WO2013172009A1 - 反応性ポリエステル化合物及び活性エネルギー線硬化型樹脂組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a phenol aralkyl type epoxy resin (a) having an excellent balance of a hydroxyl group, an epoxy group and a softening point, one or more polymerizable ethylenically unsaturated groups in a molecule represented by acrylic acid, and the like.
- Reactive polyester obtained by addition polymerization reaction of compound (b) having at least two carboxy groups and saturated or unsaturated polybasic acid anhydride (c) having at least two acid anhydride structures in one molecule It relates to compound (A).
- the present invention relates to a reactive polyester compound (A ′) obtained by reacting the reactive polyester compound (A) with a saturated or unsaturated dibasic acid anhydride (d).
- These reactive polyesters have good dispersibility in pigments, and from resin compositions containing these, film forming materials, solder resists, plating resists, color resists, color filter resists, black matrices, etc.
- a tough cured product suitable for various resists and optical waveguides can be obtained.
- the printed wiring board is required to have high accuracy and high density in order to reduce the size and weight of portable devices and improve the communication speed.
- solder resist that covers the circuit itself has become increasingly sophisticated. For this reason, solder resists are required to have the ability to withstand substrate adhesion, high insulation, and electroless gold plating while maintaining heat resistance and thermal stability.
- a film-forming material having tougher cured properties that satisfies the requirements.
- Patent Documents 1 and 2 a reactive polycarboxylic acid compound in which a carboxyl group is introduced with an acid anhydride for the purpose of patterning with an alkaline developer after carboxylating an epoxy resin with acrylic acid or the like is used for resist,
- application to solder resist is generally known (Patent Documents 1 and 2).
- An acid-modified epoxy acrylate having a phenol aralkyl type epoxy resin (for example, NC-3000 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) as a basic skeleton is generally known as a material exhibiting high toughness after curing, and as a solder resist using the same. The use is also being studied (Patent Document 3).
- Patent Document 5 discloses that an alkali developing photosensitive fluorene polyester compound is used as a color filter ink material as a binder resin.
- this binder resin is used, the film thickness is reduced due to the low heat resistance.
- the balance between solubility and sensitivity is inferior, the penetration of the developer into the exposed area occurs simultaneously with the dissolution of the unexposed area, resulting in protrusions and irregularities on the edge of the pixel, which are not sharp and / or Problems such as poor adhesion of the pixel to the substrate may occur, and the level of the film forming compound is not yet satisfactory.
- Japanese Patent Publication No.56-40329 Japanese Patent Publication No.57-45795 JP-A-11-140144 JP 2005-55814 A Japanese Patent No. 2575572
- an epoxy resin having a specific structure that is, an epoxy resin (a) containing a large amount of the structure represented by the general formula (1) (hereinafter also simply referred to as an epoxy compound (a)).
- Compound (b) having one or more polymerizable ethylenically unsaturated groups and one or more carboxy groups in one molecule (hereinafter also simply referred to as compound (b)) and at least two acids in one molecule
- Activity comprising a reactive polyester compound (A) or (A ′) derived from a saturated or unsaturated polybasic acid anhydride (c) having an anhydride structure (hereinafter also simply referred to as polybasic acid anhydride (c))
- the energy ray curable resin composition (hereinafter also simply referred to as the curable resin composition of the present invention) can provide a tough cured product, and further has excellent resin physical properties even when the solvent is dried. Have And found.
- curable resin composition of the present invention is used to mean a resin composition that is cured by irradiation with an active energy ray, and an active energy ray curable resin composition or an active energy ray curable resin composition. Used interchangeably.
- Epoxy resin represented by general formula (1) (a) Compound (b) having one or more polymerizable ethylenically unsaturated groups and one or more carboxy groups in one molecule and one molecule A reactive polyester compound (A) obtained by addition polymerization reaction with a saturated or unsaturated polybasic acid anhydride (c) having at least two acid anhydride structures;
- R 1 is the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, m is an integer of 1 to 4, and n is a positive number of 1 to 10 on average. Show.
- the polybasic acid anhydride (c) is a monocyclic aromatic tetrabasic acid dianhydride, a bicyclic aromatic tetrabasic acid dianhydride, a polycyclic aromatic tetrabasic acid dianhydride, and
- the above (1) or (2) which is any one or more selected from the group consisting of alicyclic acid dianhydrides obtained by nuclear hydrogenation reaction of these aromatic tetrabasic acid dianhydrides
- the polybasic acid anhydride (c) has (i) pyromellitic acid anhydride, (ii) two benzene rings, and each benzene ring has one acid anhydride group. At least one selected from the group consisting of a tetrabasic dianhydride and (iii) a tetrabasic dianhydride containing a six-membered aliphatic ring in which the benzene ring of (i) and (ii) is nuclear hydrogenated
- the reactive polyester compound (A) according to any one of the above (1) to (3), which is a tetrabasic acid dianhydride (5)
- Polybasic acid anhydride (c) is (i) pyromellitic acid anhydride, biphenyl tetracarboxylic acid anhydride, naphthyl tetracarboxylic acid anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, diphenyl ether
- At least one aromatic anhydride selected from the group consisting of diphenylsulfonetetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bistrimellitic anhydride, diol bistrimellitic anhydride, fluorene anhydride bisphthalate, and biphenol bistrimellitic anhydride
- at least one tetrabase selected from the group consisting of butanetetracarboxylic anhydride and (iii) alicyclic acid dianhydride obtained by nuclear hydrogenation reaction of the aromatic anhydride
- the dianhydride according to any one of (1) to (4) above, which is an acid dianhydride Reactive polyester compound (A).
- Reactive polyester obtained by reacting the reactive polyester compound (A) according to any one of (1) to (5) above with a saturated or unsaturated dibasic acid anhydride (d).
- An active energy ray-curable resin composition comprising: (8) The active energy ray-curable resin composition according to (7), wherein the solvent is contained at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of the reactive polyester compound (A) or (A ′). object.
- the reactive polyester compound (A) or (A ′) is 10 to 90% by weight, the reactive compound (B) is 3 to 80% by weight, and the balance with respect to the total solid content of the resin composition
- an active energy ray-curable resin composition according to the above (7) or (8) which contains other additive components.
- (11) Any one of the above (7) to (10), wherein the reactive compound (B) contains a (meth) acrylate monomer in an amount of 3 to 80% by weight based on the total solid content of the resin composition.
- the active energy ray-curable resin composition according to Item is any one of the above (7) to (10), wherein the reactive compound (B) contains a (meth) acrylate monomer in an amount of 3 to 80% by weight based on the total solid content of the resin composition.
- the active energy ray-curable resin composition described in 1. The reactive compound (B) contains an epoxy resin in the range of 5 to 50% by weight with respect to the total solid content of the resin composition, and the total amount of the reactive compound (B) is 8 to 80% by weight.
- the active energy ray-curable resin composition according to any one of (9) to (12), further comprising 0.5 to 10% by weight of a thermosetting catalyst.
- An active energy ray-curable resin composition further comprising a color pigment.
- the reactive polyester compound of the present invention is suitable for blending into an active energy ray-curable resin composition containing the reactive compound (B) and / or a photopolymerization initiator and the like, and includes the reactive polyester compound of the present invention.
- the curable resin composition can form a tough cured product. Therefore, the cured product is extremely suitable as a film that requires thermal and mechanical toughness. For example, when used in a coating film or the like, the cured film can be cured to have a high hardness and high impact resistance. Further, the resin composition has excellent resin properties even when the solvent is simply dried.
- the resin composition can be a resist resin composition.
- the resin composition When the resin composition is used as a resist resin composition, it has excellent peelability from the support film, has high sensitivity during development, and good developability. A dry film can be obtained. Further, the physical properties of the cured product after development of the dry film are tough cured products similar to the cured product of the coating film, and are excellent in, for example, hardness. In addition, since the curable resin composition of the present invention is excellent in pigment dispersibility, it is also suitable as a photosensitive colored resin composition for color filters and the like.
- the resist resin composition examples include printed wiring board solder resists, flexible printed wiring board solder resists, plating resists, resists for interlayer insulating materials for multilayer printed wiring boards, and resists for forming photosensitive optical waveguides, etc. It can be used for applications that require particularly high characteristics.
- the excellent pigment dispersibility of the curable resin composition of the present invention has particularly high dispersibility of colored pigments such as carbon black, and can exhibit good developability even at a high pigment concentration. I can do it. Therefore, it can be suitably used for color resists, resist materials for color filters, particularly black matrix materials. *
- the reactive polyester compound (A) of the present invention has one or more polymerizable molecules in the molecule in order to impart reactivity to the epoxy resin (a) represented by the following formula (1) having a characteristic biphenyl skeleton.
- Addition polymerization reaction of a compound (b) having both an ethylenically unsaturated group and one or more carboxy groups and a saturated or unsaturated polybasic acid anhydride (c) having at least two acid anhydride structures in one molecule Can be obtained.
- R 1 is the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, m is an integer of 1 to 4 and n is a positive number of 1 to 10 on average. Respectively.
- the ethylenically unsaturated group and the hydroxyl group can be simultaneously introduced into the molecular chain by epoxycarboxylation with the compound (b).
- the epoxy resin (a) represented by the general formula (1) used in the present invention has a specific structure having a biphenyl skeleton.
- R 1 is the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
- the halogen atom shown here represents a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
- the hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms refers to a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an ethylene group, a propyl group, a propylene group, a butyl group, and a butylene group.
- m represents an integer of 1 to 4, and represents the number of functional groups to be introduced.
- n is an average value and represents a positive number of 1 to 10, preferably 1 to 6, respectively. When the value of n is 10 or less, preferably less than 6, a suitable viscosity range is obtained.
- the epoxy resins (a) represented by the general formula (1) those in which R 1 is all hydrogen atoms are preferred because they are available at low cost. Furthermore, the method for producing the epoxy resin (a) represented by the general formula (1) is known and described in detail in Patent Document 4. Generally, commercial products are available from Nippon Kayaku Co., Ltd. as NC-3000 series. In the NC-3000 series, in the above formula, R 1 is all hydrogen atoms, and n is an average value and represents a positive number of 1 to 10. In the present invention, a suitable one of the series grades can be appropriately selected.
- the epoxy resin preferably has an epoxy equivalent of about 200 g / equivalent to 300 g / equivalent, and more preferably 240 g / equivalent to 270 g / equivalent. Most preferred is NC-3100.
- the compound (b) having one or more polymerizable ethylenically unsaturated groups and one or more carboxy groups in one molecule used in the present invention has a reactive group that reacts with active energy rays in the epoxy resin. Used to introduce.
- Examples of the compound (b) include a monocarboxylic acid compound or a polycarboxylic acid compound having at least one ethylenically unsaturated group.
- Examples of the monocarboxylic acid compound include (meth) acrylic acids ((meth) acrylic group-containing monocarboxylic acid compounds), crotonic acid, ⁇ -cyanocinnamic Examples thereof include a reaction product of an acid, cinnamic acid, or a saturated or unsaturated dibasic acid and an unsaturated group-containing monoglycidyl compound.
- (meth) acrylic acid ((meth) acrylic group-containing monocarboxylic acid compound) is, for example, (meth) acrylic acid, ⁇ -styrylacrylic acid, ⁇ -furfurylacrylic acid, (meth) acrylic acid dimer , Half-ester, saturated or unsaturated dibasic acid and monoglycidyl (meth) acrylate, which is an equimolar reaction product of saturated or unsaturated dibasic acid anhydride and (meth) acrylate having one hydroxyl group in one molecule A half ester which is an equimolar reaction product with a derivative, and the like can be mentioned.
- a polycarboxylic acid compound (carboxylic acid compound having a plurality of carboxy groups in one molecule), a polybasic acid anhydride of tribasic acid or more (meth) acrylate having a plurality of hydroxyl groups in one molecule Is an equimolar amount of a half ester, a saturated or unsaturated dibasic acid, and a glycidyl (meth) acrylate having a plurality of epoxy groups, which is a reaction product obtained by reacting the acid anhydride with an acid anhydride group of the acid anhydride.
- the half-ester etc. which are reaction materials are mentioned.
- the compound (b) is preferably a compound having no hydroxyl group in the compound.
- a preferred compound (b) is the above monocarboxylic acid compound having no hydroxyl group in the compound and having at least one ethylenically unsaturated group.
- the monocarboxylic acids (meth) acrylic acid, a reaction product of (meth) acrylic acid and ⁇ -caprolactone, or cinnamic acid is used in terms of sensitivity when the curable resin composition of the present invention is used. More preferred. More preferred is (meth) acrylic acid, and most preferred is acrylic acid.
- the term “(meth) acryl” is used to mean “acryl or methacryl”. Therefore, (meth) acrylic acid is used in the meaning of acrylic acid or methacrylic acid.
- any compound having at least two acid anhydride structures in the molecule can be used. That is, a saturated or unsaturated tetrabasic acid anhydride or a polybasic acid anhydride having at least two acid anhydride structures in one molecule can be used. In the present invention, it is preferable to use a saturated or unsaturated 4-basic acid dianhydride having two acid anhydride structures.
- preferred polybasic acid anhydrides include monocyclic aromatic tetrabasic acid dianhydrides, bicyclic aromatic tetrabasic acid dianhydrides, polycyclic aromatic tetrabasic acid dianhydrides, And tetrabasic acid dianhydrides selected from the group consisting of alicyclic acid anhydrides obtained by a nuclear hydrogenation reaction of these aromatic acid anhydrides.
- monocyclic aromatic tetrabasic acid dianhydrides such as pyromellitic acid anhydride; biphenyltetracarboxylic acid anhydride, naphthyltetracarboxylic acid anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride, diphenyl ether Tetracarboxylic anhydride, diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, diol bistrimellitic dianhydride (for example, C2-C6 diol bistrimellitic acid such as ethylene glycol bistrimellitic dianhydride, hexanediol bistrimellitic anhydride, etc.)
- a bicyclic aromatic tetrabasic dianhydride such as a dianhydride (more preferably a tetrabasic acid dianhydride having two benzene rings and each benzene ring having one anhydride group.
- Polycyclic aromatic tetracarboxylic acid dianhydride having 1-4 ring; aromatic tetracarboxylic acid dianhydride with 2 to 4 rings such as include (ii) butane tetracarboxylic dianhydride.
- aromatic acid anhydrides alicyclic polybasic acid dianhydrides obtained by a nuclear hydrogenation reaction of the aromatic tetrabasic acid dianhydride can also be suitably used.
- One or more polybasic acid anhydrides selected from these groups are preferred.
- 4-basic acid dianhydride having the above two benzene rings and each benzene ring having one anhydride group one naphthyltetracarboxylic dianhydride and one anhydride group are included.
- the bridging group include —O—, —CO—, —CO—O—C1 to C4 alkylene—O—CO—, —CO—O—C6H5-C6H5-O—CO—, and the like. Bonding is more preferred.
- More preferable tetrabasic acid dianhydrides include (i) pyromellitic acid anhydride, (ii) tetrabasic acid having two benzene rings and each benzene ring having one anhydride group. Dianhydride and (iii) at least one 4 base selected from the group consisting of a tetrabasic dianhydride containing a 6-membered aliphatic ring in which the benzene ring of (i) and (ii) is nuclear hydrogenated Acid dianhydride.
- Preferred examples of the above (ii) include biphenyl tetracarboxylic dianhydride, naphthyl tetracarboxylic dianhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, diphenyl sulfone tetracarboxylic dianhydride Products, C2 to C6 diol bistrimellitic dianhydride, fluorene dianhydride bisphthalate, biphenol bistrimellitic anhydride, butanetetracarboxylic dianhydride, and the like, more preferably biphenyltetracarboxylic dianhydride.
- Further preferred polybasic acid anhydride (c) is pyromellitic acid anhydride or biphenyltetracarboxylic dianhydride.
- the reactive polyester compound (A) of the present invention comprises the aforementioned epoxy compound (a) and compound (b) (preferably a monocarboxylic acid compound having an ethylenically unsaturated group in the molecule, more preferably (meth) acrylic acid. ) And a carboxylation reaction (hereinafter referred to as the first reaction) to produce an alcoholic hydroxyl group to obtain a diol compound, and then polyester obtained from the obtained diol compound and polybasic acid anhydride (c). It can be obtained as an addition polymer by carrying out a polymerization reaction (hereinafter referred to as a second reaction).
- a polymerization reaction hereinafter referred to as a second reaction.
- the proportion of the raw material epoxy compound (a) and the compound (b) used is such that the carboxy group of the compound (b) is 0.8 to 1 with respect to 1 equivalent of the epoxy of the epoxy compound (a). .2 equivalents, preferably 1 to 1.2 equivalents, more preferably 1 to 1.1 equivalents.
- the first reaction can be carried out without solvent or diluted with a solvent.
- the solvent that can be used here is not particularly limited as long as it is an inert solvent for the carboxylation reaction. Usually an organic solvent is used. A preferable amount of the solvent used is appropriately adjusted depending on the viscosity and usage of the obtained resin.
- the solvent is preferably used so that the solid content is 90 to 30% by weight, more preferably 80 to 50% by weight, based on the total amount of the charged solution.
- the “solid content” means components other than the solvent (excluding the reactive compound (B)).
- solvents examples include (i) aliphatic or aromatic hydrocarbon solvents, (ii) ester solvents, (iii) ether solvents, (iv) ketone solvents, and (v) (A) or Examples thereof include reactive compounds (B) other than (A ′) (hereinafter also simply referred to as reactive compounds (B)). Specific examples include the following solvents.
- Aliphatic or aromatic hydrocarbon solvents for example, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, ethylbenzene, tetramethylbenzene, etc., aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, octane, decane, etc., and petroleum that is a mixture thereof Examples include ether, white gasoline, and solvent naphtha.
- Ester solvent alkyl acetate (preferably C1-C4 alkyl acetate) such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate; cyclic ester such as ⁇ -butyrolactone; ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether monoacetate, diethylene glycol mono Mono, such as ethyl ether monoacetate, triethylene glycol monoethyl ether monoacetate, diethylene glycol monobutyl ether monoacetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, butylene glycol monomethyl ether acetate, or polyalkylene glycol monoalkyl ether monoacetate (preferably mono, di Or tri C2-C4 alkylene glycol mono C1- 3 alkyl ether monoacetate); glutaric acid dialkyl, dialkyl succinate, polycarboxylic acid alkyl esters of dialkyl adipate; and the like.
- Ether solvents alkyl ethers such as diethyl ether and ethyl butyl ether; glycol ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, and triethylene glycol diethyl ether Cyclic ethers such as tetrahydrofuran; and the like.
- Ketone solvent acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, isophorone and the like can be mentioned.
- Reactive compound (B) Specific examples of the reactive compound (B) described later can be used as a solvent. In this case, when it is used as a curable composition, it can be used directly as a composition, which is preferable.
- the solvents (i) to (v), (ii) an ester solvent and (iv) a ketone solvent are preferable.
- the ester solvent (ii) is preferable as a solvent used in the synthesis of the reactive polyester compounds (A) and (A ′) of the present invention, and among these ester solvents, mono, di or tri C2-C4 alkylene glycol mono C1-C3 alkyl ether monoacetate is more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate is more preferable.
- a ketone solvent is preferable as a solvent for diluting the reactive polyester compound (A) or (A ′) of the present invention.
- the amount of the catalyst used is the total amount of the compound used in the reaction, including the raw material compound, the solvent, and other additives such as a catalyst, that is, the above epoxy.
- the amount is 0.1 to 10% by weight based on the total amount of the reaction liquid to which the resin (a), the carboxylic acid compound (b), and optionally other additives including a solvent and a catalyst are added.
- the reaction temperature of the first reaction is 60 to 150 ° C., and the reaction time is preferably 5 to 60 hours.
- the catalyst that can be used include, for example, triethylamine, benzyldimethylamine, triethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium bromide, benzyltrimethylammonium iodide, triphenylphosphine, triphenylstibine, methyltriphenylstibine, chromium octoate, Examples include known general basic catalysts such as zirconium octoate.
- thermal polymerization inhibitor examples include hydroquinone monomethyl ether, 2-methylhydroquinone, hydroquinone, diphenylpicrylhydrazine, diphenylamine, 3,5-di-tert-butyl-4hydroxytoluene and the like.
- the addition amount of the thermal polymerization inhibitor is not particularly limited as long as polymerization as a side reaction can be suppressed, and is usually small, for example, about 1/20 to the same amount as the addition amount of the catalyst.
- the end point is when the acid value of the sample is 5 mgKOH / g or less, preferably 2 mgKOH / g or less, while sampling as appropriate.
- the second reaction is an esterification reaction in which, after the completion of the first reaction, the polybasic acid anhydride (c) is gradually added to the reaction solution and reacted with the diol compound obtained in the first reaction.
- a basic catalyst can be used to promote the reaction, and the amount of the catalyst used is 10% by weight or less based on the total amount of the charged raw materials.
- the reaction temperature of the second reaction is 40 to 120 ° C., and the reaction time is preferably 5 to 60 hours.
- the amount of polybasic acid anhydride (c) charged in the second reaction is the same as that in the first reaction so that no acid anhydride remains at the end of the reactive polyester compound (A) obtained after the reaction. It is preferable that the equivalent number of the anhydride group of the polybasic acid anhydride (c) is 1 or less with respect to 1 equivalent of the hydroxyl group of the obtained diol compound.
- the reactive polyester compound (A) of the present invention has a solid content acid value of 50 to 150 mg ⁇ KOH / g in the range of calculated values, and ⁇ number of moles of carboxylated reaction product (diol compound) ⁇ / ( It is preferable to charge the polybasic acid anhydride (c) in a molar ratio of 1 to 5.
- this value is less than 1, an acid anhydride group will remain at the terminal of the reactive polyester compound (A) of the present invention, and the thermal stability is low and there is a possibility of gelation during storage.
- this value exceeds 5, the molecular weight of the reactive polyester compound (A) becomes low, which may cause a problem of tackiness or a low sensitivity.
- the solubility in an alkaline aqueous solution is insufficient, and when patterning is performed, there is a fear that it remains as a residue or in the worst case, patterning cannot be performed.
- the solid content acid value exceeds 150 mg ⁇ KOH / g, the solubility in an alkaline aqueous solution becomes too high, and the photocured pattern may be peeled off.
- the second reaction can be carried out using a reactive compound (B) or the like, which will be described later, alone or as a mixture as an organic solvent.
- a reactive compound (B) or the like which will be described later, alone or as a mixture as an organic solvent.
- the obtained reaction liquid is used as the curable resin composition of the present invention, it is preferable because it can be directly used for curing with active energy rays without removing the solvent.
- the reactive polyester compound (A) is further subjected to ester reaction with a saturated or unsaturated dibasic acid anhydride (d).
- a saturated or unsaturated dibasic acid anhydride (d) can be obtained.
- the saturated or unsaturated dibasic anhydride (d) include, for example, succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride Examples include acid, methylhexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, itaconic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, and trimellitic anhydride.
- dibasic acid anhydrides selected from the group consisting of phthalic anhydrides such as phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and nuclear hydrogenated products thereof are preferred, most preferably tetrahydrophthalic anhydride.
- It is an acid.
- the reaction between the reactive polyester compound (A) and the dibasic acid anhydride (d) is performed by adding 0.1% of saturated or unsaturated dibasic acid anhydride (d) to one equivalent of hydroxyl group in the reactive polyester compound (A). It is preferable to carry out a reaction of ⁇ 1.0 equivalent.
- the reaction temperature is preferably 60 to 150 ° C., and the reaction time is preferably 1 to 10 hours.
- the solid content acid value of the reactive polyester compound (A ′) thus obtained is preferably about 50 to 150 mg ⁇ KOH / g.
- the molecular weights of the reactive polyester compounds (A) and (A ′) of the present invention obtained above are both about 3,000 to 30,000 as an average molecular weight. Preferably, it is about 10,000 to 30,000, more preferably about 13,000 to 25,000.
- the content of the reactive polyester compound (A) or (A ′) of the present invention in the obtained reaction solution may be in the range of 10 to 90% by weight, preferably 20%, based on the total amount of the reaction solution. -80% by weight, more preferably about 40-80% by weight, most preferably 50-70% by weight, and the balance is a solvent.
- the reactive polyester compound of the present invention obtained above can be isolated from the obtained reaction solution, but usually the obtained reaction solution is used as it is, diluted or concentrated, or as necessary. In addition, an additional component can be added to form the curable resin composition of the present invention.
- the term “reactive polyester compound of the present invention” means “one of the reactive polyester compounds (A) and (A ′) or both” unless otherwise specified.
- the curable resin composition of the present invention may be the reactive polyester compound of the present invention alone or may contain a solvent. When the solvent is included, the solvent content may be in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of the reactive polyester compound of the present invention. Moreover, it is usually preferable to further contain the reactive compound (B). In this case, the content of the reactive compound (B) with respect to the total solid content of the resin composition is 1 to 90% by weight, preferably 3 to 80% by weight, more preferably 5 to 80% by weight.
- the content of the reactive polyester compound of the invention is usually 10 to 99% by weight, preferably 10 to 90% by weight, more preferably 20 to 90% by weight, still more preferably 20 to 87% by weight, and most preferably 20 to 80% by weight. % By weight.
- the aspect in which this curable resin composition contains a photoinitiator as another additive component is also one of the preferable aspects.
- the content of the photopolymerization initiator is about 0.1 to 20% by weight, preferably about 0.4 to 15% by weight, based on the total solid content of the resin composition.
- One of the more preferable embodiments of the present invention is an embodiment including both the photopolymerization initiator and the reactive compound (B), and the content of both in this case is preferably in the above-described range, Each preferred range and more preferred range is a preferred range and a more preferred range as the respective contents of both. Furthermore, the total of both is 5 to 80% by weight with respect to the total solid content of the resin composition, and the reactive polyester compound of the present invention is more preferably 20 to 90% by weight.
- Specific examples of the reactive compound (B) that can be used in the present invention include a radical reaction type (meth) acrylate monomer; a cation reaction type epoxy compound; a vinyl monomer ((meth) acrylate monomer). Reactive oligomers that are sensitive to both radicals and cations. Examples of the radical reaction type (meth) acrylate monomer that can be used include monofunctional (meth) acrylate and polyfunctional (meth) acrylate.
- Monofunctional (meth) acrylates include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate monomethyl ether, phenyl Examples include ethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate.
- (meth) acrylate having 2 to 6 (meth) acrylate groups is preferable.
- vinyl compounds examples include vinyl ethers, styrene compounds, and other vinyl compounds.
- the vinyl ether examples include ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, hydroxyethyl vinyl ether, ethylene glycol divinyl ether and the like.
- the styrene compound examples include styrene, methyl styrene, and ethyl styrene.
- Other vinyl compounds include triallyl isocyanurate and trimethallyl isocyanurate.
- a reactive oligomer sensitive to both radical and cation a reactive oligomer having a functional group sensitive to active energy rays and a urethane bond in the same molecule, preferably urethane acrylate;
- a reactive oligomer having a sensitive functional group specifically vinyl group
- a polyester bond in the same molecule preferably polyester acrylate;
- a functional group derived from an epoxy resin and sensitive to active energy rays specifically Includes a reactive oligomer having both a vinyl group and an epoxy group in the same molecule, preferably an epoxy group-containing epoxy acrylate; a reactive oligomer in which a urethane bond and a polyester bond are used in combination.
- the cation reaction type epoxy compound is not particularly limited as long as it is generally a compound having an epoxy group (epoxy compound).
- a radical curable (meth) acrylate monomer is preferable.
- the (meth) acrylate monomers polyfunctional (meth) acrylates are preferable, and polyfunctional (meth) acrylates having 2 to 6 (meth) acrylate groups are more preferable.
- preferable (meth) acrylate monomers include the above-described di (meth) acrylate compounds and tri- to 6-functional poly (meth) acrylates such as dipentaerythritol hexaacrylate, and more preferable.
- di (meth) acrylate and dipentaerythritol hexaacrylate of ⁇ -caprolactone adduct of neopentyl glycol hydroxybivalate In the case of the cationic type, the carboxylic acid and the epoxy react with each other, so that it is necessary to use a two-component mixed type.
- the curable resin composition of the present invention can be obtained by mixing the reactive polyester compound (A) or (A ′) of the present invention with the reactive compound (B) as necessary. Further, the reactive polyester compounds (A) and (A ′) may be used in combination with the curable resin composition of the present invention. At this time, other additive components may be appropriately added as components other than the reactive polyester compound (A) or (A ′) and the reactive compound (B) depending on the application.
- additive components are added to the resin composition up to 70% by weight based on the total amount of the resin composition. You can also.
- Other additive components include photopolymerization initiators, color pigments, volatile solvents added for viscosity adjustment for the purpose of imparting coating suitability, heat-sensitive polymerization initiators, and other additives. It is done. The other additive components that can be used will be specifically described below.
- any of radical photopolymerization initiator and cationic photopolymerization initiator can be used. Further, both radical and cationic initiators may be used in combination. One type of initiator can be used alone, or two or more types can be used in combination. Specific examples of each are described below.
- radical photopolymerization initiators examples include benzoins (benzoin compound polymerization initiators) such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, and benzoin isobutyl ether; acetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-phenylpropan-1-one, diethoxyacetophenone, 1-hydroxyhexylphenyl ketone, 2-methyl- Acetophenones (acetophenone compound polymerization initiator) such as 1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one; 2-ethylanthraquinone, 2-t-butylanthraquinone Anthraquinones such as 2-chloroanthraquinone and 2-amylanthraquinon
- cationic photopolymerization initiator Lewis acid diazonium salt, Lewis acid iodonium salt, Lewis acid sulfonium salt, Lewis acid phosphonium salt, other halides, triazine-based initiator, borate-based initiator, and Other photoacid generators can be mentioned.
- Examples of the diazonium salt of Lewis acid include p-methoxyphenyldiazonium fluorophosphonate, N, N-diethylaminophenyldiazonium hexafluorophosphonate (Sun Shine SI-60L / SI-80L / SI-100L, etc. manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) and the like.
- Examples of the iodonium salt of Lewis acid include diphenyliodonium hexafluorophosphonate and diphenyliodonium hexafluoroantimonate.
- Examples of the sulfonium salt of Lewis acid include triphenylsulfonium hexafluorophosphonate (Cyracure UVI-manufactured by Union Carbide). 6990), triphenylsulfonium hexafluoroantimonate (Union Carbide Cyracure UVI-69) 4, etc.). Examples of the phosphonium salt of a Lewis acid, triphenyl phosphonium hexafluoroantimonate, and the like.
- halides include 2,2,2-trichloro- [1-4 ′-(dimethylethyl) phenyl] ethanone (Trigonal PI, etc., manufactured by AKZO), 2.2-dichloro-1--4- (phenoxyphenyl) Etanone (Sandoz Co., Ltd., Sandray Co., Ltd.
- triazine-based initiator examples include 2,4,6-tris (trichloromethyl) -triazine, 2,4-trichloromethyl- (4′-methoxyphenyl) -6-triazine (such as Triazine A manufactured by Panchi), 2, 4-trichloromethyl- (4′-methoxystyryl) -6-triazine (such as Triazine® PMS manufactured by Panchim), 2,4-trichloromethyl- (pipronyl) -6-triazine (such as Triazine® PP manufactured by Panchim), 2, 4-trichloromethyl- (4′-methoxynaphthyl) -6-triazine (eg, Triazine B® from Panchi), 2 [2 ′ (5 ′′ -methylfuryl)
- borate initiator examples include NK-3876 and NK-3881 manufactured by Nippon Senshoku Dye Co., Ltd.
- Other photoacid generators include 9-phenylacridine, 2,2′-bis (o-chlorophenyl)- 4,4 ′, 5,5′-tetraphenyl-1,2-biimidazole (Kurokinkasei Co., Ltd., biimidazole, etc.), 2,2-azobis (2-amino-propane) dihydrochloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) V50 manufactured by the company), 2,2-azobis [2- (imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride (VA044 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), [eta-5-2-4- (cyclopentadecyl) ( 1,2,3,4,5,6, eta)-(methylethyl) -benzene] Iron (II) hexafluorophosphonate (Irga
- thermopolymerization initiator in addition to the photopolymerization initiator, other heat-sensitive polymerization initiators can be used in combination.
- an azo initiator such as azobisisobutyronitrile, a peroxide radical initiator sensitive to heat such as benzoyl peroxide, and the like may be used in combination.
- thermosetting catalysts such as melamine, thixotropy imparting agents such as Aerosil, silicone-based and fluorine-based leveling agents and antifoaming agents, polymerization inhibitors such as hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether, stabilizers, antioxidants, and coloring pigments
- thermosetting catalysts such as melamine, thixotropy imparting agents such as Aerosil, silicone-based and fluorine-based leveling agents and antifoaming agents
- polymerization inhibitors such as hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether
- stabilizers such as stabilizers, antioxidants, and coloring pigments
- a pigment material other than the colored pigment for example, a so-called extender pigment that is not intended for coloring can be used.
- extender pigment examples include talc, barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium titanate, aluminum hydroxide, silica, clay and the like.
- resins that do not react with active energy rays such as phenol resins, urethane resins, polyester resins, ketone formaldehyde resins, cresol resins, xylene resins, diallyl phthalate resins, styrene resins, guanamine resins
- inert polymers such as phenol resins, urethane resins, polyester resins, ketone formaldehyde resins, cresol resins, xylene resins, diallyl phthalate resins, styrene resins, guanamine resins
- Natural and synthetic rubbers, acrylic resins, polyolefin resins, and modified products thereof can also be used. These are preferably used in the range of up to 40% by weight.
- the reactive polyester compound of the present invention when using the reactive polyester compound of the present invention for solder resist applications, it is preferable to use a general epoxy resin known as a resin that does not show reactivity to active energy rays.
- the epoxy resin can be added as one of the reactive compounds (B). Examples thereof include (1,1,2,2, -tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane) glycidyl ether (trade name: GTR-1800, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.). This is because the carboxy group derived from (A) or (A ′) remains even after being reacted and cured by active energy rays, and as a result, the cured product is inferior in water resistance and hydrolyzability. Therefore, by using an epoxy resin, the remaining carboxy group is further carboxylated to form a stronger crosslinked structure.
- the content of the epoxy resin with respect to the total solid content of the curable resin composition of the present invention may be in the range of 5 to 40% by weight.
- a volatile solvent is added to the resin composition in a range of 50% by weight, more preferably 35% by weight, based on the total amount of the resin composition. You can also
- the curable resin composition of the present invention contains 5 to 90% by weight of the reactive polyester compound (A) or (A ′) in the composition, preferably 10 to 90% by weight, more preferably 20 to 87% by weight,
- the reactive compound (B) contains 3 to 80% by weight, more preferably 5 to 70% by weight. If necessary, other components may be contained up to about 70% by weight.
- the curable resin composition of the present invention is easily cured by active energy rays.
- active energy rays include electromagnetic waves such as ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X rays, gamma rays and laser rays, particle rays such as alpha rays, beta rays and electron rays.
- ultraviolet rays, laser beams, visible rays, or electron beams are preferred in view of suitable applications of the present invention.
- the color pigment that can be used in the present invention is used for coloring the active energy ray-curable resin composition of the present invention. Since the reactive polyester compound (A) or (A ′) used in the present invention has a specific skeleton, it is presumed that particularly excellent affinity to the pigment, that is, dispersibility is exhibited.
- the color pigment examples include organic pigments such as phthalocyanine, azo, and quinacridone, carbon black, and inorganic pigments such as titanium oxide. Of these, carbon black is most preferred because of its high dispersibility.
- the content of the color pigment in the curable resin composition of the present invention is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 100 parts by weight, preferably 2 to 100 parts by weight with respect to 10 parts by weight of the polyester compound of the present invention. 50 parts by weight, more preferably 5 to 30 parts by weight.
- the molding material refers to a material in which an uncured composition is put into a mold or an object is molded by pressing the mold and then a curing reaction is caused by active energy rays, or a laser is applied to the uncured composition. It refers to a material that is used for applications in which it is irradiated with a focused light such as to cause a curing reaction to be molded.
- Specific applications include a sheet formed into a flat shape, a sealing material for protecting the element, a so-called nanoimprint material that performs fine molding by pressing a "mold” that has been micro-processed into an uncured composition, Furthermore, particularly suitable applications include peripheral sealing materials such as light-emitting diodes and photoelectric conversion elements, which have particularly severe thermal requirements.
- the film-forming material is used for the purpose of coating the surface of the substrate.
- Specific applications include gravure inks, flexo inks, silk screen inks, offset inks and other ink materials, hard coats, top coats, overprint varnishes, clear coats and other coating materials, laminating, optical disk and other various adhesives.
- Such materials include adhesive materials such as adhesives and adhesives, resist materials such as solder resists, etching resists, and resists for micromachines.
- dry film also corresponds to the film forming material. .
- the carboxy group of the reactive polyester compound of the present invention increases the adhesion to the substrate, and therefore, it is preferably used as an application for coating a plastic substrate or a metal substrate.
- the unreacted reactive polyester compound of the present invention as an alkaline water developing resist material composition taking advantage of the feature that it is soluble in an alkaline aqueous solution.
- the resist material composition is formed by forming a film layer of the composition on a substrate, and then partially irradiating active energy rays such as ultraviolet rays, and the physical difference between irradiated and unirradiated parts.
- active energy rays such as ultraviolet rays
- the composition is used for the purpose of removing the irradiated part or the unirradiated part by dissolving the irradiated part or the non-irradiated part with, for example, a solvent or an alkaline solution.
- the curable resin composition of the present invention for resist ridges can be applied to various materials that can be patterned. For example, it is particularly useful as a solder resist material, an interlayer insulating material for a build-up method, and further printed as an optical waveguide. It is also used for wiring boards, electrical / electronic / optical substrates such as optoelectronic substrates and optical substrates.
- a tough cured product taking advantage of the property that a tough cured product can be obtained, making use of a permanent resist application such as a solder resist, and the property of good pigment dispersibility, printing inks, color filters, etc.
- a color resist particularly a black matrix resist is preferred.
- the reactive polyester compound of the present invention is excellent in spite of its relatively high molecular weight. Developability can be exhibited.
- an intaglio printing method such as gravure, a relief printing method such as flexo, a stencil printing method such as silk screen, a lithographic printing method such as offset, a roll coater, a knife coater, a die coater, Various coating methods such as curtain coater and spin coater can be arbitrarily adopted.
- the cured product of the curable resin composition of the present invention refers to a product obtained by irradiating and curing the active energy ray on the curable resin composition of the present invention.
- the following aspect can be mentioned as a preferable aspect of the curable resin composition of this invention.
- the “active energy ray-curable resin composition” is simply referred to as “curable resin composition”.
- the reactive polyester compound of the present invention is an epoxy compound (a), an epoxy compound in which all R 1 s in formula (1) are hydrogen atoms, (meth) acrylic acid as compound (b), and saturation Or the reactive polyester compound (A) obtained using tetrabasic acid dianhydride as the unsaturated polybasic acid anhydride (c) or the reactive polyester compound (A ′) obtained using the same.
- Tetrabasic dianhydride is (i) pyromellitic anhydride, (ii) four bases each having two benzene rings, and each benzene ring has one acid anhydride group.
- At least one tetrabase selected from the group consisting of an acid dianhydride and (iii) a tetrabasic acid dianhydride containing a 6-membered aliphatic ring in which the benzene rings of (i) and (ii) are nuclear hydrogenated
- tetrabasic acid dianhydride is (i) pyromellitic acid anhydride, biphenyltetracarboxylic acid anhydride, naphthyltetracarboxylic acid anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride, diphenyl ether tetracarboxylic acid anhydride, diphenyl At least one aromatic anhydride selected from the group consisting of sulfonetetracarboxylic acid anhydride, ethylene glycol bistrimellitic acid anhydride, diol bistrimellitic acid anhydride, bisphthalic acid fluorene anhydride and biphenol bistrimellitic acid anhydride, And (ii) at least one tetrabasic acid selected from the group consisting of butanetetracarboxylic anhydride and (iii) alicyclic acid dianhydride obtained by nuclear hydrogenation reaction of the aromatic anhydride
- the dianhydride according to any one of (I)
- the reaction solution was reacted until the acid value was 0.5 mg ⁇ KOH / g or less to obtain a diol compound solution (Geo Theoretical molecular weight of Le Compound: 658.12).
- a diol compound solution (Geo Theoretical molecular weight of Le Compound: 658.12).
- propylene glycol monomethyl ether monoacetate was added to the resulting diol compound solution as a solvent so that the solid content was 65% by weight.
- Example 2 Synthesis of reactive polyester compound (A-2) NC-3100 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. as an epoxy compound (a) represented by formula (1) in a 2 L flask equipped with a stirrer and a reflux tube.
- 257 g of (phenol aralkyl type epoxy resin, epoxy equivalent: 257 g / equivalent), propylene glycol monomethyl ether monoacetate as a solvent is added so as to have a solid content of 70%, and a monocarboxylic acid compound having an ethylenically unsaturated group in the molecule
- the diol compound (theoretical molecular weight: 658) 12) was obtained.
- propylene glycol monomethyl ether monoacetate was added to the resulting diol compound solution as a solvent so that the solid content was 65% by weight.
- 147.1 g of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (abbreviation BPDA, Mw 294.2) was added as a polybasic acid anhydride (c). After the addition, the temperature was raised to 95 ° C.
- AA acrylic acid
- Mw 72
- the diol compound (theoretical molecular weight: 6) was reacted until the acid value of the reaction solution reached 0.5 mg ⁇ KOH / g or less. 8.12) was obtained.
- propylene glycol monomethyl ether monoacetate was added as a solvent to the obtained diol compound solution so that the solid content was 65% by weight, and polymellitic anhydride (c) was added to this solution as polybasic acid anhydride (c).
- PMDA, Mw 218.1) 109.1 g was added. After the addition, the temperature was raised to 95 ° C.
- THPA tetrahydrophthalic anhydride
- Mw 152.2
- Propylene glycol monomethyl ether monoacetate was added so that the content was 65% by weight.
- the obtained liquid was reacted at 100 ° C. for 6 hours to obtain a resin solution containing 65% by weight of the alkaline aqueous solution-soluble polyester compound (A) of the present invention (this alkaline aqueous solution-soluble polyester compound is referred to as A′-3).
- AA, Mw 72
- a carboxylate compound solution was obtained.
- H-1 reactive polycarboxylate solution
- the average molecular weight of the compound (H-1) 3,500.
- Comparative Example 2 Synthesis of reactive polyester compound (H-2) (Compound of Synthesis Example 1 of Patent Document 5) In a 500 ml four-necked flask, 231 g of bisphenolfluorene type epoxy resin (epoxy equivalent 231 g / eq), 0.45 g of triethylbenzylammonium chloride, 0.1 g of 2,6-di-isobutylphenol, 72.0 g of acrylic acid, Were mixed, and dissolved by heating at 90 to 100 ° C. while blowing air at a rate of 25 ml per minute. Although this solution was cloudy, the temperature was gradually raised as it was, and the solution was heated to 120 ° C. to be completely dissolved.
- Example 4 Preparation of composition for hard coat 20 g of the solution of the reactive polyester compound (A-1, A-2, A′-3, H-1 or H-2) synthesized in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, 4 g of dipentaerythritol hexaacrylate as the monomer (B) and 1.5 g of Irgacure 184 as an ultraviolet reactive initiator were dissolved by heating. Further, this was coated on a polycarbonate plate with a hand applicator so as to have a film thickness of 20 ⁇ m at the time of drying, and dried in order to remove the solvent in an electric oven at 80 ° C. for 30 minutes.
- the reactive polyester compound A-1, A-2, A′-3, H-1 or H-2
- an ultraviolet-ray exposure apparatus manufactured by Oak Seisakusho
- a high-pressure mercury lamp was irradiated with an ultraviolet ray with an irradiation dose of 1000 mJ and cured to obtain an article overcoated with the resin composition.
- the hardness of the coating film of the article overcoated with this resin composition was measured according to JIS K5600-5-4: 1999, and an impact test (impact resistance test) was conducted according to ISO6272-1: 2002.
- the evaluation criteria in the impact resistance test are as follows. ⁇ : no scratch or peeling, ⁇ : slight scratch, ⁇ : peeling occurred.
- Table 1 Physical properties of coating film Examples Compound (A) Pencil hardness Impact resistance test Example 4-1 A-1 3H ⁇ Example 4-2 A-2 3H ⁇ Example 4-3 A′-3 3H ⁇ Comparative Example 4-1 H-1 2H ⁇ Comparative Example 4-2 H-2 3H
- the photocurable resin composition in the present invention has excellent impact resistance while having a relatively high hardness.
- Example 5 Preparation of dry film type resist composition 54.44 g of reactive polyester compound (A-1, A-2, A′-3, H-1 or H-2) solution obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, reactive compound (B) 3.54 g of HX-220 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 4.72 g of Irgacure 907 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and Kayacure DETX-S (photochemical initiator) 0.47 g of Nippon Kayaku Co., Ltd.) and (1,1,2,2, -tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane) glycidyl ether (GTR-1800 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) as a curing component 14.83 g, 1.05 g of melamine as a thermosetting catalyst, and 20.95 g of methyl ethyl ketone as a concentration adjusting solvent are kn
- the obtained composition was uniformly applied to a polyethylene terephthalate film as a support film by a roll coating method, passed through a hot air drying furnace at a temperature of 70 ° C., and a resin layer having a thickness of 30 ⁇ m was formed.
- a polyethylene film to be a protective film was attached to obtain a dry film.
- the obtained dry film was attached to the entire surface of the substrate while peeling off the protective film using a heating roll at a temperature of 80 ° C. on a polyimide printed board (copper circuit thickness: 12 ⁇ m, polyimide film thickness: 25 ⁇ m).
- a mask on which a circuit pattern was drawn using an ultraviolet exposure apparatus (Oak Manufacturing Co., Ltd., model HMW-680GW), and Kodak Step Tablet No.
- the reactive polyester compound-containing resin layer of the present invention on the polyimide substrate was irradiated with ultraviolet rays through 2. Then, the support film on a dry film was peeled and the peeling state was confirmed. Thereafter, spray development was performed with a 1% aqueous sodium carbonate solution to remove the resin on the non-irradiated part of the ultraviolet rays. After washing with water and drying, the printed circuit board was subjected to a heat curing reaction in a hot air dryer at 150 ° C. for 60 minutes to obtain a cured film. The Kodak Step Tablet No. used at the time of ultraviolet irradiation was used. 2 was used to see the sensitivity.
- Sensitivity evaluation Sensitivity was determined by how many density portions remained in the exposed portion that passed through the step tablet during development. The higher the number of steps (value), the higher sensitivity is determined in the dark part of the tablet (unit: step).
- the resist composition of the present invention has a balance between sensitivity and developability in addition to good peelability.
- Example 6 Preparation of photosensitive colored resin composition for color filter Reactive polyester compounds obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 (A-1, A-2, A'-3, H- 1 or H-2) 50 g of solution (32.5 g in solid content), 5 g of dipentaerythritol hexaacrylate, 4 g of CGI-124 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) as a photopolymerization initiator, Discrbyk (urethane type) 224 g of carbon black dispersion solution (solid content conversion: 56 g, including 43 g of carbon black and 13 g of polymer dispersant) dispersed in propylene glycol monomethyl ether acetate was mixed with 218 g of propylene glycol monomethyl ether acetate. Thus, a photosensitive black resin composition was obtained.
- A-1, A-2, A'-3, H- 1 or H-2 50 g of solution (32.5 g in solid content), 5 g of dipenta
- the photosensitive black resin composition thus obtained was spin-coated on a 10 cm square glass substrate and dried at 90 ° C. for 150 seconds on a hot plate. The film thickness after drying was 1 ⁇ m. Next, this sample was image-exposed with a high-pressure mercury lamp through a mask, and then subjected to spray development using a KOH aqueous solution at a temperature of 23 ° C. and a concentration of 0.1% by weight to form a black pixel (black matrix).
- Heat-resistant A heat resistance test (300 ° C., 1 hour) is performed on the 20 ⁇ m mask pattern, and the film thickness reduction rate (%) after the test with respect to the film thickness before the test is shown.
- the active energy ray-curable resin of the present invention as a material having both curability and toughness, a hard coat material, a resist material that can be developed with an alkali, and an application that exhibits good pigment dispersibility have been shown.
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Description
本発明は、水酸基、エポキシ基、軟化点のバランスに優れたフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(a)に、アクリル酸等に代表される分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシ基を併せ持つ化合物(b)と1分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)とを付加重合反応せしめて得られる反応性ポリエステル化合物(A)に関する。更に、該反応性ポリエステル化合物(A)に飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)を反応して得られる反応性ポリエステル化合物(A’)に関する。これら反応性ポリエステルは顔料に良好な分散性を有しており、またこれらを含む樹脂組成物からは皮膜形成用材料、ソルダーレジスト、メッキレジスト、カラーレジスト、カラーフィルタ用レジスト、及びブラックマトリックス等の各種レジスト、光導波路に適した強靭な硬化物を得ることができる。
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いる。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っている。そのため、ソルダーレジストに対して、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、それらの要求を満足する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。
これら材料には、エポキシ樹脂をアクリル酸等でカルボキシレート化した後、さらにアルカリ性の現像液でのパターニングを目的として酸無水物によりカルボキシ基を導入させた反応性ポリカルボン酸化合物を、レジスト用途、特にソルダーレジストへ応用することが一般的に知られている(特許文献1~2)。
フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(例えば日本化薬製NC-3000等)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(特許文献3)。
これらのうち、皮膜形成用途、特にソルダーレジスト用途においては、皮膜形成後に溶剤を揮発させただけの状態における物性も重要な要素となる。具体的にはこの段階で必要以上に柔軟である場合は、ハガレやパターンニングフィルムの汚損を生じる。特に、いわゆるドライフィルム等の用途においては、転写という工程が入るためにこの特性はことさらに重要である。
硬化前、及び硬化後の強靭性改良のためには、高い分子量の材料を用いることが一般的な手法であるが、この場合には現像性が大きく損なわれる難点があった。
この他、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(例えば日本化薬製NC-3000等)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ックスレジストに応用する試みも知られている(特許文献4)。
本用途においては、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には、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、顔料残渣がなく現像が可能になる。従来の酸変性エポキシアクリレート類、特にビフェニル骨格を有する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を求められていた。
また、特許文献5ではバインダー樹脂として、アルカリ現像型感光性フルオレンポリエステル化合物をカラーフィルター用インク材料として使用することが開示されている。しかし、このバインダー樹脂を使用した場合でも、まだ耐熱性が低いことで、膜厚の減少が見られる。また溶解性と感度のバランスに劣っているため、未露光部の溶解と同時に露光部への現像液の浸透が起こり、画素のエッジに突起や凹凸等が生じ、シャープで無くなったり、又は/及び、画素の基板への密着性が悪い等の問題を生じることがあり、前記の被膜形成用の化合物としてはまだ満足のいくレベルではない。
前記、フェノールアラルキル型のエポキシ樹脂を使用する硬化性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、現状の硬化物性では十分ではない。
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酸変性エポキシアクリレートが求められている。その際、比較的高い分子量を有して、かつ適度な現像性を有している材料が求められている。
従って、強靭な硬化物性、良好な現像特性を有し、かつ高い顔料濃度においても良好な現像特性を兼ね備えた材料が求められている。
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、すなわち、一般式(1)に示される構造を多く含むエポキシ樹脂(a)(以下単にエポキシ化合物(a)ともいう)、1分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシ基を併せ持つ化合物(b)(以下単に化合物(b)ともいう)及び1分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)(以下単に多塩基酸無水物(c)ともいう)から誘導される反応性ポリエステル化合物(A)又は(A’)を含む活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(以下単に本発明の硬化型樹脂組成物とも言う)が、強靭な硬化物を得ることができ、さらには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ことを見出した。さらには、特に良好な着色顔料の分散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。
なお、「本発明の硬化型樹脂組成物」の語は、活性エネルギー線の照射により硬化する樹脂組成物の意味で使用され、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物又は活性エネルギー線硬化樹脂組成物と同じ意味で使用される。
なお、「本発明の硬化型樹脂組成物」の語は、活性エネルギー線の照射により硬化する樹脂組成物の意味で使用され、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物又は活性エネルギー線硬化樹脂組成物と同じ意味で使用される。
即ち、本発明は下記の発明に関するものである。
(1)一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)、1分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシ基を併せ持つ化合物(b)と1分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)とを付加重合反応せしめて得られる反応性ポリエステル化合物(A)、
式(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。
(2) 多塩基酸無水物(c)が1分子中に2個の無水物構造を有する飽和又は不飽和の4塩基酸無水物である、上記(1)に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
(3) 多塩基酸無水物(c)が、単環型芳香族四塩基酸二無水物、二環型芳香族四塩基酸二無水物、多環型芳香族四塩基酸二無水物、及びこれら芳香族四塩基酸二無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択されるいずれか1種もしくは2種以上である、上記(1)又は(2)に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
(1)一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)、1分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシ基を併せ持つ化合物(b)と1分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)とを付加重合反応せしめて得られる反応性ポリエステル化合物(A)、
式(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。
(2) 多塩基酸無水物(c)が1分子中に2個の無水物構造を有する飽和又は不飽和の4塩基酸無水物である、上記(1)に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
(3) 多塩基酸無水物(c)が、単環型芳香族四塩基酸二無水物、二環型芳香族四塩基酸二無水物、多環型芳香族四塩基酸二無水物、及びこれら芳香族四塩基酸二無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択されるいずれか1種もしくは2種以上である、上記(1)又は(2)に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
(4) 多塩基酸無水物(c)が、(i)ピロメリット酸無水物、(ii)2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が酸無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物及び(iii)前記(i)及び(ii)のベンゼン環が核水添された6員脂肪族環を含む四塩基酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(1)~(3)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)
(5) 多塩基酸無水物(c)が、(i)ピロメリット酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリット酸無水物、ジオールビストリメリット酸無水物、ビスフタル酸フルオレン無水物及びビフェノールビストリメリット酸無水物からなる群から選択される少なくとも一つの芳香族無水物、及び、(ii)ブタンテトラカルボン酸無水物、及び、(iii)前記芳香族無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(1)~(4)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
(6) 上記(1)~(5)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)に、更に飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)を反応して得られる反応性ポリエステル化合物(A’)。
(7) (i)上記(1)~(5)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)、又は、
(ii)上記6に記載の反応性ポリエステル化合物(A’)、
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。
(8) 溶剤を、反応性ポリエステル化合物(A)又は(A’)1重量部に対して、0.1~10重量部の割合で含む上記(7)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(9) 更に、反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)以外の反応性化合物(B)を含むことを特徴とする上記(7)又は(8)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(5) 多塩基酸無水物(c)が、(i)ピロメリット酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリット酸無水物、ジオールビストリメリット酸無水物、ビスフタル酸フルオレン無水物及びビフェノールビストリメリット酸無水物からなる群から選択される少なくとも一つの芳香族無水物、及び、(ii)ブタンテトラカルボン酸無水物、及び、(iii)前記芳香族無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(1)~(4)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
(6) 上記(1)~(5)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)に、更に飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)を反応して得られる反応性ポリエステル化合物(A’)。
(7) (i)上記(1)~(5)の何れか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)、又は、
(ii)上記6に記載の反応性ポリエステル化合物(A’)、
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。
(8) 溶剤を、反応性ポリエステル化合物(A)又は(A’)1重量部に対して、0.1~10重量部の割合で含む上記(7)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(9) 更に、反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)以外の反応性化合物(B)を含むことを特徴とする上記(7)又は(8)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(10) 樹脂組成物の固形分の総量に対して、反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)を、10~90重量%、上記反応性化合物(B)を3~80重量%、残部として、その他の添加成分を含む上記(7)又は(8)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(11) 反応性化合物(B)として、(メタ)アクリレート単量体を、樹脂組成物の固形分の総量に対して、3~80重量%含む上記(7)~(10)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。
(12) 更に、その他の添加成分として、光重合開始剤を、樹脂組成物の固形分総量に対して、0.1~20重量%含む、上記(7)~(11)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。
(13) 樹脂組成物の固形分総量に対して、反応性化合物(B)として、エポキシ樹脂を5~50重量%の範囲で含み、反応性化合物(B)の総量が8~80重量%であり、更に、熱硬化触媒を、0.5~10重量%含む、上記(9)~(12)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。
(14) 更に、着色顔料を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(15) 着色顔料がカーボンブラックである上記(14)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(16) カラーフィルター用レジストである上記(15)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(17) 成形用材料である上記(7)~(14)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。
(18) 皮膜形成用材料である上記(7)~(14)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。
(19) レジスト材料組成物である上記(7)~(14)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。
(20) 上記(7)~(14)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。
(21) 上記(7)~(14)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。
(11) 反応性化合物(B)として、(メタ)アクリレート単量体を、樹脂組成物の固形分の総量に対して、3~80重量%含む上記(7)~(10)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。
(12) 更に、その他の添加成分として、光重合開始剤を、樹脂組成物の固形分総量に対して、0.1~20重量%含む、上記(7)~(11)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。
(13) 樹脂組成物の固形分総量に対して、反応性化合物(B)として、エポキシ樹脂を5~50重量%の範囲で含み、反応性化合物(B)の総量が8~80重量%であり、更に、熱硬化触媒を、0.5~10重量%含む、上記(9)~(12)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。
(14) 更に、着色顔料を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(15) 着色顔料がカーボンブラックである上記(14)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(16) カラーフィルター用レジストである上記(15)に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(17) 成形用材料である上記(7)~(14)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。
(18) 皮膜形成用材料である上記(7)~(14)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。
(19) レジスト材料組成物である上記(7)~(14)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。
(20) 上記(7)~(14)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。
(21) 上記(7)~(14)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。
本発明の反応性ポリエステル化合物は、反応性化合物(B)又は/及び光重合開始剤等を含む活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に配合するのに適し、該反応性ポリエステル化合物を含む本発明の硬化型樹脂組成物は、強靭な硬化物を形成することができる。従って、該硬化物は、熱的、及び機械的強靭性を求められる皮膜として極めて適している。例えば塗膜等に用いた時、該塗膜を硬化することにより、硬度が高く、且つ、高い耐衝撃性を有する硬化膜とすることが出来る。
また、該樹脂組成物は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。例えば、該樹脂組成物は、レジスト用の樹脂組成物とすることもでき、レジスト用樹脂組成物としたときには、支持フィルムとの剥離性に優れ、現像の際、感度が高く、現像性も良好なドライフィルムを得ることが出来る。
また、該ドライフィルムの現像後の硬化物の物性は、上記の塗膜の硬化物と同様に、強靱な硬化物となり、例えば、硬度等においても優れている。また、該本発明の硬化型樹脂組成物は、顔料分散性にも優れるので、カラーフィルター用等の感光性着色樹脂組成物としても適している。
また、該樹脂組成物は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。例えば、該樹脂組成物は、レジスト用の樹脂組成物とすることもでき、レジスト用樹脂組成物としたときには、支持フィルムとの剥離性に優れ、現像の際、感度が高く、現像性も良好なドライフィルムを得ることが出来る。
また、該ドライフィルムの現像後の硬化物の物性は、上記の塗膜の硬化物と同様に、強靱な硬化物となり、例えば、硬度等においても優れている。また、該本発明の硬化型樹脂組成物は、顔料分散性にも優れるので、カラーフィルター用等の感光性着色樹脂組成物としても適している。
レジスト用樹脂組成物としては、例えば、プリント配線板用ソルダーレジスト、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、多層プリント配線板用層間絶縁材料用のレジスト、感光性光導波路等の形成用レジスト等、特に高い特性を求められる用途に用いることが出来る。
また、本発明の硬化型樹脂組成物の優れた顔料分散性に関しては、特にカーボンブラック等の着色顔料の高い分散性を有しており、高い顔料濃度においても良好な現像性を発揮することが出来る。そのため、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好適に用いることが出来る。
本発明の反応性ポリエステル化合物(A)は、特徴的なビフェニル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1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシ基を併せ持つ化合物(b)と1分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)とを付加重合反応させて得られる。
即ち、エチレン性不飽和基と水酸基を、同時に、上記化合物(b)での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が出来る。
本発明において用いられる一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)は、ビフェニル骨格を有する特定の構造であることが必須である。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の炭化水素基を示す。ここで示されるハロゲン原子とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を示す。また炭素数1~4の炭化水素基とは、メチル基、エチル基、エチレン基、プロピル基、プロピレン基、ブチル基、ブチレン基等の炭素数1~4の飽和又は不飽和炭化水素基を示す。
さらに、一般式(1)中、mは1~4の整数を示し、導入される官能基数を示す。nは平均値で1~10の正数をそれぞれ示し、好ましくは1~6である。nの値が10以下、好ましくは6よりも小さい場合、好適な粘度範囲となる。
さらに、一般式(1)中、mは1~4の整数を示し、導入される官能基数を示す。nは平均値で1~10の正数をそれぞれ示し、好ましくは1~6である。nの値が10以下、好ましくは6よりも小さい場合、好適な粘度範囲となる。
一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)のうち、R1が全て水素原子であるものが、安価に入手可能であり好ましい。
さらに、これら一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)の製法等については、公知であり、特許文献4に詳しく記載されている。一般的には、日本化薬株式会社より、NC-3000シリーズとして市販品を入手可能である。
NC-3000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の正数をそれぞれ示す。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。該エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が200g/当量~300g/当量程度が好ましく、240g/当量~270g/当量が好ましい。最も、好適なものとしては、NC-3100等を挙げることができる。
さらに、これら一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)の製法等については、公知であり、特許文献4に詳しく記載されている。一般的には、日本化薬株式会社より、NC-3000シリーズとして市販品を入手可能である。
NC-3000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の正数をそれぞれ示す。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。該エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が200g/当量~300g/当量程度が好ましく、240g/当量~270g/当量が好ましい。最も、好適なものとしては、NC-3100等を挙げることができる。
本発明において用いられる1分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシ基を併せ持つ化合物(b)は、活性エネルギー線で反応する反応性基を該エポキシ樹脂に導入するために、用いられる。該化合物(b)としては、少なくとも一つのエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物又はポリカルボン酸化合物が挙げられる。
上記のモノカルボン酸化合物(1分子中にカルボキシ基を一つ含むカルボン酸化合物)としては、例えば(メタ)アクリル酸類((メタ)アクリル基含有モノカルボン酸化合物)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((メタ)アクリル基含有モノカルボン酸化合物)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)アクリレートとの当モル反応物である半エステル、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との当モル反応物である半エステル等が挙げられる。
上記のポリカルボン酸化合物(1分子中にカルボキシ基を複数有するカルボン酸化合物)としては、三塩基酸以上の多塩基酸の酸無水物に、1分子中に複数の水酸基を有する(メタ)アクリレートを、該酸無水物の酸無水物基と当モルで反応させて得られる反応物である半エステル、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)アクリレートとの当モル反応物である半エステル等が挙げられる。
これらのうち上記化合物(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。好ましい化合物(b)は、化合物中に水酸基を有さず、少なくとも一つのエチレン性不飽和基を有する上記モノカルボン酸化合物である。該モノカルボン酸の中では、本発明の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、または桂皮酸がより好ましい。更に好ましくは(メタ)アクリル酸であり、最も好ましくはアクリル酸である。
なお、「(メタ)アクリル」の用語は、「アクリル又はメタクリル」の意味で使用される。従って、(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタクリル酸の意味で使用される。
なお、「(メタ)アクリル」の用語は、「アクリル又はメタクリル」の意味で使用される。従って、(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタクリル酸の意味で使用される。
本発明の反応性ポリエステル化合物(A)を製造するために用いる多塩基酸無水物(c)としては、分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する化合物であれば全て用いることができる。即ち、1分子中に少なくとも2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和の4塩基酸無水物もしくはそれ以上の多塩基酸無水物を用いることができる。
本発明では、2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和の4塩基酸二無水物を用いることが好ましい。
例えば、好ましい多塩基酸無水物(c)としては、単環型芳香族四塩基酸二無水物、二環型芳香族四塩基酸二無水物、多環型芳香族四塩基酸二無水物、及びこれら芳香族酸無水物の核水添反応により得られる脂環式酸無水物からなる群から選択される四塩基酸二無水物を挙げることができる。
具体的には、(i)ピロメリット酸無水物等の単環型芳香族四塩基酸二無水物;ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ジオールビストリメリット酸二無水物(例えば、エチレングリコールビストリメリット酸二無水物、ヘキサンジオールビストリメリット酸無水物等のC2~C6ジオールビストリメリット酸二無水物)等の二環型芳香族四塩基酸二無水物(より好ましくは2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物);ビスフタル酸フルオレン無水物、ビフェノールビストリメリット酸無水物等の3~4環を有する多環型芳香族四塩基酸二無水物;等の2~4環を有する芳香族四塩基酸二無水物、(ii)ブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。さらに、(iii)前記芳香族四塩基酸二無水物の核水添反応により得られる脂環式酸無水物類(脂環式多塩基酸二無水物)も好適に使用できる。これらの群の中から選択された1種もしくは2種以上の多塩基酸無水物が好ましい。
上記の2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物としては、ナフチルテトラカルボン酸二無水物、及び、無水物基を一つ有するベンゼン環が2つ、直接結合又は架橋基を介して結合した芳香族四塩基酸二無水物を挙げることができる。架橋基としては、-O-、-CO-、-CO-O-C1~C4アルキレン-O-CO-、-CO-O-C6H5-C6H5-O-CO-、等を挙げることが出来、直接結合がより好ましい。
本発明では、2個の酸無水物構造を有する飽和又は不飽和の4塩基酸二無水物を用いることが好ましい。
例えば、好ましい多塩基酸無水物(c)としては、単環型芳香族四塩基酸二無水物、二環型芳香族四塩基酸二無水物、多環型芳香族四塩基酸二無水物、及びこれら芳香族酸無水物の核水添反応により得られる脂環式酸無水物からなる群から選択される四塩基酸二無水物を挙げることができる。
具体的には、(i)ピロメリット酸無水物等の単環型芳香族四塩基酸二無水物;ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ジオールビストリメリット酸二無水物(例えば、エチレングリコールビストリメリット酸二無水物、ヘキサンジオールビストリメリット酸無水物等のC2~C6ジオールビストリメリット酸二無水物)等の二環型芳香族四塩基酸二無水物(より好ましくは2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物);ビスフタル酸フルオレン無水物、ビフェノールビストリメリット酸無水物等の3~4環を有する多環型芳香族四塩基酸二無水物;等の2~4環を有する芳香族四塩基酸二無水物、(ii)ブタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。さらに、(iii)前記芳香族四塩基酸二無水物の核水添反応により得られる脂環式酸無水物類(脂環式多塩基酸二無水物)も好適に使用できる。これらの群の中から選択された1種もしくは2種以上の多塩基酸無水物が好ましい。
上記の2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物としては、ナフチルテトラカルボン酸二無水物、及び、無水物基を一つ有するベンゼン環が2つ、直接結合又は架橋基を介して結合した芳香族四塩基酸二無水物を挙げることができる。架橋基としては、-O-、-CO-、-CO-O-C1~C4アルキレン-O-CO-、-CO-O-C6H5-C6H5-O-CO-、等を挙げることが出来、直接結合がより好ましい。
より好ましい四塩基酸二無水物としては、(i)ピロメリット酸無水物、(ii)2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物及び(iii)前記(i)及び(ii)のベンゼン環が核水添化された6員脂肪族環を含む四塩基酸二無水物からなる群から選択された少なくとも一つの4塩基酸二無水物である。上記の(ii)の好ましいものとしては、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフチルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、C2~C6ジオールビストリメリット酸二無水物、ビスフタル酸フルオレン二無水物、ビフェノールビストリメリット酸無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物等を挙げることができ、より好ましくは、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフチルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物であり、最も好ましくはビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
更に好ましい多塩基酸無水物(c)は、ピロメリット酸無水物又はビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
更に好ましい多塩基酸無水物(c)は、ピロメリット酸無水物又はビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
本発明の反応性ポリエステル化合物(A)は、前述のエポキシ化合物(a)と化合物(b)(好ましくは分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物、より好ましくは(メタ)アクリル酸)とのカルボキシレート化反応(以下、第一の反応という)により、アルコール性水酸基を生成させ、ジオール化合物を得、ついで、得られたジオール化合物と、多塩基酸無水物(c)とでポリエステル化反応(以下、第二の反応という)を行うことにより付加重合体として得ることができる。
第一の反応において、原料化合物のエポキシ化合物(a)と化合物(b)の使用割合は、エポキシ化合物(a)のエポキシ1当量に対して、化合物(b)のカルボキシ基が0.8~1.2当量、好ましくは1~1.2当量、更に好ましくは1~1.1当量の範囲となる割合で使用するのが好ましい。
第一の反応は、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、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。通常有機溶剤が使用される。
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。好ましくは固形分含量が、仕込み液の総量に対して、90~30重量%、より好ましくは80~50重量%となるように溶剤を用いる。なお、本明細書において、「固形分」とは、溶剤(反応性化合物(B)を除く)以外の成分を意味する。
第一の反応において、原料化合物のエポキシ化合物(a)と化合物(b)の使用割合は、エポキシ化合物(a)のエポキシ1当量に対して、化合物(b)のカルボキシ基が0.8~1.2当量、好ましくは1~1.2当量、更に好ましくは1~1.1当量の範囲となる割合で使用するのが好ましい。
第一の反応は、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、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。通常有機溶剤が使用される。
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。好ましくは固形分含量が、仕込み液の総量に対して、90~30重量%、より好ましくは80~50重量%となるように溶剤を用いる。なお、本明細書において、「固形分」とは、溶剤(反応性化合物(B)を除く)以外の成分を意味する。
上記の溶剤として使用しうるものとしては、(i)脂肪族又は芳香族炭化水素溶剤、(ii)エステル溶剤、(iii)エーテル溶剤、(iv)ケトン溶剤、及び(v)前記(A)もしくは(A’)以外の反応性化合物(B)(以下単に反応性化合物(B)ともいう)等を挙げることができる。
具体的に例示すれば、下記の溶剤を挙げることができる。
(i)脂肪族又は芳香族炭化水素溶剤:例えばトルエン、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炭化水素溶剤、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素溶剤、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。
(ii)エステル溶剤: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(好ましくはC1-C4アルキルアセテート);γ-ブチロラクトン等の環状エステル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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(好ましくはモノ、ジ又はトリC2-C4アルキレングリコールモノC1-C3アルキルエーテルモノアセテート);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;等が挙げられる。
(iii)エーテル溶剤: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;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;テトラヒドロフラン等の環状エーテル;等が挙げられる。
(iv)ケトン溶剤: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。
具体的に例示すれば、下記の溶剤を挙げることができる。
(i)脂肪族又は芳香族炭化水素溶剤:例えばトルエン、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炭化水素溶剤、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素溶剤、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。
(ii)エステル溶剤: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(好ましくはC1-C4アルキルアセテート);γ-ブチロラクトン等の環状エステル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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(好ましくはモノ、ジ又はトリC2-C4アルキレングリコールモノC1-C3アルキルエーテルモノアセテート);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;等が挙げられる。
(iii)エーテル溶剤: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;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;テトラヒドロフラン等の環状エーテル;等が挙げられる。
(iv)ケトン溶剤: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。
(v)反応性化合物(B):具体的に後記する反応性化合物(B)の単独または複数の混合物を、溶剤として使用することができる。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。
上記(i)~(v)の溶剤の中で好ましいものとしては、(ii)エステル溶剤及び(iv)ケトン溶剤を挙げることができる。(ii)のエステル溶剤は、本発明の反応性ポリエステル化合物(A)及び(A’)の合成の際に用いる溶剤として好ましく、該エステル溶剤の中ではモノ、ジ又はトリC2-C4アルキレングリコールモノC1-C3アルキルエーテルモノアセテートがより好ましく、更に好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。(iv)ケトン溶剤は本発明の反応性ポリエステル化合物(A)又は(A’)の希釈用の溶剤として好ましい。
上記(i)~(v)の溶剤の中で好ましいものとしては、(ii)エステル溶剤及び(iv)ケトン溶剤を挙げることができる。(ii)のエステル溶剤は、本発明の反応性ポリエステル化合物(A)及び(A’)の合成の際に用いる溶剤として好ましく、該エステル溶剤の中ではモノ、ジ又はトリC2-C4アルキレングリコールモノC1-C3アルキルエーテルモノアセテートがより好ましく、更に好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。(iv)ケトン溶剤は本発明の反応性ポリエステル化合物(A)又は(A’)の希釈用の溶剤として好ましい。
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、原料化合物、溶剤及び、触媒等のその他の添加物を含む、反応に用いる化合物の総量、即ち上記エポキシ樹脂(a)、カルボン酸化合物(b)、及び、場合により溶剤及び触媒を含むその他の添加物を加えた反応液の総量に対して0.1~10重量%である。第1反応の反応温度は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。
また、その他の添加物として、反応の際、熱重合禁止剤を加えるのが好ましい。熱重合禁止剤としては、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が挙げられる。熱重合禁止剤の添加量は、副反応としての重合を抑えることが出来れば良く、通常少量で良く、例えば、上記触媒の添加量の20分の1~同量程度である。
本反応は、適宜サンプリングしながら、サンプルの酸価が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。
第二の反応は、第一の反応終了後、反応液に前述の多塩基酸無水物(c)を徐々に加え、第一の反応で得られたジオール化合物と反応させるエステル化反応である。無触媒でも反応を行うことができるが、反応を促進させるために塩基性触媒を使用することもでき、該触媒の使用量は、仕込み原料の総量に対して10重量%以下である。第二の反応の反応温度としては40~120℃であり、また反応時間は、好ましくは5~60時間である。
第二の反応における、多塩基酸無水物(c)の仕込み量としては、反応後に、得られた反応性ポリエステル化合物(A)の末端に酸無水物が残らないように、第一の反応で得られたジオール化合物の水酸基の1当量に対して、多塩基酸無水物(c)の無水物基の当量数が1以下となるようにするのが好ましい。特に、本発明の反応性ポリエステル化合物(A)の固形分酸価が50~150mg・KOH/gとなる計算値の範囲で、かつ{カルボキシレート化反応物(ジオール化合物)のモル数}/(多塩基酸無水物(c)のモル数)の比が1~5の範囲で仕込むことが好ましい。この値が、1未満の場合、本発明の反応性ポリエステル化合物(A)の末端に酸無水物基が残存することになり、熱安定性が低く保存中にゲル化する恐れがある。また、この値が5を超える場合、反応性ポリエステル化合物(A)の分子量が低くなり、タック性の問題や低感度という問題が生じる恐れがある。また、固形分酸価が50mg・KOH/g未満の場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が不十分であり、パターニングを行った場合、残渣として残る恐れや最悪の場合パターニングができなくなる恐れがある。また、固形分酸価が150mg・KOH/gを超える場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が高くなりすぎ、光硬化したパターンが剥離する等の恐れがある。
このほかにも、後記する反応性化合物(B)等の単独または混合物を有機溶剤として用いて、第二の反応を行うことができる。この場合、得られた反応液を、本発明の硬化型樹脂組成物として使用した場合には、溶剤の除去を行うこと無く、直接活性エネルギー線での硬化に用いることが出来るので好ましい。
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同様に使用することが好ましい。
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同様に使用することが好ましい。
本発明においては、反応性ポリエステル化合物(A)を更に飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)によりエステル反応して反応性ポリエステル化合物(A’)
を得ることが出来る。
飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)(以下単に二塩基酸無水物(d)ともいう)としては、例えば無水コハク酸、無水マレイン酸、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、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、トリメリット酸無水物等が挙げられる。これらの中で、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等の無水フタル酸及びその核水添化物からなる群から選ばれる二塩基酸無水物が好ましく、最も好ましくは、テトラヒドロ無水フタル酸である。
反応性ポリエステル化合物(A)と二塩基酸無水物(d)の反応は、反応性ポリエステル化合物(A)中の水酸基1当量あたり、飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)を0.1~1.0当量反応させることが好ましい。反応温度は60~150℃が好ましく、反応時間は1~10時間が好ましい。このようにして得られた反応性ポリエステル化合物(A’)の固形分酸価は50~150mg・KOH/g程度が好ましい。
上記で得られた本発明の反応性ポリエステル化合物(A)及び(A’)の分子量は、何れも平均分子量として3,000~30,000程度である。好ましくは、10,000~30,000程度であり、より好ましくは13,000~25,000程度である。
得られた反応液中における本発明の反応性ポリエステル化合物(A)若しくは(A’)の含量は、該反応液の総量に対して、10~90重量%の範囲であればよく、好ましくは20~80重量%であり、更に好ましくは40~80重量%程度であり、最も好ましくは50~70重量%であり、残部は溶剤である。
上記で得られた本発明の反応性ポリエステル化合物は、得られた反応液から単離も出来るが、通常、得られた反応液を、そのまま、又は、希釈もしくは濃縮して、又は、必要に応じて、追加の成分を加えて、本発明の硬化型樹脂組成物とすることも出来る。
を得ることが出来る。
飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)(以下単に二塩基酸無水物(d)ともいう)としては、例えば無水コハク酸、無水マレイン酸、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、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、トリメリット酸無水物等が挙げられる。これらの中で、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等の無水フタル酸及びその核水添化物からなる群から選ばれる二塩基酸無水物が好ましく、最も好ましくは、テトラヒドロ無水フタル酸である。
反応性ポリエステル化合物(A)と二塩基酸無水物(d)の反応は、反応性ポリエステル化合物(A)中の水酸基1当量あたり、飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)を0.1~1.0当量反応させることが好ましい。反応温度は60~150℃が好ましく、反応時間は1~10時間が好ましい。このようにして得られた反応性ポリエステル化合物(A’)の固形分酸価は50~150mg・KOH/g程度が好ましい。
上記で得られた本発明の反応性ポリエステル化合物(A)及び(A’)の分子量は、何れも平均分子量として3,000~30,000程度である。好ましくは、10,000~30,000程度であり、より好ましくは13,000~25,000程度である。
得られた反応液中における本発明の反応性ポリエステル化合物(A)若しくは(A’)の含量は、該反応液の総量に対して、10~90重量%の範囲であればよく、好ましくは20~80重量%であり、更に好ましくは40~80重量%程度であり、最も好ましくは50~70重量%であり、残部は溶剤である。
上記で得られた本発明の反応性ポリエステル化合物は、得られた反応液から単離も出来るが、通常、得られた反応液を、そのまま、又は、希釈もしくは濃縮して、又は、必要に応じて、追加の成分を加えて、本発明の硬化型樹脂組成物とすることも出来る。
なお、本明細書において、「本発明の反応性ポリエステル化合物」という語は、特に断りの無い限り「反応性ポリエステル化合物(A)及び(A’)の何れか一方、又は、その両者」の意味で使用される。
本発明の硬化型樹脂組成物は、本発明の反応性ポリエステル化合物単独でも良く、また、溶剤を含んでもよい。溶剤を含む場合、溶剤の含量は、本発明の反応性ポリエステル化合物の1重量部に対して、溶剤量が0.1~10重量部の範囲であればよい。
また、通常、更に、反応性化合物(B)を含む方が好ましい。この場合、該樹脂組成物の固形分総量に対する、反応性化合物(B)の含量は、1~90重量%、好ましくは3~80重量%、更に、好ましくは5~80重量%であり、本発明の反応性ポリエステル化合物の含量は、通常10~99重量%、好ましくは10~90重量%、より好ましくは20~90重量%、更に、好ましくは20~87重量%、最も好ましくは20~80重量%である。
また、該硬化型樹脂組成物は、その他の添加成分として、光重合開始剤を含む態様も好ましい態様の一つである。光重合開始剤の含量は、該樹脂組成物の固形分の総量に対して、0.1~20重量%、好ましくは0.4~15重量%程度である。
本発明の硬化型樹脂組成物は、本発明の反応性ポリエステル化合物単独でも良く、また、溶剤を含んでもよい。溶剤を含む場合、溶剤の含量は、本発明の反応性ポリエステル化合物の1重量部に対して、溶剤量が0.1~10重量部の範囲であればよい。
また、通常、更に、反応性化合物(B)を含む方が好ましい。この場合、該樹脂組成物の固形分総量に対する、反応性化合物(B)の含量は、1~90重量%、好ましくは3~80重量%、更に、好ましくは5~80重量%であり、本発明の反応性ポリエステル化合物の含量は、通常10~99重量%、好ましくは10~90重量%、より好ましくは20~90重量%、更に、好ましくは20~87重量%、最も好ましくは20~80重量%である。
また、該硬化型樹脂組成物は、その他の添加成分として、光重合開始剤を含む態様も好ましい態様の一つである。光重合開始剤の含量は、該樹脂組成物の固形分の総量に対して、0.1~20重量%、好ましくは0.4~15重量%程度である。
本発明のより好ましい態様の一つは、上記の光重合開始剤及び反応性化合物(B)の両者を含む態様であり、その場合の両者の含量は、それぞれ、上記した範囲が好ましく、上記のそれぞれの好ましい範囲、より好ましい範囲は、両者のそれぞれの含量として、好ましい範囲及びより好ましい範囲である。更に、両者の合計が、該樹脂組成物の固形分総量に対して、5~80重量%であり、本発明の反応性ポリエステル化合物が、20~90重量%である時、更に好ましい。
本発明において使用しうる反応性化合物(B)の具体例としては、ラジカル反応型の(メタ)アクリレート単量体;カチオン反応型のエポキシ化合物;ビニル単量体((メタ)アクリレート単量体を除く);ラジカル及びカチオンの双方に感応する反応性オリゴマー;が挙げられる。
使用しうるラジカル反応型の(メタ)アクリレート単量体としては、単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
本発明において使用しうる反応性化合物(B)の具体例としては、ラジカル反応型の(メタ)アクリレート単量体;カチオン反応型のエポキシ化合物;ビニル単量体((メタ)アクリレート単量体を除く);ラジカル及びカチオンの双方に感応する反応性オリゴマー;が挙げられる。
使用しうるラジカル反応型の(メタ)アクリレート単量体としては、単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、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。
多官能(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリレート基を2~6個有する(メタ)アクリレートが好ましい。具体的には、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)アクリレート及びヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコールのε-カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート(例えば、日本化薬株式会社製 HX-220等)等のジ(メタ)アクリレート化合物;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、及びそのエチレンオキサイド付加物;等が挙げられる。
使用しうるビニル化合物としてはビニルエーテル、スチレン化合物、その他ビニル化合物が挙げられる。ビニルエーテルとしては、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。スチレン化合物としては、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。
さらに、ラジカル及びカチオンの双方に感応する反応性オリゴマーとしては、活性エネルギー線に感応可能な官能基とウレタン結合を同一分子内に併せ持つ反応性オリゴマー、好ましくは、ウレタンアクリレート;同様に活性エネルギー線に感応可能な官能基(具体的にはビニル基)とポリエステル結合を同一分子内に併せ持つ反応性オリゴマー、好ましくは、ポリエステルアクリレート;エポキシ樹脂から誘導され、活性エネルギー線に感応可能な官能基(具体的にはビニル基)とエポキシ基を同一分子内に併せ持つ反応性オリゴマー、好ましくは、エポキシ基含有エポキシアクリレート;ウレタン結合及びポリエステル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。
また、カチオン反応型のエポキシ化合物としては、一般的にエポキシ基を有する化合物(エポキシ化合物)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(ダイセル化学工業株式会社製「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、(1,1、2,2,-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン)グリシジルエーテル(商品名:GTR-1800、日本化薬株式会社製)等が挙げられる。
これらのうち、反応性化合物(B)としては、ラジカル硬化型である(メタ)アクリレート単量体が好ましい。(メタ)アクリレート単量体の中では、多官能(メタ)アクリレートが好ましく、(メタ)アクリレート基を2~6個有する多官能(メタ)アクリレートがより好ましい。
好ましい(メタ)アクリレート単量体としては、具体的には、上記のジ(メタ)アクリレート化合物、及び、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の3~6官能ポリ(メタ)アクリレートが挙げられ、より好ましくは、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコールのε-カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを挙げることができる。
カチオン型の場合、カルボン酸とエポキシが反応してしまうため2液混合型にする必要が生じる。
好ましい(メタ)アクリレート単量体としては、具体的には、上記のジ(メタ)アクリレート化合物、及び、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の3~6官能ポリ(メタ)アクリレートが挙げられ、より好ましくは、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコールのε-カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを挙げることができる。
カチオン型の場合、カルボン酸とエポキシが反応してしまうため2液混合型にする必要が生じる。
本発明の反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)と、必要に応じて、上記の反応性化合物(B)とを混合せしめて本発明の硬化型樹脂組成物を得ることができる。また、本発明の硬化型樹脂組成物に、反応性ポリエステル化合物(A)と(A’)とを併用しても何ら差し支えない。
このとき、用途に応じて、適宜、上記反応性ポリエステル化合物(A)若しくは(A’)及び上記反応性化合物(B)以外の成分として、その他の添加成分を加えてもよい。
このとき、用途に応じて、適宜、上記反応性ポリエステル化合物(A)若しくは(A’)及び上記反応性化合物(B)以外の成分として、その他の添加成分を加えてもよい。
即ち、本発明の硬化型樹脂組成物を各種用途に適合させる目的で、該樹脂組成物中に、該樹脂組成物の総量に対して、70重量%を上限に、その他の添加成分を加えることもできる。その他の添加成分としては、光重合開始剤、着色顔料、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、熱に感応する重合開始剤及びそれ以外の添加剤等が挙げられる。下記に使用しうるその他の添加成分に付き具体的に説明をする。
光重合開始剤としては、ラジカル光重合開始剤及びカチオン光重合開始剤の何れも使用することが出来る。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。それぞれの具体例を以下に記載する。
ラジカル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(ベンゾイン化合物重合開始剤);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(アセトフェノン化合物重合開始剤);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(チオキサントン化合物重合開始剤);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(ケタール化合物重合開始剤);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(ベンゾフェノン化合物重合開始剤);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(ホスフィンオキサイド化合物重合開始剤);等の公知一般のラジカル型光反応開始剤が挙げられる。
ラジカル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(ベンゾイン化合物重合開始剤);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(アセトフェノン化合物重合開始剤);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(チオキサントン化合物重合開始剤);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(ケタール化合物重合開始剤);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(ベンゾフェノン化合物重合開始剤);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(ホスフィンオキサイド化合物重合開始剤);等の公知一般のラジカル型光反応開始剤が挙げられる。
また、カチオン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。
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(三新化学工業株式会社製サンエイド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(Union Carbide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。
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 TrigonalPI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(製鉄化学株式会社製 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 TriazineB 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(三和ケミカル株式会社製など)、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(三和ケミカル株式会社製) 等が挙げられる。
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(黒金化成株式会社、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( 和光純薬株式会社製 V50など) 、2,2-アゾビス[2-(イミダゾリン-2イル) プロパン] ジヒドロクロリド(和光純薬株式会社製 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。
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。
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。
本発明の樹脂組成物においては、上記光重合開始剤と共に、他の、熱に感応する重合開始剤を併用することも出来る。
例えば、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。
例えば、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。
上記の、それ以外の添加剤としては、上記した、光重合開始剤、着色顔料、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、熱に感応する重合開始剤以外の添加剤が含まれる。
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、着色顔料以外の顔料材料、下記するイナートポリマー等、を使用することが出来る。
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、着色顔料以外の顔料材料、下記するイナートポリマー等、を使用することが出来る。
また、着色顔料以外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。
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)、例えば、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重量%までの範囲において用いることが好ましい。
特に、ソルダーレジスト用途に本発明の反応性ポリエステル化合物を用いようとする場合には、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である一般のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。該エポキシ樹脂は、前記反応性化合物(B)の一つとして、加えることが出来る。例えば(1,1,2,2,-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン)グリシジルエーテル(商品名:GTR-1800、日本化薬株式会社製)等を挙げることが出来る。これは活性エネルギー線によって反応、硬化させた後も(A)もしくは(A’)に由来するカルボキシ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。
該エポキシ樹脂の、本発明の硬化型樹脂組成物の固形分の総量に対する含量は、5~40重量%の範囲であれば良い。
該エポキシ樹脂の、本発明の硬化型樹脂組成物の固形分の総量に対する含量は、5~40重量%の範囲であれば良い。
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、樹脂組成物の総量に対して、50重量%、さらに好ましくは35重量%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。
本発明の硬化型樹脂組成物は、組成物中に反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)5~90%重量%、好ましくは10~90重量%、より好ましくは20~87重量%、反応性化合物(B)3~80重量%、さらに好ましくは5~70重量%を含む。必要に応じてその他の成分を70重量%程度を上限に含んでいてよい。
本発明の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。
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硬化型樹脂組成物を着色するために用いられるものである。本発明で用いられる反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)は特定の骨格であるがゆえに、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。
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、分散がより好適な状態にあるために、良好な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。
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。
本発明の硬化型樹脂組成物中における着色顔料の含量は、特に制限は無いが、本発明のポリエステル化合物10重量部に対して、通常1~100重量部の範囲であり、好ましくは、2~50重量部であり、より好ましくは5~30重量部である。
本発明の硬化型樹脂組成物中における着色顔料の含量は、特に制限は無いが、本発明のポリエステル化合物10重量部に対して、通常1~100重量部の範囲であり、好ましくは、2~50重量部であり、より好ましくは5~30重量部である。
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。
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。
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がこれに該当する。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イルム化した後、本来目的とする基材に貼合し皮膜を形成させる、いわゆるドライフイルムも皮膜形成用材料に該当する。
これらのうち、本発明の反応性ポリエステル化合物のカルボキシ基によって、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好ましい。
さらには、未反応の、本発明の反応性ポリエステル化合物が、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も好ましい。
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。
レジスト用 の本発明の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。
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。
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、本発明の反応性ポリエステル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。
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。
本発明の硬化型樹脂組成物の硬化物とは、本発明の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。
本発明の硬化型樹脂組成物の好ましい態様として下記の態様を挙げることができる。なお下記の態様においては、「活性エネルギー線硬化型樹脂組成物」を、単に、「硬化型樹脂組成物」と記載する。
(I)本発明の硬化型樹脂組成物の固形分総量に対して、本発明の反応性ポリエステル化合物を20~80重量%、反応性化合物(B)を5~80重量%及び光重合開始剤を0.4~15重量%及び、該硬化型樹脂組成物の固形分1重量部に対して、溶剤(反応性化合物(B)を除く)を、0.1~10重量部を含む硬化型樹脂組成物。
(II)本発明の反応性ポリエステル化合物が、エポキシ化合物(a)として、式(1)における全てのR1 が水素原子であるエポキシ化合物、化合物(b)として(メタ)アクリル酸、及び、飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)として四塩基酸二無水物を用いて得られた反応性ポリエステル化合物(A)又はそれを用いて得られた反応性ポリエステル化合物(A’)である上記(I)の硬化型樹脂組成物。
(III)四塩基酸二無水物が、(i)ピロメリット酸無水物、(ii)2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が酸無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物及び(iii)前記(i)及び(ii)のベンゼン環が核水添された6員脂肪族環を含む四塩基酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(I)又は(II)に記載の硬化型樹脂組成物。
(IV)四塩基酸二無水物が、(i)ピロメリット酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリット酸無水物、ジオールビストリメリット酸無水物、ビスフタル酸フルオレン無水物及びビフェノールビストリメリット酸無水物からなる群から選択される少なくと一つの芳香族無水物、及び、(ii)ブタンテトラカルボン酸無水物、及び、(iii)前記芳香族無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(I)~(III)の何れか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
(V)四塩基酸二無水物が、ピロメリット酸無水物又はビフェニルテトラカルボン酸二無水物である上記(I)~(IV)の何れか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
(VI) 反応性ポリエステル化合物(A’)が、飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)として、テトラヒドロフタル酸を用いて得られた反応性ポリエステル化合物(A’)である上記(I)~(V)の何れか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
本発明の硬化型樹脂組成物の好ましい態様として下記の態様を挙げることができる。なお下記の態様においては、「活性エネルギー線硬化型樹脂組成物」を、単に、「硬化型樹脂組成物」と記載する。
(I)本発明の硬化型樹脂組成物の固形分総量に対して、本発明の反応性ポリエステル化合物を20~80重量%、反応性化合物(B)を5~80重量%及び光重合開始剤を0.4~15重量%及び、該硬化型樹脂組成物の固形分1重量部に対して、溶剤(反応性化合物(B)を除く)を、0.1~10重量部を含む硬化型樹脂組成物。
(II)本発明の反応性ポリエステル化合物が、エポキシ化合物(a)として、式(1)における全てのR1 が水素原子であるエポキシ化合物、化合物(b)として(メタ)アクリル酸、及び、飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)として四塩基酸二無水物を用いて得られた反応性ポリエステル化合物(A)又はそれを用いて得られた反応性ポリエステル化合物(A’)である上記(I)の硬化型樹脂組成物。
(III)四塩基酸二無水物が、(i)ピロメリット酸無水物、(ii)2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が酸無水物基をそれぞれ一つずつ有する4塩基酸二無水物及び(iii)前記(i)及び(ii)のベンゼン環が核水添された6員脂肪族環を含む四塩基酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(I)又は(II)に記載の硬化型樹脂組成物。
(IV)四塩基酸二無水物が、(i)ピロメリット酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリット酸無水物、ジオールビストリメリット酸無水物、ビスフタル酸フルオレン無水物及びビフェノールビストリメリット酸無水物からなる群から選択される少なくと一つの芳香族無水物、及び、(ii)ブタンテトラカルボン酸無水物、及び、(iii)前記芳香族無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である上記(I)~(III)の何れか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
(V)四塩基酸二無水物が、ピロメリット酸無水物又はビフェニルテトラカルボン酸二無水物である上記(I)~(IV)の何れか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
(VI) 反応性ポリエステル化合物(A’)が、飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)として、テトラヒドロフタル酸を用いて得られた反応性ポリエステル化合物(A’)である上記(I)~(V)の何れか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
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、部は重量部を示す。
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(Gel Permeation Chromatography)の測定条件は以下の通りである。
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.40℃
検出器:示差屈折計
分子量標準:ポリスチレン
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(Gel Permeation Chromatography)の測定条件は以下の通りである。
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.40℃
検出器:示差屈折計
分子量標準:ポリスチレン
実施例1:反応性ポリエステル化合物(A-1)の合成
攪拌装置、還流管をつけた2Lフラスコ中に、式(1)で表されるエポキシ化合物(a)として、日本化薬製 NC-3100(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:257g/当量)を257g、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70%となるように加え、分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72.1g、触媒としてトリフェニルフォスフィン0.99g、重合禁止剤として2-メチルハイドロキノンを0.16gを仕込み、98℃の温度で、反応液の酸価が0.5mg・KOH/g以下になるまで反応させ、ジオール化合物溶液を得た(ジオール化合物の理論分子量:658.12)。
次いで、得られたジオール化合物溶液に、溶剤として、固形分が65重量%となるように、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た。この溶液に多塩基酸無水物(c)として、無水ピロメリット酸(略称PMDA、Mw=218.1)109.1gを添加した。添加後、この液の温度を95℃に昇温し、6時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A)を65重量%で含む樹脂溶液を得た(このアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物をA-1とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、47.54mg・KOH/g(固形分酸価:73.14mg・KOH/g)であった。この化合物(A-1)の平均分子量:21,000。
攪拌装置、還流管をつけた2Lフラスコ中に、式(1)で表されるエポキシ化合物(a)として、日本化薬製 NC-3100(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:257g/当量)を257g、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70%となるように加え、分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72.1g、触媒としてトリフェニルフォスフィン0.99g、重合禁止剤として2-メチルハイドロキノンを0.16gを仕込み、98℃の温度で、反応液の酸価が0.5mg・KOH/g以下になるまで反応させ、ジオール化合物溶液を得た(ジオール化合物の理論分子量:658.12)。
次いで、得られたジオール化合物溶液に、溶剤として、固形分が65重量%となるように、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た。この溶液に多塩基酸無水物(c)として、無水ピロメリット酸(略称PMDA、Mw=218.1)109.1gを添加した。添加後、この液の温度を95℃に昇温し、6時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A)を65重量%で含む樹脂溶液を得た(このアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物をA-1とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、47.54mg・KOH/g(固形分酸価:73.14mg・KOH/g)であった。この化合物(A-1)の平均分子量:21,000。
実施例2:反応性ポリエステル化合物(A-2)の合成
攪拌装置、還流管をつけた2Lフラスコ中に、式(1)で表されるエポキシ化合物(a)として、日本化薬製 NC-3100(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:257g/当量)を257g、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70%となるように加え、分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72.1g、触媒としてトリフェニルフォスフィン0.99g重合禁止剤として2-メチルハイドロキノンを0.16g仕込み、98℃の温度で、反応液の酸価が0.5mg・KOH/g以下になるまで反応させ、ジオール化合物(理論分子量:658.12)を得た。
次いで、得られたジオール化合物溶液に、溶剤として、固形分が65重量%となるように、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た。得られたこの溶液に多塩基酸無水物(c)として、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(略称BPDA、Mw=294.2)147.1gを添加した。添加後、温度を95℃に昇温し、6時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A)65重量%を含む樹脂溶液を得た(このアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物をA-2とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、45.29mg・KOH/g(固形分酸価:69.68.mg・KOH/g)であった。
化合物(A-2)の平均分子量:15,000。
攪拌装置、還流管をつけた2Lフラスコ中に、式(1)で表されるエポキシ化合物(a)として、日本化薬製 NC-3100(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:257g/当量)を257g、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70%となるように加え、分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72.1g、触媒としてトリフェニルフォスフィン0.99g重合禁止剤として2-メチルハイドロキノンを0.16g仕込み、98℃の温度で、反応液の酸価が0.5mg・KOH/g以下になるまで反応させ、ジオール化合物(理論分子量:658.12)を得た。
次いで、得られたジオール化合物溶液に、溶剤として、固形分が65重量%となるように、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た。得られたこの溶液に多塩基酸無水物(c)として、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(略称BPDA、Mw=294.2)147.1gを添加した。添加後、温度を95℃に昇温し、6時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A)65重量%を含む樹脂溶液を得た(このアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物をA-2とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、45.29mg・KOH/g(固形分酸価:69.68.mg・KOH/g)であった。
化合物(A-2)の平均分子量:15,000。
実施例3:反応性ポリエステル化合物(A’-3)の合成
攪拌装置、還流管をつけた2Lフラスコ中に、式(1)で表されるエポキシ化合物(a)として、日本化薬製 NC-3100(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:257g/当量)を257g、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70%となるように加え、分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72.1g、触媒としてトリフェニルフォスフィン0.99g、重合禁止剤として2-メチルハイドロキノンを0.16gを仕込み、98℃の温度で、反応液の酸価が0.5mg・KOH/g以下になるまで反応させ、ジオール化合物(理論分子量:658.12)を得た。
次いで、得られたジオール化合物溶液に、溶剤として、固形分が65重量%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、この溶液に多塩基酸無水物(c)として、無水ピロメリット酸(略称PMDA、Mw=218.1)109.1gを添加した。添加後、温度を95℃に昇温し、6時間反応させた後、二塩基酸無水物として、テトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA、Mw=152.2)76.1g、及び、溶剤として、固形分が65重量%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た。得られた液を100℃で6時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A)65重量%を含む樹脂溶液を得た(このアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物をA’-3とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、70.91mg・KOH/g(固形分酸価:109.1mg・KOH/g)であった。該アルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A’-3)の平均分子量:22,000。
攪拌装置、還流管をつけた2Lフラスコ中に、式(1)で表されるエポキシ化合物(a)として、日本化薬製 NC-3100(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:257g/当量)を257g、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70%となるように加え、分子中にエチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72.1g、触媒としてトリフェニルフォスフィン0.99g、重合禁止剤として2-メチルハイドロキノンを0.16gを仕込み、98℃の温度で、反応液の酸価が0.5mg・KOH/g以下になるまで反応させ、ジオール化合物(理論分子量:658.12)を得た。
次いで、得られたジオール化合物溶液に、溶剤として、固形分が65重量%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、この溶液に多塩基酸無水物(c)として、無水ピロメリット酸(略称PMDA、Mw=218.1)109.1gを添加した。添加後、温度を95℃に昇温し、6時間反応させた後、二塩基酸無水物として、テトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA、Mw=152.2)76.1g、及び、溶剤として、固形分が65重量%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た。得られた液を100℃で6時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A)65重量%を含む樹脂溶液を得た(このアルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物をA’-3とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、70.91mg・KOH/g(固形分酸価:109.1mg・KOH/g)であった。該アルカリ水溶液可溶性ポリエステル化合物(A’-3)の平均分子量:22,000。
比較例1:反応性ポリカルボキシレート化合物(H-1)の合成
(特許文献4の合成例1の化合物)
NC-3000H(日本化薬製、軟化点70℃、エポキシ当量288g/eq)を288g、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基を併せ持つ化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72g、触媒としてトリフェニルフォスフィン1.1g、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80%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。
次に、このようにして得られたカルボキシレート化合物溶液360gに、多塩基酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA、Mw=152.2)70.4g、及び、溶剤として固形分が65重量%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、得られた液を、100℃に加熱し酸付加反応させ反応性ポリカルボキシレート溶液を得た(この溶液をH-1とする)。
酸価を測定したところ、60.2mg・KOH/g(固形分酸価:39.13mg・KOH/g)であった。化合物(H-1)の平均分子量:3,500。
(特許文献4の合成例1の化合物)
NC-3000H(日本化薬製、軟化点70℃、エポキシ当量288g/eq)を288g、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基を併せ持つ化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を72g、触媒としてトリフェニルフォスフィン1.1g、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80%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。
次に、このようにして得られたカルボキシレート化合物溶液360gに、多塩基酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA、Mw=152.2)70.4g、及び、溶剤として固形分が65重量%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、得られた液を、100℃に加熱し酸付加反応させ反応性ポリカルボキシレート溶液を得た(この溶液をH-1とする)。
酸価を測定したところ、60.2mg・KOH/g(固形分酸価:39.13mg・KOH/g)であった。化合物(H-1)の平均分子量:3,500。
比較例2:反応性ポリエステル化合物(H-2)の合成
(特許文献5の合成例1の化合物)
500ml四つ口フラスコ中にビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂231g(エポキシ当量231g/eq)と、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド0.45gと、2,6-ジ-イソブチルフェノール0.1gと、アクリル酸72.0gとを仕込んで混合し、空気を毎分25mlの速度で吹き込みながら90~100℃で加熱して溶解させた。この溶液は白濁していたがそのまま徐々に昇温し、120℃に加熱して完全に溶解させた。該溶液は次第に透明粘稠になったがそのまま攪拌し続けた。撹拌中、酸価を測定して酸価が2.0mgKOH/g未満になるまでこの加熱攪拌を継続した。酸価が目標(酸価0.8)に達するまで8時間を要した。その後、室温まで冷却し、無色透明な固体を得た。
次に、このようにして得られたビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレート樹脂303gを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223.2g中に溶解して溶液とした後、1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸38gと、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物73.5gと、臭化テトラエチルアンモニウム1gとを添加し、徐々に昇温して110~115℃で2時間反応させ、比較用の反応性ポリエステル化合物65重量%を含む樹脂溶液を得た(この比較用の反応性ポリエステル化合物をH-2とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、37.31mg・KOH/g(固形分酸価:57.4mg・KOH/g)であった。この化合物(H-2)の分子量:20,000。
(特許文献5の合成例1の化合物)
500ml四つ口フラスコ中にビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂231g(エポキシ当量231g/eq)と、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド0.45gと、2,6-ジ-イソブチルフェノール0.1gと、アクリル酸72.0gとを仕込んで混合し、空気を毎分25mlの速度で吹き込みながら90~100℃で加熱して溶解させた。この溶液は白濁していたがそのまま徐々に昇温し、120℃に加熱して完全に溶解させた。該溶液は次第に透明粘稠になったがそのまま攪拌し続けた。撹拌中、酸価を測定して酸価が2.0mgKOH/g未満になるまでこの加熱攪拌を継続した。酸価が目標(酸価0.8)に達するまで8時間を要した。その後、室温まで冷却し、無色透明な固体を得た。
次に、このようにして得られたビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレート樹脂303gを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223.2g中に溶解して溶液とした後、1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸38gと、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物73.5gと、臭化テトラエチルアンモニウム1gとを添加し、徐々に昇温して110~115℃で2時間反応させ、比較用の反応性ポリエステル化合物65重量%を含む樹脂溶液を得た(この比較用の反応性ポリエステル化合物をH-2とする)。この樹脂溶液の酸価を測定したところ、37.31mg・KOH/g(固形分酸価:57.4mg・KOH/g)であった。この化合物(H-2)の分子量:20,000。
実施例4:ハードコート用組成物の調製
実施例1~3および比較例1、2において合成した反応性ポリエステル化合物(A-1、A-2、A’-3、H-1またはH-2)の前記の溶液20g、ラジカル硬化型の単量体(B)であるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート4g、紫外線反応型開始剤としてイルガキュア184を1.5gを加熱溶解した。
さらにこれを、乾燥時の膜厚20μm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分間電気オーブンで、溶剤を除去するため、乾燥した。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、硬化させ樹脂組成物でオーバーコートされた物品を得た。
この樹脂組成物でオーバーコートされた物品の塗膜の硬度をJIS K5600-5-4:1999により測定し、さらに衝撃性の試験(耐衝撃試験)をISO6272-1:2002によって実施した。
なお耐衝撃試験における評価基準は下記の通りである。
○:傷、剥がれ無し、△:僅かに傷あり、×:剥離が生じた。
実施例1~3および比較例1、2において合成した反応性ポリエステル化合物(A-1、A-2、A’-3、H-1またはH-2)の前記の溶液20g、ラジカル硬化型の単量体(B)であるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート4g、紫外線反応型開始剤としてイルガキュア184を1.5gを加熱溶解した。
さらにこれを、乾燥時の膜厚20μm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分間電気オーブンで、溶剤を除去するため、乾燥した。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、硬化させ樹脂組成物でオーバーコートされた物品を得た。
この樹脂組成物でオーバーコートされた物品の塗膜の硬度をJIS K5600-5-4:1999により測定し、さらに衝撃性の試験(耐衝撃試験)をISO6272-1:2002によって実施した。
なお耐衝撃試験における評価基準は下記の通りである。
○:傷、剥がれ無し、△:僅かに傷あり、×:剥離が生じた。
表1:塗膜物性
実施例 化合物(A) 鉛筆硬度 耐衝撃試験
実施例4-1 A-1 3H ○
実施例4-2 A-2 3H ○
実施例4-3 A’-3 3H ○
比較例4-1 H-1 2H ×
比較例4-2 H-2 3H △
実施例 化合物(A) 鉛筆硬度 耐衝撃試験
実施例4-1 A-1 3H ○
実施例4-2 A-2 3H ○
実施例4-3 A’-3 3H ○
比較例4-1 H-1 2H ×
比較例4-2 H-2 3H △
上記の結果から明らかなように、本発明における光硬化性樹脂組成物は、比較的高い硬度を有しつつ、優れた耐衝撃性を有している。
実施例5:ドライフィルム型レジスト組成物の調製
実施例1~3および比較例1、2で得られた反応性ポリエステル化合物(A-1、A-2、A’-3、H-1またはH-2)溶液を54.44g、反応性化合物(B)としてHX-220(日本化薬(株)製 ジアクリレート単量体)3.54g、光重合開始剤としてイルガキュアー907(チバスペシャリチィーケミカルズ製)を4.72g及びカヤキュアーDETX-S(日本化薬(株)製)を0.47g、硬化成分として(1,1、2,2,-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン)グリシジルエーテル(GTR-1800(日本化薬株式会社製)を14.83g、熱硬化触媒としてメラミンを1.05g及び濃度調整溶剤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。
得られた組成物をロールコート法により、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30μm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、基板全面に貼り付けた。
実施例1~3および比較例1、2で得られた反応性ポリエステル化合物(A-1、A-2、A’-3、H-1またはH-2)溶液を54.44g、反応性化合物(B)としてHX-220(日本化薬(株)製 ジアクリレート単量体)3.54g、光重合開始剤としてイルガキュアー907(チバスペシャリチィーケミカルズ製)を4.72g及びカヤキュアーDETX-S(日本化薬(株)製)を0.47g、硬化成分として(1,1、2,2,-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン)グリシジルエーテル(GTR-1800(日本化薬株式会社製)を14.83g、熱硬化触媒としてメラミンを1.05g及び濃度調整溶剤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。
得られた組成物をロールコート法により、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30μm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、基板全面に貼り付けた。
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、コダック製ステップタブレットNo.2を通して紫外線を、ポリイミド基板上の本発明の反応性ポリエステル化合物含有樹脂層に、照射した。その後、ドライフィルム上の支持フィルムを剥離し、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。なお、紫外線照射時に用いたコダック製ステップタブレットNo.2は、感度を見るために用いた。
(剥離性評価)
剥離性は、露光終了後に剥離するフィルムの容易さで判定した。
○:きれいに界面で剥離される。
△:慎重に剥離すれば剥離が可能である。
×:部分的に(または全面に)凝集剥離する部分がある。
剥離性は、露光終了後に剥離するフィルムの容易さで判定した。
○:きれいに界面で剥離される。
△:慎重に剥離すれば剥離が可能である。
×:部分的に(または全面に)凝集剥離する部分がある。
(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)。
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)。×:現像不可
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)。×:現像不可
(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。
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。
表2:ドライフィルムレジストの評価
実施例 化合物(A)剥離性 感度 現像性 硬化性
実施例5-1 A-1 ○ 8 38 3H
実施例5-2 A-2 ○ 7 32 3H
実施例5-3 A’-3 ○ 9 21 3H
比較例5-1 H-1 × 4 × 2H
比較例5-2 H-2 △ 6 55 3H
実施例 化合物(A)剥離性 感度 現像性 硬化性
実施例5-1 A-1 ○ 8 38 3H
実施例5-2 A-2 ○ 7 32 3H
実施例5-3 A’-3 ○ 9 21 3H
比較例5-1 H-1 × 4 × 2H
比較例5-2 H-2 △ 6 55 3H
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、良好な剥離性に加え、感度と現像性のバランスを有している。
実施例6:カラーフィルター用感光性着色樹脂組成物の調製
実施例1~3および比較例1、2で得られた反応性ポリエステル化合物(A-1、A-2、A’-3、H-1またはH-2)溶液を50g(固形分換算:32.5g)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5g、光重合開始剤としてCGI-124(チバ・スペシャリティーケミカル社製)4g、Dispcrbyk(ウレタン系高分子分散剤、ビックケミー社製)を用いて分散を行ったカーボンブラック分散体溶液224g(固形分換算:56g。うちカーボンブラック43g、高分子分散剤13g)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート218gに混合して感光性黒色樹脂組成物を得た。
実施例1~3および比較例1、2で得られた反応性ポリエステル化合物(A-1、A-2、A’-3、H-1またはH-2)溶液を50g(固形分換算:32.5g)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5g、光重合開始剤としてCGI-124(チバ・スペシャリティーケミカル社製)4g、Dispcrbyk(ウレタン系高分子分散剤、ビックケミー社製)を用いて分散を行ったカーボンブラック分散体溶液224g(固形分換算:56g。うちカーボンブラック43g、高分子分散剤13g)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート218gに混合して感光性黒色樹脂組成物を得た。
このようにして得た感光性黒色樹脂組成物を10cm角ガラス基板上にスピンコートし、ホットプレート上で90℃で150秒乾燥した。乾燥後の膜厚は、1μmであった。次に、このサンプルをマスクを通して高圧水銀灯で像露光した後、温度23℃、濃度0.1重量%のKOH水溶液を用いてスプレー現像をすることにより黒色画素(ブラックマトリックス)を形成した。
上記調製した各感光性黒色樹脂組成物を用いて形成された画素について、以下の項目で評価し、表3に結果を記した。
(密着性)
20μmのマスクパターンを忠実に再現する露光量における解像可能なレジストの最小パターン寸法を200倍の倍率で顕微鏡観察した。最小パターン寸法が小さい方が、密着性が良好なことを示す。評価基準は下記の通り。
○:最小パターン寸法が10μm以下
×:10μmを超えるもの
20μmのマスクパターンを忠実に再現する露光量における解像可能なレジストの最小パターン寸法を200倍の倍率で顕微鏡観察した。最小パターン寸法が小さい方が、密着性が良好なことを示す。評価基準は下記の通り。
○:最小パターン寸法が10μm以下
×:10μmを超えるもの
(画素シャープ性)
20μmのマスクパターンを忠実に再現する露光量における細線黒色画素の形状を1000倍の倍率で顕微鏡観察した。シャープ性の評価基準は下記の通り。
○:直線性の良好なレジストパターン
×:突起や凸凹のあるレジストパターン
20μmのマスクパターンを忠実に再現する露光量における細線黒色画素の形状を1000倍の倍率で顕微鏡観察した。シャープ性の評価基準は下記の通り。
○:直線性の良好なレジストパターン
×:突起や凸凹のあるレジストパターン
(顔料分散性)
20μmのマスクパターンの塗膜表面の光沢を、60°反射グロス計を用いて測定し、カーボンブラックの分散性を評価した。光沢の値が高い方が、顔料分散性のよいことを示す。
20μmのマスクパターンの塗膜表面の光沢を、60°反射グロス計を用いて測定し、カーボンブラックの分散性を評価した。光沢の値が高い方が、顔料分散性のよいことを示す。
(耐熱性)
20μmのマスクパターンについて、耐熱試験(300℃、1時間)を行い、そのときの試験前の膜厚に対する試験後の膜厚減少率(%)を示している。
20μmのマスクパターンについて、耐熱試験(300℃、1時間)を行い、そのときの試験前の膜厚に対する試験後の膜厚減少率(%)を示している。
表3:カラーフィルター用感光性着色樹脂組成物の評価
実施例 化合物(A) 密着性 画素シャープ性 光沢 膜厚減少率
実施例6-1 A-1 ○ ○ 36 17
実施例6-2 A-2 ○ ○ 45 12
実施例6-3 A’-3 ○ ○ 48 14
比較例6-1 H-1 ○ × 15 30
比較例6-2 H-2 ○ × 26 48
実施例 化合物(A) 密着性 画素シャープ性 光沢 膜厚減少率
実施例6-1 A-1 ○ ○ 36 17
実施例6-2 A-2 ○ ○ 45 12
実施例6-3 A’-3 ○ ○ 48 14
比較例6-1 H-1 ○ × 15 30
比較例6-2 H-2 ○ × 26 48
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂として、硬化性と強靭性を併せ持つ材料として、ハードコート材料、アルカリ現像可能なレジスト材料、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併せ持つ材料としてLCD用の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。
Claims (21)
- 多塩基酸無水物(c)が1分子中に2個の無水物構造を有する飽和又は不飽和の4塩基酸無水物である、請求項1に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
- 多塩基酸無水物(c)が、単環型芳香族四塩基酸二無水物、二環型芳香族四塩基酸二無水物、多環型芳香族四塩基酸二無水物、及びこれら芳香族四塩基酸二無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択されるいずれか1種もしくは2種以上である、請求項1に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
- 多塩基酸無水物(c)が、(i)ピロメリット酸無水物、(ii)2つのベンゼン環を有し、且つ、それぞれのベンゼン環が酸無水物基をそれぞれ一つずつ有する四塩基酸二無水物及び(iii)前記(i)及び(ii)のベンゼン環が核水添された6員脂肪族環を含む四塩基酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である請求項1に記載の反応性ポリエステル化合物(A)
- 多塩基酸無水物(c)が、(i)ピロメリット酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、ナフチルテトラカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリット酸無水物、ジオールビストリメリット酸無水物、ビスフタル酸フルオレン無水物及びビフェノールビストリメリット酸無水物からなる群から選択される少なくとも一つの芳香族無水物、及び、(ii)ブタンテトラカルボン酸無水物、及び、(iii)前記芳香族無水物の核水添反応により得られる脂環式酸二無水物からなる群から選択される少なくとも一つの四塩基酸二無水物である請求項1に記載の反応性ポリエステル化合物(A)。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)に、更に飽和又は不飽和二塩基酸無水物(d)を反応して得られる反応性ポリエステル化合物(A’)。
- (i)請求項1~5のいずれか一項に記載の反応性ポリエステル化合物(A)、又は、
(ii)請求項6に記載の反応性ポリエステル化合物(A’)、
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。 - 溶剤を、反応性ポリエステル化合物(A)又は(A’)1重量部に対して、0.1~10重量部の割合で含む請求項7に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 更に、反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)以外の反応性化合物(B)を含むことを特徴とする請求項7又は8に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 樹脂組成物の固形分の総量に対して、反応性ポリエステル化合物(A)もしくは(A’)を、10~90重量%、上記反応性化合物(B)を3~80重量%、残部として、その他の添加成分を含む請求項9に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 反応性化合物(B)として、(メタ)アクリレート単量体を、樹脂組成物の固形分の総量に対して、3~80重量%含む請求項9又は10に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 更に、その他の添加成分として、光重合開始剤を、樹脂組成物の固形分総量に対して、0.1~20重量%含む、請求項10又は11に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 樹脂組成物の固形分総量に対して、反応性化合物(B)として、エポキシ樹脂を5~50重量%の範囲で含み、反応性化合物(B)の総量が8~80重量%であり、熱硬化触媒を、0.5~10重量%含む、請求項9~12の何れか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 更に、着色顔料を含有することを特徴とする請求項7~13の何れか一項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 着色顔料がカーボンブラックである請求項14に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- カラーフィルター用レジストである請求項15に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 成形用材料である請求項7~14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。
- 皮膜形成用材料である請求項7~14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。
- レジスト材料組成物である請求項7~14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7~14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7~14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。
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