JP2018090685A - 活性エネルギー線硬化型防曇性組成物およびこれを用いた硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る活性エネルギー線硬化型防曇性組成物は、非水性多官能(メタ)アクリレートと、非イオン性防曇剤と、水性不飽和基含有混和促進剤と、を含む。この際、前記水性不飽和基含有混和促進剤が、非イオン性モノ重合性不飽和基含有モノマーを含むことを特徴とする。
非水性多官能(メタ)アクリレートは、得られる硬化物に硬度を付与する機能等を有する。なお、本明細書において、「非水性」とは、水(100mL)に対する溶解度(25℃、25%RH)が5質量%未満のものを意味する。また、「多官能」とは、(メタ)アクリロイル基が3以上であることを意味し、好ましくは3〜6である。(メタ)アクリロイル基が3以上であると、上述のように、高度な架橋構造を形成しうるため得られる硬化物は高い硬度を有しうる。
非イオン性防曇剤は、硬化物に防曇性能を付与する機能等を有する。なお、本明細書において、「非イオン性」とは、水中においてイオンとはならないものを意味する。
ショ糖長鎖脂肪酸エステルは、ショ糖と、置換または非置換の飽和長鎖脂肪酸または不飽和長鎖脂肪酸(以下、これらをまとめて単に「長鎖脂肪酸」と称することがある)とのエステルである。
ショ糖はスクロースとも呼ばれ、グルコースおよびフルクトースからなる二糖であり、8つのヒドロキシ基を有している。本形態に係るショ糖長鎖脂肪酸エステルは、前記ヒドロキシ基の1つ以上が前記長鎖脂肪酸とエステル結合を形成した構造を有している。2以上のヒドロキシ基が長鎖脂肪酸とエステル結合を形成する場合には、それぞれのヒドロキシ基に結合する長鎖脂肪酸は同一のものであっても、異なるものであってもよい。
長鎖脂肪酸は、特に限定されず、置換または非置換の飽和長鎖脂肪酸または不飽和長鎖脂肪酸である。具体的な長鎖脂肪酸としては、特に制限されないが、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等の飽和長鎖脂肪酸;エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸等の不飽和長鎖脂肪酸が挙げられる。
グリセリン長鎖脂肪酸エステルは、グリセリンと、上述の長鎖脂肪酸とのエステルである。
グリセリンは、C3H8O3の化学式で表されるトリオールである。本形態に係るグリセリン長鎖脂肪酸エステルは、グリセリンが有する3つのヒドロキシ基のうちの1つ以上が前記長鎖脂肪酸とエステル結合を形成した構造を有している。2以上のヒドロキシ基が長鎖脂肪酸とエステル結合を形成する場合には、それぞれのヒドロキシ基に結合する長鎖脂肪酸は同一のものであっても、異なるものであってもよい。
長鎖脂肪酸については、上述と同様であるから、ここでは説明を省略する。
ポリグリセリン長鎖脂肪酸エステルは、ポリグリセリンと、上述の長鎖脂肪酸とのエステルである。
ポリグリセリンは、2以上のグリセリンが重合したものである。ポリグリセリンは、グリセリンの重合度により有するヒドロキシ基の数が異なる。例えば、ジグリセリンの場合にはヒドロキシ基を4つ有し、トリグリセリンの場合にはヒドロキシ基を5つ有し、ヘキサグリセリンの場合には8つ有する。なお、ポリグリセリンの重合度は、2〜6であることが好ましく、耐水性の観点から2〜3であることがより好ましい。
長鎖脂肪酸については、上述と同様であるから、ここでは説明を省略する。
ソルビタン長鎖脂肪酸エステルは、ソルビタンと、上述の長鎖脂肪酸とのエステルである。
ソルビタンとは、ソルビトール(グルシトール)の脱水反応により得られる化合物である。具体的な構造としては、1,4−アンヒドロソルビトール、1,5−アンヒドロソルビトール、2,5−アンヒドロソルビトール、1,4:3,6−ジアンヒドロソルビトール等が挙げられる。ソルビタンは構造により有するヒドロキシ基の数が異なる。例えば、1,4−アンヒドロソルビトールはヒドロキシ基を4つ有し、1,4:3,6−ジアンヒドロソルビトールはヒドロキシ基を2つ有する。本形態に係るソルビタン長鎖脂肪酸エステルは、ソルビタンが有するヒドロキシ基の1つ以上が前記長鎖脂肪酸とエステル結合を形成した構造を有している。2以上のヒドロキシ基が長鎖脂肪酸とエステル結合を形成する場合には、それぞれのヒドロキシ基に結合する長鎖脂肪酸は同一のものであっても、異なるものであってもよい。
長鎖脂肪酸については、上述と同様であるから、ここでは説明を省略する。
ポリオキシエチレン長鎖アルキルエーテルは、通常、長鎖アルコールにエチレンオキシドを作用させ、ポリオキシエチレン鎖を伸張させて得られるエーテルである。
長鎖アルコールとしては、特に制限されないが、カプリルアルコール、2−エチルヘキサノール、ペラルゴンアルコール、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セタノール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、アラキジルアルコール等の飽和長鎖アルコール;パルミチルアルコール、オレイルアルコール、リノレイルアルコール、リノレニルアルコール、リシノレイルアルコール等の不飽和長鎖アルコール等が挙げられる。
ポリオキシエチレン鎖は、特に制限されないが、上記長鎖アルコール1モルに対して、エチレンオキシドが、2〜30モル付加することが好ましく、4〜20モル付加することがより好ましく、8〜16モル付加することがさらに好ましい。
水性不飽和基含有混和促進剤は、上述の非水性多官能(メタ)アクリレートと、非イオン性防曇剤との混和を促進する機能を有する。これにより、高硬度を有しつつ、高い透明性を有する硬化物が得られうる。なお、本明細書において、「水性」とは、水(100mL)に対する溶解度(25℃、25%RH)が5質量%以上のものを意味する。
非イオン性モノ重合性不飽和基含有モノマーは、水性かつ非イオン性であることから、界面活性作用を有する非イオン性防曇剤を非水性多官能(メタ)アクリレートと好適に混和することができ、また、得られる硬化物についても好適な混和性が維持されうる。なお、本明細書において、「モノ重合性不飽和基含有モノマー」とは、分子中に重合性不飽和を1つ有することを意味する。この際、前記「重合性不飽和」とは、活性エネルギー線により重合しうる不飽和基を意味し、ビニル基(ビニル基を構成する水素原子の少なくとも1つが置換基により置換されているものを含む)の他、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基等を含む。
非イオン性ジ重合性不飽和基含有モノマーは、水性かつ非イオン性であることから界面活性作用を有する非イオン性防曇剤を非水性多官能(メタ)アクリレートに好適に混和することができる。なお、一実施形態において、分子中に重合性不飽和基を2つ有するため、架橋度が高くなり、得られる硬化物の硬度および耐水性が向上しうる。なお、本明細書において、「ジ重合性不飽和基含有モノマー」とは、分子中に重合性不飽和基を2つ有することを意味する。
一実施形態において、活性エネルギー線硬化型防曇性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲において、上述の非イオン性多官能(メタ)アクリレートおよび水性不飽和基含有混和促進剤以外の他の不飽和基含有化合物を含んでいてもよい。
一実施形態において、活性エネルギー線硬化型防曇性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲でイオン性界面活性剤を含んでいてもよい。なお、本明細書において、「イオン性」とは、水中において電離してイオンとなるものを意味する。
一実施形態において、活性エネルギー線硬化型防曇性組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒を含むことで、前記組成物の粘度を調整することができる。
一実施形態において、活性エネルギー線硬化型防曇性組成物は重合開始剤を含んでいてもよい。
一実施形態において、活性エネルギー線硬化型防曇性組成物は重合開始剤を、必要に応じて他の添加物を含んでいてもよい。
活性エネルギー線硬化型防曇性組成物の製造方法は、特に制限されず、公知の方法を適用することができる。
本発明の一形態によれば、硬化物が提供される。前記硬化物は、上述の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を硬化されてなる。
[実施例1]
非水性多官能(メタ)アクリレートであるアロニックスM−404(ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート(DPHA)、東亞合成株式会社製)40部と、非イオン性防曇剤であるリケマールA(ショ糖ラウリル酸エステル、理研ビタミン株式会社製)20部と、非イオン性モノ重合性不飽和基含有モノマーであるアクリロイルモルホリン(ACMO)(KJケミカルズ社製)40部と、光重合開始剤であるイルガキュア(登録商標)184D(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、BASF株式会社製)3部と、を混合して活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
リケマールAに代えて、ポリグリセリンラウリン酸エステル(理研ビタミン株式会社製)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
リケマールAに代えて、ソルビタンラウリン酸エステル(理研ビタミン株式会社製)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
使用するアロニックスM−404を20部、リケマールAを30部、ACMOを50部に変更したことを除いては、実施例1と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
使用するアロニックスM−404を20部、リケマールAを40部、ACMOを40部に変更したことを除いては、実施例1と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
アロニックスM−404を40部、リケマールAを10部、ACMOを30部に変更し、かつ、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート(重量平均分子量:308、第一工業製薬株式会社製)20部をさらに混合したことを除いては、実施例1と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
アロニックスM−404を40部、リケマールAを30部、ACMOを10部、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレートを20部に変更したことを除いては、実施例6と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した
[実施例8]
アロニックスM−404を30部、リケマールAを20部、ACMOを20部、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレートを30部に変更した、かつ、不飽和基含有オリゴマーであるユニディック(登録商標)17−806(紫外線硬化型ウレタンアクリレート、DIC株式会社製)10部をさらに混合したことを除いては、実施例6と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
アロニックスM−404を30部、リケマールAを20部、ACMOを20部、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレートを30部に変更したことを除いては、実施例6と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した
[実施例10]
アロニックスM−404を25部、リケマールAを5部、ACMOを20部、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレートを30部に変更した、かつ、不飽和基含有オリゴマーであるユニディック(登録商標)17−806(紫外線硬化型ウレタンアクリレート、DIC株式会社製)20部をさらに混合したことを除いては、実施例6と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
アロニックスM−404を10部、リケマールAを20部、ACMOを40部、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレートを30部に変更したことを除いては、実施例6と同様の方法で活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した
[比較例1]
二官能(メタ)アクリレートであるトリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)(東亞合成株式会社製)30部と、リケマールA20部と、ACMO20部と、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート30部と、イルガキュア(登録商標)184D 3部と、を混合して活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を製造した。
実施例1〜11および比較例1で製造した活性エネルギー線硬化型防曇性組成物について、各種評価を行った。
活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を、ガラス板(厚さ:0.2cm、面積:7cm×15cm)に、膜厚が50μmとなるように塗布し、70℃で5分乾燥して塗膜を得た。得られた塗膜を、高圧水銀ランプにて1000mJ/cm2の条件で紫外線照射をし、得られるガラス板と硬化物との積層体を試料とした。
作製した試料について、鉛筆硬度測定を行い、以下の基準に従って硬度の評価を行った。
4:2H
3:H
2:F
1:HB以下
作製した試料について、硬化物を剥離し、ヘーズコンピュータHZ−2(スガ試験機株式会社製)を用いて硬化物のヘーズ値を測定し、得られたヘーズ値について、以下の基準に従って塗膜外観の評価を行った。
4:0.3以上1.0未満
3:1.0以上2.0未満
2:2.0以上5.0未満
1:5.0以上
作製した試料について、25℃の蒸留水に浸漬して3時間静置した。浸漬後の試料について、上記塗膜外観の評価と同様の方法で硬化物のヘーズ値を測定し、得られたヘーズ値について、以下の基準に従って耐水性の評価を行った。
4:0.5以上2.0未満
3:2.0以上4.0未満
2:4.0以上6.0未満
1:6.0以上
作製した試料を、90℃の温水の入った容器の上部(容器中の温水表面から3cmの位置)に、試料の硬化物の全面が蒸気に接するようにして3秒間保持した。その後、25℃、相対湿度50%の状態で曇りが完全に消える時間を測定し、以下の基準に従って防曇性の評価を行った。
4:1秒以内に曇り消失
3:3秒以内に曇り消失
2:10秒以内に曇り消失
1:10秒を超えても曇り消失せず
Claims (8)
- 非水性多官能(メタ)アクリレートと、非イオン性防曇剤と、水性不飽和基含有混和促進剤と、を含み、
前記水性飽和基含有混和促進剤が、非イオン性モノ重合性不飽和基含有モノマーを含む、活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。 - 前記非イオン性防曇剤が、ショ糖長鎖脂肪酸エステルである、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。
- 前記非水性多官能(メタ)アクリレートの含有量が、重合性化合物および前記非イオン性防曇剤の総質量に対して、7.5質量%以上である、請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。
- 前記水性不飽和基含有混和促進剤が、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレートをさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。
- 前記非イオン性防曇剤に対する前記水性不飽和基含有混和促進剤の質量比(水性不飽和基含有混和促進剤/非イオン性防曇剤)が、0.75以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。
- 前記非イオン性防曇剤および前記水性不飽和基含有混和促進剤の総含有量が、重合性化合物および前記非イオン性防曇剤の総質量に対して、92.5質量%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。
- 前記非イオン性防曇剤の含有量が、重合性化合物および前記非イオン性防曇剤の総質量に対して、3質量%以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型防曇性組成物を硬化してなる硬化物。
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