(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、1分子中に(メタ)アクリロイルオキシ基を3個以上有するウレタン(メタ)アクリレートである、請求項1に記載のトップコート用光硬化型樹脂組成物。
全不揮発成分中、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の含有量が50〜80質量%であり、前記多官能(メタ)アクリレート(B)の含有量が10〜45質量%であり、前記光重合開始剤(C)の含有量が1〜10質量%である、請求項1〜4のいずれかに記載のトップコート用光硬化型樹脂組成物。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の金属蒸着層上に形成されたミドル層上に設けられるトップコート用光硬化型樹脂組成物(以下、単に光硬化型樹脂組成物ともいう)は、1分子中にアロファネート結合を1個以上有し、後述する式(1)で表される部分構造を有し、(メタ)アクリロイルオキシ基当量が2500以下であるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、アロファネート結合を有さない多官能(メタ)アクリレート(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する光硬化型樹脂組成物である。
以下に、ウレタン(メタ)アクリレート(A)、多官能(メタ)アクリレート(B)および光重合開始剤(C)ならびに所望により含有してもよい任意成分(添加剤、溶媒)について詳述する。
【0012】
<ウレタン(メタ)アクリレート(A)>
本発明の光硬化型樹脂組成物で使用するウレタン(メタ)アクリレート(A)は、1分子中にアロファネート結合を1個以上有し、下記式(1)で表される部分構造(以下、部分構造Aともいう)を有し、(メタ)アクリロイルオキシ基当量が2500以下であるウレタン(メタ)アクリレートである。ここで、(メタ)アクリロイルオキシ基と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を指す。また、ウレタン(メタ)アクリレートとはウレタンアクリレートまたはウレタンメタクリレートを指す。
【0014】
上記式(1)中、R
11は水素原子またはメチル基を表す。R
12は単結合または2価の有機基を表す。nは1〜25の整数を表す。*は結合位置を表す。
【0015】
上記式(1)中、R
12は単結合または2価の有機基であれば特に限定されない。
2価の有機基としては、例えば、置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基(例えば、アルキレン基。好ましくは炭素数1〜8)、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基(例えば、アリーレン基。好ましくは炭素数6〜12)、−O−、−S−、−SO
2−、−N(R)−(R:アルキル基)、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基(−C
mH
2mO−:mは正の整数)、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基など)などが挙げられる。
なかでも、形成される塗膜のセルフリペア性がより優れる理由から、アルキレンオキシ基であることが好ましく、炭素数1〜8のアルキレンオキシ基であることが好ましく、エチレンオキシ基であることが好ましい。
【0016】
上記式(1)中、nは、形成される塗膜のセルフリペア性がより優れる理由から、1〜5であることが好ましい。
【0017】
上述のとおり、ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、1分子中にアロファネート結合を1個以上有する。
アロファネート結合とは下記式(2)で表される構造(*は結合位置を表す)であり、例えば、ウレタン結合(−OC(=O)HN−)とイソシアネート基(−NCO)との反応により生成する。
【0019】
上述のとおり、ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、(メタ)アクリロイルオキシ基当量が2500以下である。
本発明において、上記(メタ)アクリロイルオキシ基当量は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)の数平均分子量を、平均(メタ)アクリロイルオキシ基数で除した値であり、(メタ)アクリロイルオキシ基1個あたりの数平均分子量に相当する。
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の数平均分子量は、GPC(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)によるポリスチレン換算値である。
平均(メタ)アクリロイルオキシ基数は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)1分子が有する(メタ)アクリロイルオキシ基の数の平均値であり、NMR分析、質量分析(MALDI−TOFMSなど)、元素分析、ヨウ素価分析(JIS K0070−1992)またはこれらの組み合わせなどから求めることができる。また、後述するように、ウレタン(メタ)アクリレート(A)の原料を分析することで求めることもできる。
(メタ)アクリロイルオキシ基当量は、形成される塗膜の耐溶剤性、耐移行性およびセルフリペア性のバランスがより優れる理由から、600〜1500であることが好ましく、700〜1200であることがより好ましい。
【0020】
上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、形成される塗膜の密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、1分子中に有する(メタ)アクリロイルオキシ基の数が、2個以上であることが好ましく、3個以上であることがより好ましく、4個以上であることがさらに好ましい。また、意匠性の観点から、1分子中に有する(メタ)アクリロイルオキシ基の数が、12個以下であることが好ましく、10個以下であることがより好ましく、8個以下であることがさらに好ましい。
【0021】
上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、イソシアネート基含有率が10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましく、0%であることが特に好ましい。イソシアネート基含有率は、JIS K7301−1995に準拠して求めたものである。
【0022】
上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、形成される塗膜の耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、数平均分子量が8000以下であることが好ましい。また、意匠性の観点および形成される塗膜のセルフリペア性がより優れる理由から、数平均分子量が1000以上であることが好ましい。
【0023】
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の1つの好適な態様として、下記式(3)で表されるウレタン(メタ)アクリレートA1が挙げられる。
【0025】
上記式(3)中、R
51〜R
55は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基、または、置換若しくは無置換の2価の芳香族炭化水素基を表し、なかでも、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、置換若しくは無置換の2価のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数3〜10)であることがより好ましい。
上記式(3)中、Aは上記式(1)で表される部分構造である。すなわち、R
52〜R
55はそれぞれ上記式(1)中の*と結合している。複数あるAは同一であっても異なっていてもよい。
上記式(3)中、pは1以上の整数を表し、なかでも、1〜10の整数であることが好ましく、1〜5の整数であることがより好ましい。
pが2以上である場合の複数あるR
51、R
52、R
54、R
55は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0026】
本発明の光硬化型樹脂組成物において、形成される塗膜の密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、全不揮発成分中、上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の含有量は50〜80質量%であることが好ましく、55〜75質量%であることがより好ましい。ここで不揮発成分とは沸点が150℃以上の成分をいう。
【0027】
本発明においては、上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)を使用することにより、密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性のいずれにも優れる塗膜を形成することができる光硬化型樹脂組成物となる。その理由はおよそ以下のとおりと推測される。
上記式(1)のとおり、部分構造Aはラジカル重合性の(メタ)アクリロイルオキシ基と柔軟性の高いポリカプロラクトン構造とが2価の有機基で結合された構造を有する。上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)はこのような部分構造Aを有するため、ラジカル重合性の(メタ)アクリロイルオキシ基により優れた密着性を示す塗膜が形成される。同時に、(メタ)アクリロイルオキシ基同士の結合により生成する架橋点、または、(メタ)アクリロイルオキシ基と後述する(B)成分の(メタ)アクリロイル基との結合により生成する架橋点、の比較的近傍に柔軟性の高いポリカプロラクトン構造が存在するため、架橋点付近の弾性率が低減され、形成される塗膜は高い柔軟性を示す。さらに、ウレタン(メタ)アクリレート(A)がアロファネート結合を有するため、形成される塗膜は適度の硬度を有する。結果として、塗膜の表面に傷などの変形が生じても経時的に変形が緩和し、塗膜表面は変形前の状態に戻る。すなわち、本発明の光硬化型樹脂組成物から形成される塗膜は優れたセルフリペア性を示す。
このことは、部分構造Aを有さないウレタンアクリレートを使用した比較例4やアロファネート結合を有さないウレタンアクリレートを使用した比較例5では、セルフリペア性が不十分になるという事実からも推測される。
また、上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は(メタ)アクリロイルオキシ基当量が上記特定の範囲であり、また、組成物中に後述する多官能(メタ)アクリレート(B)が存在するため、適度な架橋構造が形成され、結果として、形成される塗膜は柔軟性を維持しつつ、優れた耐溶剤性および耐移行性を示す。すなわち、本発明の硬化型樹脂組成物から形成される塗膜は柔軟性と耐溶剤性および耐移行性とのバランスに優れた塗膜となる。このことは、(メタ)アクリロイルオキシ基当量が2500超であるウレタンアクリレートを使用した比較例1〜3や、多官能(メタ)アクリレート(B)を含有しない比較例6では、耐溶剤性および耐移行性が不十分になるという事実からも推測される。
【0028】
(ウレタン(メタ)アクリレート(A)の製造方法)
上記ウレタン(メタ)アクリレート(A)を製造する方法は特に限定されないが、例えば、アロファネート結合を有するポリイソシアネート(A−1)と下記式(4)で表される水酸基含有化合物(A−2)とを反応させることでウレタン(メタ)アクリレート(A)を製造する方法が挙げられる。上記A−1と上記A−2とを反応させることで、A−1のイソシアネート基とA−2の水酸基とが反応して、上記式(1)で表される部分構造Aが形成される。
【0030】
上記式(4)中、R
11、R
12およびnの定義および好適な態様は上述のとおりである。A−2の具体例としては、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシアルキルアクリレートなどが挙げられる。
【0031】
上記ポリイソシアネート(A−1)は、アロファネート結合と2以上のイソシアネート基とを有するポリイソシアネートであれば特に限定されない。ポリイソシアネート(A−1)の具体例としては、下記式(5)で表されるポリイソシアネート(a−1)が挙げられる。
【0033】
上記式(5)中、R
51〜R
55は、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基、または、置換若しくは無置換の2価の芳香族炭化水素基を表し、なかでも、置換若しくは無置換の2価の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、置換若しくは無置換の2価のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数3〜10)であることがより好ましい。
pは1以上の整数を表し、なかでも、1〜10の整数であることが好ましく、1〜5の整数であることがより好ましい。
pが2以上である場合の複数あるR
51、R
52、R
54、R
55は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0034】
上記ポリイソシアネート(a−1)を製造する方法は特に限定されないが、例えば、アロファネート化触媒(例えば、カルボン酸ジルコニウム)の存在下、アルキレンジオール(HO−R
a−OH)に対して、アルキレンジイソシアネート(OCN−R
b−NCO)を過剰量(例えば、(イソシアネート基のモル数)/(水酸基のモル数)が8以上)反応させることによりポリイソシアネート(a−1)を製造する方法が挙げられる。
【0035】
上記式(3)で表されるウレタン(メタ)アクリレートA1の製造方法の1つの好適な態様として、上記式(5)で表されるポリイソシアネート(a−1)に対して、上記式(4)で表される水酸基含有化合物(A−2)を当量以上(具体的には、(水酸基のモル数)/(イソシアネート基のモル数)が1以上)反応させることにより、a−1のほぼ全てのイソシアネート基にA−2を反応させて、上記式(3)で表されるウレタン(メタ)アクリレートA1を製造する方法が挙げられる。
このような方法で得られたウレタン(メタ)アクリレートA1において、その平均(メタ)アクリロイルオキシ基数は、原料となるポリイソシアネート(a−1)の平均イソシアネート基数とほぼ同じになるため、ウレタン(メタ)アクリレートA1の(メタ)アクリロイルオキシ基当量は、ウレタン(メタ)アクリレートA1の数平均分子量をa−1の平均イソシアネート基数で除した値となる。
ここで、ポリイソシアネート(a−1)の平均イソシアネート基数は、下記式(7)から求めたものである。
平均イソシアネート基数=(a−1の数平均分子量)×(a−1のイソシアネート基含有率)÷42.02 式(7)
a−1の数平均分子量は、GPC(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)によるポリスチレン換算値である。a−1のイソシアネート基含有率はJIS K7301−1995に準拠して求めたものである。
【0036】
<多官能(メタ)アクリレート(B)>
本発明の光硬化型樹脂組成物で使用される多官能(メタ)アクリレート(B)は、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートであり、アロファネート結合を有さないものである。
ここで、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。また、(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートを表す。
【0037】
上記多官能(メタ)アクリレート(B)としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジ(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ペンタ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、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ヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、紫外線硬化型樹脂(紫外線硬化型モノマー(特に分子量が100〜1000)、紫外線硬化型オリゴマー、紫外線硬化型ポリマー)であることが好ましい。
【0038】
上記多官能(メタ)アクリレート(B)は、形成される塗膜の耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、1分子中に有する(メタ)アクリロイル基の数が、3個以上であることが好ましく、4個以上であることがより好ましく、5個以上であることがさらに好ましく、6個以上であることが特に好ましい。また、意匠性の観点から、1分子中に有する(メタ)アクリロイル基の数が、30個以下であることが好ましく、20個以下であることがより好ましい。
【0039】
本発明の光硬化型樹脂組成物において、形成される塗膜の密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、全不揮発成分中、上記多官能(メタ)アクリレート(B)の含有量は10〜45質量%であることが好ましく、15〜30質量%であることがより好ましい。不揮発成分の定義は上述のとおりである。
【0040】
<光重合開始剤(C)>
本発明の光硬化型樹脂組成物で使用される光重合開始剤(C)は、光によって、ラジカル重合性基である(メタ)アクリロイルオキシ基および/または(メタ)アクリロイル基を有する化合物を重合させうるものであれば特に限定されない。
上記光重合開始剤(C)としては、例えば、下記式(6)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(イルガキュアー184、BASF(株)社製)のようなアルキルフェノン系光重合開始材;アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、ベンゾイン類、ベンゾインメチルエーテル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、アシルホスフィンオキシド類などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0042】
なかでも、反応性に優れるという観点から、自己開裂型光重合開始剤であることが好ましい。自己開裂型光重合開始剤とは、光を当てると励起状態となり、分子内で開裂を起こし、ラジカル重合開始点を作る光重合開始剤である。
自己開裂型光重合開始剤としては、例えば、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、ベンジルジメチルケタール(BDK)などが挙げられる。
【0043】
本発明の光硬化型樹脂組成物において、形成される塗膜の密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、全不揮発成分中、上記光重合開始剤(C)の含有量は1〜10質量%であることが好ましい。不揮発成分の定義は上述のとおりである。
【0044】
<添加剤(D)(任意成分)>
本発明の光硬化型樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で添加剤(D)を含有することができる。
添加剤(D)としては、例えば、充填剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、レベリング剤、分散剤、消泡剤、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、顔料などが挙げられる。
本発明の光硬化型樹脂組成物は、意匠性の観点から、レベリング剤(特にシリコーン系レベリング材)を含有することが好ましい。
【0045】
本発明の光硬化型樹脂組成物において、形成される塗膜の密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性がより優れる理由から、全不揮発成分中、上記添加剤(D)の含有量は1〜5質量%であることが好ましく、1〜3質量%であることがより好ましい。不揮発成分の定義は上述のとおりである。
【0046】
<溶剤(E)(任意成分)>
本発明の光硬化型樹脂組成物は、作業性等の観点から、溶剤(E)を含有するのが好ましい。
溶剤(E)は、有機溶剤であり、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリンなどの脂環式炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ドデシルベンゼン、メチルナフタレンなどの芳香族炭化水素類;メチレンクロライド、クロロホルム、エチレンクロライド、クロロベンゼンなどのハロゲン化物;THF、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル、ジオクチルエーテルなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、ヘキサメチレンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどのエステル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、プロピルセルソルブ、ブチルセルソルブなどのグリコールエーテル類;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、揮発速度、扱いやすさ、コストの観点から、エステル類、グリコールエーテル類であるのが好ましく、酢酸ブチルおよび/または酢酸エチルであるのがより好ましい。
【0047】
本発明の光硬化型樹脂組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、反応容器に上記の各必須成分と任意成分とを入れ、減圧下で混合ミキサー等のかくはん機を用いて十分に混練する方法などにより製造することができる。
【0048】
本発明の光硬化型樹脂組成物は、金属蒸着層上に形成されたミドル層上に設けられるトップコート用光硬化型樹脂組成物として好適である。
金属蒸着層の金属は特に限定されないが、例えば、銅、ニッケル、クロム、チタン、コバルト、モリブデン、ジルコニウム、タングステン、パラジウム、インジウム、スズ、金、銀、アルミニウムなどが挙げられる。
金属蒸着層を形成するための蒸着方法は特に限定されないが、例えば、物理蒸着(例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング)法や化学蒸着法が挙げられる。
ミドル層に使用される組成物は特に限定されないが、例えば、特開2010−265355号公報や特開2010−275357号公報に開示される組成物を好適に使用することができる。
本発明の光硬化型樹脂組成物を用いてミドル層上にトップコート(塗膜)を設ける方法は特に限定されないが、例えば、本発明の光硬化型樹脂組成物をミドル層上に塗布法やディップ法などにより付与し、その後、付与された組成物を加熱および/またはUV照射して、ミドル層上にトップコート(塗膜)を形成する方法などが挙げられる。
【実施例】
【0049】
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られるものではない。
【0050】
<ウレタンアクリレートA1の製造>
(アロファネート結合を有するポリイソシアネートの合成)
攪拌機、温度計、冷却器及び窒素ガス導入管を備えた容量1Lの反応器に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を950g、1,6−ヘキサンジオールを50g、オクチル酸ジルコニウムを0.05g仕込み、110℃で6時間反応を行った。次いで、リン酸を0.1g仕込み50℃で1時間停止反応を行った。この反応生成物を130℃×0.04kPaにて薄膜蒸留を行い、ポリイソシアネートを得た。得られたポリイソシアネートをNCO−1とする。
【0051】
NCO−1のイソシアネート基含有率および遊離ジイソシアネート含有率をJIS K7301−1995に準拠して求めたところ、イソシアネート基含有率は19.2%、遊離ジイソシアネート含有量は0.1%であった。また、25℃の粘度は2000mPa・sであった。また、NCO−1についてFT−IR分析及び
13C−NMR分析を行ったところ、ウレタン結合、イソシアヌレート結合はほとんど確認されず、アロファネート結合の存在が確認された。また、GPC分析(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)を行ったところ、数平均分子量(ポリスチレン換算値)は1100であった。イソシアネート基含有率および数平均分子量からNCO−1の平均イソシアネート基数を求めたところ5であった。
【0052】
(ウレタンアクリレートの合成)
撹拌機、温度計、冷却器を備えた四つ口フラスコに、ポリイソシアネート(NCO−1)330g、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA2」、水酸基価:162mgKOH/g)520g、酢酸エチル150gを仕込み、攪拌しながら80℃で3時間反応を行い、ウレタンアクリレートを得た。得られたウレタンアクリレートをウレタンアクリレートA1とする。
【0053】
ウレタンアクリレートA1についてGPC分析(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)を行ったところ、数平均分子量(ポリスチレン換算値)は4700であった。また、FT−IR分析及び
13C−NMR分析を行ったところ、イソシアネート基はほとんど確認されず、ウレタン結合の存在が確認された。数平均分子量および平均アクリロイルオキシ基数(=NCO−1の平均イソシアネート基数)からウレタンアクリレートA1のアクリロイルオキシ基当量を求めたところ940であった。
【0054】
<ウレタンアクリレートX1の製造>
アロファネート結合を有するポリイソシアネート(NCO−1)330gの代わりに、アロファネート結合を有するポリイソシアネート(NCO−1)126.2gを使用し、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA2」、水酸基価:162mgKOH/g)520gの代わりに、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA10L」、水酸基価:44.7mgKOH/g)723.8gを使用した以外は、ウレタン(メタ)アクリレートA1と同様の手順に従って、ウレタンアクリレートを製造した。得られたウレタンアクリレートをウレタンアクリレートX1とする。
【0055】
ウレタンアクリレートX1についてGPC分析(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)を行ったところ、数平均分子量(ポリスチレン換算値)は13500であった。また、FT−IR分析及び
13C−NMR分析を行ったところ、イソシアネート基はほとんど確認されず、ウレタン結合の存在が確認された。数平均分子量および平均アクリロイルオキシ基数(=NCO−1の平均イソシアネート基数)からウレタンアクリレートX1のアクリロイルオキシ基当量を求めたところ2700であった。
【0056】
<ウレタンアクリレートX2の製造>
アロファネート結合を有するポリイソシアネート(NCO−1)330gの代わりに、アロファネート結合を有するポリイソシアネート(NCO−1)255gを使用し、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA2」、水酸基価:162mgKOH/g)520gの代わりに、ペンタエリスリトールトリアクリレート(水酸基価:110mgKOH/g)595gを使用した以外は、ウレタン(メタ)アクリレートA1と同様の手順に従って、ウレタンアクリレートを製造した。得られたウレタンアクリレートをウレタンアクリレートX2とする。
【0057】
ウレタンアクリレートX2についてGPC分析(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)を行ったところ、数平均分子量(ポリスチレン換算値)は6400であった。また、FT−IR分析及び
13C−NMR分析を行ったところ、イソシアネート基はほとんど確認されず、ウレタン結合の存在が確認された。数平均分子量および平均アクリロイルオキシ基数(=NCO−1の平均イソシアネート基数×3)からウレタンアクリレートX2のアクリロイルオキシ基当量を求めたところ426であった。なお、ウレタンアクリレートX2は上記部分構造Aを有さないウレタンアクリレートである。
【0058】
<ウレタンアクリレートX3の製造>
(イソシアヌレート結合を有するポリイソシアネートの合成)
攪拌機、温度計、冷却器及び窒素シール管を備えた容量500mLの反応器に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を300g、1,3−ブタンジオール(1,3−BD)を2.8g仕込んだ後、反応器内を窒素置換して、攪拌しながら反応温度80℃に加温し、同温度で2時間反応させた。この反応液のイソシアネート含有率をJIS K7301−1995に準拠して求めたところ、イソシアネート基含有率は48.6%であった。次に触媒としてカプリン酸カリウム0.06g、助触媒としてフェノール0.3gを加え、60℃で6時間イソシアネート化反応を行った。この反応液に停止剤としてリン酸を0.042g加え、反応温度で1時間攪拌後、遊離HDIを120℃、1.3kPaの条件下で薄膜蒸留により除去して、ポリイソシアネート(淡黄色透明液体)を得た。得られたポリイソシアネートをNCO−2とする。
【0059】
NCO−2のイソシアネート基含有率および遊離ジイソシアネート含有率をJIS K7301−1995に準拠して求めたところ、イソシアネート基含有率は21.3%、遊離ジイソシアネート含有量は0.3%であった。また、25℃の粘度は2200mPa・sであった。また、NCO−2についてFT−IR分析及び
13C−NMR分析を行ったところ、アロファネート結合は確認されず、イソシアヌレート結合の存在が確認された。また、GPC分析(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)を行ったところ、数平均分子量(ポリスチレン換算値)は700であった。イソシアネート基含有率および数平均分子量からNCO−2の平均イソシアネート基数を求めたところ3.5であった。
【0060】
(ウレタンアクリレートの合成)
撹拌機、温度計、冷却器を備えた四つ口フラスコに、アロファネート結合を有するポリイソシアネート(NCO−2)308.5g、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート(株式会社ダイセル製「プラクセルFA2」、水酸基価:162mgKOH/g)541.5g、酢酸エチル150gを仕込み、攪拌しながら80℃で3時間反応を行い、ウレタンアクリレートを得た。得られたウレタンアクリレートをウレタンアクリレートX3とする。
【0061】
ウレタンアクリレートX3についてGPC分析(東ソー社製HLC−8220、溶媒:テトラヒドロフラン)を行ったところ、数平均分子量(ポリスチレン換算値)は3400であった。また、FT−IR分析及び
13C−NMR分析を行ったところ、イソシアネート基はほとんど確認されず、ウレタン結合の存在が確認された。数平均分子量および平均アクリロイルオキシ基数(=NCO−2の平均イソシアネート基数)からウレタンアクリレートX3のアクリロイルオキシ基当量を求めたところ970であった。
【0062】
<実施例1〜3、比較例1〜6>
下記第1表に示す各成分を、第1表に示す組成(質量部)で、撹拌機を用いて混合し、各光硬化型樹脂組成物を得た。なお、第1表中に示す「含有量」とは、全不揮発成分中の各成分の含有量(質量%)を表す。また、第1表中に示す「官能基当量」とは、ウレタンアクリレートのアクリロイルオキシ基当量を表す。
得られた各光硬化型樹脂組成物について以下の評価を行った。
【0063】
<密着性>
密着性の評価は、JIS 5600−5−6:1999に準拠して、碁盤目テープはく離試験により行った。
具体的には、ポリカーボネート製基板の上に、アンダーコート剤を塗布し、UV硬化させてアンダーコートを形成し、その上にスズ(Sn)を真空蒸着して金属蒸着層を形成した。さらに金属蒸着層の上に、ミドル層形成用組成物(2−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリレート共重合体35質量部、ポリイソシアネート(硬化剤)8質量部、シクロヘキサノン57質量部)を塗布し、60℃で3分間熱風乾燥させた後、UV硬化させ、さらに70℃で10分間乾燥して、ミドル層を形成した。
次いで、上記ミドル層上に、得られた光硬化型樹脂組成物をスプレーで10μmの膜厚となるよう塗布した。その後、塗布した光硬化型樹脂組成物を、オーブンを用いて70℃で10分間加熱し、さらに、日本電池社製のGS UV SYSTEMを用いて、ピーク強度が70mW/cm
2、積算光量がまたは900mJ/cm
2となるようにUV照射を行い、塗膜を形成した。
次に、上記塗膜上に、1mmの基盤目100個(10×10)を作り、さらに上記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ポリカーボネート製基板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。結果を第1表に示す。
【0064】
<セルフリペア性>
セルフリペア性の評価は、以下の「真鍮ブラシによる擦り試験」および「鉛筆硬度試験後の塗膜の自己修復観察」によって評価した。
【0065】
(真鍮ブラシによる擦り試験)
密着性の評価で使用した塗膜と同様の塗膜を用意し、塗膜表面に対して4.9Nの荷重で真鍮ブラシを押し付け、10cm/sの速度で5回往復させて傷を付けた後、1分後の塗膜表面を目視により観察した。
塗膜表面の状態を以下の基準で評価した。結果を第1表に示す。◎または○であることが好ましい。
◎:異常が見られない。
○:若干の異常が見られる(実用上問題無し)。
×:異常が見られる(実用上問題有り)。
【0066】
(鉛筆硬度試験後の自己修復観察)
密着性の評価で使用した塗膜と同様の塗膜を用意し、JIS K5600−5−4:1999に準拠して、鉛筆硬度試験を行った(塗膜と鉛筆との角度:45°、荷重:9.8N、先端部直径:1.8mm、先端部長さ:3.0mm)。
塗膜表面に傷跡が生じても24時間以内に傷跡の消失(自己修復)が確認された最も硬い鉛筆硬度(以下、自己修復限界鉛筆硬度ともいう)を調べた。なお、傷跡の消失は目視による観察で調べた。結果を第1表に示す。自己修復限界鉛筆硬度は2B以上であることが好ましい。
【0067】
<耐溶剤性>
密着性の評価で使用した塗膜と同様の塗膜を用意し、ラビング試験により耐溶剤性を評価した。具体的には、塗膜表面に対してメチルエチルケトンを染み込ませベンコット(旭化成せんい製)を9.8±0.05N/cm
2の応力で押し付け、塗膜表面を往復30回擦った後の塗膜表面を目視により観察した。
塗膜表面の状態を以下の基準で評価した。結果を第1表に示す。◎または○であることが好ましい。
◎:異常が見られない。
○:若干の異常が見られる(実用上問題無し)。
×:異常が見られる(実用上問題有り)。
【0068】
<耐移行性>
密着性の評価で使用した塗膜と同様の塗膜を用意し、塗膜表面にミラーマット(株式会社JSP製)を敷き、500gの重りを載せた。そして、重りを載せてから24時間後の塗膜表面を目視により観察した。
塗膜表面の状態を以下の基準で評価した。結果を第1表に示す。◎または○であることが好ましい。
◎:異常が見られない。
○:若干の異常が見られる(実用上問題無し)。
×:異常が見られる(実用上問題有り)。
【0069】
<意匠性>
密着性の評価と同様の手順でポリカーボネート製基板上に金属蒸着層とアンダーコートとミドル層とを形成した。得られた基板を45°に傾け、傾けた状態の基板に対して、得られた光硬化型樹脂組成物をスプレーで10μmの膜厚となるよう塗布した。その後、塗布面を水平にして、60℃で3分間乾燥させて塗膜を形成した。塗膜表面に対して斜め45°の角度から塗膜表面を目視により観察した。塗膜表面の状態を以下の基準で評価した。結果を第1表に示す。◎または○であることが好ましい。
◎:異常が見られない。
○:若干の異常が見られる(実用上問題無し)。
×:異常が見られる(実用上問題有り)。
【0070】
【表1】
【0071】
第1表中の各成分は、以下のものを使用した。
・ウレタンアクリレートA1:上述のとおり製造したウレタンアクリレートA1
・ウレタンアクリレートX1:上述のとおり製造したウレタンアクリレートX1
・ウレタンアクリレートX2:上述のとおり製造したウレタンアクリレートX2
・ウレタンアクリレートX3:上述のとおり製造したウレタンアクリレートX3
・多官能アクリレートB1:TMPTA(トリメチロールプロパントリアクリレート、ダイセル・サイテック(株)社製、アクリロイル基数:3)
・多官能アクリレートB2:TMPEOTA(トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート、ダイセル・サイテック(株)社製、アクリロイル基数:3)
・光開始重合剤C1:イルガキュアー184(BASF(株)社製)
・レベリング剤D1:BYK−UV3500(ビック・ケミー(株)製、シリコーン系レベリング剤)
・溶剤E1:酢酸エチル
【0072】
第1表から分かるように、アロファネート結合および上記部分構造Aを有し、かつ、(メタ)アクリロイルオキシ基当量が2500以下であるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、多官能(メタ)アクリレート(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する実施例1〜3の光硬化型樹脂組成物は、密着性、セルフリペア性、耐溶剤性および耐移行性のいずれにも優れる塗膜を形成することができた。
一方、(メタ)アクリロイルオキシ基当量が2500超であるウレタン(メタ)アクリレートを使用する比較例1〜3はいずれも耐溶剤性および耐移行性が不十分であった。また、上記部分構造Aを有さないウレタン(メタ)アクリレートを使用する比較例4はセルフリペア性(真鍮ブラシによる擦り試験、鉛筆硬度試験後の自己修復観察)が不十分であった。また、アロファネート結合を有さないウレタン(メタ)アクリレートを使用する比較例5はセルフリペア性(真鍮ブラシによる擦り試験)が不十分であった。また、多官能(メタ)アクリレート(B)を含有しない比較例6は耐溶剤性および耐移行性が不十分であった。