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JP2005171154A - 硬化性組成物、金属保護コーティング材、および光ディスク用接着剤 - Google Patents

硬化性組成物、金属保護コーティング材、および光ディスク用接着剤 Download PDF

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JP2005171154A JP2003415328A JP2003415328A JP2005171154A JP 2005171154 A JP2005171154 A JP 2005171154A JP 2003415328 A JP2003415328 A JP 2003415328A JP 2003415328 A JP2003415328 A JP 2003415328A JP 2005171154 A JP2005171154 A JP 2005171154A
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寿一 藤本
Seiji Nurishi
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Abstract

【課題】 反りが少なく、かつ特に銀または銀合金等からなる金属薄膜の保護性能を有し、しかもそれらの耐久性も優れる硬化物が得られる硬化性組成物を得る。
【解決手段】 下記(a1)〜(a3)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)、
(a1)数平均分子量250〜850のポリカーボネートジオール
(a2)ジイソシアネート化合物
(a3)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル
および前記(A)以外の(メタ)アクリル酸エステル(B)を含有する硬化性組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、硬化収縮率が低位で、耐久性と金属の腐食に対する保護性能(以下、保護性能という)に優れる硬化性組成物に関する。
光ディスクは、微細な凹凸を形成したポリカーボネート等の透明樹脂基板記録面に、スパッタリング法により、光を殆ど全反射する光反射膜、あるいは一部反射して残りの一部は透過するような半透明膜として働く金属薄膜層を形成した構造となっている。
しかしながら、金属薄膜層は、一般に5〜150nmの厚みで形成された薄膜であるため、空気中の水分や酸素による劣化を受けやすい傾向にある。
このような劣化が生じた金属薄膜層を有する光ディスクは、光反射率が低下したり、孔蝕が発生する傾向にあることから、記録データの読み込みエラーや、データの書き込みエラーが生じてしまう傾向にある。
そこで、このような劣化を防止するために、金属薄膜層上に特殊な紫外線硬化型樹脂による保護膜を設けることが一般的となっている。
具体的には、例えば、加水分解性塩素の含有量が700ppm以下であるビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いた、金属薄膜の保護性能を有するコーティング材が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
また、2枚の0.6mm厚の光ディスク用基材を貼り合わせたタイプのDVD(デジタルバーサタイルディスク)は、少なくとも1枚の基板に情報記録層を有する2枚の基板を接着剤で貼り合わせて得られるものであるが、この貼り合わせに用いる接着剤としては、紫外線硬化型組成物を使用することが一般的である(例えば、特許文献2を参照)。
特開平7−247331号公報 特開2000−345111号公報
しかしながら、それら特許文献1および特許文献2に記載の組成物の硬化物は、光反射膜として従来用いられてきたアルミニウム合金に対する保護性能に優れるものの、基材との密着性、および銀または銀合金に対する保護性能が十分ではないという課題があった。
即ち本発明は、下記(a1)〜(a3)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)、
(a1)数平均分子量250〜850のポリカーボネートジオール
(a2)ジイソシアネート化合物
(a3)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル
および前記(A)以外の(メタ)アクリル酸エステル(B)を含有する硬化性組成物、およびその硬化性組成物からなる金属保護コーティング材および光ディスク用接着剤にある。
本発明の組成物を用いれば、反りが少なく、かつ特に銀または銀合金等からなる金属薄膜の保護性能を有し、さらにそれらの耐久性も優れる特性を有する硬化物が得られる。
また、本発明の組成物からなる金属保護コーティング材や光ディスク用接着剤を用いれば、特に空気中の水や酸素による劣化を受けやすい銀や銀合金に対する保護性能に優れる硬化被膜が得られ、耐久性に優れる物品を得ることができる。
このように本発明は、産業上の利用度が大である。
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の組成物は、下記(a1)〜(a3)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)(以下、成分(A)という)、
(a1)数平均分子量250〜850のポリカーボネートジオール
(a2)ジイソシアネート化合物
(a3)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル
および前記(A)以外の(メタ)アクリル酸エステル(B)(以下、成分(B)という)を含有するものである。
本発明の組成物に用いる成分(A)は、組成物に低収縮性を付与し、得られる硬化物の基材および金属に対する密着性、および金属の保護性能を付与する成分である。
この成分(A)は、ポリカーボネートジオール(a1)(以下、成分(a1)という)、ジイソシアネート化合物(a2)(以下、成分(a2)という)およびヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル(a3)(以下、成分(a3)という)を反応させることにより得られるものである。
成分(a1)は、本発明の組成物の重合時における低収縮性を維持し、かつ得られる硬化物の基材および金属に対する密着性を向上させ、かつ金属の保護性能を付与する成分である。
成分(a1)の具体例としては、分子内に2個の水酸基を有するポリカーボネートであれば、特に限定されるものではない。その中でも、前述した特性が十分に発現することから、炭酸エステルとジオールとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートジオールが好ましい。
この炭酸エステルの具体例としては、例えばエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートおよびジフェニルカーボネート等が挙げられる。
これらは一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
また、ジオールの具体例としては、例えば1,6−ヘキサンジオール、3−メチルペンタンジオール、2,4−ジエチルペンタンジオール、トリメチルヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等が挙げられる。
これらは一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
それらジオールの中でも、得られる組成物の粘度が低くなることから、アルカンジオールが好ましく、さらに炭素数4〜6のアルカンジオールは強伸度バランスに優れる点でより好ましい。
また、本発明の組成物を光ディスク用硬化性組成物として用いる場合には、組成物が低粘度となり塗工作業性が良好となることから、3−メチルペンタンジオール、2,4−ジエチルペンタンジオール、トリメチルヘキサンジオール、1,4−ブタンジオールおよび1,5−ペンタンジオールのいずれか少なくとも1種と、1,6−ヘキサンジオールとを併用することが好ましい。
さらに、本発明の組成物を光ディスク用接着剤として用いる場合には、組成物の低粘度と得られる硬化物の柔軟性に優れることから、ジオールとして1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとを併用することが好ましい。
成分(a1)の合成方法は特に限定されない。例えば、ジオールと炭酸エステルを原料とし、エステル交換反応により合成することができる。
具体的には、例えば、ジオールと炭酸エステルの混合物、およびエステル交換反応触媒の存在下、80〜220℃の温度で炭酸エステルを還流させながら反応の進行とともに生成するアルコールを留去すればよい。
ここで使用可能なエステル交換反応触媒としては、特に限定されず、ポリカーボネートを製造する場合に用いられる公知の触媒を用いることができる。
エステル交換反応触媒の具体例としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物;
水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素テトラメチルアンモニウム等のホウ素やアルミニウムの水素化物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、第四級アンモニウム塩類;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カルシウム等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水素化合物;
リチウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カルシウムメトキシド等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属のアルコキシド類;リチウムフェノキシド、ナトリウムフェノキシド、マグネシウムフェノキシド、LiO−Ar−OLi、NaO−Ar−ONa(Arはアリール基)等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属のアリーロキシド;
酢酸リチウム、酢酸カルシウム、安息香酸ナトリウム等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属の有機酸塩;
酸化亜鉛、酢酸亜鉛、亜鉛フェノキシド等の亜鉛系化合物;
酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリフェニル等のホウ素系化合物;
酸化ケイ素、ケイ酸ナトリウム、テトラアルキルケイ素、テトラアリールケイ素、ジフェニル−エチル−エトキシケイ素等のケイ素系化合物;
酸化ゲルマニウム、四塩化ゲルマニウム、ゲルマニウムエトキシド、ゲルマニウムフェノキシド等のゲルマニウムの化合物;
酸化スズ、ジアルキルスズオキシド、ジアルキルスズカルボキシレート、酢酸スズ、エチルスズトリブトキシド等のアルコキシ基またはアリールオキシ基と結合したスズ化合物、有機スズ化合物等のスズ系化合物;
酸化鉛、酢酸鉛、炭酸鉛、塩基性炭酸塩、鉛および有機鉛のアルコキシドまたはアリールオキシド等の鉛の化合物;
第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、第四級アルソニウム塩等のオニウム化合物類;酸化アンチモン、酢酸アンチモン等のアンチモン系化合物;
酢酸マンガン、炭酸マンガン、ホウ酸マンガン等のマンガン系化合物;
酸化チタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラフェノキシチタン等の炭素数4〜40のアルコキシまたはアリールオキシチタン化合物等のチタン系化合物;
トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリ−s−ブトキシアルミニウム等の炭素数3〜30のアルコキシアルミニウム化合物;
酢酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、ジルコニウムのアルコキシドまたはアリーロキシド、ジルコニウムアセチルアセトン等のジルコニウム系化合物等が挙げられる。
これらは一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
それらの中でも、反応性の点から、チタン系化合物、スズ系化合物、アンチモン系化合物、ジルコニウム系化合物、および亜鉛系化合物が好ましく、さらに反応性の制御等にも優れ、また、後のウレタン(メタ)アクリレート化反応での反応速度も早くなることから、チタン系化合物がより好ましい。
これらカーボネートジオールは、一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
本発明において、成分(A)の合成原料として用いる成分(a1)の数平均分子量は、250〜850の範囲である。
この数平均分子量が250を下回ると硬化物層の可とう性が低下する傾向であり、850を超えると組成物の粘度が高くなりすぎて作業性が低下する傾向にあり好ましくない。より好ましい範囲は、300〜800である。
成分(a2)は、前記成分(a1)にウレタン結合を導入してウレタンプレポリマーとし、それに後述する成分(a3)を付加するためのウレタン(メタ)アクリレートの合成における必須成分である。
成分(a2)成分の具体例としては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン、1,3−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン、1,4−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン、ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。
これらは、一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
それらの中でも、耐黄変性と強靭性に優れることから、イソホロンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン、1,3−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン、1,4−ビスイソシアナトメチルシクロヘキサン、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート化合物が好ましい。
これらは、一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
成分(a3)は、成分(a1)と成分(a2)を反応させて得られるウレタンプレポリマーの末端に付加することで、成分(A)にラジカル反応性を付与する成分である。
成分(a3)としては、分子内に、少なくとも1個の(メタ)アクリロイルオキシ基と少なくとも1個のヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルであれば、特に限定されるものではない。
成分(a3)の具体例としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、5−ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとカプロラクトンの付加物、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートとカプロラクトンの付加物、トリメチロールプロパンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。
これらは、一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
それらの中でも、得られる組成物の低粘度化の観点から、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましい。
本発明に用いる成分(A)の合成方法としては、特に限定されるものではなく、公知の合成方法が使用可能である。
例えば成分(a1)とジラウリン酸ジ−n−ブチル錫等の触媒との混合物中に、成分(a2)を50〜90℃の条件下で滴下して反応させてウレタンプレポリマーを得、それに成分(a3)を反応させることにより製造可能である。また先に成分(a2)と成分(a3)を反応させた後に、成分(a1)を反応させてもよい。
ここで、成分(A)を構成する、成分(a1)〜(a3)の使用比率は、特に限定されないが、モル当量比率で(a1)/(a2)/(a3)=1/1.5〜3.0/0.5〜2の範囲であることが好ましい。なお、モル当量とは、合成反応に関与する分子内の官能基数と合成に使用する該分子のモル数を乗じた数を指し、具体的には、ポリカプロラクトンポリオール(a1)の場合は、分子内のヒドロキシル基数(ジオールの場合は2)と使用モル数を乗じたものであり、また、ジイソシアネート化合物(a2)の場合は、分子内のNCO基数(2)と使用モル数を乗じたものであり、さらに、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル(a3)の場合は、分子内のヒドロキシル基数と使用モル数を乗じたものを指す。
成分(A)の合成時における反応の終点は、特に手法が限定されるものではなく、例えばイソシアネート量の定量により判定可能である。成分(A)の合成時における反応率は、好ましくは97%以上、より好ましくは99%以上である。
本発明の組成物において、成分(A)の含有量は特に限定されないが、成分(A)および成分(B)の合計量100質量%中、下限値は20質量%であることが好ましい。また、その上限値は90質量%であることが好ましい。
成分(A)の含有量が20質量%以上の場合には、組成物の硬化収縮率が低減し、かつ得られる硬化物層の可撓性が良好となる傾向にある。また、その含有量が90質量%以下の場合には、得られる組成物の粘度が低くなり、基材への塗工作業性が良好となる傾向にある。
この成分(A)の下限値は、30質量%であることがより好ましく、上限値は70質量%であることがより好ましい。
本発明に用いる成分(B)は、成分(A)を用途に適した粘度へ希釈して組成物の粘度の最適化するための成分であり、またさらに成分(A)とともに得られる組成物の架橋密度を調整する成分でもある。
この成分(B)の具体例としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリル酸エステル、トリスエトキシレーテッドトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリル酸エステル、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリル酸エステル、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリル酸エステル、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリル酸エステル、エトキシレーテッドペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリル酸エステル、エトキシレーテッドペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリル酸エステル、トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリル酸エステル、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリル酸エステル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリル酸エステル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリル酸エステル、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性トリメチロールプロパントリアクリレート、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、炭素数2〜5の脂肪族炭化水素変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリル酸エステル;
ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,3−ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,4−ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ノナンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ジ(メタ)アクリル酸メチルペンタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチルペンタンジオール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリル酸エステル、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカンジメタノール、ビス(2−アクリロイルオキシエチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ジ(メタ)アクリル酸シクロヘキサンジメタノール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエトキシレーテッドシクロヘキサンジメタノール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロポキシレーテッドシクロヘキサンジメタノール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエトキシレーテッドビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロポキシレーテッドビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸水添ビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリエトキシレーテッド水添ビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロポキシレーテッド水添ビスフェノールA、ビスフェノキシフルオレンエタノールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピ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(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのγ−ブチロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、ネオペンチルグリコールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、ブチレングリコールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、シクロヘキサンジメタノールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、ジシクロペンタンジオールのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、ビスフェノールAのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、水添ビスフェノールAのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル、ビスフェノールFのカプロラクトン付加物(n+m=2〜5)のジ(メタ)アクリル酸エステル等のジ(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、2−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチルビシクロヘプタン、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸テトラシクロドデカニル、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性リン酸(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;
酢酸ビニル、酪酸ビニル、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アジピン酸ジビニル等のビニルエステルモノマー類;エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類;
アクリルアミド、 N,N−ジメチルアクリルアミド、 N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド;
フタル酸、コハク酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、アジピン酸等の多塩基酸、エチレングリコール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の多価アルコールおよび(メタ)アクリル酸またはその誘導体との反応で得られるポリエステルポリ(メタ)アクリレート;
ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA等のビスフェノール類とエピクロルヒドリンの縮合反応で得られるビスフェノール型エポキシ樹脂に、(メタ)アクリル酸またはその誘導体を反応させたエポキシ(メタ)アクリレート;
アルカンジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、スピログリコール化合物等の1種または2種以上の混合物からなるアルコール類の水酸基に有機ジイソシアネート化合物を付加し、残ったイソシアネート基に、分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基、および1個のヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルを反応させた前記成分(A)以外のウレタンポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは、1種または2種以上を併用して用いることができる。
これらの中でも、得られる組成物の硬化収縮率が低く、塗膜強度に優れることから、分子内に環状構造を有する化合物が好ましい。
この分子内に環状構造を有する化合物の具体例としては、例えば、トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ビス(2−アクリロイルオキシエチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ジ(メタ)アクリル酸トリシクロデカンジメタノール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエトキシレーテッドビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロポキシレーテッドビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリエトキシレーテッド水添ビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロポキシレーテッド水添ビスフェノールA、ジ(メタ)アクリル酸ポリエトキシレーテッドシクロヘキサンジメタノール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロポキシレーテッドシクロヘキサンジメタノール、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、2−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチルビシクロヘプタン、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸テトラシクロドデカニル、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート等が挙げられる。
本発明において、成分(B)の含有量は特に限定されていないが、成分(A)および成分(B)の合計量100質量%中、10〜80質量%の範囲が好ましい。
この成分(B)の含有量は、得られる組成物の粘度が低くなり基材への塗工作業性が良好となることから、下限値は10質量%であることが好ましい。また組成物の硬化収縮率が低いことから、上限値は80質量%であることが好ましい。
さらに、成分(B)の下限値は30質量%であることがより好ましい。また成分(C)の上限値は70質量%であることがより好ましい。
以上が、本発明の組成物の構成成分であるが、その性能を損なわない範囲であれば、必要に応じて、例えば重合開始剤、熱可塑性高分子、スリップ剤、レベリング剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、無機フィラー、有機フィラー、表面有機化処理した無機フィラー等、公知の添加剤等を適宜配合して用いてもよい。
本発明の硬化性組成物は、前述した成分(A)と成分(B)とを含む組成物であるが、組成物の重合硬化性を向上させるために、必要に応じて活性エネルギー線照射および/または熱により重合を促進させる公知の重合開始剤(以下、開始剤(C)という)を含有させてもよい。
その中でも、本発明の硬化性組成物を短時間で効率よく重合硬化させることができることから、活性エネルギー線の照射により重合が促進する光重合開始剤を含有させることが好ましい。
光重合開始剤の具体例としては、例えば、ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、メチルオルトベンゾイルベンゾエイト、4−フェニルベンゾフェノン、t−ブチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2−メチル−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、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(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチ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、メチルベンゾイルホルメート等が挙げられる。
これらは、1種または2種以上を併用して用いることができる。
本発明において、開始剤(C)の含有量は特に限定されないが、成分(A)および(B)の合計量100質量部に対して、0.001〜10質量部の範囲で添加することが好ましい。
この開始剤(C)の添加量は、硬化性の観点から0.001質量部以上であることが好ましく、深部硬化性と難黄変性の観点から10質量部以下であることが好ましい。
さらに、開始剤(C)の添加量は、下限値が0.01質量部であることがより好ましい。また、その上限値は7質量部であることがより好ましい。
さらに、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、性能を損なわない範囲で、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸アミル、4−ジメチルアミノアセトフェノン等の公知の光増感剤を添加することもできる。
また、本発明の組成物には、組成物の貯蔵安定性向上や、硬化物層の変色や変質を避けるために、酸化防止剤や光安定剤を添加することが好ましい。
この具体例としては、例えば、各種市販されている、住友化学(株)製スミライザーBHT、スミライザーS、スミライザーBP−76、スミライザーMDP−S、スミライザーGM、スミライザーBBM−S、スミライザーWX−R、スミライザーNW、スミライザーBP−179、スミライザーBP−101、スミライザーGA−80、スミライザーTNP、スミライザーTPP−R、スミライザーP−16;旭電化工業(株)製アデカスタブAO−20、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−40、アデカスタブAO−50、アデカスタブAO−60AO−70、アデカスタブAO−80、アデカスタブAO−330、アデカスタブPEP−4C、アデカスタブPEP−8、アデカスタブPEP−24G、アデカスタブPEP−36、アデカスタブHP−10、アデカスタブ2112、アデカスタブ260、アデカスタブ522A、アデカスタブ329K、アデカスタブ1500、アデカスタブC、アデカスタブ135A、アデカスタブ3010;チバスペシャリティーケミカルズ(株)製チヌビン770、チヌビン765、チヌビン144、チヌビン622、チヌビン111、チヌビン123、チヌビン292;日立化成工業(株)製ファンクリルFA−711M、FA−712HM等が挙げられる。
これら酸化防止剤や光安定剤の添加量は特に限定されないが、それぞれ成分(A)および(B)の合計量100質量部に対して、0.001〜5質量部の範囲で添加することが好ましく、0.01〜3質量部の範囲がより好ましい。
本発明の組成物の粘度は、塗工方法や得られる硬化物層の厚みに応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
例えば、本発明の組成物をコーティング材として用いる場合、本発明の組成物の粘度は、25℃において50〜10000mPa・sの範囲であることが好ましい。このような粘度範囲であれば、基材上に硬化膜厚が3〜500μmの硬化物層を容易に形成することができる。より好ましくは、100〜8000mPa・sの範囲である。
本発明の物品の硬化物層を形成する場合、例えばスピンコート法、ロールコート法、フローコート法等の公知の方法で、前記本発明の組成物を塗工することができる。
本発明において、硬化物層の厚みの下限値が3μm以上の場合には、物品の表面を十分に保護できる傾向にある。またその上限値が500μm以下であれば、得られる物品の反りを抑制しやすい傾向にある。より好ましくは、30〜300μmの範囲である。
本発明の組成物は、活性エネルギー線を照射することにより、硬化させることができる。
この活性エネルギー線の種類としては、例えばα,βおよびγ線等、公知の活性エネルギー線が挙げられる。
本発明の組成物を硬化させる際の活性エネルギー線を照射する雰囲気下は、空気中でもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガス中でもよい。
本発明の組成物は、硬化収縮率が極めて低く、得られる硬化物の基材および金属に対する密着性に優れる硬化物層を形成できるものである。
そこで、本発明の組成物は、寸法安定性が重要となる光ディスクやフレネルレンズ、プリズムシート等の光学物品用途に特に好適に用いることができる。
その中でも特に光ディスク等精密物品は、読み取りおよび/または書き込みの際にエラーを起こしやすいため、硬化収縮により光ディスク基材の反りが生じないよう、本発明の組成物の硬化収縮率が7.5%未満の組成物を使用することが好ましい。
本発明の組成物の硬化収縮率が7.5%を超えると、得られる硬化物の基材と金属に対する密着性が不良となる傾向にあり、また組成物の硬化時の収縮により基材が大きく反る等の不具合が生じやすくなる傾向にある。
なお、ここでいう硬化収縮率とは、以下の方法により算出した値を意味する。
即ち、20℃における硬化前の液比重(X)と、硬化して得られた硬化物層の20℃における比重(X)をそれぞれ測定し、下記の数式(1)により求めた値を硬化収縮率(%)とする。
硬化収縮率(%)=〔(X−X)/X〕×100 …(1)
次に本発明の組成物の適用可能な基材について、以下に説明する。
基材の材質としては、特に限定されず、例えば、ABS、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状シクロオレフィンポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオキシメチレン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート等、公知のプラスチック;ガラス;セラミックス;木材;金属;等公知の材質が挙げられる。
例えば、光学物品を得る場合には、環状シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の透明プラスチックや、透明ガラス等の材質の基材を用いることができる。
また、該基材の厚みも、特に限定されるものではなく、所望に応じて適宜選択すればよい。
その中でも、本発明の組成物は、特に厚みが薄い基材に被覆する材料として極めて優れた効果を発現するものである。
一般に、基材の反りや変形等は、基材の厚みが薄いほど、組成物の硬化収縮率の影響を受けやすい。しかしながら、本発明の組成物は硬化収縮率が極めて低位であることから、そのような薄い基材であっても、光ディスク等の精密物品として実用可能な反りのない被覆物品を得ることができる。
ここでいう厚みが薄い基材とは、厚みが約3mm以下の基材を意味する。その中でも、本発明の組成物の効果が十分に発現することから、特に1.5mm以下の基材であることが好ましく、1.2mm以下であることがより好ましい。
これら本発明の組成物が適用可能な基材には、用途に応じて前処理を行うことが可能である。可能な表面処理方法としては、紫外線洗浄、脱脂、フレーム処理、金属やセラミックスのスパッタリングまたは蒸着処理、プライマー塗装等が挙げられる。
本発明の組成物を用いれば、精密物品に要求される硬化収縮率が低位で、耐久性と保護性能に優れる硬化物が得られる。そこで、本発明の組成物は、特に光ディスク用として好適に用いることができる。
また、優れた耐久性と保護性能を有することから、特に銀や銀合金等、水や酸素による腐食が生じやすい被膜または基材を保護する金属保護コーティング材としても有用である。
さらに、本発明の組成物は、銀や銀合金等を記録膜として有する貼り合わせ光ディスクを得るのに有用な光ディスク用接着剤としても特に有用である。
以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
なお、実施例中の部は、「質量部」を意味する。
《合成例1》[ウレタンアクリレート(UA1:成分A)の製造]
(1) 5Lの4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート1110g、およびジブチル錫ジラウレート0.5gを仕込んでウオーターバスで内温が70℃になるように加熱した。
(2) エチレンカーボネート、1,6−ヘキサンジオールおよび1,5−ペンタンジオールを原料として、チタン系触媒を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:T5650J、数平均分子量800)2000gを側管付きの保温滴下ロート(60℃保温)に仕込み、この滴下ロート内の液を、上記(1)で調整したフラスコ中の内容物を攪拌しつつ、フラスコ内温を70℃に保ちながら、4時間等速滴下により滴下し、同温度で2時間攪拌して反応させた。
(3) 次いで、フラスコ内容物の温度を50℃に上げ、同温度で1時間攪拌し、別の滴下ロートに仕込んだ2−ヒドロキシエチルアクリレート582gと、2,6−ジ−ターシャリブチル−4−メチルフェノール0.5gおよび、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.5gを均一に混合溶解させた液を、フラスコ内温を75℃に保ちながら、2時間等速滴下により滴下した。その後、フラスコ内容物の温度を75℃に保ち、反応率が99%以上となるまで4時間攪拌して、ウレタンアクリレートUA1を製造した。
なお、ここで反応の終点はイソシアネート価により決定し、具体的には反応率が99%以上になった時点を反応終了とした。
《合成例2》[ウレタンアクリレート(UA2:成分A)の製造]
イソホロンジイソシアネート1110gの代わりに、ビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン1324gを用い、2−ヒドロキシエチルアクリレート582gの代わりに、4−ヒドロキシブチルアクリレート720gを用いる以外は、合成例1と同様にしてUA2を製造した。なお、(3)工程の2時間等速滴下の終了後から、反応率が99%以上となるまで4時間を要した。
《合成例3》[ウレタンアクリレート(UA3:成分A)の製造]
エチレンカーボネート、1,6−ヘキサンジオールおよび1,5−ペンタンジオールを原料として、チタン系触媒を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:T5650J、数平均分子量800)2000gの代わりに、同原料を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:PCDX−02、数平均分子量500)1250gを用いる以外は、合成例1と同様にしてUA3を製造した。なお、(3)工程の2時間等速滴下の終了後から、反応率が99%以上となるまで3.5時間を要した。
《合成例4》[ウレタンアクリレート(UA4:成分A)の製造]
エチレンカーボネート、1,6−ヘキサンジオールおよび1,5−ペンタンジオールを原料として、チタン系触媒を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:T5650J、数平均分子量800)2000gの代わりに、同原料を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:PCDX−01、数平均分子量300)750gを用いる以外は、合成例1と同様にしてUA4を製造した。
なお、(3)工程の2時間等速滴下の終了後から、反応率が99%以上となるまで3時間を要した。
《合成例5》[ウレタンアクリレート(UA5:成分B)の製造]
エチレンカーボネート、1,6−ヘキサンジオールおよび1,5−ペンタンジオールを原料として、チタン系触媒を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:T5650J、数平均分子量800)2000gの代わりに、エチレンカーボネート、1,6−ヘキサンジオールを原料として、鉛系触媒を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名L6001、数平均分子量1000)2500gを用いる以外は、合成例1と同様にしてUA5を製造した。なお、(3)工程の2時間等速滴下の終了後から、反応率が99%以上となるまで6時間を要した。
《合成例6》[ウレタンアクリレート(UA6:成分B)の製造]
エチレンカーボネート、1,6−ヘキサンジオールおよび1,5−ペンタンジオールを原料として、チタン系触媒を用いて合成されたポリカーボネートジオール(旭化成工業(株)製、商品名:T5650J、数平均分子量800)2000gの代わりに、ポリテトラメチレングリコール(n=12、数平均分子量850)2125gを用いる以外は、合成例1と同様にしてUA6を製造した。なお、(3)工程の2時間等速滴下の終了後、反応率が99%以上となるまで4時間を要した。
《合成例7》[エポキシアクリレート(EA1:成分B)の製造]
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、商品名:RE−310S(エポキシ当量180))360部、アクリル酸134部、トリフェニルホスフィン1.49部およびハイドロキノンモノメチルエーテル0.25部を仕込み、95℃で24時間反応させ、エポキシアクリレートEA1を得た。
Figure 2005171154
このようにして合成例1〜7で得られたウレタンアクリレートおよびエポキシアクリレートを用い、以下組成物を調製し、得られた硬化物の評価を行った。
なお、ここでいう反り角とは、光ディスクの半径55mm位置における硬化物層側への半径方向の最大反り角を意味する。また、反り角が負(−)の値の場合は、硬化物層とは反対側に反った場合の最大反り角を意味する。
また、実施例および比較例において得られた組成物および光ディスクの評価方法およびその評価基準は下記の通りである。
〔評価項目および評価方法〕
1.組成物について
<粘度>
得られた組成物について、25℃における粘度をE型粘度計(東機産業(株)製、TVE−20)を用いて測定する。
<硬化収縮率>
硬化前および硬化後の比重を各々測定し、上述した定義に基づいて硬化収縮率を算出した。また、下記基準に基づいて評価する。
○:7.5%未満
×:7.5%以上
2.硬化物層について
<引張弾性率>
得られた硬化性組成物をガラス基材上に塗布し、ランプ高さ10cmのメタルハライドランプ(160W/cm)を用い、積算光量1000mJ/cmのエネルギー量で硬化させて得た100μm厚の硬化物層を得る。これをカッターで基材から剥離して10mm×100mm×100μmの試験片とし、標線間距離を50mmとする以外は、JIS K7127−1989に準拠し、23℃、50%RHの環境下において、引張弾性率(単位:MPa)を測定し、これを塗膜強度の指標とする。
<PC密着性>
耐久性試験1(80℃、85%RH環境下で96時間放置)を行った後の光ディスクを用い、ポリカーボネート樹脂基材上の硬化物層について、JIS K−5400に準拠して碁盤目剥離テスト(セロテープ(登録商標)、ニチバン社製)を行い、硬化物層が剥離しなかった数をもとに下記基準に基づき評価する。
○:100/100〜90/100
△:90/100〜50/100
×:50/100〜0/100
3.光ディスクについて
<反り角>
得られた光ディスクについて、ジャパンイーエム(株)製DLD−3000光ディスク光学機械特性測定装置を用いて、20℃、50%RHの環境下にて、初期の反り角を測定する。
次いで、下記条件で耐久性試験2を行った後、初期反り角と同様にして、再度耐久性試験2後の反り角を測定する。
耐久性試験2の条件:得られた光ディスクを80℃、85%RHの環境下に96時間放置し、さらに、20℃、50%RHの環境下に96時間放置する。
なお、得られた反り角(初期および耐久性試験2後)について、下記基準に基づき評価する。
○:±0.3度以内
×:±0.3度を超える
<銀保護性能>
得られた光ディスクについて、銀反射膜面を顕微鏡で観察し、以下の基準で評価した。
○:初期と変化なし
×:銀表面に白化、黒化、ピンホール等の腐食が発生
[実施例1]
(1)硬化性組成物の調製
成分(A)として合成例1で得られたUA1を35部、成分(B)としてトリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート4.9部、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート30部、ビスフェノールAテトラオキシエチレンジアクリレート10部、テトラヒドロフルフリルアクリレート20部、成分(C)として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン4部および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0.5部を混合溶解し、硬化性組成物を得た。
得られた組成物の粘度は、25℃において550mPa・sであり、淡黄色透明で粘稠な液体であった。
また、得られた硬化性組成物の硬化収縮率は7.0%であり、許容範囲である7.5%以下であった。
(2)硬化物層を有する光ディスクの作製および評価
密着性評価用光ディスクの作製:
帝人化成(株)製パンライトAD9000TG(ポリカーボネート樹脂)を射出成型して得た、直径1.5cmの中心穴を有する透明円盤状基板(直径12cm、板厚1.2mm、反り角0度)上に、前記(1)で得た組成物をスピンコート法にて塗布し、ランプ高さ10cmの高圧水銀ランプ(160W/cm)を用いて紫外線を照射し、積算光量1000mJ/cmのエネルギー量で硬化させて、厚さ50μmの硬化物層を有する光ディスクを得た。
反り角および銀反射膜の保護性能評価用光ディスク(DVD)の作製:
帝人化成(株)製パンライトAD9000TG(ポリカーボネート樹脂)を射出成型して得た、直径1.5cmの中心穴を有する透明円盤状基板(直径12cm、板厚0.6mm、反り角0度)上に、バルザース(株)製スパッタリング装置CDI−900を用い、純度99.9%の銀をスパッタリング法で成膜し、膜厚40nmの銀反射膜からなる記録膜を有する光ディスク用基材を得た。
次に得られた光ディスク用基材の記録膜上の内周縁部に、(1)で得た組成物をディスペンス法によりリング状に塗布した後、その塗布面上に、上記と同様に作製した銀反射膜からなる記録膜を有する光ディスク用基材を、それらの間に気泡が残らないように密着させ、記録膜が互いに対向するように一対の光ディスク用基材を密着させた。
続いて、スピンコーターを用い、その一対の光ディスク基材の間に介在する組成物を全体に広げ、組成物の層(平均膜厚50μm)を形成した。最後に、ランプ高さ10cmのメタルハライドランプ(160W/cm)を用い、積算光量1000mJ/cmのエネルギー量で、記録膜を通して該組成物の層に光を照射し、それを硬化させて、接着剤層(硬化物層)を有する評価用光ディスク(DVD)を作製した。
(実施例2〜5、比較例1〜3)
表1に示す組成とした以外は実施例1と同様にして、組成物を調製した。また、得られた組成物を用い、実施例1と同様にして、密着性評価用光ディスクと反り角および銀反射膜の保護性能評価用光ディスク(DVD)を作製した。
Figure 2005171154
表1中の注1は、組成物の粘度が高すぎて、接着剤層が平均膜厚50μmである光ディスク(DVD)の作製が不可能であり、「評価不能」であったことを示す。
表1中の注2は、硬化物が脆すぎて、引張弾性率測定用のサンプルの作成が不可能であり、「評価不能」であったことを示す。
また、表1中の略号は、以下の通りである。
UA1:合成例1で得られたウレタンアクリレート
UA2:合成例2で得られたウレタンアクリレート
UA3:合成例3で得られたウレタンアクリレート
UA4:合成例4で得られたウレタンアクリレート
UA5:合成例5で得られたウレタンアクリレート
UA6:合成例6で得られたウレタンアクリレート
EA1:合成例7で得られたエポキシアクリレート
ビスコート#540:大坂有機化学工業(株)製ビスフェノールA型エポキシアクリレート
TAIC:トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
TCDA:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート
BPE4:ビスフェノールAテトラオキシエチレンジアクリレート
NPGDA:ネオペンチルグリコールジアクリレート
HDDA:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート
2HPA:2−ヒドロキシプロピルアクリレート
PM2:カヤマーPM−2(商品名、日本化薬(株)製)
PM21:カヤマーPM−21(商品名、日本化薬(株)製)
HCPK:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
TPO: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
HMPP:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン

Claims (6)

  1. 下記(a1)〜(a3)を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)、
    (a1)数平均分子量250〜850のポリカーボネートジオール
    (a2)ジイソシアネート化合物
    (a3)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル
    および前記(A)以外の(メタ)アクリル酸エステル(B)を含有する硬化性組成物。
  2. (a1)が炭素数4〜6のアルカンジオールおよび炭酸エステルを原料とし、チタン化合物をエステル交換反応触媒として合成したポリカーボネートジオールである請求項1記載の硬化性組成物。
  3. (a2)が脂環式ジイソシアネート化合物である請求項1記載の硬化性組成物。
  4. 光ディスク用である請求項1記載の硬化性組成物。
  5. 請求項1記載の硬化性組成物からなる金属保護コーティング材。
  6. 請求項1記載の硬化性組成物からなる光ディスク用接着剤。
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