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JP2008019314A - 紫外線硬化型コート剤組成物 - Google Patents

紫外線硬化型コート剤組成物 Download PDF

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JP2008019314A
JP2008019314A JP2006190670A JP2006190670A JP2008019314A JP 2008019314 A JP2008019314 A JP 2008019314A JP 2006190670 A JP2006190670 A JP 2006190670A JP 2006190670 A JP2006190670 A JP 2006190670A JP 2008019314 A JP2008019314 A JP 2008019314A
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meth
acrylate
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mass
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JP2006190670A
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Natsuki Hamada
夏紀 濱田
Kazunori Ishikawa
和憲 石川
Atsushi Onozato
淳 小野里
Hiroyuki Hosoda
浩之 細田
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

【課題】金属およびプラスチックに対する接着性、意匠性に優れる紫外線硬化型コート剤組成物の提供。
【解決手段】全固形分100質量部中、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または特定の繰り返し単位を有する(メタ)アクリレート重合体(A2)を5〜50質量部と、1分子中に、1個以上のカルボキシ基と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体(B)を5〜50質量部と、1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C)を5〜70質量部と、光重合開始剤(D)を2〜10質量部とを含有する紫外線硬化型コート剤組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、紫外線硬化型コート剤組成物に関する。
アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂のようなプラスチックは、軽量で耐衝撃性、成形加工性に優れ安価であることから、種々の分野で使用されている。
そして、プラスチックの成形品は、その表面を損傷から保護すること等を目的として、塗膜で被覆されているのが一般的である。
例えば、特許文献1には、長期、屋外での使用においても成形品自体の劣化を十分に防止できるとともに、耐傷付き性、塗膜の密着性、耐クラック性等に優れた紫外線照射により硬化可能な被覆用樹脂組成物の提供を目的として、「(a)1分子中にエーテル結合および1〜2個のアクリロイルオキシ基を有し、分子量が130〜700の1〜2官能性単量体10〜70重量%、(b)脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー5〜60重量%、(c)分子量10000〜200000のメチルメタクリレート重合体10〜30重量%、からなる塗膜形成成分を少なくとも含有し、かつ該塗膜成分100重量部に対し、(e)光重合開始剤2〜10重量部、および、(f)紫外線吸収剤2〜20重量部、を必須成分とする紫外線硬化性被覆用樹脂組成物。」が記載されている。
また、特許文献2には、ポリオレフィンの表面に耐摩擦性及び密着性に優れた硬化塗膜を形成せしめるのに用いられるポリオレフィン表面改質用の光硬化性樹脂組成物を目的として、(A)成分:メタクリル酸メチルホモ共重合体、メタクリル酸メチル含有量80重量%以上のメタクリル酸メチル系共重合体、及びメタクリル酸メチル含有量80重量%以上のメタクリル酸メチル系共重合体の側鎖に(メタ)アクリロイル基を導入した変成物より選ばれた少なくとも1種の重合体、(B)成分:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを50重量%以上含有する多官能アクリレート、(C)成分:溶剤、及び(D)成分:光重合開始剤を含有してなり、かつ(A)成分/(B)成分の重量比が0.1〜10の範囲内にあることを特徴とするポリオレフィン表面改質用の光硬化性樹脂組成物が記載されている。
また、特許文献3には、熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる成形品の表面に、密着性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性、外観等に優れたハードコート層を設けた成形品、及びその製造方法を提供することを目的として、「(A)1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能性単量体(a−1)20〜100重量%と、1分子中に1〜2個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する1〜2官能性単量体(a−2)80〜0重量%とからなる単量体混合物10〜90重量部、(B)(メタ)アクリル酸エステル類より選ばれた少なくとも1種の単量体を10重量%以上含有するビニル系単量体の単独重合体または共重合体からなる塗料用樹脂5〜80重量部、及び(C)光重合開始剤0.1〜15重量部からなる紫外線硬化性組成物を硬化させたハードコート層を有する熱可塑性ノルボルネン系樹脂成形品。」が記載されている。
特許文献4には、酸性高温エッチング溶液中でもエステル結合が加水分解し難い光重合性化合物を含有し、高品質のシャドウマスクやリードフレームのように、金属板を腐食してエッチングパターンを形成するものに使用される硬化膜として好適に用いられる紫外線硬化型樹脂組成物を提供することを目的として、化学式1[CH2=CR′COO(CH2CHR″COO)nH]で表される光重合性化合物と、多官能モノマーと、重合開始剤とを少なくとも含有することを特徴とする紫外線硬化型樹脂組成物(化学式1において、nは0〜3、R′、R″はHまたはメチル基である。)が記載されている。
特許文献5には、従来の水溶性樹脂型、または紫外線硬化型の防食裏止め剤よりも、酸エッチング液に対して、優れた耐食性があり、塗布ムラのない均一な塗膜形成性を有し、塗膜構成材料の一部がエッチング液中に溶出せず、高微細加工精度があり、アルカリ液にて容易に剥離可能である金属エッチング防食用の紫外線硬化性組成物の提供を目的として、末端に少なくとも1個のカルボキシル基および少なくとも一個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート化合物(A成分)と、A成分以外の多官能(メタ)アクリレートおよび/または単官能(メタ)アクリレート(B成分)と、特定の構造を有する化合物を含有する光重合開始剤(C成分)とを含有することを特徴とする耐酸性およびアルカリ可溶性である金属エッチング防食用の紫外線硬化性組成物が記載されている。
特開2000−281935号公報 特公平7−91489号公報 特許第3377301号公報 特開2001−354730号公報 特開2002−20411号公報
しかしながら、本発明者は、特許文献1に記載されている組成物は金属との接着性に劣ることを見出した。
また、本発明者は、特許文献2または3に記載されているような、(メタ)アクリレート系重合体を含有する組成物はプラスチックとの接着性に劣ることを見出した。
特許文献1〜5に記載されているような組成物をスピンコートによって基材に塗布する場合、得られる積層体が意匠性に劣ることを見出した。
そこで、本発明は、金属およびプラスチックに対する接着性、意匠性に優れる紫外線硬化型コート剤組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、特定の樹脂および/または(メタ)アクリレート重合体と、特定の単量体とを特定の量比で含有する組成物が、金属およびプラスチックに対する接着性、意匠性に優れる紫外線硬化型コート剤組成物となりうることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記(1)〜(9)を提供する。
(1) 全固形分100質量部中、
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または下記式(1)で表される繰り返し単位を有する(メタ)アクリレート重合体(A2)を5〜50質量部と、
1分子中に、1個以上のカルボキシ基と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体(B)を5〜50質量部と、
1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C)を5〜70質量部と、
光重合開始剤(D)を2〜10質量部とを含有する紫外線硬化型コート剤組成物。
Figure 2008019314

(式中、Rは、水素原子またはメチル基である。)
(2) 前記熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)の分子量が、3,000〜100,000である上記(1)に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
(3) 前記(メタ)アクリレート重合体(A2)の分子量が、10,000〜300,000である上記(1)または(2)に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
(4) 前記単量体(B)が、下記式(2)で表される化合物である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
Figure 2008019314

(式中、nは、0〜1の整数である。)
(5) 前記単量体(C)が、下記式(3)で表される化合物である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
Figure 2008019314
(6) さらに、メチルメタクリレート重合体(A3)を含有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
(7) 前記メチルメタクリレート重合体(A3)の分子量が、10,000〜300,000である上記(6)に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
(8) さらに、ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)を含有する上記(1)〜(7)のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
(9) 前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)の量が、全固形分100質量部中、5〜50質量部である上記(8)に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、金属およびプラスチックに対する接着性、意匠性に優れる。
本発明について以下詳細に説明する。
本発明は、
全固形分100質量部中、
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または下記式(1)で表される繰り返し単位を有する(メタ)アクリレート重合体(A2)を5〜50質量部と、
1分子中に、1個以上のカルボキシ基と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体(B)を5〜50質量部と、
1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C)を5〜70質量部と、
光重合開始剤(D)を2〜10質量部とを含有する紫外線硬化型コート剤組成物である。
Figure 2008019314
式中、Rは、水素原子またはメチル基である。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または(メタ)アクリレート重合体(A2)を造膜成分として含有する。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)について以下に説明する。
熱可塑性ポリウレタン樹脂とは、ポリオール化合物を含む活性水素含有化合物と、ポリイソシアネート化合物とを、イソシアネート基(NCO基)と活性水素とのモル比が1/1程度になるように混合し、反応させて得られる線状の重合体である。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)を含有する場合、粘度が高く、造膜性に優れる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)を製造する際に使用するポリイソシアネート化合物は、分子内にイソシアネート基を2個以上有する化合物であれば特に限定されない。
具体例としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4′−MDI)、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4′−MDI)、1,4−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)などの芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアナートメチル(NBDI)などの脂肪族ポリイソシアネート;トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、H6XDI(水添XDI)、H12MDI(水添MDI)、H6TDI(水添TDI)などの脂環式ポリイソシアネート;ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートなどのポリイソシアネート化合物;これらのイソシアネート化合物のカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアネート化合物のイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが挙げられる。
なかでも、造膜性に優れ、意匠性により優れるという観点から、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートが好ましい。
ポリイソシアネート化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
なお、分子内にNCO基を1個のみ有するモノイソシアネート化合物も、ジイソシアネート化合物等と混合することにより用いることができる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)を製造する際に使用されるポリオール化合物は、ヒドロキシ基(OH基)を2個以上有する化合物であれば、その分子量および骨格等は特に限定されない。
例えば、低分子多価アルコール類、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、その他のポリオール、およびこれらの混合ポリオールが挙げられる。
ポリオール化合物としての低分子多価アルコール類は、特に限定されない。例えば、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール、プロピレングリコール(PG)、ジプロピレングリコール、(1,3−または1,4−)ブタンジオール、ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロパン(TMP)、1,2,5−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトールなどの低分子ポリオール;ソルビトールなどの糖類が挙げられる。
ポリオール化合物としてのポリカーボネートポリオールは、特に制限されない。
例えば、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオールのようなアルコール類と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートのようなジアルキルカーボネートとを触媒の存在下でエステル交換反応させることによって得られるものが挙げられる。
ポリオール化合物としてのポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールは、通常、低分子多価アルコール類から導かれるものが挙げられる。低分子多価アルコール類は、芳香族ジオール類から導かれるものであるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
芳香族ジオール類としては、例えば、キシリレングリコール、1,4−ベンゼンジメタノール、スチレングリコール、4,4′−ジヒドロキシエチルフェノール;下記に示すようなビスフェノールA構造(4,4′−ジヒドロキシフェニルプロパン)、ビスフェノールF構造(4,4′−ジヒドロキシフェニルメタン)、臭素化ビスフェノールA構造、水添ビスフェノールA構造、ビスフェノールS構造、ビスフェノールAF構造のビスフェノール骨格を有するものが挙げられる。
Figure 2008019314
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、低分子多価アルコール類および/または芳香族ジオール類に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド(テトラメチレンオキサイド)等のアルキレンオキサイドおよびスチレンオキサイド等から選ばれる少なくとも1種を付加させて得られるポリオールが挙げられる。
ポリエーテルポリオールの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール(PPG)、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)、ソルビトール系ポリオール等が挙げられる。
また、ビスフェノール骨格を有するポリエーテルポリオールの具体例としては、例えば、ビスフェノールA(4,4′−ジヒドロキシフェニルプロパン)に、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加させて得られるポリエーテルポリオールが挙げられる。
ポリオール化合物としてのポリエステルポリオールは、例えば、低分子多価アルコール類および/または芳香族ジオール類と、多塩基性カルボン酸との縮合物(縮合系ポリエステルポリオール);ラクトン系ポリオール;ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
縮合系ポリエステルポリオールを製造する際に使用される多塩基性カルボン酸としては、例えば、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、他の低分子カルボン酸、オリゴマー酸、ヒマシ油、ヒマシ油とエチレングリコールとの反応生成物等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
ラクトン系ポリオールとしては、例えば、プロピオンラクトン、バレロラクトン等の開環重合体等が挙げられる。
また、ビスフェノール骨格を有するポリエステルポリオールとしては、低分子多価アルコール類に代えて、または低分子多価アルコール類とともに、ビスフェノール骨格を有するジオールを用いて得られる縮合系ポリエステルポリオールが挙げられる。具体的には、例えば、ビスフェノールAとヒマシ油とから得られるポリエステルポリオール、ビスフェノールAとヒマシ油とエチレングリコールとプロピレングリコールとから得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。
その他のポリオール化合物としては、例えば、アクリルポリオール;ポリブタジエンポリオール;水素添加されたポリブタジエンポリオール等の炭素−炭素結合を主鎖骨格に有するポリマーポリオールが挙げられる。
ポリオール化合物は、造膜性に優れ、意匠性により優れるという観点から、ポリエステルポリオールであるのが、好ましい。
ポリオール化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
ポリイソシアネート化合物に反応させる活性水素含有化合物として、ポリオール化合物のほかにアミン化合物を併用することができる。
アミン化合物としては、例えば、アミン類、アルカノールアミン類が挙げられる。
アミン類としては、例えば、キシリレンジアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミンが挙げられる。
アルカノールアミン類としては、例えば、エタノールアミン、プロパノールアミン等が挙げられる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)は、造膜性に優れ、組成物の粘度を高くし、意匠性により優れるという観点から、ポリエステルポリオールとイソホロンジイソシアネートとを反応させることによって得られるものが好ましい。
本発明において、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)は、造膜性に優れ、組成物の粘度を高くし、意匠性により優れるという観点から、その数平均分子量が、3,000〜100,000であるのが好ましく、10,000〜40,000であるのがより好ましい。
また、熱可塑性ポリウレタン(A1)は、造膜性に優れ、組成物の粘度を高くし、意匠性により優れるという観点から、測定方法としてE型粘度計によって測定された粘度(本明細書において、粘度の測定方法は以下同様である。)が、5〜100mPa・sであるのが好ましく、10〜50mPa・sであるのがより好ましい。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)は市販品を使用することができる。熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)の市販品としては、例えば、住友バイエルウレタン社製のSBUラッカー0866、デスモコール400、デスモコール500、大日本インキ社製のパンデックスT5205が挙げられる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)の量は、造膜性に優れ、組成物の粘度を高くし、意匠性により優れるという観点から、組成物中の全固形分100質量部中、5〜30質量部であるのが好ましく、10〜20質量部であるのがより好ましい。
(メタ)アクリレート重合体(A2)について以下に説明する。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物に含有される(メタ)アクリレート重合体(A2)は、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するものである。
Figure 2008019314
式中、Rは、水素原子またはメチル基である。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートであることを意味する。
また、本明細書において、(メタ)アクリロイルオキシ基は、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であることを意味する。1分子中に含まれる(メタ)アクリロイルオキシ基が2個以上である場合、(メタ)アクリロイルオキシ基は同じでもよく異なっていてもよい。
本明細書において、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸であることを意味する。
(メタ)アクリレート重合体(A2)は、式(1)で表される繰り返し単位を有するものであれば特に制限されない。
また、(メタ)アクリレート重合体(A2)は、その製造について制限されない。例えば、下記式(4)で表される2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを溶媒中、重合開始剤および連鎖移動剤を用いて重合させることによって得ることができる。
式(4)で表される2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートが重合することによって、式(1)で表される繰り返し単位となる。
Figure 2008019314
式中、Rは、水素原子またはメチル基である。
(メタ)アクリレート重合体(A2)を製造する際に使用することができる(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレートが挙げられる。
なかでも、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートが好ましく、メチルメタクリレートおよびブチルメタクリレートであるのがより好ましい。
式(4)で表される2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸アルキルエステルとのモル比(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸アルキルエステル)は、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、10/1〜1/10であるのが好ましく、5/1〜1/5であるのがより好ましい。
また、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしてメチルメタクリレートおよびブチルアクリレートを使用する場合、式(4)で表される2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートとメチルメタクリレートおよびブチルアクリレートとのモル比[2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート/(メチルメタクリレート+ブチルアクリレート)]は、式(4)で表される2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸アルキルエステルとのモル比と同様であり、ブチルアクリレートとメチルメタクリレートのモル比(ブチルアクリレート/メチルメタクリレート)は、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、10/1〜1/10であるのが好ましく、5/1〜1/5であるのがより好ましい。
重合開始剤は、(メタ)アクリレート重合体を製造する際に使用できるものであれば特に制限されない。例えば、α,α′−アゾビスイソブチロニトリル、ジ−t−ブチルパーオキサイドが挙げられる。
重合開始剤の量は、(メタ)アクリレート重合体(A2)を製造する際に使用するモノマー全量100質量部に対して、0.1〜5質量部であるのが好ましく、0.5〜3質量部であるのがより好ましい。
連鎖移動剤は、(メタ)アクリレート重合体を製造する際に使用できるものであれば特に制限されない。例えば、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカタンが挙げられる。
連鎖移動剤の量は、(メタ)アクリレート重合体(A2)を製造する際に使用するモノマー全量100質量部に対して、0.1〜5質量部であるのが好ましく、0.5〜3質量部であるのがより好ましい。
溶媒は、(メタ)アクリレート重合体を製造する際に使用できるものであれば特に制限されない。例えば、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、酢酸ブチルが挙げられる。
溶媒の量は、(メタ)アクリレート重合体(A2)を製造する際に使用するモノマー全量100質量部に対して、100〜500質量部であるのが好ましく、200〜400質量部であるのがより好ましい。
(メタ)アクリレート重合体(A2)を製造する際の反応温度は、50〜100℃であるのが好ましく、60〜80℃であるのがより好ましい。
(メタ)アクリレート重合体(A2)の調製は、例えば、窒素ガスやアルゴンのような不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
本発明において、(メタ)アクリレート重合体(A2)は、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、1分子中に式(1)で表される繰り返し単位を、使用される(メタ)アクリレート系モノマーの全量100質量部中、5〜30モル%有するのが好ましく、10〜20モル%有するのがより好ましい。
(メタ)アクリレート重合体(A2)が式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を有する場合、式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を使用される(メタ)アクリレート系モノマーの全量100質量部中、5〜30モル%有するのが好ましく、10〜20モル%有するのがより好ましい。
また、(メタ)アクリレート重合体(A2)は、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、その数平均分子量が、10,000〜300,000であるのが好ましく、20,000〜100,000であるのがより好ましい。
(メタ)アクリレート重合体(A2)の量は、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、全固形分100質量部中、5〜50質量部であるのが好ましく、10〜40質量部であるのがより好ましい。
造膜成分として、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)と(メタ)アクリレート重合体(A2)とを併用する場合、組成物の粘度を高くし、組成物の垂れが生じ難く、意匠性、接着性により優れる。
本発明において、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または(メタ)アクリレート重合体(A2)の量は、組成物中の全固形分100質量部中、5〜50質量部である。
なかでも、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または(メタ)アクリレート重合体(A2)の量は、組成物の粘度を高くし、意匠性、接着性により優れるという観点から、組成物中の全固形分100質量部中、5〜50質量部であるのが好ましく、10〜40質量部であるのがより好ましい。
造膜成分として、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)と(メタ)アクリレート重合体(A2)とを併用する場合、組成物の粘度を高くし、組成物の垂れが生じ難く、意匠性、接着性により優れるという観点から、熱可塑性ポリポリウレタン樹脂(A1)と(メタ)アクリレート重合体(A2)との質量比(熱可塑性ポリポリウレタン樹脂(A1)/(メタ)アクリレート重合体(A2))は、1/10〜1/1であるのが好ましく、1/5〜1/2であるのがより好ましい。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、さらに、造膜成分として、メチルメタクリレート重合体(A3)を含有することができる。このような場合、耐傷性に優れ、接着性により優れる。
メチルメタクリレート重合体(A3)について以下に説明する。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物がさらに含有することができるメチルメタクリレート重合体(A3)は、メタクリル酸メチルエステルのホモポリマーであれば特に制限されない。
なかでも、造膜性に優れ、塗布した際に垂れにくい組成物となりうるという観点から、メチルメタクリレート重合体(A3)の数平均分子量は、10,000以上であるのが好ましい。
また、得られる組成物がスプレーで塗布しやすく、意匠性により優れるという観点から、メチルメタクリレート重合体(A3)の数平均分子量は、300,000以下であるのが好ましい。
また、造膜性に優れ、塗布した際に垂れにくくスプレーで塗布しやすい組成物となり、意匠性により優れるという観点から、メチルメタクリレート重合体(A3)の数平均分子量は、10,000〜300,000であるのが好ましく、50,000〜150,000であるのがより好ましい。
メチルメタクリレート重合体(A3)は、その製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
また、メチルメタクリレート重合体(A3)は、市販品を使用することができる。メチルメタクリレート重合体(A3)の市販品としては、例えば、商品名デルペット60N、デルペット80N(どちらも旭化成ケミカルズ社製)が挙げられる。
本願発明においては、メチルメタクリレート重合体(A3)として市販品を使用することができるのでメチルメタクリレート重合体を重合する必要がなく、組成物の製造を簡便に行うことができる。
本発明において、メチルメタクリレート重合体(A3)の量は、接着性、意匠性により優れ、粘度が低くスプレー塗布性に優れ、塗料がタレにくいという観点から、全固形分100質量部中、5〜20質量部であるのが好ましく、10〜15質量部であるのがより好ましい。
単量体(B)について以下に説明する。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物に含有される単量体(B)は、1分子中に、1個以上のカルボキシ基と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有するものである。
単量体(B)は、1分子中に、1個以上のカルボキシ基(−COOH)と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基(CH2=CR−COO−、R:Hまたは−CH3)とを有するものであれば特に制限されない。
単量体(B)は、末端にカルボキシ基を有するのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
カルボキシ基の数は、接着性により優れ、樹脂との相溶性に優れるという観点から、単量体(B)中、1〜3個であるのが好ましい。
単量体(B)1分子中の(メタ)アクリロイルオキシ基の数は、1個以上である。
単量体(B)1分子中の(メタ)アクリロイルオキシ基の数は、接着性、意匠性により優れるという観点から、1〜2個であるのが好ましい。以下、1分子中に、1個以上のカルボキシ基と1〜2個の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体を、「単量体(B−1)」ということがある。
また、単量体(B)1分子中の(メタ)アクリロイルオキシ基の数は、接着性、塗膜の硬度の観点から、3〜6個であるのが好ましい。以下、1分子中に、1個以上のカルボキシ基と3個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体を、「単量体(B−2)」ということがある。
本発明において、単量体(B)は、接着性、意匠性により優れるという観点から、単量体(B−1)および/または単量体(B−2)であるのが好ましい。
単量体(B−1)としては、例えば、ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応生成物、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸ダイマーが挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応は、特に制限されず、例えば、従来公知の方法が挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応の際に使用される多塩基酸およびその無水物としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、グルタル酸、スベリン酸、マロン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水マレイン酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸など、およびそれらの混合物が挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応の際に使用されるヒドロキシ(メタ)アクリレートとしては、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、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレートなど、およびそれらの混合物が挙げられる。
多塩基酸および/またはその酸無水物とヒドロキシ(メタ)アクリレートとの反応によって得られる単量体(B−1)としては、例えば、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートと無水テトラヒドロフタル酸より合成した2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルモノテトラヒドロフタレートなどが挙げられる。
単量体(B−1)としてのω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートは、市販品として入手することができる。このような市販品としては、例えば、東亞合成社製のM−5400が挙げられる。
また、単量体(B−1)としては、例えば、下記式(2)、式(5)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2008019314
式(2)中、nは、0〜10の整数である。
このような範囲の場合、カルボン酸価が大きくなるため、接着性により優れる。
nは、接着性にさらに優れるという観点から、0〜1であるのが好ましい。
なお、式(2)中のnが0の場合、式(2)で表される化合物は、アクリル酸である。アクリル酸は1分子中に1個のカルボキシ基と1個のアクリロイルオキシ基を有するので、本明細書において、アクリル酸は、式(2)で表される化合物に含まれるものとする。
単量体(B−1)は、接着性、原料の調達の容易さの観点から、式(2)、式(5)で表される化合物であるのが好ましく、式(2)で表される化合物であるのがより好ましい。
式(2)で表されnが0である化合物(アクリル酸)と式(2)で表されnが1である化合物との混合物は、市販品として入手することができる。このような市販品としては、例えば、東亞合成社製のM−5600が挙げられる。
式(5)で表される化合物は、市販品として入手することができる。このような市販品としては、例えば、東亞合成社製のM−5400、共栄社化学社製のHOA−MPLが挙げられる。
単量体(B−1)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
2種以上の単量体(B−1)の組合せとしては、例えば、アクリル酸と式(2)で表されnが1である場合の化合物との組合せが挙げられる。
2種以上の単量体(B−1)の組合せは、接着性、原料調達の容易さの観点から、式(2)で表されnが0である化合物(アクリル酸)と式(2)で表されnが1である化合物との組合せが好ましい。
単量体(B−2)としては、例えば、ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応生成物が挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応は、特に制限されず、例えば、従来公知の方法が挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応の際に使用される多塩基酸およびその無水物は、上記と同義である。
ヒドロキシ(メタ)アクリレートと多塩基酸および/またはその酸無水物との反応の際に使用されるヒドロキシ(メタ)アクリレートは、上記と同義である。
単量体(B−2)としては、例えば、下記式(6)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2008019314
単量体(B−2)は市販品を使用することができる。単量体(B−2)の市販品としては、例えば、商品名:NKエステルCBX−1(新中村化学工業社製)が挙げられる。
単量体(B−2)は、接着性、樹脂との相溶性、原料調達の容易さの観点から、式(6)で表される化合物、およびその水素添加物であるのが好ましい。
単量体(B)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明において、単量体(B)の量は、全固形分100質量部中、5〜50質量部である。
なかでも、単量体(B)の量は、接着性、意匠性により優れるという観点から、全固形分100質量部中、5〜50質量部であるのが好ましく、10〜30質量部であるのがより好ましい。
単量体(C)について以下に説明する。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物に含有される単量体(C)は、1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するものである。
単量体(C)は、1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するものであれば特に制限されない。例えば、1分子中に1〜2個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−1)、3個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−2)、4個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−3)、5個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−4)が挙げられる。
単量体(C−1)は、1分子中に1個または2個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物であれば特に制限されない。
例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソアミルアクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n−ノニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、2−ジシクロペンテノキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、その水素添加物、イソボニル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシプロピル(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、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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン等の1官能性の(メタ)アクリレートモノマー;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ヘプタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2−ブチン−1,4−ジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサン−1,4−ジメタノールジ(メタ)アクリレート、水素化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルジ(メタ)アクリレート、その水素添加物、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス−(4−(メタ)アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−(メタ)アクリロキシ(2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル)プロパン、ビス−(2−メタアクリロイルオキシエチル)フタレート等の2官能性(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。
低粘性、硬化性の観点から、長鎖脂肪族1〜2官能モノマー、脂環式1〜2官能モノマーが好ましい。
長鎖脂肪族1官能モノマーとしては、例えば、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが挙げられる。
長鎖脂肪族2官能モノマーとしては、例えば、下記式(7)で表される1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
脂環式1官能モノマーとしては、例えば、トリシクロデカニルアクリレート、その水素添加物、シクロヘキシルアクリレート、下記式(8)で表されるイソボロニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、2−ジシクロペンテノキシエチルアクリレートが挙げられる。
脂環式2官能モノマーとしては、例えば、トリシクロデカニルジアクリレート、その水素添加物、下記式(3)で表されるジシクロペンタニルジアクリレート、イソボルニルジアクリレート、水素化ビスフェノールAジアクリレート、シクロヘキサン−1,4−ジメタノールジアクリレートが挙げられる。
Figure 2008019314
なかでも、低粘度、基材との接着性、耐溶媒性の観点から、式(3)で表されるジシクロペンタニルジアクリレート、式(7)で表される1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、式(8)で表されるイソボロニルアクリレートが好ましく、式(3)で表されるジシクロペンタニルジアクリレートがより好ましい。
式(3)で表される化合物の市販品としては、例えば、新中村化学工業社製のNKエステルA−DCP、ライトアクリレートDCP−A(共栄社化学社製)、Ebecryl IRR214−K(ダイセルサイテック社製)が挙げられる。
式(7)で表される化合物の市販品としては、例えば、新中村化学工業社製のNKエステルA−HD−N、ライトアクリレート1.6HX−A(共栄社化学社製)、Ebecryl HDODA(ダイセルサイテック社製)が挙げられる。
式(8)で表される化合物の市販品としては、例えば、新中村化学工業社製のNKエステルA−IBが挙げられる。
1分子中に3個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−2)としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが挙げられる。
1分子中に4個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−3)としては、例えば、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テトラ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが挙げられる。
1分子中に5個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C−4)としては、例えば、下記式(7)で表される化合物、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、速硬化性、塗膜の硬度、耐水性、耐溶媒性、耐薬品性の観点から、下記式(9)で表されるトリメチロールプロパントリアクリレート、下記式(10)で表されるペンタエリスリトールテトラアクリレート、下記式(11)で表される化合物、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが好ましい。
式(9)で表されるトリメチロールプロパントリアクリレートの市販品としては、例えば、M−309(東亞合成社製)、ライトアクリレートTMP−A(共栄社化学社製)、Ebecryl TEMPT(ダイセルサイテック社製)、NKエステル A−TMPT(新中村化学工業社製)が挙げられる。
式(10)で表されるペンタエリスリトールテトラアクリレートとしては、例えば、M−450(東亞合成社製)、ライトアクリレートPE−4A(共栄社化学社製)、Ebecryl PETAK(ダイセルサイテック社製)、NKエステル ATMMT(新中村化学工業社製)が挙げられる。
式(11)で表されるジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含む市販品としては、例えば、M−402(東亞合成社製)、ライトアクリレートDPE−6A(共栄社化学社製)、Ebecryl DDHA(ダイセルサイテック社製)、NKエステル A−PPH(新中村化学工業社製)が挙げられる。
Figure 2008019314
単量体(C)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
なかでも、樹脂との相溶性という観点から、単量体(C−1)と、単量体(C−2)、単量体(C−3)、単量体(C−4)および単量体(C−5)からなる群から選ばれる少なくとも1種との組合せが好ましい。
このような組合せとしては、例えば、式(3)で表されるジシクロペンタニルジアクリレート、式(7)で表される1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートおよび式(8)で表されるイソボロニルアクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種と、式(9)で表されるトリメチロールプロパントリアクリレート、式(10)で表されるペンタエリスリトールテトラアクリレート、式(11)で表される化合物およびジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種との組合せが挙げられる。
本発明において、単量体(C)の量は、全固形分100質量部中、5〜70質量部である。
なかでも、単量体(C)の量は、硬化性、塗膜の硬さ、耐水性、耐溶媒性、耐薬品性の観点から、全固形分100質量部中、10〜50質量部であるのが好ましく、20〜40質量部であるのがより好ましい。
光重合開始剤(D)について以下に説明する。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物に含有される光重合開始剤(D)は、紫外線硬化型コート剤組成物に使用することができるものであれば特に制限されない。
例えば、アセトフェノン系化合物、ベンゾインエーテル系化合物、ベンゾフェノン系化合物のようなカルボニル化合物、硫黄化合物、アゾ化合物、パーオキサイド化合物、ホスフィンオキサイド系化合物などが挙げられる。
具体的には例えば、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、ベンゾインイソプロピルエーテル、アセトイン、ブチロイン、トルオイン、ベンジル、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、4,4′−ビス(ジメチルアミノベンゾフェノン)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、下記式(12)で表される1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロ等のアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド等のパーオキサイド化合物が挙げられる。
Figure 2008019314
なかでも、光安定性、光開裂の高効率性、表面硬化性、樹脂との相溶性、低揮発、低臭気という観点から、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オンが好ましい。
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの市販品としては、例えば、イルガキュア184(チバスペシャリティケミカルズ社製)が挙げられる。
光重合開始剤(D)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明において、光重合開始剤(D)の量は、全固形分100質量部中、2〜10質量部である。
なかでも、光重合開始剤(D)の量は、硬化速度、塗膜の硬度という観点から、全固形分100質量部中、3〜7質量部であるのが好ましい。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、組成物の粘度を高くし、得られる硬化物が柔軟性に優れるという観点から、さらに、ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)を含有するのが好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)は、ウレタン結合および(メタ)アクリロイルオキシ基を有するものであれば特に制限されない。例えば、末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を有し、骨格内にウレタン結合を有するものが挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)は、その製造について特に制限されず、例えば、ポリイソシアネート化合物と、ヒドロキシ基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有するヒドロキシ基含有化合物とを反応させることによって製造することができる。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)を製造する際に使用されるポリイソシアネート化合物は、特に制限されない。例えば、上記と同義のものが挙げられる。
なかでも、樹脂と相溶性の観点から、脂肪族ポリイソシアネート化合物が好ましい態様の1つとして挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)を製造する際に使用される脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルジイソシアネートが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物として、ウレタンプレポリマーを使用することができる。ウレタンプレポリマーは、特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)を製造する際に使用されるヒドロキシ基含有化合物としては、例えば、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタグリセロールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物とヒドロキシ基含有化合物との反応は、特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)は、塗膜の柔軟性を高くし、組成物の粘度を高くするという観点から、二官能以上のイソシアネートとヒドロキシ基を有するアクリレートとを反応させることによって得られるものが好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)は、塗膜の柔軟性を高くし、組成物の粘度を高くするという観点から、(メタ)アクリロイルオキシ基を5〜10個有するのが好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)は、その数平均分子量が、塗膜の柔軟性を高くし、組成物の粘度を高くするという観点から、1,000〜5,000であるのが好ましく、2,000〜3,000であるのがより好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)、その粘度が、1,000〜100,000mPa・sであるのが好ましく、10,000〜50,000mPa・sであるのがより好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)の量は、塗膜の柔軟性を高くし、組成物の粘度を高くするという観点から、全固形分100質量部中、5〜50質量部であるのが好ましく、10〜20質量部であるのがより好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)は、市販品を使用することができる。ウレタン(メタ)アクリレート化合物の市販品としては、例えば、NKオリゴUA−1100(新中村化学工業社製)が挙げられる。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記の成分のほかに、必要に応じ種々の添加剤、例えば、充填剤、老化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、分散剤、酸化防止剤、消泡剤、レベリング剤、艶消し剤、光安定剤(例えば、ヒンダードアミン系化合物等)、染料、顔料、溶剤を含有することができる。
充填剤としては、例えば、ろう石クレー、カオリンクレー、焼成クレー;ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ;けいそう土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛;カーボンブラック等の有機または無機充填剤;これらの脂肪酸、樹脂酸、脂肪酸エステル処理物、脂肪酸エステルウレタン化合物処理物が挙げられる。
老化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)が挙げられる。
帯電防止剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体等の親水性化合物が挙げられる。
難燃剤としては、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイド−ポリエーテル、臭素化ポリエーテルが挙げられる。
接着性付与剤としては、例えば、テルペン樹脂、フェノール樹脂、テルペン−フェノール樹脂、ロジン樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、塗布作業性および塗布塗膜のより優れる意匠性(平滑性、均一性)並びに硬化塗膜の基材に体する接着性により優れることなどから、溶剤を用いて組成物の粘度を調製することができる。
溶剤としては、例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチルが挙げられる。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、その製造について特に制限されない。例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または(メタ)アクリレート重合体(A2)と、単量体(B)と、単量体(C)と、必要に応じて使用することができる、メチルメタクリレート重合体(A3)とウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)と添加剤とを、均一となるように混合し、ここに光重合開始剤(D)を加え、さらに撹拌して混合することによって均一化し製造することができる。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物は、意匠性により優れるという観点から、その粘度が、5〜100mPa・sであるのが好ましく、10〜50mPa・sであるのがより好ましい。
本発明の紫外線硬化型コート剤組成物(以下、これを「本発明の組成物」ということがある。)を使用する方法としては、例えば、本発明の組成物をプラスチックに塗布する塗布工程と、プラスチックに塗布された本発明の組成物を紫外線によって硬化させ、本発明の組成物をアンダーコートとする硬化工程と、アンダーコートの上に金属蒸着または金属を含有する塗料の塗布を行って、金属層配置工程とを具備するものが挙げられる。
まず、塗布工程において、本発明の組成物をプラスチックに塗布する。
本発明の組成物は、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチックを問わず種々のプラスチック基材に適用することができる。具体的には例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アセテート樹脂、ABS樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂が挙げられる。
本発明の組成物をプラスチックに塗布する方法としては、特に限定がなく、はけ塗り、流し塗り、浸漬塗り、スプレー塗り、スピンコートなど、公知の塗布方法が採用できる。
本発明の組成物は粘度が適正で造膜性に優れるので、スピンコートで塗布するのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
本発明の組成物のプラスチックへの塗布量としては、硬化時の塗膜の膜厚が1〜30μmとなるようにするのが好ましい。硬化塗膜の膜厚が1μm以上の場合、特に基材であるプラスチックの表面劣化の防止効果に優れ、30μm以下の場合、基材との接着性により優れ、クラックの発生を防ぐことができる。
塗布工程後、硬化工程において、プラスチックに塗布された本発明の組成物を紫外線によって硬化させ、本発明の組成物をプラスチック上に接着したアンダーコートとする。
本発明の組成物を硬化させる際に使用する紫外線の照射量としては、速硬化性、作業性の観点から、500〜3000mJ/cm2が好ましい。
紫外線を照射するために使用する装置は特に制限されない。例えば、日本電池社製のGS UV SYSTEMが挙げられる。
本発明の組成物を紫外線照射により硬化させる際の温度は、20〜80℃であるのが好ましい。
また、紫外線照射による硬化の前に、30〜80℃の条件下でプラスチックに塗布された本発明の組成物を予め熱風乾燥させるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
熱風乾燥は、50℃の条件下で3分間程度行うのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
硬化工程後、金属層配置工程において、アンダーコートの上に金属蒸着または金属を含有する塗料の塗布を行う。
金属蒸着において使用される金属は、特に制限されない。例えば、Snが挙げられる。
金属蒸着の方法は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
金属配置工程において使用することができる塗料は、金属を含有するものであれば特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。また、金属を含有しない塗料を使用することもできる。
金属配置工程後、プラスチックの上にアンダーコートを有し、アンダーコートの上に金属層を有する積層体を得ることができる。
金属工程後、さらに、金属層の上にトップコート剤を塗布することができる。
トップコート剤は特に制限されない。トップコート剤の塗布の方法は、上記と同義である。
プラスチックの上にアンダーコートを有し、アンダーコートの上に金属層を有し、金属層の上にトップコートを有する積層体は、例えば、各種の電気・電子機器、通信機器(例えば、携帯電話)等の外枠、電磁波シールドとして使用することができる。
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
1.(メタ)アクリレート重合体の調製
2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート10質量部(M−5700、東亞合成社製)と、ブチルメタクリレート5質量部(商品名ライトエステルNB、共栄社化学社製)と、メチルメタクリレート5質量部(商品名ライトエステルM、共栄社化学社製)と、溶媒としてMEKを46.6質量部(関東化学社製)とを容器に入れ、ここに重合開始剤としてα,α′−アゾビスイソブチロニトリルを0.2質量部(関東化学社製)加えて混合物とし、混合物を撹拌しながら80℃の条件下で12時間重合させて、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレートからなる繰り返し単位を有するアクリレート重合体を得た。
得られたアクリレート重合体は、固形分が30質量%であり、GPCによって測定された数平均分子量が約70,000であり、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレートの含有量が全固形分中50%であった。
得られたアクリレート重合体を、実施例において(メタ)アクリレート重合体A2として用いた。
2.評価方法
組成物の接着性および意匠性は以下の方法で評価した。結果を第1表に示す。
(1)接着性
接着性の評価は、碁盤目テープはく離試験によって行った。
具体的には、まず、得られた各組成物を、縦10cm、横10cmのABS樹脂(サイコラック、UMG ABS社製。以下同様。)の中心部に、得られた各組成物をスプレーで塗布して(スプレー塗布量:1.0g/秒、スプレー塗布時間:2.0秒)、組成物が塗布されたABS樹脂をスピンコーターを用いて1分当たり200回の回転速度で10秒間回転させることによって、組成物をスピンコートし、スピンコートされたABS樹脂を50℃の条件下で3分間熱風乾燥させた後、スピンコートされたABS樹脂を日本電池社製のGS UV SYSTEMで積算光量が1200mJとなるように紫外線を照射して組成物を硬化させ、接着性を評価する試験体とした。
次に、得られた試験体に、1mmの基盤目100個(10×10)を作り、基盤目上にセロハン粘着テープ(幅18mm)を完全に付着させ、直ちにテープの一端をABS樹脂に対して直角に保ちながら瞬間的に引き離し、完全に剥がれないで残った基盤目の数を調べた。
接着性の評価基準としては、完全に剥がれないで残った基盤目数が100、即ち、全く剥がれなかったものが最も好ましく、90以上であれば実用レベルである。
(2)意匠性
縦10cm、横10cmのABS樹脂の中心部に得られた各組成物をスプレーで塗布して(スプレー塗布量:1.0g/秒、スプレー塗布時間:2.0秒)、組成物が塗布されたABS樹脂をスピンコーターを用いて1分当たり200回の回転速度で10秒間回転させることによって、組成物をスピンコートして、サンプルを得た。
回転を停止し、スピンコートされた面に対して斜め45°の角度からサンプルを肉眼で観察した。
意匠性の評価基準は、塗布面が平滑であるものを「○」とし、わずかに凹凸が見られるものを「△」とし、塗布面にしわが目立つものを「×」とした。
3.組成物の調製
(実施例1〜13、比較例1〜6)
第1表に示す成分を第1表に示す成分比(質量部)で配合し、各組成物を調製した。
実施例1〜13の組成物の成膜性は、いずれも良好であった。
また、比較例6の組成物の塗布面にはわずかに凹凸が認められた。
これに対して、実施例1、3〜13は、造膜成分としてメチルメタクリレート重合体だけを使用する比較例6に比べて、基材の表面を塗膜が均一に連続して覆っていた。
Figure 2008019314
Figure 2008019314
Figure 2008019314
第1表に示されている各成分は、以下のとおりである。
・熱可塑性ポリウレタン樹脂A1:SBUラッカー0866、住化バイエルウレタン社製、固形分30質量%、数平均分子量約30,000
・(メタ)アクリレート重合体A2:上記のようにして調製したもの
・メチルメタクリレート重合体A3:メチルメタクリレート重合体、商品名デルペット60N、旭化成ケミカルズ社製、固形分30質量%、数平均分子量約100,000
・単量体B1:カルボキシ基含有アクリレート単量体、商品名M−5600、東亞合成社製
・単量体B2:カルボキシ基含有アクリレート単量体、商品名M−5400、東亞合成社製
・単量体B3:カルボキシ基含有アクリレート単量体、商品名NKエステルCBX−1、新中村化学工業社製
・単量体C1:3官能アクリレート、商品名M−309、東亞合成社製
・単量体C2:4官能アクリレート、商品名M−450、東亞合成社製
・単量体C3:5〜6官能アクリレート、商品名M−402、東亞合成社製
・単量体C4:2官能アクリレート、商品名NKエステルA−DCP、新中村化学工業社製
・単量体C5:2官能アクリレート、商品名NKエステルA−HD−N、新中村化学工業社製
・単量体C6:1官能アクリレート、商品名NKエステルA−IB、新中村化学工業社製
・光重合開始剤D:イルガキュア184、チバスペシャリティケミカルズ社製
・ウレタンアクリレートE:NKオリゴUA−100、新中村化学工業社製
・レベリング剤:ポリフロー450、共栄社化学社製
・溶媒:酢酸ブチル
第1表に示す結果から明らかなように、熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または(メタ)アクリレート重合体(A2)を含有しない比較例1はプラスチックに対する接着性、意匠性に劣った。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または(メタ)アクリレート重合体(A2)を50質量部より多く含有する比較例2は、意匠性が劣った。
1個以上のカルボキシ基と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体(B)を含有しない比較例3は、プラスチックに対する接着性に劣った。
単量体(C)を70質量部より多く含有する比較例4は、プラスチックに対する接着性に劣った。
光重合開始剤(D)を含有しない比較例5は、プラスチックに対する接着性に劣った。
メチルメタクリレート重合体(A3)は含有するが熱可塑性ポリウレタン樹脂および/または(メタ)アクリレート重合体を含有しない比較例6は、スピンコート後、プラスチックを回転させた際の回転軸を中心とする円状のしわが発生し、意匠性に劣った。
このようなしわは、組成物の粘度が低いためにスピンコートの際に生じる遠心力によって膜の端部に組成物が偏って、塗膜の端部が円状に肉厚となり、さらに溶媒が揮発して塗膜が塗膜の中心方向に収縮することによって発生すると発明者は推察している。
これに対して、実施例1〜13の組成物は、プラスチックに対する接着性に優れ、塗膜の表面が平滑となり、意匠性に優れる積層体となった。
これは、本発明の紫外線硬化型コート剤組成物が、高い粘度を有するため、スピンコートの際に生じる遠心力によって膜厚に偏りが生じることがなく塗膜全体が均一な厚さとなるためと推察される。

Claims (9)

  1. 全固形分100質量部中、
    熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)および/または下記式(1)で表される繰り返し単位を有する(メタ)アクリレート重合体(A2)を5〜50質量部と、
    1分子中に、1個以上のカルボキシ基と1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体(B)を5〜50質量部と、
    1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単量体(C)を5〜70質量部と、
    光重合開始剤(D)を2〜10質量部とを含有する紫外線硬化型コート剤組成物。
    Figure 2008019314

    (式中、Rは、水素原子またはメチル基である。)
  2. 前記熱可塑性ポリウレタン樹脂(A1)の分子量が、3,000〜100,000である請求項1に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
  3. 前記(メタ)アクリレート重合体(A2)の分子量が、10,000〜300,000である請求項1または2に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
  4. 前記単量体(B)が、下記式(2)で表される化合物である請求項1〜3のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
    Figure 2008019314

    (式中、nは、0〜1の整数である。)
  5. 前記単量体(C)が、下記式(3)で表される化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
    Figure 2008019314
  6. さらに、メチルメタクリレート重合体(A3)を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
  7. 前記メチルメタクリレート重合体(A3)の分子量が、10,000〜300,000である請求項6に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
  8. さらに、ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)を含有する請求項1〜7のいずれかに記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
  9. 前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物(E)の量が、全固形分100質量部中、5〜50質量部である請求項8に記載の紫外線硬化型コート剤組成物。
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