Photosensitive plastics

A type of functional polymer, it is made by dispersing a certain type of photosensitive compound in a synthetic resin (plastic) to create a film and give it photosensitivity. Since the 1980s, its development and use has been extremely active. Photosensitive resins form images by utilizing the rectilinearity of light and its reactivity to light, and photochemical reactions include photocrosslinking, photodecomposition, and photopolymerization. The principle is as shown in Figure A.

In the textile printing industry, the photosensitive resin in Figure A is prepared by applying an aqueous solution of polyvinyl alcohol and potassium dichromate onto Tetron gauze (a fine net-like fabric) and drying it to create a photosensitive film. The areas exposed to light become insoluble in water, so water can be used as the developer. The newer ones are polyvinyl alcohol derivatives, as shown in Figure B. There are two manufacturing methods: photodimerization and photodecomposition. The former involves reacting polyvinyl alcohol with cinnamic acid chloride in the presence of an alkali to form an ester. When the ester in Figure B (1) is irradiated with ultraviolet light, crosslinking occurs between the molecules through a dimerization reaction, resulting in the product in (2), which becomes insoluble in the solvent. Cinnamic acid has excellent sensitivity to light, and many polymeric cinnamic acid derivatives are used.

The photodegradable type utilizes reactions such as the radicals that are generated when photosensitive groups are decomposed by light. When a compound with two or more diazo groups such as (3) is mixed with polyvinyl alcohol and exposed to light, crosslinking occurs as in (4), making it insoluble in solvents. Of course, areas not exposed to light remain soluble. The photopolymerizable type uses a monomer that initiates polymerization when exposed to light, and is mixed with a polymeric substance such as polyvinyl alcohol to form a film. A crosslinkable material such as triethylene glycol dimethacrylate is used as the photopolymerizable monomer, and anthraquinone or other sensitizers are further mixed in.

Its applications are extremely broad, including the production of printing plates, copying, the graphic arts field, the electronics industry such as printed wiring and integrated circuits, precision metal processing, etc. Since the 1980s, research has been conducted into photocurable paints, adhesives, inks, etc. with the aim of being pollution-free, and some of these have already been put to practical use.

[Hiroshi Kakiuchi]

"Industrial Technology Library: Photosensitive Resins" by Tatsuo Warashina and Tsunetoshi Kai (1972, Nikkan Kogyo Shimbun)" ▽ "Sensitizers" edited by Katsumi Tokumaru and Makoto Okawara (1987, Kodansha)" ▽ "Photosensitive Resins" by Akio Yamaoka and Hiroshi Morita (1988, Kyoritsu Shuppan)" ▽ "Development Technology for Polymer Additives" edited by Yasukazu Ohkatsu (1998, CMC)" ▽ "Advanced Materials Control Engineering" edited by the Society of Chemical Engineers (1999, Maki Shoten)" ▽ "Polymer Additives Market" 1999 Edition (1999) edited and published by CMC" ▽ "Fundamentals and Practical Use of Photosensitive Resins" edited by Kiyoshi Akamatsu (2001, CMC)" ▽ "A Book That Makes Photosensitive Resins More Familiar to You" edited by Kiyoshi Akamatsu (2002, CMC)" ▽ Akihiko Ikeda and Akiyoshi Mizuno, "Learn Photosensitive Resins from the Basics - Plastics that can be Processed with Light" (2002, Industrial Research Institute)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

機能性高分子の一つで、合成樹脂（プラスチック）に、ある種の光感光性化合物を分散させて皮膜をつくり感光性を与えたもの。1980年代以降、その開発・利用がきわめて活発になっている。感光性樹脂は光の直進性と光による反応性を利用して画像を形成させるもので、光化学反応として光架橋、光分解、光重合などがある。その原理は図Aのようである。

　図A中の感光性樹脂として、捺染(なっせん)工業ではテトロンの紗(しゃ)布（細かいネット状の織物）の上にポリビニルアルコールと重クロム酸カリウムの水溶液を塗り付け、乾燥して感光膜とする。光の当たったところが水に不溶性となるので、現像液は水でよい。新しいものは図Bのようなポリビニルアルコール誘導体である。製造法として光二量型と光分解型の2種がある。前者はポリビニルアルコールをアルカリの存在でケイ皮酸クロリドと反応させてエステルの形にする。この図Bの(1)のエステルに紫外線を照射すると分子間で二量化反応で橋架けがおこり、(2)のようになり溶媒に不溶となる。光に対する感度はケイ皮酸（桂皮酸）が優れていて多くの高分子ケイ皮酸誘導体が使われている。

　光分解型は感光基が光によって分解し、これによって生じるラジカル（遊離基）の反応などを利用する。ポリビニルアルコールに(3)のような2個以上のジアゾ基をもつ化合物を混合して光を照射すると(4)のような橋架けがおこり、溶媒に不溶となる。もちろん光の当たらないところは可溶である。光重合型は光照射によって重合が開始されるモノマー（単量体）を用いるが、膜を形成させるためにポリビニルアルコールなどの高分子物質と混合して用いる。光重合性モノマーとしてトリエチレングリコールジメタクリレートのような架橋可能なものを用い、さらに増感剤としてアントラキノンなどを混合してある。

　用途は非常に広く、印刷版の作製、複写、グラフィックアートの分野、プリント配線、集積回路などの電子産業分野、金属の精密加工などである。1980年代以降、無公害を目的として、光硬化型塗料や、接着剤、インキなどが研究されていて一部は実用化している。

［垣内　弘］

『藁科達夫・甲斐常敏著『工業技術ライブラリー　感光性樹脂』（1972・日刊工業新聞社）』▽『徳丸克己・大河原信編『増感剤』（1987・講談社）』▽『山岡亜夫・森田浩著『感光性樹脂』（1988・共立出版）』▽『大勝靖一監修『高分子添加剤の開発技術』（1998・シーエムシー）』▽『化学工学会編『先端材料制御工学』（1999・槇書店）』▽『シーエムシー編・刊『高分子添加剤市場』1999年版（1999）』▽『赤松清監修『感光性樹脂の基礎と実用』（2001・シーエムシー）』▽『赤松清監修『感光性樹脂が身近になる本』（2002・シーエムシー）』▽『池田章彦・水野晶好著『初歩から学ぶ感光性樹脂――光で加工できるプラスチック』（2002・工業調査会）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例