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特許7181812活性エネルギー線硬化性組成物及びその硬化物
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-22
(45)【発行日】2022-12-01
(54)【発明の名称】活性エネルギー線硬化性組成物及びその硬化物
(51)【国際特許分類】
   C08F 220/56 20060101AFI20221124BHJP
   C08F 2/50 20060101ALI20221124BHJP
   C08F 220/20 20060101ALI20221124BHJP
   C08F 220/18 20060101ALI20221124BHJP
   C08F 230/02 20060101ALI20221124BHJP
【FI】
C08F220/56
C08F2/50
C08F220/20
C08F220/18
C08F230/02
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2019034199
(22)【出願日】2019-02-27
(65)【公開番号】P2019172969
(43)【公開日】2019-10-10
【審査請求日】2021-08-16
(31)【優先権主張番号】P 2018060631
(32)【優先日】2018-03-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002288
【氏名又は名称】三洋化成工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】渡部 渉
(72)【発明者】
【氏名】磯部 真吾
【審査官】古妻 泰一
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-245229(JP,A)
【文献】特開2014-198849(JP,A)
【文献】国際公開第2017/134962(WO,A1)
【文献】特開2012-140490(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 220/56
C08F 2/50
C08F 220/58
C08F 220/20
C08F 220/16
C08F 230/02
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)、N-置換(メタ)アクリルアミド(B)、一般式(1)で示される2官能(メタ)アクリレート(C)、3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)及び光重合開始剤(E)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、前記(B)が、N,N-ジエチルアクリルアミド及び/又はN-アクリロイルモルホリンであり、前記(D)は、ペンタエリスリトール及びそのアルキレンオキシド付加物からなる群から選ばれる多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステルである3官能又は4官能(メタ)アクリレートであり、前記アルキレンオキシド付加物の付加モル数は1~4の整数であり、
前記(A)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が10重量%~30重量%
前記(B)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が30重量%~60重量%
前記(C)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が10重量%~30重量%
前記(D)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~8重量%
前記(E)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~8重量%である活性エネルギー線硬化性組成物。
CH=CR-COO-(RO)-COCR=CH (1)
[一般式(1)中、Rは炭素数1~4のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の場合、複数個あるRは同一でも異なっていてもよく、2つあるRはそれぞれ独立に水素基又はメチル基である。]
【請求項2】
リン酸(メタ)アクリレート(G)を前記組成物(A)~(E)の合計重量に対し0.2重量%~10重量%含有する請求項記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
【請求項3】
更にチオキサントン骨格を有する増感剤(F)を前記組成物(A)~(E)の合計重量に対し0.2重量%~10重量%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性組成物。
【請求項4】
請求項1~いずれか記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、活性エネルギー線硬化性組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、紫外線や電子線などの活性エネルギー線または熱により硬化する硬化組成物は、プラスチック、紙、木工及び無機質材等の塗料、接着剤、印刷インキ、印刷回路基板及び電気絶縁関係等の種々の用途に実用化されている。
近年、その中でも活性エネルギー線硬化性組成物は、硬化速度が速いことから、コーティング剤や塗料、印刷インキ等の分野で使用される場面が増えてきている。
これらを使用したインクジェット用インクとしては、紫外線で硬化する紫外線硬化型ジェトインクがある。この紫外線硬化インクを用いたインクジェット方式は、比較的低臭気であり、速乾性、インク吸収性の無い記録媒体への記録が出来る点で、近年注目されつつあり、紫外線硬化型インクジェットインクが開示されて(例えば、特許文献1~3参照)いる。
【0003】
インクジェット用インクの分野においては、低粘度であることに加え、形成される膜がより強固であること及び柔軟であることが求められている。
しかしながら、特許文献1に記載の組成物は速硬化する点においては改良されているが、インク組成物としての粘度が高く、インクジェット印刷に使用した場合にノズルからの吐出が困難又はノズル詰まりが発生する等吐出性が悪いという問題がある。
特許文献2及び特許文献3に記載の組成物は、記録材料の種類や作業環境によって、硬化感度が変動しやすいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2006-28404号公報
【文献】特開平6-200204号公報
【文献】特表2000-504778号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、低粘度かつ硬化感度が高く、高硬度な塗膜を形成することが出来る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)、N-置換(メタ)アクリルアミド(B)、一般式(1)で示される2官能(メタ)アクリレート(C)、3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)及び光重合開始剤(E)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、前記(D)は、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びそのアルキレンオキシド付加物からなる群から選ばれる多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステルである3官能又は4官能(メタ)アクリレートであり、前記アルキレンオキシド付加物の付加モル数は1~4の整数であり、前記(A)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~40重量%、前記(B)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が15重量%~70重量%、前記(C)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~40重量%、前記(D)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~40重量%、前記(E)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~15重量%である活性エネルギー線硬化性組成物である。
CH=CR-COO-(RO)-COCR=CH (1)
[一般式(1)中、Rは炭素数1~4のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の場合、複数個あるRは同一でも異なっていてもよく、2つあるRはそれぞれ独立に水素基又はメチル基である。]
【発明の効果】
【0007】
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、低粘度かつ硬化感度が高く、高硬度な塗膜を形成することが出来る。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明は、多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)、N-置換(メタ)アクリルアミド(B)、一般式(1)で示される2官能(メタ)アクリレート(C)、3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)及び光重合開始剤(E)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、前記(D)は、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びそのアルキレンオキシド付加物からなる群から選ばれる多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステルである3官能又は4官能(メタ)アクリレートであり、前記アルキレンオキシド付加物の付加モル数は1~4の整数であり、前記(A)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~40重量%、前記(B)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が15重量%~70重量%、前記(C)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~40重量%、前記(D)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~40重量%、前記(E)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量が2重量%~15重量%である活性エネルギー線硬化性組成物である。
CH=CR-COO-(RO)-COCR=CH (1)
[一般式(1)中、Rは炭素数1~4のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の場合、複数個あるRは同一でも異なっていてもよく、2つあるRはそれぞれ独立に水素基又はメチル基である。]
【0009】
本発明において「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレート又はアクリレートを意味する。
本発明において「(メタ)アクリル」とは、メタクリル又はアクリルを意味する。
【0010】
多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)としては、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オキシエチル(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、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート及びトリシクロデカニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単官能(メタ)アクリレート化合物は、1種単独で又は2種以上を併用できる。
硬化物の硬度の観点から好ましくは多環式飽和炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレートであり、更に好ましくはジシクロペンタニル(メタ)アクリレート及びイソボルニル(メタ)アクリレートである。
【0011】
本発明において、
N-置換(メタ)アクリルアミド(B)とは、(メタ)アクリルアミドが有するアミノ基の水素原子のうち1個又は2個を炭化水素基等の置換基で置換したものを意味し、N-置換(メタ)アクリルアミドとしては、N-アルコキシ(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアルキルアクリルアミド、N-アルコキシ-N-アルキルアクリルアミド、N-(メタ)アクリロイル基を有する鎖状アミド及びN-(メタ)アクリロイル基を有する環状アミド等が挙げられる。
N-アルコキシ(メタ)アクリルアミドとしては、N-メトキシ(メタ)アクリルアミド、N-エトキシ(メタ)アクリルアミド、N-プロポキシ(メタ)アクリルアミド及びN-ブトキシ(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
N,N-ジアルキルアクリルアミドとしては、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N,N-ジプロピルアクリルアミド、N,N-ジイソプロピルアクリルアミド、N,N-ジブチルアクリルアミド、N,N-ジイソブチルアクリルアミド、N,N-ジ-tert-ブチルアクリルアミド、N,N-ジヘプチルアクリルアミド、N,N-ジオクチルアクリルアミド、N,N-ジ-tert-オクチルアクリルアミド、N,N-ジドデシルアクリルアミド及びN,N-ジオクタデシルアクリルアミド等が挙げられる。
N-アルコキシ-N-アルキルアクリルアミドとしては、N-n-ブトキシメチルアクリルアミド、N-メチル-N-メトキシアクリルアミド、N-メチル-N-エトキシアクリルアミド、N-メチル-N-プロポキシアクリルアミド、N-メチル-N-ブトキシアクリルアミド、N-エチル-N-メトキシアクリルアミド、N-エチル-N-エトキシアクリルアミド、N-エチル-N-ブトキシアクリルアミド、N-プロピル-N-メトキシアクリルアミド、N-プロピル-N-エトキシアクリルアミド、N-ブチル-N-メトキシアクリルアミド及びN-ブチル-N-エトキシアクリルアミド等が挙げられる。
N-(メタ)アクリロイル基を有する鎖状アミドとしては、N-イソプロピルアクリルアミド及びN-ヒドロキシエチルアクリルアミド等が挙げられる。
N-(メタ)アクリロイル基を有する環状アミドとしては、N-アクリロイルモルホリン、N-アクリロイルチオモルホリン、N-アクリロイルピペリジン、N-アクリロイルピロリジン、N-メタクリロイルモルホリン、N-メタクリロイルピペリジン及びN-メタクリロイルピロリジン等が挙げられる。
本発明において、これらのN-置換(メタ)アクリルアミドは、1種単独で又は2種以上を併用できる。
化合物(B)は、硬化性の観点から好ましくはN,N-ジアルキルアクリルアミド、N-アルコキシ-N-アルキルアクリルアミド、N-(メタ)アクリロイル基を有する鎖状アミド及びN-(メタ)アクリロイル基を有する環状アミドであり、更に好ましくはN,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-アクリロイルモルホリン、N-n-ブトキシメチルアクリルアミド及びN-ヒドロキシエチルアクリルアミドである。
【0012】
本発明の2官能(メタ)アクリレート(C)は、一般式(1)で表される2官能(メタ)アクリレートである。
CH=CR-COO-(RO)-COCR=CH (1)
式中、Rは炭素数1~4のアルキレン基を表し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基及びtert-ブチル基等が挙げられる。
硬化物の硬度の観点から好ましくは炭素数2~3であり、更に好ましくはエチル基及びプロピル基である。
nは1~4の整数であり、硬化物の硬度の観点から好ましくは1~3の整数である。
nが2~4の場合、複数個あるRは同一でも異なっていてもよい。
2つあるRはそれぞれ独立に水素基又はメチル基である。
【0013】
本発明において2官能(メタ)アクリレート(C)としては、2官能アクリレート及び2官能メタクリレートが挙げられる。
2官能アクリレートとしては、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200ジアクリレート、ポリエチレングリコール#300ジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート及びポリプロピレングリコール#700ジアクリレート等が挙げられる。
2官能メタクリレートとしては、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール#200ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#300ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#400ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#600ジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジメタクリレート及びポリプロピレングリコール#700ジメタクリレート等が挙げられる。
これらの2官能(メタ)アクリレートは、1種単独で又は2種以上を併用できる。
硬化性の観点から好ましくはジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートである。
【0014】
本発明において、3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)は、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びそのアルキレンオキシド付加物からなる群から選ばれる多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステルである3官能又は4官能(メタ)アクリレートである。また、前記アルキレンオキシド付加物の付加モル数は、硬化物の硬度の観点からそれぞれ1~4の整数である。
グリセリンのアルキレンオキシド付加物、トリメチロールプロパンのアルキレンオキシド付加物及びペンタエリスリトールのアルキレンオキシド付加物それぞれのアルキレンオキシド付加物のアルキレンオキシドの炭素数は、硬化物の硬度の観点からそれぞれ好ましくは2~3である。アルキレンオキシドは、好ましくはエチレンオキシ基又はプロピレンオキシ基である。
【0015】
本発明において3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、付加モル数が1~4のエトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、付加モル数が1~4のエトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、付加モル数が1~4のエトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート及び付加モル数が1~4のプロポキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの3官能又は4官能(メタ)アクリレートは、1種単独で又は2種以上を併用できる。
ハンドリングの観点から好ましくは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)アクリレート及び付加モル数が1~4のエトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートであり、更に好ましくはトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート及び付加モル数が1~4のエトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
【0016】
光重合開始剤(E)としては、好ましくはラジカル重合型の光重合開始剤である。
具体的には、ベンゾインイソブチルエーテル、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、ベンジル、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、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)-ブタン-1-オン、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フォスフィンオキシド、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、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、ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、イソフタルフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルスルフィド、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)-ブタン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン)、ビス(2、4、6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、2,4-ジエチルチオキサントン及び2-イソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
硬化性の観点から好ましくは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、ビス(2、4、6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、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)-ブタン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、2,4-ジエチルチオキサントン及び2-イソプロピルチオキサントンであり、更に好ましくは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-オン及びビス(2、4、6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイドである。
【0017】
多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量は、2重量%~40重量%であり、好ましくは5重量%~40重量%であり、更に好ましくは10重量%~30重量%である。
2重量%未満であれば、硬化物の硬度が不足し、40重量%を超えるのであれば硬化物の硬化性が不足する。
【0018】
N-置換(メタ)アクリルアミド(B)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量は、15重量%~70重量%であり、好ましくは20重量%~70重量%であり、更に好ましくは30重量%~60重量%である。
15重量%未満であれば硬化性が不足し、70重量%を超えるのであれば硬化物の硬度が不足する。
【0019】
2官能(メタ)アクリレート(C)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量は、2重量%~40重量%であり、好ましくは5重量%~40重量%であり、更に好ましくは10重量%~30重量%である。
2重量%未満であれば硬化性及び硬化物の硬度が不足し、40重量%を超えるのであれば基材への密着性が不足する。
【0020】
3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量は、2重量%~40重量%であり、好ましくは1重量%~10重量%であり、更に好ましくは2重量%~8重量%である。
2重量%未満であれば硬化性及び硬化物の硬度が不足し、40重量%を超えるのであれば基材密着性及びハンドリング性不足である。
【0021】
光重合開始剤(E)の前記組成物(A)~(E)の合計重量に対する含有重量は、2重量%~15重量%であり、好ましくは1重量%~10重量%であり、更に好ましくは2重量%~8重量%である。
2重量%未満であれば硬化性が不足し、15重量%を超えるであれば硬化物の硬度及び密着性が不足する。
【0022】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、リン酸(メタ)アクリレート(G)を含有してもよい。
リン酸(メタ)アクリレート(G)としては、(メタ)アクリロイル基を有するリン酸エステルであれば制限は無く、市場から入手できるものを用いることができ、メタクリロイルオキシエチルホスフェート(ユニケミカル社製、ホスマーM)、エチレンオキサイド変性リン酸メタクリレート(ユニケミカル社製、ホスマーPE)、プロピレンオキサイド変性リン酸メタクリレート(ユニケミカル社製、ホスマーPP)、エチレンオキサイド変性リン酸アクリレート(共栄社化学社製、ライトエステルP-A)、エチレンオキサイド変性リン酸メタクリレート(日本化薬社製、カヤマーPM-1)及びブチレンオキサイド変性リン酸メタクリレート(日本化薬株式会社製、カヤマーPM-21)等があげられる。
【0023】
リン酸(メタ)アクリレート(G)の含有量は、密着性の観点から前記組成物(A)~(E)の合計重量に対し好ましくは0.2重量%~10重量%であり、更に好ましくは0.5重量%~5重量%である。
【0024】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、チオキサントン骨格を有する増感剤(F)を含有してもよい。
チオキサントン骨格を有する増感剤(F)としては、チオキサントン、2、4-ジエチルチオキサントン及び2、4-ジイソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
これらの増感剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
光感度の観点から好ましくは2、4-ジエチルチオキサントンである。
【0025】
増感剤(F)の含有量は、光感度の観点から前記組成物(A)~(E)の合計重量に対し好ましくは0.2重量%~10重量%であり、更に好ましくは0.5重量%~5重量%である。
【0026】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、レベリング剤(H)を含有することができる。
レベリング剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素界面活性剤及びシリコン界面活性剤等が挙げられる。
これらの内で塗布性の観点からはフッ素界面活性剤及びシリコン界面活性剤が好ましく、相溶性の観点からはオキシアルキル鎖を有する界面活性剤が好ましい。
レベリング剤(H)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
レベリング剤(H)の使用量は(A)~(E)の合計重量に対し0.1重量%であることが好ましい。
【0027】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、更に、使用目的に合わせて、重合禁止剤、粘着性付与剤、消泡剤、チクソトロピー性付与剤、スリップ剤、難燃剤、帯電防止剤、溶剤及び酸化防止剤等を含有することができる。
【0028】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、上記の各成分を、ガラスビーカー、缶、プラスチックカップ等の適当な容器中にて、攪拌棒、へら等により撹拌混合すること、又は公知の混合装置(櫂型等の撹拌ばねを備えた混合装置、ディゾルバー、ボールミル及びプラネタリミキサー等)により混合すること等により得ることができる。活性エネルギー線硬化性組成物は、室温で液状であることが好ましく、その粘度は25℃で好ましくは1~100mPa・s、更に好ましくは2~50mPa・sである。
【0029】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、光重合開始剤(E)の選択により、300~700nmの波長を有する活性光線の照射で光硬化できる。300~700nmの波長を有する活性光線としては、高圧水銀灯の他、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ及びハイパワーメタルハライドランプ等(UV・EB硬化技術の最新動向、ラドテック研究会編、シーエムシー出版、138頁、2006)が使用できる。また、LED光源を使用した照射装置も好適に使用できる。活性光線の照射時及び/又は照射後に硬化速度を加速させる目的で、加熱を行ってもよい。加熱温度は、30℃~200℃が好ましく、更に好ましくは35℃~150℃、特に好ましくは40℃~120℃である。
【0030】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の基材への塗布方法としては、スピンコート、ロールコート、スプレーコート等の公知のコーティング法並びに平版印刷、カルトン印刷、金属印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷及びグラビア印刷といった公知の印刷法を適用できる。また、微細液滴を連続して吐出するインクジェット方式の塗布にも適用できる。
【0031】
本発明の硬化物は、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に活性エネルギーを照射してなるものである。
【0032】
本発明における活性エネルギー線には、紫外線、電子線、X線、赤外線及び可視光線が含まれる。これらの活性エネルギー線のうち硬化性と樹脂劣化の観点から好ましいのは紫外線及び電子線である。
【実施例
【0033】
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0034】
<実施例1~20及び比較例1~9>
表1の配合部数(重量部)に従い、ガラス製の容器に、多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)、N-置換(メタ)アクリルアミド(B)、一般式(1)で示される2官能アクリレート(C)、3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)、光重合開始剤(E)、増感剤(F)、リン酸(メタ)アクリレート(G)、レベリング剤(H)を仕込み、均一になるまで撹拌し、実施例1~20及び比較例1~9の活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
【0035】
【表1】
【0036】
表1中の記号で表した原料の詳細は以下の通りである。
(A-1):ライトアクリレートIB-XA[イソボルニルアクリレート:共栄社化学(株)製]
(A-2):ファンクリルFA-513AS[ジシクロペンタニルアクリレート:日立化成工業(株)製]
(B-1):ACMO[アクリロイルモルホリン:KJケミカルズ(株)製]
(B-2):DMAA[ジメチルアクリルアミド:KJケミカルズ(株)製]
(B-3):DEAA[ジエチルアクリルアミド:KJケミカルズ(株)製]
(B-4):NBMA[N-n-ブトキシアクリルアミド:MCCユニテック(株)製](B-5):HEAA[ヒドロキシエチルアクリルアミド:KJケミカルズ(株)製]
(C-1):ファンクリルFA-222A[ジエチレングリコールジアクリレート:日立化成工業(株)製]
(C-2):NKエステルAPG-100[ジプロピレングリコールジアクリレート:新中村工業(株)製]
(C-3):Etermer EM223[トリプロピレングリコールジアクリレート:長興材料有限公司 製]
(C-4):NKエステルA-200[ポリエチレングリコール#200ジアクリレート:新中村工業(株)製]
(C’-1):NKエステルA-HD-N[1,6-ヘキサンジオールジアクリレート:新中村工業(株)製]
(D-1):ライトアクリレートPE-3A[ペンタエリスリトールトリアクリレート:共栄社化学(株)製]
(D-2):NKエステルA-TMPT[トリメチロールプロパントリアクリレート:新中村工業(株)製]
(D-3):NKエステルATM―4E[エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(エチレンオキシドの付加モル数は4):新中村工業(株)製]
(D-4):アロニックス MT-3547[グリセリントリアクリレート:東亞合成(株)製]
(D-5):Etermer EM2384[プロポキシ化グリセリントリアクリレート(プロピレンオキシドの付加モル数は3):長興材料有限公司 製]
(E-1):イルガキュア819[ビス(2、4、6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製]
(E-2):イルガキュア907[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:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製]
(F-1):カヤキュアDETX-S[2、4-ジエチルチオキサントン:日本化薬(株)製]
(G-1):KAYAMER PM-21[リン酸メタクリレート:日本化薬(株)製](H-1):BYK-333[シリコン系表面調整剤:ビックケミー・ジャパン(株)製]
【0037】
実施例1~20及び比較例1~9の活性エネルギー線硬化性組成物の粘度、塗膜硬化性及び硬化膜の鉛筆硬度を以下の試験法により測定又は評価した結果を表1に示す。
[粘度評価]
本発明における粘度は、25℃下で粘度測定装置[FUNGILAB社製「ビスコエリートB型」]を用いて測定した。
【0038】
(1)塗膜硬化性評価
実施例1~20及び比較例1~9で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、表面処理を施した厚さ100μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム[東洋紡(株)製コスモシャインA4300]に、アプリケーターを用いて膜厚20μmとなるように塗布した。露光についてはスポット式LED照射装置(フォセオン・テクノロジー社製「RX FireFlex」)を使用して露光を行なった。露光量は500mJ/cmであった。
硬化後塗膜の光照射直後及び光照射10秒後の硬化性を、指触することにより、タックがなくなった露光回数で評価した。
【0039】
(2) 鉛筆硬度(塗膜の硬度)の評価
塗膜硬化性評価においてタックがなくなったと判断した硬化後塗膜を温度23±2℃の室内に16時間静置した後、平坦なガラス板の上に置き、JIS K5600-5-4の記載に従って鉛筆硬度を測定した。
【0040】
(3)基材(PETフィルム)密着性の評価
基材上の硬化塗膜を2mm×2mmの碁盤目(100個)にクロスカットし、この上にセロファンテープを張り付けて、引き剥し、目視で以下の基準で評価した。例えば、97/100は、100個中、97個が密着していたことを示す。
<評価基準>
◎:100/100
○:97/100~99/100
△:50/100~96/100
×:0/100~49/100
実施例1~20、比較例1~9の樹脂組成物の基材への密着性、低反り性を下記の方法で測定し、評価した。
その結果を表1に示す。
【0041】
(4)反り試験
上記の密着性評価の硬化フィルムの作製と同様の操作で、反り試験用の硬化フィルムを作製した。作成した硬化フィルムを縦100mm×横100mmの正方形に切断し、室温で1時間温調した。この後、隙間(厚み)ゲージを用い、硬化フィルムの四隅の反りを測定し、それによって、反り特性を評価した。
○:4隅の反りのうち、4つすべてが30mm以下。
×:4隅の反りのうち、1つでも30mmより大きいのがあるもの。
【0042】
表1の結果より、本発明の実施例1~20の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、低粘度かつ硬化感度が高く、高硬度な塗膜を形成した。
一方、多環式炭化水素基を有する単官能(メタ)アクリレート(A)を含有しない比較例1は実施例と比較して硬度が低い。
また、3官能又は4官能(メタ)アクリレート(D)を含有しない比較例2は実施例と比較して硬化感度が悪く、低硬度であった。
単官能アクリルアミド(B)を含有しない比較例3は、実施例と比較して基材密着性が低く、また反りが発生した。
3官能または4官能アクリレート(D)を含有しない比較例4は実施例と比較して低硬度であった。
2官能アクリレート(C)を含有しない比較例5は実施例と比較して低硬度であった。
3官能または4官能アクリレート(D)を含有しない比較例6は実施例と比較して低硬度及び基材密着性が低かった。
3官能または4官能アクリレート(D)を40重量%を超えて含有する比較例7は実施例と比較して高粘度及び低密着性であり反りが発生した。
光重合開始剤を2重量%未満含有する比較例8は実施例と比較して硬化感度が悪かった。
光重合開始剤を15重量%を超えて含有する比較例9は実施例と比較して低硬度であり、基材密着性が悪かった。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、低粘度かつ活性光線照射による速硬化性及び硬度に優れ、高速印刷可能であるため、各種コーティング剤、インキ(UV印刷インキ及びUVインクジェット印刷インキ等)又は塗料用の材料として好適に使用できる。