JP2015042715A - (メタ)アクリレート混合物及びこれを含む硬化型組成物 - Google Patents

(メタ)アクリレート混合物及びこれを含む硬化型組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】硬化性に優れ、しかも硬化物が耐乳化性に優れる(メタ)アクリレート混合物、特にインキ用途に優れる(メタ)アクリレート混合物の提供。【解決手段】水酸基と2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「水酸基含有多官能(メタ)アクリレート」という〕を含む混合物であって、水酸基価35〜80mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量97〜130mgKOH/gである(メタ)アクリレート混合物。当該混合物としては、下記(a1)と(a2)の混合物が好ましい。(a1):水酸基価10〜70mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量90〜120mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート(a2):水酸基価80〜200mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート【選択図】なし

Description

本発明は、(メタ)アクリレート混合物及びこれを含む硬化型組成物に関し、当該組成物は、好ましくは活性エネルギー線型組成物として、より好ましくはインキ用組成物に好適に用いられるものである。
尚、本明細書においては、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基を(メタ)アクリロイル基、アクリレート及び/又はメタクリレートを(メタ)アクリレート、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を(メタ)アクリル酸と呼ぶ。
活性エネルギー線硬化型組成物をインキ用途に使用する場合、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する(メタ)アクリレート〔以下、「多官能(メタ)アクリレート」という〕を含む組成物が一般的に使用されている。
活性エネルギー線硬化型インキ用組成物に用いる多官能アクリレートとしては、塗工性を考慮して粘度が1〜500mPa・sであるものが好ましく、特許文献1では、それらの中でもトリメチロールプロパントリアクリレートが好ましいということが開示されている(特許文献1)。
ところで、活性エネルギー線硬化型インキ用組成物は、空気雰囲気下で速硬化が求められるが、一般に粘度が低い組成物は酸素の拡散速度が大きいため酸素阻害による硬化速度の低下が起こる。そのため、当該技術では、インキの表面硬化性に問題がある。
インキにおける速硬化性と表面硬化性を向上させるためには、粘度を高くすることが考えられるが、この場合、塗工性に問題が生じる。インキにおける速硬化性と表面硬化性を向上させる方法として、粘度を高くする以外に、原料多官能(メタ)アクリレートとして水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート使用することが考えられる。
例えば、非特許文献1には、1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔単官能(メタ)アクリレート〕での検討結果であり、多官能(メタ)アクリレートを用いた結果ではないものの、速硬化とするためには分子中に水酸基を持つアクリレートが有効であることが報告されている(非特許文献1)。
一方、インキ用途においては、硬化物に十分な耐乳化性が要求されるが、水酸基を有する(メタ)アクリレートは、耐乳化性が低下する傾向にあることが開示されている(特許文献2)。
即ち、特許文献2によれば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートとペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートとを反応させることで多官能(メタ)アクリレート混合物を得ている。当該特許公報には得られた組成物の粘度は記載されていないものの、特許文献1記載のトリメチロールプロパントリアクリレートよりも高粘度であることが容易に予測される。
特許文献2に開示されている多官能(メタ)アクリレート組成物は良好な硬化性を有することが示されているが、一方で、水酸基価が高いものは耐乳化性が低下すると指摘されている。
特開2012−211230号公報 WO2009/093646
T.Y.リー(T.Y.Lee)、T.M.ローパー(T.M.Roper)、E.S.ジョンソン(E.S.Jonsson)、C.A.ギュモン(C.A.Guymon)、C.E.ホイル(C.E.Hoyle)、マクロモレキュルズ(Macromolecules)、2004年、37巻、p.3659−3665
本発明者は、硬化性に優れ、しかも硬化物が耐乳化性に優れる(メタ)アクリレート混合物、特にインキ用途に優れる(メタ)アクリレート混合物を見出すため鋭意検討したのである。
本発明者は、十分な硬化性と耐乳化性の両立を簡便に達成するには、(メタ)アクリレート混合物中の水酸基価と(メタ)アクリロイル基の割合がバランスした組成物が有効ではないかとの着想のもと鋭意検討を行った結果、本発明を完成した。
即ち、本発明は、水酸基と2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「水酸基含有多官能(メタ)アクリレート」という〕を含む混合物であって、
水酸基価35〜80mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量97〜130mgKOH/gである
(メタ)アクリレート混合物に関する。
本発明の(メタ)アクリレート混合物によれば、硬化性に優れ、かつ硬化物が耐乳化性に優れるものとなり、活性エネルギー線硬化型組成物の原料として、より好ましくはインキ用活性エネルギー線硬化型組成物の原料として好適に使用することができる。
さらに、後記する通り、2種の水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを混合して得られる組成物は、目的とする(メタ)アクリレート混合物を簡便に製造することが可能となる。
本発明は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを含む混合物であって、
水酸基価35〜80mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量97〜130mgKOH/gである
(メタ)アクリレート混合物に関する。
尚、本発明において、水酸基価、(メタ)アクリロイル基当量及び割合等の数値範囲を表す「X〜Y」の記載は、特に断りのない限り、「X以上Y以下」(X<Yの場合)、又は、「X以下Y以上」(X>Yの場合)を意味する。即ち、端点であるX及びYを含む数値範囲を意味する。
以下、(メタ)アクリレート混合物、硬化型組成物及び使用方法について説明する。
1.(メタ)アクリレート混合物
(メタ)アクリレート混合物は、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを主成分とするもので、水酸基価35〜80mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量97〜130mgKOH/gである。
(メタ)アクリレート混合物の水酸基価は35〜80mgKOH/gであり、好ましくは38〜60mgKOH/gである。
(メタ)アクリレート混合物の水酸基価が35mgKOH/gに満たないと、耐乳化性は良好であるが硬化速度が遅いため、UV−LEDのような照射エネルギーが不十分な光源を使用する場合や、ラインスピードが速い高速印刷には対応できない。一方、(メタ)アクリレート混合物の水酸基価が80mgKOH/gを超えると、硬化速度は速いものの、耐乳化性が不十分となってしまう。
尚、本発明において水酸基価とは、JIS K0070−1992に定められた方法に準じて測定した値を意味する。
(メタ)アクリレート混合物の(メタ)アクリロイル基当量は97〜130mgKOH/gであり、好ましくは100〜115mgKOH/gである。
(メタ)アクリレート混合物の(メタ)アクリロイル基当量が97mgKOH/gに満たないと、硬化膜表面にべたつきが残るおそれがあり、一方、(メタ)アクリレート混合物の(メタ)アクリロイル基当量が130mgKOH/gを超えると、硬化膜が基材から剥離しやすくなってしまう。
尚、本発明において(メタ)アクリロイル基当量とは、(メタ)アクリレート混合物の液体クロマトグラフィーを測定し、(メタ)アクリロイル基数が異なる各(メタ)アクリレート成分の面積比から組成を見積もり、その結果から計算により求めた値を意味する。尚、液体クロマトグラフィーにおいて、溶離液としてはリン酸水−メタノール混合液を用い、検出器としては210nmの紫外線(UV)を用いる。
(メタ)アクリレート混合物を構成する水酸基含有多官能(メタ)アクリレートとしては、前記水酸基価及び(メタ)アクリロイル基当量を満たすものであれば、任意の水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを使用することができる。
水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート及び多価アルコールアルキレンオキサイド付加物のポリ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートにおける、原料多価アルコールとしてはトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン及びジペンタエリスリトール等を挙げることができる。
多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートとしては、より具体的には、トリメチロールプロパンのジ(メタ)アクリレート、グリセリンのジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジグリセリンのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
多価アルコールアルキレンオキサイド付加物のポリ(メタ)アクリレートにおける、原料多価アルコールアルキレンオキサイド付加物としてはトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物、グリセリンアルキレンオキサイド付加物、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物、ジグリセリンアルキレンオキサイド付加物、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物及びジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物等を挙げることができる。
多価アルコールアルキレンオキサイド付加物のポリ(メタ)アクリレートとしては、より具体的には、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、グリセリンアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジグリセリンアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
この場合のアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が挙げられる。
これら化合物の中でも、ペンタエリスリトールジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。
工業的に得られる水酸基含有多官能(メタ)アクリレート中には、水酸基及び1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、水酸基含有単官能(メタ)アクリレート」という〕や水酸基を有しない多官能(メタ)アクリレートを含んでいる。
(メタ)アクリレート混合物は水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを主成分とするものであり、前記した水酸基価及び(メタ)アクリロイル基当量を満たすのであれば水酸基含有単官能(メタ)アクリレートや水酸基を有しない多官能(メタ)アクリレートを含んでいても良い。
水酸基含有単官能(メタ)アクリレートとしては、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジグリセリンモノ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート、グリセリンアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート、ジグリセリンアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
水酸基を有しない多官能(メタ)アクリレートとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、ジグリセリンテトラ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、グリセリンアルキレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のテトラ(メタ)アクリレート、ジグリセリンアルキレンオキサイド付加物のテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のヘキサ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
(メタ)アクリレート混合物の粘度としては、目的に応じて適宜設定すれば良く、2,000〜6,500mPa・sが好ましく、より好ましくは3,000〜6,000mPa・sである。
尚、本発明において粘度とは、25℃においてE型粘度計を用いて測定した値を意味する。
(メタ)アクリレート混合物の好ましい製造方法としては、下記2つの製造方法が挙げられる。
○製法1
下記(a1)と(a2)を混合する方法。
(a1):水酸基価10〜70mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量90〜120mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
(a2):水酸基価80〜200mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
○製法2
5〜8個の水酸基を有するアルコール(以下、「アルコールa1」という)と2〜4個の水酸基を有するアルコール(以下、「アルコールa2」という)の混合物と(メタ)アクリル酸をエステル化するか、又はアルコールa1とa2の混合物をエステル交換反応する製造方法。
1−1.製法1
製法1は、下記(a1)と(a2)を混合する製造方法である。
(a1):水酸基価90〜120mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
(a2):水酸基価80〜200mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
製法1について、(a1)としてジペンタエリスリトールを原料とする水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを使用する場合を例に挙げ説明する。
(メタ)アクリレート混合物の製造方法としては、多価アルコールと(メタ)アクリル酸を反応させ、目的の水酸基価及び(メタ)アクリロイル基当量となるように反応を制御する方法が考えられる。
しかしながら、例えば5価以上の多価アルコールから得られる水酸基含有多官能(メタ)アクリレートは、塗工性や硬化性に優れる比較的粘度が高いものが得られやすく、ジペンタエリスリトールの場合には、粘度が2,000〜10,000mPa・s程度となる。しかしながら、水酸基価を目的の値に調整しようとしても、一分子中に2個以上の水酸基を持つ(メタ)アクリレートは水との親和性が強いために、脱水エステル化反応後の水洗工程で水層に溶出してしまい、目的とする水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの水酸基価の制御が困難となったり、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの収率が低下してしまう場合があった。
そこで、(メタ)アクリレート混合物の水酸基価を調整する目的で、水酸基価が低くかつ(メタ)アクリロイル基当量が大きい化合物〔(a1)〕と、水酸基価が高くかつ(メタ)アクリロイル基当量が低い化合物〔(a2)〕を混合することを着想した。
水酸基価が高くかつ(メタ)アクリロイル基当量が低い化合物〔(a2)〕、例えば、ペンタエリスリトールを原料とする多官能(メタ)アクリレートは、水酸基価が高くとも製造が容易である。
(a1)を構成する水酸基含有多官能(メタ)アクリレートとしては、ジペンタエリスリトールのジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
(a1)としては、ジペンタエリスリトールのジ、トリ、テトラ又はペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。
さらに、(a1)としては、ジペンタエリスリトールを原料とする(メタ)アクリレートであって、水酸基価10〜80mgKOH/gであり、かつ(メタ)アクリロイル基当量90〜120mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレートが好ましい。
(a1)としては、2種以上の化合物を併用することもできる。
(a2)を構成する水酸基含有多官能(メタ)アクリレートとしては、トリメチロールプロパンのジ(メタ)アクリレート、グリセリンのジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジグリセリンのジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンのジ又はトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、グリセリンアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジグリセリンアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
これらの中でも、ペンタエリスリトールのジ又はトリ(メタ)アクリレートが好ましい。
さらに、(a2)としては、ペンタエリスリトールを原料とする(メタ)アクリレートであって、水酸基価80〜170mgKOH/gであり、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレートが好ましい。
(a2)としては、2種以上の化合物を併用することもできる。
製法1は、あらかじめ製造しておいた2種の水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを混合するという簡便な手段により、目的に応じた(メタ)アクリレート混合物を製造することができる。
しかも、(a1)及び(a2)の水酸基価を調整することで、粘度や目的に応じた耐乳化性を得ることができる。
例えば、高粘度の組成物にしたい場合には、水酸基価が高い(a1)と、任意の(a2)を混合すればよい。
又、低粘度の組成物にしたい場合は、水酸基価が低い(a1)を用いればよいが、硬化性が低下するため(a2)を添加することで低粘度かつ高硬化性のアクリレートを得ることができる。
(a1)と(a2)の割合としては、目的とする水酸基価、(メタ)アクリロイル基当量、粘度等に応じて適宜設定すれば良いが、(メタ)アクリレート混合物中に、(a1)40〜98重量%と(a2)の2〜60重量%が好ましく、より好ましくは(a1)60〜95重量%と(a2)の5〜40重量%である。
1−2.製法2
製法2は、アルコールa1とa2の混合物と(メタ)アクリル酸をエステル化するか、又はアルコールa1とa2の混合物をエステル交換反応する製造方法である。
アルコールa1は、5〜8個の水酸基を有するアルコールである。
アルコールa1としては、ジペンタエリスリトール及びジペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物等を挙げられる。
アルコールa2は、2〜4個の水酸基を有するアルコールである。
アルコールa2としては、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物、グリセリンアルキレンオキサイド付加物、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物、ペンタエリスリトールアルキレンオキサイド付加物、ジグリセリンアルキレンオキサイド付加物、ジトリメチロールプロパンアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、ペンタエリスリトールが好ましい。
一般的に、ジペンタエリスリトールはペンタエリスリトールの副生物であるため、市販されているジペンタエリスリトール中には、ペンタエリスリトールが少量含まれており、製品によっては、1〜10重量%程度のペンタエリスリトールが含まれている場合がある。
この様な場合には、市販のペンタエリスリトールをそのまま使用することができる。
アルコールa1及びa2の割合としては、使用アルコール合計量中にアルコールa1の40〜98重量%及びアルコールa2の2〜60重量%が好ましく、より好ましくはアルコールa1の50〜95重量%及びアルコールa2の5〜50重量%である。
製法2は、アルコールa1とa2の混合物と(メタ)アクリル酸をエステル化するか、又はアルコールa1とa2の混合物をエステル交換反応する製造方法である。
以下、エステル化反応及びエステル交換反応について説明する。
1−2−1.エステル化反応
エステル化反応としては、常法に従えば良く、酸触媒の存在下にアルコールa1及びa2及び(メタ)アクリル酸を加熱・攪拌して方法が挙げられる、
(メタ)アクリル酸の使用量は、目的とする(メタ)アクリレートとなるように、アルコールa1及びa2の全水酸基1モルに対して調整される。
酸触媒としては、硫酸等の鉱酸、並びにp−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸及びトリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸等が挙げられる。
酸触媒の使用割合としては、アルコール性水酸基のモル数に対して0.05mol%〜10mol%が好ましい。
エステル化反応は、常法に従い実施すれば良い。
反応温度は、使用する原料及び目的に応じて適宜設定すればよいが、反応時間の短縮と重合防止の観点から65〜140℃が好ましく、75〜120℃がより好ましい。反応温度を65℃以上とすることでエステル化反応を迅速に行い、収率の低下を防止することができ、一方反応温度を140℃以下とすることで、(メタ)アクリル酸又は生成した(メタ)アクリレートの熱重合を防止することができる。
エステル化反応に際しては、エステル化反応で生成する水を有機溶媒と共沸させながら脱水を促進することが好ましい。
好ましい有機溶媒としては、例えばトルエン、ベンゼン及びキシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン及びヘプタン等の脂肪族炭化水素、並びにメチルエチルケトン等のケトン等が挙げられる。
有機溶媒の使用量は、前記アルコールと(メタ)アクリル酸の合計量に対して10〜75重量%となる割合、より好ましくは15〜55重量%となる割合が好ましい。
エステル化反応の進行度は、エステル化反応により生成する水の量、すなわち脱水量を監視したり、反応液中の酸分濃度を分析したり、生成物(メタ)アクリレートの組成を分析し、目的とする組成であるのかを確認して判断する。
1−2−2.エステル交換反応
エステル交換反応は、常法に従えばよく、アルコールa1及びa2、並びにアルキル(メタ)アクリレートを、触媒の存在下に加熱・攪拌する方法等が挙げられる。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、アルキル基の炭素数が8以下のものが好ましく、4以下のものが更に好ましく使用される。
具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、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、オクチル(メタ)アクリレート及び2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
触媒としては、エステル交換反応で通常用されるものであれば良く、例えばチタン系触媒、スズ系触媒及び硫酸等が挙げられる。
触媒の使用割合としては、アルコール性水酸基のモル数に対して0.05mol% 〜20mol%が好ましい。
エステル交換反応では、ラジカル重合性の高いアルキル(メタ)アクリレートを原料に使用することからも、エステル交換反応時の重合を抑制するために重合禁止剤を使用することが好ましい。
又、重合を抑制する他の効果的な方法として、酸素含有気体の雰囲気下で反応したり、酸素含有気体を反応液中に導入しながら反応する方法がある。
エステル交換反応では、原料であるアルキル(メタ)アクリレートを過剰に使用することによって、反応溶媒を使用しないで行うことができる。
しかし、生成アルコールを効率的に系外に除去するため、又は原料や生成物を均一溶解する等の目的で溶媒を使用してもよい。この場合、生成アルコールと共沸可能で、生成物である多官能(メタ)アクリレートを溶解する反応溶媒を使用するのが好ましい。反応溶媒の例としては、ベンゼン、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環族の炭化水素、n−ヘキサン及びn−ヘプタン等の脂肪族炭化水素、並びにメチルエチルエトン及びメチルイソブチルケトン等のケトンが挙げられる。
エステル交換反応は、還流状態で生成アルコールを系外に留去しながら行う方法が好ましい。
反応温度は生成アルコールや原料アルキル(メタ)アクリレート、反応溶媒等に依存するが、生成アルコールの沸点以上に調節するのが好ましい。反応温度は原料であるアルキル(メタ)アクリレートや反応溶媒の選定、圧力の制御(加圧又は減圧)によってある程度は調節できる。好ましい反応温度は60〜160℃であり、80〜150℃が更に好ましい。反応温度が60℃未満では反応速度が遅く、160℃を越えると着色やゲル化が起こりやすい。
2.硬化型組成物
本発明の(メタ)アクリレート混合物は、硬化型組成物の原料として好ましく使用することができる。
硬化型組成物は、活性エネルギー線硬化型組成物として好ましく使用することができる。
硬化型組成物は、種々の用途に使用することができ、被覆材として好ましく、具体的にはインキ及びコーティング材が挙げられる。本発明の組成物は、硬化性及び耐乳化性に優れるため、特にインキ用途に好ましく使用できるものである。
硬化型組成物においては、(メタ)アクリレート混合物に加え、必要に応じて活性エネルギー線硬化型組成物として使用される種々の成分や、コーティング材及びインキ等で使用される種々の成分を配合することができる。
具体的には、前記した(メタ)アクリレート混合物を構成する水酸基含有多官能(メタ)アクリレート、前記した水酸基含有多官能(メタ)アクリレート以外のラジカル重合性化合物(B)〔以下、(B)成分という〕、光ラジカル重合開始剤(C)〔以下、(C)成分という〕、重合禁止剤、着色剤、分散剤及び界面活性剤等が挙げられる。
前記した(メタ)アクリレート混合物を構成する水酸基含有多官能(メタ)アクリレートとは、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを単独で別途配合することを意味する。但し、硬化型組成物においても、水酸基価35〜80mgKOH/gであることが好ましいため、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを単独で別途配合する場合には、組成物がこの範囲を満たす様配合することが好ましい。
以下、それぞれの成分について説明する。
2−1.(B)成分
(B)成分のラジカル重合性化合物としては、水酸基含有多官能(メタ)アクリレート以外で分子中に少なくとも一個のラジカル重合性基を有する化合物であれば種々の化合物が使用できる。
(B)成分の具体例としては、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド及びN−メトキシブチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリロイル基を有する化合物;N−ビニルピロリドン等のビニル基を有する化合物;フマル酸モノブチルエステル及びマレイン酸モノブチルエステル等の不飽和ジカルボン酸のモノアルキルエステル;並びに無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物等が挙げられる。
(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリロイル基を1個有する化合物〔以下、単官能(メタ)アクリレートという〕及び(メタ)アクリロイル基を2個以上有する化合物〔以下、多官能(メタ)アクリレートという〕のいずれも使用することができる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、N−アクリロイルモルホリン及びテトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の複素環含有(メタ)アクリレート;2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及び2−ヒドロキシプロピル(メタ)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;フェノールのエチレンオキサイド付加物等のフェノールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート;ノニルフェノール等のアルキルフェノールのエチレンオキサイド付加物等のアルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート;並びに2−エチルヘキサノールのエチレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート等の脂肪族アルコールのアルキレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート類等を挙げることができる。
上記のアルキルとは、分岐があっても良い低級アルキル基であり、具体的には、エチル及びプロピル等のような炭素数1〜6のものである。又、上記のアルキレンとは、分岐があっても良い低級アルキル基であり、具体的には、エチレン及びプロピレン等のような炭素数1〜6のものである。又、上記のアルキレンオキサイドとは、エチレン及びプロピレンのような分枝があっても良い低級アルキレンよりなるもの等を挙げることができる。
多官能(メタ)アクリレートとしては、前記した水酸基含有多官能(メタ)アクリレート以外の化合物が挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールのジ(メタ)アクリレート及びノナンジオールのジ(メタ)アクリレート等のジオールのジ(メタ)アクリレート;エチレンオキサイド変性ビスフェノールFのジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート及びプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート等のアルキレンオキサイド変性ビスフェノール型ジオールのジ(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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート及びトリメチロールプロパン(メタ)アクリル酸安息香酸エステル等のポリオールと(メタ)アクリル酸及びこれ以外のカルボン酸とのエステル;ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート等の脂環式ジオールのジ(メタ)アクリレート;並びにエチレンオキサイド変性イソシアヌル酸のジ(メタ)アクリレート及びエチレンオキサイド変性イソシアヌル酸のトリ(メタ)アクリレート等のアルキレンオキサイド変性イソシアヌル酸のポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートとしては、オリゴマーを使用することもできる。
オリゴマーの具体例としては、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート及びエポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリオールと有機ポリイソシアネート反応物に対して、さらにヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを反応させた反応物等が挙げられる。
ここで、ポリオールとしては、低分子量ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール等がある。低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール及び3−メチル−1,5−ペンタンジオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、これら低分子量ポリオール又は/及びポリエーテルポリオールと、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びテレフタル酸等の二塩基酸又はその無水物等の酸成分との反応物が挙げられる。ポリカーボネートポリオールとしては、1,6−ヘキサンジオールのポリカーボネートジオール等が挙げられる。
有機ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及び2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリエステルポリオールと(メタ)アクリル酸との脱水縮合物が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール及びトリメチロールプロパン等の低分子量ポリオール、並びにこれらのアルキレンオキシド付加物等のポリオールと、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びテレフタル酸等の二塩基酸又はその無水物等の酸成分とからの反応物等が挙げられる。
エポキシアクリレートは、エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を付加反応させたもので、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレート、フェノール又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の(メタ)アクリ酸付加物;ビスフェノールAジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ポリエーテルのジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付物等が挙げられる。
(B)成分としては、これらの化合物を2種以上併用することもできる。
(B)成分の配合割合としては、組成物中に0〜80重量%が好ましく、より好ましくは3〜70重量%である。
2−2.(C)成分
硬化型組成物を活性エネルギー線硬化型組成物として使用する場合、(C)成分を配合することが好ましい。
(C)成分の光ラジカル重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギーにより開始種を発生することが出来ればよく、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(C)成分の具体例としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルメタン−1−オン、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、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、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)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン、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、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,4−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、1,2−オキタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル],1−(O−アセチルオキシム)]及び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等が挙げられる。
これら(C)成分は、2種以上を併用しても良い。
混合物は市販されており、例えばベンゾフェノンと1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンの混合物〔(株)チバ製イルガキュア−500〕、
2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンと1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンの混合物〔イルガキュア−1000〕、
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と2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンの混合物〔イルガキュア−1700〕、
ビス(2,6−ジメトロキベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドと1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンの混合物〔イルガキュア−1800〕
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と1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンの混合物〔イルガキュア−1850〕
等がある
又、本発明の組成物は、紫外から近赤外の光に対して吸収を持つ増感剤を使用することにより、紫外から近赤外領域にかけての光に対する活性を高め、極めて高感度な組成物とすることも可能である。
増感剤としては、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体等を挙げることができる。その他、紫外から近赤外領域にかけての光に対して吸収を示す色素や増感剤が挙げられる。
具体的には、ベンゾフェノン誘導体としては、ベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4,4’−ジメチルベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン及び4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等を挙げることができ、チオキサントン誘導体としては、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサント、2,4−ジクロロチオキサントン及び2−イソプロピルチオキサントン等を挙げることができ、クマリン誘導体としては、クマリン1、クマリン338及びクマリン102等を挙げることができる。
増感剤は、2種以上併用することもできる。
(C)成分及び増感剤の好ましい割合は、組成物中に25重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1〜20重量%である。
2−3.重合禁止剤
本発明の組成物には、保存時の重合防止の目的で重合禁止剤を添加することができる。
重合禁止剤としては、フェノール類、ニトロソアミン類等を挙げることができる。その他、ラジカル捕捉剤が挙げられ、これらは必要に応じて任意の比率で二種以上用いても構わない。具体的には、フェノール類として、ハイドロキノン、メトキシキノン、ジブチルヒドロキシトルエン等を挙げることができ、ニトロソアミン類としては、等を挙げることができるが、これに限定されるものではない。
2−4.着色剤
着色剤としては、耐候性に優れ、色再現性に富んだ顔料及び油溶性染料が好ましく、溶解性染料等の公知の着色剤から任意に選択して使用することができる。
顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム等の無彩色の顔料又は有彩色の有機顔料が挙げられる。
カーボンブラックの具体例としては、MA7、MA8、MA11、MA77、MA100、MA100R、MA100S、MA220、MA230(三菱化学社)、Special Black350、Special Black250、Special Black100、Special Black550、Special Black5、Special Black4、Special Black4A、Special Black6(デグサ社)等が挙げられる。
酸化チタンの具体例としては、チタニックスJR−301、チタニックスJR−403、チタニックスJR−405、チタニックスJR−600A、チタニックスJR−605、チタニックスJR−600E、チタニックスJR−603、チタニックスJR−805、チタニックスJR−806、チタニックスJR−701、チタニックスJR−800、チタニックスJR−808(テイカ社)、タイピュアR−900、タイピュアR−902、タイピュアR−960、タイピュアR−706、タイピュアR−931(デュポン社)等が挙げられる。
有機顔料の具体例としては、トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザエロー、ベンジジンエロー、ピラゾロンレッド等の不溶性アゾ顔料、リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド2B等の溶性アゾ顔料、アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーン等の建染染料からの誘導体、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系有機顔料、キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ等のキナクリドン系有機顔料、ペリレンレッド、ペリレンスカーレット等のペリレン系有機顔料、イソインドリノンエロー、イソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系有機顔料、ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジ等のピランスロン系有機顔料、チオインジゴ系有機顔料、縮合アゾ系有機顔料、ベンズイミダゾロン系有機顔料、キノフタロンエロー等のキノフタロン系有機顔料、イソインドリンエロー等のイソインドリン系有機顔料、その他の顔料として、フラバンスロンエロー、アシルアミドエロー、ニッケルアゾエロー、銅アゾメチンエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレット等の各種顔料が挙げられる。
有機顔料をカラーインデックス(C.I.)ナンバーで例示すると、C.I.ピグメントエロー12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、109、110、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185、C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、C.I.ピグメントレッド9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、177、180、192、202、206、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、37、40、50、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64、C.I.ピグメントグリーン7、36、C.I.ピグメントブラウン23、25、26等が挙げられる。
油溶性染料としては、水に実質的に不溶で、具体的には、25℃での水への溶解度(水100gに溶解できる染料の重量)が1g以下であり、好ましくは0.5g以下、より好ましくは0.1gであるものを指す。したがって油溶性染料とは、いわゆる水に不溶性の顔料や油溶性色素を意味し、これらの中でも油溶性色素が好ましい。
着色剤の割合としては、十分な濃度及び十分な耐光性を得るために、組成物中に1〜30重量%が好ましい。
2−5.顔料分散剤
又、本発明の組成物には、顔料の分散性及びインクの保存安定性を向上させるために顔料分散剤を添加することが好ましい。
顔料分散剤としては、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアミドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアミドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート等を用いることができる。
具体的には、Anti−Terra−U、Anti−Trra−203/204、DisperBYK−101、102、103、106、107、110、111、130、161、162、163、164、165、166、167、168、170、171、174、182、400、Bykumen(BYKケミー社)、EFKA745、4010、40046、4080、5010、5207、5244、6745、6750、7414、7462、7500、7570、7575、7580(エフカアディティブ社)、ディスパロンKS−860、873SN、874、#2150、#7004(楠本化成社)、ソルスパーズ5000、13940、17000、24000GR、32000、33000、39000、41000、53000(アビシア社)等が挙げられる。
顔料分散剤の添加割合は、使用する顔料の種類及び割合に応じて適宜設定すれば良く、組成物中に0.01〜10重量%が好ましい。
2−6.界面活性剤
又、本発明の組成物は、基材への濡れ性を向上させるために界面活性剤を添加することが好ましい。
界面活性剤の具体例としては、BYK-300、301、302、306、307、310、315、320、322、323、325、330、331、333、337、340、341、344、345、346、347、348、349、350、352、354、355、356、358N、361N、380、380N、392、394、UV3500、UV3510、UV3570、SILCLEAN3700、DYNDYNWET800(BYKケミー社)、Tegorad−2100、2200N、2250、2500、2700(エボニック社)等が挙げられる。これら界面活性剤は、一種又は必要に応じて二種以上用いてもよい。
界面活性剤の添加割合は、使用する成分により適宜設定すれば良いが、組成物中に0.0001〜1重量%が好ましい。
2−7.その他
本発明の組成物には、前記以外にも、さらに重合を促進する目的で、アミン、チオール及びジスルフィド等に代表される重合促進剤を添加することができる。又、その他成分としては、連鎖移動剤、充填剤、密着性付与剤、安定剤及び架橋剤等も目的に応じて配合することができる。
3.使用方法
本発明の組成物は、種々の用途に使用することができ、被覆材として好ましく、具体的にはインキ及びコーティング材が挙げられる。本発明の組成物は、硬化性及び耐乳化性に優れるため、特にインキ用途に好ましく使用できるものである。
本発明の組成物は、活性エネルギー線硬化型組成物として好ましく使用することができる。以下、活性エネルギー線硬化型組成物としての好ましい使用方法、より好ましくはインキ用活性エネルギー線硬化型組成物の使用方法について説明する。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の使用方法としては常法に従えば良く、通常の印刷方法又は塗布方法に従い、基材上に印刷した後、活性エネルギー線を照射して硬化させる方法等が挙げられる。
本発明の組成物を適用する基材としては、セルロースを主成分とした普通紙;ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート及びポリイミド等のプラスチックフィルム又はシート;これらプラスチックで処理した紙;金属;並びに木材及び合成木材等が挙げられる。
本発明の組成物は、特に紙及びプラスチックフィルムに対して好適に用いられる。
基材に組成物を塗布又は印刷する方法としては、常法に従えば良く、オフセット、グラビアオフセット、グラビア、スクリーン及びインクジェット等が挙げられる。
基材に印刷した組成物に照射する活性エネルギー線としては、組成物中の開始種を発生させることができる活性エネルギー線であれば特に制限はなく、広くα線、γ線、X線、紫外線(UV)、可視光線及び電子線(EB)等が挙げられる。これらの中でも、硬化感度に優れ及び装置の入手が容易である点で、紫外線及び電子線が好ましく、特に紫外線が好ましい。
硬化手段が紫外線である場合には、硬化を促進させるために前記した(C)成分や増感剤を配合する。硬化手段が電子線やγ線のような電離性放射線の場合には、(C)成分及び増感剤を配合する必要は必ずしもない。
紫外線により硬化させる場合には、通常使用される装置を使用でき、例えば、低圧ないし高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、無電極放電ランプ、LED及びカーボン・アーク灯等が挙げられる。
電子線により硬化させる場合には、コックロフトワルトシン型、バンデグラフ型又は共振変圧器型等を使用することができ、通常は好ましくは50〜1000keV、より好ましくは100〜300keVのエネルギーを持つ電子線が用いられる。
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。尚、以下の各例において、「部」は重量部を意味し、「%」は重量%を意味する。
1.活性エネルギー線硬化型組成物の製造
水酸基含有多官能(メタ)アクリレートとして、下記化合物を使用した。
・M−402;ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレート混合物〔東亞合成(株)製アロニックスM−402、水酸基価30mgKOH/g、アクリロイル基当量100mgKOH/g〕
・M−306:ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレート混合物〔東亞合成(株)製アロニックスM−306、水酸基価160mgKOH/g、アクリロイル基当量102mgKOH/g〕
・M−401B:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレート混合物〔東亞合成(株)製アロニックスM−401B、水酸基価3mgKOH/g、アクリロイル基当量97mgKOH/g〕
1)実施例1〜同3
(a1)及び(a2)として、それぞれ前記M−402及びM−306を使用し、表1に示す割合で撹拌混合して、アクリレート混合物を得た。
得られたアクリレート混合物について、水酸基価、アクリル基当量及び粘度を下記した方法に従い測定した。それらの結果を表1に示す。
・水酸基価:JIS K0070−1992に従い測定した。
・アクリロイル基当量:アクリレート混合物の液体クロマトグラフィー〔溶離液;リン酸水−メタノール混合液、検出器;210nmの紫外線(UV)〕を測定し、アクリロイル基数が異なる各(メタ)アクリレート成分の面積比から組成を見積もり、その結果から計算により求めた。
・粘度:25℃においてE型粘度計を用いて測定した。
得られたアクリレート混合物100部に対して、光重合開始剤として2部の1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(BASF社製 Irgacure184。以下、「Irg184」という)を添加・混合し、活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。
2)比較例1
水酸基含有多官能アクリレートとしてM−401Bのみを使用した。
M−401Bの100部に対して、Irg184の2部を添加・混合し、活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。
3)比較例2
水酸基含有多官能アクリレートとしてM−306のみを使用した。
M−306の100部に対して、Irg184の2部を添加・混合し、活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。
Figure 2015042715
2.評価方法
1)硬化性
得られた組成物をボンデライト鋼板に膜厚10μmとなるよう塗工した。紫外線照射は、アイグラフィックス(株)製紫外線照射機(高圧水銀ランプ)を使用し、ランプ高さを24cm、コンベア速度17m/分で照射した。
1パス当りの照射エネルギーは、EIT社製のUV POWER PUCKのUV−A領域で、100mJ/cm2であった。又、ピーク照度はUV−A領域で220mW/cm2であった。
硬化膜を触指によりタックがなくなるまでのパス数、及び硬化に要する照射エネルギー量で硬化性を評価した。パス数が少ないものほど硬化性が良好であることを意味する。
2)耐乳化性
得られた組成物の各3.3g、パラキシレン6.6g、純水9.9gを試験管に入れた。
試験管上部をゴム栓でふさぎ、30秒かけて上下を反転させて10往復した後に静置した。
耐乳化性の判定は、静置してから有機層と水層が分離するのに要した時間と、両層が分離した時点での有機層と水層の透明度を目視で評価し、以下の◎、○、△及び×で判定した。
◎:透明
○:やや濁りがある。
△:濁りがあるが、試験管を通しても向こう側が見通せる。
×:白濁し、試験管の向こう側が全く見通せない。
Figure 2015042715
実施例1〜同3の組成物は、硬化性及び耐乳化性のいずれも優れるものであり、インキ用途に有用である。
一方、アクリレート混合物の水酸基価が本発明の下限に満たない比較例1の組成物は、耐乳化性は良好であるものの、硬化性が不十分なものであった。即ち、比較例1の組成物はパス数3(300mJ/cm2)であり、これに対して、実施例1の組成物はパス数2(200mJ/cm2)であり、実施例1の組成物の方が、比較例1の組成物に対して生産性が1.5倍となる。
又、アクリレート混合物の水酸基価が本発明の上限を超える比較例2の組成物は、硬化性は良好であるものの、耐乳化性が不十分であった。
本発明の(メタ)アクリレート混合物、及びこれを含む硬化型組成物は、種々の用途に使用することができ、被覆材として好ましく、具体的にはインキ及びコーティング材が挙げられる。さらに、本発明の組成物は、硬化性及び耐乳化性に優れるため、特にインキ用途に好ましく使用できるものである。

Claims (12)

  1. 水酸基と2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下、「水酸基含有多官能(メタ)アクリレート」という〕を含む混合物であって、
    水酸基価35〜80mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量97〜130mgKOH/gである
    (メタ)アクリレート混合物。
  2. (メタ)アクリレート混合物が、下記(a1)と(a2)の混合物である請求項1記載の(メタ)アクリレート混合物。
    (a1):水酸基価10〜70mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量90〜120mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
    (a2):水酸基価80〜200mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
  3. 前記(a1)が、ジペンタエリスリトールを原料とする(メタ)アクリレートであって、水酸基価10〜80mgKOH/gであり、かつ(メタ)アクリロイル基当量90〜120mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレートであり、
    前記(a2)が、ペンタエリスリトールを原料とする(メタ)アクリレートであって、水酸基価80〜170mgKOH/gであり、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレートである
    請求項2記載の(メタ)アクリレート混合物。
  4. 前記(a1)の40〜98重量%と前記(a2)の2〜60重量%を含む請求項2又は請求項3に記載の(メタ)アクリレート混合物。
  5. 粘度が2,000〜6,500である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート混合物。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート混合物を含む硬化型組成物。
  7. 請求項6に記載の組成物を含むインキ用硬化型組成物。
  8. 請求項6に記載の組成物を含む活性エネルギー線硬化型組成物。
  9. さらに、光重合開始剤を含む請求項8記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  10. 請求項8又は請求項9に記載の組成物を含むインキ用活性エネルギー線硬化型組成物。
  11. 水酸基含有多官能(メタ)アクリレートを含み、水酸基価35〜80mgKOH/g、かつ(メタ)アクリロイル基当量97〜130mgKOH/gである(メタ)アクリレート混合物の製造方法であって、
    下記(a1)及び(a2)を混合する
    (メタ)アクリレート混合物の製造方法。
    (a1):ジペンタエリスリトールを原料とする(メタ)アクリレートであって、水酸基価10〜80mgKOH/gであり、かつ(メタ)アクリロイル基当量90〜120mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート、
    (a2):ペンタエリスリトールを原料とする(メタ)アクリレートであって、水酸基価80〜170mgKOH/gであり、かつ(メタ)アクリロイル基当量100〜190mgKOH/gである水酸基含有多官能(メタ)アクリレート
  12. 前記(a1)の40〜98重量部と前記(a2)の2〜60重量部を混合する請求項11に記載の(メタ)アクリレート混合物の製造方法。
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