った。
分散終了後の分散液を、ワイヤーバーコーター#2でポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗工し、80℃の温風乾燥機で10分間乾燥を行った。
乾燥終了後の塗膜表面の光沢を、60°反射グロス計(堀場製作所 IG−331光沢計)を用いて測定し、カーボンブラックの分散性を評価した。結果を表5に示す。この際、光沢の値が高いほうが良好な顔料分散性ということを示している。
【0113】
表5 実施例5及び比較例5:顔料分散性の評価
実施例 化合物(B) 光沢
実施例5−1 実施例2−1 55
実施例5−2 実施例2−2 68
実施例5−3 実施例2−3 46
実施例5−4 実施例2−4 63
比較例5−1 比較例2−1 20
比較例5−2 比較例2−2 17
比較例5−3 比較例2−4 15
【0114】
上記の結果から明らかなように、本発明における反応性ポリカルボン酸(B)の基本骨格となるエポキシ樹脂(a)に化合物(b)と、化合物(c)を導入することで、顔料の分散性が向上することが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂として、硬化性と柔軟性、強靭性、難燃性を有する材料として、ハードコート材料、アルカリ現像可能なフレキシブル性を必要とされるレジスト材料、良好な顔料分散性を発揮する用途を示したが、例えば活性エネルギー線硬化型の印刷インキ、カラーレジスト、特には顔料分散性と現像性等のレジスト適性を有する材料としてLCD用のカラーレジスト、特にはブラックマトリックス等に特に好適に用いることが出来る。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)、一分子中に重合可能なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有する化合物(b)及び一分子中に水酸基とカルボキシル基を有する化合物(c)を反応せしめて得られる反応性エポキシカルボキシレート化合物(A)。
【化1】

(式中、R1は同一もしくは異なり、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜4の炭化水素基を、mは置換数であり1〜4の整数を、またnは平均値で1〜10の正数をそれぞれ示す。)
【請求項2】
請求項1記載のカルボキシレート化合物(A)に多塩基酸無水物(d)を反応せしめて得られる反応性ポリカルボン酸化合物(B)。
【請求項3】
請求項1記載のカルボキシレート化合物(A)及び/又は請求項2記載の反応性ポリカルボン酸化合物(B)を含むことを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項4】
更に(A)、(B)以外の反応性化合物(C)を含むことを特徴とする請求項3記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項5】
更に着色顔料を含有させることを特徴とする請求項3又は4に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項6】
成形用材料である請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項7】
皮膜形成用材料である請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項8】
レジスト材料組成物である請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項9】
請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化物。
【請求項10】
請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物でオーバーコートされた物品。

【公開番号】特開2009−275167(P2009−275167A)
【公開日】平成21年11月26日(2009.11.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−129547(P2008−129547)
【出願日】平成20年5月16日(2008.5.16)
【出願人】(000004086)日本化薬株式会社 (921)
【Fターム(参考)】