JP2000319308A - 活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 - Google Patents
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物Info
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Abstract
性が向上した活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を提供
する。 【解決手段】 (a)重合性オリゴマー、(b)N−ビ
ニルホルムアミド、及び(c)2,2,6,6−テトラ
メチルピペリジン−N−オキシル化合物誘導体、を含有
する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
Description
どの活性エネルギー線により硬化する硬化性樹脂組成物
に関する。さらに詳しくは、(a)重合性オリゴマー及
び(b)N−ビニルホルムアミドを含有する硬化性組成
物に、さらに特定の化合物を配合してなる保存安定性に
きわめて優れた活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関
する。かかる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、塗
装、印刷、接着、電子工学、光成型等に有用である。
物は様々な分野で広く使用されている。例えば塗装分野
においては、木工塗料、各種建材、高光沢印刷物、光沢
紙、印画紙、ベースコート、プラスチックハードコート
等、印刷分野においては、各種プラスチック製品、飲料
容器、食品容器、紙幣等の印刷インキ等、接着用途とし
ては、各種ラミネート、接着フィルム、木工製品等に用
いられている。また電子工学分野においては、プリント
基板、磁気テープ、磁気ディスク等、光成型としては立
体模型の成型等に用いられている。
物は、重合性オリゴマーをベースレジンとして、反応性
希釈剤であるモノマーで希釈し、必要に応じて光重合性
開始剤、各種添加剤等を配合した組成物である。上記重
合性オリゴマーは種類が豊富であり、さまざまな市場ニ
ーズに対応して分子設計がなされているが、一般に高粘
度で取り扱いが困難であるため、反応性希釈剤を配合し
て粘度を下げる必要がある。この反応性希釈剤には低粘
度、速硬化性、低毒性、硬化物物性などの性能が要求さ
れるが、これらすべての性能を満たす化合物はほとんど
ないのが現状である。
にPIIが高く刺激性が強いので、刺激性の弱い種々の
誘導体が開発されている。しかし、かかるアクリレート
誘導体は粘度が高いため、反応性希釈剤としてはかなり
大量に配合する必要があり、重合性オリゴマーの物性を
損ねるという問題がある。また粘度低減性の大きい反応
性希釈剤としてN−ビニル−2−ピロリドンが従来使用
されていたが、この物質は毒性が強いという問題点があ
る。これらに対し、特開平6−228251号公報には
反応性希釈剤としてN−ビニルホルムアミドを用いた組
成物が開示されている。N−ビニルホルムアミドは従来
の反応性希釈剤に比較して重合性オリゴマーに対する粘
度低減効果が高い、低毒性である、硬化物の物性が優れ
ている等の優れた性質がある。
ニルホルムアミドとを配合した組成物は、安定性が悪
く、短期間でゲル化するため、長期間の保存ができない
という問題点があった。特開平10−212328号公
報には、特定の重合性オリゴマーを用いることで保存安
定性が改善されることが示されている。しかしこの方法
では原料である重合性オリゴマーの種類が限定されるた
め、汎用性に乏しい。従って、原料を選ばない安定化方
法が求められていた。
みてなされたものであり、その目的は、(a)重合性オ
リゴマー及び(b)N−ビニルホルムアミドを含有する
硬化性組成物の安定性を改善して長期間の保存を可能と
し、且つ原料である重合性オリゴマーの種類が限定され
ることなく用いることが出来る活性エネルギー線硬化性
樹脂組成物を提供するを目的とする。
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の化合物を配
合することにより上記目的を達成できることを見出し本
発明に到達した。即ち本発明の要旨は、(a)重合性オ
リゴマー、(b)N−ビニルホルムアミド、及び(c)
2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル化
合物誘導体を含有することを特徴とする活性エネルギー
線硬化性樹脂組成物、に存する。
明する。 [ (a)重合性オリゴマー]本発明において対象とする
重合性オリゴマーは、分子内に重合性基を有するオリゴ
マーを指す。このようなオリゴマーとしては、例えばア
クリルオリゴマーと不飽和ポリエステルが挙げられる。
アクリルオリゴマーは、分子中に(メタ)アクリロイル
基を1ないし数個有する重合性オリゴマーであり、具体
的には、ポリウレタンアクリレート、ポリエステルアク
リレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリ
レート、メラミンアクリレート、アルキドアクリレー
ト、シリコンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート
等が挙げられる。なかでもウレタンアクリレートは汎用
性があり、また硬化物の物性も良好であり好ましい。不
飽和ポリエステルは、不飽和ジカルボン酸とポリオール
のエステル化物をいう。
用いてもよく、2種以上の混合物であってもよい。組成
物中の重合性オリゴマーの含有量は任意に定めうるが、
全組成物中、通常、1〜99重量%、好ましくは20〜
90重量%、さらに好ましくは50〜80重量%程度で
ある。この重合性オリゴマーの量が少なすぎる場合に
は、硬化反応に伴う収縮により歪みが生じやすく、また
硬化後の物性が脆くなりやすい。逆に重合性オリゴマー
の量が多すぎる場合には、組成物の粘度が十分に下がら
ず作業性を損なったり、均一な組成物が得られないこと
がある。
希釈剤として用いるN−ビニルホルムアミドの含有量は
任意に定めうるが、全組成物中、通常99〜1%、好ま
しくは80〜10%、さらに好ましくは50〜20%程
度である。この量が多すぎる場合は重合性オリゴマーの
特性が発現されにくく、また硬化時間が長くなる傾向が
ある。逆にこの量が少なすぎる場合は組成物の液粘度が
十分に下がらず作業性が悪い。
ペリジン−N−オキシル化合物誘導体]前述した通り、
重合性オリゴマーとN−ビニルホルムアミドとを配合し
た組成物は、保存安定性が悪く短期間でゲル化するた
め、長期間の保存ができないという問題点がある。
に、(c)2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−
N−オキシル化合物誘導体(以下、「TEMPO誘導
体」と略称する)を配合することを特徴とする。具体的
には、下記式(1)あるいは式(2)で表されるTEM
PO誘導体が挙げられる。これらの化合物を配合するこ
とにより、保存安定性が飛躍的に改善される。
H、−OR1 (R1 =H、炭素数1〜18のアルキル
基、フェニル基、ベンジル基)、−O(C2 H4 )n −
OR2(R2 =H、炭素数1〜18のアルキル基、フェ
ニル基、ベンジル基)、−O(C3 H7 )n −OR
3 (R3 =H、炭素数1〜18のアルキル基、フェニル
基、ベンジル基)、−OCOR4 (R4 =H、炭素数1
〜17のアルキル基、−CH=CH2 、−C(CH3 )
=CH2 、フェニル基)、−NHR6 (R6 =H、炭素
数1〜18のアルキル基、フェニル基、ベンジル基)、
−NHCOR7 (R7=H、炭素数1〜17のアルキル
基、−CH=CH2 、−C(CH3 )=CH2、フェニ
ル基)を表す。;もしくは、X=−OR8 、Y=OR9
(R8 、R9 は独立に炭素数1〜4のアルキル基である
ようなケタール、あるいは同一の炭素数2〜5のアルキ
レン基であるような環状ケタール)を表す。
が2を表す場合、Zは直接結合、炭素数2ないし12の
アルキレン基もしくはフェニレン基を表し、nが3を表
す場合、Zは炭素数3ないし7のアルカントリイル基、
1,2,4−ベンゼントリイル基もしくは1,3,5−
ベンゼントリイル基を表す。
のは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−
オキシル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメ
チルピペリジン−N−オキシル、4−アセトキシ−2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、
4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−N−オキシル、4−アミノ−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−アセト
アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N
−オキシル、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−N
−オキシルピペリジル)セバケート、ビス(2,2,
6,6−テトラメチル−N−オキシルピペリジル)アジ
ペートである。
ても、2種類以上を併用してもよい。組成物中のTEM
PO誘導体の量はN−ビニルホルムアミドに対して、通
常10〜10,000ppm、好ましくは50〜5,0
00ppm、さらに好ましくは100〜1,000pp
m用いるのがよい。TEMPO誘導体の量が少ないと安
定化効果が低く、多すぎると組成物の硬化速度を低下さ
せる傾向がある。TEMPO誘導体は室温で安定に存在
しうるラジカル化合物である。従ってTEMPO誘導体
による安定化効果はラジカル重合を抑制することにある
と考えられる。
応性希釈剤]本発明においては、N−ビニルホルムアミ
ド以外の反応性希釈剤を1種類以上併用してもよい。反
応性希釈剤は分子中に少なくとも1個の重合性不飽和結
合を有する化合物であり、分子中に1個の重合性不飽和
結合を有する単官能性化合物と、分子中に2個以上の重
合性不飽和結合を有する多官能性化合物がある。単官能
性単量体として具体的には以下のものが例示される。メ
チルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)
アクリル酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシエチル
アクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等
のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;ブトキ
シエチルアクリレート、メトキシブチル(メタ)アクリ
レート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート
類;ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレー
ト、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、フェノキシポリエチレングリコール(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、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)ア
クリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコー
ル(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール
(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アク
リレート、ジシクロペンタジエニル(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;ベンジル(メタ)アクリ
レート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフ
ォスフェート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリ
レート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート等の(メ
タ)アクリレート類;ジアセトン(メタ)アクリルアミ
ド、アクリロイルモルホリン等の(メタ)アクリルアミ
ド類;クロトン酸メチル、ケイ皮酸メチル、イタコン酸
ジメチル、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジメチル等の
不飽和カルボン酸エステル類;(メタ)アクリロニトリ
ル、クロトン酸ニトリル、マレイン酸ジニトリル等の不
飽和ニトリル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の
カルボン酸ビニルエステル類;エチルビニルエーテル、
イソブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニル
エーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキル
ビニルエーテル類およびシクロアルキルビニルエーテル
類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロ
キシプロピルビニルエーテル等の水酸基含有ビニルエー
テル類;2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、4−ヒ
ドロキシブチルアリルエーテル等の水酸基含有アリルエ
ーテル類;N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカ
プロラクタム、N−ビニルアセトアミド等のN−ビニル
ラクタム類およびN−ビニルアルキルアミド類等であ
る。
のが例示される。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、
ポリエチレングリコールジ(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、1,3
−ブタンジオールジ(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、ネオペンチルグリ
コールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコー
ルジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパン
ジ(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、トリメチロールプロパントリ
ヒドロキシエチルトリ(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
リスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ
ピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレ
ート等の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート
類;イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリ
ス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メ
タ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イ
ソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート等のイソシア
ヌレートのポリ(メタ)アクリレート類;トリシクロデ
カンジイルジメチルジ(メタ)アクリレート等のシクロ
アルカンのポリ(メタ)アクリレート類;ビスフェノー
ルAのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレ
ート、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物
のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのアルキ
レンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、水添
ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジ(メ
タ)アクリレート、水添ビスフェノールAのプロピレン
オキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、水添ビス
フェノールAのアルキレンオキサイド付加物のジ(メ
タ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエー
テルと(メタ)アクリル酸から得られる(メタ)アクリ
レート等のビスフェノールAの(メタ)アクリレート誘
導体;トリエチレングリコールジビニルエーテル等のア
ルキレングリコールのジビニルエーテル類等である。こ
れらN−ビニルホルムアミド以外の反応性希釈剤の量に
ついては特に制限はないが、組成物中に通常、99〜1
%、好ましくは80〜10%、さらに好ましくは50〜
20%用いられる。
性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは、活性エネルギー
線の照射により重合性オリゴマーと反応性希釈剤が反応
し、硬化する組成物をいう。工業的に利用可能な活性エ
ネルギー線としては、γ線、X線、電子線(EB)、紫
外線(UV)、赤外線(IR)があげられる。このう
ち、特にEB、UVが硬化反応に特に適している。
る必要はないが、UV硬化の場合には通常、組成物中に
硬化反応触媒を配合する。硬化反応触媒は光開始剤と光
増感剤とに大別される。光開始剤はUV照射によって活
性種を生じるような化合物であり、種々の公知の物質を
使用しうるが、具体的には、ベンゾイン、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系;ベンゾフ
ェノン、ミヒラーケトン、キサントン、チオキサントン
等のケトン系;ジエチルアセトフェノン等のアセトフェ
ノン系;ベンジル;2,2−ジメトキシ−1,2−ジフ
ェニルエタン−1−オン等のベンジルケタール系;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−オン等
のα−ヒドロキシケトン系;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)−ブタノン−1等のα−アミ
ノケトン系;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、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等のビスアシルフォスフ
ィンオキサイド系;ビス(η5 −2,4−シクロペンタ
ジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−
(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム
等のメタロセン系;等が例示される。これらの光開始剤
は単独で用いても2種類以上の混合物として用いてもよ
い。また光開始剤の効果を高めるため適当な光増感剤と
組み合わせて使用することができる。光増感剤としては
アルキルアミンをはじめとして公知のものが使用されう
る。硬化反応触媒の使用量は組成物中に通常、0.1〜
20重量%、好ましくは0.5〜10重量部使用され
る。
該組成物の液物性、硬化反応性、硬化物の諸特性などの
改善を目的として各種の添加剤が含有されていてもよ
い。任意成分として使用される添加剤は特に制限はない
が、次のようなものを例示することができる。アクリル
樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、レゾール樹脂等
の、重合性オリゴマー以外のポリマー・オリゴマー材
料;アルミナ白、クレー、炭酸バリウム、亜鉛華、群
青、酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニンブ
ルー、マゼンタ、ローダミン等の、顔料・染料着色剤;
ガラス、アルミナ、シリカ、架橋ポリマービーズ等の無
機・有機微粒子フィラー;酸化防止剤、紫外線吸収剤、
光安定化剤、老化防止剤等の公知の安定化剤;シランカ
ップリング剤;界面活性剤;水、メタノール、酢酸エチ
ル、MEK、DMF、DMAc、トルエン、キシレン等
の有機溶媒;pH調整のための無機・有機酸またはアル
カリ等である。これらの添加剤は単独でもあるいは2種
類以上を併用してもよい。
製方法]本発明の組成物は、構成各成分を室温または加
熱条件下で混合することによって調製される。添加順序
は特に制限されないが、混合操作の際の副反応を抑制す
るため、TEMPO誘導体はあらかじめN−ビニルホル
ムアミドに溶解しておくことが好ましい。
に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、これらの実施例によって限定されるものではない。
なお、以下において「部」および「%」は、各々「重量
部」および「重量%」を意味する。 [溶液粘度]B型粘度計(#4ローター、60rpm)
を用い25℃において測定した。
に、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピ
ペリジン−N−オキシル(以下、HTEMPO。ヒュル
スジャパン製、純度>98%)を室温で0.03%加え
て均一に溶解した。ウレタンアクリレートオリゴマー
(三菱化学製、PR−202)7重量部を50℃に加温
し、ここに先に調製したTEMPO誘導体含有N−ビニ
ルホルムアミド3重量部を加えて撹拌し均一に溶解し
た。溶液粘度は1600cpであった。この調製液を5
0℃で保存したところ、11日間でゲル化し流動性を失
った。室温で22日間保存後の溶液粘度は、1740c
pであった。
様に調製液を製造した。この調製液を50℃で保存した
ところ、27日間でゲル化し流動性を失った。室温で2
2日間保存後の溶液粘度は、1800cpであった。
を製造した。この調製液を50℃に放置したところ、1
日間でゲル化し流動性を失った。室温で22日間保存す
ると、ゲル化し流動性を失った。
202)7重量部を50℃に加温し、ここにN−ビニル
ピロリドン(和光純薬)3重量部を加えて撹拌し均一に
溶解した。溶液粘度は1700cpであった。この調製
液を50℃に放置したところ、3日間でゲル化し流動性
を失った。室温で22日間保存後の溶液粘度は、185
0cpであった。上記の実施例及び比較例の結果をまと
めて表−1に示す。
で調製した調製液に対して3%のベンゾフェノンを加え
て均一に溶解し、組成物を調製した。組成物をアプリケ
ータを用いてガラス板上に100μm厚に塗布した。こ
れをUV照射装置(アイグラフィック製、UB041−
5AM、ランプ強度80W、照射距離15cm)を用い
て紫外線を照射し硬化させた。照射時間を変えて硬化状
態を評価した。結果を表−2に示す。同様に、照射時間
を8.4秒として、100μm厚のフィルム得、10m
m巾×50mm長の短冊状に切り出し、引張試験器(T
ENSILON UTM−III −100、クロスヘッド
50mm/min)を用いて物性を評価した。結果を表
−2に示す。
成物は、硬化速度、硬化物物性に優れたものであり、同
時に、保存安定性が向上している。本発明の組成物は、
塗装、印刷、接着、電子工学分野、光成型等に有用であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)重合性オリゴマー、(b)N−ビ
ニルホルムアミド、及び(c)2,2,6,6−テトラ
メチルピペリジン−N−オキシル化合物誘導体を含有す
ることを特徴とする活性エネルギー線硬化性樹脂組成
物。 - 【請求項2】 重合性オリゴマーが、アクリルオリゴマ
ー及び/又は不飽和ポリ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性樹脂組成物。 - 【請求項3】 (d)N−ビニルホルムアミド以外の反
応性希釈剤を含有する請求項1又は2に記載の活性エネ
ルギー線硬化性樹脂組成物。 - 【請求項4】 (e)光重合開始剤を含有する請求項1
〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化性樹脂組
成物。 - 【請求項5】 (a)重合性オリゴマー及び(b)N−
ビニルホルムアミドを含有する組成物に、(c)2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル化
合物誘導体を添加することを特徴とする活性エネルギー
線硬化性樹脂組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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