JP6364008B2 - 有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 - Google Patents

有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、活性エネルギー線硬化性樹脂用無機付着改質剤組成物、無機基材若しくは有機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物、積層体、並びに、積層体の製造方法に関する。
金属やガラスあるいは金属蒸着面などの無機基材にコーティングを施す場合、種々の化成処理やプライマーを塗布したのち、常温や焼付けにより行われる。酸官能性脂肪族ポリエステルポリオールとポリイソシアネートからなる組成物を用いて、直接、冷間圧延鋼板等へ塗装する方法も提案されているが(特許文献1)、やはり100℃以上の高温で、長時間焼き付ける必要がある。また、アルコキシシリル基含有アクリル系重合体等を用いて、直接アルミニウム板へ塗布する方法も開示されているが(特許文献2)、常温での養生乃至焼付けが必要である。
またガラスは、その優れた光透過性や多様な温度領域下における寸法安定性、ガスバリア性から、窓やサイディングをはじめとする多くの建築部材や自動車、鉄道車両に使用されている。近年では、その光透過性や寸法安定性、さらには剛性を活かして、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の情報通信機器ディスプレイにも多く使用されている。
しかしながら、ガラスの重大な欠点として、衝撃性の弱く破損しやすい或いは、破損したガラスが飛散することが挙げられ、特に情報通信機器など人が携行する用途では、この問題は顕著である。
一方で情報通信機器ディスプレイは、薄肉化や軽量化の要求が盛んで、カバーガラスやガラスセンサーについても薄肉化する傾向にあり、それに伴って使用時においてより破損しやすい状況となっている。破損による人体への影響の他、カバーガラスやガラスセンサーは高価な材料であり、それらの破損は即ち端末本体が使用できなくことを意味する。
そこで例えば、ポリエチレンテレフタレート層とセバシン酸共重合−ポリエチレンテレフタレート層からなる多層積層フィルムをガラス表面に貼りつけることにより、ガラスの破損および飛散を大幅に防止できることが提案されている(特許文献3)。
しかし、該特許文献3に記載の方法では、ガラスの破損や飛散を防止することに効果はあるものの、多層積層フィルムを構成するセバシン酸共重合−ポリエチレンテレフタレート層のガラス転移温度が低いために、しだいに結晶化が生じ白化することとなり、ヘイズが大きくなる現象が生じていた。
また、フィルムのHaze値とガラス転位温度差を規定した多層構造フィルムを用いて、ガラスの飛散と上記白化を防止したガラス保護フィルムが提案されているが(特許文献4)、ガラス転位温度差が大きいために、使用条件によりフィルムの寸法にずれが生じたり、また多層でフィルムを重ね合せるため特殊な積層装置を必要とする等の課題がある。
一方、ガラスにコーティング剤を塗布して、表面を保護したり機能性を付与する方法も提案されている。例えば、水系ポリウレタンに対し、熱可塑性ポリウレタン樹脂とエポキシ樹脂やメラミを必須成分とした組成物をガラス用被覆材として用いる方法が提案されている(特許文献5)。
しかし、該特許文献5に記載の方法は、ガラスをアルカリ洗浄する場合の耐性を上げることを目的としており、被覆膜を形成するために100℃以上の高温且つ10分以上の長時間硬化を必要とする。
一方、金属板にあらかじめ塗装した後、任意の形状に成型加工して最終の用途に供するものとしてプレコートメタルが使用されており、このようなプレコート方式は、金属板を先に成型加工して複雑な形状物とした後に塗装を加えるポストコート方式に比べて塗装工程が合理化されること、品質が均一になること、塗料の消費量が節約されること、等の利点があることから今後ともその用途は拡大するものと考えられる。
同用途では、亜鉛めっき鋼板やアルミニウム板を、燐酸塩処理やクロメート処理で化成皮膜をつけ、エポキシ樹脂プライマーやポリエステル樹脂プライマー等のプライマーをあらかじめ塗布したのち、プレコートメタル塗料組成物を塗装する。この場合、200℃を超える高温で焼きつけることが必要である。
プレコートメタル塗料は、塗膜形成後に用途に応じた形状に成型加工されるため、その塗膜が成型加工に耐えるに十分な耐屈曲性と金属面に対する接着力を保持することが要求される。そして成型後の製品は、それぞれの最終用途に適合した性能、例えば建築外装材の場合は高度の耐候性等が要求される。
従来プレコートメタル塗料として使用されてきたポリエステル樹脂、アミノアルキッド樹脂、熱硬化アクリル樹脂などの材料では、しばしば成形加工後の塗膜にひび割れや鋼板からの剥離する問題が起こっており、内部潤滑剤としてワックスを使用するなどの手法も施されている。エチレンイミンでブロックしたブロックイソシアネート化合物とポリオール樹脂とを含有してなる組成物を金属板に塗布し、加熱硬化してプレコートメタルを製造する方法も開示されているが(特許文献6)、この方法も前記の物性全てを満足するものではなかった。
また屋外などの耐候性が要求される用途に対して、ポリオールと脂肪族または脂環族ブロックポリイソシアネートと加熱黄変防止剤を用いた加熱硬化型プレコートメタル塗料も提案されているが(特許文献7)、耐候性を充分満足する物ではない。
一方、養生時間等の工程短縮や高温焼付けによるエネルギーコスト削減を目的に、活性エネルギー線硬化も提案されている(特許文献8)。しかしながら、予め化成被膜を形成し、プライマー塗布を行った基材に対して塗布するものであり、これまでの活性エネルギー線硬化型の材料は、直接金属基材や化成被膜上に塗布できるものではなかった。
さらに、被塗装基材や被塗装部材では、高意匠性や高外観性の観点から、有機基材と無機基材の複合材料が増加しており、有機基材と無機基材の両方に良好に付着する活性エネルギー線硬化型コーティング剤が望まれていたが、それを満足するコーティング剤はなかった。
特開2006−35209号公報 特開平11−181347号公報 特開平6−190997号公報 特開2003−236995号公報 特開平10−139487号公報 特開昭57−10375号公報 特開平11−61039号公報 特開2011−256378号公報
上記のような実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、金属、ガラス、金属蒸着面などの無機基材、さらに、アクリル板、ポリカーボネート板、有機塗膜などの有機基材に対する付着性がよく、高い硬度を有し、屋外での使用にも充分に耐え得る高い耐候性を有する無機・有機基材被覆用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。
さらには加工性が要求されるプレコートメタル用途にも使用できる充分な耐屈曲性も有する無機・有機基材被覆用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。
本発明者は、加水分解性シリル基含有(メタ)アクリル系共重合体、特定のシラン化合物、及び、光酸発生剤を使用することにより、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、高圧水銀灯などを用いたUV照射や電子線照射により、短時間で透明な硬化塗膜を形成し、得られた塗膜は無機基材への付着性がよく、表面硬度が高く、優れた耐候性性を有し、さらにはガラスの保護や成型加工に充分な耐屈曲性を示すことを見出した。
また、加水分解性シリル基含有(メタ)アクリル系共重合体、特定のシラン化合物、光酸発生剤、多官能アクリレート、及び、光ラジカル開始剤を含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、活性エネルギー線照射により、短時間で透明な硬化塗膜を形成し、得られた塗膜は無機質基材と有機質基材に対する付着性がよく、表面硬度が高く、優れた耐候性を示すことを見出した。
すなわち、第一の本発明は、
(A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体100重量部、
(B1)第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物0.1〜20重量部、および、
(C)光酸発生剤0.05〜20重量部
を含有することを特徴とする無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
シラン化合物(B1)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物であることが好ましい。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、さらに、(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物0〜100重量部、及び、(E)光ラジカル開始剤を(D)成分100重量部に対して0.05〜50重量部含有することが好ましい。
重合体(A)が、一分子中に加水分解性基に結合したケイ素基を3つ以上有することが好ましい。
光酸発生剤(C)が、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩であることが好ましい。
光酸発生剤(C)のカウンターアニオンが、フルオロフォスフェート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることが好ましい。
また、第一の本発明は、上記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む積層体の製造方法にも関する。
上記製造方法において、空気中で活性エネルギー線を照射することが好ましい。
また、第一の本発明は、上記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含むプレコートメタルの製造方法にも関する。
また、第一の本発明は、上記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物をガラス基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、保護皮膜を形成する工程を含む情報通信機器用ガラス材料の製造方法にも関する。
また、第一の本発明は、上記積層体の製造方法により得られ、硬化被膜が無機基材表面に直接形成されていることを特徴とする積層体にも関する。
上記積層体において、無機基材が、情報通信機器のタッチパネルに用いられる透明導電膜であることが好ましい。
第二の本発明は、
(A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体、
(B2)一般式(II):
N−{X−SiR (OR3−b (II)
(式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
で表されるシラン化合物、および、
(C)光酸発生剤
を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性樹脂用無機付着改質剤組成物に関する。
シラン化合物(B2)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物であることが好ましい。
また、第二の本発明は、上記無機付着改質剤組成物とバインダ成分を含有する無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物にも関する。
バインダ成分が、一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物(D)と光ラジカル開始剤(E)からなることが好ましい。
(D)成分100重量部に対して、(E)成分0.05〜50重量部と(A)成分10〜100重量部を含有し、(A)成分100重量部に対して、(B2)成分0.1〜100重量部と(C)成分0.05〜20重量部を含有することが好ましい。
(A)成分が、一分子中に加水分解性基に結合したケイ素基を3つ以上有することが好ましい。
(C)成分が、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩であることが好ましい。
(C)成分のカウンターアニオンが、フルオロフォスフェート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることが好ましい。
また、第二の本発明は、上記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む積層体の製造方法にも関する。
また、第二の本発明は、上記積層体の製造方法により得られ、硬化被膜が無機基材表面に直接形成されていることを特徴とする積層体にも関する。
第三の本発明は、
(A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体、
(B2)一般式(II):
N−{X−SiR (OR3−b (II)
(式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
で表されるシラン化合物、
(C)光酸発生剤、
(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物、および、
(E)光ラジカル開始剤
を含有することを特徴とする有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
シラン化合物(B2)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物であることが好ましい。
(A)成分100重量部に対して(B2)成分0.1〜50重量部、(C)成分0.05〜20重量部、および、(D)成分を1〜100重量部含有し、(D)成分100重量部に対して(E)成分0.05〜50重量部を含有することが好ましい。
(A)成分が、一分子中に加水分解性基に結合したケイ素基を3つ以上有することが好ましい。
(C)成分が、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩であることが好ましい。
(C)成分のカウンターアニオンが、フルオロフォスフェート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることが好ましい。
また、第三の本発明は、上記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を有機基材および/または無機基材および/または有機無機複合基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む積層体の製造方法にも関する。
また、第三の本発明は、上記積層体の製造方法により得られ、硬化被膜が有機無機および/または無機基材および/または有機無機複合基材表面に直接形成されていることを特徴とする積層体にも関する。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いた場合、塗装後、高圧水銀灯やメタルハライドランプ、発光ダイオードなどを用いたUV照射や電子線照射により、短時間で、金属、ガラス、金属蒸着面などの無機基材、あるいは、アクリル系樹脂、ABS系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、PETなどのポリエステル系樹脂、有機塗膜などの有機基材に対する付着性がよく、高い硬度を有し、屋外での使用にも充分に耐え得る高い耐候性、及び、充分な耐屈曲性を有する塗膜を得ることができる。
まず、第一の本発明について説明する。
第一の本発明に係る無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、
(A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体100重量部、
(B1)第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物0.1〜20重量部、および、
(C)光酸発生剤0.05〜20重量部
を含有する。
<(A)加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体>
重合体(A)は、加水分解性シリル基(加水分解性基に結合したケイ素基)が炭素原子に結合した形式で含有されていればよい。
前記加水分解性基に結合したケイ素基は、重合体(A)の主鎖の末端に結合していてもよく、側鎖に結合していてもよく、主鎖の末端および側鎖に結合していてもよい。
重合体(A)一分子中の加水分解性基に結合したケイ素基の個数は、3以上であることが好ましく、5以上であることがさらに好ましい。また、80以下であることが好ましく、50以下であることがより好ましい。ケイ素基の個数が3未満では、充分な初期硬化性、無機付着性が発現しなかったり、耐候性、耐溶剤性が向上しない場合がある。一方、ケイ素基の個数が80を超えると屈曲性や貯蔵安定性が低下したり、クラックが発生したりする傾向にある。
加水分解性基に結合したケイ素基の重合体への導入方法としては、加水分解性基に結合したケイ素基を含有する単量体をその他の単量体と共重合する方法、シリケート化合物を反応させる方法、または水酸基含有共重合体にシリケート化合物を反応させる方法等がある。なかでも簡便な方法は、加水分解性基に結合したケイ素基を含有する単量体とその他の単量体を共重合する方法である。
前記加水分解性基に結合したケイ素基における加水分解性基としては、ハロゲン基やアルコキシ基等が挙げられる。その中で、反応制御の簡便さからアルコキシ基が有用である。
加水分解性基に結合したケイ素基は、下記一般式(I)
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基を示す。aは0〜2の整数を示す。)
で表される。
は、組成物の硬化性が優れるという点から炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。
また、硬化性が優れるという点から、Rは水素原子または炭素数1〜6のアルキル基、アリール基であることが好ましい。
前記一般式(I)において、aは0〜2の整数である。従って、(OR3−aにおける3−aが1以上3以下になるが、組成物の硬化性が良好になるという点から、aが0または1であることが好ましい。従って、ケイ素基に結合するRの数は0または1であることが好ましい。ORまたはRの数が複数個の場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。前記一般式(I)で表される加水分解性シリル基の具体例としては、例えば後述の加水分解性シリル基含有ビニル系単量体に含有される基が挙げられる。
(A)成分は単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
次に、重合体(A)の製法の一例について説明する。
重合体(A)は、例えば、加水分解性シリル基含有ビニル系単量体(A−a)とその他の共重合可能な単量体(A−b)をアゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル重合開始剤を用いて溶液重合法などにより共重合することによって製造することができる。
加水分解性シリル基含有ビニル系単量体(A−a)の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリ−n−プロポキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、β−(メタ)アクリロキシエチルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの加水分解性シリル基含有ビニル系単量体(A−a)成分は、単独で用いてもよいし、また2種以上を併用しても良い。
中でも、取扱いの容易さ、価格および重合安定性、得られる組成物の硬化性が優れるという点から、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、及び、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシランが好ましい。
加水分解性シリル基含有ビニル系単量体(A−a)は、重合体(A)一分子中にシリル基が3〜80個、より好ましくは5〜50個含まれるように共重合されることが望ましい。重合体(A)一分子中のシリル基が3個未満では、充分な初期硬化性、無機付着性が発現しなかったり、耐候性、耐溶剤性が向上しない場合がある。一方、重合体(A)一分子中のシリル基が80個を超えると屈曲性や貯蔵安定性が低下したり、クラックが発生したりする傾向にある。
その他の共重合可能な単量体(A−b)の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、α−エチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリンや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、2−ヒドロキシブチル(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、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、東亞合成化学工業(株)製のアロニクス5700、(株)日本触媒製のHE−10、HE−20、HP−1およびHP−2(以上、何れも末端に水酸基を有するアクリル酸エステルオリゴマー)、日本油脂(株)製のブレンマーPPシリーズ、ブレンマーPEシリーズ、ブレンマーPEPシリーズ等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート誘導体、水酸基含有化合物とε―カプロラクトンとの反応により得られるε―カプロラクトン変性ヒドロキシアルキルビニル系共重合体化合物PlaccelFM−1、FM−4(以上ダイセル化学工業(株)製)、TONEM−201(UCC社製)、HEAC−1(ダイセル化学工業(株)製)等のポリカーボネート含有ビニル系化合物などの水酸基含有ビニル系単量体および/またはその誘導体が挙げられる。
さらに、ウレタン結合やシロキサン結合を含む(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル系化合物;スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、スチレンスルホン酸、4−ヒドロキシスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族炭化水素系ビニル化合物;無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸の酸無水物、これら酸無水物と炭素数1〜20の直鎖状または分岐鎖を有するアルコールまたはアミンとのジエステルまたはハーフエステルなどの不飽和カルボン酸のエステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ジアリルフタレートなどのビニルエステルやアリル化合物;(メタ)アクリロニトリル、2ーヒドロキシエチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、フルオロオレフィンマレイミド、N−ビニルイミダゾール、ビニルスルホン酸などのその他ビニル系化合物などが挙げられる。
これらのその他単量体(A−b)成分は、単独で用いてもよいし、また2種以上を併用しても良い。
このようにして得られた重合体(A)は、組成物を用いて形成される塗膜の硬化性や耐溶剤性、耐薬品性などの物性が優れるという点から、数平均分子量が3000〜50000であることが好ましく、5000〜30000であることがより好ましい。必要に応じて、例えば、n−ドデシルメルカプタンやγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等の連鎖移動剤を使って、分子量を調整してもよい。
尚、前記重合体(A)の主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であるとは、重合体(A)の主鎖を構成する単位のうちの50%以上、好ましくは70%以上が(メタ)アクリル系単量体単位から形成されていることを意味する。なお、(メタ)アクリル系とはアクリル系およびメタクリル系の総称である。
<(B)シラン化合物>
第一の本発明では、シラン化合物(B)として、第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物(B1)を使用する。(B1)成分は、所謂アミノシランと称される化合物であり、無機基材に対する付着性を向上させる目的で使用する。第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物の具体例としては、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン等のモノ(アルコキシシリル)アミン化合物;ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(メチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(エチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(ジメチルメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリメトキシシリルエチル)アミン、ビス(トリエトキシシリルエチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン等のビス(アルコキシシリルアルキル)アミン化合物;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランとの2:1(モル比)反応物、エピコート828(油化シェルエポキシ(株)製)とγ−アミノプロピルトリエトキシシランとの1:2(モル比)反応物等のエポキシ基とアミノ基の付加反応生成物から得られるアミノシラン化合物等が挙げられる。
中でも硬化性を阻害しにくく、貯蔵安定性や無機基材への付着性が向上するという点から、ビス(アルコキシシリルアルキル)アミン化合物や、エポキシ基とアミノ基の付加反応生成物から得られるアミノシラン化合物が好ましく、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物がより好ましい。
(B1)成分は単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
(B1)成分の添加量は、重合体(A)の固形分100重量部に対し、0.1〜20重量部であり、0.5重量部以上が好ましく、1重量部以上がより好ましい。また、10重量部以下が好ましく、5重量部以下がより好ましい。(B1)成分の添加量が0.1重量部未満では、沸騰水に長時間浸漬する等の試験を行った際に、付着性が低下する傾向がある。また、(B1)成分の添加量が20重量部を超えると硬化速度が低下してタックが発生する傾向がある。
なお、第1級アミノ基を有するシラン化合物は、硬化性組成物の貯蔵安定性に影響を及ぼすため、その添加量は、(A)成分100重量部に対して、3重量部未満が好ましく、1重量部未満がより好ましく、0.1重量部未満がさらにより好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。
<(C)光酸発生剤>
(C)成分である光酸発生剤は、活性エネルギー線に暴露されることにより酸を発生する化合物であり、たとえばトルエンスルホン酸または四フッ化ホウ素などの強酸;スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩またはセレニウム塩などのオニウム塩類;鉄−アレン錯体類;シラノール−金属キレート錯体類;ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類などのスルホン酸誘導体;有機ハロゲン化合物類など、特開平5−134412号公報に示される放射線の照射により酸を発生する化合物があげられる。
スルホン酸誘導体としては、たとえば米国特許第4618564号明細書に示されるベンゾイントシレート、ニトロベンジルトシレート、コハク酸イミドトシルスルホネートなどのスルホン酸エステル類;米国特許第4540598号明細書、特開平6−67433号公報に示されるα−(4−トシルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニドなどのオキシムスルホネート類;特開平6−348015号公報に示されるトリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼンなど;特開昭64−18143号公報に示される9,10−ジアルコキシアントラセンスルホン酸ニトロベンジルエステルなど;N−(p−ドデシルベンゼンスルホニルオキシ)−1,8−ナフタルイミドなどがあげられる。有機ハロゲン化合物類としては、たとえば2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(3,4−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)ビニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジンなどの特開昭55−32070号公報、特開昭48−36281号公報、特開昭63−238339号公報に示されるハロゲン含有トリアジン化合物;特開平2−304059号公報に示される2−ピリジル−トリブロモメチルスルホンなどのハロゲン含有スルホン化合物;トリス(2−クロロプロピル)フォスフェート、トリス(2,3−ジクロロプロピル)フォスフェート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)フォスフェートなどのハロゲン化アルキルリン酸エステル;2−クロロ−6−(トリクロロメチル)ピリジンなどのハロゲン含有へテロ環状化合物;1,1−ビス[p−クロロフェニル]−2,2,2−トリクロロエタン、塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル共重合体、塩素化ポリオレフィンなどのハロゲン含有炭化水素化合物などがあげられる。
上記の光酸発生剤の中では、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩が、重合体(A)を含有する組成物における安定性が高く入手しやすいという点から好ましい。
また、カウンターアニオンがフルオロフォスフェート系アニオン、フルオロアンチモネート系アニオン、フルオロボレート系アニオン、又は、フルオロスルフォネート系アニオンであることが、硬化が速く、基材への付着性に優れるという点から好ましい。安全性を考慮すると、フルオロフォスフェート系アニオン、フルオロボレート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることが特に好ましい。
光酸発生剤は、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩で、カウンターアニオンがフルオロフォスフェート系アニオン、フルオロボレート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであるものが特に好ましい。
(C)成分は単独で用いてもよく、硬化速度等を考慮して複数を併用してもよい。(C)成分の添加量は、生成する酸の発生量、発生速度に応じて調整が必要だが、重合体(A)の固形分100重量部に対し、0.05〜20重量部であり、0.1重量部以上が好ましく、0.5重量部以上がより好ましい。また、10重量部以下が好ましく、5重量部以下がより好ましい。(C)成分の添加量が0.05重量部未満では生成する酸が不足し、得られる塗膜の耐溶剤性や耐薬品性が充分ではない傾向がある。また、(C)成分の添加量が20重量部を超えると塗膜外観の低下や着色などの問題が発生する傾向がある。
第一の本発明に係る無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、以下の成分をさらに含有してもよい。
<(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物>
(D)成分である(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物は、活性エネルギー線照射直後の架橋密度を上げ、タックを抑制する目的で使用できる。
(D)成分としては、通常のラジカル硬化で使用されている(メタ)アクリロイル基を有する化合物であれば特に問題はないが、構造中に1級又は2級のアミノ基を有する化合物は、(C)成分の活性を相殺するため好ましくない。
(D)成分の具体例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートやポリエチレングリコールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールメタントリ(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、トリイソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート類;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート等のテトラ(メタ)アクリレート類;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の4官能以上の(メタ)アクリレート類が挙げられる。
さらに、NKオリゴUA−122PやNKオリゴU−4HA、NKオリゴU−6LPA(以上、新中村化学(株)製)、AT−600やUA−306H、UA−510H(以上、共栄社化学(株)製)、EBECRYL220やEBECRYL8210、EBECRYL8311(以上、ダイセル・サイテック(株)製)などの多官能ウレタンアクリレート類;NKオリゴEA−1020やNKオリゴEA−6310、NKオリゴEA−7120(以上、新中村化学(株)製)、エポキシエステル70PAやエポキシエステル3002A(以上、共栄社化学(株)製)、EBECRYL600やEBECRYL6040(以上、ダイセル・サイテック(株)製)などの多官能エポキシアクリレート類が挙げられる。
(D)成分は単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
(D)成分の使用量は、(A)成分100重量部に対して0〜100重量部が好ましく、0〜70重量部がより好ましく、0〜50重量部がさらに好ましい。(D)成分の量が100重量部を超えると、耐候性が低下する場合がある。
<(E)光ラジカル開始剤>
(C)成分である光酸発生剤は、活性エネルギー線により分解し酸を発生する際、アリールラジカルなどが発生する為、(D)成分を含有する場合において、(E)成分である光ラジカル開始剤を配合せずとも、重合反応は進行する。しかしながら、(D)成分を効率よく反応させるためには、(E)成分を配合することが好ましい。(E)成分である光ラジカル開始剤は、活性エネルギー線に暴露されることによりラジカルを発生する化合物であり、(D)成分を配合した場合に、重合開始剤として作用する。(E)成分の具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインモノメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アセトイン、ベンジル、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィドなどの硫黄化合物、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などのアシルフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。IRGACURE184やIRGACURE819などのIRGACUREシリーズやDAROCUR1173やDAROCUR TPOなどのDAROCURシリーズ(以上、BASF社製)、KAYACURE DETX−S、KAYACURE CTXなどのKAYACUREシリーズ(以上、日本化薬(株)製)、TAZ−101、TAZ−110などのTAZシリーズ(以上、みどり化学(株)製)等が市販されている。
(E)成分は単独で用いてもよく、硬化速度等を考慮して複数を併用してもよい。
(E)成分は、(D)成分を配合する場合に必要であり、その添加量は、生成するラジカルの発生量、目的の分子量に応じて調整が必要だが、(D)成分100重量部に対し、0.05重量部以上が好ましく、0.1重量部以上がより好ましい。また、50重量部以下が好ましく、30重量部以下がより好ましい。(E)成分の添加量が0.05重量部未満では生成するラジカルが不足し、(D)成分が充分に硬化せずタックを生じる場合があり、50重量部を超えると着色や耐候性が低下するなどの問題が発生する傾向にある。
<(F)シリコン化合物>
ガラス基材に対する付着性の向上、塗膜の硬度の向上、塗膜表面を親水性として屋外で使用する場合の汚れ除去性の向上等の目的で、一般式(III):
(RO)−Si (III)
(式中、Rは炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基および炭素数7〜10のアラルキル基から選ばれる1価の炭化水素基を示す)で表されるシリコン化合物及び/またはその部分加水分解縮合物(F)を用いることができる。
アルキルシリケートのRは、炭素数が多い、または、分岐があると加水分解・縮合の反応性が低下するため、硬化性を考慮すれば、炭素数1〜3のアルキル基が好ましい。
(F)成分の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシランなどのテトラアルキルシリケート類及びそれらの部分加水分解縮合物が例示できる。中でも、塗膜がガラス付着性に優れるという点から、メチルシリケート51(コルコート(株)製)やMKCシリケート51、MKCシリケート56、MKCシリケート56S、MKCシリケート57(以上、三菱化学(株)製)等のRの炭素数が1であるものが望ましい。
(F)成分は1種単独でもよく、2種以上を併用しても良い。
また部分加水分解縮合物とすれば、塗膜表面の親水性を向上させることができる。その縮合度は2〜20程度が好ましい。更に好ましい縮合度の範囲は、3〜15である。
前記(F)成分の使用量は、(A)成分100重量部に対して0〜50重量部が好ましく、0〜20重量部がより好ましい。(F)成分の使用量が50重量部を超えると、初期のタックが残存する傾向がある。
また第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、(C)成分や(E)成分の感光性を向上させる目的で、必要に応じて光増感剤を使用することができる。光増感剤としては、特に限定されないが、例えば、アントラセン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、アントラキノン誘導体、ベンゾイン誘導体等が挙げられる。より詳しくは、9,10−ジアルコキシアントラセン、2−アルキルチオキサントン、2,4−ジアルキルチオキサントン、2−アルキルアントラキノン、2,4−ジアルキルアントラキノン、p,p‘−アミノベンゾフェノン、2−ヒドロキシー4−アルコキシベンゾフェノン、ベンゾインエーテル等が挙げられる。さらに具体的には、アントロン、アントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、9−エトキシアントラセン、ピレン、ペリレン、コロネン、フェナントレン、ベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、2−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイル安息香酸ブチル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイン−i−ブチルエーテル、9−フルオレノン、アセトフェノン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p’−テトラエチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、フェノチアジン、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−T、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、3,3’−カルボニル−ビス(5,7−ジメトキシカルボニルクマリン)、9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン等が挙げられる。光増感剤は、単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されてもよい。
光増感剤の使用量は、硬化させる際の光の波長や目的とする硬化速度に応じて適宜調整すればよいが、使用する場合には着色やコストを考慮して、(C)成分と(E)成分の合計100重量部に対して200重量部以下が好ましく、100重量部以下がより好ましく、50重量部以下がさらに好ましい。
光増感剤は、(C)成分や(E)成分では吸収できない波長域の光を吸収できるものがより効率的であるため、(C)成分や(E)成分との吸収波長域の重なりが少ないものがよい。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、加水分解性シリル基を含むため、湿分との反応性を有する。そのため、さらに脱水剤を配合することによって、組成物の保存安定性を向上させることが好ましい。
脱水剤としては、例えば、オルソ蟻酸メチル、オルソ蟻酸エチルもしくはオルソ蟻酸ブチル等のオルソ蟻酸アルキル;オルソ酢酸メチル、オルソ酢酸エチルもしくはオルソ酢酸ブチル等のオルソ酢酸アルキル;オルソほう酸メチル、オルソほう酸エチル、オルソほう酸ブチル等のオルソほう酸アルキル等のオルソカルボン酸エステルや、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等の高活性シラン化合物などが挙げられる。
脱水剤の使用量としては、重合体(A)の固形分100重量部に対して0.1〜10重量部であることが好ましい。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、塗膜の硬度や耐擦傷性を向上させる目的で金属酸化物微粒子を配合することができる。金属酸化物微粒子としては、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、酸化スズ(SnO)、ジルコニア(ZrO)、酸化亜鉛(ZnO)、チタニア(TiO)、ITO(スズ・酸化インジウム)、酸化アンチモン(Sb、Sb)、及びこれらの複合微粒子等を挙げることができる。中でも、シリカ微粒子が好ましく、その配合量としては、(A)成分100重量部に対して0〜50重量部が好ましく、0〜30重量部がより好ましい。50重量部を超えると、金属微粒子が沈降したり、塗膜が白濁することがある。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物において、(D)成分と(E)成分を配合する場合には、貯蔵安定性を向上させる目的で、重合防止剤を配合することが好ましい。重合防止剤としてはハイドロキノン、p−メトキシフェノール、2,6−ジ−t−ブチルフェノールなどのフェノール類、フェノチアジン、メチレンブルー等のアミン類、ジブチルジチオカルバミン酸銅等の銅塩、その他ニトロ化合物、ニトロソ化合物、N−オキシル化合物を挙げることができ、その配合量としては、(D)成分100重量部に対して、0〜0.5重量部が好ましく、0〜0.3重量部がより好ましい。0.5重量部を超えると、(D)成分の反応性が低下する場合がある。
また(D)成分としてウレタンアクリレートを使用する場合には、貯蔵安定性を向上させる目的で、メルカプト基含有化合物を配合することができる。これは、ウレタンアクリレートを合成する際に使用される有機錫化合物が残存して、重合体(A)の加水分解縮合反応を引き起こすことを防止するためである。メルカプト基含有化合物としてはn−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、及びγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができ、その配合量としては、(D)成分100重量部に対して0〜20重量部が好ましく、0〜10重量部がより好ましい。メルカプト基含有化合物の配合量が20重量部を超えると、臭気や硬化塗膜にタックが残るおそれがある。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、架橋密度を調整したり、得られる塗膜の後加工性を向上させる目的で単官能(メタ)アクリレート化合物を配合してもよい。単官能(メタ)アクリレート化合物の配合量としては、(A)成分100重量部に対して0〜30重量部が好ましく、0〜20重量部がより好ましい。単官能(メタ)アクリレート化合物の配合量が30重量部を超えると硬度や耐薬品性が低下する傾向にある。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、溶剤を配合することができる。溶剤として特に制限はなく、基材に対するダメージや揮発速度を考慮して決定すればよい。具体的には、メチルイソブチルケトンやジイソブチルケトンなどのケトン類、ブタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール類、酢酸ブチルや酢酸イソプロピルなどのエステル類、ジエチレングリコールメチルエーテルやプロピレングリコールメチルエーテルなどのエーテル類、芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤などが使用できる。溶剤の配合量としては、(A)成分100重量部に対して、0〜300重量部が好ましく、0〜200重量部がより好ましい。溶剤の配合量が300重量部より多くなると、溶剤の乾燥に時間がかかるおそれがある。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、必要に応じて無機顔料や有機顔料、可塑剤、分散剤、湿潤剤、増粘剤、消泡剤などの通常塗料に用いられる添加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おいて、水分の含有量は少ないことが好ましい。組成物に含まれる水分の割合は、3重量%以下が好ましく、1重量%以下がより好ましく、0.5重量%以下がさらに好ましく、水分を含有していないことが特に好ましい。水分の含有量が3重量%を超えると、貯蔵安定性や無機基材への付着力が低下する傾向がある。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の製造方法は特に限定されず、また、1液型、2液型のいずれの形態でもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は遮光下で貯蔵安定性が高いため、1液型の塗料形態が可能である。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させる際の塗装膜厚は、硬化後に1〜100μmであることが好ましい。1μm未満では、充分な硬度や耐候性が得られない傾向があり、100μmを超えると、深部での重合体(A)の硬化が遅くなる傾向がある。100μmを超える厚みを必要とする場合には、数回に分けて、塗装と活性エネルギー線の照射を繰り返すことが好ましい。
また活性エネルギー線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線、電子線などをあげることができるが、反応速度が速く、エネルギー線発生装置が比較的安価であるという点からは、紫外線や電子線が最も好ましい。
さらに活性エネルギー線を照射する場合、特に電子線の場合には、イナートガス雰囲気下が要求されるが、第一の本発明の無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いる場合には、空気下で照射を行っても、良好な硬化塗膜を得ることが可能となる。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、例えば金属、セラミックス、ガラス、セメント、窯業系基材などの他、プラスチック、フィルム、シート、木材、紙、繊維などからなる建築物、家電用品、産業機器などの塗装にも好適に使用できる。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、無機基材への付着性に優れるため、同基材に対するプライマーとしての使用は勿論のこと、仕上がり感や光沢等の外観に優れ、また耐候性も高いために、上塗や、同基材への一層コート仕上げにも使用できる。
第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、無機基材への付着性が優れており、透明性に優れ、耐擦傷性にも優れるため、携帯電話やスマートフォン、携帯ゲーム機、カーナビゲーション・システム、切符券売機、銀行ATMなどの情報通信機器の画面に用いられるタッチパネルの最外層の保護コーティングとして用いることもできる。さらにITOなどの透明導電膜を有するガラスへの付着性にも優れており、その保護コーティングとしても用いることができる。透明導電膜ガラスの保護材としては、一般的にフィルムが用いられているが、フィルムは厚みが50μm以上あり、それ以上薄くすることが難しく、また光学粘着剤等で接着させる際に、撓みを生じたり位置ずれが起こったりするなどの不具合を生じる場合がある。一方、第一の本発明の硬化性組成物を用いたコーティングは、数μmから数10μmの厚みで塗工可能であるため保護材を薄くすることができる。加えて撓みや位置ずれ等の工程トラブルを解消することも可能である。
第一の本発明に係る積層体の製造方法は、第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む。
無機基材としては、ガラス、アルミニウム、鋼板、ブリキ、ステンレス等を挙げることができる。
活性エネルギー線の照射は空気中で行ってもよい。
上記の製造方法により得られる積層体も第一の本発明に含まれる。
無機基材として一般に厚さ5mm以下の冷延鋼板やメッキ鋼板、アロジン処理アルミ板を使用すれば、積層体としてプレコートメタルを得ることができる。基材が5mmより厚い場合には、成型した後に、塗装して積層体を得ることもできる。
また、情報通信機器用ガラス基材を使用すれば、積層体として情報通信機器用ガラス材料を得ることができる。
さらに、ソーダ石灰ガラスやクリスタルガラスを使用すれば、積層体として化粧瓶や飲料瓶、装飾ガラスなどのガラス材料を得ることができる。
上記の製造方法により、硬化被膜が無機基材表面に直接形成された積層体を得ることができる。
基材として情報通信機器のタッチパネルに用いられる透明導電膜を用いることもでき、硬化被膜は保護コーティングとなる。
次に、第二の本発明について説明する。
第二の本発明に係る活性エネルギー線硬化性樹脂用無機付着改質剤組成物は、
(A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体、
(B2)一般式(II):
N−{X−SiR (OR3−b (II)
(式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
で表されるシラン化合物、および、
(C)光酸発生剤
を含有する。
また、第二の本発明に係る無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、上記無機付着改質剤組成物とバインダ成分を含有する。
<(A)加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体>
第二の本発明において使用される(A)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
<(B)シラン化合物>
第二の本発明では、シラン化合物(B)として、下記一般式(II)で表されるシラン化合物(B2)を使用する。(B2)成分の使用により無機基材への付着をさらに高めることが可能となる。またアミノ基が立体的に比較的大きな加水分解性ケイ素基で保護されているため、組成物の貯蔵安定性に優れ、光酸発生剤使用時の硬化性低下が小さい。
N−{X−SiR (OR3−b (II)
(式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
シラン化合物(B2)の具体例としては、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン、ビス(メチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(エチルジメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(ジメチルメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリメトキシシリルエチル)アミン、ビス(トリエトキシシリルエチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン等のビス(アルコキシアルキル)アミン化合物;ビス(トリメトキシシリルプロピル)メチルアミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)メチルアミン等のビス(アルコキシアルキル)アルキルアミン化合物;ビス(トリメトキシシリルエチルオキシエチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルエチルアミノエチル)アミン等の酸素原子や窒素原子を含むビス(アルコキシシリルアルキル)アミン化合物が挙げられる。中でも貯蔵安定性や無機基材への付着性が向上するという点から、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミンやビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン等のビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン類が好ましい。
(B2)成分は単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
(B2)成分の添加量は、重合体(A)の固形分100重量部に対し、0.1重量部以上が好ましく、1重量部以上がより好ましい。また、100重量部以下が好ましく、50重量部以下がより好ましい。(B2)成分の添加量が0.1重量部未満では、沸騰水に長時間浸漬する等の試験を行った際に、付着性が低下する場合があり、100重量部を超えると(A)成分の硬化速度が低下して初期タックが発生する傾向にある。
<(C)光酸発生剤>
第二の本発明において使用される(C)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
(C)成分の添加量は、生成する酸の発生量、発生速度に応じて調整が必要だが、重合体(A)の固形分100重量部に対し、0.05重量部以上が好ましく、0.1重量部以上がより好ましい。また、20重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましい。(C)成分の添加量が0.05重量部未満では生成する酸が不足し、得られる塗膜の耐溶剤性や耐薬品性が充分ではない傾向にあり、20重量部を超えると塗膜外観の低下や着色などの問題が発生する傾向にある。
第二の本発明に係る無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、バインダ成分として(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物と(E)光ラジカル開始剤を含有することが好ましい。
<(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物>
第二の本発明において使用される(D)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
第二の本発明に係る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、(D)成分100重量部に対して(A)成分を10重量部以上含有することが好ましく、20重量部以上含有することがより好ましい。また、100重量部以下含有することが好ましく、80重量部以上含有することがより好ましい。(A)成分が10重量部未満では充分な付着性が発現しない傾向があり、100重量部を超えると初期の硬化性が幾分低下する傾向がある。
<(E)光ラジカル開始剤>
第二の本発明において使用される(E)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
第二の本発明に係る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、前述の光増感剤、脱水剤、重合防止剤、単官能(メタ)アクリレート化合物、溶剤、無機顔料や有機顔料、可塑剤、分散剤、湿潤剤、増粘剤、消泡剤等をさらに含有してもよい。
また、前述のように、本発明の硬化性樹脂組成物において、水の含有量は少ないことが好ましく、水を含有していないことが特に好ましい。
第二の本発明に係る積層体の製造方法は、第二の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む。
また、上記の製造方法により得られる積層体も第二の本発明に含まれる。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の製造方法、硬化条件、無機基材の種類、用途等は、第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物と同様である。
次に、第三の本発明について説明する。
第三の本発明に係る有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、
(A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
−SiR (OR3−a (I)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体、
(B2)一般式(II):
N−{X−SiR (OR3−b (II)
(式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
で表されるシラン化合物、
(C)光酸発生剤、
(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物、および、
(E)光ラジカル開始剤
を含有する。
<(A)加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体>
第三の本発明において使用される(A)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
<(B)シラン化合物>
第三の本発明において使用される(B)成分は、第二の本発明において使用されるシラン化合物(B2)と同様である。
シラン化合物(B2)の添加量は、重合体(A)の固形分100重量部に対し、0.1重量部以上が好ましく、1重量部以上がより好ましい。また、50重量部以下が好ましく、30重量部以下がより好ましい。シラン化合物(B2)の添加量が0.1重量部未満では、沸騰水に長時間浸漬する等の試験を行った際に、付着性が低下する場合があり、50重量部を超えると硬化速度が低下してタックが発生する傾向にある。
<(C)光酸発生剤>
第三の本発明において使用される(C)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
<(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物>
第三の本発明において使用される(D)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
(D)成分の使用量は、(A)成分100重量部に対して1重量部以上が好ましく、3重量部以上がより好ましく、5重量部以上がさらに好ましい。また、100重量部以下が好ましく、70重量部以下がより好ましく、50重量部以下がさらに好ましい。(D)成分の量が1重量部未満の場合には、有機基材への付着性が充分ではない場合があり、100重量部を超えると、有機基材への付着性が低下する場合があるため好ましくない。
<(E)光ラジカル開始剤>
第三の本発明において使用される(E)成分は、第一の本発明において使用されるものと同様である。
第三の本発明に係る活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、前述のシリコン化合物(F)、光増感剤、脱水剤、金属酸化物微粒子、重合防止剤、単官能(メタ)アクリレート化合物、溶剤、無機顔料や有機顔料、可塑剤、分散剤、湿潤剤、増粘剤、消泡剤等をさらに含有してもよい。
また、前述のように、本発明の硬化性樹脂組成物において、水の含有量は少ないことが好ましく、水を含有していないことが特に好ましい。
第三の本発明に係る積層体の製造方法は、第三の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を有機基材および/または無機基材および/または有機無機複合基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む。
また、上記の製造方法により得られる積層体も第三の本発明に含まれる。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の製造方法、硬化条件や無機基材の種類、用途は、第一の本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物と同様である。
有機基材としては、アクリル系樹脂、ABS系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、PETなどのポリエステル系樹脂、有機塗膜等を挙げることができる。
有機無機複合基材としては、前述の有機基材と無機基材との複合材料や、有機基材に金属蒸着や金属メッキが施された材料等を挙げることができる。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
(使用した材料)
(加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体(A))
攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロ−トを備えた反応器に表1の(イ)成分を仕込み、窒素ガスを導入しつつ110℃に昇温した後、表1の(ア)成分の混合物を滴下ロ−トから5時間かけて等速滴下した。次に、(ウ)成分の混合溶液を1時間かけて等速滴下した。その後、引き続き、110℃で2時間攪拌した後に、室温まで冷却した。最後に表1の(エ)成分を加えて攪拌し、重合体(A−1)〜(A−6)を合成した。
得られた重合体(A−1)〜(A−6)の固形分濃度、GPCで測定した数平均分子量、一分子中の加水分解性基に結合したケイ素基数を表1に示した。尚、重合体(A−1)〜(A−6)は、重合溶剤で固形分濃度が50%となるように一旦希釈して次の配合へと進めた。
Figure 0006364008
(第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物)
攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロ−トを備えた反応器に窒素ガスを導入しつつ表2の溶剤成分と(b−1)成分又は(b−2)成分を仕込み、80℃に昇温した。次に、同温度で表2に記載の時間保持した後に、室温まで冷却し、第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物(B−1)及び(B−2)を合成した。
Figure 0006364008
(実施例1〜12、比較例1〜7)
(硬化性樹脂組成物の調製方法)
重合体(A−1)〜(A−5)に対して、(D)成分を配合する場合には表3−1又は表3−2に記載の(D)成分を加え、攪拌機を用いて1000rpmで1分間混合した。さらに(B)成分、(C)成分、(E)成分およびその他の成分を加え、攪拌機を用いて1000rpmで1分間混合後、メチルイソブチルケトンで固形分が40%になるように調整し、硬化性樹脂組成物を得た。なお、比較例6、7では、酸系触媒として光酸発生剤の代わりにリン酸エステルを使用した。
Figure 0006364008
Figure 0006364008
CPI−100P:サンアプロ(株)製トリアリールスルホニウム・PF塩のプロピレンカーボネート溶液
CPI−101A:サンアプロ(株)製トリアリールスルホニウム・SbF塩のプロピレンカーボネート溶液
NKオリゴU−6LPA:新中村化学(株)製多官能ウレタンアクリレート
DAROCUR1173:BASF社製 2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン
IRGACURE184:BASF社製 1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン
AP−8:大八化学(株)製酸性リン酸エステル
MS56:三菱化学(株)製テトラメトキシシランの縮合物(SiO含有量:52重量%)
(物性評価)
・硬化条件
比較例6、7以外は、表3−1又は表3−2に示した各基材に対して、硬化性樹脂組成物をバーコーターを用いて、乾燥膜厚が約20μmとなるように塗布し、溶剤除去のため80℃で2分間乾燥した。次いで、空気中で高圧水銀ランプを用い、150mWで、波長310〜390nmの積算光量が600mJ/cmとなるように紫外線(UV)を照射することで硬化させ、試験片とした。
また電子線照射装置(CB250/30/20mA、岩崎電気(株)製)を用いて、加速電圧150kV、50kGyで電子線(EB)を照射することで硬化させ、試験片とした。
これに対して、比較例6では常温にて7日間乾燥し、比較例7では100℃で20分乾燥し(焼付け)、それぞれ試験片とした。
・硬度
UV照射7日後にJIS K5400に準拠して、1Kg荷重での鉛筆硬度を評価した。
・付着性(碁盤目密着性試験)
比較例6、7以外は、UV照射およびEB照射1日後にJIS K5600に準拠して、1mm間隔の碁盤目密着性試験を行った(一次密着)。さらに、沸騰水に1時間浸漬し、取り出し直後の密着性も評価した(二次密着)。
比較例6、7では、上記の乾燥・硬化後に同様に評価した。
・ガラス保護性
ケイ酸アルミガラス(0.5mm厚)に塗布しUV照射した試験板に対して、22gの鉄球を15cm垂直に持ち上げ、落下させた。n数を5として以下の基準にて判断した。
尚、◎又は○を合格とした。
◎:破損したガラスが5枚中1枚以下であった
○:5枚中2枚以上破損したがガラスが飛散しなかった
×:5枚中2枚以上破損しさらに飛散した
−:評価せず
・屈曲性(T−bend)
二次の碁盤目密着性を行ったUV照射試験片(アロジン処理アルミ板)を用いて、JIS K5400に準拠して、様々な厚さに相当するスペーサーを挟んで180度折り曲げた。そのときの塗膜の割れ、剥がれを観察し、異常が見られなかったときのスペーサーの厚さが試験片の厚さのn倍として、nTと表記した。nが小さいほど加工性が高いことを示す。
・耐候性
アルミ板(A5052P)にUV照射して作成した試験板を用いて、サンシャインウエザオメーター(スガ試験機(株)製、S80)を用いて、JIS K5400に準拠し、ブラックパネル温度が63±3℃、水噴霧時間が18分/120分照射の条件にて促進耐候性を評価した。試験時間3000時間後の60°光沢保持率(%)、黄変度(ΔYI)、着色度(ΔE)を表3−1又は表3−2に示した。
・貯蔵安定性
硬化性樹脂組成物を褐色瓶に入れ、B型粘度計を用いて、粘度を測定した(初期粘度)。その後、窒素封入して密閉した。50℃条件下で2週間静置したのち、再びB型粘度を測定した(貯蔵後粘度)。増粘率[(貯蔵後粘度)/(初期粘度)]を貯蔵安定性として表3−1又は表3−2に示した。
実施例1〜12では、多種の無機基材に対して高い付着力を示した。PCM(プレコートメタル)用途で一般に使用されているアロジン処理アルミ板や溶融亜鉛メッキ鋼板にも強固に付着するとともに、屈曲性も3T〜7Tと充分な後加工性を有している。また実施例4や実施例11、12のようにガラスに衝撃が加わった際にガラスが粉砕、飛散することを抑制する効果が得られるものもあった。さらに耐候性に関しては、試験時間3000時間を経過しても高い光沢保持率を維持し、色調の変化も極めて小さく、初期の外観性を維持している。一方、第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物成分を含有しない比較例1〜4や重合体(A)を含有しない比較例5では、付着しない無機基材が多くあった。さらに比較例5では、充分な耐候性が得られず、1000時間経過時には塗膜にクラックが発生した。酸系触媒として光酸発生剤を使用しなかった比較例6、7は、無機基材に対する広範囲な付着性は得られなかった。
以上のように、加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体(A)と第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物(B1)、及び、光酸発生剤(C)からなる本発明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で迅速に硬化する。またガラスや金属基材に極めて良好に密着し、無機基材を直接被覆可能な活性エネルギー線硬化型のコーティング剤であることが確認された。さらに硬度と加工性にも優れており、PCM用途での使用にも適したコーティング剤であることが確認された。
(実施例13〜22、比較例8〜11)
(硬化性樹脂組成物の調製方法)
表4の(D)成分に対して、(A)成分を加え攪拌機を用いて1000rpmで1分間混合した。さらに(B)成分、(C)成分、(E)成分およびその他の成分を加え、攪拌機を用いて1000rpmで1分間混合後、メチルイソブチルケトンで固形分が40%になるように調整し、硬化性樹脂組成物を得た。
Figure 0006364008
NKオリゴUA−122P:新中村化学(株)製多官能ウレタンアクリレート
(物性評価)
・硬化条件
表4に示した各基材に対して、表4の硬化性樹脂組成物をバーコーターを用いて、乾燥膜厚が約15μmとなるように塗布し、溶剤除去のため80℃で2分間乾燥した。次いで、空気中で高圧水銀ランプを用い、150mWで、波長310〜390nmの積算光量が600mJ/cmとなるように活性エネルギー線を照射することで硬化させ、試験片とした。
・硬度
照射7日後にJIS K5400に準拠して、1Kg荷重での鉛筆硬度を評価した。
・耐溶剤性
ガラス板に塗工した試験板に、活性エネルギー線を照射した直後に、メチルエチルケトンおよびキシレンをスポットし室温で静置した。30分後に水洗し、塗膜の状態を観察した。
・付着性(碁盤目密着性試験)
前述の条件で評価した。
・貯蔵安定性
前述の条件で評価した。
実施例13〜22では、活性エネルギー線を照射することで即時に硬化し、多種の無機基材に対して高い付着力を示した。無処理アルミ板(A1050P)やアロジン処理アルミ板など付着の難しい無機基材に対しても良好に付着した。硬度も高く、照射初期から高い耐溶剤性を示した。また貯蔵安定性に関しても問題のない結果であった。
一方、(B)成分を含有しない比較例8と(B)成分以外のシラン化合物を配合した比較例9、(A)成分を含有しない比較例10、11では、無機基材に対して充分な付着性を得ることができなった。
以上のように、重合体(A)と特定のシラン化合物(B)、光酸発生剤(C)からなる無機付着改質剤組成物を、一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物(D)と光ラジカル開始剤(E)からなるバインダーに配合することで、ガラスや金属基材に良好に付着する結果が得られたことから、本発明の無機付着改質剤組成物は良好な無機基材付着付与組成物であることが確認された。
(実施例23〜33、比較例12〜14)
(硬化性樹脂組成物の調製方法)
(A)成分に対して、表5の(D)成分を加え攪拌機を用いて1000rpmで1分間混合した。さらに(B)成分、(C)成分、(E)成分およびその他の成分を加え、攪拌機を用いて1000rpmで1分間混合後、メチルイソブチルケトンで固形分が40%になるように調整し、硬化性樹脂組成物を得た。
Figure 0006364008
PMMA板:クラレ(株)製コモグラス
PC板:タキロン(株)製PC1600
PVC板:タキロン(株)製PVC板
変性PPE板:旭化成(株)製ザイロン
PPO板:日本ジーイープラスチックス(株)製ノリル
PET板:タキロン(株)製ペテック
(物性評価)
・硬化条件
表5に示した各基材に対して、表5の硬化性樹脂組成物をバーコーターを用いて、乾燥膜厚が約15μmとなるように塗布し、溶剤除去のため80℃で2分間乾燥した。次いで、空気中で高圧水銀ランプを用い、150mWで、波長310〜390nmの積算光量が600mJ/cmとなるように活性エネルギー線を照射することで硬化させ、試験片とした。
・硬化性
照射直後に塗膜を指で強く抑え、硬化性(初期タック)を以下の基準で評価した。
○:外観変化なし
△:薄く指紋痕が残る
×:はっきりと指紋痕が残る
・硬度
照射7日後にJIS K5400に準拠して、1Kg荷重での鉛筆硬度を評価した。
・付着性(碁盤目密着性試験)
照射1日後にJIS K5600に準拠して、1mm間隔の碁盤目密着性試験を行った(一次密着)。さらに二次密着として、無機基材およびカラー鋼板の場合には沸騰水に1時間浸漬し、取り出し直後の密着性も評価した。基材がPMMA(アクリル)、PC(ポリカーボネート)、PVC(ポリ塩化ビニル)、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)、及び、PPO(ポリフェニレンオキシド)の場合は、85℃で85%RH条件下で24時間静置したのちに密着性評価を行い、二次密着とした。基材がPETの場合には、60℃で80%RH条件下で24時間静置したのちに密着性評価を行い、二次密着とした。
・リコート密着性(下塗り適性)
アルミ板(A5052P)に硬化性樹脂組成物を塗布、UV照射して作製した試験片を23℃で1ヶ月間静置した後、塗膜面上に、同一の硬化性樹脂組成物を、同一の方法および硬化条件にて塗布、照射して硬化させ、リコート密着性用試験片とした。
照射1日後にJIS K5600に準拠して、1mm間隔の碁盤目密着性試験を行った(一次試験)。さらに、沸騰水に1時間浸漬し、取り出した直後の密着性を評価した(二次試験)。
・耐候性
アルミ板(A5052P)で作成した試験板を用いて、サンシャインウエザオメーター(スガ試験機(株)製、S80)を用いて、JIS K5400に準拠し、ブラックパネル温度が63±3℃、水噴霧時間が18分/120分照射の条件にて促進耐候性を評価した。試験時間2000時間後の60°光沢保持率(%)、黄変度(ΔYI)、着色度(ΔE)を表5に示した。
実施例23〜32では、照射直後にタックがなく、多種の無機基材および有機基材に対して高い付着力を示した。硬度も取扱い上、充分な硬度を示した。特に耐候性に関しては、サンシャインウエザオメーター2000時間を経過しても高い光沢保持率を維持し、色調の変化も極めて小さく、初期の外観性を維持している。また、リコート性に関しても、上塗りとの付着は良好で問題なく、下塗りとしても使用可能である。(D)成分を含有しない実施例33では、多種の無機基材に対して高い付着力を示したものの、照射直後にタックが発生した。
(B)成分を含有しない比較例12では、無機基材への付着性が低下した。さらに、(A)成分を含有しない比較例13、14は無機基材と有機基材への付着性が低下しただけでなく、耐候性が大きく低下し、1000時間経過時には塗膜にクラックが発生した。
以上のように、加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体(A)と特定のシラン化合物(B)、光酸発生剤(C)、一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物(D)と光ラジカル開始剤(E)からなる本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、活性エネルギー線の照射で迅速に硬化する。また無機基材、有機基材ともに極めて高い密着性を有し、有機基材及び無機基材を直接被覆可能な活性エネルギー線硬化型のコーティング剤であることが確認され、有機無機複合材への下塗り剤として使用可能であることが確認された。さらに耐候性にも優れており、有機基材と無機基材へのトップコートとしての使用にも適したコーティング剤であることが確認された。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のカバーガラスやガラスセンサー、情報通信機器ディスプレイ、屋外で使用されるガラス、あるいは、公共施設、一般家屋、ガラスサイディングビルなどの建築物や、自動車、鉄道車両の窓ガラスの保護コーティング剤として使用することができる。また、金属や金属蒸着面にも使用することができ、プレコートメタル用途に使用できる。また、有機基材の保護コーティング剤として使用することができる。

Claims (30)

  1. (A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
    −SiR (OR3−a (I)
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
    で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体100重量部、
    (B1)第2級および/または第3級アミノ基を有するシラン化合物0.1〜20重量部、および、
    (C)光酸発生剤0.05〜20重量部
    を含有することを特徴とする無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  2. 前記シラン化合物(B1)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物であることを特徴とする請求項1に記載の無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  3. さらに、(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物0〜100重量部、及び、(E)光ラジカル開始剤を(D)成分100重量部に対して0.05〜50重量部含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  4. 前記重合体(A)が、一分子中に加水分解性基に結合したケイ素基を3つ以上有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  5. 前記光酸発生剤(C)が、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  6. 前記光酸発生剤(C)のカウンターアニオンが、フルオロフォスフェート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む積層体の製造方法。
  8. 空気中で活性エネルギー線を照射することを特徴とする請求項7に記載の積層体の製造方法。
  9. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含むプレコートメタルの製造方法。
  10. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物をガラス基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、保護皮膜を形成する工程を含む情報通信機器用ガラス材料の製造方法。
  11. 請求項7又は8に記載の製造方法により得られ、硬化被膜が無機基材表面に直接形成されていることを特徴とする積層体。
  12. 無機基材が、情報通信機器のタッチパネルに用いられる透明導電膜であることを特徴とする請求項11に記載の積層体。
  13. (A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
    −SiR (OR3−a (I)
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
    で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体100重量部
    (B2)一般式(II):
    N−{X−SiR (OR3−b (II)
    (式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
    で表されるシラン化合物0.1〜100重量部、および、
    (C)光酸発生剤0.05〜20重量部
    を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性樹脂用無機付着改質剤組成物。
  14. 前記シラン化合物(B2)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物であることを特徴とする請求項13に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂用無機付着改質剤組成物。
  15. 請求項13または14に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂用無機付着改質剤組成物とバインダ成分を含有する無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  16. 前記バインダ成分が、(D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物と(E)光ラジカル開始剤からなる請求項15に記載の無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  17. 前記(D)成分100重量部に対して、(E)成分0.05〜50重量部と(A)成分10〜100重量部を含有することを特徴とする請求項16に記載の無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  18. 前記(A)成分が、一分子中に加水分解性基に結合したケイ素基を3つ以上有することを特徴とする請求項15〜17のいずれか一項に記載の無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  19. 前記(C)成分が、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩であることを特徴とする請求項15〜18のいずれか一項に記載の無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  20. 前記(C)成分のカウンターアニオンが、フルオロフォスフェート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることを特徴とする請求項19に記載の無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  21. 請求項15〜20のいずれか一項に記載の無機基材付着性活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を無機基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む積層体の製造方法。
  22. 請求項21に記載の製造方法により得られ、硬化被膜が無機基材表面に直接形成されていることを特徴とする積層体。
  23. (A)主鎖が(メタ)アクリル系共重合体であり、主鎖末端および/または側鎖に一般式(I):
    −SiR (OR3−a (I)
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基および炭素数7〜12のアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。)
    で表される加水分解性基に結合したケイ素基を少なくとも1つ有する重合体100重量部
    (B2)一般式(II):
    N−{X−SiR (OR3−b (II)
    (式中、Xは2価の有機基を示し、その構造中に酸素原子、窒素原子を含んでいてもよい。R、R、Rは水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。bは0〜2の整数を示す。)
    で表されるシラン化合物0.1〜50重量部
    (C)光酸発生剤0.05〜20重量部
    (D)一分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ有する化合物、および、
    (E)光ラジカル開始剤
    を含有することを特徴とする有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  24. 前記シラン化合物(B2)が、ビス(トリアルコキシシリルアルキル)アミン化合物であることを特徴とする請求項23に記載の有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  25. (A)成分100重量部に対して(D)成分を1〜100重量部含有し、(D)成分100重量部に対して(E)成分0.05〜50重量部を含有することを特徴とする請求項23または24に記載の有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  26. 前記(A)成分が、一分子中に加水分解性基に結合したケイ素基を3つ以上有することを特徴とする請求項23〜25のいずれか一項に記載の有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  27. 前記(C)成分が、芳香族スルホニウム塩又は芳香族ヨードニウム塩であることを特徴とする請求項23〜26のいずれか一項に記載の有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  28. 前記(C)成分のカウンターアニオンが、フルオロフォスフェート系アニオン又はフルオロスルフォネート系アニオンであることを特徴とする請求項23〜27のいずれか一項に記載の有機・無機基材被覆用活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
  29. 請求項23〜28のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を有機基材および/または無機基材および/または有機無機複合基材に塗布する工程、および、活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化させ、硬化被膜を形成する工程を含む積層体の製造方法。
  30. 請求項29に記載の製造方法により得られ、硬化被膜が有機無機および/または無機基材および/または有機無機複合基材表面に直接形成されていることを特徴とする積層体。
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