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特許7658516活性エネルギー線硬化型組成物、積層体及び積層体の製造方法
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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】2025-03-31
(45)【発行日】2025-04-08
(54)【発明の名称】活性エネルギー線硬化型組成物、積層体及び積層体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08F 290/06 20060101AFI20250401BHJP
   B32B 27/30 20060101ALI20250401BHJP
   B32B 27/40 20060101ALI20250401BHJP
【FI】
C08F290/06
B32B27/30 A
B32B27/40
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2024540766
(86)(22)【出願日】2024-02-15
(86)【国際出願番号】 JP2024005139
(87)【国際公開番号】W WO2024185433
(87)【国際公開日】2024-09-12
【審査請求日】2024-07-04
(31)【優先権主張番号】P 2023036451
(32)【優先日】2023-03-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149445
【弁理士】
【氏名又は名称】大野 孝幸
(74)【代理人】
【識別番号】100163290
【弁理士】
【氏名又は名称】岩本 明洋
(74)【代理人】
【識別番号】100186646
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 雅裕
(72)【発明者】
【氏名】岡 賢一郎
(72)【発明者】
【氏名】高田 泰廣
【審査官】藤代 亮
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2022/025175(WO,A1)
【文献】国際公開第2022/255340(WO,A1)
【文献】特開2020-193256(JP,A)
【文献】特許第7454777(JP,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F 290/06
B32B 27/30
B32B 27/40
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素原子数2~12の鎖状炭化水素基と2つの(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる化合物(A)と、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)と、イソシアヌレート結合を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを含有し、
前記(メタ)アクリレート化合物(C)が、前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)に該当しない化合物であって、ウレタン結合を有さず、イソシアヌレート結合と(メタ)アクリレート構造とを有する化合物である活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項2】
前記イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)が、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有する化合物(B1)と、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有しない化合物(B2)とを含有する、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項3】
さらに、一分子中に4個以上の(メタ)アクリロイル基を含有する化合物(D)を含有する、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項4】
前記活性エネルギー線硬化性組成物が、有機溶剤を含有しないか、又は組成物全量中の30質量%以下で有機溶剤を含有する、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項5】
請求項1~4のいずれか一項記載の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化層を有する積層体。
【請求項6】
請求項1~4のいずれか一項記載の活性エネルギー線硬化型組成物を基材上に塗布して塗膜を得る工程1、及び
前記塗膜に活性エネルギー線を照射して塗膜の一部又は全部を硬化させる工程2、を有することを特徴とする、積層体の製造方法。
【請求項7】
前記工程2の後、前記工程1及び前記工程2をこの順で少なくとも1回以上繰り返す、請求項6に記載の積層体の製造方法。
【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型組成物、積層体及び積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂材料、なかでもポリカーボネート等に代表される透明樹脂材料は、比重が小さく軽量であり、加工が容易で、無機ガラスに比べて衝撃に強いという特徴を生かし、多方面の用途で幅広く利用されている。また、ガラスや金属鋼板上には、着色や錆付き防止、他材料との接着を目的に、樹脂プライマーが塗装される。
しかしながら、樹脂材料や樹脂プライマーは、表面が傷付きやすく光沢や透明性が失われやすい、有機溶剤に侵されやすい、耐候性(例えば、紫外線等に対する光安性)に劣る、耐熱性に劣る等々の欠点を有する。そのため、樹脂材料は、その表面特性を改善することを目的として、各種保護膜により被覆されて用いられることが多い。このような保護膜としては例えば、活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させてなるハードコート層が挙げられる。
【0003】
屋外で使用される樹脂材料には優れた耐候性が必要とされる。
密着性、耐摩耗性及び耐候性を兼ね備えた活性エネルギー線硬化型組成物として特許文献1には、無機酸化物微粒子と、分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有するポリ[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]イソシアヌレート、1分子中に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有し脂環式骨格を有するウレタンポリ(メタ)アクリレート、及び炭素数4~12のアルキルジ(メタ)アクリレートと、光重合開始剤とを特定の割合で含有する組成物が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2013-10921号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、屋外や自動車周辺等の過酷な環境下で使用されうる樹脂材料、樹脂プライマーや活性エネルギー線硬化型組成物には、耐候性や耐摩耗性だけでなく、酸性雨や自動車バッテリー液への耐性、すなわち優れた耐薬品性が要求されるようになってきた。しかしながら、上記特許文献1に記載の発明では耐薬品性に関する検討は行われていない。
また、特許文献1に記載の組成物は炭素数4~12のアルキルジ(メタ)アクリレート等の基材浸食性の高い有機モノマーを含有することから、浸食を受けやすいポリカーボネート等の樹脂基材や各種樹脂プライマーを用いた際にこれらを過剰に浸食し、塗膜の外観不良や耐候性の悪化が生じ得る。
よって、特許文献1に記載の発明は、耐薬品性及び耐候性の課題を共に解決し、良好な外観の塗膜や硬化被膜を形成できるものではなかった。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、耐候性及び耐薬品性を有し、外観が優れた硬化塗膜や硬化層を形成できる活性エネルギー線硬化型組成物、並びに、前記硬化層を有する積層体及び当該積層体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは鋭意検討の結果、密着性及び耐候性の向上に有効なアルカンジ(メタ)アクリレート化合物と、当該アルカンジ(メタ)アクリレートの樹脂基材・樹脂プライマー浸食性を抑制可能なイソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物とを併用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【0008】
即ち本発明は、以下の発明を提供するものである。
(1)炭素原子数2~12の鎖状炭化水素基と2つの(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる化合物(A)と、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物とを含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
(2)前記イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物が、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)である、(1)の活性エネルギー線硬化型組成物。
(3)さらに、イソシアヌレート結合を有する(メタ)アクリレート化合物(C)を含有する、(2)の活性エネルギー線硬化型組成物。
(4)前記イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)が、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有する化合物(B1)と、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有しない化合物(B2)とを含有する、(2)又は(3)の活性エネルギー線硬化型組成物。
(5)さらに、一分子中に4個以上の(メタ)アクリロイル基を含有する化合物(D)を含有する、(1)~(4)のいずれかの活性エネルギー線硬化型組成物。
(6)前記活性エネルギー線硬化性組成物が、有機溶剤を含有しないか、又は組成物全量中の30質量%以下で有機溶剤を含有する、(1)~(5)のいずれかの活性エネルギー線硬化型組成物。
(7)(1)~(6)のいずれかの活性エネルギー線硬化型組成物の硬化層を有する積層体。
(8)(1)~(6)のいずれかの活性エネルギー線硬化型組成物を基材上に塗布して塗膜を得る工程1、及び前記塗膜に活性エネルギー線を照射して塗膜の一部又は全部を硬化させる工程2、を有することを特徴とする、積層体の製造方法。
(9)前記工程2の後、前記工程1及び前記工程2をこの順で少なくとも1回以上繰り返す、前記(8)の積層体の製造方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物によれば、密着性や耐摩耗性等の硬化被膜に求められる特性を充足しつつ、優れた耐薬品性と高い耐候性とを有し、優れた外観の硬化被膜を形成することができる。この硬化被膜は、ポリカーボネート等の樹脂基材や樹脂プライマーへの密着性に優れ、高温高湿環境下や薬剤に接触しうる環境下においても優れた耐久性を有する。そのため、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、自動車用途や建材用途における樹脂材料のハードコートとして好適に使用することができ、特に自動車外装用途や自動車のグレージング用途に好適である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<活性エネルギー線硬化型組成物>
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物(以下、単に「組成物」又は「組成物」ということがある。)は、炭素原子数2~12の鎖状炭化水素基と2つの(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる化合物(A)(以下、「(A)成分」ということがある。)と、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物とを含有する。
本明細書では、式(1)で表される化合物を「化合物(1)」といい、他の式で表される化合物も同様にいう。また、「アクリレート」と「メタクリレート」とを総称して「(メタ)アクリレート」という。「アクリル酸」と「メタクリル酸」、「アクリロイル基」と「メタクリロイル基」、「アクリロイルオキシ基」(CH=CH-CO-O-)と「メタクリロイルオキシ基」(CH=C(CH)-CO-O-)についても同様に、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリロイルオキシ基」の表現を双方を包含する概念として説明するものとする。
【0011】
[(A)成分]
(A)成分は炭素原子数2~12の鎖状炭化水素基と2つの(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる化合物であって、組成物が(A)成分を含有することにより硬化被膜の基材密着性及び耐候性が向上する。
炭素原子数2~12の鎖状炭化水素基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよいが、直鎖状が好ましい。炭素原子数は4~10が好ましく、6~10がより好ましい。特に、生産作業時の作業者への皮膚刺激を低減する観点から8~10が好ましい。
(A)成分として、具体的には、1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(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、1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート等の直鎖状炭化水素基を有する(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、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、2-メチル-1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート等の分岐鎖状炭化水素基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0012】
(A)成分は、1種の化合物を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)成分の含有量は、(A)成分と、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物(具体的には、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)、及びイソシアヌレート結合を有する(メタ)アクリレート化合物(C)からなる群から選択される1種以上)と、任意に含有する(D)成分との合計100質量%中(以下、「(A)~(D)成分の合計100質量%中」という。)、10~60質量%が好ましく、15~55質量%がより好ましく、20~50質量%がさらに好ましい。上記下限値以上とすることにより基材密着性及び耐候性がより向上し、上記上限値以下とすることにより耐候性がより向上する。
【0013】
[イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物]
本発明の組成物は、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物を含有する。イソシアヌレート結合、アロファネート結合は、それぞれ下記式(i)、(ii)で表されるものである。イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物を(A)成分と組み合わせて用いることにより、(A)成分による樹脂基材や樹脂プライマーの過度な浸食を防ぐことができるため、塗膜の外観不良や硬化被膜の耐候性の悪化を防止できる。
この化合物としては、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有していればそれ以外の構造は特に限定されるものではないが、重合性基を有していることが好ましく、(A)成分と同様に(メタ)アクリロイル基((メタ)アクリロイルオキシ基)を有していることがより好ましい。
【0014】
【化1】
【0015】
なかでも、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物としては、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)、及びイソシアヌレート結合を有する(メタ)アクリレート化合物(C)からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。以下、それぞれについて説明する。
【0016】
[(B)成分]
イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(B)(以下、「(B)成分」ということがある。)は、硬化被膜の耐候性及び密着性に寄与する成分である。
(B)成分としては、イソシアヌレート結合又はアロファネート結合と、ウレタン結合と、(メタ)アクリレート構造((メタ)アクリロイル基)を有する化合物であれば特に限定されるものではないが、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有することが好ましく、下記式(2)で表される化合物が好ましい。
【0017】
【化2】
【0018】
式(2)中、R21~R25は、それぞれ独立に、重合性基を有する基である。
21~R25が有する重合性基としては(メタ)アクリロイル基(CH=CR-CO-(Rは前記同様である。)が好ましく、R21~R25は(メタ)アクリロイル基と、2価の連結基との組み合わせが好ましい。
21~R25が有する2価の連結基としては、置換基を有していてもよい炭素数1~30のアルキレン基、置換基を有していてもよい炭素数1~30のオキシアルキレン基、-O-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-、-C(=NH)-NH-及び-NH-C(=NH)-、並びに、これらの組み合わせが挙げられる。なお、2価の連結基として挙げた基の水素原子はアルキル基、アルコキシ基、アシル基等に置換されていてもよい。
【0019】
n1~n2は、それぞれ独立に、0又は1である。
21~L22は、それぞれ独立に2価の連結基である。
21~L22の2価の連結基は、アルキレンジオール、カプロラクトン変性されたジオール、又はポリテトラメチレングリコールの両末端から水酸基を除いた構造を有することが好ましい。アルキレンジオールは、炭素数2~10のアルキレンジオールが好ましく、ポリテトラメチレングリコールにおけるテトラメチレン基の繰り返し数は8~30が好ましい。
カプロラクトン変性されたジオールとしては、質量平均分子量が530のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル205」、側鎖にカルボキシル基を有する質量平均分子量が530のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル205BA」、常温液体の質量平均分子量が500のポリカプロラクトンジオールである「プラクセルL205AL」、プラクセル205に比べて耐水性が向上された質量平均分子量が530のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル205H」、プラクセル205に比べて粘度および酸価が低い質量平均分子量が530のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル205U」、質量平均分子量が830のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル208」、常温液体の質量平均分子量が830のポリカプロラクトンジオールである「プラクセルL208AL」、質量平均分子量が1000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル210」、側鎖にカルボキシル基を有する質量平均分子量が1000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル210BA」、プラクセル210に比べて酸価が低く耐水性が向上された質量平均分子量が1000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル210CP」、プラクセル210に比べて分子量分布の狭い質量平均分子量が1000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル210N」、質量平均分子量が1250のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル212」、常温液体の質量平均分子量が1250のポリカプロラクトンジオールである「プラクセルL212AL」、質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220」、側鎖にカルボキシル基を有する質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220BA」、プラクセル220に比べて酸価が低く耐水性が向上された質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220CPB」、プラクセル220に比べて分子量分布の狭い質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220N」、プラクセル220に比べて結晶性が低い質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220NP1」、常温液体の質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセルL220AL」、質量平均分子量が3000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル230」、常温液体の質量平均分子量が3000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセルL230AL」、プラクセル230に比べて酸価が低く耐水性が向上された質量平均分子量が3000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル230CP」、質量平均分子量が4000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル240」、プラクセル240に比べて酸価が低く耐水性が向上された質量平均分子量が4000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル240CP」、プラクセル220に比べ耐加水分解性が向上された質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220EB」、プラクセル220EBに比べ弾性回復性に優れる、質量平均分子量が2000のポリカプロラクトンジオールである「プラクセル220EC」(何れも商品名、ダイセル化学工業社製)等が挙げられる。
なかでも、得られる硬化被膜の耐候性及び耐摩耗性の観点から、質量平均分子量が500~1500の範囲内のポリカプロラクトンジオールが好ましく、500~1000の範囲内のものがより好ましい。
さらにL21~L22は、アルキレンジオール、カプロラクトン変性されたジオール、又はポリテトラメチレングリコールのいずれかの末端から水酸基を除いた構造のいずれか1つに加えて、他の連結基を有することが好ましい。他の連結基としては、「R21~R25が有する2価の連結基」として挙げたものが好ましい。
【0020】
21~Z23は、それぞれ独立に、下記式(2z)で表される構造である。
【0021】
【化3】
【0022】
式(2z)中、X21は、炭素数2~17のアルキレン基であり、炭素数2~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~6のアルキレン基がさらに好ましい。
【0023】
式(2z)中に示される*は結合手であって、式(2z)が前記式(2)中のZ21である場合、B1で示される結合手*はR21、B2で示される結合手はL21又はR22、B3で示される結合手はL22又はR23と直接結合し;式(2z)が前記式(2)中のZ22である場合、B1で示される結合手*はL22、B2で示される結合手はR24、B3で示される結合手はR23と直接結合し;式(2z)が前記式(2)中のZ23である場合、B1で示される結合手*はL21、B2で示される結合手はR22、B3で示される結合手はR25と直接結合する。
【0024】
は酸素原子又は窒素原子であり、Zは水素原子又は-C(=O)-である。但し、Zが酸素原子(-O-)の場合には、Zが水素原子(-H)となる。一方、Zが窒素原子の場合にはZが-C(=O)-となって、Zの窒素原子とZの-C(=O)-とが結合して環を形成する。
すなわち、Zが酸素原子の場合には式(2z)はアロファネート結合を有する構造となり、Zが窒素原子の場合には式(2z)はイソシアヌレート結合を有する構造となる。(B)成分としては、式(2z)としてイソシアヌレート結合を有するものが好ましい。
【0025】
なかでも、化合物(2)としては下記式(2-1)~(2-4)で表される化合物が好ましい。
【0026】
【化4】
【0027】
【化5】
【0028】
【化6】
【0029】
【化7】
【0030】
式(2-1)~(2-4)中、R26は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基である。
式(2-1)~(2-4)中、R27は、それぞれ独立に、炭素原子数2~10のアルキレン基(好ましくは、炭素数2~4)、R-(O-CO-(CH-又はR-(O-(CH-である。
はアルキレン基を表し、炭素原子数2~4のアルキレン基が好ましい。
nは、それぞれ独立に1~10の整数を表し、1~5の整数が好ましい。
【0031】
式(2-1)~(2-4)中、X22は、それぞれ独立に炭素数2~17のアルキレン基であり、炭素原子数2~10のアルキレン基が好ましく、炭素原子数2~6のアルキレン基がより好ましい。
式(2-2)、(2-4)中、Aは、アルキレンジオール、カプロラクトン変性されたジオール、又はポリテトラメチレングリコールのいずれかの末端から水酸基を除いた構造であって、L21~L22において説明したものと同様である。
式(2-1)~(2-4)中の複数のR26、R27、X22は互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0032】
(B)成分は、1種の化合物を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、各種特性のバランスを良好としうることから、(B)成分の2種以上を組み合わせて使用することが好ましい。
【0033】
2種以上を使用する場合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有する化合物(B1)と、イソシアヌレート結合、アロファネート結合及び(メタ)アクリロイル基とは別に、構造中に-O-C(=O)-(CHnA(nAは1~6の整数を表す)を有しない化合物(B2)とを併用することが好ましい。
【0034】
また、2種以上を使用する場合、(B)成分が(B11)成分と(B22)成分とを含むことが好ましい。(B11)成分としては、式(2-1)若しくは式(2-3)中のR27の少なくとも1つ以上がR-(O-CO-(CH-、又はR-(O-(CH-である化合物、又は、式(2-2)若しくは式(2-4)中のAがポリテトラメチレングリコール又はポリカプロラクトンジオールの末端から水酸基を除いた化合物が挙げられる。(B22)成分としては、式(2-1)若しくは式(2-3)のR27がアルキレン基である化合物、又は、式(2-2)若しくは式(2-4)中のAがアルキレンジオールの末端から水酸基を除いた化合物が挙げられる。
なかでも、式(2-1)で表される(B11)成分と式(2-1)で表される(B22)成分との組み合わせ、若しくは、式(2-2)で表され、A1がポリカプロラクトン構造を有する(B11)成分と式(2-1)で表される(B22)成分との組み合わせが好ましい。
【0035】
(B)成分が(B1)成分と(B2)成分とを含む場合や(B11)成分と(B22)成分とを含む場合、(B1)成分又は(B11)成分の含有量は、(A)~(C)成分の合計の固形分100質量%中、9~90質量%が好ましく、20~70質量%がより好ましく、30~60質量%がさらに好ましく、45~60質量%が特に好ましい。また、(B2)成分又は(B22)成分の含有量は、(A)~(C)成分の合計の固形分100質量%中、5~60質量%が好ましく、10~50質量%がより好ましく、15~40質量%がさらに好ましく、20~30質量%が特に好ましい。
【0036】
本発明の組成物が(B)成分を含有する場合、(B)成分全体の含有量は、(A)~(D)成分の合計100質量%中、10~80質量%が好ましく、15~70質量%がより好ましく、25~60質量%がさらに好ましい。上記下限値以上とすることにより耐候性が向上し、上記上限値以下とすることにより耐摩耗性が向上する。
【0037】
[(C)成分]
イソシアヌレート結合を有する(メタ)アクリレート化合物(C)(以下、「(C)成分」ということがある。)は、硬化被膜の耐摩耗性及び密着性に寄与する成分である。
(C)成分は上述の(B)成分に該当しない化合物であって、ウレタン結合を有さず、イソシアヌレート結合と(メタ)アクリレート構造((メタ)アクリロイル基)とを有する化合物である。(C)成分として具体的には下記式(1)で表される化合物が好ましい。
【0038】
【化8】
【0039】
式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立に、オキシアルキレン基又はポリオキシアルキレン基である。
オキシアルキレン基の炭素数は1~8が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が特に好ましい。
ポリオキシアルキレン基の炭素数も、1つの繰り返し単位あたりの炭素数は1~8が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が特に好ましい。また、ポリオキシアルキレン基におけるオキシアルキレン基の繰り返し数は、1~10の範囲が好ましい。
なお、オキシアルキレン基の酸素原子及びポリオキシアルキレン基の中の末端の酸素原子は、式中のX、X又はXと結合する。
【0040】
、X及びXは、それぞれ独立に、CH=CR-CO-、CH=CR-CO(O(CH-CO)a1-、水素原子又はアルキル基を表すが、X~Xの少なくとも2つはCH=CR-CO-又はCH=CR-CO(O(CH-CO)a1-である。すなわち、化合物(1)は2官能又は3官能の(メタ)アクリレートとなる。
は水素原子又はメチル基を表し、複数のRは同じであっても異なっていてもよいが、水素原子が好ましい。
a1は1以上の整数であって、1~3の整数が好ましく、1又は2がより好ましく、1が特に好ましい。
なかでも、X、X及びXはCH=CR-CO-、CH=CR-CO(O(CH-CO)a1-又は水素原子が好ましく、X~Xのうち少なくとも2つがCH=CR-CO-であることがより好ましく、3つ全てがCH=CR-CO-であることが特に好ましい。
【0041】
特に好ましい化合物(1)としては、下記式(1-1)で表される化合物が挙げられる。
下記式中、Rは前記同様であり、R1’~R3’は炭素数1~5(好ましくは1~3)のアルキレン基である。
【0042】
【化9】
【0043】
(C)成分の具体的な構造としては、ビス(2-アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシルエチルイソシアヌレート、トリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(東亞合成社製、商品名アロニックスM-313、アロニックスM-315、新中村化学工業社製、商品名NKエステルA9300、A9300S、アルケマ社製SR368、SR368NS)、ビス(2-アクリロイルオキシプロピル)ヒドロキシルエチルイソシアヌレート、トリス(2-アクリロイルオキシプロピル)イソシアヌレート、1分子あたり1個のカプロラクトンにより変性されたトリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(東亞合成社製、商品名アロニックスM-325)、1分子あたり3個のカプロラクトンにより変性されたトリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(東亞合成社製、商品名アロニックスM-327)等が挙げられる。
【0044】
(C)成分は、1種の化合物を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物が(C)成分を含有する場合、(C)成分の含有量は、(A)~(D)成分の合計100質量%中、1~79質量%が好ましく、3~67.5質量%がより好ましく、5~50質量%がさらに好ましい。上記下限値以上とすることにより耐摩耗性及び密着性がより向上し、上記上限値以下とすることにより耐候性及び耐薬品性がより向上する。
【0045】
イソシアヌレート結合又はアロファネート結合を有する化合物は、(B)成分であってもよく、(C)成分であってもよく、(B)成分及び(C)成分であってもよい。なかでも、(B)成分と(C)成分とを併用することで、耐候性、耐薬品性及び密着性の向上、外観不良の低減をより達成しやすくなることから、これらを併用することが好ましい。
【0046】
[(D)成分]
(D)成分は、前記(A)成分~(C)成分に該当しない成分であって、一分子中に4個以上の(メタ)アクリロイル基を含有する化合物である。組成物が(D)成分を含有することにより硬化被膜の耐摩耗性及び耐薬品性が向上する。
(D)成分としては、一分子中に4個以上の(メタ)アクリロイル基を有するものであれば特に限定されず、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、ポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性されたペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性されたジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;イソシアネート化合物と(メタ)アクリレート化合物とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0047】
(D)成分としての多官能(メタ)アクリレートは、下記式(3-0)で表される化合物が好ましい。
【0048】
【化10】
【0049】
式(3-0)中、複数のR30のうち少なくとも4個はCH=CR-COO-、もしくはカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイルオキシ基CH=CR-CO(O(CHC=O)-O-を表し、残りのR30は水酸基、又はCH=CR-COO-、CH2=CR8-CO(O(CHC=O)-O-を表す。
は水素原子又はメチル基を表し、Rが水素原子の場合はアクリロイル基となり、Rがメチル基の場合はメタクリロイル基となり、yは1以上の整数である。
すなわち、化合物(3-0)はペンタエリスリトール骨格を有し、構造中に(メタ)アクリロイルオキシ基を4つ以上有する重合性化合物である。(メタ)アクリロイルオキシ基を4つ以上有することにより、硬化した際の架橋密度が高くなる結果、耐摩耗性と耐薬品性を向上させることができる。
n30は0~4の整数を表し、1~3の整数が好ましく、1又は2がより好ましく、n30=1で化合物(3-0)がジペンタエリスリトール骨格となることが特に好ましい。
化合物(3-0)は、1種の化合物を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0050】
(D)成分としてのウレタン(メタ)アクリレートは、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物と、イソシアネート化合物とを反応させて得ることができる。
【0051】
ウレタン(メタ)アクリレートの製造に用いる水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物としては、下記式(3-1)又は(3-2)で表される化合物が好ましい。
下記式中、R31~R32はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、式中の複数のR31、R32は互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0052】
【化11】
【0053】
また、ウレタン(メタ)アクリレートの製造に用いるイソシアネート化合物としては、2つ以上のイソシアネート基を有する脂肪族ポリイソシアネート又は脂環族ポリイソシアネートが好ましい。
具体的には、1,4-ブタンジイソシアネート、1,5-ペンタンジイソシアネート、1、6-ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート、又はその2量体若しくは3量体;ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、水添キシリレンジイソシアネート、2-メチル-1,3-ジイソシアナトシクロヘキサン、2-メチル-1,5-ジイソシアナトシクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネート、又はその2量体若しくは3量体等が挙げられる。
【0054】
イソシアネート化合物としては、下記式(3-3)で表されるトリイソシアネート化合物、又は下記式(3-4)で表されるジイソシアネート化合物も好ましい。
【0055】
【化12】
【0056】
式中、X31~X32はそれぞれ独立に炭素数2~17のアルキレン基を表し、炭素数2~6のアルキレン基が好ましい。式中の複数のX31、X32は互いに同じであっても異なっていてもよい。
33は、-R-O-CO-CH=CH、又は前記式(3-1)又は(3-2)で表される化合物から水酸基を除いた構造を表し、Rはアルキレン基を表し、アルキレン基の炭素数は1~30が好ましく、1~20がより好ましく、1~10が特に好ましい。
【0057】
本発明の組成物が(D)成分を含有する場合、(D)成分全体の含有量は、(A)~(D)成分の合計100質量%中、1.0~40質量%が好ましく、2.5~20質量%がより好ましく、5.0~10質量%がさらに好ましい。上記下限値以上とすることにより耐薬品性が向上し、上記上限値以下とすることにより耐候性が向上する。
【0058】
[その他成分]
本発明の組成物は、本発明の効果が得られる範囲内において、上記(A)~(D)成分以外のその他成分を任意に含有していてもよい。
その他成分としては例えば、有機溶剤、反応性化合物、有機溶剤、各種樹脂、フィラー、重合開始剤、安定剤、紫外線吸収剤、レベリング剤が挙げられる。また、さらに無機顔料、有機顔料、体質顔料、粘土鉱物、ワックス、触媒、界面活性剤、流動調整剤、カップリング剤、染料、レオロジーコントロール剤、酸化防止剤、可塑剤等を含有していてもよい。
【0059】
本発明の組成物は、有機溶剤を含有していてもよく、有機溶剤を含有しなくてもよい。なかでも、有機溶剤を含有しない無溶剤組成物であるか、有機溶剤の含有量が相対的に少ない高固形分(ハイソリッド)組成物であることが好ましい。無溶剤又は低溶剤・高固形分とすることにより、揮発性有機化合物(VOC)量低減による環境負荷軽減が達成できる。
有機溶剤を含有する場合の含有量は、組成物全量中の30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下が特に好ましく、10質量%以下が最も好ましい。
有機溶剤としては、例えばエステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、脂肪族系溶媒、芳香族系溶媒、アルコール系溶媒が挙げられる。
具体的には、エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ケトン系溶媒としては、アセトン、2-ブタノン、メチルエチル-ケトン、メチルイソブチルケトン等、エーテル系溶媒としてはテトラヒドロフラン、ジオキソラン等、脂肪族系溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン等、芳香族系溶媒としてはトルエン、キシレン等、アルコール系溶媒としてはエタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等を例示することができる。
【0060】
反応性化合物として、(A)~(D)成分以外の(メタ)アクリレート化合物やビニル基等の2重結合を有する化合物を配合しても構わない。(メタ)アクリロイル系化合物としては、(A)~(D)成分に該当しない、単官能(メタ)アクリレート、2~3官能の(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0061】
単官能(メタ)アクリレートとしては、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、n-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-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、ラウリル(メタ)アクリレート等の炭素原子数が1~22のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート類;2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、4-メトキシブチル(メタ)アクリレート等のω-アルコキシアルキル(メタ)アクリレート類;
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート(例えばダイセル化学工業社製商品名「プラクセル」)、ポリカーボネート変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート、フタル酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート、コハク酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、各種エポキシエステルの(メタ)アクリル酸付加物等を挙げることができる。
【0062】
2~3官能の(メタ)アクリレートとしては、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(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、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのジ(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、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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール1モルに4モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAの1モルに2モルのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリス(2-ヒドロキシエチル)の1モルに2~3モルのアクリル酸を反応させて得たジ(メタ)アクリレート又はトリ(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、エチレンオキシドにより変性されたポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシドにより変性されたポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレンオキシドにより変性されたポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシドにより変性されたグリセロールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシドにより変性されたグリセロールトリ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシドにより変性されたトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシドにより変性されたトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシドにより変性されたリン酸トリ(メタ)アクリレート、多価アルコールと(メタ)アクリル酸及び多官能性カルボン酸との縮合反応により合成されるポリエステル(メタ)アクリレート化合物、ノボラック型エポキシ樹脂とグリシジル基含有アクリルポリマーと(メタ)アクリル酸との付加反応により合成されるエポキシ(メタ)アクリレート化合物、アクリルアクリレート化合物等が挙げられる。
【0063】
反応性化合物は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。当該反応性化合物の使用量は、(A)~(D)成分の固形分の合計量100質量%に対して、0~300質量%が好ましい。
【0064】
各種樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。
熱硬化性樹脂とは、加熱または放射線や触媒などの手段によって硬化される際に実質的に不溶かつ不融性に変化し得る特性を持った樹脂である。その具体例としては、熱硬化性樹脂とは、加熱または放射線や触媒などの手段によって硬化される際に実質的に不溶かつ不融性に変化し得る特性を持った樹脂である。その具体例としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルテレフタレート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、活性エステル樹脂、アニリン樹脂、シアネートエステル樹脂、スチレン・無水マレイン酸(SMA)樹脂、などが挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は1種または2種以上を併用して用いることができる。
【0065】
熱可塑性樹脂とは、加熱により溶融成形可能な樹脂を言う。その具体例としてはポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ゴム変性ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル-スチレン(AS)樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、酢酸セルロース樹脂、アイオノマー樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は1種または2種以上を併用して用いることができる。
【0066】
また、粘度調整のために液状有機ポリマーを使用してもよい。液状有機ポリマーとは、硬化反応に直接寄与しない液状有機ポリマーであり、例えば、カルボキシル基含有ポリマー変性物(フローレンG-900、NC-500:共栄社)、アクリルポリマー(フローレンWK-20:共栄社)、特殊変性燐酸エステルのアミン塩(HIPLAAD ED-251:楠本化成)、変性アクリル系ブロック共重合物(DISPERBYK2000;ビックケミー)などが挙げられる。
【0067】
フィラーとしてはたとえば、耐摩耗性の向上を目的として、シリカを配合することができる。
シリカとしては、限定は無く、粉末状のシリカやコロイダルシリカ、ナノシリカ等公知のシリカ微粒子を使用することができる。市販の粉末状のシリカ微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製アエロジル50、200、旭硝子社製シルデックスH31、H32、H51、H52、H121、H122、日本シリカ工業社製E220A、E220、富士シリシア社製SYLYSIA470、日本板硝子社製SGフレ-ク等を挙げることができる。
また、市販のコロイダルシリカとしては、例えば、日産化学工業社製メタノールシリカゾル、IPA-ST、MEK-ST、PGM-ST、NBA-ST、XBA-ST、DMAC-ST、ST-UP、ST-OUP、ST-20、ST-40、ST-C、ST-N、ST-O、ST-50、ST-OL等を挙げることができる。
【0068】
シリカは、反応性シリカを用いてもよい。反応性シリカとしては、例えば反応性化合物修飾シリカが挙げられる。反応性化合物としては、例えば疎水性基を有する反応性シランカップリング剤、(メタ)アクリロイル基を有する化合物、マレイミド基を有する化合物、グリシジル基を有する化合物が挙げられる。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物で修飾した市販の粉末状のシリカとしては、日本アエロジル社製アエロジルRM50、R711等、(メタ)アクリロイル基を有する化合物で修飾した市販のコロイダルシリカとしては、日産化学工業社製MIBK-SD、MIBK-SD―L、MIBK-AC-2140Z、MEK-AC-2140Z等が挙げられる。また、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシジル基で修飾した後に、アクリル酸を付加反応させたシリカや、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランと水酸基と(メタ)アクリロイル基を有する化合物をウレタン化反応させたもので修飾したシリカも反応性シリカとして挙げられる。
【0069】
前記シリカ微粒子の形状は特に限定はなく、球状、中空状、多孔質状、棒状、板状、繊維状、または不定形状のものを用いることができる。例えば、市販の中空状シリカ微粒子としては、日鉄鉱業社製シリナックス等を用いることができる。
また一次粒子径は、5~200nmの範囲が好ましい。5nm以上であると、組成物中の無機微粒子の分散が十分となり、200nmを以下では、硬化物の十分な強度が保持できる。
シリカの配合量は、組成物100質量%中、3~60質量%の配合量であることが好ましい。
【0070】
シリカ以外のフィラーとしては、無機フィラーと有機フィラーが挙げられる。フィラー形状に限定はなく、粒子状や板状、繊維状のフィラーが挙げられる。
耐熱性に優れるフィラーとしては、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、等;熱伝導に優れるものとしては、窒化ホウ素、窒化アルミ、酸化アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素等;導電性に優れるものとしては、金属単体又は合金(例えば、鉄、銅、マグネシウム、アルミニウム、金、銀、白金、亜鉛、マンガン、ステンレスなど)を用いた金属フィラー及び/又は金属被覆フィラー、;バリア性に優れるものとしては、マイカ、クレイ、カオリン、タルク、ゼオライト、ウォラストナイト、スメクタイト等の鉱物等やチタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、セピオライト、ゾノライト、ホウ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム;屈折率が高いものとしては、チタン酸バリウム、酸化ジルコニア、酸化チタン等;光触媒性を示すものとしては、チタン、セリウム、亜鉛、銅、アルミニウム、錫、インジウム、リン、炭素、イオウ、テリウム、ニッケル、鉄、コバルト、銀、モリブデン、ストロンチウム、クロム、バリウム、鉛等の光触媒金属、前記金属の複合物、それらの酸化物等;耐摩耗性に優れるものとしては、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム等の金属、及びそれらの複合物及び酸化物等;導電性に優れるものとしては、銀、銅などの金属、酸化錫、酸化インジウム等;紫外線遮蔽に優れるものとしては、酸化チタン、酸化亜鉛等である。
これらの無機微粒子は、用途によって適時選択すればよく、単独で使用しても、複数種組み合わせて使用してもかまわない。また、上記無機微粒子は、例に挙げた特性以外にも様々な特性を有することから、適時用途に合わせて選択すればよい。
【0071】
無機繊維としては、カーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維等の無機繊維のほか、炭素繊維、活性炭繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、タングステンカーバイド繊維、シリコンカーバイド繊維(炭化ケイ素繊維)、セラミックス繊維、アルミナ繊維、天然繊維、玄武岩などの鉱物繊維、ボロン繊維、窒化ホウ素繊維、炭化ホウ素繊維、及び金属繊維等を挙げることができる。上記金属繊維としては、例えば、アルミニウム繊維、銅繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維を挙げることができる。
【0072】
有機繊維としては、ポリベンザゾール、アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の樹脂材料からなる合成繊維や、セルロース、パルプ、綿、羊毛、絹といった天然繊維、タンパク質、ポリペプチド、アルギン酸等の再生繊維等を挙げる事ができる。
【0073】
フィラーの配合量は、組成物100質量%中、3~60質量%が好ましい。
【0074】
本発明の組成物は活性エネルギー線で硬化させるため、重合開始剤、特に光重合開始剤を使用することが好ましい。光重合開始剤としては公知のものを使用すればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、ベンゾフェノン類からなる群から選ばれる一種以上を好ましく用いることができる。
【0075】
光開始重合開始剤の具体例としては、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-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)-ブタン-1-オン、ジエトキシアセトフェノン、オリゴ{2-ヒドロキシ-2-メチル-1-〔4-(1-メチルビニル)フェニル〕プロパノン}および2-ヒドロキシ-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-オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノンおよび4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルスルファイド等のベンゾフェノン系化合物;メチルベンゾイルフォルメート、オキシフェニル酢酸の2-(2-オキソ-2-フェニルアセトキシエトキシ)エチルエステルおよびオキシフェニル酢酸の2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルエステル等のα-ケトエステル系化合物;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、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、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サイド等のフォスフィンオキサイド系化合物;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およびベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン系化合物;チタノセン系化合物;1-〔4-(4-ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル〕-2-メチル-2-(4-メチルフェニルスルフィニル)プロパン-1-オン等のアセトフェノン/ベンゾフェノンハイブリッド系光重合開始剤;2-(O-ベンゾイルオキシム)-1-〔4-(フェニルチオ)〕-1,2-オクタンジオン等のオキシムエステル系光重合開始剤;並びにカンファーキノン等が挙げられる。
【0076】
光重合開始剤は単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。前記光重合開始剤の使用量は、組成物100質量%に対して、1~15質量%が好ましく、2~10質量%がより好ましい。
【0077】
本発明の組成物は耐候性を向上する目的で、紫外線吸収剤を配合性しても良い。紫外線吸収剤は、種々の化合物または物質を使用することができる。
紫外線吸収剤の具体例としては、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-ドデシロキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシ-フェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-トリデシロキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシ-フェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-(2-エチル-ヘキシロキシ)プロピル)オキシ]-2-ヒドロキシ-フェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブチロキシフェニル)-6-(2,4-ビス-ブチロキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチロキシカルボニルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリアジン等のベンゾトリアジン系紫外線吸収剤;
2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(2-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2-ヒドロキシ-5-(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、エチル-2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリレート、オクチル-2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系紫外線吸収剤、酸化チタン微粒子、酸化亜鉛微粒子、酸化錫微粒子等の紫外線を吸収する無機微粒子等が挙げられる。以上列挙した紫外線吸収剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0078】
紫外線吸収剤は市販品を用いることもできる。市販品としては、TINUVIN PS、TINUVIN 99-2、TINUVIN234、TINUVIN326、TINUVIN329、TINUVIN900、TINUVIN928、TINUVIN360、TINUVIN384-2、TINUVIN400、TINUVIN405、TINUVIN460、TINUVIN477、TINUVIN479(以上、BASF社製);アデカスタブLA-46、アデカスタブLA-F70、アデカスタブLA-29、アデカスタブLA-31G、アデカスタブLA-32、アデカスタブLA-36(以上、ADEKA社製);RUVA-93(大塚化学社製)が利用可能である。
【0079】
耐候性を向上させる観点から、ベンゾトリアジン型の紫外線吸収剤または(メタ)アクリロイル基を有する紫外線吸収剤が好ましい。好ましくは、TINUVIN400、TINUVIN405、、TINUVIN479(以上、BASF社製);アデカスタブLA-46(ADEKA社製)、RUVA-93(大塚化学社製)が好ましい。
【0080】
前記紫外線吸収剤の使用量は、組成物100質量%に対して、0.5~20質量%が好ましく、1~10質量%がより好ましい。
【0081】
本発明の組成物は、耐候性を向上させる目的で、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)を配合してもよい。
ヒンダードアミン系光安定剤としては公知のヒンダードアミン系光安定剤が使用でき、具体的には、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-エトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-プロポキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ブトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ペンチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ヘキシロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ヘプチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-オクトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ノニロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-デカニロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ドデシロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(4-メトキシーベンジリデン)マロネート、テトラキス(2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールとβ,β,β,β-テトラメチル-3,9-(2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールとβ,β,β,β-テトラメチル-3,9-(2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物等が挙げられる。
【0082】
ヒンダードアミン系光安定剤は市販品を用いることもできる。市販品としては、TINUVIN123、TINUVIN292、TINUVIN152、TINUVIN144、TINUVIN622SF)、TINUVIN111FDL、TINUVIN249、アデカスタブLA-52(以上、BASF社製);アデカスタブLA-57、アデカスタブLA-63P、アデカスタブLA-68、アデカスタブLA-72、アデカスタブLA-81、アデカスタブLA-82、アデカスタブLA-87(以上、ADEKA社製)が利用可能である。
【0083】
耐候性を向上させる観点から、TINUVIN123、TINUVIN152、TINUVIN144(以上、BASF社製);アデカスタブLA-52、アデカスタブLA-57、アデカスタブLA-63P、アデカスタブLA-68、アデカスタブLA-72、アデカスタブLA-81(ADEKA社製)、アデカスタブLA-82(ADEKA社製)アデカスタブLA-87(ADEKA社製)が好ましい。より好ましくは、TINUVIN123、TINUVIN152(以上、BASF社製);アデカスタブLA-63P、アデカスタブLA-82(ADEKA社製)アデカスタブLA-87(ADEKA社製)である。
【0084】
前記ヒンダードアミン系光安定剤の使用量は、組成物100質量%に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましい。
【0085】
本発明の組成物には、塗布時のレベリング性を高める目的や、硬化膜の滑り性を高めて耐擦傷性を高める目的等のため、各種表面改質剤を添加してもよい。表面改質剤としては、表面調整剤、レベリング剤、スベリ性付与剤、防汚性付与剤等の名称で市販されている、表面物性を改質する各種添加剤を使用することができる。それらのうち、シリコーン系表面改質剤およびフッ素系表面改質剤が好適である。
具体的には、シリコーン鎖とポリアルキレンオキサイド鎖を有するシリコーン系ポリマーおよびオリゴマー、シリコーン鎖とポリエステル鎖を有するシリコーン系ポリマーおよびオリゴマー、パーフルオロアルキル基とポリアルキレンオキサイド鎖を有するフッ素系ポリマーおよびオリゴマー、パーフルオロアルキルエーテル鎖とポリアルキレンオキサイド鎖を有するフッ素系ポリマーおよびオリゴマー、等が挙げられる。これらのうちの一種以上を使用すればよい。滑り性の持続力を高めるなどの目的で、分子中に(メタ)アクリロイル基を含有するものを使用してもよい。具体的な表面改質剤としては、EBECRYL350(ダイセル・オルネクス株式会社)、BYK-333(ビックケミー・ジャパン株式会社)、BYK-377(ビックケミー・ジャパン株式会社)、BYK-378(ビックケミー・ジャパン株式会社)、BYK―UV3500(ビックケミー・ジャパン株式会社)、BYK―UV3505(ビックケミー・ジャパン株式会社)、BYK―UV3576(ビックケミー・ジャパン株式会社)、メガファックRS-75(DIC株式会社)、メガファックRS-76-E(DIC株式会社)、メガファックRS-72-K(DIC株式会社)、メガファックRS-76-NS(DIC株式会社)、メガファックRS-90(DIC株式会社)、メガファックRS-91(DIC株式会社)、メガファックRS-55(DIC株式会社)、オプツールDAC-HP(ダイキン工業株式会社)、ZX-058-A(株式会社T&K TOKA)、ZX-201(株式会社T&K TOKA)、ZX-202(株式会社T&K TOKA)、ZX-212(株式会社T&K TOKA)、ZX-214-A(株式会社T&K TOKA)、X-22-164AS(信越化学工業株式会社)、X-22-164A(信越化学工業株式会社)、X-22-164B(信越化学工業株式会社)、X-22-164C(信越化学工業株式会社)、X-22-164E(信越化学工業株式会社)、X-22-174DX(信越化学工業株式会社)、等を挙げることができる。
【0086】
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、各種材料の少なくとも1面に塗布した後に活性エネルギー線を照射することにより、基材を保護する硬化被膜として好適に使用することができる。本発明の組成物からなる硬化被膜は、耐候性及び耐摩耗性を備えつつ、高い耐薬品性を有し、高温高湿等の過酷な環境下においても各種材料に対する密着性に優れることから、屋外や自動車周辺等の過酷な環境下で長期間使用される材料の保護被膜として使用した際に優れた効果を発揮する。
また、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、適度な基材浸食性を有するため基材との密着性に特に優れることから、活性エネルギー線硬化型組成物を一部又は全部硬化させてなる被膜上に、密着性の高い被膜を形成することができる。よって、一回の塗布及び硬化では硬化被膜の厚さが十分でない場合に、塗布と硬化を繰り返すことで耐久性に優れる厚膜の硬化被膜を形成することができる。
【0087】
<積層体>
本発明の積層体は、上述の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化層を有するものである。積層体は硬化層以外に1つ以上の他の層を有していればよく、他の層としては例えば基材層が挙げられる。基材、積層体の製造方法については後述する。
【0088】
<積層体の製造方法>
本発明の積層体の製造方法は、上述の活性エネルギー線硬化型組成物を基材上に塗布して塗膜を得る工程1、及び、前記塗膜に活性エネルギー線を照射して塗膜の一部又は全部を硬化させる工程2、を有する。
【0089】
(工程1)
工程1では、上述の活性エネルギー線硬化型組成物を基材上に塗布して塗膜を得る。
基材は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択すればよい。具体的には、プラスチック、木材、金属(鋼材、ステンレス鋼材、アルミ等)、金属酸化物、紙、シリコン又は変性シリコン等が挙げられ、異なる素材を接合して得られた基材、基材上に本発明の活性エネルギー線硬化型組成物や他の組成物がプライマーとして積層されたものであってもよい。
なかでも、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、プラスチック基材(樹脂基材)や樹脂プライマーに対して優れた密着性を有する。上述したように、樹脂材料は耐摩耗性が低いために光沢や透明性が失われやすい、耐候性に劣る等の欠点を有するが、本発明の組成物でプラスチック基材や樹脂プライマーを被覆することによりこれらの欠点を改善することができる。よって、積層体の基材にはプラスチック基材や樹脂プライマーが好ましい。
【0090】
プラスチック基材としては、樹脂からなるものであれば特に限定なく、目的に応じて選択することができる。具体的には、上述した熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用ることができる。透明の積層体を得る場合であれば、ポリカーボネート樹脂(例えば脂肪族ポリカーボネート、芳香族ポリカーボネート、脂環族ポリカーボネート等)、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂等が好適に用いられる。
また、プラスチック基材は、単独の樹脂からなるものであっても、複数種の樹脂を配合したものであってもよく、単層であっても、2層以上の積層構造を予め有するものであってもよい。
また、プラスチック基材は公知の帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料、有機フィラー、無機フィラー、光安定剤、結晶核剤、滑剤等の公知の添加剤を含んでいてもよく、繊維強化(FRP)されていてもよい。
【0091】
また、樹脂プライマーとしては、公知の水溶解型又は水分散型塗料や有機溶剤型又は有機溶剤分散型塗料、粉体塗料等を使用することができる。具体的には、アクリル樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、アルキド樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、脂肪酸変性エポキシ樹脂系塗料、シリコン樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、フルオロオレフィン系塗料またはアミン変性エポキ樹脂塗料などのような各種のタイプのものを使用することができる。また、前記下塗り塗料は、顔料を含まないクリヤー塗料であってもよいし、前記顔料を含むエナメル系塗料あるいはアルミニウムフレーク等を含有するメタリック塗料であってもよく、自動車ボディに使用されている電着塗料、中塗り塗料、上塗り塗料やプレコートメタルに使用されている塗料でもよい。
【0092】
基材の形状も特に制限はなく、平板、シート状、又は3次元形状全面に若しくは一部に曲率(屈曲)を有するもの等、目的に応じた任意の形状であってよい。
また、基材の硬度、厚み等も特に限定されるものではなく、任意に決定することができる。
【0093】
組成物の塗布方法は特に限定されるものではなく、インクジェット法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、カーテンコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法等を用いることができる。これらの方法で組成物を基材上に塗布することにより、塗膜が得られる。また、本組成物を硬化後に再度重ね塗りする場合、塗装手法の観点からは、インクジェット法、スプレー法が好ましい。
【0094】
(工程2)
工程2では、工程1で得られた塗膜に活性エネルギー線を照射して塗膜の一部又は全部を硬化させる。
本発明の組成物は、重合性不飽和基を有する化合物が含まれていることから、活性エネルギー線を照射することにより硬化させ、硬化被膜(硬化層)とすることができる。なお、塗膜の全てを一度の照射で硬化させて硬化被膜としてもよいが、照射により塗膜の一部のみを硬化させた後、複数回の照射で徐々に硬化度を高めて最終的に硬化被膜としてもよい。また、複数回の照射の間に、活性エネルギー線硬化性組成物を上からさらに塗布してもよい。
【0095】
活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線が挙げられる。なかでも、硬化性および利便性の点から紫外線(UV)が好ましい。
ここで、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、その紫外線を照射する装置としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極ランプ(フュージョンランプ)、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、水銀-キセノンランプ、ショートアーク灯、ヘリウム・カドミニウムレーザー、アルゴンレーザー、太陽光、LEDランプ等が挙げられる。これらを用いて、約180~400nmの波長の紫外線を、塗工又は成形された組成物に照射することによって、硬化被膜や硬化物を得ることが可能である。紫外線の照射量としては、使用される光重合開始剤の種類及び量によって適宜選択される。
【0096】
工程2の終了後、工程1と工程2とをこの順で少なくとも1回以上繰り返してもよい。工程1(塗布)と工程2(硬化)とを繰り返すことにより、硬化被膜を厚くすることができる。塗布方法と要求塗膜厚さとの兼ね合いで、一回の塗布及び硬化では硬化被膜の厚さが十分でない場合等にはこの方法が有用である。
本発明の組成物は適度な基材浸食性を有することから、硬化後の当該組成物からなる被膜上に硬化被膜を形成した場合にも密着性に劣ることがない。
さらに密着性を高める目的で、途中段階の工程2では塗膜を完全硬化させず、一部を硬化させた状態(半硬化)で留めることもできる。一部が未硬化であることにより、下層との密着性が向上する。塗膜の一部のみを硬化させる場合、活性エネルギー線の照射量で硬化度を調整することが可能である。
【0097】
本発明の積層体は、基材及び硬化層の上に、さらに第二基材を有していても良い。第二基材としては材質に特に限定は無く、木材、金属、金属酸化物、プラスチック、紙、シリコン又は変性シリコン等が挙げられ、異なる素材を接合して得られた基材であってもよい。基材の形状は特に制限はなく、平板、シート状、又は3次元形状全面に、若しくは一部に、曲率を有するもの等目的に応じた任意の形状であってよい。また、基材の硬度、厚み等にも制限はない。
【0098】
本発明の積層体は、硬化層がプラスチックに対しても無機物に対しても密着性が高いため、異種材料の層間材としても好ましく利用可能である。特に好ましくは、基材がプラスチックであり、第二基材が無機層の場合である。無機層としては、例えば、石英、サファイア、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、無機酸化物、蒸着膜(CVD、PVD、スパッタ)、磁性膜、反射膜、Ni,Cu,Cr,Fe,ステンレス等の金属、紙、SOG(Spin On Glass)、SOC(Spin On Carbon)、ポリエステル・ポリカーボネート・ポリイミド等のプラスチック層、TFTアレイ基板、PDPの電極板、ITOや金属等の導電性基材、絶縁性基材、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系基板等が挙げられる。
【0099】
また、本発明の硬化層は、活性エネルギー線硬化型組成物が硬化して硬化層となった後にも加工性に優れることから、基材と共に曲げ加工することができる。例えば、平板状の基材に対し組成物を直接塗工して塗工後基材を得た後に、塗膜に対し活性エネルギー線を照射し硬化被膜付基材(すなわち、積層体)とした後でも曲げ加工ができることから、湾曲基材に組成物を塗布する際の配慮の必要がなく、曲げ加工材の生産性を著しく向上させることができる。また、本発明の成形品は加熱下での屈曲性に非常に優れるのみならず、熱曲げ加工後のハードコート性にも優れるものである。
曲げ加工を行う場合、本発明の組成物を塗工してなる塗膜の厚みは、0.5~40μmが好ましく、3~35μmがより好ましく、5~30μmがさらに好ましく、10~25μmが特に好ましい。上記下限値以上の厚みとすることで耐摩耗性、耐候性が十分発揮され、上記上限値以下の厚みとすることで屈曲性を良好とすることができる。
【0100】
曲げ加工の方法は特に限られるものではなく、積層体を直接曲げる曲げ加工のほかに、プレス成形、フリーブロー成形、真空成形、圧空成形、ツインコンポジット成形等の加工法が挙げられる。
熱曲げ加工は、80℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましい。また、上限温度は基材の融解温度未満で適宜設定することができる。
【0101】
本願の積層体は、耐候性、耐摩耗性、耐薬品性、密着性及び外観に優れるため、各種保護材として特に好適に使用可能である。例えば、建築材料用、住宅設備用、自動車・船舶・航空機・鉄道等の輸送機用、電子材料用、記録材料用、光学材料用、照明用、包装材料用、屋外設置物の保護用、光ファイバー被覆用、樹脂ガラス保護用等に使用可能であり、特に自動車ヘッドランプレンズ用途、自動車グレージング用途、自動車ボディ外装用途、建材用プラスチック用途、建材用鋼板用途で好適に利用できる。
【実施例
【0102】
以下、実施例、比較例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本実施例において「部」及び「%」は特に断りのない限り質量基準である。
【0103】
(合成例1:UA-1の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、BASF社製「Basonat(登録商標) HA 3000」(NCO当量19.5質量%、213.39質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.91質量部)、メトキシハイドロキノン(0.09質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.09質量部)を加え、70℃に昇温し、2-ヒドロキシエチルアクリレート(116.1質量部)1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、アロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-1を得た。
【0104】
(合成例2:UA-2の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、BASF社製「Basonat(登録商標) HA 3000」(NCO当量19.5質量%、213.39質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.72質量部)、メトキシハイドロキノン(0.07質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.07質量部)を加え、70℃に昇温し、4-ヒドロキシブチルアクリレート(144.2質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、アロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-2を得た。
【0105】
(合成例3:UA-3の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、BASF社製「Basonat(登録商標) HA 3000」(NCO当量19.5質量%、213.39質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.91質量部)、メトキシハイドロキノン(0.09質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.09質量部)を加え、70℃に昇温し、2-ヒドロキシエチルアクリレート(77.4質量部)とダイセル社製「プラクセル-210」(水酸基価:113.4 164.90質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、アロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-3を得た。
【0106】
(合成例4:UA-4の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、BASF社製「Basonat(登録商標) HA 3000」(NCO当量19.5質量%、213.39質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.12質量部)、メトキシハイドロキノン(0.11質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.11質量部)を加え、70℃に昇温し、プラクセル FA-2D(344.0質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、アロファネート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-4を得た。
【0107】
(合成例5:UA-5の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、DIC社製「バーノックDN-902S」(NCO当量23.5質量%、178.72質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.84質量部)、メトキシハイドロキノン(0.084質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.084質量部)を加え、70℃に昇温し、2-ヒドロキシエチルアクリレート(116.1質量部)1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、イソシアヌレート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-5を得た。
【0108】
(合成例6:UA-6の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、DIC社製「バーノックDN-902S」(NCO当量23.5質量%、178.72質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.65質量部)、メトキシハイドロキノン(0.07質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.07質量部)を加え、70℃に昇温し、4-ヒドロキシブチルアクリレート(144.2質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、イソシアヌレート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-6を得た。
【0109】
(合成例7:UA-7の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、DIC社製「バーノックDN-902S」(NCO当量23.5質量%、178.72質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.84質量部)、メトキシハイドロキノン(0.084質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.084質量部)を加え、70℃に昇温し、2-ヒドロキシエチルアクリレート(77.4質量部)とダイセル社製「プラクセル-210」(水酸基価:113.4 164.90質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、イソシアヌレート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-7を得た。
【0110】
(合成例8:UA-8の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、DIC社製「バーノックDN-902S」(NCO当量23.5質量%、178.72質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.05質量部)、メトキシハイドロキノン(0.11質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.11質量部)を加え、70℃に昇温し、プラクセル FA-2D(344.0質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、イソシアヌレート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-8を得た。
【0111】
(合成例9:UA-9の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、住化コベストロウレタン株式会社製「デスモジュールI」(NCO当量37.8質量%、111.15質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.84質量部)、メトキシハイドロキノン(0.084質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.084質量部)を加え、70℃に昇温し、2-ヒドロキシエチルアクリレート(116.1質量部)1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、イソシアヌレート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-9を得た。
【0112】
(合成例10:UA-10の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、住化コベストロウレタン株式会社製「デスモジュールI」(NCO当量37.8質量%、111.15量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.84質量部)、メトキシハイドロキノン(0.084質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.084質量部)を加え、70℃に昇温し、2-ヒドロキシエチルアクリレート(116.1質量部)、ダイセル社製「プラクセル-210」(水酸基価:113.4、247.35質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、イソシアヌレート結合を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物UA-10を得た。
【0113】
(合成例11:UA-11の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、コベストロ社製「デスモジュールH」(84.10質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.39質量部)、メトキシハイドロキノン(0.14質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.14質量部)を加え、70℃に昇温し、東亜合成社製「アロニックスM-403(水酸基価92)」(609.78質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、4官能以上の(メタ)アクリレート化合物UA-11を得た。
【0114】
(合成例12:UA-12の合成)
撹拌機、ガス導入管、コンデンサー、及び温度計を備えた1リットルのフラスコに、DIC社製「バーノックDN-902S」(178.72質量部)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.01質量部)、メトキシハイドロキノン(0.10質量部)、ジブチル錫ジアセテート(0.10質量部)を加え、70℃に昇温し、東亜合成社製「アロニックスM-306(水酸基価157.2)」(356.87質量部)を1時間にわたって分割仕込みした。仕込み後、イソシアネート基を示す2250cm-1の赤外吸収スペクトルが消失するまで80℃で反応を行い、4官能以上の(メタ)アクリレート化合物UA-12を得た。
【0115】
(実施例1)
(A)成分として1,4-ブタンジオールジアクリレート 10質量部、(B2)成分としてUA-1 10質量部、(C)成分としてトリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート 80質量部、光重合開始剤としてOmunirad754(IGM社製)1.5質量部及びOmunirad819(IGM社製)1.5質量部、HALSとしてTinuvin123(BASF社製)0.25質量部、並びに紫外線吸収剤としてRUVA-93(大塚化学社製) 4質量部を、プロピレングリコールモノメチルエーテル/酢酸ブチル=50/50質量%の混合有機溶剤で固形分70質量%になるように均一に混合して、実施例1の活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。
【0116】
(実施例2~44、比較例1~5)
表1~6に示した組成及び固形分比に変更した以外は実施例1と同様にして、各例の活性エネルギー線硬化型組成物を得た。なお、表中では光重合開始剤、及び有機溶剤種の記載を省略するが、全例で実施例1と同様に使用した。
【0117】
[評価サンプルの作製]
各例の活性エネルギー線硬化型組成物を、表1~6に記載する基材上にバーコーターで塗工し、80℃で4分間乾燥した後、大気下で紫外線照射装置(GS-YUASA社製、高圧水銀ランプ)を用いて照度200mW/cm、照射光量1000mJ/cmで照射し、膜厚20μmの硬化被膜を有する積層体を得た。
【0118】
[外観評価]
硬化後の各例の評価サンプルの外観を目視で観察し、以下の基準で評価してB以上を合格とした。結果を「外観」として表1~6に記載する。
A:外観不良なし
B:下地の凹凸、又は塗装時の下地の傷がやや浮かびあがっている
C:部分的に白化している
D:全面的に白化している
【0119】
[耐薬品性評価]
各例の評価サンプルに対し、JIS K 5600-6に準拠した方法で40質量%硫酸水溶液を用いた点滴法にてスポット試験を実施した。
硬化被膜に外観不良の発生が認められなかった最大の時間を評価結果とした。15分以上を合格とし、試験終了の50分間を超えて外観不良の発生が認められなかった場合には「50」とした。結果の時間(単位:分)を「耐薬品性」として表1~6に記載する。
【0120】
[耐候性評価A]
以下の条件を用い、各例の評価サンプルに対して促進耐候性試験(SUV試験)を行った。
条件:照射(63℃・90%RH・100mW/cm・4時間)→暗黒(70℃・90%RH・4時間)→結露(30℃、98%RH・4時間)を繰り返す、照射前後にシャワー有り
1サイクル(96時間)ごとに目視で外観を確認し、硬化被膜にクラックの発生が認められなかった最大のサイクル数を評価結果とし、3サイクル(288時間)以上を合格とした。なお、15サイクルを超えてクラックの発生が認められなかった場合には「15」とする。各例の最大のサイクル数を「耐候性A」の結果として表1~6に記載する。
【0121】
[耐候性評価B]
上記耐候性評価Aと同様の条件でSUV試験を行い、96時間ごとに評価サンプル表面に対してセロハンテープ密着試験を実施した。
セロハンテープ密着試験は、剥離試験後の表面状態を目視で観察して剥離があった場合にはその時点の経過サイクル数を評価結果とし、3サイクル(288時間)以上を合格とした。なお、15サイクル経過後においても剥離が認められなかった場合には「15」とする。各例の最大のサイクル数を「耐候性B」の結果として表1~6に記載する。
【0122】
【表1】

【0123】
【表2】

【0124】
【表3】


【0125】
【表4】


【0126】
【表5】


【0127】
【表6】


【0128】
表1~6中に示す略語はそれぞれ、下記の化合物又は上述の合成例で得られた化合物を示す。
1,4-BDA:1,4-ブタンジオールジアクリレート
1,6-HDA:1,6-ヘキサンジオールジアクリレート
1,9-NDA:1,9-ノナンジオールジアクリレート、
1,10-DDA:1,10-デカンジオールジアクリレート
DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート(ダイセル・オルネクス社製)
A-200:ポリエチレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製)
A-DCP:トリシクロデカンジメタンールジアクリレート(新中村化学工業社製)
A9300:トリス(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート(新中村化学工業社製)
A9300-CL:カプロラクトン変性トリス(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート(新中村化学工業社製)
TEMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート(ダイセル・オルネクス社製)
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製 KAYARAD DPHA)
DPCA-20:カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製 KAYARAD DPCA-20)
DPCA-60: カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製 KAYARAD DPCA-60)
Tinuvin123:HALS「Tinuvin123」(商品名、BASF社製)
Tinuvin152:HALS「Tinuvin152」(商品名、BASF社製)
LA-82:HALS「アデカスタブLA-82」(商品名、ADEKA社製)
LA-46:紫外線吸収剤「アデカスタブLA-46」(商品名、ADEKA社製)
Tinuvin479:紫外線吸収剤「Tinuvin479」(商品名、BASF社製)
Ruva-93:紫外線吸収剤「Ruva-93」(商品名、大塚化学社製)
PE:ポリエステル樹脂塗装鋼板(顔料質量濃度(PWC)が60%の白色のポリエステル・イソシアネート塗料を、乾燥膜厚30~40μmとなるように厚さ2mmの亜鉛処理鋼板表面に塗布し、80℃で30分間塗料を熱硬化させた基材、基材厚み2mm)
PC:ポリカーボネート樹脂基材(帝人社製パンライトL-1225ZL 厚さ3mm)
ABS:ABS樹脂基材(日本エイアンドエル社製「クララスチックGA-701 JH22」、厚さ3mm)
AU:アクリルウレタン樹脂塗装鋼板(PWCが60%の白色のアクリルウレタン塗料を、乾燥膜厚30~40μmとなるように厚さ2mmの亜鉛処理鋼板表面に塗布し、80℃で30分間塗料を熱硬化させた基材、基材厚み2mm)
EP:エポキシ樹脂塗装鋼板(PWCが60%の白色の酸-エポキシ硬化塗料を、乾燥膜厚30~40μmとなるように厚さ2mmの亜鉛処理鋼板表面に塗布し、80℃で30分間塗料を熱硬化させた基材、基材厚み2mm)
【0129】
実施例1~44の結果から、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化被膜は、外観、耐薬品性、耐候性、密着性に優れることが確認できた。一方、いずれかの成分を含有しない比較例1~5は少なくともいずれかの特性に劣ることが確認できた。
【0130】
(実施例45)
実施例2の活性エネルギー線硬化型組成物を、上記同様のポリエステル樹脂塗装鋼板基材上にバーコーターで塗工し、80℃で4分間乾燥した後、大気下で紫外線照射装置(GS-YUASA社製、高圧水銀ランプ)を用いて照度200mW/cm、表7に示す照射光量1(単位:mJ/cm)で照射し、膜厚10μmの被膜を有する積層体を得た。
さらに、得られた被膜上に同じ活性エネルギー線硬化型組成物をバーコーターで塗工し、80℃で4分間乾燥した後、大気下で同様の紫外線照射装置を用いて照度200mW/cm、表7に示す照射光量2(単位:mJ/cm)で照射し、合計膜厚20μmの硬化被膜を有する積層体を得た。
【0131】
(実施例46~50、比較例6~9)
表7~8に示す実施例又は比較例の活性エネルギー線硬化型組成物を用い、表7~8中の照射光量1、2に変更した以外は実施例45と同様にして、各例の積層体を得た。
【0132】
得られた各例の積層体を評価サンプルとして、実施例1等と同様に外観評価、耐薬品性評価、耐候性評価A~Bを行った。結果を表7~8に記載する。なお、比較例8の耐候性評価Bでは、試験開始前に剥離が認められたため結果を「0」とした。
【0133】
【表7】
【0134】
【表8】
【0135】
実施例45~50の結果から、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化被膜は、外観、耐薬品性、耐候性、密着性に優れることが確認できた。一方、比較例6~9は少なくともいずれかの特性に劣ることが確認できた。