Головка для струйной печати и способ ее изготовления

Головка для струйной печати и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к головке для струйной печати и способу ее изготовления.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Характеристики поверхности эжекторного отверстия головки для струйной печати имеют важное значение для обеспечения удовлетворительной эффективности выброса чернил. Если чернила легко скапливаются в непосредственной близости от эжекторного отверстия, в некоторых случаях изменяется направление полета капельки чернил и уменьшается скорость выброса этой капельки чернил. Вследствие этого, в качестве способа выброса чернил с хорошей точностью, был предложен способ, включающий обработку участка около отверстия водоотталкивающим составом. Как правило, в качестве материала для формирования водоотталкивающей поверхности применяются кремнийсодержащие соединения, соединения фтора и т.п. Фторсодержащие соединения подходят для работы с чернилами, содержащими различные растворители и красители, например, в головке для струйной печати. В качестве фторсодержащих соединений, демонстрирующих удовлетворительную водоотталкивающую способность, известны, например, соединения, содержащие перфторалкильную группу, и соединения, содержащие перфторполиэфирную группу. Из числа этих соединений, соединения с перфторполиэфирной группой, в последнее время привлекли внимание с точки зрения безопасности для окружающей среды.

Кроме того, в некоторых случаях для сохранения состояния поверхности головки для струйной печати вблизи от эжекторного отверстия, чернила, остающиеся на этой поверхности, в некоторых случаях регулярно удаляются резиновой пластинкой или подобным устройством. Таким образом, необходимо, чтобы часть поверхности вокруг эжекторного отверстия, обработанная водоотталкивающим составом, имела высокую устойчивость к истиранию. В патентном документе 1 раскрыт пример, где в способе водоотталкивающей обработки применялось соединение, включающее перфторполиэфирную группу и алкоксисилильную группу, которое обеспечивало получение водоотталкивающей пленки с высокой долговечностью.

Список литературы

Патентная литература

PTL 1: Опубликованная заявка на патент Японии No. 2009-214338.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

Головка для струйной печати по настоящему изобретению представляет собой головку для струйной печати, включающую элемент, снабженный эжекторным отверстием для выброса чернил, причем головка для струйной печати дополнительно включает водоотталкивающий слой, включающий отвержденный продукт конденсированного продукта, полученного конденсацией гидролизуемого соединения силана, содержащего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу, на поверхности упомянутого элемента с той стороны, куда выходит эжекторное отверстие.

Способ изготовления головки для струйной печати по настоящему изобретению представляет собой способ изготовления головки для струйной печати, включающей подложку, элемент, снабженный эжекторным отверстием для выброса чернил и водоотталкивающий слой, нанесенный на поверхность этого элемента с той стороны, куда выходит эжекторное отверстие, причем упомянутый способ включает стадии:

(1) формирования на подложке слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, включающего материал, способный к катионной фотополимеризации и содержащий эпоксигруппу;

(2) формирования на слое полимера, способного к катионной фотополимеризации, до отверждения, слоя, включающего конденсированный продукт, полученный конденсацией гидролизуемого соединения силана, содержащего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу;

(3) одновременного экспонирования для получения рисунка слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоя, включающего конденсированный продукт;

(4) осуществления одновременного отверждения экспонированных частей слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоя, включающего конденсированный продукт; и

(5) удаления неэкспонированных частей слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоя, включающего конденсированный продукт, с образованием эжекторного отверстия, в результате чего формируется упомянутый элемент и водоотталкивающий слой.

Другие особенности настоящего изобретения станут ясны из приведенного ниже описания типовых вариантов осуществления со ссылкой на приложенный иллюстративный материал.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе головки для струйной печати по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F и 2G представляют собой сечения, иллюстрирующие способ изготовления головки для струйной печати по настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее по тексту настоящее изобретение будет подробно описано с использованием соответствующих вариантов осуществления.

В последнее время способ изготовления головок для струйной печати, включающий использование фоточувствительного полимера, применялся для формирования участка эжекторного отверстия с высокой точностью и высоким разрешением. Однако способ, раскрытый в патентном документе 1, в котором в качестве неорганической пленки для увеличения силы сцепления между водоотталкивающим материалом и поверхностью, которую предполагается подвергнуть водоотталкивающей обработке, требуется пленка SiO₂, неприменим в способе, который включает использование фоточувствительного полимера. Далее, соединение, содержащее перфторполиэфирную группу, раскрытое в патентном документе 1, растворимо только во фторсодержащих растворителях и, следовательно, затруднительно ввести в это соединение фоточувствительную группу с высокой полярностью, например акрилатную группу или эпоксигруппу. Следовательно, способ, раскрытый в патентном документе 1, плохо применим при производстве головки для струйной печати с использованием фоточувствительного полимера. Кроме того, имеется необходимость дополнительного улучшения водоотталкивающих свойств и устойчивости к истиранию.

Цель настоящего изобретения заключалась в разработке головки для струйной печати с высокими водоотталкивающими свойствами и высокой устойчивостью к истиранию.

Головка для струйной печати по настоящему изобретению представляет собой головку для струйной печати, включающую элемент, снабженный эжекторным отверстием для выброса чернил, где головка для струйной печати дополнительно включает водоотталкивающий слой, содержащий отвержденный продукт конденсированного продукта, полученного конденсацией гидролизуемого соединения силана, включающего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, включающего перфторполиэфирную группу, на поверхности упомянутого элемента с той стороны, куда выходит эжекторное отверстие.

Согласно настоящему изобретению, гидролизуемое соединение силана, включающее эпоксигруппу, может быть химически связано с гидролизуемым соединением силана, включающим перфторполиэфирную группу. В результате, образуется водоотталкивающий материал, обладающий высокой адгезией к слою полимера, способного к катионной фотополимеризации, который образует нижележащий слой. Слой водоотталкивающего материала наносят на слой полимера, способного к катионной фотополимеризации, чтобы они представляли собой единый элемент, и в упомянутом слое и материале одновременно формируют рисунок для формирования эжекторного отверстия. Таким образом можно получить головку для струйной печати с высокими водоотталкивающими свойствами и высокой устойчивостью к истиранию, в которой имеется высокоточное эжекторное отверстие.

Далее по тексту подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенный иллюстративный материал. Следует отметить, что в приведенном ниже описании составные элементы, элементы, имеющие одинаковые функции, обозначены на чертежах одинаковыми номерами и в некоторых случаях их описания опущены.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид в перспективе головки для струйной печати по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Головка для струйной печати, изображенная на Фиг. 1, включает подложку 1, снабженную большим числом элементов 2, генерирующих энергию. На подложке 1 сформирован элемент 4, который образует канал 11 для прохождения чернил, в которых удерживаются чернила, и который снабжен эжекторными отверстиями 9 для выброса чернил, соединенными с каналом 11 для прохождения чернил. Водоотталкивающий слой (не показан) нанесен на поверхность элемента 4 с той стороны, на которой сформированы эжекторные отверстия 9. В настоящем изобретении водоотталкивающий слой включает отвержденный продукт конденсированного продукта, полученного конденсацией гидролизуемого соединения силана, включающего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, включающего перфторполиэфирную группу. Предпочтительно, чтобы водоотталкивающий слой дополнительно включал отвержденный продукт, полученный введением конденсированного продукта, полученного конденсацией гидролизуемого соединения силана, содержащего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу, в реакцию отверждения с эпоксидным полимером. В этом случае, эпоксидный полимер содержится в элементе 4 и присутствует на поверхности, которой элемент 4 контактирует с водоотталкивающим слоем, или же эпоксидный полимер вводят в конденсированный продукт при формировании водоотталкивающего слоя.

На задней стороне подложки 1 предусмотрено отверстие для подачи чернил, через которое чернила подаются в канал для прохождения чернил.

Способ изготовления головки для струйной печати по настоящему изобретению представляет собой способ изготовления головки для струйной печати, включающей подложку, элемент, снабженный эжекторными отверстиями для выброса чернил, и водоотталкивающий слой, нанесенный на поверхность элемента со стороны, на которую выходят эжекторные отверстия, где упомянутый способ изготовления включает стадии:

(1) формирования на подложке слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, включающего материал, способный к катионной фотополимеризации и содержащий эпоксигруппу;

(2) формирования на слое полимера, способного к катионной фотополимеризации, до отверждения, слоя, включающего конденсированный продукт, полученный конденсацией гидролизуемого соединения силана, содержащего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу;

(3) одновременного экспонирования для получения рисунка слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоя, включающего конденсированный продукт;

(4) осуществления одновременного отверждения экспонированных частей слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоя, включающего конденсированный продукт; и

(5) удаления неэкспонированных частей слоя полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоя, включающего конденсированный продукт, с образованием эжекторного отверстия, в результате чего формируется упомянутый элемент и водоотталкивающий слой.

Фиг. 2A-2G представляют собой изображения сечений, где упомянутые сечения сделаны вдоль линии 2G-2G головки для струйной печати, показанной на Фиг. 1, для соответствующих стадий изготовления головки. Далее описан способ изготовления головки для струйной печати по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в соответствии с Фиг. 2A-2G. Однако настоящее изобретение не ограничено этим способом.

Во-первых, формируют слой позитивного фоточувствительного полимера на подложке 1, на которой уже сформированы элементы 2, генерирующие энергию. В слое позитивного фоточувствительного полимера формируют рисунок для формирования рисунка 3 канала для прохождения чернил (Фиг. 2A).

В качестве подложки 1 может применяться кремниевая подложка, стеклянная подложка, полимерная подложка и т.п. На элементы 2, генерирующие энергию, не накладывается конкретных ограничений, если эти элементы способны сообщать необходимую энергию для выброса чернил и выбрасывать чернила из эжекторных отверстий. Например, могут применяться электрические сопротивления, генерирующие тепло, пьезоэлектрические элементы и т.п. Следует отметить, что элементы 2, генерирующие энергию, могут быть соединены с входными электродами сигнальной управляющей цепи (не показаны) для приведения этих элементов в действие. Далее, подложка 1 может быть дополнительно снабжена различными функциональными слоями, например защитным слоем (не показан) для повышения долговечности элементов 2, генерирующих энергию, или слоем, улучшающим адгезионную способность (не показан) для улучшения адгезии между полимерным материалом, способным к катионной фотополимеризации, который будет описан позднее, и подложкой 1.

На позитивный фоточувствительный полимерный материал, содержащийся в слое позитивного фоточувствительного полимера, не налагается конкретных ограничений, и может применяться материал, обладающий устойчивостью на стадии формирования рисунка в слое 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, который будет описан позже. Т.е. желательно, чтобы этот материал имел такую устойчивость, чтобы рисунок не претерпевал деформации под действием растворителя, который применяется при нанесении полимерного материала, способного к катионной фотополимеризации, из которого состоит слой 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации. Таким образом, позитивный фоточувствительный полимерный материал предпочтительно является полимерным фоторазрушаемым позитивным резистом. Примеры этого полимерного фоторазрушаемого позитивного резиста включают полиметилизопропенилкетон, полиметилметакрилат и полиметилглутаримид. Далее, позитивный фоточувствительный полимерный материал в некоторых случаях вызывает нарушение рисунка за счет фотосенсибилизации во время экспонирования слоя 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, и, следовательно, предпочтительно является материалом с низким поглощением на длине волны, при которой производится экспонирование полимерного материала, способного к катионной фотополимеризации. Примеры такого материала включают полиметил изопропенилкетон. Можно применять какой-либо один вид позитивного фоточувствительного полимерного материала, или же два или несколько видов таких материалов могут применяться в комбинации. Кроме того, имеется возможность добавлять светопоглощающий материал для предотвращения деформации рисунка, вызванной светом, отраженным от подложки.

Кроме того, в зависимости от необходимой толщины или формы, можно нанести друг на друга несколько слоев.

В качестве способа формирования слоя позитивного фоточувствительного полимера предлагается, например, следующий способ. Позитивный фоточувствительный полимерный материал растворяют в подходящем растворителе и раствор наносят, например, способом центрифугирования. После этого растворитель выпаривают при нагревании. Таким путем можно сформировать слой позитивного фоточувствительного полимера.

Толщина слоя позитивного фоточувствительного полимера эквивалентна высоте канала для прохождения чернил и, следовательно, подходящая толщина определяется в соответствии с конструкцией головки для струйной печати. Толщина слоя позитивного фоточувствительного полимера может составлять, например, от 5 до 30 мкм.

В качестве способа формирования рисунка в слое позитивного фоточувствительного полимера предлагается, например, следующий способ. Слой позитивного фоточувствительного полимера экспонируют для получения рисунка путем облучения лучом активной энергии, способным осуществить необходимую фотосенсибилизацию положительного фоточувствительного полимерного материала. После этого осуществляют проявку с применением, например, растворителя, способного растворять экспонированную часть слоя позитивного фоточувствительного полимера. Таким способом можно сформировать рисунок 3 канала для прохождения чернил.

Затем на рисунке 3 канала для прохождения чернил и подложке 1 формируют слой 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, включающий полимерный материал, способный к катионной фотополимеризации (Фиг. 2B).

На полимерный материал, способный к катионной фотополимеризации не налагается конкретных ограничений, и примеры таких материалов включают полимерные материалы, способные к катионной фотополимеризации, содержащие эпосидные фрагменты, фрагменты виниловых эфиров и оксетановые фрагменты. Тем не менее, полимерный материал, способный к катионной фотополимеризации, предпочтительно представляет собой полимерный материал, содержащий эпоксидный полимер, поскольку такие материалы обеспечивают высокую механическую прочность и хорошую адгезию с нижележащим слоем. Примеры полимерных материалов, способных к катионной фотополимеризации, содержащих эпокси-полимеры, включают эпокси-полимеры типа бисфенол A и эпокси-полимеры типа новолака. Подходящими коммерчески доступными продуктами из числа эпокси-полимеров являются, например: celloxide 2021, продукты серии GT-300, продукты серии GT-400 и EHPE3150 (торговые наименования) производства Daicel Corporation; 157S70 (торговое наименование) производства Mitsubishi Chemical Corporation; Epiclon N-865 (торговое наименование) производства DIC Corporation; и SU8 производства Nippon Kayaku Co., Ltd. Можно применять какой-либо один из перечисленных материалов, либо два или несколько из этих материалов могут применяться в комбинации. Эпокси эквивалент эпоксидного полимера предпочтительно составляет 2000 или менее, более предпочтительно 1000 или менее. Если эпокси эквивалент составляет 2000 или менее, при реакции отверждения достигается достаточная плотность поперечного сшивания, не снижается температура стеклования отвержденного продукта и достигается высокая адгезионная способность. Эпокси эквивалент эпоксидного полимера предпочтительно составляет 50 или более. Следует отметить, что эпокси эквивалент представляет собой величину, измеренную согласно JIS K-7236. Кроме того, если покрывающая пленка имеет высокую текучесть, в некоторых случаях понижается разрешающая способность. По этой причине полимерный материал, способный к катионной фотополимеризации, предпочтительно является материалом, находящимся в твердом состоянии при температуре 35°C или ниже.

Далее, полимерный материал, способный к катионной фотополимеризации, может содержать инициатор фотополимеризации. В качестве инициатора фотополимеризации можно применять, например, широко известные ионные "-ониевые" соли, например сульфониевые соли и йодониевые соли, а также производные сульфоновой кислоты. В качестве подходящих инициаторов фотополимеризации из числа коммерчески доступных продуктов можно указать, например: Adeka optomer SP-170, Adeka optomer SP-172 и SP-150 (торговые наименования) производства Adeka Corporation; BBI-103 и BBI-102 (торговые наименования) производства Midori Kagaku Co., Ltd.; и IBPF, IBCF, TS-01 и TS-91 (торговые наименования) производства SANWA CHEMICAL CO., LTD. Один из перечисленных инициаторов фотополимеризации может применяться индивидуально, либо два или несколько инициаторов могут применяться в комбинации.

Помимо упомянутого выше эпоксидного полимера, композиция может содержать, например, основание, такое как амин, фотосенсибилизирующее вещество, например производное антрацена и силановый сшивающий агент, с целью улучшения, например, эффективности фотолитографии и адгезионных свойств.

Далее, в качестве полимерного материала, способного к катионной фотополимеризации, можно применять коммерчески доступные негативные резисты, например, серии SU-8 и KMPR-1000 (торговые наименования) производства Kayaku MicroChem Co., LTD., и TMMR S2000 и TMMF S2000 (торговые наименования) производства TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD.

В качестве способа формирования слоя полимера 4, способного к катионной фотополимеризации, применяется, например, следующий способ. Полимерный материал, способный к катионной фотополимеризации, растворяют в подходящем растворителе и полученный раствор наносят на рисунок 3канала для прохождения чернил и подложку 1 способом центрифугирования. Таким образом можно сформировать слой полимера, способного к катионной фотополимеризации. При использовании растворителя, можно выбрать и применить растворитель, который плохо растворяет рисунок 3 канала для прохождения чернил.

Толщина слоя 4 полимера, способного к катионной полимеризации, на рисунке 3 канала для прохождения чернил, не ограничена конкретными рамками и может составлять, например, от 5 до 100 мкм.

Затем, на слое 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, до отверждения, формируют слой 5, включающий конденсированный продукт, полученный конденсацией гидролизуемого соединения силана, включающего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, включающего перфторполиэфирную группу (Фиг. 2C). Слой 5, включающий конденсированный продукт, полученный конденсацией гидролизуемого соединения силана, содержащего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу, далее по тексту именуется слоем 5, включающим конденсированный продукт.

Если конденсированный продукт наносят в форме раствора на слой 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, до отверждения, перфторполиэфирные группы, содержащиеся в самом верхнем слое, которые имеют низкую свободную поверхностную энергию, ориентированы к границе с воздухом. С другой стороны, в части, которая не является внешним слоем, количества эпоксидных групп и силоксанового компонента, которые являются компонентами, отличными от перфторполиэфирной группы, возрастают в зависимости от количества перфторполиэфирных групп, ориентированных во внешний слой, и поперечное сшивание эпоксигруппы и дегидратация-конденсация силанольных групп происходит благодаря кислоте, образующейся из фотоинициатора, и нагреванию. Эта реакция отверждения между эпоксигруппой и силоксановым компонентом дает возможность слою 5, включающему конденсированный продукт, демонстрировать высокую долговечность.

Кроме того, если слой 5, включающий конденсированный продукт, сформирован на слое 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, до отверждения, эпоксигруппы, имеющиеся в слое 5, включающем конденсированный продукт, со стороны слоя 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, могут взаимодействовать с эпоксигруппами, имеющимися в слое 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, с образованием связей между слоем 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слоем 5, включающим конденсированный продукт. Далее, для некоторых видов растворителей и полимеров, слой 4 полимера, способного к катионной фотополимеризации, и слой 5, включающий конденсированный продукт, растворяются друг в друге на границе раздела, и за счет этого сцепление слоев на границе раздела может стать еще прочнее. За счет этого достигается еще большая водоотталкивающая способность и устойчивость к истиранию.

Ниже по тексту описан конденсированный продукт, полученный конденсацией гидролизуемого соединения силана, содержащего эпоксигруппу, и гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу. Гидролизуемое соединение силана, содержащее эпоксигруппу, не ограничено конкретными рамками, но предпочтительно представляет собой соединение приведенной ниже формулы (1):

формула (1)

R_c-Si(R)_bX_(3-b).

В формуле (1) R_c означает негидролизуемый заместитель, включающий эпоксигруппу, R означает негидролизуемый заместитель, X означает гидролизуемый заместитель, и b является целым числом от 0 до 2. Предпочтительно, b означает 0 или 1, более предпочтительно, 0.

В формуле (1) R_c представляет собой органическую группу, включающую одну или несколько эпоксигрупп. Конкретные примеры органической группы R_c включают глицидоксипропильную группу и эпоксициклогексилэтильную группу. Примеры негидролизуемого заместителя R включают алкильную группу, например метильную группу или этильную группу, а также фенильную группу. Примеры гидролизуемого заместителя X включают атом галогена, алкоксигруппу, аминогруппу и атом водорода. Из этих заместителей предпочтительной является алкоксигруппа, например метоксигруппа, этоксигруппа или пропоксигруппа, поскольку в этом случае уходящая группа после реакции гидролиза не ингибирует реакцию катионной полимеризации и имеется возможность легко регулировать скорость реакции. Далее, в каждой части гидролизуемой группы может применяться гидролизуемый заместитель X, который гидролизуется до гидроксигруппы или образует силоксановую связь. Конкретные примеры гидролизуемого соединения силана формулы (1), содержащего эпоксигруппу, в котором гидролизуемый заместитель X представляет собой алкоксигруппу, включают глицидоксипропилтриметоксисилан, глицидоксипропилтриэтоксисилан, поксициклогексилэтилтриметоксисилан, эпоксициклогексилэтилтриэтоксисилан, глицидоксипропилметилдиметоксисилан, глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, глицидоксипропилдиметилметоксисилан и глицидоксипропилдиметилэтоксисилан.

Может применяться какой-либо один из перечисленных гидролизуемых соединений силана, содержащих эпоксигруппу, или же два или несколько таких соединений могут применяться в комбинации.

На гидролизуемое соединение силана, содержащее перфторполиэфирную группу, не накладывается конкретных ограничений, но предпочтительно, оно является одним из соединений, выбранных из группы, состоящей из соединений приведенных ниже формул (2), (3), (4) и (5).

Формула (2)

F-R_p-A-SiX_aY_3-a.

Формула (3)

R_3-aX_aSi-A-R_p-A-SiX_aY_3-a.

Формула (4)

.

Формула (5)

.

В формулах (2), (3), (4) и (5) R_p представляет собой перфторполиэфирную группу, A означает органическую группу, включающую от 1 до 12 атомов углерода, X означает гидролизуемый заместитель, Y означает негидролизуемый заместитель, Z представляет собой атом водорода или алкильную группу, R представляет собой негидролизуемый заместитель, Q означает двухвалентную или трехвалентную связующую группу, при условии, что если Q означает двухвалентную связующую группу, то n=1, и если Q означает трехвалентную связующую группу, то n=2, a означает целое число от 1 до 3, и m представляет собой целое число от 1 до 4.

Примеры гидролизуемого заместителя X в формулах (2), (3), (4) и (5) включают атом галогена, алкоксигруппу, аминогруппу и атом водорода. Из перечисленных заместителей предпочтительной является алкоксигруппа, например метоксигруппа, этоксигруппа или пропоксигруппа, поскольку в этом случае группа, уходящая после реакции гидролиза, не ингибирует реакцию катионной полимеризации и скорость реакции легко регулируется. Примеры негидролизуемого заместителя Y включают метильную группу, этильную группу, пропильную группу и фенильную группу. Примеры алкильной группы Z включают метильную группу, этильную группу и пропильную группу. Примеры негидролизуемого заместителя R включают алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода, и фенильную группу. Примеры связующей группы Q включают атом углерода и атом азота. Примеры органической группы A, содержащей от 1 до 12 атомов углерода, включают алкильные группы, например метильную группу, этильную группу и пропильную группу. Кроме того, может применяться алкильная группа, имеющая заместитель.

Предпочтительно, чтобы в соединениях формул (2), (3), (4) и (5) число повторяющихся звеньев в перфторполиэфирной группе R_p являлось целым числом от 1 до 30. Следует отметить, что термин "число повторяющихся звеньев в перфторполиэфирной группе R_p" относится к числу повторяющихся звеньев, содержащихся в перфторполиэфирной группе R_p. Перфторполиэфирная группа R_p предпочтительно представляет собой группу приведенной ниже формулы (6):

Формула (6)

.

В формуле (6) каждый из коэффициентов o, p, q и r представляет собой целое число, равное 0 или 1, или более и по меньшей мере один из коэффициентов o, p, q или r предпочтительно представляет собой целое число, равное 1 или более. Предпочтительно, o, p, q или r представляют собой целые числа от 1 до 30. Коэффициенты o, p, q или r в формуле (6) соответствуют описанному выше числу повторяющихся звеньев.

Средняя молекулярная масса перфторполиэфирной группы R_p в соединениях формул (2), (3), (4) и (5) предпочтительно составляет от 500 до 5000, более предпочтительно, от 500 до 2000. Если средняя молекулярная масса перфторполиэфирной группы R_p составляет 500 или более, достигается достаточная водоотталкивающая способность. Кроме того, если средняя молекулярная масса перфторполиэфирной группы R_p составляет 5000 или менее, достигается достаточная растворимость в растворителях. Следует отметить, что перфторполиэфирная группа по своей природе является смесью групп с различными количествами повторяющихся звеньев (например, o, p, q или r в формуле (6)). В этом контексте, понятие "средняя молекулярная масса перфторполиэфирной группы" относится к средней величине всех молекулярных масс групп, образованных повторяющимися звеньями в формуле (6).

Предпочтительные конкретные примеры соединений силана, содержащих перфторполиэфирную группу, включают соединения приведенных ниже формул (7), (8), (9), (10) и (11).

Формула (7)

,

где в формуле (7), s означает целое число от 1 до 30, и m представляет собой целое число от 1 до 4;

Формула (8)

,

где в формуле (8), t означает целое число от 1 до 30;

Формула (9)

,

где в формуле (9), e и f означают целые числа от 1 до 30;

Формула (10)

,

где в формуле (10), g означает целое число от 1 до 30;

Формула (11)

,

где в формуле (11) Rm означает метильную группу или атом водорода, и h означает целое число от 1 до 30.

В формулах (7)-(11) коэффициенты s, t, e, f, g или h, т.е. количества повторяющихся звеньев, предпочтительно являются числами от 3 до 20. При значениях этих коэффициентов менее 3, имеется тенденция к уменьшению водоотталкивающих свойств. При значениях коэффициентов более 20 уменьшается растворимость в растворителях. В случае проведения реакции конденсации в обычном не содержащем фтор растворителе, например спирте, особенно предпочтительно, чтобы значения упомянутых коэффициентов находились в диапазоне от 3 до 10.

Из числа соединений силана, включающих перфторполиэфирные группы, подходящими коммерчески доступными продуктами являются, например, Optool DSX и Optool AES производства Daikin Industries, Ltd; KY-108 и KY-164 производства Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; Novec 1720 производства Sumitomo 3M Limited; и Fluorolink S10 производства Solvay Specialty Polymers Japan K.K.

Упомянутый выше конденсированный продукт предпочтительно представляет собой конденсированный продукт, полученный конденсацией гидролизуемого соединения силана, включающего эпоксигруппу, гидролизуемого соединения силана, включающего перфторполиэфирную группу, и гидролизуемого соединения силана приведенной ниже формулы (12):

Формула (12)

(R_d)_a-SiX_(4-a).

В формуле (12) R_d означает алкильную группу или ароматическую группу, X означает такой же гидролизуемый заместитель, как и в формуле (1), a представляет собой целое число от 1 до 3. Примеры алкильной группы или ароматической группы R_d включают метильную группу, этильную группу, пропильную группу, бутильную группу, гексильную группу и фенильную группу. Конкретные примеры гидролизуемого соединения силана формулы (12) включают метилтриметоксисилан, метилтриэтоксисилан, метилтрипропоксисилан, этилтриметоксисилан, этилтриэтоксисилан, этилтрипропоксисилан, пропилтриметоксисилан, пропилтриэтоксисилан, пропилтрипропоксисилан, диметилдиметоксисилан, диметилдиэтоксисилан, фенилтриметоксисилан и фенилтриэтоксисилан. Можно применять один из гидролизуемых соединений силана формулы (12) или два или несколько таких силанов в комбинации.

Благодаря присутствию гидролизуемого соединения силана формулы (12), можно регулировать полярность и плотность поперечного сшивания в конденсированном продукте. Кроме того, степень свободы заместителя в конденсированном продукте увеличивается вследствие введения не реакционноспособной группы R_d. Поэтому усиливается ориентация перфторполиэфирной группы к поверхности раздела с воздухом и ориентация эпоксигруппы к слою 4 полимера, способного к катионной полимеризации. Далее, благодаря наличию алкильной группы, подавляется расщепление силоксановой связи, что приводит к улучшению водоотталкивающих свойств и долговечности.

Кроме того полезно дополнительно вводить в конденсированный продукт в комбинации с перечисленными выше соединениями гидролизуемое соединение силана, включающее фторсодержащую группу, которая отличается от перфторполиэфирной группы. Если в растворе полимера или на пленке полимерного покрытия присутствует перфторполиэфирная группа, в некоторых случаях происходит агрегация перфторполиэфирных групп, которая нарушает однородность материала. Однако присутствие фторсодержащего гидролизуемого соединения силана предотвращает эту агрегацию перфторполиэфирных групп. Таким образом можно стабильно получать однородную пленку покрытия. Подобные фторсодержащие гидролизуемые соединения силана соответствуют приведенной ниже общей формуле (13).

Формула (13)

(R_f)_aSi(R)_bX_(4-a-b).

В формуле (13) R_f означает алкильную или арильную группу, содержащую атом фтора, X представляет собой гидролизуемый заместитель, R означает негидролизуемый заместитель, a означает целое число, равное 1 или 2, b означает целое число от 0 до 2, и сумма a+b является целым числом от 1 до 3.

В данном случае, алкильная или арильная группа, содержащая атом фтора, предпочтительно является группой, содержащей от 1 до 10 атомов фтора, особенно предпочтительно, группой, содержащей от 3 до 5 атомов фтора. Наличие атома фтора предотвращает отделение перфторполиэфирной группы от остальных компонентов и агрегацию перфторполиэфирных групп. С другой стороны, соединение, содержащее большое число атомов фтора и демонстрирующее водо- и масло-отталкивающие свойства, может агрегироваться само по себе, что уменьшит эффект предотвращения агрегации перфторполиэфирной группы.

Конкретные примеры алкильной или арильной группы, содержащей атом фтора, включают метильную группу, этильную группу, н-пропильную группу, изопропильную группу, н-бутильную группу, втор-бутильную группу, изобутильную группу, трет-бутильную группу, фенильную группу и нафтильную группу, в которых часть или все атомы водорода замещены атомами фтора. Например, легко доступны имеющиеся в продаже гидролизуемые соединения силана, содержащие 3,3,3-трифторпропильные группы, пентафторфенильные группы и перфторбутильные группы. Может применяться одно гидролизуемое соединение силана формулы (13) или же два или несколько таких соединений силана в комбинации. Надлежащие пропорции при смешивании гидролизуемых соединений силана для получения конденсированного продукта по настоящему изобретению определяют соответствующим образом в зависимости от использования рисунков. Однако доля гидролизуемого соединения силана, содержащего перфторполиэфирную группу, составляет от 0,01 до 5 мол.% по отношению к 100 мол.% общего количества молей применяемых гидролизуемых соединений силана. Предпочтительно, эта доля составляет от 0,05 до 3 мол.%. Если упомянутая доля составляет 0,01 мол.% или менее, в некоторых случаях не удается добиться достаточных водоотталкивающих свойств. Кроме того, если эта доля составляет 5 мол.% или более, наблюдается агрегация и осаждение г