JP2006045504A - 活性エネルギー線硬化型樹脂組成物及びその製造方法、並びにそれを用いたコーティング剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなコーティング剤に用いる樹脂組成物として、例えば、光硬化性(メタ)アクリレート系樹脂、光硬化性ポリシロキサン系ウレタン(メタ)アクリレート樹脂、光硬化性シリコーンブロック(メタ)アクリレート系樹脂、及び光重合開始剤を含有してなる樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A]と1分子中にエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物[B]を含有してなるものである。
まず、かかるポリイソシアネート系誘導体[A]について説明する。
(イ)ポリシロキサン系化合物(a1)、ポリイソシアネート系化合物、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物を一括に仕込み反応させる方法、
(ロ)ポリシロキサン系化合物(a1)とポリイソシアネート系化合物を反応させた後、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物を反応させる方法、
(ハ)ポリイソシアネート系化合物と水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物を反応させた後、ポリシロキサン系化合物(a1)を反応させる方法、
等が挙げられるが、反応制御の安定性の観点から、(ロ)の方法が好ましい。
以下、後述のウレタン(メタ)アクリレート系化合物の重量平均分子量の測定は、上記の方法に準じて測定される。
これら上記のウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1)やエチレン性不飽和モノマー〔(B1)を除く〕(B2)は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
かかる(2)の方法を行うに当たっては、防汚性と塗膜硬度を両立させる点から、一般式(1)で示される片末端に水酸基を有するポリシロキサン系化合物(a1)0.001〜20重量%とポリイソシアネート系化合物1〜40重量%と水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物50〜98重量%の割合でポリイソシアネート系化合物のイソシアネート基が消失するまで反応させることが好ましい。特に好ましい割合としてはポリシロキサン系化合物(a1)1〜20重量%、ポリイソシアネート系化合物10〜40重量%、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物50〜89重量%である。
(イ)ポリシロキサン系化合物(c1)、ポリイソシアネート系化合物、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物を一括に仕込み反応させる方法、
(ロ)ポリシロキサン系化合物(c1)とポリイソシアネート系化合物を反応させた後、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物を反応させる方法、
(ハ)ポリイソシアネート系化合物と水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物を反応させた後、ポリシロキサン系化合物(c1)を反応させる方法、
等が挙げられるが、反応制御の安定性の観点から、(ロ)の方法が好ましい。
上記一般式(4)で示されるウレタン(メタ)アクリレート系化合物[D]は、ポリイソシアネート系化合物と水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物とポリオール系化合物を反応させてなるものであり、ポリイソシアネート系化合物としては、特に限定されないが、上記ポリイソシアネート系化合物と同様のものが挙げられ、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物としては、特に限定されないが、上記水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物と同様のものが挙げられ、ポリオール系化合物としては、特に限定されないが、上記のポリオールと同様のものが挙げられる。
この組成物は必要に応じて、有機溶剤を配合し、粘度を調整して使用することも可能である。かかる有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エチルセロソルブ等のセロソルブ類、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコールエーテル類、ジアセトンアルコール等が挙げられる。これらは1種又は2種以上組み合わせて使用することもできる。
かかる対象物としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリシクロペンタジエンのようなポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ABS樹脂、アクリル系樹脂等やその成形品(フィルム、シート、カップ、等)、金属、ガラス等が挙げられる。
紫外線照射後は、必要に応じて加熱を行って硬化の完全を図ることもできる。
尚、実施例中「%」、「部」とあるのは、特にことわりのない限り重量基準を表す。
(ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−1]の合成)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体(イソシアネート基含有量21.0%)41.8g(0.070モル)、一般式(1)で示されるポリシロキサン系化合物(a1)(R1=メチル基、R2=メチル基、R3=−C3H6OC2H4−、a=80、b=1)307.8g(0.070モル)、ジブチルスズジラウリレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃で3時間反応させ、残存イソシアネート基が0.69%となった時点で、更に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート〔ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートアクリレートの混合物(水酸基価52mgKOH/g)〕150.4g(0.14モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4gを約1時間かけて滴下し、そのまま反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−1]溶液を得た(固形分濃度50%)。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(イソシアネート基含有量37.8%)37.7g(0.17モル)、一般式(1)で示されるポリシロキサン系化合物(a1)(R1=メチル基、R2=メチル基、R3=−C3H6OCH2C(CH3)(C2H5)2−、a=80、b=2)279.2g(0.085モル)、ジブチルスズジラウリレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃で3時間反応させ、残存イソシアネート基が0.87%となった時点で、更に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート〔ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートアクリレートの混合物(水酸基価52mgKOH/g)〕183.1g(0.17モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4gを約1時間かけて滴下し、そのまま反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−2]溶液を得た(固形分濃度50%)。
(ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−1)の合成)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体(イソシアネート基含有量21.0%)77.1g(0.13モル)とジブチルスズジラウレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃以下でジペンタエリスリトールペンタアクリレート〔ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートアクリレートの混合物(水酸基価52mgKOH/g)〕422.9g(0.39モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4gを約1時間で滴下し、60℃で反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−1)を得た(固形分濃度50%)。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(イソシアネート基含有量21.3%)96.0g(0.43モル)とジブチルスズジラウレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃以下でペンタエリスリトールトリアクリレート〔ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物(水酸基価120mgKOH/g)〕404.0g(0.86モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4gを約1時間で滴下し、60℃で反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−2)を得た(固形分濃度50%)。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製、「KAYARAD DPHA」)を用いた。
(ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[C−1]の合成)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体(イソシアネート基含有量21.0%)88.7g(0.15モル)、両末端に水酸基を1個ずつ有するポリジメチルシロキサンジオール(c1)(信越化学社製、「KF6003」)377.0g(0.074モル)、ジブチルスズジラウリレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃で2時間反応させ、残存イソシアネート基が1.29%となった時点で、更に、2−ヒドロキシエチルアクリレート34.3g(0.30モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4g、ジブチルスズジラウリレート0.02gを約1時間かけて滴下し、そのまま反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[C−1]溶液を得た(固形分濃度50%)。
〔活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の製造〕
上記のポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A]、1分子中にエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物[B]、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[C]、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物[D]及び光重合開始剤[E](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、「ダロキュア1173」)を、固形分換算で表1に示す割合となるように配合し、光重合開始剤を除いた固形分が30%濃度となるようにメチルエチルケトンにて希釈し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物溶液を得た。
〔ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−1]とウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−1)の混合物としての製造〕
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体(イソシアネート基含有量21.0%)76.2g(0.13モル)、一般式(1)で示されるポリシロキサン系化合物(a1)(R1=メチル基、R2=メチル基、R3=−C3H6OC2H4−、a=80、b=1)16.8g(0.0038モル)、ジブチルスズジラウリレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃で3時間反応させ、残存イソシアネート基が0.69%となった時点で、更に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート〔ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートアクリレートの混合物(水酸基価52mgKOH/g)〕406.9g(0.38モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4gを約1時間かけて滴下し、そのまま反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−1]とウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−1)の混合溶液を得た([A−1]と(B1−1)の重量比=6:94、固形分濃度50%)。
上記のポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A]と1分子中にエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物[B]の混合物及び光重合開始剤[E](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、「ダロキュア1173」)を、固形分換算で表1に示す割合となるように調整し、光重合開始剤を除いた固形分が30%濃度となるようにメチルエチルケトンにて希釈し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物溶液を得た。
〔ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−1]とウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−1)とエチレン性不飽和モノマー(B2−1)の混合物としての製造〕
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートの3量体(イソシアネート基含有量21.0%)65.0g(0.11モル)、一般式(1)で示されるポリシロキサン系化合物(a1)(R1=メチル基、R2=メチル基、R3=−C3H6OC2H4−、a=80、b=1)20.0g(0.0045モル)、ジブチルスズジラウリレート0.10g、メチルエチルケトン500gを仕込み、60℃で3時間反応させ、残存イソシアネート基が2.30%となった時点で、更に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート〔ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートアクリレートの混合物(水酸基価52mgKOH/g)〕415.0g(0.38モル)、2,6−ジ−tert−ブチルクレゾール0.4gを約1時間かけて滴下し、そのまま反応を継続し、イソシアネート基が消失した時点で反応を終了し、ポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A−1]、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1−1)及び(メタ)アクリレート系化合物(B2−1)の混合溶液を得た([A−1]、(B1−1)及び(B2−1)の重量比=7:80:13、固形分濃度50%)。
上記のポリシロキサン含有ポリイソシアネート系誘導体[A]と1分子中にエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物[B]の混合物及び光重合開始剤[E](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、「ダロキュア1173」)を、固形分換算で表1に示す割合となるように調整し、光重合開始剤を除いた固形分が30%濃度となるようにメチルエチルケトンにて希釈し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物溶液を得た。
上記の実施例1〜8及び比較例1〜3で得られた樹脂組成物溶液を、ガラス板上に、150μmのアプリケーターを用いて、乾燥後の膜厚が15μmとなるように塗工し、60℃で5分間乾燥した後、高圧水銀灯ランプ80W、1灯を用いて、18cmの高さから5.1m/minのコンベア速度で2パスの紫外線照射(積算照射量450mJ/cm2)を行い、硬化塗膜(膜厚15μm)を形成し、以下の評価を行った。
(1)インキ拭き取り性
硬化塗膜に青マジックインキで1往復、線を引いて、24時間放置した後、ウエスにより拭き取った後の塗膜を観察し、以下の通り評価した。
○・・・きれいに拭き取れる
△・・・拭き取れるものの線の跡が残る
×・・・拭き取れない
(2)ハジキ性
硬化塗膜に青マジックインキで1往復、線を引いた後、マジックインキの跡を観察し、以下の通り評価した。
○・・・インクをはじいており、線の跡が点状になる
△・・・インクをはじいており、線の跡が細くなる
×・・・インクをはじかない
硬化塗膜について、JIS K 5600−5−4に準じて鉛筆硬度を測定した。
硬化塗膜について、500gの荷重をかけたスチールウール#0000を、硬化塗膜表面で10往復させた後の表面の傷付き度合いを目視により観察し、以下の通り評価した。
◎・・・全く傷が付かないもの
○・・・わずかに傷が付いたもの
△・・・多少傷が付いたもの
×・・・塗膜が傷つきにより白化したもの
硬化塗膜の表面をエタノールを染み込ませたウエスで10往復拭き取った後、上記のインキ拭き取り性を行い、塗膜を観察し、以下の通り評価した。
○・・・きれいに拭き取れる
△・・・拭き取れるものの線の跡が残る
×・・・拭き取れない
上記JIS K 5600−5−6に準じて、硬化塗膜に1mmの碁盤目を100ヶ所作り、セロテープにより密着試験を行い、碁盤目の剥離状態を観察し、残存したマス目の数で評価した。
実施例及び比較例の評価結果を表1に示す。
Claims (10)
- ポリイソシアネート系化合物が、1分子中にイソシアネート基を3個以上有するポリイソシアネート系化合物であることを特徴とする請求項1または2記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
- 更に、光重合開始剤[E]を含有してなることを特徴とする請求項1〜5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又は3記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を製造するにあたり、一般式(1)で示される片末端に水酸基を有するポリシロキサン系化合物(a1)0.001〜20重量%とポリイソシアネート系化合物1〜40重量%と水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物50〜98重量%の割合でポリイソシアネート系化合物のイソシアネート基が消失するまで反応させ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の製造方法。
- 請求項2又は3記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を製造するにあたり、一般式(1)で示される片末端に水酸基を有するポリシロキサン系化合物(a1)0.001〜20重量%と一般式(2)で示される両末端に水酸基を有するポリシロキサン系化合物(c1)0.001〜20重量%とポリイソシアネート系化合物1〜40重量%と水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物50〜98重量%の割合でポリイソシアネート系化合物のイソシアネート基が消失するまで反応させ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の製造方法。
- 請求項1〜6いずれか記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物からなることを特徴とするコーティング剤組成物。
- 請求項7または8記載の製造方法で得られる活性エネルギー線硬化型樹脂組成物からなることを特徴とするコーティング剤組成物。
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