JP2009091586A - 活性エネルギー線硬化樹脂シート - Google Patents

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Abstract

【課題】3次元加工後の応力解放における弾性回復に基づく収縮が低減され、かつ機械的強度、伸度に優れた活性エネルギー線硬化樹脂シートを提供する。
【解決手段】ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)とを含有する組成物を活性エネルギー線により硬化した樹脂シートにおいて、23℃における降伏点強度(x)に対する40%伸長時強度(y)の比(y/x)が0.9以下であり、かつ降伏点強度が15MPa以上、破断伸度が100%以上である活性エネルギー線硬化樹脂シート。
【選択図】 なし

Description

本発明は、後加工適性に優れた力学的特性を有する活性エネルギー線硬化樹脂シートに関する。詳しくは、各種の基材上に優れた意匠性を付与、もしくは保護機能を有する被膜を形成させる、或いは注型重合法により優れた機械的強度を有する成形品を作成するための活性エネルギー線硬化樹脂シートに関する。
従来、ラジカル重合型の活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線の照射によって短時間で硬化し、耐擦傷性、耐薬品性等に優れた被膜、成型品が得られることから各種表面加工分野および注型成型品用途に広く用いられている。中でも特にウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーは、機械的強度に優れ、かつ柔軟でゴム弾性を有する硬化物が得られることで知られ、自動車加飾モールド用途、粘着シート用途等を始め、優れた引張強度と引張伸度、および後加工適性の要求される分野で広く利用されている。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの活性エネルギー線硬化組成物は、3次元成型部品に対して塗装等で塗工した後に紫外線等を照射し、硬化して加飾層を形成する方法が一般的である(特許文献1参照)。しかし、この方法のように成型部品に対して塗工した後に活性エネルギー線を照射する工程では、液状のウレタン(メタ)アクリレートの塗工適性や硬化性が悪く、作業効率が低下するといった問題があった。
これらの問題を解消するため、予め樹脂シートとし、または表面加工処理を施した後に、室温または加熱条件下で3次元加工を施す方法があり、その場合には3次元加工時の変形に追従する柔軟性、伸度が必要となる。このような方法として、高分子量のウレタン(メタ)アクリレートを用いることにより、200%以上の破断伸度を示す方法が開示されている(特許文献2参照)。また、伸び促進剤を使用して塗膜の柔軟性を向上する方法が開示されている(特許文献3参照)。
しかし、これらの方法で硬化物の柔軟性や引張伸度を向上させた場合には樹脂シートのゴム弾性が高まり、3次元成型加工後、応力が解放された際に樹脂シートが弾性回復により収縮を発生するといった問題があった。
一方、3次元成型加工後の弾性回復による収縮率の低減される硬化型ウレタンアクリレートが開示されている(非特許文献1参照)。しかしながらこの技術では、破断伸度などの硬化物の柔軟性や引張伸度を向上させるために、ウレタンアクリレートオリゴマーの分子量を高める必要があり、その結果、樹脂粘度が高まるので有機溶剤を添加し希釈して低粘度化しなくてはならない。よって、溶剤乾燥工程が必要となる上、得られる硬化物の破断伸度も未だ低い、という問題があった。
特開昭61−220949号公報 特開平5−255631号公報 特表2001−519844号公報 加藤 康浩、外1名、UV硬化型オリゴマーの技術開発、「JETI」、1998年、第46巻、第6号、p.130−133
本発明の目的は、実質的に有機溶剤を含まず、硬化後の塗膜が3次元加工時の変形に追従し、柔軟性や破断伸度と応力解放時の弾性回復による低収縮率とを同時に兼ね備え、各種基材に対応可能な保護被膜や、成形品、立体造形物として有用な活性エネルギー線硬化樹脂シートを提供することにある。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)とを含む配合物を活性エネルギー線で硬化した樹脂シートにおいて、23℃での降伏点強度(x)に対する40%伸長時強度(y)の比(y/x)が樹脂シート延伸後の応力解放時における弾性回復による収縮率と密接に関連しており、このy/x比、降伏点強度及び破断伸度が特定の値にある時、前記収縮率を最小限にでき、優れた引張強度、引張伸度、および後加工適性等の力学的特性に優れる被膜、または成形品が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。
即ち本発明の要旨は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)とを含有する組成物を活性エネルギー線により硬化した樹脂シートにおいて、23℃における降伏点強度(x)に対する40%伸長時強度(y)の比(y/x)が0.9以下であり、かつ降伏点強度が15MPa以上、破断伸度が100%以上であることを特徴とする活性エネルギー線硬化樹脂シート、に存する。
[発明の効果]
以上示したとおり、本発明の活性エネルギー線硬化樹脂シートは、3次元加工後の応力解放における弾性回復に基づく収縮を低減し、かつ機械的強度に優れ、伸度も大きいことから各種基材用のコーティング材として、また注型重合法、ポッティング、光学的光造形法等に最適である。
本発明は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)とを含有する組成物を活性エネルギー線により硬化した樹脂シートを対象とする。
この樹脂シートは、23℃における降伏点強度(x)に対する40%伸長時強度(y)の比(y/x)が0.9以下であり、好ましくは、0.75以下、更に好ましくは、0.65以下である。また下限値は、通常、0.4以上、好ましくは、0.5以上である。
本発明において、この比が大きすぎると、延伸処理後に応力を解放した際、塗膜の収縮率が大きくなる傾向があり、この比が小さすぎると、十分な伸度を得られない場合がある。
また本発明の樹脂シートは、降伏点強度が15MPa以上、好ましくは、20MPa以上、更に好ましくは、30MPa以上であり、破断伸度が100%以上、好ましくは、120%以上、更に好ましくは、150%以上である。
以下、本発明の樹脂シートを構成する各成分について詳細に説明する。
なお、本発明において「(メタ)アクリル酸」は「アクリル酸および/またはメタクリル酸」を、「(メタ)アクリレート」は「アクリレートおよび/またはメタクリレート」を、「(メタ)アクリロイルオキシ基」は「アクリロイルオキシ基および/またはメタクリルロイルオキシ基」をそれぞれ意味する。
<ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)>
本発明を構成する、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)は、分子内に2個のラジカル重合性(メタ)アクリロイルオキシ基と少なくとも2個のウレタン結合を有する化合物であり、該化合物を含む活性エネルギー線硬化性組成物を活性エネルギー線の照射により硬化させることにより、バランスの取れた引張強度、および優れた引張伸度を有する被膜或いは成形品を得ることができる。
ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)は、(a−1)有機ジイソシアネート、(a−2)ポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、およびポリカーボネートグリコールから選ばれる少なくとも1種の高分子グリコール、(a−3)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、必要に応じて(a−4)炭素数2〜12の短鎖グリコールとの反応によって得られる。
・(a−1)有機ジイソシアネート
(a−1)成分である有機ジイソシアネートとしてはヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)、ω,ω′−ジイソシアネートジメチルシクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート等及びこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。中でも、耐候性を要求される用途で好ましいのはIPDI、H12MDI、機械的強度が求められる場合にはTDI、MDIが好ましい。
・(a−2)高分子グリコール
(a−2)成分である高分子グリコールとしてはポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、ポリエーテルエステルグリコール、ポリカーボネートグリコール等が挙げられる。ポリエーテルグリコールとしては環状エーテルを開環重合して得られるもの、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。ポリエステルグリコールとしてはジカルボン酸(コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸等)又はその無水物と低分子量ジオール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ポリテトラメチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン等)との重縮合によって得られるもの、例えばポリエチレンアジペート、ポリプロピレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリブチレンセバケート等、低分子量ジオールへのラクトンの開環重合によって得られるもの、例えばポリカプロラクトン、ポリメチルバレロラクトン等が挙げられる。ポリエーテルエステルグリコールとしてはポリエステルグリコールに環状エーテルを開環重合したもの、ポリエーテルグリコールとジカルボン酸とを重縮合したもの、例えばポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペート等が挙げられる。
ポリカーボネートグリコールとしては低分子量ジオールとアルキレンカーボネート又はジアルキルカーボネートとから脱グリコール又は脱アルコールによって得られるポリブチレンカーボネート、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリ(3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート等及びこれらの共重合体が挙げられる。これらの中で樹脂シートに耐候性が要求される用途で好ましいのはポリカーボネートグリコールである。
さらに、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲内で上記高分子グリコールと併用して、ポリオレフィンポリオール、シリコンポリオール等を用いることもできる。ポリオレフィンポリオールとしてはポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール等が挙げられる。シリコンポリオールとしてはポリジメチルシロキサンポリオール等が挙げられる。高分子グリコールの分子量は下限値が通常200以上、好ましくは500以上であり、上限値が通常10000以下、好ましくは4000以下、更に好ましくは2000以下である。分子量が小さすぎると得られる活性エネルギー線硬化樹脂シートの柔軟性に乏しく、大きすぎるとウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーの粘度が著しく増加し作業性が低下する傾向がある。
・(a−3)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート
(a−3)成分であるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは分子末端に有機ジイソシアネートに由来するイソシアネート基と反応することによってラジカル反応性を付与する作用を有し、その具体例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとカプロラクトンの付加物、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートとカプロラクトンの付加物が挙げられ、これらは、1種単独または2種以上を併用して用いることができるが、上記した中でも2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
・(a−4)炭素数2〜12の短鎖グリコール
本発明においては、(a−4)成分として炭素数2〜12の短鎖グリコールが必要に応じて用いられる。具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ポリテトラメチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール等の脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、ビスフェノール−A等の芳香族系ジオール、N−メチルジエタノールアミン等のジアルカノールアミン等及びこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。また、トリメチロールプロパン、グリセリン等のポリオール類も本発明の効果を妨げない範囲内で一部併用することができる。
・ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)成分の製造方法
ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)成分の製造方法としては、(1)有機ジイソシアネート(a−1)と高分子グリコール(a−2)、および必要に応じて短鎖グリコール(a−4)とをNCO過剰の条件下で反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマーと、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(a−3)とを反応させるプレポリマー法、(2)全ての構成成分を同時に一括添加して反応するワンショット法、(3)有機ジイソシアネート(a−1)とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(a−3)とを先に反応させ、分子中に(メタ)アクリロイル基とイソシアネート基とを同時に有するウレタン(メタ)アクリレートプレポリマーを合成した後、高分子グリコール(a−2)、および必要に応じて短鎖グリコールと反応させる方法等があげられる。
本発明に該当するy/x<0.9である機械的物性を有する樹脂シートを得るために、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの原料構成は、平均架橋点間分子量とハードセグメント含有量(設計分子量から高分子グリコール分の分子量を引いた値を設計分子量で除した重量%)とから規定される。平均架橋点間分子量としては1500〜4000が好ましい。平均架橋点間分子量が1500未満である場合には、本発明に該当する23℃で100%以上の破断伸度が得られない場合があり、また、4000を越える場合には破断伸度は得られるものの本発明に該当するy/x<0.9とすることができない可能性がある。
ハードセグメント含有量(重量%)は30〜60重量%となるようにすることで本発明の効果が達成可能である。ハードセグメント含有量は、用いる高分子グリコールの分子量に応じてNCO/OHモル比を変更することで当該範囲のハードセグメント量に設定することが可能である。具体的には、NCO/OHモル比の下限値を好ましくは1.2以上、より好ましくは1.5以上とし、また、上限値は好ましくは4以下、より好ましくは3以下とすることで本発明の機械的強度が得られる。NCO/OHモル比が1.2よりも小さすぎると平均架橋点間分子量が長くなり、また粘度が高まり実用性が得られない場合がある。一方、NCO/OHモル比が大きすぎると希釈モノマーに対するA成分の溶解性が乏しくなる傾向がある。
その他、後述する反応性希釈モノマーの構造、配合比率(重量比)を種々変更することによっても、本発明に該当する塗膜物性、機械的強度を発現することが可能である。
<反応性希釈モノマー(B)>
本発明を構成する反応性希釈モノマー(B)は、ビニルエーテル類、モノ(メタ)アクリレート類、モノ(メタ)アクリルアミド類またはジ(メタ)アクリレート類化合物から、高粘性であるウレタン(メタ)系アクリレートオリゴマー(A)をその物性低下を抑えつつ硬化性組成物全体の粘度を低下させる目的で使用する。
反応性希釈モノマー(B)の具体例としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、α−クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル系モノマー類;酢酸ビニル、酪酸ビニル、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アジピン酸ジビニル等のビニルエステルモノマー類;エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアリルフタレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のアリル化合物類;アクリルアミド、 N,N−ジメチルアクリルアミド、 N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド類;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸モルフォリル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェニル等のモノ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール(n=5〜14)、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸トリプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール(n=5〜14)、ジ(メタ)アクリル酸1,3−ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸1,4−ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ポリブチレングリコール(n=3〜16)、ジ(メタ)アクリル酸ポリ(1−メチルブチレングリコール)(n=5〜20)、ジ(メタ)アクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸1,9−ノナンジオール、ジ(メタ)アクリル酸ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリル酸エステル、ジシクロペンタンジオールのジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記した中でも本発明において、特に好ましい成分としては、例えば、アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモリフォリン、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸トリメチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等の分子内に環構造を有するモノ(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアクリルアミド等のモノ(メタ)アクリルアミド類等のモノエチレン性不飽和単量体が挙げられる。これらは、1種を単独で、または2種以上を併用して用いることができる。
<活性エネルギー線硬化性組成物>
活性エネルギー線硬化前の組成物の組成は、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)との合計量に対して、ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)が、下限値が通常40重量部以上、好ましくは50重量部以上であり、上限値が通常、90重量部以下、好ましくは70重量部以下の範囲である。(A)成分が少なすぎると硬化不良を生じ、また多すぎると配合物の粘度が高くなり、塗工作業性が低下する傾向がある。
また、本発明の目的を妨げない範囲において、活性エネルギー線による硬化のために光重合開始剤を添加することができる。具体例としては、例えば、ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、メチルオルソベンゾイルベンゾエート、4−フェニルベンゾフェノン、t−ブチルアントラキノン、2−エチルアントラキノンや、2,4−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン類;ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン類;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、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類;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(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチ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等のアシルホスフィンオキサイド類、メチルベンゾイルホルメート、1,7−ビスアクリジニルヘプタン、9−フェニルアクリジン等が挙げられる。
また、ラジカル重合性化合物として、ラジカル重合性の基と共にエポキシ基などのカチオン重合性の基を有する化合物を用いる場合は、上記した光ラジカル重合開始剤と共に光カチオン重合開始剤を併用してもよく、その場合の光カチオン重合開始剤の種類も特に制限されず、従来既知のものを使用することができる。これらの光重合開始剤は、1種または2種以上の併用が可能であり、本発明の(A)成分および(B)成分からなる組成物100重量部に対して、下限値が好ましくは0.05重量部以上、特に好ましくは0.1重量部以上であり、上限値が好ましくは10重量部以下、特に好ましくは5質量部以下の範囲で配合される。光重合開始剤の添加量が少なすぎると、活性エネルギー線種によっては光硬化性が極端に低下し、実質的に工業生産に適さない。また多すぎると照射光量が小さい場合に、硬化させた被膜に臭気が残るおそれがある。
さらに、本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、必要に応じて硬化前に、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸アミル、4−ジメチルアミノアセトフェノン等公知の光増感剤を添加することもできる。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、硬化前に炭酸カルシウム、シリカ、雲母等の無機フィラー、鉄、鉛等の金属フィラー、顔料や染料等の着色剤、その他、離型剤、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、難燃助剤、重合禁止剤、充填剤、シランカップリング剤等、公知の添加剤を用途に応じて適宜使用可能である。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を製造するにあたって、硬化前の配合物の粘度は、用途や使用態様などに応じて調節し得るが、一般に、回転式B型粘度計を用いて測定したときに、常温(25℃)において、その粘度が10〜100000mPa・s程度であることが取り扱い性、塗工性、成形性、立体造形性などの点から好ましく、100〜50000mPa・s程度であるのがより好ましい。硬化性組成物の粘度の調節は、(A)、(B)成分の種類とそれらの配合割合の調節などによって行うことができる。また、コーティング方式によっては配合物を有機溶剤で希釈して粘度を低減することも可能である。好ましい溶剤としては、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、通常、配合物100重量部に対して200重量部未満で使用可能である。
<活性エネルギー線硬化樹脂シート>
上記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の塗工方法としては、バーコーター法、アプリケーター法、カーテンフローコーター法、ロールコーター法、スプレー法、グラビアコーター法、コンマコーター法等、公知の方法を適用可能である。また、上記組成物を硬化させて樹脂シート製造する際に使用する活性エネルギー線としては、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等が使用可能である。装置コストや生産性の観点から電子線または紫外線を利用することが好ましく、光源としては、電子線照射装置、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、 Arレーザー、He−Cdレーザー、固体レーザー、キセノンランプ、高周波誘導水銀ランプ、太陽光等が適している。活性エネルギー線の照射量は、電子線照射で硬化する場合には、光重合開始剤の添加は不要であり、その照射量は1〜10Mradであることが好ましい。また、紫外線照射の場合は50〜1000mJ/cm2であることが好ましい。硬化時の雰囲気は、空気、窒素、あるいはアルゴン等の不活性ガス中、或いはフィルムやガラスと金属金型との間の密閉空間のいずれでもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化樹脂シートは、活性エネルギー線の中でも特に電子線等で硬化した際に迅速に硬化し、引張強度と引張伸度、後加工性などにも優れるため、プラスチック、フィルム、紙、金属等の各種の基材上に保護機能を有する美麗な被膜を形成することが可能であり、また、流延成形法や注型などによって成形した光学レンズ、樹脂シート、光集光シート等各種成形品の製造、被覆用などに用いることができる。また光学的立体造形法にも使用可能である。
本発明の樹脂シートの厚みは、目的とされる用途に応じて適宜決められるが、下限値が、好ましくは10μm以上、さらに好ましくは、50μm以上、特に好ましくは70μm以上であり、上限値が、好ましくは1000μm以下、更に好ましくは500μm以下、特に好ましくは200μm以下である。樹脂シートは、本発明の内容に合致するものであれば、他の添加剤を加えることによって上述の物性を示すものであっても良い。さらには、本発明における樹脂シートと他の材料が積層された構造であっても良い。
次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り、以下の実施例によってその範囲を制約されるものではない。
<評価項目と測定方法>
(1)粘度
E型粘度計EHD−R型((株)トキメック製)を用いて測定した。測定温度は25℃、サンプル量は1.5ml、標準ローター(1°34′)を使用した。
(2)機械的強度
JIS K6301に準じ、引張試験機((株)オリエンテック製テンシロンUTM−III −100)を用い、引張速度50mm/分、温度23℃、相対湿度55%の条件下で測定した。
(3)収縮率
上記引張試験機((株)オリエンテック製テンシロンUTM−III −100)を用い、同様の環境条件下で100%延伸した後、応力を解放した際の樹脂シートの弾性回復による収縮の程度を比較した。
<合成例1>
攪拌器、還流冷却器、滴下漏斗、温度計を取り付けた4ツ口フラスコ中にイソホロンジイソシアネート125.7部を仕込み、50℃に加熱し、攪拌しながら加熱したポリカーボネートジオール(クラレポリオールC−1090、水酸基価112KOHmg/g、(株)クラレ製)376.3部、ジブチル錫ジオクトエート0.01部を約1時間で滴下した。内温を80℃に保ち4時間反応させた後、ヒドロキシエチルアクリレート48部、メチルハイドロキノン0.22部、ジブチル錫ジオクトエート0.07部を添加し、さらに3時間、70℃で反応した。反応の終点は赤外線吸収スペクトルの測定により、2260cm−1のイソシアネート基に由来するピークの消失によって確認した。その後、得られたウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーにイソボルニルアクリレート400部、N−ビニルホルムアミド50部((A)/(B)=55/45重量比)を滴下希釈し、粘度7600mPa・sのウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー配合液(No.1)を得た。製造結果、及び評価結果を表1に示した。
<合成例2〜10、合成比較例1〜3>
合成例1と同じ反応装置、反応条件、表1及び表2に示す原料及び仕込量でウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー配合液を得た。結果を表1及び表2に示した。
<実施例1〜10、比較例1〜3>[活性エネルギー線硬化樹脂シートの調製]
合成例1〜10及び合成比較例1〜3で調製したウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー配合液を、ポリエチレンフイルム上にアプリケーターを用いて約100μmとなるように塗工し、アイグラフィックス社製電子線照射装置CB175を用い、酸素濃度100ppm以下の雰囲気下にて、加速電圧175KV、照射線量5Mradの条件で電子線を照射して硬化させた。硬化後、ポリエチレンフィルムから剥離し、10mm幅のストレートカッター(ダンベル社製SSK−1000−D)で試験片を作成し塗膜引張強度試験を行った。結果を表1及び表2に示した。
<比較例4>[活性エネルギー線硬化樹脂シートの調製]
実施例1において、合成例1で調製したウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー配合液に代えて、JETI、1998年、第46巻、第6号、p.130−133に記載の市販のウレタンアクリレート系樹脂(共栄社化学(株)製,製品名:UF−503LN,樹脂分70重量部,メチルエチルケトン30重量部)を用い、実施例1と同様に試験片を作成し、80℃の乾燥器に入れ希釈有機溶剤を除去した後に、引張強度試験を行った。その結果、十分な塗膜膜厚が得られず、また、十分な引張伸度も得られなかった。結果を表2に示した。
Figure 2009091586
Figure 2009091586
なお、表中の化合物略号表は次の通りである。
C−1090、C−2090:3−メチル−1,5−ペンチレン、1,6−へキシレンカーボネート(製品名:クラレポリオールC−1090、C−2090;クラレ製)
ポリライトEXP3777:2−メチル−1,3−プロピレンアジペート(製品名:ポリライトEXP3777;大日本インキ化学工業製)
ODX−2330:エチレンブチレンアジペート(製品名:ポリライトODX−2330;大日本インキ化学工業製)
1,4−BD:1,4−ブタンジオール
CHDM:シクロヘキサンジメタノール
1,9−ND:1,9−ノナンジオール
U−8:ジブチル錫ジオクトエート
2−HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
MQ:4−メトキシフェノール
IB−XA:イソボルニルアクリレート(製品名:IB−XA;共栄社化学製)
NVF−P:N−ビニルホルムアミド(製品名:NVF−P;ダイヤニトリックス社製)
ACMO:アクリロイルモルホリン(製品名:ACMO;興人社製)

Claims (5)

  1. ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)とを含有する組成物を活性エネルギー線により硬化した樹脂シートにおいて、23℃における降伏点強度(x)に対する40%伸長時強度(y)の比(y/x)が0.9以下であり、かつ降伏点強度が15MPa以上、破断伸度が100%以上であることを特徴とする活性エネルギー線硬化樹脂シート。
  2. 23℃における降伏点強度(x)に対する40%伸長時強度(y)の比(y/x)が0.75以下であり、かつ降伏点強度が20 MPa以上である、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化樹脂シート。
  3. ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)が、(a−1)有機ジイソシアネート、(a−2)ポリエーテルグリコール、ポリエステルグリコール、ポリエーテルエステルグリコールおよびポリカーボネートグリコールから選ばれる少なくとも1種の高分子グリコール、(a−3)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、さらに必要に応じて(a−4)炭素数2〜12の短鎖グリコールとの反応によって得られるものである、請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化樹脂シート。
  4. 前記反応性希釈モノマー(B)が、モノエチレン性不飽和単量体である、請求項1〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化樹脂シート。
  5. ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー(A)と反応性希釈モノマー(B)との重量部比が、90/10〜40/60の範囲である、請求項1〜4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化樹脂シート。
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