UV・EB硬化とは、反応性樹脂に対しUV光またはEB照射を行うことにより、瞬時に3次元架橋構造を形成させる技術である。一般に、その工程を目にすることはほとんどないが、産業界では極めて重要な役割を担っており、インキ、塗料、接着剤、エレクトロニクス関連部材、自動車関連部材の製造、コーティング等に欠くことのできない技術となっている。UV・EB硬化技術がなければ、製造プロセスの多くが成立しないといっても過言ではない。その一方で、UV・EB硬化技術は成熟したと感じる技術者もいるようであるが、実際には、UV・EB硬化技術の高度化は絶え間なく進んでいる。影部分のUV硬化や、光による低温硬化で熱硬化に匹敵する耐熱性と機械的強度をもつ3次元架橋体の作製が求められるなど、要求性能はますます厳しくなる傾向にある。これに対応すべく各社が努力を重ねているが、その技術の詳細が表に出てくることは少なく、1社の技術力のみで要求性能をクリアするのは困難になりつつある。UV・EB硬化技術にかかわる企業には高い技術力とノウハウがあるにもかかわらず、その多くが企業間で共有できていない。UV・EB硬化技術に求められる高度な要求性能をクリアするには個々の企業の活動では限界がある。これからは、個々の企業が有する高い技術と、アカデミアが有する学術的研究成果の共有による相互連携が必要ではないかと思っている。幸いなことに、2014年に「UV・EB硬化技術の最新応用展開」を監修させていただく機会を得、当時の産官学の技術動向をまとめることができ、それぞれが持つ技術を共有することができた。その際、産官学が個々に有する技術力の高さと、UV・EB硬化がかかわる研究領域の広さを改めて認識することができ、UV・EB硬化技術の重要性と将来性を再確認することができた。
それから6年が経過したが、UV・EB硬化技術の高度化はとどまる所を知らず、モバイルネットワークテクノロジー、フレキシブルエレクトロニクス等への応用は顕著である。また、これまでのUV・EB硬化技術の応用先は、半導体や光デバイスが中心であったが、サプライチェーンが他のアジア諸国に移行したこともあり、これまでに培ったUV・EB硬化技術の新たな活躍の場として、バイオメディカルアプリケーションも期待されるようになってきた。このような状況もあり、UV・EB硬化技術の最近の開発動向を整理して産官学の研究・開発成果を俯瞰し、相互連携のきっかけにすべく本書を監修した。本書が多くの技術者を刺激し、UV・EB硬化技術の今後の進展に貢献できればと期待している。
目次
第1章 モノマー・オリゴマーの開発動向
1 エステル交換法による多官能アクリレートの開発
1.1 はじめに
1.2 製品紹介
1.2.1 高純度ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート
1.2.2 超高水酸基価ペンタエリスリトールトリ/テトラアクリレート
1.2.3 グリセリントリアクリレート
1.2.4 ソルビトールEO変性アクリレート
1.3 おわりに
2 アクリルモノマー・オリゴマー
2.1 はじめに
2.2 モノマー・オリゴマーの役割
2.3 (メタ)アクリル酸誘導体の反応
2.4 (メタ)アクリレートモノマー
2.4.1 モノマーの種類と役割
2.4.2 耐熱性と設計
2.4.3 屈折率と設計
2.5 おわりに
3 環化重合性モノマー(AOMAⓇ)
3.1 はじめに
3.2 環化重合の特徴・課題
3.3 AOMAモノマーの重合メカニズム
3.4 AOMAモノマーの構造・性状
3.5 AOMAモノマーの重合活性
3.6 AOMA重合骨格の特性
3.6.1 ガラス転移温度(Tg)と屈曲性の両立
3.6.2 有機系の顔料分散液における分散補助
3.7 おわりに
第2章 光重合開始剤および増感剤の開発動向
1 LED-UV用光硬化開始剤の特性と選定法
1.1 はじめに
1.2 光硬化系の種類と光開始剤の要求特性
1.3 光ラジカル重合開始剤の種類と特性およびLED-UVへの適用
1.3.1 一分子反応型光ラジカル開始剤
1.3.2 二分子反応型光ラジカル重合開始剤
1.4 α-アミノアセトフェノン系の増感剤の利用
1.5 光カチオン重合開始剤(光酸発生剤)の種類と特徴およびLED-UVへの適用
1.6 増感剤の利用
1.7 最適な選定,使用方法
1.8 おわりに
2 光酸発生剤の高機能化
2.1 はじめに
2.2 光酸発生剤の高機能化
2.3 フォトクロミック分子からの光酸発生剤への展開
3 新規な光塩基発生剤の開発とUV硬化への利用
3.1 はじめに
3.2 非イオン型光塩基発生剤の開発と応用
3.3 イオン性光塩基発生剤の開発と応用
3.4 おわりに
4 パーオキサイド系光重合開始剤
4.1 はじめに
4.2 パーオキサイドの特徴
4.3 パーオキサイド系光重合開始剤
4.3.1 パーオキサイドの光分解
4.3.2 トリアジン骨格パーオキサイド
4.4 おわりに
5 電荷移動錯体を開始剤とする可視光による光ラジカル重合
5.1 はじめに
5.2 光ラジカル重合開始剤の開発状況
5.3 電荷移動錯体(CT錯体)の利用
5.4 可視光を用いた光ラジカル重合への応用
5.5 最後に
6 増感剤の開発とその応用
6.1 増感剤の開発
6.1.1 増感剤の役割
6.1.2 増感剤アントラキュアーⓇの増感機構と特徴
6.2 増感剤の応用
6.2.1 光ラジカル重合増感の具体例
6.2.2 光カチオン重合増感の具体例
6.2.3 ラジカル―カチオンハイブリッド光重合増感の具体例
6.3 新たな取り組み
第3章 添加剤(フィラー,顔料,紫外線吸収剤など)の開発動向
1 アリル樹脂の添加によるUV硬化性の向上
1.1 はじめに
1.2 アリル樹脂とは
1.3 アリル樹脂の添加効果
1.3.1 UV 硬化性
1.3.2 密着性
1.4 おわりに
2 有機系紫外線吸収剤の役割と特性について
2.1 はじめに
2.2 紫外線吸収剤の光安定化機構について
2.2.1 紫外線吸収剤に必要な性質
2.2.2 分子内水素結合をもつ紫外線吸収剤の紫外線無害化機構
2.3 各種紫外線吸収剤の特徴と構造
2.3.1 ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤
2.3.2 トリアジン系紫外線吸収剤
2.3.3 ベンゾフェノン系紫外線吸収剤
2.3.4 その他の紫外線吸収剤
2.4 おわりに
3 フィラーを含むUV硬化性樹脂
3.1 はじめに
3.2 フィラーを含むUV硬化性樹脂の構成成分
3.2.1 フィラー
3.2.2 UV 硬化性樹脂
3.3 フィラーを含むUV硬化性樹脂モデル
3.3.1 UVブラックシール剤BS-01
3.3.2 帯電防止コーティング剤
3.3.3 蓄熱シート
3.3.4 低温焼成隠蔽塗料
3.4 まとめ
第4章 UV硬化装置・計測技術の開発動向
1 UV・EB硬化における照射装置の最新動向
1.1 はじめに
1.2 UVとEBとの硬化反応の違いについて
1.2.1 UV 硬化のメカニズム
1.2.2 EB 硬化のメカニズム
1.3 UVとEBのエネルギー単位と計測について
1.3.1 UV量の単位と計測
1.3.2 EB量の単位と計測
1.4 UV照射装置
1.4.1 光源(ランプおよびUV-LED)
1.4.2 照射器
1.4.3 電源装置
1.5 EB照射装置
1.5.1 EBの発生と装置の構造
1.5.2 EB装置から放出されるEBの能力
1.5.3 EB硬化方式は,なぜ省エネルギー処理?
1.6 おわりに
2 UV硬化反応の高効率化への取り組み
2.1 はじめに
2.2 UV硬化反応の高効率化のコンセプト
2.3 赤外線(IR)照射による分子運動の活性化とUV照射
2.3.1 開始剤の光開裂反応効率の比較
2.3.2 光開始重合への影響
2.3.3 アクリル基二重結合反応率への影響
2.4 UV硬化反応の高効率化の応用例
2.4.1 帯電防止型ハードコート剤の硬化
2.4.2 透明導電性薄膜コーティングへの応用
2.5 UV照射後のIR照射による加熱効果
2.5.1 硬化収縮応力緩和の促進
2.5.2 ポストキュア速度の加速硬化
2.6 おわりに
3 リアルタイムFT-IRによるUV硬化樹脂の硬化過程の測定方法
3.1 はじめに
3.2 試料光学系
3.3 データ解析方法
3.4 おわりに
第5章 深部硬化・厚膜硬化
1 光誘起フロンタル重合
1.1 はじめに
1.2 ラジカル重合系
1.3 カチオン重合系
1.4 おわりに
2 光誘起レドックス開始ラジカルUV硬化
2.1 はじめに
2.2 光誘起レドックス開始重合系
2.2.1 室温下での影部重合
2.2.2 重合熱を利用した影部重合
2.3 おわりに
3 チオールエン系硬化技術と深部硬化性の向上
3.1 はじめに
3.2 チオールの特長
3.3 反応機構
3.4 増感剤としてのチオール
3.5 深部硬化性
3.6 おわりに
4 影部や黒色樹脂のUV硬化と接着への応用
4.1 はじめに
4.2 UV硬化型接着剤の組成
4.2.1 オリゴマー
4.2.2 モノマー
4.2.3 光重合開始剤
4.3 湿気硬化機構を付与したUV硬化型接着剤
4.4 光硬化瞬間接着剤
4.5 光遅延硬化
4.6 黒色UV硬化型接着剤
4.7 おわりに
第6章 応用展開
1 精密ラジカル重合を組み込んだUV硬化プロセスによる傾斜ナノ構造の形成とその展開
1.1 はじめに
1.2 汎用UV硬化反応の課題と光ラジカル重合の「精密」制御
1.3 ミクロ相分離に基づくコーティングへの機能付与
1.4 光精密ラジカル重合のUV硬化への適用と重合誘起型相分離
1.5 まとめ
2 UV硬化型ハードコート
2.1 はじめに
2.2 UV硬化型ハードコート剤の構成材料とその役割
2.2.1 UV硬化方式とその材料
2.2.2 ラジカル重合系UV 硬化型ハードコート剤の構成材料
2.3 UV硬化型ハードコート剤への機能性付与
2.3.1 高硬度化・高耐擦傷性化
2.3.2 低硬化収縮化
2.3.3 帯電防止性付与
2.3.4 屈折率調整(反射防止性付与,インデックスマッチング)
2.3.5 防汚性付与
2.3.6 フレキシブル性付与
2.3.7 水系化
2.4 おわりに
3 機能性紫外線硬化型塗料による新規意匠表現及び機能発現～インクジェットコートの活用方法について～
3.1 はじめに
3.2 レンズカバーの加工プロセス及び求められる機能
3.3 加工プロセスの抱える課題(シームレス化に伴う課題)
3.4 課題へのアプローチ:同一面での多様な質感表現
3.5 インクジェットコートによる表面テクスチャーの形成
3.6 インクジェットコートによる反射率制御(光干渉処理)
3.7 今後の展望
4 光ファイバ用UV硬化型コーティング材料の開発
4.1 はじめに
4.2 光ファイバ
4.3 光ファイバ用コーティング材
4.4 UV硬化型光ファイバ用コーティング材料の開発事例
4.4.1 コンベアによる光ファイバ用UV硬化材料のUV-LEDランプ適合性検証
4.4.2 ドロータワーシミュレータ(DTS)による検討結果
4.5 まとめ
5 極端紫外線用レジスト材料の開発
5.1 はじめに
5.2 極端紫外線(EUV)用レジスト材料の分子設計
5.3 レジストの分子サイズとレジストパタンの関係
5.4 分子レジスト材料の例
5.5 カリックスアレーンタイプ
5.6 フェノール樹脂タイプ
5.7 特殊骨格タイプ
5.8 光酸発生剤(PAG)含有タイプ
5.9 金属含有ナノパーティクルを用いた高感度化レジスト材料の開発
5.10 主鎖分解型ハイパーブランチポリアセタール
5.11 おわりに
6 微細加工用レジスト
6.1 はじめに
6.2 リソグラフィー技術の変遷
6.3 極端紫外線リソグラフィー技術
6.4 微細加工用レジストプロセス技術
6.5 次世代レジスト材料・プロセス技術
6.6 まとめ
7 EBまたはUV光を用いたポリシラン膜の絶縁性ネガ型パターン形成技術の構築
7.1 はじめに
7.2 電子線照射によるポリシランのパターン形成に関する研究
7.3 超強塩基を発生する光塩基発生剤を用いたポリシランのパターン形成
7.4 おわりに
8 ソルダーレジスト樹脂の開発
8.1 はじめに
8.2 ソルダーレジストの形成工程と組成
8.3 酸変性エポキシアクリレート
8.4 ソルダーレジストの高性能化
8.4.1 耐マイグレーション性
8.4.2 冷熱サイクルのクラック低減
8.4.3 高耐熱化
8.5 おわりに
9 反応現像画像形成によるエンプラなどへの感光性付与
9.1 はじめに
9.2 ポジ型微細パターンの形成
9.3 ネガ型微細パターンの形成
9.4 おわりに
10 UV硬化型樹脂の高屈折率化と接着剤・ナノインプリント樹脂としての応用
10.1 はじめに
10.2 高屈折率化の配合設計手法
10.2.1 屈折率を調整する元素
10.2.2 特殊な分子構造のモノマー,オリゴマー
10.2.3 ナノフィラー
10.3 高屈折率樹脂の用途と要求される特性
10.3.1 接着剤
10.3.2 ナノインプリント樹脂
10.4 まとめ
11 UVインキの高感度化とLED-UVへの対応
11.1 はじめに
11.2 近年の印刷インキ市場
11.3 UVインキ及び印刷の特徴,問題と対策
11.4 高感度UV印刷システムの特徴(LED-UV印刷システム),組成と設計
11.4.1 UVインキの組成
11.4.2 硬化性(UV照射システム)
11.4.3 高感度UVインキの設計(光エネルギー有効活用)
11.4.4 高感度UVインキの設計(酸素阻害抑制)
11.5 おわりに
12 インクジェット対応可能な吸湿性・透明性を有する光硬化性材料の開発
12.1 はじめに
12.2 インクジェットインクとして求められる物性値
12.3 有機EL封止材として求められる物性値
12.4 材料設計
12.4.1 塗布方式
12.4.2 樹脂設計
12.4.3 ナノ吸湿フィラー設計
12.4.4 ナノ分散処理
12.4.5 量産技術
12.5 特性評価
12.5.1 インクジェット性
12.5.2 硬化膜の光学物性
12.5.3 吸水性確認による信頼性向上の確認
12.5.4 経時安定性
12.6 結論
12.7 今後の展望
13 UV硬化型アクリル系エラストマー材料における柔軟性,伸縮性と応用
13.1 はじめに
13.2 ウェアラブル分野における伸縮性材料の動向
13.3 UV硬化型 高柔軟,高伸長アクリル系エラストマーの開発
13.4 異種材料との接着性の向上の工夫
13.5 おわりに
14 UV硬化材料における高屈折率化手法
14.1 はじめに
14.2 屈折率を決めるパラメーター
14.3 高屈折率のUV硬化材料を得るための手法
14.3.1 芳香族基の導入
14.3.2 フッ素以外のハロゲン原子の導入
14.3.3 硫黄原子の導入
14.3.4 脂環式構造の導入
14.3.5 その他の手法
14.4 おわりに
15 異種材の光接着
15.1 はじめに
15.2 異種材接着へのアプローチ
15.2.1 研磨および化学処理
15.2.2 プライマーの利用
15.3 異種材接着用の光接着材料における2-メルカプトピリジル基の活用
15.3.1 カテコールと2-メルカプトピリジンの違い
15.3.2 架橋点としての2,2’-ジピリジルジスルフィド部位の導入
15.4 おわりに
16 光に応答する易解体性接着材料
16.1 はじめに
16.2 易解体性接着材料の設計
16.3 光に応答する易解体性接着材料
16.3.1 光分解性ポリマー
16.3.2 光応答性ポリマー
16.3.3 光潜在性触媒
16.4 おわりに
17 アゾベンゼン高分子系固液相転移材料の合成と可逆接着剤への応用
17.1 はじめに
17.2 アゾベンゼン含有ホモポリマー
17.3 アゾベンゼン含有ブロック共重合体
17.4 まとめ
18 光チオールエン反応による有機無機ハイブリッド材料
18.1 はじめに
18.2 光エンチオール反応
18.3 チオールエン/ゾル-ゲル同時反応による有機無機ハイブリッド
18.4 チオール基含有シルセスキオキサンによる有機無機ハイブリッド
18.5 おわりに
19 電子線グラフト重合法による新しい吸着材の作製
19.1 高分子改質手法の一つ:電子線グラフト重合法
19.2 ビニルモノマーや官能基の選択
19.2.1 吸着対象:カテキン
19.2.2 吸着対象:パラジウム
19.3 基材の材質や形状の選択
19.3.1 多孔性中空糸膜
19.3.2 繊維
19.4 グラフト鎖の利用の深化
19.4.1 グラフト鎖内での沈殿反応
19.4.2 グラフト鎖内への酵素の固定
19.5 おわりに
第7章 バイオメディカルアプリケーション
1 量子ビーム一括接合による3次元積層マイクロ流体デバイスの実現
1.1 はじめに
1.2 量子ビーム技術の特徴
1.3 PDMSの欠点と従来の改質・接合技術
1.4 量子ビームによるPDMSの改質
1.5 量子ビームによるPDMSの一括接合
1.6 今後の展開
2 タンパク質の量子ビーム架橋で作る機能性バイオデバイス
2.1 はじめに
2.2 硬さと表面微細形状を制御した細胞培養用ハイドロゲルの開発
2.3 ゼラチンナノ粒子の作製と造影剤の開発
2.4 おわりに
3 電子線グラフトによる温度応答性細胞培養膜の開発
3.1 はじめに
3.2 実験方法
3.3 放射線グラフト重合
3.4 基材の選択
3.5 グラフト率の測定
3.6 接触角の測定
3.7 細胞培養試験
3.8 終わりに
