JP2005307133A - 樹脂組成物及びそれを用いる塗膜形成方法 - Google Patents

樹脂組成物及びそれを用いる塗膜形成方法 Download PDF

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JP2005307133A JP2004151073A JP2004151073A JP2005307133A JP 2005307133 A JP2005307133 A JP 2005307133A JP 2004151073 A JP2004151073 A JP 2004151073A JP 2004151073 A JP2004151073 A JP 2004151073A JP 2005307133 A JP2005307133 A JP 2005307133A
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圭市 坂本
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Abstract

【課題】 各種基材に対して、また上に重ね塗りする塗膜に対しても良好な密着性を示すとともに耐割れ性にも優れる、下塗り用途の樹脂組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】
1分子当り2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(a)、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる少なくとも一種以上のポリオール(b)、及び水酸基含有(メタ)アクリレート(c)を、下記式(I)の条件下で反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂を構成成分とし、(メタ)アクリロイル基濃度が0.1〜2.0当量/kg、且つイソシアネート基濃度が0.05当量/kg以上である樹脂組成物。
〔数1〕
[(a)のイソシアネート基数]>[(b)及び(c)の水酸基の合算数]‥‥(I)
【選択図】なし

Description

本発明は、建材、家具等の木質基材、フィルム等のプラスチック基材、もしくは紙基材等の塗装に用いられる(メタ)アクリロイル基及びイソシアネート基を含有する樹脂組成物、並びにそれを用いる塗膜形成方法に関する。
活性エネルギー線硬化は、省エネルギー、省スペース、短時間硬化等の利点を有し、近年その利用範囲が拡大している。中でも重合性モノマーを配合した無溶剤系活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が注目されている。無溶剤系活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の構成は、重合性オリゴマー、重合性モノマー、重合開始剤(電子線硬化の場合は不要)、その他添加剤等からなる。
重合性オリゴマーとしては不飽和ポリエステル、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等が用いられ、それらの中で特に木工塗装においては速硬化性であり、樹脂設計の自由度が大きいことからウレタン(メタ)アクリレート樹脂が多く使用されている。例えばウレタン(メタ)アクリレート樹脂を含有する硬化性樹脂組成物は特許文献1、特許文献2に開示されている。
これらのウレタン(メタ)アクリレート樹脂は、活性エネルギー線照射直後に後加工に回せるという優れた作業性を有しているものの、基材の形状によっては活性エネルギー線の届かないところができ、硬化不良を起こすこと、耐割れ性や基材への密着性が必ずしも十分ではないなどの問題点もあり、長年にわたりこれらの打開策が求められていた。
一方イソシアネート基による湿気硬化性の樹脂組成物は接着剤、塗料などの分野において広く使用されている。
この樹脂組成物は、イソシアネート基を含有しているため、硬化後生成するウレタン結合、ビウレット結合、尿素結合等の効果、基材に含まれる極性基との反応の効果等で、基材への密着性も良好となる。例えば木工製品などの塗装に使用した場合、耐割れ性や基材への密着性などは活性エネルギー線硬化性ウレタン(メタ)アクリレート樹脂組成物と比較して相対的に良好な特性を発揮する。
しかし、この樹脂組成物は硬化が完了し、塗膜としての特性が発現するまでには長い養生時間(一日間〜二週間)がかかり、作業性の面では先述の活性エネルギー線硬化性樹脂に劣る。また、水とイソシアネート基の反応により炭酸ガスが発生するため、イソシアネート基濃度が多すぎたり、塗膜が柔らかかったりすると、その成膜過程において塗膜中に気泡が発生することがある。例えば木質基材に下塗りとして使用した場合、成膜過程で発生する炭酸ガスのため、上層の塗膜との間に層間剥離が生じる場合があり、これも湿気硬化性の樹脂において大きな課題となっている。
特開2000−281935号公報 特開2001−2744号公報
本発明は樹脂組成物中に(メタ)アクリロイル基とイソシアネート基を共存させることで、活性エネルギー線照射直後には後加工が可能という優れた作業性を維持しながら、基材及び上に重ね塗りする活性エネルギー線硬化性塗料の塗膜との優れた密着性と、良好な耐割れ性とを高い水準でともに発現する無溶剤型の樹脂組成物及びそれを用いた塗膜形成方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、この課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、電子線で硬化可能な官能基と湿気硬化性のイソシアネート基を適量導入することで良好な後加工性と塗膜密着性、耐割れ性が達成できることを見出した。
すなわち、下記(1)〜(6)により目的が達成される。
(1)1分子当り2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(a)、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる少なくとも一種以上のポリオール(b)、及び水酸基含有(メタ)アクリレート(c)を、下記の式(I)の条件下で反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂を構成成分とし、(メタ)アクリロイル基濃度が0.1〜2.0当量/kg、且つイソシアネート基濃度が0.05当量/kg以上である樹脂組成物。
数1
[(a)のイソシアネート基数]>[(b)及び(c)の水酸基の合算数]‥‥(I)
(2)30℃以下では流動性のない固体、もしくは粘度1000Pa・s以上の高粘調物であり、140℃の粘度が20Pa・s以下となる、請求項1に記載の樹脂組成物。
(3)請求項1記載のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)、並びにポリイソシアネート化合物及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種以上の化合物(B)を含む、請求項1〜2に記載の樹脂組成物。
(4)請求項1〜3の樹脂組成物を60〜140℃の範囲で加温して塗装後、活性エネルギー線を照射、次いで養生して湿気硬化させることを特徴とする塗膜形成方法。
(5)請求項1〜3の樹脂組成物を塗装後、該樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基が残っている状態で、その塗膜上に活性エネルギー線硬化性塗料を塗装してから活性エネルギー線を照射することを特徴とする塗膜形成方法。
(6)活性エネルギー線の代わりに紫外線、又は電子線を用いることを特徴とする請求項4〜5に記載の塗膜形成方法。
発明の効果
本発明は、(メタ)アクリロイル基とイソシアネート基を含有する特定の樹脂組成物であり、活性エネルギー線照射直後には後加工が可能という優れた作業性を維持しながら、各種基材及び上に重ね塗りする活性エネルギー線硬化性塗料の塗膜との良好な密着性と、優れた耐割れ性とをともに高い水準で発現することが出来る。
本発明において、ポリイソシアネート化合物(a)はトリレンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物を用いることができる。
さらには、上記の各種ジイソシアネート化合物と水とを反応させて得られるビウレット型ポリイソシアネート化合物、または上記の各種ジイソシアネート化合物とトリメチロールプロパン等の多価アルコールとを反応させて得られるアダクト型ポリイソシアネート化合物、または上記の各種ジイソシアネート化合物をイソシアヌレート化せしめて得られる多量体等を用いることができる。
本発明において、(b)成分のポリエステルポリオールは多価カルボン酸と多価アルコールをエステル化反応させて得られるものである。
多価カルボン酸としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、コハク酸、ダイマー酸、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等公知慣用のものが挙げられる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジ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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル1,5−ペンタンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等公知慣用のものが挙げられる。
本発明において(b)成分のポリカプロラクトンポリオールは、エチレングリコール、ジ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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール等公知慣用の多価アルコールのε−カプロラクトン付加物等が挙げられる。
本発明において(b)成分のポリエーテルポリオールは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランをカチオン重合して造られる公知慣用のものが挙げられる。
本発明において(b)成分のポリカーボネートポリオールは、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールとジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジフェニルカーボネート、ホスゲン等との反応等により得られる公知慣用のものが挙げられる。
本発明において(c)成分の水酸基含有(メタ)アクリレートは、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、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクトン変性物、グリシドールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等公知慣用のものが挙げられる。なお、ここで(メタ)アクリレートとはアクリレート及び/又はメタクリレートのことを指す。
本発明の樹脂組成物の構成成分となるウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)を得るには、湿気硬化性を持つイソシアネート基と、活性エネルギー線硬化性を持つ(メタ)アクリロイル基を導入するために、(a)、(b)、及び(c)成分を下記(式I)が成り立つ条件下で反応させる必要がある。その方法としては、例えば(a)及び(b)成分を反応させて末端イソシアネートオリゴマーとし、(c)成分を反応させる方法(i)、(b)と(c)成分とを混合し、(a)成分を加えて反応させる方法(ii)の何れで行っても良い。
式(I)について以下に詳細の説明する。
[(a)のイソシアネート基数]>[(b)及び(c)の水酸基の合算数]・・・(I)
ここで(a)のイソシアネート基数、(b)及び(c)の水酸基数は下記の通りである。
Figure 2005307133
ここで(b)の水酸基価はJIS K 1557に準拠して測定した。
Figure 2005307133
ここで、(a)、(b)及び(c)成分を反応させる際に、必要に応じて多価アルコール、もしくは多価アミンを鎖伸長剤として使用してもよい。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジ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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル1,5−ペンタンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等公知慣用のものが挙げられる。
多価アミンとしてはエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミン、水添トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、水添ジフェニルメタンジアミン、リジンジアミン、ナフタレンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、水添キシリレンジアミン等公知慣用のものが挙げられる。
鎖伸長剤を用いてウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)を合成する場合、(a)、(b)、(c)及び鎖伸長剤において下記の式(II)が成り立つ条件下でこれらを反応させる。
数2
[(a)のイソシアネート基数]>[(b)、(c)及び鎖伸長剤の活性水素基の合算数] ・・・(II)
なお、ここで(a)のイソシアネート基数、(b)、(c)及び鎖伸長剤の活性水素基数は下記の通りである。
Figure 2005307133
ここで(b)の水酸基価はJIS K 1557に準拠して測定した。
Figure 2005307133
Figure 2005307133
本発明の樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基濃度は0.1〜2.0当量/kg(好ましくは0.3〜1.5当量/kg)となるように調製する必要がある。(メタ)アクリロイル基濃度が0.1当量/kg未満であると他の活性エネルギー線硬化性塗料との密着性が悪くなり、イソシアネートと水の反応によって生じる炭酸ガスのため、上に重ね塗りする塗料との塗膜間で層間剥離が生じる場合があり、逆に2.0当量/kgを超えると耐割れ性が低下する。なお、ここで(メタ)アクリロイル基とはアクリロイル基及び/又はメタクリロイル基のことを指す。
本発明の樹脂組成物中のイソシアネート基濃度は少なくとも0.05当量/kg以上(好ましくは0.2当量/kg以上)となるように調製する必要がある。イソシアネート基濃度が0.05当量/kg未満であると、基材との密着性が低下する。
イソシアネート基濃度が5当量/kg以上であると、塗膜の発泡や耐割れ性の低下が見られる。ここで、さらに基材の密着性と塗膜発泡、耐割れ性のバランスを考慮すると、イソシアネート当量は0.2〜2当量/kgが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、30℃以下では流動性のない固体、もしくは粘度1000Pa・s以上の高粘度液体であり、塗装時に60〜140℃に加熱することにより塗装が容易となる。ここで、粘度が140℃で、20Pa・sを超えるものは塗装が困難で、塗装後の塗膜表面状態も悪くなる。
本発明の樹脂組成物は、60〜140℃に加熱すればいかなる方法でも塗装可能であり、特に加温式ロールコーターもしくはカーテンコーターでの塗装が望ましい。またその塗装面の平滑性を向上させるために、状況に応じて離型ロール、カレンダー板等で処理することも出来る。
本発明の樹脂組成物は、60〜140℃に加熱すれば粘度20Pa・s以下となり塗装が可能で、塗装後に温度が下がると流動性が徐々に失われ、30℃以下では流動性のない固体、もしくは高粘調状態となる。この性質のため、本樹脂組成物を加温塗装後、30℃以下まで冷却することで、その塗膜上に次の塗料が塗装可能である。
ここで、30℃以下で、流動性のない固体とは、温度30℃以下において、たとえばビーカーのごとき開放容器に充填した組成物が、容器を倒した際に流れ出さないものをいい、必ずしも、組成物の結晶化、凝固などの相転移を伴わなくてよい。
本発明の樹脂組成物は、加温塗装後に活性エネルギー線を照射、次いで養生して湿気硬化させる。本樹脂組成物を塗装後にさらにその上に活性エネルギー線硬化性塗料を重ね塗りする場合は活性エネルギー線の照射はしない、もしくは少量に留めておく必要がある。即ち、本樹脂組成物で形成された塗膜の中には(メタ)アクリロイル基が残存していることが必要であり、この上に重ね塗りした塗料の上から活性エネルギー線を十分に照射することにより、下、上塗りともに硬化させて下、上塗り塗膜の層間の密着性を維持させる。なお、重ね塗りする塗料がない場合は活性エネルギー線照射を十分に行った後に、次いで養生して湿気硬化させる。
本発明において湿気硬化の養生は、上塗りの有無に関わらず活性エネルギー線照射の後に、十分に行う。湿気硬化が不十分の場合、塗膜物性が著しく低下する。必要な期間、条件は、主にウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)の合成時に用いた(a)成分の種類等によって異なる。短いものは温度25℃、湿度50%の条件下で、一日でほぼ完全に湿気硬化するが、長いものは同条件で1〜2週間を要する場合もある。温度及び湿度が高いほど、水とイソシアネート基との反応は活性化し、必要な養生期間は短くなる。
本発明の樹脂組成物において、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)に、ポリイソシアネート化合物及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種以上の化合物(B)を組み合わせて用いることが出来る。(A)成分と(B)成分との配合比に制限はないが、樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基濃度が0.1〜2.0当量/kgとなり、更にイソシアネート基濃度が0.05当量/kg以上となる範囲内とする必要があり、更には樹脂組成物の30℃以下での粘度が1000Pa・s以上となる範囲内とするのが望ましい。
本発明において(B)成分のうち、重合性モノマーとしては、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルカプロラクタム、(メタ)アクリロイルモルホリン、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、N−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(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、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、トリメチロールプロパントリ(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、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)アクリレート等公知慣用のものが挙げられる。なお重合性モノマーを混合させるのは、(a)、(b)及び(c)成分の反応前、反応途中、反応後のいずれであってもよい。
本発明において(B)成分のうち、ポリイソシアネート化合物としては、前述の各種ポリイソシアネート化合物等、公知慣用のものが挙げられる。
本発明において紫外線を照射することにより硬化させる場合、光重合開始剤を併用する必要がある。光重合性開始剤としては、ベンジルジメチルケタール、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、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、ベンゾフェノン等の公知慣用のものが挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独でまたは2種類以上組合せて用いることができる。
これらの光重合開始剤の使用割合は、本発明になる樹脂組成物100質量部に対して、1〜10質量部であるのが望ましく、2〜7質量部使用するのがより望ましい。この量が1質量部未満であると、硬化性が充分でなく、10質量部を超えると、得られた塗膜の物性が低下する。
本発明において電子線を照射することにより硬化させる場合、公知の電子線照射装置を使用することができる。電子線の照射量は1〜10Mrad程度が望ましく、2〜5Mradであるのがより望ましい。照射量が1Mradより少ないと硬化が不十分となり、10Mradより多いと基材を損傷させる恐れがある。
さらに、必要に応じて各種の重合禁止剤を添加することもできる。重合禁止剤としてはハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、p−t−ブチルカテコール、2,6−ジブチル−4−メチルフェノール等の公知慣用のものが挙げられる。
また、必要に応じて、上記以外の各種添加剤、たとえば、酸化防止剤、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、顔料等の公知慣用のものを添加することもできる。
以下に、実施例を具体的に挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下「部」、「%」とは、特に断りのない限り「質量部」、「質量%」のことである。
〔製造例1〕ウレタンアクリレート樹脂1の合成
撹拌機、温度計、分留器、水分分離器、還流冷却器、窒素導入管及び減圧装置を装備したフラスコに、1,6−ヘキサンジオール800部、イソフタル酸365部、アジピン酸589部、テトラブチルチタネート0.02部仕込み、230℃まで昇温し、減圧度20mmHgで14時間脱水縮合を行い、水酸基価40、酸価0.3のポリエステルポリオールを得た。このポリエステルポリオールを撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を装備したフラスコに1000部仕込み、窒素ガスを吹き込みながら系内を60℃まで昇温し、均一に溶解した後、イソホロンジイソシアネート158部を加え、さらに115℃まで昇温し、6時間保温した。その後窒素ガスの吹き込みを中止し、2−ヒドロキシエチルアクリレート17部、ハイドロキノンモノメチルエーテル1.2部を加え、7時間保温して、樹脂中の残存イソシアネート%測定後、2−ヒドロキシエチルアクリレートが全てウレタン反応したことを確認し反応を終了し、25℃での状態が固体であるウレタンアクリレート樹脂1を得た。
〔製造例2〕ウレタンアクリレート樹脂2の合成
撹拌機、温度計、分留器、水分分離器、還流冷却器、窒素導入管及び減圧装置を装備したフラスコに、ジエチレングリコール500部、ネオペンチルグリコール500部、アジピン酸1312部、テトラブチルチタネート0.01部仕込み、230℃まで昇温し、減圧度20mmHgで14時間脱水縮合を行い、水酸基価30、酸価0.3のポリエステルポリオールを得た。このポリエステルポリオールを撹拌機、温度計、及び還流冷却器を装備したフラスコに1500部、アデカポリエーテルBPX−11(旭電化工業株式会社製)500部、2−ヒドロキシエチルアクリレート104部、ハイドロキノンモノメチルエーテル2.7部、イソホロンジイソシアネート595部仕込み、系内を60℃まで昇温し、1時間かけて105℃まで昇温した後、7時間保温して、樹脂中の残存イソシアネート%測定後、ウレタン反応が終了したことを確認し反応を終了し、25℃での粘度:1000Pa・s以上のウレタンアクリレート樹脂2を得た。
〔製造例3〕ウレタン樹脂3の合成
撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を装備したフラスコに製造例2で得られたのと同じポリエステルポリオールを1000部、ニューポールBPE−20(三洋化成株式会社製)300部仕込み、窒素ガスを吹き込みながら系内を80℃まで昇温し、均一に溶解した後、イソホロンジイソシアネート473部を加え、さらに110℃まで昇温し、6時間保温した。その後樹脂中の残存イソシアネート%測定後、ポリオール成分が全てウレタン反応したことを確認し反応を終了し、25℃での粘度:1000Pa・s以上のウレタン樹脂3を得た。
〔製造例4〕ウレタンアクリレート樹脂4の合成
撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を装備したフラスコに製造例1で得られたのと同じポリエステルポリオールを1000部仕込み、窒素ガスを吹き込みながら系内を60℃まで昇温し、均一に溶解した後、イソホロンジイソシアネート158部を加え、さらに115℃まで昇温し、6時間保温した。その後窒素ガスの吹き込みを中止し、2−ヒドロキシエチルアクリレート83部及びハイドロキノンモノメチルエーテル1.2部を加え、7時間保温して、IR測定の結果イソシアネート基が消失したことを確認し反応を終了し、25℃での状態が固体であるウレタンアクリレート樹脂4を得た。
〔製造例5〕ウレタンアクリレート樹脂5の合成
撹拌機、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を装備したフラスコに製造例2で得られたのと同じポリエステルポリオールを1000部、アデカポリエーテルBPX−11(旭電化工業株式会社製)320部仕込み、窒素ガスを吹き込みながら系内を60℃まで昇温し、均一に溶解した後、イソホロンジイソシアネート333部を加え、さらに115℃まで昇温し、3時間保温した。その後窒素ガスの吹込みを中止し、2−ヒドロキシエチルアクリレート70部及びハイドロキノンモノメチルエーテル1.7部を加え、さらに3時間保温して、樹脂中の残存イソシアネート%測定後、ウレタン反応が終了したことを確認し反応を終了し、25℃での粘度が1000Pa・s以上であるウレタンアクリレート樹脂5を得た。
〔実施例1、2、3、4、5〕
実施例1:ウレタンアクリレート樹脂1/光重合開始剤=100/3
25℃での状態:固体
実施例2:ウレタンアクリレート樹脂2/光重合開始剤=100/3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:1000Pa・s以上
実施例3:ウレタンアクリレート樹脂2/重合性モノマー/光重開始剤=80/20/3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:1000Pa・s以上
実施例4:ウレタンアクリレート樹脂2/ポリイソシアネート化合物/光重開始剤=90 /10/3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:1000Pa・s以上
実施例5:ウレタンアクリレート樹脂5/光重合開始剤=100/3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:1000Pa・s以上
上記に従い配合したものを均一に混合し、試験用樹脂組成物を得た。
〔比較例1、2、3、4〕
比較例1:ウレタン樹脂3/光重合開始剤=100/3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:1000Pa・s以上
比較例2:ウレタンアクリレート樹脂4/光重合開始剤=100/3
25℃での状態:固体
比較例3:ウレタンアクリレート樹脂2/重合性モノマー/光重合開始剤=72/28/ 3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:920Pa・s
比較例4:ウレタンアクリレート樹脂1/ポリイソシアネート化合物/光重合開始剤=7 5/25/3
25℃での状態:高粘度液体、粘度:900Pa・s
上記に従い配合したものを均一に混合し、試験用樹脂組成物を得た。
実施例、比較例を調製するにあたり、使用した重合性モノマー、ポリイソシアネート化合物、光重合開始剤を下記に示す。
重合性モノマー:ミラマーM310
−(美源商事株式会社製)
ポリイソシアネート化合物:スミジュールN3300
−(住化バイエルウレタン株式会社製)
光重合開始剤:イルガキュア651
−(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)
各種試験方法を下記に示す。
(1)粘度
(1)−1:25℃での粘度
E型粘度計(東京計器株式会社製 VISCONIC ED型(EHD3°コーン))を用いて25℃での粘度を測定。
(1)−2:120℃での粘度
B型粘度計(トキメック株式会社製 TVB−20H型)及び高温恒温槽(トキメック株式会社製 VTB−250型)を用いて120℃での粘度を測定。
(2)塗装後の塗膜表面状態
加温式のロールコーターを用いて、突板合板に、温度120℃、送りロール速度:10m/分、塗装ロール速度:10m/分、膜厚25g/mの条件下で各供試樹脂組成物を塗装して試験板を作製した後、各試験板の表面状態を観察した。なお、上記突板合板は0.2mm厚オーク柾目の突板を、5層12mm厚の合板に貼り合わせたものを使用した。
○:フラットに塗装されている。
×:フラットに塗装されておらず、表面状態の悪さが肉眼で確認出来る。
(3)各樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基濃度
下記の式(III)、式(IV)、式(V)に従い(メタ)アクリロイル基濃度を算出する。
Figure 2005307133
Figure 2005307133
Figure 2005307133
(4)各樹脂組成物中のイソシアネート基濃度
各供試樹脂組成物のイソシアネート基含有量(質量%)をJIS K−7301に記載の方法に準じて測定し、下記の式(VI)より各樹脂組成物のイソシアネート基濃度を算出する。
Figure 2005307133
(5)密着性試験
(5)−1 基材−塗膜間の密着性
(2)と同じ突板合板に加温式ロールコーターで各供試樹脂組成物を25g/mで塗布し、高圧水銀灯(80W/cm)1灯、照射距離15cm、コンベアースピード4m/分(約250mJ/cm)の条件で紫外線照射し、2週間、温度25℃、湿度50%の条件下で養生したものを試験板とした。この試験板にカッターナイフで100個の2mm角の碁盤目を付け、基材との密着性をセロテープ剥離試験で行い、残った数を数えた。
(5)−2 中塗りとの密着性試験(層間密着性試験)
(2)と同じ突板合板に加温式ロールコーターで各供試樹脂組成物を25g/m塗布し、その塗膜上に試験用中塗り塗料(アロニックスM−7100(東亜合成株式会社製)/ミラマーM220(美源商事株式会社製)/イルガキュア184(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)=80/20/3)を20g/m塗布し、高圧水銀灯(80W/cm)1灯、照射距離15cm、コンベアースピード4m/分(約250mJ/cm)の条件で紫外線照射した後、二日間、温度25℃、湿度50%の条件下で養生し、試験板を作製した。この試験板を温度80℃、湿度50%の条件下で24時間放置し、各供試樹脂組成物−上塗り間に生じた層間密着の状態を調べた。
○:層間剥離なし
×:層間剥離あり
(6)耐割れ性試験
15cm角の(1)と同じ突板合板に加温式ロールコーターで各供試樹脂組成物を25g/m塗布し、その塗膜上に試験用中塗り塗料(アロニックスM−7100(東亜合成株式会社製)/ミラマーM220(美源商事株式会社製)/イルガキュア184(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)=80/20/3)を20g/m塗布し、高圧水銀灯(80W/cm)1灯、照射距離15cm、コンベアースピード4m/分(約250mJ/cm)の条件で紫外線照射した。その後耐水ペーパー400番で研磨を行い、研磨工程の後に試験用上塗り塗料(紫光UV−7500B(日本合成化学株式会社製)/ミラマーM220/イルガキュア184=50/50/3)を15g/m塗布し、高圧水銀灯(80W/cm)1灯、照射距離15cm、コンベアースピード4m/分(約250mJ/cm)の条件で紫外線照射し、2週間、温度25℃、湿度50%の条件下で養生して試験板を作製した。この試験板を80℃で2時間、及び−20℃で2時間の寒熱繰返し条件で2回処理した後、塗膜に発生した割れの長さを測定した。
表1に各供試樹脂組成物の配合、25、120℃における粘度、塗装後の塗膜表面状態、(メタ)アクリロイル基濃度、イソシアネート基濃度、基材−塗膜間の密着性、塗膜間の層間密着性、耐割れ性試験結果を示す。
Figure 2005307133
実施例と比較例で検証したように本発明によれば、塗装時の粘度が20Pa・s以下であれば塗装後の表面状態が良好であることが分かる。さらに樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基濃度が0.1〜2.0当量/kgの間のものは上に重ね塗りする塗膜との密着性、及び耐割れ性に優れており、またイソシアネート基濃度が0.05当量/kg以上では基材との密着性に優れることは明らかである。

Claims (6)

  1. 1分子当り2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(a)、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる少なくとも一種以上のポリオール(b)、及び水酸基含有(メタ)アクリレート(c)を、下記の式(I)の条件下で反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂を構成成分とし、(メタ)アクリロイル基濃度が0.1〜2.0当量/kg、且つイソシアネート基濃度が0.05当量/kg以上である樹脂組成物。
    〔数1〕
    [(a)のイソシアネート基数]>[(b)及び(c)の水酸基の合算数]‥‥(I)
  2. 30℃以下では流動性のない固体、もしくは粘度1000Pa・s以上の高粘調物であり、140℃の粘度が20Pa・s以下となる、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 請求項1記載のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(A)、並びにポリイソシアネート化合物及び重合性モノマーから選ばれる少なくとも一種以上の化合物(B)を含む、請求項1〜2に記載の樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3の樹脂組成物を60〜140℃の範囲で加温して塗装後、活性エネルギー線を照射、次いで養生して湿気硬化させることを特徴とする塗膜形成方法。
  5. 請求項1〜3の樹脂組成物を塗装後、該樹脂組成物中の(メタ)アクリロイル基が残っている状態で、その塗膜上に活性エネルギー線硬化性塗料を塗装してから活性エネルギー線を照射することを特徴とする塗膜形成方法。
  6. 活性エネルギー線の代わりに紫外線、又は電子線を用いることを特徴とする請求項4〜5に記載の塗膜形成方法。
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