JP2013227520A - プライマー組成物および積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ポリウレタン樹脂水分散体(A)と金属酸化物微粒子(B)とを含有するプライマー組成物であって、該ポリウレタン樹脂水分散体(A)は、少なくともポリオール成分(a)とイソシアネート成分(b)とから生成させたポリウレタン樹脂が水に乳化されてなる水性ポリウレタン樹脂組成物であり、該ポリオール成分(a)は、イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1)と、イオン形成性基を有するポリオール(a2)とを含有することを特徴とするプライマー組成物である。
【選択図】 なし
Description
ポリウレタン樹脂水分散体(A)と金属酸化物微粒子(B)とを含有するプライマー組成物であって、
該ポリウレタン樹脂水分散体(A)は、少なくともポリオール成分(a)とイソシアネート成分(b)とから生成させたポリウレタン樹脂が水に乳化されてなる水性ポリウレタン樹脂組成物であり、
該ポリオール成分(a)は、イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1)と、イオン形成性基を有するポリオール(a2)とを含有することを特徴とする。
及びテレフタル酸などの飽和ジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸及び
ダイマー酸などの不飽和ジカルボン酸等が挙げられる。
次に、前記ウレタンプレポリマー中に存在している、前記イオン形成性基を有するポリオール(a2)に由来するイオン形成性基を、中和または四級化によりイオン化する。このとき、必要により界面活性剤を添加することができる。
これらのうち、金属酸化物とカップリング剤の反応性の制御が容易であることから、シランカップリング剤が好ましい。
(合成例1)
撹拌機、ディーン・スタークトラップ、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、表1に示す配合量で、無水マレイン酸143.5重量部および1,4−ブタンジオール156.5重量部を仕込み、反応触媒としてテトラブチルチタネート0.2重量部を加え、生成する水を除去しながら150℃で6時間反応させることにより、イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1−1)(酸価0.1mgKOH/g、平均水酸基価112mgKOH/g)を得た。
なお、酸価および平均水酸基価は、以下のようにして測定した。
(酸価)JIS K 1557に準じて測定した。
(平均水酸基価)JIS K 1557に準じて測定した。
表1に記載の使用原料及び配合量としたこと以外は合成例1と同様の操作を行って、イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1−2)〜(a1−5)を得た。
(合成例6および7)
表1に記載の使用原料及び配合量としたこと以外は合成例1と同様の操作を行って、イオン形成性基を有しない飽和ポリエステルポリオール(a1’−1)および(a1’−2)を得た。
(a21−1) ジメチロールプロピオン酸
(a22)水酸基を有し且つカチオン形成性基を有する活性水素基含有化合物
(a22−1) N−メチルジエタノールアミン
(b)イソシアネート成分
(b−1) ヘキサメチレンジイソシアネート
(b−2) キシリレンジイソシアネート
(b−3) イソホロンジイソシアネート
(c)分子内に3つの水酸基を有する飽和ポリオール
(c−1) トリメチロールプロパン
(c−2) ポリカプロラクトントリオール(商品名:プラクセル303、ダイセル化学工業社製、平均水酸基価:561mgKOH/g)
(d)その他のポリオール
(d−1) ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物
(e)中和剤
(e−1) トリエチルアミン
(e−2) ジメチル硫酸
(f)鎖伸長剤
(f−1) エチレンジアミン
(f−2) メタキシリレンジアミン
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、合成例1のイオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1−1)68.9重量部、ジメチロールプロピオン酸6.1重量部、キシリレンジイソシアネート25.0重量部、及び、メチルエチルケトン200重量部を加え、70℃で6時間反応させることにより、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶液の不揮発分に対する遊離のイソシアネート基含有量(f−NCO)は1.4重量%であった。次に、この溶液を45℃まで冷却してトリエチルアミン4.6重量部を添加することにより中和させた後、水400重量部を徐々に加えながらホモジナイザーを使用して乳化させ、30℃で2時間反応させた後、反応溶媒であるメチルエチルケトンを減圧留去することにより、不揮発分(固形分)濃度が24重量%であるポリウレタン樹脂水分散体(A−1)を得た。
なお、遊離のイソシアネート基含有量は、JIS K 7301に準じて測定した。
表2に記載の使用原料及び配合量としたこと以外は製造例1と同様の操作を行って、ポリウレタン樹脂水分散体(A−2)〜(A−5)および(A’−1)を得た。
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、合成例2のイオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1−2)70.6重量部、ジメチロールプロピオン酸6.1重量部、ヘキサメチレンジイソシアネート23.0重量部、トリメチロールプロパン0.3重量部及び、メチルエチルケトン200重量部を加え、70℃で6時間反応させることにより、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶液の不揮発分に対する遊離のイソシアネート基含有量(f−NCO)は1.3重量%であった。次に、この溶液を45℃まで冷却してトリエチルアミン4.6重量部を添加することにより中和させた後、水400重量部を徐々に加えながらホモジナイザーを使用して乳化させた。得られた乳化分散体にエチレンジアミン0.7重量部を水10重量部に溶解させた水溶液を添加して30℃で1時間反応させた後、反応溶媒であるメチルエチルケトンを減圧留去することにより、不揮発分(固形分)濃度が24重量%であるポリウレタン樹脂水分散体(A−6)を得た。
表2に記載の使用原料及び配合量としたこと以外は製造例6と同様の操作を行って、ポリウレタン樹脂水分散体(A−7)〜(A−9)、(A’−2)および(A’−3)を得た。
撹拌機、還流冷却管、温度計および窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、合成例3のイオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1−1)71.6重量部、N−メチルジエタノールアミン5.4重量部、ヘキサメチレンジイソシアネート23.0重量部、及び、メチルエチルケトン200重量部を加え、70℃で6時間反応させることにより、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。この溶液の不揮発分に対する遊離のイソシアネート基含有量(f−NCO)は1.5重量%であった。次に、この溶液を45℃まで冷却してジメチル硫酸5.6重量部を添加することにより四級化させた後、水400重量部を徐々に加えながらホモジナイザーを使用して乳化させ、30℃で1時間反応させた後、反応溶媒であるメチルエチルケトンを減圧留去することにより、不揮発分(固形分)濃度が24重量%であるポリウレタン樹脂水分散体(A−10)を得た。
表2に記載の使用原料及び配合量としたこと以外は製造例10と同様の操作を行って、ポリウレタン樹脂水分散体(A−11)、(A−12)および(A’−4)を得た。
(合成例8)
平均粒子径10nmの酸化ジルコニウム微粒子(商品名:ナノユースOZ−S30M、日産化学工業社製、不揮発分30重量%)50重量部とメタノール25重量部とを混合することにより、不揮発分20重量%の(B−1)を得た。
平均粒子径10nmの酸化ジルコニウム微粒子(商品名:ナノユースOZ−S30M、日産化学工業社製、不揮発分30重量%)50重量部、メタノール25重量部およびヘキシルトリメトキシシラン(商品名:KBM−3063、信越化学工業社製)0.3重量部を混合した。これを50℃で6時間加熱還流することにより、不揮発分20重量%の(B−2)を得た。
ヘキシルトリメトキシシラン(商品名:KBM−3063、信越化学工業社製)0.3重量部を3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM−503、信越化学工業社製)0.3重量部に置き換えた以外は合成例9と同様の操作を行い、不揮発分20重量%の(B−3)を得た。
ヘキシルトリメトキシシラン(商品名:KBM−3063、信越化学工業社製)の使用量を0.3重量部から0.6重量部とした以外は合成例9と同様の操作を行い、不揮発分20重量%の(B−4)を得た。
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM−503、信越化学工業社製)の使用量を0.3重量部から0.6重量部とした以外は合成例10と同様の操作を行い、不揮発分20重量%の(B−5)を得た。
表4に記載の使用原料及び配合量で、ポリウレタン樹脂水分散体(A)と金属酸化物微粒子(B)を混合することにより、プライマー組成物を得た。これを、コロナ放電処理したポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名:ルミラーT−60、東レ社製)に乾燥膜厚が1μmになるようにバーコーター法で塗布し、120℃で5分間加熱することにより、基材上にプライマー層を有する積層体を得た。
さらに、前記プライマー層上に、別途調整したハードコート組成物を乾燥膜厚が3μmになるように塗布し、70℃で1分乾燥した後、UV照射200mJ/cm2(メタルハライドランプ)で光硬化することにより、基材層、プライマー層およびハードコート層を有する積層体を得た。なお、前記ハードコート組成物は、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート50重量部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート10重量部、光重合開始剤(商品名:イルガキュア184、チバスペシャルティケミカル製)0.5重量部およびメチルエチルケトン140重量部を混合したものを用いた。
基材上にプライマー層を有する積層体について、JIS K5600−5−6に準じて碁盤目粘着テープ剥離試験を行い、格子の残存個数を評価した。ただし、カット数は格子パターンの各方向で11個(格子数は100個)とし、カットの間隔は1mmとした。また、評価結果は3回の試験の平均値とした。なお、残存個数が多い程剥離が少なかったことを示し、残存個数が100の場合、全く剥離がなかったことを示す。
基材層、プライマー層およびハードコート層を有する積層体について、評価1と同様の方法で格子の残存個数を評価した。
基材層、プライマー層およびハードコート層を有する積層体を、60℃、95%RHで200時間静置した後、20℃で24時間静置した。この試験片を用いて、実施例1と同様の方法で格子の残存個数を評価した。
JIS K 7105に準じて、ヘイズメーター(スガ製作所 HGM−2DP)を使用して、基材層、プライマー層およびハードコート層を有する積層体のヘイズを測定した。なお、ヘイズが小さいほど透明性が優れることを示す。
イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1)を用いることなく製造したポリウレタン樹脂水分散体を含有するプライマー組成物は、ハードコート層との密着性が劣っていた。
これに対し、イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1)を用いて製造したポリウレタン樹脂水分散体を含有するプライマー組成物は、透明性および基材およびハードコート層との密着性が優れていた。
Claims (6)
- ポリウレタン樹脂水分散体(A)と金属酸化物微粒子(B)とを含有するプライマー組成物であって、
該ポリウレタン樹脂水分散体(A)は、少なくともポリオール成分(a)とイソシアネート成分(b)とから生成させたポリウレタン樹脂が水に乳化されてなる水性ポリウレタン樹脂組成物であり、
該ポリオール成分(a)は、イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1)と、イオン形成性基を有するポリオール(a2)とを含有することを特徴とするプライマー組成物。 - 前記イオン形成性基を有しない不飽和ポリエステルジオール(a1)は、少なくとも不飽和ジカルボン酸を用いて生成させたものであることを特徴とする請求項1に記載のプライマー組成物。
- 前記ポリオール成分(a)は、さらに分子内に3つの水酸基を有するポリオール(a3)を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のプライマー組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂は、0.35〜0.90mmol/gのイオン基を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のプライマー組成物。
- 前記金属酸化物微粒子(B)は、シランカップリング剤により表面処理されたものである請求項1〜4のいずれか1項に記載のプライマー組成物。
- 基材層、プライマー層およびハードコート層を有する積層体であって、
該プライマー層が、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプライマー組成物を用いて形成されたものであることを特徴とする積層体。
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