JP2018162454A - 活性エネルギー線硬化型樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、活性エネルギー線硬化型インクの中でも、高意匠、高精細な印刷が可能なインクジェット方式による印刷が注目を集めており、サインディスプレイ用やパッケージ用の印刷に普及され始めている。
(1)低粘度であるため塗工性やインクジェットノズルからの吐出安定性に優れる。
(2)硬化物が耐傷付き性(表面硬度)に優れる。
(3)硬化物が柔軟性(耐屈曲性)に優れる。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)が含有する無機酸化物(A)としては、シリカ、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ及びこれらの混合物等が挙げられる。
これらの内、硬化物の耐傷付き性の観点から、好ましいのはシリカ、ジルコニア及びアルミナ、更に好ましいのはシリカ及びアルミナである。無機酸化物(A)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
また、(Dv)は活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)のチクソトロピー性の観点から、0.005μm以上が好ましく、更に好ましくは0.01μm以上、特に好ましくは0.02μm以上である。尚、体積平均粒子径(Dv)は光散乱粒度分布測定装置で測定される。
無機酸化物(A)は、溶剤分散無機酸化物ゾル(A0)の形態であってもよい。
本発明における無機アルコキシド(a1)としては、シランアルコキシド、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、ハフニウムアルコキシド、亜鉛アルコキシド、アルミニウムアルコキシド、ガリウムアルコキシド、インジウムアルコキシド、ゲルマニウムアルコキシド及びスズアルコキシド等が挙げられる。
これらの内、硬度の観点から好ましいのは、シランアルコキシド、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド及びアルミニウムアルコキシド、更に好ましいのはシランアルコキシドである。
無機アルコキシド(a1)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明における水酸基を1個以上有する不飽和モノマー(B1)としては、例えば水酸基を1個有する単官能不飽和モノマー(B11)、水酸基を1個有する2官能不飽和モノマー(B12)、水酸基を1個有する3〜5官能不飽和モノマー(B13)、水酸基を2個以上有する単官能不飽和モノマー(B14)、水酸基を2個以上有する2官能不飽和モノマー(B15)及び水酸基を2個以上有する3〜4官能不飽和モノマー(B16)等が挙げられる。不飽和モノマー(B1)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明における加水分解縮合物(C)は、無機アルコキシド(a1)と、水酸基を1個以上有する不飽和モノマー(B1)とを構成単量体として含む。加水分解縮合物(C)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
尚、本発明におけるMw及び後述の不飽和モノマーの数平均分子量(以下Mnと略記)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下の条件で測定される。
GPC機種:Waters Alliance 2695、Waters社製
カラム :TSKgel Super H4000+
TSKgel Super H3000+
TSKgel Super H2000+
Guardcolumn Super H−L、東ソー(株)製
溶媒 :テトラヒドロフラン(THF)
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :標準ポリスチレン(TSKstandard
POLYSTYRENE)、東ソー(株)製
更に、透明性及び硬度の観点から、(A)及び(B1)の存在下で、無機アルコキシド(a1)と水とを、水に対する(a1)のモル比率[(a1)/(水)]が2〜200で加水分解反応と縮合反応とを行うことにより製造することが好ましい。上記モル比率は更に好ましくは5〜150、特に好ましくは10〜100である。
無機酸化物(A)及び不飽和モノマー(B1)の存在下で、無機アルコキシド(a1)を加水分解縮合させた反応物0.5gを精秤し、1mLの遠心チューブに加え、卓上型超遠心機[型式「Optima MAX−XP」、ベックマン・コールター(株)製、以下同じ。]を用いて150,000rpmにて30分間遠心分離を行う。遠心分離後上澄み液を除去し、0.5mLのアセトンを加え再度同条件で遠心分離を行う。上記操作を5回繰り返した後、沈殿物を取り出し、アセトン20mLに分散させ、アセトン分散液を調整する。このアセトン分散液中の固形分量は、試料約1.0gをシャーレに秤量(W1)して、室温で90分間乾燥させた後の残存重量を(W2)として、次式から算出される。
固形分含量(重量%)=(W2)×100/(W1)
・ヨウ素価:Y=(B−A)×f×1.269/S
A:本試験に要した0.1mol/lチオ硫酸ナトリウム標準溶液のmL数
B:空試験に要した0.1mol/lチオ硫酸ナトリウム標準溶液のmL数
f:0.1mol/lチオ硫酸ナトリウム標準溶液の力価。
S:試料採取量(g)
・不飽和基濃度(mmol/g)=Y/25.38
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)は、無機アルコキシド(a1)と水酸基を1個以上有する不飽和モノマー(B1)とを構成単量体として含む加水分解縮合物(C)及び無機酸化物(A)を含有する。
これらの内、硬化物の透明性の観点から、好ましいのはイソホロンジイソシアネート、水添MDI及びノルボルナンジイソシアネート、更に好ましいのはイソホロンジイソシアネート及びノルボルナンジイソシアネート、特に好ましいのはイソホロンジイソシアネートである。
有機ジイソシアネートは、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤(D)としては、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(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン、1,2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、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、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、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、1,2−オクタンジオン−1−(4−[フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン−1−(9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(0−アセチルオキシム)及びビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等が挙げられる。
光重合開始剤(D)は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)が(B1)を含有する場合、その含有量は、硬度及び透明性の観点から、(X)の重量に基づいて、好ましくは10〜70重量%、更に好ましくは15〜60重量%である。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)が(B2)を含有する場合、その含有量は、硬度及び透明性の観点から、(X)の重量に基づいて、好ましくは1〜10重量%、更に好ましくは1〜7重量%である。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)における(C)の含有量は、硬度及び透明性の観点から、(X)の重量に基づいて、好ましくは1〜20重量%、更に好ましくは2〜15重量%である。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)における(D)の含有量は、硬度及び透明性の観点から、(X)の重量に基づいて、好ましくは1〜10重量%、更に好ましくは1〜5重量%である。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)が(E)を含有する場合、その含有量は、硬度及び透明性の観点から、(X)の重量に基づいて、好ましくは10〜50重量%、更に好ましくは15〜45重量%である。
本発明の硬化物は、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物(X)を活性エネルギー線により硬化させたものである。
また、インクジェットインキ用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物として、好適に用いる場合には、インクジェット印刷機で印刷した後、活性エネルギー線(紫外線、電子線及びX線等)を照射して硬化させることにより、印刷物を得ることができる。
膜厚は、硬化乾燥後の膜厚として、一般的に0.5〜300μmである。硬化性の観点から好ましい上限は250μmであり、硬度の観点から好ましい下限は1μmである。
使用するランプとしては、例えばUV−LEDランプ及びメタルハライドランプ等が挙げられる。紫外線の照射量は、組成物の硬化性及び硬化物の柔軟性の観点から好ましくは10〜10,000mJ/cm2、更に好ましくは100〜5,000mJ/cm2である。
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた反応容器に、ヒドロキシエチルアクリルアミド(B1−1)[商品名:HEAA、KJケミカルズ(株)製]65.0部、水0.65部、溶剤分散シリカゾル[商品名「オルガノシリカゾル IPA−ST」、日産化学工業(株)製、シリカ(体積平均粒子径:15nm)40重量%、IPA(イソプロパノール)60重量%](A0−1)50部及び塩酸[試薬、以下同じ]0.05部を仕込み30分間攪拌した後、シリケートテトラ−n−エトキシド(a1−1)[商品名:TEOS、東京化成工業(株)製]15.0部を仕込み、65℃で2時間反応させた後、IPA、反応により生成した水及びエタノールを減圧下で留去した。
容器に、上記で得られた内容物(留去物)100部、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(D−1)[商品名「ルシリンTPO」、BASF(株)製]2.0部を仕込み、65℃で均一になるまで混合攪拌し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X−1)を得た。
実施例1において、表1に示す原料、仕込量(部)及び配合組成(部)に変更した以外は実施例1と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X−2)〜(X−8)を得た。
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた反応容器に、PCL−FA5(B1−4)[商品名:プラクセル FA5、(株)ダイセル製]65.0部、水0.65部、溶剤分散シリカゾル[商品名「SZR−CM」、堺化学工業(株)製、ジルコニア(体積平均粒子径:8nm)30重量%、メタノール70重量%](A0−4)50部及び塩酸0.05部を仕込み、30分間攪拌した後、シリケートテトラ−n−エトキシド(a1−1)[商品名:TEOS、東京化成工業(株)製]15.0部を仕込み、65℃で4時間反応させた後、メタノール、反応により生成した水及びエタノールを減圧下で留去した。
留去後、反応容器にイソホロジイソシアネート[商品名「デスモジュール I」、住化バイエルウレタン(株)製]1.6部を仕込み65℃で5時間反応させた。
反応後、容器に上記で得られた内容物100部、アクリロイルモルホリン[商品名「ACMO」、KJケミカルズ(株)製]80部、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(D−1)[商品名「ルシリンTPO」、BASF(株)製]2.0部を仕込み、65℃で均一になるまで混合攪拌し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X−9)を得た。
各活性エネルギー線硬化型樹脂組成物について、後述の方法で性能評価を行った。結果を表1に示す。
市販の無機酸化物微粒子[商品名「コロイダルシリカMEK−ST」、体積平均粒子径10〜15nmMEK(メチルエチルケトン)40重量%溶液、日産化学工業(株)製]100部にペンタエリスリトールトリアクリレート(B−3)60部を配合し、エバポレーターにてMEKを留去した。
容器に、上記で得られた内容物(留去物)100部、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(D−1)[商品名「ルシリンTPO」、BASF(株)製]2.0部を仕込み、65℃で均一になるまで混合攪拌し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(比X−1)を得た。尚、シリカの体積平均粒子径は0.01μmであった。
(a1−1):
シリケートテトラ−n−エトキシド[商品名「TEOS」、東京化成工業(株)製]
(B1−1):
ヒドロキシエチルアクリルアミド[商品名:HEAA、KJケミカルズ(株)製]
(B1−2):
グリセリンジメタクリレート[商品名:ライトエステルG−101P、共栄社化学(株)製]
(B1−3):
ペンタエリスリトールトリアクリレート[商品名:ネオマーEA−300、三洋化成工業(株)製]
(B1−4):2−ヒドロキシエチルアクリレートのε−カプロラクトン付加物[商品名:プラクセル FA5、(株)ダイセル製]
溶剤分散シリカゾル(体積平均粒子径:15nm)[商品名「オルガノシリカゾル IPA−ST」、固形分含量:30重量%、日産化学工業(株)製]
(A0−2):
溶剤分散シリカゾル(体積平均粒子径:50nm)
[商品名「オルガノシリカゾル IPA−ST−L」、固形分含量:30重量%、日産化学工業(株)製]
(A0−3):
溶剤分散シリカゾル(体積平均粒子径:100nm)[商品名「オルガノシリカゾル IPA−ST−ZL」、固形分含量:30重量%、日産化学工業(株)製]
(A0−4):
溶剤分散ジルコニアゾル(体積平均粒子径:8nm)[商品名「SZR−CM」、固形分含量:30重量%、堺化学工業(株)製]
(A0−5):
無機酸化物微粒子の分散液[商品名「コロイダルシリカMEK−ST」、体積平均粒子径10〜15nmMEK(メチルエチルケトン)40重量%溶液、日産化学工業(株)製]
アクリロイルモルホリン[商品名「ACMO」、KJケミカルズ(株)製]
(E−2):
イソボルニルアクリレート[商品名「IBXA」、大阪有機化学工業(株)製]
(D−1):
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[商品名「ルシリンTPO」、BASF(株)製]
(D−2):
2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン[商品名「イルガキュア907」、BASF(株)製]
(D−3):
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」、BASF(株)製]
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を厚さ100μmのPETフィルム[商品名「コスモシャインA4300」、東洋紡績(株)製]基材の片面にバーコーターを用い、乾燥硬化後の膜厚が5μmになるように塗布し、60℃で3分間乾燥させた後、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。]により、紫外線を300mJ/cm2照射し、基材フィルム表面に硬化膜を有するフィルムを作製して試験片とした。
得られた試験片について下記の方法で性能評価を行った。評価結果を表1に示す。
JIS−K7105に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze−garddual」BYK gardner(株)製]を用いてヘイズを測定した。
JIS−K7105に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze−garddual」、BYK gardner(株)製]を用いて全光線透過率(%)を測定した。
JIS K5600−5−4に準じて、鉛筆硬度を測定した。その鉛筆硬度について以下の基準で評価した。
<評価基準>
◎:4H以上
○:3H
△:2H
×:H以下
JIS 5600−5−1に準じ直径4〜8mmの金属性円筒に試験片を巻き付け、塗膜がひび割れない最小の直径を測定し、下記の基準で評価した。
<評価基準>
◎:直径4mmの金属性円筒でもひび割れない
○:直径4mmの金属性円筒でひび割れるが直径5mmの金属性円筒ではひび割れない
△:直径5mmの金属性円筒でひび割れるが直径6mmの金属性円筒ではひび割れない
×:直径6mmの金属性円筒でひび割れるが直径8mmの金属性円筒ではひび割れない
インクジェットプリンタ装置[商品名「マテリアルプリンター DMP−2831」、富士フイルムグローバルグラフィックシステムズ(株)製、]を使用し、1滴の液滴量が10pL、液滴速度6m/secとなるように印加電圧を調整し、連続吐出させた。ヘッドの温度は80℃に調整した。吐出開始から10分後、搭載した16ノズルの内吐出不良が生じたノズル数をカウントし、吐出安定性を評価した。
<評価基準>
○:吐出不良が生じたノズルが0個
△:吐出不良が生じたノズルが1個
×:吐出不良が生じたノズルが2個以上
Claims (8)
- 無機アルコキシド(a1)と水酸基を1個以上有する不飽和モノマー(B1)とを構成単量体として含む加水分解縮合物(C)及び無機酸化物(A)を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)。
- 前記(B1)が、1個以上の水酸基と(メタ)アクリロイル基を2〜5個有する多官能(メタ)アクリレートである請求項1記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 更に水酸基を1個以上有する不飽和モノマー(B1)及び/又は前記(B1)と有機ジイソシアネートとのウレタン化物であるウレタン基含有不飽和モノマー(B2)を含有する請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 前記(A)が、シリカ、酸化チタン、ジルコニア及びアルミナからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の重量に基づく、前記(A)の含有量が10〜60重量%であり、前記(B1)の含有量が10〜70重量%であり、前記(B2)の含有量が1〜10重量%であり、前記(C)の含有量が1〜20重量%である請求項3又は4記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- インクジェットインク用である請求項1〜5のいずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)を硬化してなる硬化物。
- 無機酸化物(A)及び水酸基を1個以上有する不飽和モノマー(B1)の存在下で、無機アルコキシド(a1)を加水分解縮合する請求項1〜6のいずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(X)の製造方法。
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