説明

活性エネルギー線硬化性樹脂組成物

【課題】 塗工性、およびフォトリソグラフィーにおける現像性(非硬化部の現像液溶解性)に優れる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物、並びに該組成物を支持体の表面に塗布して塗膜を形成させ、活性エネルギー線を照射して硬化させてなる被覆物を提供する。
【解決手段】 分子末端の40モル%以上が1級OH含有基である特定のポリオキシアルキレンポリオール(a1)を含有してなるポリオール成分(a)と、イソシアネート成分(b)から形成され、活性エネルギー線重合性基(c)を分子内に1個または2個以上有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)および活性エネルギー線重合開始剤(B)を含有してなることを特徴とする活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、活性エネルギー線照射により硬化物を与える樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、硬化物の機械強度に優れ、また、フォトリソグラフィーにおける現像性(非硬化物の現像液への溶解性)に優れた活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。ここにおいて、フォトリソグラフィーとは、感光性の樹脂組成物を塗布した支持体表面を、選択的にパターン状露光(活性エネルギー線照射等)することで、露光部分と非露光部分からなるパターンを形成する技術を意味する。
【背景技術】
【0002】
近年、被覆物等に用いられる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物として、柔軟性が良好な硬化物を与えるとの観点から、ポリプロピレングリコールやポリブチレングリコールを主鎖としたポリエーテルウレタン(メタ)アクリレートを含有する樹脂組成物等が検討されている(例えば特許文献1参照)。
また、プリント配線板の製造、金属の精密加工、各種樹脂パターン成型等の分野において、エッチング、現像、めっき等に用いられるフォトレジスト材料として、ポリエーテルウレタン(メタ)アクリレートを含有する活性エネルギー線硬化性(感光性)樹脂組成物およびこれらを用いて得られる感光性フィルムが広く用いられている(例えば特許文献2参照)。これらの感光性フィルムは、支持体、感光性樹脂、光透過保護フィルム(またはマスキングフィルム)の三層構造よりなり、該感光性フィルムの保護フィルム側から活性エネルギー線(紫外線、レーザー光線等)を照射し、その後保護フィルムを剥離して、アルカリ水溶液または有機溶剤を噴霧またはこれらに浸漬して活性エネルギー線の非照射部(非硬化部)を溶解除去する、いわゆる感光性樹脂の現像性を利用して、支持体上にレジストパターン(画像)を形成させることができる。
【0003】
【特許文献1】特開平5−214063号公報
【特許文献2】特開平5−27435号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、これらのポリエーテルウレタン(メタ)アクリレートに用いられるポリエーテルは、一般的にイソシアネート化合物(トリレンジイソシアネート等)との反応性が低く、ポリオール成分全体の反応性やフォトリソグラフィーにおける現像性等の機能向上のために高反応性の他のポリオールと併用しても、イソシアネート化合物との反応が不均一となることは不可避であった。そのため反応生成物は粘度が高く、現像性に劣り、また、活性エネルギー線照射で硬化させた硬化物は機械強度に劣るものであった。
本発明の目的は、上記課題を解決し、塗工性、現像性に優れ、硬化後は樹脂強度に優れる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンポリオールにおいて、分子末端である−AOH基の40モル%以上が下記一般式(2)で表される1級OH含有基であるポリオキシアルキレンポリオール(a1)を含有してなるポリオール成分(a)と、イソシアネート成分(b)から形成され、活性エネルギー線重合性基(c)を分子内に1個または2個以上有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)および活性エネルギー線重合開始剤(B)を含有してなることを特徴とする活性エネルギー線硬化性樹脂組成物である。

1[−(ZO)p−(AO)qH]m (1)

−CH(R2)−CH2OH (2)

[式(1)中、R1は、水、アルコール、フェノール、アンモニア、アミン、カルボン酸、チオールおよびリン酸化合物からなる群から選ばれる活性水素含有化合物から活性水素を除いたm価の残基;Zはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数2〜12の(シクロ)アルキレン基;Aはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基;mは2〜10の数;pは0または1以上の数、qは1以上の数であって、p+q=1〜200を満足する数、式(2)中、R2はハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。]
【発明の効果】
【0006】
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は下記の効果を奏する。
(1)粘度が低く塗工性に優れる。
(2)フォトリソグラフィーにおける現像性に優れる。
(3)硬化物の機械強度に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
[熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)]
本発明における(A)は、下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンポリオールにおいて、分子末端である−AOH基の40モル%以上が下記一般式(2)で表される1級OH含有基であるポリオキシアルキレンポリオール(a1)を含有してなるポリオール成分(a)と、イソシアネート成分(b)から形成され、活性エネルギー線重合性基(c)を分子内に1個または2個以上有する熱可塑性ポリウレタン樹脂である。
(A)が有する該活性エネルギー線重合性基(c)は、上記ポリオール成分(a)に由来する、イソシアネート成分(b)に由来する、あるいは(a)、(b)の両方に由来する3つの場合があり、いずれであってもよいが、硬化性の観点から好ましいのは(a)に由来する場合である。

1[−(ZO)p−(AO)qH]m (1)

−CH(R2)−CH2OH (2)
【0008】
式(1)中、R1は、水、アルコール、フェノール、アンモニア、アミン、カルボン酸、チオールおよびリン酸化合物からなる群から選ばれる活性水素含有化合物から活性水素を除いたm価の残基で、mは2〜10(好ましくは2〜6)の数を表す。mが2未満では(A)の高分子量化が困難であり、10を超えると塗工性が悪くなる。上記アルコール、フェノール、アミン、カルボン酸、チオールおよびリン酸化合物には、後述のものが含まれる。
【0009】
Zはハロゲン原子もしくはアリール基[炭素数(以下Cと略記)6〜15、例えばフェニル、エチルフェニルおよびナフチル基]で置換されていてもよいC2〜12(好ましくは2〜8)の(シクロ)アルキレン基(エチレンおよびシクロヘキシレン基等)を表す。Cが2未満は存在せず、12を超えると高粘度となり取り扱いが困難となる。
Aはハロゲン原子もしくはアリール基(C6〜15、例えばフェニル、エチルフェニルおよびナフチル基)で置換されていてもよいC3〜12(好ましくは3〜6)のアルキレン基を表す。Cが3未満では耐湿性が悪くなり、12を超えると硬化物の機械強度が悪くなる。
pは0または1以上の数、qは1以上の数であって、p+q=1〜200(好ましくは2〜50)を満足する数を表す。p+qが200を超えると塗工性が悪くなる。
式(2)中、R2はハロゲン原子もしくはアリール基(C6〜15、例えばフェニル、エチルフェニルおよびナフチル基)で置換されていてもよいC1〜10(好ましくは1〜6)のアルキル基を表す。Cが10を超えると硬化物の機械強度が悪くなる。
【0010】
本発明における(a1)は、上記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンポリオールにおいて、分子末端である−AOH基の40モル%以上(好ましくは50〜100モル%、さらに好ましくは60〜100モル%、とくに好ましくは70〜100モル%)が上記一般式(2)で表される1級OH含有基であるポリオキシアルキレンポリオールである。該−AOH基中の該1級OH含有基の割合が40モル%未満では硬化性が悪くなる。
【0011】
上記(a1)は、後述する特定の触媒の存在下で、前記アルコール、フェノール、アミン、カルボン酸、チオールおよびリン酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の活性水素含有化合物にC3〜12の1,2−AOを付加させるか、または、該少なくとも1種の活性水素含有化合物のC2〜12のAO付加物に、さらにC3〜12の1,2−AOを付加させることにより得られる。該活性水素含有化合物のうち、柔軟性の観点から好ましいのはアルコールである。
【0012】
上記活性水素含有化合物のうちのアルコールは多価アルコールであり、該多価アルコールとしては、C2〜20の2価アルコール〔脂肪族[エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−および1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等(以下それぞれEG、PG、BD、HD、NPGと略記)]、脂環含有[シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等]等〕;C3〜20の3価アルコール〔脂肪族[グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン(以下それぞれGR、TMP、TMEと略記)、ヘキサントリオール等]等〕;C5〜20の4価〜8価またはそれ以上の多価アルコール〔脂肪族[ペンタエリスリトール、ソルビトール(以下それぞれPE、SOと略記)、マンニトール、ソルビタン、ジGR、ジPE等のアルカンポリオールおよびそれらの分子内もしくは分子間脱水物]、糖類(ショ糖、グルコース、マンノース、フラクトース、メチルグルコシド等)およびその誘導体等〕;C4〜10の2級または3級アミノ基含有アルカノールアミン(ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等)が挙げられる。これらのうち柔軟性の観点から好ましいのは、EG、GR、PEである。
【0013】
上記フェノールは多価フェノールであり、該多価フェノールとしては、C6〜18の2価フェノール、例えば単環2価フェノ ール(ハイドロキノン、カテコール、レゾルシノール、ウルシオール等)、ビスフェノール(ビスフェノールA、F、C、B、ADおよびS、ジヒドロキシ ビフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニル−2,2−ブタン等)、および縮合多環2価フェノール[ジヒドロキシナフタレン(1,5−ジヒ ドロキシナフタレン等)、ビナフトール等];並びに3価〜8価またはそれ以上の多価フェノール、例えば単環多価フェノール(ピロガロール、フロログルシ ノール)、および1価もしくは2価フェノール(フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール等)のアルデヒドもしくはケトン(ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒド、グリオキザール、アセトン)低縮合物(フェノールもしくはクレゾールノボラック樹脂、レゾールの中間体、フェノー ルとグリオキザールもしくはグルタールアルデヒドの縮合反応によって得られるポリフェノール、およびレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるポリフェノール等)が挙げられる。これらのうち硬化物の凝集力の観点から好ましいのは、ビスフェノール、さらに好ましいのはビスフェノールAである。
【0014】
上記アミンとしては、脂肪族アミン[C1〜20のアルキレンモノアミン(n−ブチルアミン、オクチルアミン等)、C2〜6のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)、C4〜20のポリアルキレンポリアミン(アルキレン基がC2〜6、例えばジエチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミン、ジヘキシレントリアミン)、C2〜20の1級アミノ基含有アルカノールアミン(モノエタノールアミン、イソプロパノールアミン等)];C6〜20の芳香環含有モノまたはポリアミン(アニリン、トルイジン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、メチレンジアニリン、ジフェニルエーテルジアミン等);C4〜20の脂環含有アミン(シクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン、シクロヘキシレンジアミン、ジシクロヘキシルメタンジアミン等);C4〜20の複素環含有アミン(ピペラジン、アミノエチルピペラジン、特公昭55−21044号公報記載のもの等)、およびこれらの2種以上の併用等が挙げられる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのは脂肪族アミン、さらに好ましいのはC2〜20の1級アミノ基含有アルカノールアミン、とくに好ましいのはモノエタノールアミン、イソプロパノールアミンである。
【0015】
上記カルボン酸は、多価カルボン酸であり、該多価カルボン酸としては、ジカルボン酸および3価〜4価またはそれ以上のポリカルボン酸が挙げられる。それらの例には、C2〜30またはそれ以上(好ましくはC2〜12)の飽和および不飽和の脂肪族ポリカルボン酸、例えばC2〜15ジカルボン酸(シュウ、コハク、マロン、アジピン、スベリン、 アゼライン、セバチン、ドデカンジカルボン、マレイン、フマルおよびイタコン酸等)、C6〜20トリカルボン酸(トリカルバリルおよびヘキサントリカルボン酸等);C8〜15の芳香環含有ポリカルボン酸、例えばジカルボン酸(テレフタル、イソフタルおよびフタル酸等)、トリ−およびテトラ−カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等);C6〜40の脂環含有ポリカルボン酸(ダイマー酸等);およびスルホ基含有ポリカルボン酸[上記ポリカルボン酸にスルホ基を導入してなるもの、例えばスルホコハク酸、スルホマロン酸、スルホグルタル酸、スルホアジピン酸およびスルホイソフタル酸、およびそれらの塩が挙げられる。これらのうち硬化物の凝集力の観点から好ましいのは、C8〜15の芳香環含有ポリジカルボン酸、さらに好ましいのはテレフタル酸、イソフタル酸である。
【0016】
上記チオールは、多価チオールであり、該多価チオールとしては、前記多価アルコールのOH基がSH基に置き換ったものが挙げられ、例えばアルカンポリチオール(エチレンジチオール、プロピレンジチオール、1,4−ブタンジチオール、3−メチルペンタンジチオール等)が挙げられる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのは、1,4−ブタンジチオールである。
【0017】
上記リン酸化合物としては、燐酸、亜燐酸、ホスホン酸が挙げられる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのは、燐酸である。
【0018】
上記活性水素含有化合物に付加させるC3〜12の1,2−AOとしては、ハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい1,2−AOが挙げられる。
具体例としては、プロピレンオキシド(以下POと略記)、1,2−ブチレンオキシド(以下1,2−BOと略記)、クロロPO、ブロモPO、1,2−ラウリレンオキシド、フェニルEO、クロロフェニルEO等、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのうち柔軟性の観点から好ましいのは、PO、1,2−BOである。
【0019】
また、一般式(1)におけるZOを構成するC2〜12のAO付加物としては、ハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよいC2〜12の1,2−(シクロ)AOが挙げられる。具体例としては、上記C3〜12の1,2−AOにEOを加えたもの、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
これらのうち硬化物の柔軟性の観点から好ましいのは、PO、1,2−BOである。また、EOを使用する場合は耐湿性の観点から一般式(1)中のZOとAOの合計モルに対して2モル%以下であることが好ましい。
【0020】
末端1級OH化率が40モル%以上であるポリオキシアルキレンポリオール(a1)は、(1)上記少なくとも1種の活性水素含有化合物にC3〜12の1,2−AOを、下記特定の触媒の存在下で付加させる方法、または、(2)該少なくとも1種の活性水素含有化合物のC2〜12のAO付加物に、下記特定の触媒の存在下でさらにC3〜12の1,2−AOを付加させる方法、により得られる。
【0021】
該特定の触媒には、特開2000−344881号公報に記載のもの[フッ素原子、(置換)フェニル基および/または3級アルキル基が結合したホウ素もしくはアルミニウム化合物]が含まれる。
具体例としては、ホウ素化合物[トリフェニルボラン、ジフェニル−t−ブチルボラン、トリ(t−ブチル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルボラン等]、アルミニウム化合物[トリフェニルアルミニウム、ジフェニル−t−ブチルアルミニウム、トリ(t−ブチル)アルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルアルミニウム等]が挙げられる。
これらのうち末端1級OH化率を高める観点から好ましいのは、フッ素原子および/または(置換)フェニル基が結合したもの、さらに好ましいのはトリフェニルボラン、トリフェニルアルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、とくに好ましいのはフッ素原子および(置換)フェニル基が結合したもの、最も好ましいのはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムである。
AOの付加条件についても上記公報に記載の方法と同様でよく、該触媒の使用量は、生成するAO付加物の重量に基づいて、通常0.0001〜10%、触媒効果および経済性の観点から好ましくは0.001〜1%、反応温度は、通常0〜250℃、反応性および熱安定性の観点から好ましくは20〜180℃である。
【0022】
また、活性水素1個当たりの1,2−AOの付加モル数は、柔軟性および塗工性の観点から好ましくは1〜100、さらに好ましくは1.5〜50である。
【0023】
(a1)の分子末端の1級OH化率は、下記の1H−NMR法により求めることができる。
(1)試料調製法
試料(a1)約30mgを直径5mmの 1H−NMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリフルオロ酢酸を添加しよく振り混ぜた後、25℃で約5分間静置して、試料をトリフルオロ酢酸でエステル化し分析用試料とする。
ここで重水素化溶媒とは、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド、重水素化ジメチルホルムアミド等を指し、これらの中から試料を溶解させる溶媒を適宜選択する。
(2)NMR測定
通常の条件で 1H−NMR測定を行う。
(3)末端水酸基の1級OH化率の計算
1級OH基の結合したメチレン基由来のスペクトルは4.3ppm付近に観測され、2級OH基の結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測されることから、末端1級OH化率は下式から算出される。

末端1級OH化率(%)=[α/(α+2β)]×100

但し、α:1級OH基の結合したメチレン基由来の4.3ppm付近の信号の積分値
β:2級OH基の結合したメチン基由来の5.2ppm付近の信号の積分値
【0024】
(a)の重量に基づく(a1)の含有量は、硬化物の柔軟性の観点から好ましくは5%以上、より好ましくは10〜100%、さらに好ましくは15〜100%、最も好ましくは20〜100%である。
【0025】
本発明におけるポリオール成分(a)には、上記(a1)の他に、活性エネルギー線重合性の付与を目的に、さらに活性エネルギー線重合性基(c)を1個または2個以上(好ましくは1個または2〜6個)含有する、ポリオールまたはモノオール(a2)を含有させることができる。
(a2)には、活性エネルギー線重合性カチオン重合性基(c1)[プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基および/またはグリシジル基]を有するもの(a21)、およびラジカル重合性基(c2)[(メタ)アクリロイル基、アリル基、プロペニル基および/またはビニル基]を有するもの(a22)が含まれる。
これらのうち、硬化性の観点から好ましいのはプロペニルエーテル基、ビニルエーテル基および/または(メタ)アクリロイル基である。
【0026】
(a21)としては、C3以上かつ数平均分子量[以下Mnと略記。測定は後述する条件でのゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法による。]3,000以下、例えば、プロペニルエーテル基を有するもの[2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピルプロペニルエーテル等]、ビニルエーテル基を有するもの[2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピルビニルエーテル等]、グリシジル基を有するもの[グリシドール、EGモノグリシジルエーテル、GRモノグリシジルエーテル等]、およびこれらのAO[EO、PO、1,2−,1,3−および2,3−BO、THF、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用]付加物(Mn3,000以下)等が挙げられる。
これらのうち活性エネルギー線硬化性の観点から好ましいのはプロペニルエーテル基またはビニルエーテルを有するもの、さらに好ましいのは2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2,3−ジヒドロキシプロピルプロペニルエーテル、2,3−ジヒドロキシプロピルビニルエーテルおよびこれらのEOおよび/またはPO付加物である。
【0027】
上記(a22)としては、C3以上かつMn5,000以下、例えば(メタ)アクリロイル基を有するもの[C4〜18、例えば2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート]、アリル基を有するもの[C3〜6、例えば2−ヒドロキシエチル−、2−ヒドロキシプロピル−および2,3−ジヒドロキシプロピルアリルエーテル]、前記(a21)として例示したプロペニルエーテル基またはビニルエーテル基を有するもの、およびこれらのAO[EO、PO、BO、THF、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用]付加物(Mn5,000以下)が挙げられる。
これらのうち活性エネルギー線硬化性の観点から好ましいのは(メタ)アクリロイル基を有するもの、さらに好ましいのは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、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、およびこれらのEOおよび/またはPO付加物である。
【0028】
(a)の重量に基づく(a2)の含有量は、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜60%、さらに好ましくは2〜30%である。
【0029】
なお、本発明におけるMnの測定条件は、例えば下記のとおりである。
装置 :GPC測定装置
溶 媒 :THF
基準物質 :ポリエチレングリコール(以下PEGと略記)
サンプル濃度:0.25wt/vol%
カラム温度 :23℃
カラム種類 :架橋ポリスチレン微粒子ゲル[商品名「Super H4000」、「Super H3000」および「Super H2000」、いずれも東ソー(株)製。これらを直列接続して使用。]
【0030】
本発明におけるポリオール成分(a)には、フォトリソグラフィー用途での現像の際、現像液(非硬化部を溶解させるためのアルカリ水溶液)への溶解性を向上させるため、さらに親水性基含有ポリオール(a3)を含有させることができる。
(a3)は水酸基の他に、さらに水酸基以外の親水性官能基(例えばカルボキシル基)を有するポリオールである。ここにおいて親水性とは、25℃における水への溶解度が1g/100g水以上であることを意味するものとする。
【0031】
(a3)としては、C5〜24、例えば3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、酒石酸、N,N−ジヒドロキシエチルグリシン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド等が挙げられる。
これらのうちフォトリソグラフィーの現像性の観点から好ましいのは、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸である。
【0032】
(a)の重量に基づく(a3)の含有量は、現像性および柔軟性の観点から好ましくは3〜50%、さらに好ましくは5〜40%である。
【0033】
本発明におけるポリオール成分(a)には、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)に柔軟性、凝集力等を付与することを目的に、その他のポリオール(a4)を含有させることができる。(a4)には(a1)を除く高分子ポリオール(a41)および低分子ポリオール(a42)が含まれる。
【0034】
高分子ポリオール(a41)は、OH当量が250以上のポリオール(2〜3価、好ましくは2価)であり、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)に柔軟性を付与することができる。
(a41)としては、(a1)を除くポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリマーポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアルカジエンポリオール、アクリルポリオールおよびこれら2種以上の混合物が挙げられる。
(a41)のMnは、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の柔軟性と粘度の観点から好ましくは1,000〜10,000、さらに好ましくは1,500〜5,000である。
【0035】
ポリエーテルポリオールとしては、2個の活性水素を有する化合物(C2〜18、例えば2価アルコール、2価フェノール)のAO付加物およびそれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0036】
2価アルコールとしては、EG、PG、1,3−および1,4−BD、1,6−HD、NPG、ジエチレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール(以下それぞれDEG、MPDと略記)等のアルキレングリコール;環を有する2価アルコール[特公昭45−1474号公報等に記載のもの、例えば1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、m−およびp−キシリレングリコール]等が挙げられる。
2価フェノールとしては単環多価フェノール(C6〜18、例えばピロガロール、ハイドロキノン、フロログルシン)、多環多価フェノール(C12〜30、例えばジヒドロキシナフタレン)、ビスフェノール化合物(C12〜30、例えばビスフェノールA、−Sおよび−F)等が挙げられる。
2個の活性水素を有する化合物のうち熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の柔軟性の観点から好ましいのは2価アルコールである。
【0037】
上記AOとしては、EO、PO、BO、THF、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用(ブロックおよび/またはランダム付加)が挙げられる。これらのうち(A)の柔軟性の観点から好ましいのはPO、EO、BOおよびこれらの併用である。
【0038】
上記ポリエステルポリオールとしては、例えば(1)前記2価アルコールの1種以上とポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体の1種以上との縮重合による縮合ポリエステルポリオール、(2)前記2価アルコールを開始剤とするラクトンの開環重合によるポリラクトンポリオール、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0039】
上記(1)におけるポリカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸(C4〜18、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸)、芳香環含有ジカルボン酸(C8〜24、例えばテレフタル酸、イソフタル酸)、これらのジカルボン酸のエステル形成性誘導体(酸無水物、アルキル基のCが1〜4の低級アルキルエステル等)およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0040】
上記(2)におけるラクトンとしては、C4〜12、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0041】
ポリエーテルエステルポリオールとしては、例えば、前記ポリエーテルポリオールの1種以上と前記ポリエステルポリオールの原料として例示したポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体の1種以上とをエステル化反応させて得られるもの、前記ポリエーテルポリオールの1種以上にラクトンの1種以上を開環付加させて得られるもの等が挙げられる。
【0042】
ポリカーボネートポリオールとしては、例えばポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオールおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0043】
ポリマーポリオールとしては、上記で挙げた高分子ポリオールの1種以上中でビニル単量体(C3〜24、例えばスチレン、アクリロニトリル)をラジカル重合開始剤の存在下で重合させた重合体粒子を分散安定化させてなるポリオール(重合体含量は例えば5〜30重量%)が挙げられる。
【0044】
ポリオレフィンポリオールとしては、ポリイソブテンポリオール等が挙げられる。
【0045】
ポリアルカジエンポリオールとしては、ポリイソプレンポリオール、ポリブタジエンポリオール、水添化ポリイソプレンポリオール、水添化ポリブタジエンポリオール等が挙げられる。
【0046】
アクリルポリオールとしては、(メタ)アクリル酸アルキル(C1〜30)エステル[ブチル(メタ)アクリレート等]と水酸基含有アクリルモノマー[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等]との共重合体等が挙げられる。
【0047】
これらの高分子ポリオール(a41)のうち、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の柔軟性の観点から好ましいのは、ポリエーテルポリオール、ポリエーテルエステルポリオール、ポリエステルポリオールおよびポリカーボネートポリオールである。
【0048】
低分子ポリオール(a42)は、OH当量が250未満のポリオールであり、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)に凝集力を付与することができる。
(a42)としては、脂肪族低分子ジオール[C2〜12、例えばEG、DEG、トリエチレングリコール(以下TEGと略記)、PG、BD、HD、NPG、MPD]、環を有する低分子ジオール[特公昭45−1474号公報に記載のもの、例えば1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、m−およびp−キシリレングリコール]、これらのAO低モル付加物、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
(a42)のMnは、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の凝集力の観点から好ましくは500未満である。
【0049】
(a)の重量に基づく(a4)の含有量は、凝集力および柔軟性の観点から好ましくは5〜80%、さらに好ましくは10〜60%;(a)の重量に基づく(a41)の含有量は、凝集力および塗工性の観点から好ましくは2〜50%、さらに好ましくは3〜40%;(a)の重量に基づく(a42)の含有量は、凝集力および柔軟性の観点から好ましくは2〜50%、さらに好ましくは3〜40%である。
【0050】
本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)を構成するイソシアネート成分(b)には、分子内に活性エネルギー線重合性基(c)を1個または2個以上(好ましくは1個または2〜6個)有するイソシアネート化合物(b1)、および(b1)以外のイソシアネート化合物(b2)が含まれる。
(b1)には、C(NCO基中の炭素を除く、イソシアネート化合物は以下同じ。)3〜13のモノイソシアネート化合物、例えば2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−ビス[(メタ)アクリロイルオキシメチル]エチルイソシアネート等が含まれる。
【0051】
(b2)としては、2〜3価(好ましくは2価)の、脂肪族ポリイソシアネート[C2〜12、例えばエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート]、脂環含有ポリイソシアート[C4〜15、例えばイソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(HMDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート]、芳香脂肪族ポリイソシアネート[C8〜12、例えばキシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)];芳香族ポリイソシアネート[2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、ジエチルベンゼンジイソシアネート、4,4’−および/または2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフチレンジイソシアネート]、これらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カーボジイミド基、ウレトジオン基、イソシアヌレート基、ビュレット基等を含有する変性物)、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0052】
上記(b2)のうち、反応性の観点から好ましいのは芳香族ジイソシアネート、さらに好ましいのはMDI、TDIである。また、耐候性の観点から好ましいのは、脂肪族ポリイソシアネートおよび脂環含有ポリイソシアネート、さらに好ましいのはHDI、IPDIおよびHMDIである。
【0053】
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の製造方法としては、例えば、下記(1)〜(3)を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
(1)ワンショット法
無溶剤下または溶剤(トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等。以下同じ。)の存在下で、イソシアネート化合物(b1)を含有してなる(b)と、ポリオキシアルキレンポリオール(a1)を含有してなる(a)とを、(b)と(a)のNCO/OH当量比が好ましくは0.8〜1.0、さらに好ましくは0.85〜0.99となるように一括して仕込み、重付加反応させて(A)を得る方法。
【0054】
(2)プレポリマー法
無溶剤下または溶剤の存在下で、過剰のイソシアネート化合物(b2)と、ポリオキシアルキレンポリオール(a1)を含有してなる(a)とを反応させて[NCO/OH当量比は好ましくは1.01〜2.8、さらに好ましくは1.02〜2.5]イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとし、該ウレタンプレポリマーに、鎖伸長剤としての、前記その他のポリオール(a4)、ポリアミン化合物、重合停止剤としてのモノアミンおよび/またはモノアルコール、さらに活性エネルギー線重合性基(c)を1個または2個以上含有する(a2)のうちのモノオールを加えて反応させて(A)を得る方法。
【0055】
上記ポリアミン化合物としては、芳香環含有ジアミン[C6〜24、例えばフェニレンジアミン、トルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、m−およびp−キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、2,4−および2,6−ジメチルチオトルエンジアミン]、脂環含有ジアミン[C6〜24、例えばイソホロンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシル、ジアミノシクロヘキサン]、脂肪族ジアミン[C1〜18、例えばエチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン]、アルカノールアミン誘導体[C2〜18、例えばN−(2−アミノエチル)エタノールアミン]、ヒドラジンもしくはその誘導体[C2〜18、例えばアジピン酸ジヒドラジド]、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0056】
モノアミンとしては、アルキル(C1〜8)アミン(C1〜12、例えばエチルアミン、ブチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン)等が挙げられる。
【0057】
モノアルコールとしては、C1以上かつMn300以下、例えばメタノール、エタノール、n−ブタノール、セロソルブ、これらのAO付加物(Mn300以下)、1価フェノールのAO付加物(Mn300以下)等が挙げられる。
【0058】
上記方法のうち、分子量制御が容易である観点から好ましいのは(2)のプレポリマー法である。
【0059】
本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)は、その分子内(分子末端および/または分子側鎖)に、活性エネルギー線重合性基(c)〔活性エネルギー線カチオン重合性基(c1)[プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基、グリシジル基等]および/または活性エネルギー線ラジカル重合性基(c2)[(メタ)アクロイル基、プロペニルエーテル基、ビニルエーテル基、アリルエーテル基等]〕を、1個または2個以上(好ましくは2〜100個)有する。
(A)の分子内に該重合性基(c)を導入する方法は特に限定されないが、例えば、上記(1)の方法において、分子内に活性エネルギー線重合性基(c)を1個または2個以上有するイソシアネート化合物(b1)を用いる方法、(1)の方法において、さらに、(a)として活性エネルギー線重合性基(c)を1個または2個以上含有するポリオールもしくはモノオール(a2)を含有させる方法;上記(2)の方法において、(a2)を用いる方法が挙げられる。
分子内に(c)を有する(A)のうち、硬化物の機械強度の観点から好ましいのは、分子末端に(c)を有するものである。該(A)は前記プレポリマー法において重合停止剤として活性エネルギー線重合性基(c)を1個または2個以上含有する(a2)のうちのモノオールを加えて反応させることにより得られる。
【0060】
本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)の分子中の活性エネルギー線重合性基(c)の含有量(個数)は、前記GPC法によるMnと1H−NMRから求めることができる。(A)中の活性エネルギー線重合性基(c)は、前記のとおり(a2)および/または(b1)に由来する。
【0061】
前記(1)〜(2)の方法におけるウレタン化反応では、必要によりポリウレタンに通常用いられる触媒を使用することができる。該触媒としては、例えば有機金属化合物[ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズラウレート、ビスマスカルボキシレート、ビスマスアルコキシドおよびジカルボニル基を有する化合物とビスマスとのキレート化合物等]、無機金属化合物[酸化ビスマス、水酸化ビスマス、ハロゲン化ビスマス等]、アミン[トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジアザビシクロウンデセン等]およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
触媒の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常0.0001〜0.1%、好ましくは0.001〜0.01%である。
【0062】
また、前記(1)〜(2)の方法において、活性エネルギー線重合性基(c)としてラジカル重合性基(c1)を有する化合物を用いる場合は、(A)の保存安定性を図る目的で重合禁止剤(ハイドロキノン、4−メトキシフェノール、p−ベンゾキノン等)を用いることができる。
該重合禁止剤の使用量は、(A)の重量に基づいて通常3,000ppm以下、好ましくは10〜2,000ppmである。
【0063】
本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)のMnは、樹脂の凝集力および塗工性の観点から好ましくは2,500〜100,000、さらに好ましくは4,000〜80,000である。
(A)のMwは、樹脂の凝集力および塗工性の観点から好ましくは2,800〜200,000、さらに好ましくは3,500〜140,000である。
(A)の分子量分布(Mw/Mn比で示される)は、粘度の観点から好ましくは8以下、さらに好ましくは4以下、特に好ましくは3以下である。
また、(A)の活性エネルギー線重合性基(c)1個当たりのMnは、硬化物の柔軟性および機械強度の観点から好ましくは400〜20,000、さらに好ましくは600〜10,000、特に好ましくは800〜5,000である。
【0064】
該(A)中のウレタン基濃度(重量%)は、樹脂の凝集力および柔軟性の観点から好ましくは0.2〜40%、さらに好ましくは0.5〜30%、特に好ましくは1〜25%である。
【0065】
[活性エネルギー線重合開始剤(B)]
本発明における活性エネルギー線重合開始剤(B)には、活性エネルギー線カチオン重合開始剤(B1)および活性エネルギー線ラジカル重合開始剤(B2)が含まれる。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物において、(A)が活性エネルギー線カチオン重合性基(c1)を有する場合は(B1)が用いられ、(A)が活性エネルギー線ラジカル重合性基(c2)を有する場合は(B2)が用いられる。また、(A)が活性エネルギー線カチオン重合性基(c1)と活性エネルギー線ラジカル重合性基(c2)の両方を有する場合は(B1)と(B2)が併用して用いられる。
【0066】
(B1)には、例えば、下記一般式(1)で示されるジアゾニウム塩、下記一般式(2)で示されるヨードニウム塩、下記一般式(3)で示されるセレノニウム塩および下記一般式(4)で示されるスルホニウム塩が含まれる。
[R3N=N]+・X- (1)
[R34I]+・X- (2)
[R34SeR5+・X- (3)
[R34SR5+・X- (4)
[式中、R3、R4は同じでも異なっていてもよいC1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基、シクロアルキル基(但し、R3、R4は互いに結合してN、P、OまたはSをヘテロ原子とする複素環を形成してもよい。)またはこれらの誘導体基を表し、R5はC1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基、これらの誘導体基またはHを表し、X-はSbF6-、AsF6-、PF6-またはBF4-を表す。]
【0067】
上記(B1)は1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのは、上記一般式(4)で示されるスルホニウム塩のうち、X-がSbF6-またはPF6-である芳香族スルホニウム塩であり、例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、P−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、P−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−クロルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−クロルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−ジフェニル−スルホニオ)フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−ジフェニル−スルホニオ)フェニル]スルフィド‐ビス‐ヘキサフルオロアンチモネート、(2、4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−Fe−ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネートが挙げられる。
これらは市販品として容易に入手することができ、例えば、SP−150、SP−170[商品名、いずれも旭電化(株)製]、イルガキュアー261[商品名、チバ・ガイギー(株)製]、UVR−6974、UVR−6990[商品名、いずれもユニオンカーバイド(株)製]、CPI−100P、CPI−101A[商品名、いずれもサンアプロ(株)製]が挙げられる。
【0068】
また、上記活性エネルギー線ラジカル重合開始剤(B2)としては、ベンゾイル化合物[ヒドロキシベンゾイル化合物(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等)、ベンゾイルホルメート化合物(メチルベンゾイルホルメート等)]、チオキサントン化合物(イソプロピルチオキサントン等)、ベンゾフェノン化合物(ベンゾフェノン等)、リン酸エステル(1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等)およびベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
これらは市販品として容易に入手することができ、例えば、イルガキュアー184[商品名、チバ・スペシャリティケミカルズ(株)製]を挙げることができる。
【0069】
上記(B2)は1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのはベンゾイル化合物、さらに好ましいのはヒドロキシベンゾイル化合物である。
【0070】
(B)の使用量は、(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.01〜10%、さらに好ましくは0.05〜5%である。
【0071】
[活性エネルギー線硬化性オリゴマー(C)]
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、硬化物の機械強度向上の観点から、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により活性エネルギー線硬化性オリゴマーを添加することができる。(C)としては活性エネルギー線カチオン硬化性オリゴマー(C1)および活性エネルギー線ラジカル硬化性オリゴマー(C2)が挙げられる。
【0072】
(C1)の具体例としてはエポキシ化合物「(水添)ビスフェノールA、−F,−Sジグリシジルエーテル、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、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル」、「オキセタン化合物、1,4ビス(((3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ)メチル)ベンゼン、ジ(1−エチル(3−オキセタニル))メチルエーテル等」、「ビニルエーテル化合物、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル等」が挙げられる。これらのうち硬化性の観点から好ましいのは、ビニルエーテル化合物である。
【0073】
(C2)の具体例としてはポリ(メタ)アクリレート「ビスフェノール化合物のAO2〜10モル付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA、−Fおよび−Sの、EO2モルおよびPO4モル付加物の各ジ(メタ)アクリレート等」、「C2〜30の脂肪族2価アルコールのジ(メタ)アクリレート、{EG、PG、NPGおよびHDの各ジ(メタ)アクリレート等」、「C6〜30の脂環式骨格を有する2価アルコールのジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカン、シクロヘキサンジメタノールおよび水素化ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート等」、「C3〜40の多価(3価〜6価またはそれ以上)アルコールのポリ(メタ)アクリレート、TMPトリ(メタ)アクリレート、GRトリ(メタ)アクリレート、TMPのPO3モル付加物のトリ(メタ)アクリレート、TMPのEO3モル付加物のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのトリ(メタ)アクリレート、PEのテトラ(メタ)アクリレート、PEのEO4モル付加物のテトラ(メタ)アクリレート、ジPEのヘキサ(メタ)アクリレート等」、「側鎖および/または末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリアルカジエン、ポリブタジエンジ(メタ)アクリレート(Mn500〜5,000)」、「ジメチルポリシロキサンの側鎖および/または末端に(メタ)アクリロイル基を有するシロキサン重合体(Mn300〜5,000)、ジメチルポリシロキサンジ(メタ)アクリレート等」が挙げられる。これらのうち硬化物の強靭性の観点から好ましいのは、C3〜40の多価(3価〜6価またはそれ以上)アルコールのポリ(メタ)アクリレートである。
【0074】
(C)の使用量は(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜100%、さらに好ましくは2〜80%である。
【0075】
[活性エネルギー線増感剤(D)]
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により活性エネルギー線増感剤(D)を添加することができる。
(D)としては、ペリレン、ピレン、アントラセン、コロネン、フェノチアジン等の芳香族化合物およびこれらの誘導体、チオピリリウム塩、メロシアニン、キノリン、スチルキノリン、アリールケトン、芳香族ケトン、ケトクマリン誘導体等を挙げることができる。
【0076】
(D)の使用量は、(A)の重量に基づいて、硬化性および硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.01〜10%、さらに好ましくは0.05〜5%である。
【0077】
[添加剤(E)]
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要により粘着付与樹脂(E1)、可塑剤(E2)、充填剤(E3)、顔料(E4)、紫外線吸収剤(E5)および酸化防止剤(E6)からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤をさらに含有させることができる。
【0078】
粘着付与樹脂(E1)としては、例えばテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、フェノール樹脂、芳香族炭化水素変性テルペン樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、合成石油樹脂(脂肪族、芳香族および脂環式合成石油樹脂等)、クマロン−インデン樹脂、キシレン樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、およびこれらのうちの水素添加可能な不飽和二重結合を有するものの水素添加物等が挙げられる。(E1)は1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E1)の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常30%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜20%である。
【0079】
可塑剤(E2)としては、炭化水素[プロセスオイル、液状ポリブタジエン、液状ポリイソブチレン、液状ポリイソプレン、流動パラフィン、塩素化パラフィン、パラフィンワックス、エチレンとα−オレフィン(C3〜20)の共重合(重量比99.9/0.1〜0.1/99.9)オリゴマー[重量平均分子量(以下Mwと略記。測定はGPC法による。]5,000〜100,000)、プロピレンとエチレンを除くα−オレフィン(C4〜20)の共重合オリゴマー(重量比99.9/0.1〜0.1/99.9)オリゴマー(Mw5,000〜100,000)];塩素化パラフィン;エステル〔フタル酸エステル[ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジ−2−エチルヘキシルフタレート(DOP)、ジデシルフタレート、ジラウリルフタレート、ジステアリルフタレート、ジイソノニルフタレート等]、アジピン酸エステル[ジ(2−エチルヘキシル)アジペート(DOA)、ジオクチルアジペート等]およびセバチン酸エステル(ジオクチルセバケート等)等〕;動植物油脂(リノール酸、リノレン酸等);およびこれらのうちの水素添加可能な不飽和二重結合を有するものの水素添加物等が挙げられる。(E2)は1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E2)の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常30%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜10%である。
【0080】
充填剤(E3)としては、炭酸塩(炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等)、硫酸塩(硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等)、亜硫酸塩(亜硫酸カルシウム等)、二硫化モリブデン、けい酸塩(けい酸アルミニウム、けい酸カルシウム等)、珪藻土、珪石粉、タルク、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。
(E3)は、体積平均粒径が好ましくは0.01〜5μm程度の微粒子であり、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E3)の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常50%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは1〜30%である。
【0081】
顔料(E4)としては、無機顔料(アルミナホワイト、グラファイト、酸化チタン、超微粒子酸化チタン、亜鉛華、黒色酸化鉄、雲母状酸化鉄、鉛白、ホワイトカーボン、モリブデンホワイト、カーボンブラック、リサージ、リトポン、バライト、カドミウム赤、カドミウム水銀赤、ベンガラ、モリブデン赤、鉛丹、黄鉛、カドミウム黄、バリウム黄、ストロンチウム黄、チタン黄、チタンブラック、酸化クロム緑、酸化コバルト、コバルト緑、コバルト・クロム緑、群青、紺青、コバルト青、セルリアン青、マンガン紫、コバルト紫等)、および有機顔料(シェラック、不溶性アゾ顔料、溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、フタロシアニンブルー、染色レーキ等)が挙げられる。
(E4)は、体積平均粒径が好ましくは0.01〜5μm程度の微粒子であり、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E4)の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常10%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.1〜5%である。
【0082】
紫外線吸収剤(E5)としては、サリチル酸誘導体(サリチル酸フェニル、サリチル酸−P−オクチルフェニル、サリチル酸−p−t−ブチルフェニル等)、ベンゾフェノン化合物[2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン・トリヒドレート、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクタデシロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、4−ドデシロキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロキシ)プロポキシベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニル)メタン等]、ベンゾトリアゾール化合物〔2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾ−ル、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−4’−n−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾ―ル、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(3”,4”,5”,6”−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]等〕、シアノアクリレート化合物(2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等)等が挙げられる。 (E5)は、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E5)の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常1%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.01〜0.1%である。
【0083】
酸化防止剤(E6)としては、ヒンダードフェノール化合物〔トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等〕および亜リン酸エステル化合物[トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレン−ジ−ホスホナイト等]が挙げられる。これらの酸化防止剤は、1種でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E6)の使用量は、(A)の重量に基づいて、通常1%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは0.05〜0.5%である。
【0084】
上記各種添加剤(E)の合計含量は、(A)の重量に基づいて、通常100%以下、添加効果と硬化物の機械強度の観点から好ましくは50%以下、さらに好ましくは0.01〜30%である。
【0085】
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、(A)、(B)、および必要により(C)、(D)、(E)を公知の混合装置(撹拌機を備えた混合槽、スタティックミキサー等)で均一に混合することにより製造できる。なお、(B)、(C)、(D)、(E)は(A)の製造後に混合するのが副反応防止の観点から好ましいが、(B)、(C)、(D)、(E)の一部または全部を予め(A)の製造段階における任意の段階で添加しておいてもよい。
(A)、(B)、および必要により(C)、(D)、(E)を混合する温度は、通常10〜160℃、混合性および熱劣化抑制の観点から好ましくは25〜120℃である。
【0086】
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の塗布装置としては、通常の樹脂塗工用のアプリケーター[ロールコーター(グラビアロール、リバースロール等)、スピンコーター、カーテンコーター、スロットコーター、バーコーター、ディスペンサーの各塗工機等]、押出機[単軸および二軸押出機、ニーダールーダー等]等が挙げられる。
支持体に適用するときの該樹脂組成物の塗工温度は、通常10〜160℃、塗工性および熱劣化抑制の観点から好ましくは25〜120℃であり、塗工温度における粘度は通常0.01〜100Pa・s、成形性(厚塗りができ、硬化後に反り、ヒケ等の外観不良がないこと)および塗工性の観点から好ましくは0.02〜500Pa・s、さらに好ましくは0.03〜10Pa・sである。
【0087】
該樹脂組成物を塗布する支持体としては、各種プラスチック[ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等]のフィルム、シート、フォーム、フラットヤーンおよび線状成型品、紙(和紙、クレープ紙等)、金属板(アルミ、銅等)もしくは金属箔、金属線、織布、不織布および木材等が挙げられる。
【0088】
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、これらの支持体の表面の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成させ、該塗膜に活性エネルギー線を照射して硬化させることにより硬化物(硬化膜)を支持体の少なくとも一部に有する被覆物を製造することができる。
また、該塗膜に活性エネルギー線を選択的に照射して硬化させることによりパターンを形成させ、非照射部を除去するフォトリソグラフィーによるフォトレジストを製造することができる。活性エネルギー線硬化後の硬化物の厚さは、通常0.1〜5,000μm、硬化物(硬化膜)の機械強度と硬化性の観点から好ましくは0.5〜500μm、さらに好ましくは1〜100μmである。
【0089】
本発明における活性エネルギー線には、紫外線、電子線、X線、赤外線および可視光線が含まれる。これらの活性エネルギー線のうち硬化性と樹脂劣化防止の観点から好ましいのは紫外線、可視光線、赤外線である。
活性エネルギー線のうち紫外線、可視光線、赤外線等の波長は通常200〜800nm、活性エネルギー線重合開始剤(B)の分解効率の観点から好ましくは200〜450nmである。
【0090】
本発明の樹脂組成物を紫外線照射で硬化させる場合は、種々の光源、例えば水銀灯(低圧、高圧、超高圧等)、水素ランプ、重水素ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、蛍光灯、He−Cdレーザー等が使用でき、好ましいのは高圧水銀灯である。
紫外線の照射量は通常0.01〜1,000mJ/cm2、樹脂組成物の硬化性および硬化物、支持体の損傷を避けるとの観点から好ましくは0.05〜500mJ/cm2である。
【0091】
本発明の組成物を電子線照射で硬化させる場合は、種々の電子線照射装置[例えばエレクトロンビーム、岩崎電気(株)製]を使用することができる。電子線の照射量(Mrad)は、通常0.5〜20、組成物の硬化性および硬化物、支持体の損傷を避けるとの観点から好ましくは1〜15である。
【0092】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の記載において「部」は重量部、「%」は重量%を示す。
【0093】
合成例1
撹拌装置、温度制御装置を備えたSUS製オートクレーブに、サンニックスGP−1000[商品名、三洋化成工業(株)製、GRのPO付加物、Mn1,000。以下同じ。]を58.1部とトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.008部を仕込んだ。そこにPO 110部を、反応温度70〜80℃で、12時間かけて滴下した後、75℃で6時間熟成させた。次に、3部の合成珪酸塩[商品名「キョーワード1000」、協和化学(株)製]と水を加えて60℃で3時間かけて残存触媒の吸着処理を行った。オートクレーブより取り出した後、孔径1ミクロンのフィルターで濾過した後脱水し、液状のポリオキシプロピレントリオール(a−1)(Mn3,000)161.3部を得た。収率は97%であった。(a−1)の水酸基価(単位:mgKOH/g、以下においては数値のみを示す。)は56.1、末端1級OH化率(前記1H−NMR法による。以下同じ。)は74%であった。
【0094】
合成例2
合成例1において、サンニックスGP−1000 58.1部の代わりにサンニックスPP−1000[商品名、三洋化成工業(株)製、1,2−PGのPO付加物、Mn1,000]87.1部を用い、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを0.009部、PO 87.1部を用いたこと以外は合成例1と同様にして、液状のポリプロピレングリコール(a−2)(Mn2,000)169部を得た。収率は97%であった。(a−2)の水酸基価は55.9、末端1級OH化率は72%であった。
【0095】
合成例3
合成例1において、サンニックスGP−1000 58.1部の代わりにサンニックスPP−2000[商品名、三洋化成工業(株)製、1,2−PGのPO付加物、Mn2,000、末端1級OH化率2%。以下同じ。]160.7部を用い、PO 9.3部を用いたこと以外は合成例1と同様にして、液状のポリプロピレングリコール(a−3)(Mn2,120)165部を得た。収率は97%であった。(a−3)の水酸基価は52.9、末端1級OH化率は48%であった。
【0096】
合成例4
合成例1において、サンニックスGP−1000 58.1部の代わりにサンニックスPP−2000 152.3部を用い、PO 17.7部を用いたこと以外は合成例1と同様にして、液状のポリプロピレングリコール(a−4)(Mn2,240)165部を得た。収率は97%であった。(a−4)の水酸基価は50.3、末端1級OH化率は62%であった。
【0097】
製造例1
撹拌機および温度計を備えた反応容器に、(a−1)300部、ニューポールBPE−20T[商品名、三洋化成工業(株)製、ビスフェノールAのEO2モル付加物]97部を仕込み、10mmHgの減圧下、110℃で1時間脱水を行った。その後IPDI 133部を加え、同温度で8時間反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを得た。該プレポリマーのNCO含量は2.4%であった。次に該プレポリマー530部に、ヒドロキシブチルビニルエーテル35部を加え、110℃で8時間反応させ、ビニルエーテル基を分子末端に平均3個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−1)を得た。(A−1)のMnは7,500、Mwは12,000、Mw/Mn比(分子量分布を示す。)は1.6であった。
【0098】
製造例2
製造例1と同様の反応容器に、(a−1)を300部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸48部仕込み、10mmHgの減圧下110℃で1時間脱水を行った。その後、IPDI 122部を加え、同温度で8時間反応させて末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを得た。該プレポリマーのNCO含量は1.8%であった。次に該プレポリマー468部に、ヒドロキシエチルアクリレート23部、ネオスタンU−100[商品名、日東化成(株)製、ジブチル錫ジラウレート。以下同じ。]0.02部を加え、80℃で6時間反応させ、アクリロイル基を分子末端に平均4個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−2)を得た。(A−2)のMnは9,800、Mwは19,600、Mw/Mn比は2.0であった。
【0099】
製造例3
製造例1と同様の反応容器に、酢酸エチル1,583部、(a−2)210部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸62部、2,3−ジヒドロキシプロピルメタクリレート28部を仕込み、その後、MDI 175部を加え、60℃で24時間反応させ、メタノール40部を加えることにより、メタクリロイル基を分子内に平均22個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−3)を得た。(A−3)のMnは38,000、Mwは95,000、Mw/Mn比は2.5であった。
【0100】
製造例4
製造例3において、(a−2)210部の代わりに(a−3)223部を用いたこと以外は、製造例3と同様にして、メタクリロイル基を分子内に平均22個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−4)を得た。(A−4)のMnは36,000、Mwは126,000、Mw/Mn比は3.5であった。
【0101】
製造例5
製造例3において、(a−2)210部の代わりに(a−4)234部を用いたこと以外は、製造例3と同様にして、メタクリロイル基を分子内に平均22個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−5)を得た。(A−5)のMnは34,000、Mwは98,600、Mw/Mn比は2.9であった。
【0102】
製造例6
製造例1において、(a−1)300部の代りにサンニックスGP−3000[商品名、三洋化成工業(株)製、GRのPO付加物、Mn3,000、末端1級OH化率2%。以下同じ。]300部を用いたこと以外は製造例1と同様にして末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを得た。該プレポリマーのNCO含量は2.4%であった。次に該プレポリマー530部に、ヒドロキシブチルビニルエーテル35部を加え、110℃で8時間反応させ、ビニルエーテル基を分子末端に平均3個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−6)を得た。(A−6)のMnは6,000、Mwは16,800、Mw/Mn比は2.8であった。
【0103】
製造例7
製造例2において、(a−1)300部の代りにサンニックスGP−3000 300部を用いたこと以外は製造例2と同様にして末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを得た。該プレポリマーのNCO含量は1.8%であった。次に該プレポリマー468部に、ヒドロキシエチルアクリレート23部、ネオスタンU−100 0.02部を加え、80℃で6時間反応させ、アクリロイル基を分子末端に平均4個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−7)を得た。(A−7)のMnは8,500、Mwは28,900、Mw/Mn比は3.4であった。
【0104】
製造例8
製造例3において、(a−2)210部をサンニックスPP−2000 210部に代えたこと以外は製造例3と同様にしてメタクリロイル基を分子内に平均22個有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A−8)を得た。(A−8)のMnは30,000、Mwは150,000、Mw/Mn比は5.0であった。
【0105】
実施例1〜8、比較例1〜4
表1に示す処方で配合した混合物を溶融撹拌混合可能なステンレス製加圧反応容器に仕込み、密閉化で60℃まで昇温し、撹拌下で1時間混合を行うことにより、樹脂組成物を得た。
【0106】
【表1】

【0107】
上記実施例、比較例で用いた(B)、(C)、(D)成分は以下のとおりである。
(B−1): 活性エネルギー線重合開始剤、商品名「CPI−101A」、サンアプ
ロ(株)製。
(B−2): 活性エネルギー線重合開始剤、商品名「イルガキュアー184」、チバス
ペシャリティケミカルズ(株)製。
(C−1): シクロヘキサンジメタノール ジビニルエーテル、商品名「CHDVE」
、日本カーバイド工業(株)製。
(C−2): ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、商品名「ネオマーDA−6
00」、三洋化成工業(株)製。
(D−1): アントラセン誘導体、商品名「アントラキュアーUVS−1331」、川
崎化成工業(株)製。
【0108】
<性能評価>
上記樹脂組成物および硬化後の樹脂について下記の性能を評価した。結果を表2に示す。
(1)塗工性(粘度)
B型粘度計を用いて80℃での粘度をJIS K7117に準じて測定した。
但し、溶剤を含有するものは25℃で測定した。
(2)現像性(アルカリ水可溶時間、単位は秒)
<現像性評価用フィルム作成>
250×250×0.025mmのポリエステルフィルムにバーコーターで10μm(乾燥後の厚み)になるように塗布し、溶剤を含むものは80℃で乾燥させて溶剤を除去し、活性エネルギー線硬化性樹脂塗布フィルムを得た。
<アルカリ水可溶時間の測定>
水酸化ナトリウム5%水溶液500mlに50×50mmの上記フィルムを浸積し、樹脂が完全に溶解するまでの時間をアルカリ水可溶時間(秒)とした。
(3)硬化性(硬化後の引張強さ)
<引張強さ評価用試験片の作成>
250×250×0.025mmのポリエステルフィルムに80℃においてバーコーターで100μm(塗布時厚み)になるように塗布し、紫外線照射装置(80W/cmの高圧水銀ランプ1灯)を使用して、500mJ/cm2の照射量で硬化させた後、4号ダンベルの形状に成形し硬化樹脂の試験片を得た。
<引張強さの測定>
引張試験機を用いて23℃における引張強さをJIS K 6251に準じて測定した。引張速度500mm/min。
【0109】
【表2】

【0110】
表2の結果から明らかなように、本発明の樹脂組成物は比較の樹脂組成物に比べて、分子量分布が狭く、低粘度であり、かつアルカリ水可溶性に優れており、しかも該組成物から得られる硬化物は引張強さが大きいことから、該組成物は塗工性、現像性に優れ、該硬化物は機械強度に顕著に優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0111】
金属板やプラスチック板のコーティング剤、光ファーバー、電線等各種導線の被覆剤、接続部や導体接続部の保護等の絶縁体、フォトリソグラフィーを用いた樹脂板のパターン成形や電子回路のフォトレジスト剤、半導体の封止剤、各種基材の接着剤や粘着剤として幅広い用途に使用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表されるポリオキシアルキレンポリオールにおいて、分子末端である−AOH基の40モル%以上が下記一般式(2)で表される1級OH含有基であるポリオキシアルキレンポリオール(a1)を含有してなるポリオール成分(a)と、イソシアネート成分(b)から形成され、活性エネルギー線重合性基(c)を分子内に1個または2個以上有する熱可塑性ポリウレタン樹脂(A)および活性エネルギー線重合開始剤(B)を含有してなることを特徴とする活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。

1[−(ZO)p−(AO)qH]m (1)

−CH(R2)−CH2OH (2)

[式(1)中、R1は、水、アルコール、フェノール、アンモニア、アミン、カルボン酸、チオールおよびリン酸化合物からなる群から選ばれる活性水素含有化合物から活性水素を除いたm価の残基;Zはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数2〜12の(シクロ)アルキレン基;Aはハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数3〜12のアルキレン基;mは2〜10の数;pは0または1以上の数、qは1以上の数であって、p+q=1〜200を満足する数、式(2)中、R2はハロゲン原子もしくはアリール基で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。]
【請求項2】
(c)が、(a)に由来する請求項1記載の組成物。
【請求項3】
(B)の含有量が、(A)の重量に基づいて0.01〜10%である請求項1または2記載の組成物。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか記載の組成物を、支持体の表面の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成させ、活性エネルギー線を照射して硬化させることを特徴とする被覆物の製造方法。
【請求項5】
請求項1〜3のいずれか記載の組成物を、支持体の表面の少なくとも一部に塗布して塗膜を形成させ、該塗膜に選択的に活性エネルギー線を照射して硬化させることによりパターンを形成させ、非照射部を溶解除去することを特徴とするフォトレジストの製造方法。

【公開番号】特開2009−242736(P2009−242736A)
【公開日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−93920(P2008−93920)
【出願日】平成20年3月31日(2008.3.31)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】