JP2001031892A - 紫外線硬化型塗料組成物及びその利用 - Google Patents
紫外線硬化型塗料組成物及びその利用Info
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Abstract
って、低粘度で塗装性に優れしかも塗膜表面近傍の速硬
化性に優れると共に塗膜の内部の速硬化性にも優れる塗
膜を形成し得る紫外線硬化型の塗料組成物を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 白色顔料またはアルミ顔料(A)、C=
Cを2個有する25℃での粘度が100cps以下のラ
ジカル重合性物質(B)、C=Cを3個以上有する25
℃での粘度が10000cps以下のラジカル重合性物
質(C)、1個の脂環式エポキシ基を有するカチオン重
合性物質(D)、2個以上の脂環式エポキシ基を有する
カチオン重合性物質(E)、カチオン光開始剤(F)を
それぞれ特定量含有することを特徴とする紫外線硬化型
塗料組成物。
Description
って硬化する顔料を含有する塗料組成物に関し、特に、
プラスチック、プラスチックフィルム被覆金属の被覆剤
として好適に用いられる紫外線硬化型塗料組成物に関す
る。
る樹脂組成物としては、ラジカル重合性組成物とカチオ
ン重合性組成物がある。ラジカル重合性組成物は、C=
Cを有するモノマーとラジカル光開始剤により構成され
る組成物である。この組成物は、前記モノマーの種類が
豊富で、しかもその多くが後述するカチオン重合性の場
合に比して低価格でであり、硬化が速い等の利点を有す
る。しかし前記モノマーは臭気の強いものが多く、紫外
線硬化時の酸素による硬化阻害を受け易く、さらに硬化
収縮が大きいので密着性不良の塗膜を生じ易い等の欠点
を有する。
基を有する脂環式の化合物とカチオン光開始剤により構
成される組成物である。この組成物は、エポキシ基を有
する脂環式の化合物は臭気が少なく、紫外線硬化時に酸
素による硬化阻害を受けず、硬化収縮が少ないのでは密
着性に優れる塗膜を得ることができる等の利点を有す
る。しかし、エポキシ基を有する脂環式の化合物の種類
が少なく選択の幅が狭く、しかも前記C=Cを有するモ
ノマーに比してその多くが高価格でもあり、硬化が遅い
等の欠点を有する。
に、ラジカル重合性組成物とカチオン重合性組成物を混
合した、いわゆるハイブリット型紫外線硬化型塗料組成
物の検討が行われている。このようなハイブリット型紫
外線硬化型塗料組成物としては、様々な樹脂の種類及び
混合比での組成物が考案されている。しかし、顔料を含
有する場合、従来のハイブリット型紫外線硬化型塗料組
成物には、好適ものがなかった。これは、顔料を含むが
故に、塗料粘度の調整及び硬化性能の確保が困難である
ことによる。即ち、顔料を添加すると塗料組成物の粘度
が大きくなるので、塗装性を確保すべく適当な紫外線硬
化性を有するモノマーで希釈し、塗料組成物の粘度を調
整する必要がある。しかし、希釈に好適な低粘度のモノ
マーの多くが単官能なので、希釈剤の多用は、塗料組成
物の紫外線硬化性能を低下させる。つまり、塗装性を確
保しつつ硬化性能を確保することが困難となる。
を含有する塗料組成物を塗布する場合、塗膜表面近傍の
速硬化性に優れると共に塗膜の内部の速硬化性に優れる
ことが求められる。即ち、缶やボトル等の胴部分は、塗
料組成物を塗布した後、紫外線を照射され、10秒程度
後には缶やボトルは次の加工行程に搬送されることとな
るが、この搬送行程で硬化塗膜同士が接触したり、塗膜
と搬送設備とが接触したりする。従って、紫外線硬化直
後には係る搬送行程に耐え得る程度の硬度まで、塗膜の
表面近傍が速やかに硬化する必要である。しかも、紫外
線照射後30秒位経過した時点で、塗膜と共に缶等には
種々の加工が施されるため、この加工に耐え得る程度の
硬度まで、塗膜の内部も速やか、且つ十分に硬化する必
要がある。しかし、従来、顔料を含有しながら、低粘度
で塗装性に優れ、しかも塗膜表面近傍の速硬化性に優れ
ると共に塗膜の内部の速硬化性にも優れる塗膜を形成し
得る紫外線硬化型の塗料組成物はなかった。
の様な問題点を解決し、飲料や食品等を収容する金属
製、プラスチック製、プラスチックフィルム被覆金属製
の缶やボトル等の表面に塗布して、これらを被覆するた
めの顔料を含有する紫外線硬化型塗料組成物であって、
低粘度で塗装性に優れ、しかも塗膜表面近傍の速硬化性
に優れると共に塗膜の内部の速硬化性にも優れる塗膜を
形成し得る紫外線硬化型の塗料組成物を提供することを
目的とする。具体的は、硬化後の膜厚が5μ程度に塗装
した場合に、紫外線照射後10秒後までには塗膜表面硬
度が鉛筆硬度でHB以上、且つ紫外線照射後30秒後ま
でには鉛筆硬度がH以上となる塗膜を形成し得る紫外線
硬化型塗料組成物を提供することを目的とする。
色顔料またはアルミ顔料(A)、C=Cを2個有する2
5℃での粘度が100cps以下のラジカル重合性物質
(B)、C=Cを3個以上有する25℃での粘度が10
000cps以下のラジカル重合性物質(C)、1個の
脂環式エポキシ基を有するカチオン重合性物質(D)、
2個以上の脂環式エポキシ基を有するカチオン重合性物
質(E)、カチオン光開始剤(F)を含有し、重量比が
(B)+(C)+(D)+(E)=100重量%とした
場合に、((B)+(C))/((D)+(E))=3
0〜50/70〜50重量%、(B)+(C)=100
重量%とした場合に、(B)/(C)=70〜90/3
0〜10重量%、(D)+(E)=100重量%とした
場合に、(D)/(E)=10〜60/90〜40重量
%、(B)+(C)+(D)+(E)=100重量部と
した場合に、(F)=1〜10重量部であることを特徴
とする紫外線硬化型塗料組成物である。
及びラジカル重合性物質(C)が、脂肪族系であること
を特徴とする第1の発明の紫外線硬化型塗料組成物であ
る。
クフィルム被覆金属から選ばれる少なくとも1種を被覆
することを特徴とする第1及び2の発明の何れか1つの
紫外線硬化型塗料組成物である。
クフィルム被覆金属が、缶またはボトルであることを特
徴とする第3の発明の紫外線硬化型塗料組成物である。
何れか1つの紫外線硬化型塗料組成物で被覆してなる被
覆物である。
は、飲料や食品等を収容する金属製、プラスチック製、
プラスチックフィルム被覆金属製の缶やボトル等の表面
に塗布する塗料として主として用いられ、特にベースコ
ートとして好適に用いられる。白色顔料を配合すること
によりホワイトベースコートとして、アルミ顔料を配合
することによりシルバーベースコートとして用いられ
る。白色顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜
鉛等が挙げられる。アルミ顔料としてはアルミニウム粉
末が挙げられ、これをミネラルスピリットやソルベント
ナフサ等でペースト状にしたアルミペーストが好適に用
いられる。白色顔料またはアルミ顔料(A)は、(A)
+(B)+(C)+(D)=100重量%とした場合
に、10〜60重量%であることが好ましい。より好ま
しくは、20〜40重量%である。
(B)としては、希釈剤として利用し得るためには、2
5℃での粘度が100cps以下であることが重要であ
る。また、ラジカル重合性物質(B)は、芳香族系より
脂肪族系が好適である。顔料を含有するハイブリット型
紫外線硬化型塗料組成物において、芳香族系ラジカル重
合性物質に比して、脂肪族系のラジカル重合性物質の方
がカチオン重合性物質との相溶性が良く、また、香族系
ラジカル重合性物質に比して、脂肪族系のラジカル重合
性物質の方が顔料分散性が良いからである。C=Cを2
個を有するラジカル重合性物質としては、トリエチレン
グリコールジアクリレート(10cps)、トリプロピ
レングリコールジアクリレート(15cps)、テトラ
エチレングリコールジアクリレート(20cps)、ポ
リエチレングリコールジアクリレート(30〜70cp
s)、ポリプロピレングリコールジアクリレート(50
〜90cps)、ネオペンチルグリコールジアクリレー
ト(5cps)、ヘキサンジオールジアクリレート(5
cps)、ノナンジオールジアクリレート(10cp
s)等が挙げられる。尚、物質名後ろのカッコ内数値
は、25℃での粘度である。
物質(C)としては、紫外線硬化性が良いことが必要な
ため、より多官能であることが好ましい。そして、塗料
粘度を適性に保つためには、C=Cを3個以上の有する
ラジカル重合性物質(C)は、10000cps以下で
あることが必要である。また、前記ラジカル重合性物質
(B)の場合と同様に、ラジカル重合性物質(C)も、
芳香族系より脂肪族系が好適である。C=Cを3個の不
飽和二重結合を有するラジカル重合性物質としては、ト
リメチロールプロパントリアクリレート(50〜100
cps)、ペンタエリスリトールトリアクリレート(4
00〜800cps)、イソシアヌール酸EO変性トリ
アクリレート(6000cps)等が挙げられる。C=
Cを4個以上有するものとしては、ペンタエリスリトー
ルテトラアクリレート(2000cps)、ジペンタエ
リスリトールペンタアクリレート(3500〜6500
cps)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(3500〜6500cps)等が挙げられる。尚、ラ
ジカル重合性物質(B)及び(C)の具体的な物質名の
後ろのカッコ内数値は、25℃での粘度である。。
重合性物質(D)とは、シクロヘキサンオキサイドをそ
の分子構造中に1個含有するものである。1個の脂環式
エポキシ基を有するカチオン重合性物質(D)として
は、下記式(1)〜(5)に示されるようなものが例示
でき、
00、セロキサイド2000、ETHB、HD−300
(以上ダイセル化学社製)等を使用することができる。
オン重合性物質(E)とは、シクロヘキサンオキサイ
ド、あるいはシクロペンタンオキサイドをその分子構造
中に2個以上含有するものである。2個以上の脂環式エ
ポキシ基を有するカチオン重合性物質(E)としては、
下記式(6)〜(17)に示されるようなものが例示で
き、
6199(以上UCC社製)、セロキサイド2083、
セロキサイド2085、エポリードGT−302、エポ
リードGT−303、エポリードGT−401、エポリ
ードGT−402(以上ダイセル化学社製)等を使用す
ることができる。
る25℃での粘度が100cps以下のラジカル重合性
物質(B)、C=Cを3個以上有する25℃での粘度が
10000cps以下のラジカル重合性物質(C)、1
個の脂環式エポキシ基を有するカチオン重合性物質
(D)、2個以上の脂環式エポキシ基を有するカチオン
重合性物質(E)は、(B)+(C)+(D)+(E)
=100重量%とした場合に、((B)+(C))/
((D)+(E))=30〜50/70〜50重量%で
あることが必要である。ラジカル重合性物質の合計量、
つまり((B)+(C))が30重量%以下、カチオン
重合性物質の合計量、つまり((D)+(E))が70
重量%以上の場合には、硬化の速いラジカル重合性物質
の利点が得られず、硬化の遅い(D)及び(E)のカチ
オン重合性物質の欠点が発生してしまう。一方、
((B)+(C))が50%以上、((D)+(E))
が50%以下の場合には、ラジカル重合性物質の影響が
大きくなるため、硬化が速いが、密着性が低下する。
個有する25℃での粘度が100cps以下のラジカル
重合性物質(B)とC=Cを3個以上有する25℃での
粘度が10000cps以下のラジカル重合性物質
(C)は、(B)+(C)=100重量%とした場合
に、(B)/(C)=70〜90/30〜10重量%で
あることが必要である。官能基数の多いラジカル重合性
物質(C)は、硬化が速いが、硬化収縮が大きいため密
着性が悪い。一方、官能基数が少ないラジカル重合性物
質(B)は、硬化収縮が小さいため密着性が良いが、硬
化が遅い。そこで、密着性の良好なラジカル重合性物質
(B)と硬化が速いラジカル重合性物質(C)とを上記
範囲で併用することにより、硬化性及び密着性に対する
要求に応えることができる。即ち、(B)が70重量%
以下、(C)が30重量%以下では、硬化収縮による密
着性の不良が生じやすくなり、(B)が90重量%以
上、(C)が10重量%以下では、硬化が遅くなりやす
い。
環式エポキシ基を有するカチオン重合性物質(D)、2
個以上の脂環式エポキシ基を有するカチオン重合性物質
(E)は、(D)+(E)=100重量%とした場合
に、(D)/(E)=10〜60/90〜40重量%で
あることが必要である。(D)は、粘度が低いものが多
いため、塗料組成物の希釈剤として好適である。一方、
(E)は、カチオン重合性物質の特徴である良好な密着
性を得やすい。そこで、(D)が10%以下、(E)が
90%以上では、(D)の希釈剤としての効果が得られ
ないため、本発明の紫外線硬化型塗料組成物の粘度を塗
装に適した範囲にすることが出来ない。また、(D)が
60%以上、(E)が40%以下では、硬化塗膜と基材
との密着性が悪くなる。
ルジアゾニウム塩(例えば、旭電化工業社製P−3
3)、アリールヨードニウム塩(例えば、3M社製FC
ー509、ローヌ・プーラン社製2074)、アリール
スルホニウム塩(ユニオン・カーバイド社製サイラキュ
アUVI−6974、UVI−6970、UVI−69
90、UVI−6950、旭電化工業社製SP−15
0、SP−170、三新化学工業社製サンエイドSI−
110L、SI−180L、SI−100L、日本曹達
社製CI−2855)アレン−イオン錯体(チバガイギ
ー社製CG−24−61)等があげられる。カチオン光
開始剤(F)は、紫外線照射によって硬化し得る成分で
ある前述のラジカル重合性物質(B)、ラジカル重合性
物質(C)、カチオン重合性物質(D)、カチオン重合
性物質(E)の合計量100重量部に対して、1〜10
重量部の範囲で配合されることが重要である。1%未満
では硬化に要する紫外線の照射時間が長くなり生産性が
悪い。10%を越えると硬化塗膜が脆弱になる傾向にあ
る。
(F)によって副次的にラジカルが発生するので、ラジ
カル重合性物質(B)(C)を紫外線硬化するためにラ
ジカル光開始剤を必ずしも含有する必要はないが、ラジ
カル光開始剤を適宜使用することも出来る。ラジカル光
開始剤としては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フ
ェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキ
シルフェニルケトン、ベンゾイン、ベンジルジメチルケ
タール、ベンゾフェノン、チオキサントン、イソプロピ
ルチオキサントン、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が挙げられる。本発明
の塗料組成物には、更に光増感剤を含有することが出来
る。特に水素引き抜き型の光増感剤が望ましく、紫外線
の長波長域、例えば300nm以上の長波長域に特性吸
収を有するものが好適である。例えば、KAYACUR
Eシリーズ(日本化薬社製)よりITX、QTX、CP
TX、DETX−S、アデカオプトマーSP−100
(旭電化工業社製)等が挙げられる。
スチック、プラスチック被覆金属、紙、木材、ガラス等
の種々の基材に適用(塗装・硬化)でき、プラスチッ
ク、プラスチック被覆金属に適用(塗装・硬化)される
ことが好ましい。プラスチックとしては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナ
イロン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリカーボネー
ト等が用いられる。プラスチックフィルム被覆金属と
は、スチールやアルミニウム等の金属板にポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナ
イロン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリカーボネー
ト等のプラスチックフィルムを貼り合わせたものであ
る。基材の形状は、板状、缶又はボトル状が良く、望ま
しくは、缶又はボトル状である。板状とは、比較的短い
シート状のものであっても、比較的長尺のロール状のも
のであっても、平たい板状のものであればよい。缶状又
はボトル状とは底、蓋の有無を問わず、また2ピース、
3ピースを問わず、円筒状の曲面を有する形状をいう。
これらの缶又はボトルは主として、清涼飲料水、コーヒ
ー飲料、アルコール飲料、紅茶、ウーロン茶等の飲食料
品を収納する容器として用いられる。
法としては、ロールコート、グラビアコート、グラビア
オフセットコート、カーテンフローコート、リバースコ
ート、スクリーン印刷、スプレー塗装、及び浸漬塗装等
の方法で塗装される。本発明の紫外線硬化型塗料組成物
を光硬化させるための光源としては、通常、波長が20
0〜500nmの範囲の光を含む光源、例えば、高圧水
銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド灯、ガリウム灯、
キセノン灯、カーボンアーク灯等を使用することが出来
る。又、これらの光源と、赤外線、遠赤外線、熱風、高
周波加熱等による熱を併用しても良い。
的を損なわない範囲で、必要に応じて他の慣用の成分、
例えば有機又は無機顔料、体質顔料、染料、非反応性の
樹脂、有機溶剤、分散助剤、レベリング剤、クレーター
防止剤、界面活性剤、消泡剤、滑り剤、紫外線吸収剤、
反応性又は非反応性希釈剤等の塗料用添加剤を配合する
ことが出来る。非反応性の樹脂としては、エポキシ、ポ
リエステル、アクリル、ウレタン等が挙げられる。反応
性希釈剤としては、脂環式エポキシ基を有するカチオン
重合性物質と反応する、OH基を持った化合物が望まし
い。例えばイソプロピルアルコール、n−ブタノール等
のアルコール類、エチルセロソルブ、イソプロピルセロ
ソルブ、ブチルセロソルブ等のグリコールエーテル類、
4員環の環状エーテル構造を有するオキセタン化合物、
ラクトン化合物等が挙げられる。
用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。なお、例中「部」は「重量部」、「%」は「重
量%」を表す。使用した材料は、以下の通りである。 (A)顔料:二酸化チタン (B):2官能ラジカル重合性物質(ノナンジオールジ
アクリレート) (C):6官能ラジカル重合性物質(KAYARAD
DPHA、日本化薬社製) (D):1官能脂環式エポキシ(セロキサイド300
0、ダイセル化学社製) (E):2官能脂環式エポキシ(サイラキュアUVR−
6110、UCC社製) (F):カチオン光開始剤(カイラキュアUVI−69
90、UCC社製) その他:ラジカル光開始剤:イルガキュア651(チバ
ガイギー社製) 光増感剤:アデカオプトマーSP−100(旭電化工業
社製) 上記の(B)、(C)、(D)、(E)を溶解混合した
後、(A)を加え十分攪拌し、更に3ロールにて剪断力
下で混練する。その後、(F)、ラジカル光開始剤、光
増感剤を加え再度十分攪拌し、本発明の紫外線硬化型塗
料組成物を得た。
外線硬化型塗料組成物を得た。尚、((B)+(C))
/((D)+(E))、(B)/(C)、(D)/
(E)の混合比は、表−2に示す。
法で、紫外線硬化型塗料組成物を得た。尚、((B)+
(C))/((D)+(E))、(B)/(C)、
(D)/(E)の混合比は、表−4に示す。
型塗料組成物をティンフリースチール板にポリエチレン
テレフタレートフィルムをラミネートしたプラスチック
フィルム金属板上に塗膜量60mg/dm2 になるよう
に塗装し、フュージョン社製Vバルブ(240W/c
m)下をコンベア速度40m/minの速度で通過させ
て紫外線照射を行い試験用試料板を得た。この試料板に
ついて次の試験を行い評価した。
ンテープ剥離試験により、塗膜が残存した面積で表示。 2.鉛筆硬度 JIS K5400に準拠し、常温で三菱鉛筆「ユニ」
により塗膜が剥離するが基材まで到達しない最高硬度を
表示。紫外線照射の5〜10秒後、30秒後のそれぞれ
の鉛筆硬度を測定。 3.加工性 紫外線硬化させた試験用試料に水性熱硬化型のトップコ
ートを塗装し熱硬化させた塗装板をデュポン衝撃試験機
にて1/2インチロッドを使用し、塗膜面の裏側より5
00gの錘を高さ50cmから落下させ、塗膜に生じた
クラックを目視で評価した。 ◎:異常なし ○:若干のクラック発生 △:多少のクラック発生 ×:全面にクラック発生 評価結果を表−5に示す。
硬化性と塗膜物性を有し、特に、プラスチックボトル、
プラスチックフィルム被覆金属缶を被覆する場合におい
て、紫外線硬化型ベースコート用塗料として有用な被覆
剤を与えることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 白色顔料またはアルミ顔料(A)、C=
Cを2個有する25℃での粘度が100cps以下のラ
ジカル重合性物質(B)、 C=Cを3個以上の有する25℃での粘度が10000
cps以下のラジカル重合性物質(C)、 1個の脂環式エポキシ基を有するカチオン重合性物質
(D)、 2個以上の脂環式エポキシ基を有するカチオン重合性物
質(E)、 カチオン光開始剤(F)を含有し、 (B)+(C)+(D)+(E)=100重量%とした
場合に、((B)+(C))/((D)+(E))=3
0〜50/70〜50重量%、 (B)+(C)=100重量%とした場合に、(B)/
(C)=70〜90/30〜10重量%、 (D)+(E)=100重量%とした場合に、(D)/
(E)=10〜60/90〜40重量%、 (B)+(C)+(D)+(E)=100重量部とした
場合に、(F)=1〜10重量部であることを特徴とす
る紫外線硬化型塗料組成物。 - 【請求項2】 ラジカル重合性物質(B)及びラジカル
重合性物質(C)が、脂肪族系であることを特徴とする
請求項1記載の紫外線硬化型塗料組成物。 - 【請求項3】 プラスチック、プラスチックフィルム被
覆金属から選ばれる少なくとも1種を被覆することを特
徴とする請求項1又は2項記載の紫外線硬化型塗料組成
物。 - 【請求項4】 プラスチック、プラスチックフィルム被
覆金属が、缶またはボトルであることを特徴とする請求
項3記載の紫外線硬化型塗料組成物。 - 【請求項5】 基材を請求項1及び2の何れか1項記載
の紫外線硬化型塗料組成物で被覆してなる塗装物。
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