JP2010053357A - 活性エネルギー線硬化型樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 150〜300g/eqの(メタ)アクリロイル基当量かつ50〜400%の伸び率を有するポリウレタン樹脂(C)および光重合開始剤(D)を含有してなることを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、第一段照射時の活性エネルギー線の照射量が不足すると照射した樹脂に流動性や粘着性が残り、接着する際に不具合を生じる。一方、第一段の照射量が過剰のときは、ほとんど硬化した硬化膜となり成形品の表面、とくに成形品の屈曲面部への接着時、硬化膜にクラックが発生しやすくなる。そこで、上記のような問題が発生しないようにするには、第一段照射の照射量を調整すればよいが、ラジカル重合は、一般的に反応速度が迅速であることや、活性エネルギー線の光源ランプが、その劣化により照射条件が不安定になりやすいこと等から照射量の制御は容易ではないという問題があった。
(1)該組成物を塗布、乾燥してなる膜はハンドリング性に優れ活性エネルギー線硬化前でもべたつきがない。
(2)硬化膜は表面硬度が高く、耐擦傷性に優れる。
(3)屈曲面等の複雑形状を有する被覆物であっても表面の硬化膜にクラックが発生することがない。
本発明におけるポリウレタン樹脂(C)は、150〜300(好ましくは170〜280)g/eqの(メタ)アクリロイル基当量を有する。
該(メタ)アクリロイル基当量(g/eq)が150未満では耐クラック性が悪くなり、300を超えると耐擦傷性が悪くなる。
該(メタ)アクリロイル基当量は、例えば次の方法で測定できる。すなわち、ポリウレタン樹脂(C)1〜2gをアセトン20mlに溶解させ、モルホリンの20重量%メタノール溶液10mlを添加する。さらに75重量%酢酸水溶液1mlを加えて30分間反応させる。反応終了後、無水酢酸の40重量%アセトニトリル溶液25mlを加え、撹拌した後、塩酸で滴定する。
本発明におけるウレタンプレポリマー(A)は、ポリオール(a)とポリイソシアネート(b)から形成され、(A)における(メタ)アクリロイル基はポリオールおよび/またはポリイソシアネートのいずれに由来するものであってもよいが、(メタ)アクリロイル基当量および安定性の観点から好ましいのはポリオール(a)に由来するものである。
(a1)の(メタ)アクリロイル基当量は、工業上の観点および後述する硬化膜の耐擦傷性の観点から好ましくは100〜250g/eq、さらに好ましくは120〜240g/eqである。該(メタ)アクリロイル基当量は、前記ポリウレタン樹脂(C)の場合と同様の方法で測定される。
(a1)のMnは(メタ)アクリロイル基当量およびハンドリング性の観点から好ましくは350〜3,000、さらに好ましくは450〜2,000である。
2価アルコールとしては、炭素数(以下Cと略記)2〜20、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール(以下それぞれEG、PG、TMG、DEG、DPGと略記)等;
3価アルコールとしては、C3〜20、例えばグリセリン、トリメチロールプロパン(以下それぞれGR、TMPと略記)等;
4官能またはそれ以上の多価アルコールとしては、C5〜20、例えばジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール(以下それぞれDTMP、PE、DPEと略記)等が挙げられる。
例えば低重合度のアルキレンオキシド(以下AOと略記)開環重合物および前記多価アルコールの低モルAO付加物[ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール(以下それぞれPEG、PPG、PTMGと略記)、ビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼンおよびビスフェノールAのエチレンオキシド(以下EOと略記)2〜4モル付加物等]、低縮合度の縮合ポリエステルポリオールおよび多価アルコール(前記のもの)の低モルラクトン付加物[ポリカルボン酸と過剰(カルボキシル基1個当り1モル)の多価アルコールとの縮合物(ジヒドロキシエチルアジペート等)およびEGのカプロラクトン1モル付加物等]が挙げられる。
(e1)グリシジルエーテル基含有(メタ)アクリレート
C6〜20、例えばグリシジルエーテル基が1個のもの[グリシジル(メタ)アクリレート、グリセリンジアクリレートモノグリシジルエーテル等]
C8〜20、例えばオキセタン基が1個のもの[3−メチル−3−(メタ)アクリロイロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(メタ)アクリロイロキシメチルモノオキセタン等]
C8〜20、例えばテトラヒドロフルフリル基が1個のもの[テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等]。
これらの環状エーテル基含有(メタ)アクリレート(e)のうち、反応性の観点から好ましいのはグリシジル(メタ)アクリレート、グリセリンジアクリレートモノグリシジルエーテル、3−メチル−3−(メタ)アクリロイロキシメチルオキセタンおよび3−エチル−3−(メタ)アクリロイロキシメチルモノオキセタンである。
フッ化ホウ素化合物[三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素錯体(三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素テトラヒドロフラン錯体等)等]、金属ハライド(三塩化アルミニウム、三塩化鉄、四塩化スズ、四塩化チタン等)、アルミニウムポルフィリン錯体(エチルアルミニウムテトラフェニルポルフィリン錯体、塩化アルミニウムテトラフェニルポルフィリン錯体等)。
これらのルイス酸のうち、副反応抑制の観点から好ましいのはフッ化ホウ素化合物、アルミニウムポルフィリン錯体、さらに好ましいのは三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素錯体およびアルミニウムポルフィリン錯体である。
また、必要により反応を阻害しない溶剤(トルエン、シクロヘキサン等)で希釈して反応させてもよい。溶剤の使用量は、(a0)と(e)の合計重量に基づいて通常500%以下、混合物の取り扱い性および反応速度の観点から、好ましくは10〜300%である。
ジイソシアネート(以下、DIと略記)、例えば1,3−および/または1,4−フェニレンDI、2,4−および/または2,6−トリレンDI(TDI)、4, 4’−お
よび/または2,4’−ジフェニルメタンDI(MDI)、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニ ル、3,3’−ジ
メチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンDI、およびm−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート;および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えば粗製TDI、粗製MDI(ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート)および4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート;
DI、例えばエチレンDI、テトラメチレンDI、ヘキサメチレンDI(HDI)、ヘプタメチレンDI、オクタメチレンDI、ノナメチレンDI、デカメチレンDI、ドデカメチレンDI、2,2,4−および/または2,4,4 −トリメチルヘキサメチレンD
I、リジンDI、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、2,6−ジイソシアナトエチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネートおよびトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI);および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えば1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネートおよびリジンエステルトリイソシアネート(リジンとアルカノールアミンの反応生成物のホスゲン化物、例えば2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート、2−および/または3−イソシアナトプロピル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート)
DI、例えばイソホロンDI(IPDI)、2,4−および/または2,6−メチルシクロヘキサンDI(水添TDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−および/または2,4’−DI(水添MDI)、シクロヘキシレンDI、メチルシクロヘキシレンDI、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキシレン−1,2−ジカルボキシレートおよび2,5−および/または2,6−ノルボルナンDI、ダイマー酸DI(DDI);および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えばビシクロヘプタントリイソシアネート
(b4)C8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート
m−および/またはp−キシリレンDI(XDI)、ジエチルベンゼンDIおよびα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンDI(TMXDI)
(b5)上記(b1)〜(b4)のヌレート化物
これらのうち得られる(A)のNCO官能基数および硬化物の耐光性の観点から好ましいのは、(b2)および(b3)である。
有機ビスマスカルボキシレートは、一般式Bi(OCOR)3 で表され、Rとしては1価の、脂肪族基[C1〜20、例えばアルキル(メチル、エチル、n−およびi−プロピル、n−、i−、sec−およびt−ブチル、オクチル、2−エチルヘキシル、デシルおよびドデシル等)基およびアルケニル(1−、2−およびi−プロペニル、1−、2−および3−ブテニル)基]、芳香(脂肪)族(C6〜20、例えばフェニル、トルイル、キシリル、ヘキシルフェニル、キシレニル、ベンジルおよびフェネチル)基および脂環含有(C3〜10、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチルおよびシクロヘキシルメチル)炭化水素基等が挙げられる。
これらのRのうち耐加水分解性の観点から好ましいのはC2〜12の脂肪族基、およびC5〜10の脂環含有炭化水素基である。
有機ビスマスカルボキシレートの具体例としては、ビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)、ビスマストリ(デカノエート)等が挙げられる。
加水分解の観点から好ましいRも上記と同じである。有機ビスマスアルコキシドの具体例としては、トリ−2−エチルへキシロキシビスマス等が挙げられる。
該キレート化合物の具体例としては、ビス(アセチルアセトン)ビスマス等が挙げられる。
4級アンモニウム塩には、テトラアルキル(C1〜4)アンモニウムブロマイド、テトラアルキル(C1〜4)アンモニウムパークロレート等が含まれる。
また、必要により(a)と(b)の混合物を溶剤(酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン等)で希釈して反応させてもよい。
溶剤の使用量は、(a)と(b)の合計重量に基づいて通常5,000%以下、混合物の取り扱い性および反応速度の観点から好ましくは10〜1,000%である。
(b)と(a)との反応により形成されるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)のNCO%は、ハンドリング性および(メタ)アクリロイル基当量の観点から好ましくは1〜10%、さらに好ましくは2〜9%である。
本発明における多価(2価〜3価またはそれ以上)アミン(B)は、活性水素原子を有するアミノ基(NR1H、但しR1はHまたはC1〜6の炭化水素基を表す。)を少なくとも2(好ましくは2〜3またはそれ以上)個有するものであり、該(B)には、下記のものおよびこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。
(B11)脂肪族ジアミン(C2〜12)
置換基(メチル基、OH基等)を有していてもよいアルキレンジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,2−および1,3−プロパンジアミン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、2−メチル−1,3−プロパンジアミン、ネオペンタンジアミン、1,3−ジアミノ−2−プロパノール等)等;
(B12)脂環式ジアミン(C4〜12)
1,2−および1,3−シクロブタンジアミン、1,2−、1,3−および1,4−シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン(IPDA)、メチレンビスシクロヘキサン2,4’−および/または4,4’−ジアミン、ノルボルナンジアミン等;
(B13)芳香(脂肪)族ジアミン(C6〜20)
1,2−、1,3−および1,4−ジフェニルアミン、2,4−および3,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノキシレン、m−およびp−キシリレンジアミン、2−、3−および4−アミノベンジルアミン、2−(4−アミノフェニル)エチルアミン、1,5−、1,8−および2、3−ジアミノナフタレン、1,6−および1,8−ジアミノピレン等;
(B14)複素環式ジアミン(C4〜10)
ピペラジン、1,3−ジ−ピペリジルプロパン等。
ポリ(2〜5)アルキレン(C2〜3)ポリアミン(ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等)、1,4,7−トリアザシクロノナン等。
該(h)としてはモノアルコール(h1)およびモノアミン(h2)が挙げられ、(h)は(メタ)アクリロイル基を含有してもしていなくてもよい。
本発明におけるポリウレタン樹脂(C)は、いわゆる前駆体である、(メタ)アクリロイル基を含有するイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)と多価アミン(B)から得る方法、ポリイソシアネート(b)と多価アミン(B)からなるプレポリマーと(メタ)アクリロイル基含有ポリオール(a1)から得る方法、(メタ)アクリロイル基を含有するイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)と(メタ)アクリロイル基含有モノオールから得る方法、ポリイソシアネート(b)と(メタ)アクリロイル基含有ポリオール(a1)から得る方法等で製造することができる。これらのうち、活性エネルギー線照射による硬化の前の乾燥性(べたつきがない)および製造の容易さの観点から好ましいのは(メタ)アクリロイル基を含有するイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)と多価アミン(B)から得る方法である。
本発明における光重合開始剤(D)としては、ベンゾイン化合物[C14〜18、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、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル];アセトフェノン化合物〔C8〜18、例えばアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−フェニルプロパン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン〕;アントラキノン化合物[C14〜19、例えば2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン];チオキサントン化合物[C13〜17、例えば2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン];ケタール化合物[C16〜17、例えばアセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール];ベンゾフェノン化合物[C13〜21、例えばベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、4,4’−ビスメチルアミノベンゾフェノン];ホスフィンオキシド[C22〜28、例えば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シド、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シド、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シド]、およびこれらの混合物等が挙げられる。
本発明の組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により種々のその他の添加剤(E)を含有させることができる。
(E)には、充填剤(E1)、帯電防止剤(E2)、スリップ剤(E3)、分散剤(E4)、チクソトロピー性付与剤(増粘剤ということがある)(E5)、シランカップリング剤(E6)、有機顔料(E7)、レベリング剤(E8)、消泡剤(E9)、酸化防止剤(E10)および紫外線吸収剤(E11)からなる群から選ばれる1種または2種以上の添加剤が含まれる。
無機充填剤としては、アルミナ[酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミナホワイト(アルミナ水和物)、シリカアルミナ(アルミナとシリカの融着物、アルミナの表面にシリカをコーティングしたもの等)]、ジルコニア、炭化タングステン、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ダイヤモンド、カーボンブラック(チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等)、シリカ(微粉ケイ酸、含水ケイ酸、ケイ藻、コロイダルシリカ等)、ケイ酸塩(微粉ケイ酸マグネシウム、タルク、ソープストーン、ステアライト、ケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウム、アルミノケイ酸ソーダ等)、炭酸塩[沈降性(活性、乾式、重質または軽質)炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等]、クレー(カオリン質クレー、セリサイト質クレー、バイロフィライト質クレー、モンモリロナイト質クレー、ベントナイト、酸性白土等)、硫酸塩[硫酸アルミニウム(硫酸バンド、サチンホワイト等)、硫酸バリウム(バライト粉、沈降性硫酸バリウム、リトポン等)、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム(石コウ)(無水石コウ、半水石コウ等)等]、鉛白、雲母粉、亜鉛華、酸化チタン、活性フッ化カルシウム、セメント、石灰、亜硫酸カルシウム、二硫化モリブデン、アスベスト、ガラスファイバー、ロックファイバーおよびマイクロバルーン等が挙げられる。
無機充填剤は、2種以上併用してもよく、また2種以上が複合化(例えばシリカに酸化チタンが融着)されたものでもよい。無機充填剤の形状は、特に限定されず、例えば不定形状、球状、中空状、多孔質状、花弁状、凝集状および粒状のいずれでもよい。
無機充填剤の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常50%以下、硬化物の耐擦傷性、耐熱性および可撓性の観点から好ましくは5〜30%、さらに好ましくは10〜25%である。
また、有機充填剤の数平均粒径(μm)は、塗工性および硬化物の光透過性の観点から、好ましくは0.01〜30、さらに好ましくは0.05〜10である。
有機充填剤の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常50%以下、硬化物の耐熱性および樹脂組成物の塗工性の観点から好ましくは5〜40%、さらに好ましくは10〜35%である。
(E21)のうち帯電防止性の観点から好ましいのは超強酸の共役塩基のアミジニウム塩とグアニジウム塩である。
(E3)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常5%以下、添加効果および塗工安定性の観点から好ましくは0.01〜2%である。
(1)ポリオキシアルキレン型
脂肪族アルコール(C4〜30)、[アルキル(C1〜30)]フェノール、脂肪族(C4〜30)アミンおよび脂肪族(C4〜30)アミドの、AO1〜30モル付加物
脂肪族アルコールとしては、n−、i−、sec−およびt−ブタノール、オクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ドデカノール、オレイルアルコール等;(アルキル)フェノールとしては、フェノール、メチルフェノールおよびノニルフェノール等;脂肪族アミンとしては、ラウリルアミンおよびメチルステアリルアミン等;および脂肪族アミドとしては、ステアリン酸アミド等が挙げられる。
(2)多価アルコール型
C4〜30の脂肪酸(オクチル酸、2−エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸等)と多価(2価〜6価またはそれ以上)アルコール(例えばGR、PE、SOおよびソルビタン)のモノエステル化合物。
(3)カルボン酸塩型
C4〜30の脂肪酸(前記に同じ)のアルカリ金属(前記に同じ)塩。
(4)硫酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(前記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物の硫酸エステルアルカリ金属(前記に同じ)塩等。
(5)スルホン酸塩型
[アルキル(C1〜30)]フェノール(前記に同じ)のスルホン酸アルカリ金属(前記に同じ)塩
(6)リン酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(前記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物のリン酸モノ−およびジエステルの塩[アルカリ金属(前記に同じ)塩、4級アンモニウム塩等]
(7)1〜3級アミン塩型
C4〜30の脂肪族アミン[1級アミン(ラウリルアミン等)、2級アミン(ジブチルアミン等)および3級アミン(ジメチルステアリルアミン等)]塩酸塩、トリエタノールアミンとC4〜30の脂肪酸(前記に同じ)のモノエステルの無機酸(塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸等)塩
(8)4級アンモニウム塩型
C4〜30の4級アンモニウム(ブチルトリメチルアンモニウム、ジエチルラウリルメチルアンモニウム、ジメチルジステアリルアンモニウム等)の無機酸(前記に同じ)塩等が挙げられる。
(E4)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常5%以下、添加効果および塗工安定性の観点から好ましくは0.05〜3%である。
(E5)の使用量は本発明の組成物の全重量に基づいて、通常5%以下、添加効果および塗膜の透明性の観点から好ましくは0.5〜3%である。
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等)、エポキシド(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等)、イソシアネート化合物(γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等)、ポリマー型(ポリメトキシジメチルシロキサン、ポリエトキシジメチルシロキサン等)、カチオン型[N−(N−ベンジル−β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩等]等が挙げられる。
(E6)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常5%以下、添加効果および硬化性の観点から好ましくは0.5〜3%である。
(1)アゾ顔料
不溶性モノアゾ顔料(トルイジンレッド、パーマネントカーミンFB、ファストイエローG等)、不溶性ジスアゾ顔料(ジスアゾイエローAAA、ジスアゾオレンジPMP等)、アゾレーキ(溶性アゾ顔料)(レーキレッドC、ブリリアントカーミン6B等)、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等
(2)多環式顔料
フタロシアニンブルー、インダントロンブルー、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等
(3)染つけレーキ
塩基性染料(ビクトリアピュアブルーBOレーキ等)、酸性染料(アルカリブルートーナー等)等
(4)その他
アジン顔料(アニリンブラック等)、昼光蛍光顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、天然顔料等
(1)金属酸化物(酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン等)
(2)カーボンブラック
(E8)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、添加効果および塗工安定性の観点から好ましくは0.1〜2%である。
(E9)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、添加効果および塗工安定性の観点から好ましくは0.01〜2%である。
(E10)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、添加効果および塗工安定性の観点から好ましくは0.005〜2%である。
(E11)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、添加効果および硬化性の観点から好ましくは0.005〜2%である。
該有機溶剤としては、例えば、アルコール(C1〜10、例えばメタノール、エタノール、n−およびi−プロパノール、n−、sec−およびt−ブタノール、ベンジルアルコール、オクタノール)、ケトン(C3〜8、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノン)、エステルまたはエーテルエステル[C4〜10、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、EGモノメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルアセテート等、エーテル[C4〜10、例えばEGモノメチルエーテル(メチルセロソロブ)、EGモノエチルエーテル(エチルセロソロブ)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソロブ)、プロピレングリコールモノメチルエーテル]、芳香族炭化水素(C6〜10、例えばベンゼン、トルエン、キシレン)、アミド(C3〜10、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン)、ハロゲン化炭化水素(C1〜2、例えばメチレンジクロライド、エチレンジクロライド)、石油系溶剤(石油エーテル、石油ナフサ等)が挙げられ、これらは1種単独使用でも、2種以上併用してもよい。
有機溶剤の使用量は、有機溶剤を加える前の本発明の組成物の全重量に基づいて、通常400%以下、取り扱いの容易さおよび塗工安定性の観点から好ましくは25〜250、さらに好ましくは40〜150%である。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、通常ポリウレタン樹脂(C)、光重合開始剤(D)、および必要により(E)、有機溶剤を一括配合しディスパーザー等で均一混合して製造することができる。
あるいは、ポリウレタン樹脂(C)の前駆体を用いて製造することもできる。例えば
ポリウレタン樹脂(C)の前駆体[例えば前記(メタ)アクリロイル基を含有するイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)と多価アミン(B)]がいずれも1分子当たりの官能基(NCOとNR1H)数が2官能以下の場合、可使時間を考慮する必要はなく、ポリウレタン樹脂(C)の前駆体、光重合開始剤(D)、および必要により(E)、有機溶剤を一括配合しディスパーザー等で均一混合して製造することができる。
また、ポリウレタン樹脂(C)の上記前駆体が少なくとも片方が3官能以上の場合、可使時間を考慮して、ウレタンプレポリマー(A)、光重合開始剤(D)および有機溶剤を一括配合しディスパーザー等で均一混合した後、多価アミン(B)および有機溶剤を配合し、均一混合して製造することが望ましい。
上記基材に直接塗工して乾燥させる方法の場合、種々の装置、例えば塗工機[バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター(サイズプレスロールコーター、ゲートロールコーター等)、エアナイフコーター、スピンコーター、ブレードコーター等]が使用できる。
塗工膜厚は、乾燥後の膜厚として、通常0.5〜250μm、耐摩耗性、耐溶剤性、耐汚染性および乾燥性、硬化性の観点から好ましくは1〜50μmである。
紫外線の照射量は、通常10〜10,000mJ/cm2、組成物の硬化性および硬化
物の劣化抑制の観点から好ましくは100〜5,000mJ/cm2である。
撹拌機、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた反応容器に、プロピレングリコール10部を仕込み容器内を15℃に温度調整した。ついで3−フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体[試薬、和光純薬(株)製。以下同じ。]0.4部を添加して均一混合した。ここに滴下ロートからグリシジルアクリレート[商品名「SR−378」、サートマー(株)製、以下同じ。]38.7部を加え15℃で6時間反応させた。その後、3%水酸化ナトリウム水溶液3.8部を加えて中和し、ついでトルエン30部を加えて分液し水層を除去した。トルエンを減圧で除去してアクリロイル基含有ポリオール(a−1)を得た。(a−1)のアクリロイル基当量は162g/eq、Mnは360であった。
製造例1と同様の反応容器に、プロピレングリコール9部を仕込み容器内を15℃に温度調整した。ついで3−フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.8部を添加して均一混合した。ここに滴下ロートからグリシジルアクリレート75.8部を加え15℃で12時間反応させた。その後、3%水酸化ナトリウム水溶液7.6部を加えて中和し、ついでトルエン50部を加えて分液し水層を除去した。トルエンを減圧で除去してアクリロイル基含有ポリオール(a−2)を得た。(a−2)のアクリロイル基当量は143g/eq、Mnは720であった。
製造例1と同様の反応容器に、プロピレングリコール4.3部を仕込み容器内を15℃に温度調整した。ついで3−フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体0.8部を添加して均一混合した。ここに滴下ロートからグリシジルアクリレート76部を加え15℃で20時間反応させた。その後、3%水酸化ナトリウム水溶液7.6部を加えて中和し、ついでトルエン50部を加えて分液し、水層を除去した。トルエンを減圧で除去し、ポリオール(a−3)を得た。(a−3)のアクリロイル基当量は135g/eq、Mnは1,450であった。
製造例1と同様の反応容器に、ポリオール(a−1)7.4部、メチルエチルケトン(以下MEKと略記)3.1部、HDI[商品名「デュラネート50M」、旭化成ケミカルズ(株)製、以下同じ。]4.8部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)(2−エチルヘキサン酸50%溶液、以下同じ。)0.01部を仕込み、80℃で8時間反応させ、両末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A−1)を得た。(A−1)のNCO%は4.7であった。さらに(A−1)にIPDA[商品名「VESTAMIN IPD」、エボニックデグサジャパン(株)製、以下同じ。]1.31部を加え、40℃で1時間撹拌して反応させ、減圧条件でMEKを除いてポリウレタン樹脂(C−1)を得た。(C−1)のアクリロイル基当量は297g/eq、Mnは15,000であった。(C−1)についてJIS K7127に準じ、試験片タイプ5(ダンベル型、厚さ50μm)のフィルムを作成し、該フィルムについて測定した伸び率は65%であった(伸び率評価方法は以下同じ。)。
製造例1と同様の反応容器に、ポリオール(a−2)14.3部、MEK4.8部、HDI 5.07部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)0.01部を仕込み、80℃で8時間反応させ、両末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A−2)を得た。(A−2)のNCO%は3.6であった。さらに(A−2)にIPDA1.6部を加え、40℃で1時間撹拌して反応させ、減圧条件でMEKを除いてポリウレタン樹脂(C−2)を得た。(C−2)のアクリロイル基当量は206g/eq、Mnは24,000、伸び率は250%であった。
製造例1と同様の反応容器に、ポリオール(a−3)14.2部、MEK4.4部、IPDI[商品名「デスモジュールI」、住化バイエルウレタン(株)製、以下同じ。]3.2部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)0.01部を仕込み、80℃で8時間反応させ、両末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A−3)を得た。(A−3)のNCO%は1.8であった。さらに(A−3)にIPDA0.71部を加え、40℃で1時間撹拌して反応させ、減圧条件でMEKを除いてポリウレタン樹脂(C−3)を得た。(C−3)のアクリロイル基当量は172g/eq、Mnは40,000、伸び率は350%であった。
製造例1と同様の反応容器に、PTMG[商品名「PTMG1000」、三菱化学(株)製、Mn1,000]270部、MEK300部、HDI 95.0部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)0.3部を仕込み、80℃で8時間反応させ、その後IPDA35部を50℃で1時間反応させた。その後さらに2−ヒドロキシエチルアクリレート22.5部を加え、80℃で3時間反応させて、減圧条件でMEKを除いてポリウレタン樹脂(C’−1)を得た。(C’−1)のアクリロイル基当量は2,100g/eq、Mnは5,100、伸び率は320%であった。
製造例1と同様の反応容器に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート[商品名「SR−399E」、サートマー(株)製]262部、MEK400部、HDI 84部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)0.3部を仕込み、80℃で8時間反応させ、その後ピペラジン[商品名「ピペラジン」、東ソー(株)製]21.5部を加え、40℃で1時間反応させた。減圧条件でMEKを除いてポリウレタン樹脂(C’−2)を得た。(C’−2)のアクリロイル基当量は143g/eq、Mnは1,500、伸び率は18%であった。
製造例1と同様の反応容器に、ポリオール(a−1)7.4部、MEK3.8部、水添MDI 7.48部およびウレタン化触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)0.01部を仕込み、80℃で8時間反応させ、両末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A’−1)を得た。(A’−1)のNCO%は3.8であった。さらに(A’−1)にIPDA1.35部を加え、40℃で1時間撹拌して反応させ、減圧条件でMEKを除いてポリウレタン樹脂(C’−3)を得た。(C’−3)のアクリロイル基当量は352g/eq、Mnは27,000、伸び率は100%であった。
表1の配合組成に従ってディスパーザーで混合撹拌し、実施例1〜3、比較例1〜4の樹脂組成物を得た。表中の配合成分は下記の通りである。なお、実施例、比較例ではいずれも成分を一括配合し、均一混合して組成物を作成した。
D−1 :1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン[商品名「イルガキュア
184」、チバスペシャリティケミカルズ(株)製]
DA600:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート[商品名「ネオマーDA−
600」、三洋化成工業(株)製]
IPA :イソプロパノール
1.伸び率(樹脂組成物の紫外線硬化前フィルムまたは半硬化フィルム)
(1)比較例2を除く各樹脂組成物の紫外線硬化前フィルムの作成
縦30cm×横30cmのガラス板表面をシリコン樹脂製のスペーサーで四辺を仕切り、縦15cm×横15cm×厚さ5mmの正方形のスペースを設けた。該スペースに樹脂組成物を充填し、80℃で3時間かけて溶剤を乾燥させ、厚さ50μmの樹脂組成物フィルムを得た。該フィルム表面はいずれもべたつきが認められなかった。
(2)比較例2の樹脂組成物半硬化フィルムの作成
(1)と同様にしてまず厚さ50μmの樹脂組成物フィルムを得た。該フィルム表面はべたつきが認められた。ガラス板上の該フィルムに紫外線照射装置[型番「VPS/I600」、フュージョンUVシステムズ(株)製、以下同じ。]を用い30mJ/cm2の紫外線を照射して半硬化フィルムを得た。
(3)上記(1)、(2)で得られたフィルムから、JIS K7127に準じて、試験片タイプ5(ダンベル型、厚さ50μm)を作成した。該試験片を25℃、50%RHの環境下で24時間静置した。同条件下で、オートグラフ[島津製作所(株)製]を用いて、引張速度50mm/minで引張試験を行い伸び率(%)を求め、下記の基準で評価した。
<評価基準>
○ 伸び率が50%以上、400%以下
△ 伸び率が10%以上、50%未満
× 伸び率が10%未満
(1)鉛筆硬度
樹脂組成物を、PETフィルム[商品名「コスモシャインA4300」、東洋紡(株)製、厚さ100μm]の片面にバーコーターを用いて、乾燥硬化後の厚みが10μmになるように塗布して80℃で3分間乾燥させた。その後、紫外線照射装置を用い1,000mJ/cm2の紫外線を照射して完全硬化させ、該PETフィルムの片面に硬化膜を有する被覆物を得た。
JIS K5600に準じ硬度の異なる鉛筆で該被覆物の硬化膜面を引っ掻き、傷の付き具合を下記の基準で評価した。
<評価基準>
× F以下の鉛筆で傷が付くもの
H Hの鉛筆では傷がつかないが、2Hの鉛筆では傷が付くもの
2H 2Hの鉛筆では傷が付かないが、3Hの鉛筆では傷が付くもの
3H 3Hの鉛筆では傷が付かないが、4Hの鉛筆では傷が付くもの
上記(1)鉛筆硬度の評価に供したものと同様の被覆物を作成し、スチールウール#0000を用い、硬化膜面を100g/cm2荷重にて10往復擦り後、外観を目視により
下記の基準で評価した。
<評価基準>
○ 全く傷が付かない。
△ 擦り傷が数本程度認められる。
× 多数の擦り傷が認められ、表面が白化する。
(3−1)比較例2を除く各樹脂組成物の紫外線完全硬化膜
比較例2を除く各樹脂組成物を、PETフィルムの片面にバーコーターを用いて、乾燥硬化後の厚みが10μmになるように塗工して80℃で3分間乾燥させ被覆物を作成した。該被覆物のPETフィルム側の対向する2辺部分同士を両面粘着テープで固定して被覆物を屈曲面を有するループ状にした後、紫外線照射装置を用いて、屈曲面の塗膜側から1,000mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させた。
(3−2)比較例2の樹脂組成物からなるフィルムの紫外線半硬化→完全硬化膜
比較例2の樹脂組成物を上記と同様に乾燥まで行った後、紫外線照射装置を用い、平面塗膜側から30mJ/cm2の紫外線(1段目)を照射して半硬化させた。その後は上記
と同様に被覆物を屈曲面を有するループ状にした後、紫外線照射装置を用いて、屈曲面の塗膜側から1,000mJ/cm2の紫外線(2段目)を照射して完全硬化させた。
上記(3−1)、(3−2)で得られた硬化膜付きの被覆物を25℃、50%RHの条件下で24時間静置した後、硬化膜の状態を目視により下記の基準で評価した。
<評価基準>
○ クラックが全く認められない。
△ クラックがわずかに認められる。
× クラックが顕著に認められる。
Claims (6)
- 150〜300g/eqの(メタ)アクリロイル基当量かつ50〜400%の伸び率を有するポリウレタン樹脂(C)および光重合開始剤(D)を含有してなることを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- ポリウレタン樹脂(C)が、(メタ)アクリロイル基を含有するイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)と多価アミン(B)から形成されてなる請求項1記載の組成物。
- さらに、充填剤、帯電防止剤、スリップ剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、シランカップリング剤、有機顔料、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤からなる群から選ばれる1種または2種以上の添加剤を含有させてなる請求項1または2記載の組成物。
- 請求項1〜3のいずれか記載の組成物を硬化させてなる硬化膜。
- 基材の少なくとも片面の少なくとも一部に請求項4記載の硬化膜を有する被覆物。
- 請求項1〜3のいずれか記載の組成物を基材の少なくとも片面の少なくとも一部に塗布し、活性エネルギー線を照射することを特徴とする被覆物の製造方法。
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