JP2018095764A - 感光性用組成物、加飾シート、および成型加工品 - Google Patents

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純平 早川
宗大 和田
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宗大 和田
石井 崇裕
Takahiro Ishii
崇裕 石井
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Abstract

【課題】本発明は、加飾シートに求められる成型性とコート層表面の汚れ付着が起こりにくく、また付着した汚れを容易に除去出来る防汚性とを併せ持つ保護層を形成することが可能な感光性組成物の提供を目的とする。【解決手段】上記課題は、フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)と、を含む感光性組成物により解決できる。また、基材上に、前記組成物から形成された硬化膜を有する加飾シート、前記加飾シートから形成された成型加工品、および、フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)とを含んでなる感光性組成物を基材に塗布する第一の工程と、活性エネルギー線を照射することにより硬化する第二の工程と、成型加工する第三の工程、とを含む成形加工品の製造方法により解決できる。【選択図】なし

Description

本発明は、加飾シート用の組成物、加飾シート、および成型加工品に関する。
従来、スマートフォンなどの携帯電話、モバイルパソコンを含むノート型パソコンなどの電子機器や、自動車用の内外装部品、建材など様々な分野で用いられているプラスチック筐体の表面には、印刷や塗装などの加工により高い意匠性(デザイン、質感、見栄えなどの高級感)などが付与(加飾)されている。また、このような加飾体や柔らかいプラスチックそのものを保護する目的で、さらに保護層(ハードコート層)が設けられている場合が多い。
近年、このようなプラスチックを加飾するための製造において、環境負荷低減、生産性やコスト、複雑化する製品形状に対応するため、従来の筐体に直接する方法からフィルムやシートの貼合・転写加飾技術への置き換えが進んでいる。すなわち、前述した意匠性を出すための絵柄層や保護のためのハードコート層などを積層した加飾シートをプラスチック等の基材に接合させることが行われている。従来の加飾シートは、シート基材の上に単層または多層を積層させ構成される場合があるが、最終的な成型加工後の最外層が保護層(ハードコート層)であるように構成されている。
このようなフィルムやシート状基材に保護層を設けた加飾シートは、真空成型、圧空成型、メンブレンプレス成型、インモールド成型、インサートモールド成型、オーバーレイ真空成型などの様々な方法で成型加工される。いずれも被加飾体(プラスチック筐体)の形状や金型の形状などに合わせて加飾シートが延伸や屈曲される。
成型工程では、一般的に数十度〜数百度の熱がシートに加えられる。主な理由としては、工程上必要な加飾シートと被加飾体(プラスチック筐体)との熱による接合のためや、加温により加飾シートの延伸性を高めるのが目的である。しかし、ハードコート層が十分に柔軟性・伸張性を有していない場合、白化や傷、割れ、剥離などが発生してしまい、意匠性を大きく損なう(成型性が悪い)ため望ましくない。(特許文献1)
フィルムやシート状基材にハードコート層を形成する方法で一般的に用いられる方法として、例えば特許文献2に記載の発明は、多官能光架橋性単量体を含む感光性コーティング組成物をフィルム上に成膜し、活性エネルギー線の照射による光硬化により架橋密度の高いハードコート層を形成している。しかし、このような架橋膜は、硬く脆くなるため柔軟性や伸張性に乏しく、加飾シートの成型工程における屈曲・伸張などの加工に対応することは難しい。一方で、成型性を上げるために架橋膜を柔らかくしてしまうと、ハードコート性が失われてしまうため、ハードコート性と成形性の両立が課題であった。
この課題に対して、加飾シートや成型加工品の製造工程を工夫することも行われている。例えば特許文献3には、感光性組成物を活性エネルギー線で半硬化させることにより成型に必要な伸張性を担保し、成型後にさらに活性エネルギー線を照射することによりハードコート層を得る方法が提案されているが、半硬化状態を得るための光照射条件のコントロールが難しくUV照射機やランプの違いが大きく影響したり、後光架橋に必要な活性エネルギー線照射装置を加工業者へ負担させるなどのデメリットが大きい。また、特許文献4には、感光性組成物に熱架橋可能な組成物を併用することにより、成型後の後加工として熱架橋を実施することでハードコート性を上げることが提案されているが、十分なハードコート性を得るために長時間の熱架橋時間が必要であり、また熱架橋に必要な加熱装置を加工業者へ負担させるなどのデメリットが大きい。
また、耐汚染性と三次元成形性に優れた活性エネルギー線硬化性組成物(例えば特許文献5)などの提案がなされている。しかしこれらの塗料から得られる硬化膜は成形後の塗膜表面に対する防汚性が不十分である。
特許第5704929号 特許第580222号 特開2015−54886号公報 特許第5389904号 特許第5882756号
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、ハードコート性と成型性を両立し、且つ、防汚性を併せ持つ保護層を得るための新規な感光性組成物の提供を目的とする。さらには成型加工の後に、光硬化等の工程を必要としない加飾シートを得るための感光性組成物の提供を目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、感光性組成物中にフリル基を含む化合物と、特定の活性エネルギー線硬化性樹脂と開始剤とを含むことで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)とを含む感光性組成物であって、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)が、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)およびエポキシ基を含む(メタ)アクリレート(b−2)を含む単量体の共重合体と、α、β―不飽和カルボン酸との反応物であることを特徴とする感光性組成物に関する。
また、本発明は、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)が、一般式(1)で表されるポリシロキサンモノ(メタ)アクリレートである前記感光性組成物に関する。
一般式(1)
(式中、Rは水素原子、またはメチル基であり、R〜Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、水酸基、アルコキシ基、または水素原子であり、Lは、置換または無置換の、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、シクロアルキレン基、またはアリーレン基であり、nは1〜300の整数である。)
また、本発明は、フリル基を含む化合物(A)が、水酸基を有することを特徴とする前記感光性組成物に関する。
また、本発明は、フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を有する単量体(а−1)を含む単量体(a)の共重合体(A−1)であることを特徴とする、前記感光性組成物に関する。
また、本発明は、前記共重合体(A−1)の重量平均分子量が、1000〜500000であることを特徴とする前記感光性組成物に関する。
また、本発明は、前記単量体(а−1)が、フルフリルメタクリレートであることを特徴とする前記感光性組成物に関する。
また、本発明は、更に、重合性化合物(D)(ただし前記(B)である場合を除く)を含む、前記感光性組成物に関する。
また、本発明は、加飾シート用である、前記感光性組成物に関する。
また、本発明は、基材上に、前記感光性組成物から形成された硬化膜を有する加飾シートに関する。
また、本発明は、前記加飾シートから形成された成型加工品に関する。
また、本発明は、フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)とを含んでなる感光性組成物を基材に塗布する第一の工程と、活性エネルギー線を照射することにより硬化する第二の工程と、成型加工する第三の工程、とを含む成形加工品の製造方法に関する。
本発明の感光性組成物により、ハードコート性と成型性を両立し、且つ、防汚性を併せ持つ保護層を提供できた。また、成型加工の後に、光硬化等の工程を必要としない加飾シート、成型加工品を提供できた。
以下に、本発明について詳細に説明する。なお、本発明において(メタ)アクリレートとはアクリレートおよび/またはメタクリレートを意味し、(メタ)アウリル酸とはアクリル酸および/またはメタクリル酸を意味する。また、フリル基とはフランおよびその置換基から一つの水素原子を除いた基を意味する。
また、本明細書において成形性とは、成型加工により白化や傷、割れ、剥離などの意匠性を大きく損なう問題が発生しないことを意味する。併せて、防汚性とは特に成形後に、物品表面の汚れの付着を防止し、また、付着した場合であっても容易に除去できる性能を意味する。
<感光性組成物>
本発明の感光性組成物は、フリル基を含む化合物(A)と、と、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)とエポキシ基を含む(メタ)アクリレート(b−2)との共重合体と、α、β―不飽和カルボン酸との反応物である活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)を必須成分として含む。
<フリル基を含む化合物(A)>
フリル基を含む化合物(A)は、分子中に少なくとも一つ以上のフリル基を含む化合物であり、低分子化合物、高分子化合物であっても良い。
フリル基を含む化合物(A)は、感光性組成物の成形性などの観点から、感光性組成物の固形分の合計100重量部中、1〜99重量部の量で用いることが好ましい。
低分子化合物としては、フリル基を含む単量体や、フリル基を含む(多価)アルコール化合物、(多価)イソシアネートとフリル基を含む(多価)アルコールを反応させて得られる化合物、(多価)イソシアネートとフリル基を含むアミンを反応させて得られる化合物、グリシジル(メタ)アクリレートとフリル基を含むアルコールまたはアミンを反応させて得られる化合物等を挙げることができ、具体的には、フルフリル(メタ)アクリレート、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールと2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールとジフェニルメタンジイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールとヘキサメチレンジイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールとトルエンジイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールとイソホロンジイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールと3量化ヘキサメチレンジイソシアネート、フルフリルアルコールと3量化トルエンジイソシアネートの反応物、フルフリルアミンと2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリルアミンとジフェニルメタンジイソシアネートの反応物、フルフリルアミンとヘキサメチレンジイソシアネートの反応物、フルフリルアミンとトルエンジイソシアネートの反応物、フルフリルアミンとイソホロンジイソシアネートの反応物、フルフリルアミンと3量化ヘキサメチレンジイソシアネート、フルフリルアミンと3量化トルエンジイソシアネートの反応物、グリシジルメタクリレートとフルフリルアミンの反応物、グリシジルメタクリレートと2−フランカルボン酸の反応物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらは単独でも使用してよく、混合物を使用することもできる。
フリル基を含む化合物(A)は、感光性組成物の成形性などの観点から、高分子化合物であることが好ましい。
高分子化合物としては、重量平均分子量(ポリスチレン換算)が1000以上の重合体が好ましく、フリル基を有する、ポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリエーテル、無水マレイン酸を含む共重合体、エポキシ樹脂を挙げることができ、これらは単独で使用してもよく、混合物を使用することもできる。高分子は直鎖、分岐、星状などいずれの形状でもよく、また、熱可塑性、熱硬化性のいずれでもよい。また、フリル基を含む化合物(A)中に、光重合性官能基をさらに含んでいても良い。
また、本発明のフリル基を含む化合物(A)として、特開1994−271558、特開1994−293830、特開1996−239421、特開1998−508655、特開2000−001529、特開2003−183348、特開2006−193628、特開2007−186684、特開2010−265377、特開2011−170069などに記載されている公知の化合物も用いることができる。
より高度な成型性などの観点から、本発明のフリル基を含む高分子化合物(A)の重量平均分子量(ポリスチレン換算)は、10000以上のものが好ましく、50000〜500000がより好ましく、100000〜500000のものが特に好ましい。
本明細書において重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定されたポリスチレン換算分子量を示す。
フリル基を含む高分子化合物の中でも、合成原料の入手性と種類の豊富さによる設計の幅などの観点から、アクリル共重合体(A−1)が好ましい。
フリル基を含む高分子化合物としては、フリル基を有する単量体(а−1)を含む単量体(a)の共重合体(A−1)や、イソシアネート基、グリシジル基、または無水物基などの活性な反応性置換基を有する高分子化合物と、アルコールやアミンなど活性水素基を有するフリル化合物との反応物などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
フリル基を容易に導入できる点、フリル基の導入量の制御が容易である点から、フリル基を含む単量体(a−1)を含む単量体の共重合体(A−1)が好ましく、フリル基を含む単量体(a−1)と、フリル基を含まない単量体(a−2)との重合体がより好ましい。さらに重合方法としては、分子量や共重合組成の制御により感光性組成物および加飾シート用組成物に求められる特性の制御が容易な点から、ラジカル重合であることが好ましい。
フリル基を含む単量体(a−1)としては、少なくとも一つのフリル基を有するエチレン性不飽和基単量体であればよく、具体的には、フルフリルアルコールと2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールと2−メタクロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリルアミンと2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリルアミンと2−メタクロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリルアルコールとグリシジルメタクリレートの反応物、フルフリルアミンとグリシジルメタクリレートの反応物、2−フランカルボン酸とグリシジルメタクリレートの反応物、コハク酸変性フルフリルアルコールとグリシジルメタクリレートの反応物、コハク酸変性フルフリルアミンとグリシジルメタクリレートの反応物、カプロラクトン変性フルフリルアルコールとグリシジルメタクリレートの反応物、カプロラクトン変性フルフリルアミンとグリシジルメタクリレートの反応物、カプロラクトン変性フルフリルアルコールと2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、カプロラクトン変性フルフリルアミンと2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、カプロラクトン変性フルフリルアルコールと2−メタクロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、カプロラクトン変性フルフリルアミンと2−メタクロイルオキシエチルイソシアネートの反応物、フルフリル(メタ)アクリレート等のフリル基を有する(メタ)アクリレート、ビニルフルフリルエーテル、アリルフルフリルエーテルなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。好ましくはフリル基を有する(メタ)アクリレートである。
特に、単量体純度が高く重合時の悪影響(分子量制御、ゲル化、着色など)が少なく、安定に高分子化合物を合成ができる点から、フルフリルメタクリレートが好ましい。
フリル基を含む単量体(a−1)は、重合に用いる単量体の全量100重量%中、任意の量を用いることができるか、好ましくは10〜90重量%、より好ましくは25〜75重量%である。
フリル基を含まない単量体(a−2)としては、フリル基を含む単量体(a−1)と共重合可能なエチレン性不飽和基を有する単量体であり、1分子中に1個のエチレン性不飽和基、具体的には、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基などを有する化合物が含まれる。
フリル基を含まない単量体(a−2)として具体的には、(メタ)アクリル酸、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、β―カルボキシエチルアクリレート等のカルボン酸含有(メタ)アクリレート類;
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、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、又はアダマンチル(メタ)アクリレート等の直鎖又は分岐アルキル(メタ)アクリレート類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャリブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、又はイソボルニル(メタ)アクリレート等の環状アルキル(メタ)アクリレート類;
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、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピル、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシビニルベンゼン、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレ
ートまたはこれらモノマーのカプロラクトン付加物(不可モル数は1〜5)等のヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレート類;
(2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H−ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、2,6−ジブロモ−4−ブチルフェニル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノール3EO付加(メタ)アクリレート、又はパーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のフルオロアルキル(メタ)アクリレート類;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、又は3−メチル−3−オキセタニル(メタ)アクリレート等の複素環を有する(メタ)アクリレート類;
ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、又はノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族環を有する(メタ)アクリレート類;
2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール#400(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(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、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノ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、クレジルポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸−2−(ビニロキシエトキシ)エチル、p−ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(メタ)アクリロイルオキシエチルエステル、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(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モノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、n − ブトキシエチル(メタ)アクリレート、又は2 − エトキシエチル(
メタ)アクリレート等のエーテル基を有する(メタ)アクリレート類;
3−(アクリロイルオキシメチル)3−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)3−メチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)3−エチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)3−エチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)3−ブチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)3−ブチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)3−ヘキシルオキセタン及び3−(メタクリロイルオキシメチル)3−ヘキシルオキセタン等のオキセタニル基を有する(メタ)アクリレート類;
スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−t−ブトキシスチレン、p−t−ブトキシカルボニルスチレン、p−t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸ビニル、又は(メタ)アクリル酸アリル等のビニル類;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、トリメチルシロキシエチル(メタ)アクリレート、ジフェニル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチルホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、カプロラクトン変性−2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−ヒドロキシ−1−(メタ)アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、又は(メタ)アクリロイルモルホリン等のN置換型(メタ)アクリルアミド類;
(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類;
エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、又はイソブチルビニルエーテル等のエーテル基を有するビニルエーテル類;
2−イソシアネートエチルメタクリレート、2−イソシアネートエチルアクリレート、4−イソシアネートブチルメタクリレート、4−イソシアネートブチルアクリレート等のイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート類;
等が挙げられる。
その他の重合性単量体としては、酢酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバル酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
また、ポリシロキサン(メタ)アクリレート類を含んでいても良い。
フリル基を含まない単量体(a−2)は、フリル基を含む単量体(a−1)との共重合時の合成安定性の観点から、(メタ)アクリレート化合物がより好ましい。
さらに、自動車用途、特に内装部品用途などに求められる薬品耐性を向上させるために、単量体(a−2)として極性基を有する単量体を用いることが好ましい。極性基としては水酸基が好ましく、具体的には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、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピル、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
フリル基を含まない単量体(a−2)は、ただ1種のみを用いても、任意の比率で2種以上を使用しても構わない。
フリル基を含む単量体(a−1)とフリル基を含まない単量体(a−2)の共重合については、公知の方法で行うことができる。すなわち、単量体を任意で重合開始剤と混合して加熱することで高分子化合物を得ることができる。
重合温度については、用いる重合開始剤の種類や溶媒の沸点に応じて適宜調整することが望ましいが、20℃〜150℃が好ましく、40℃〜120℃がより好ましい。
重合を行う環境については、着色低減や重合開始剤の失活などを防ぐ目的で、不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましく、入手の容易さ、コストなどの観点から窒素ガスが好ましいがこれらに限定されるものではない。
重合開始剤としては、アゾ系化合物及び有機過酸化物を用いることができる。アゾ系化合物の例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、2,2’−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等が挙げられる。有機過酸化物の例としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド等が挙げられる。
これらの重合開始剤は、単独で、もしくは2種類以上組み合わせて用いることができ、使用量としては、フリル基を含む単量体(a−1)とフリル基を含まない単量体(a−2)の合計100重量部に対して、0.001〜20重量部の範囲で任意に使用可能である。
重合の際、分子量を調整する目的で連鎖移動剤を用いてもよい。フリル基を含む単量体(a−1)とフリル基を含まない単量体(a−2)の合計100質量部に対して、任意に0.001〜15質量部の連鎖移動剤を使用することができる。
連鎖移動剤としては、分子量の調節ができる化合物であれば特に制限されず、公知の連鎖移動剤が使用できる。例えば、オクチルメルカプタン,n−ドデシルメルカプタン,t−ドデシルメルカプタン,n−ヘキサデシルメルカプタン,n−テトラデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、1−チオグリセロール、チオグリコール酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、2-エチルヘキシル−3−メルカプトプロピオネート、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート、メトキシブチル−3−メルカプトプロピオネート、ステアリル−3−メルカプトプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、テトラエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチル、2−メルカプトエタンスルホン酸、ブチルチオグリコレートなどのメルカプタン;ジメチルキサントゲンジスルフィド,ジエチルキサントゲンジスルフィド,ジイソプロピルキサンチゲンジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド,テトラエチルチウラムジスルフィド,テトラブチルチウラムジスルフィドなどのジスルフィド;四塩化炭素,塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン、四臭化炭素,臭化エチレンなどのハロゲン化炭化水素;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸、およびその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)や、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸、およびそれらの塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)等の、低級酸化物およびその塩;およびアリルアルコール、2−エチルヘキシルチオグリコレート、α−メチルスチレンダイマー、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテン、アニソールなどを挙げることができる。これらは単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。
また、重合の際、重合溶媒として有機溶剤を使用することができる。
有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエトキシジエチレングリコール、3−メトキシ−1−ブタノール等が用いられるが特にこれらに限定されるものではない。これらの重合溶媒は、2種類以上混合して用いても良いが、最終用途で使用する溶剤であることが好ましい。
<活性エネルギー線硬化性樹脂(B)>
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物(B)は、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)およびエポキシ基を含む(メタ)アクリレート(b−2)を含む単量体の共重合体と、α、β-不飽和カルボン酸との反応物である。
活性エネルギー線硬化性組成物(B)はポリシロキサン基を付与することで、感光性組成物を形成した際に、塗膜の表面に防汚性を付与することが可能となる。活性エネルギー線硬化性組成物(B)は、フリル基を含まない。
本発明のポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)としては、1分子中に1つの(メタ)アクリロイル基と、オルガノポリシロキサン単位を有し、下記一般式(1)で表される化合物である。この一般式(1)で表される化合物が、入手性、製造コストや性能の面から好ましい。
一般式(1)
(一般式(1)中、Rは水素原子、または、メチル基であり、R〜Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基であり、Lは、置換または無置換の、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、シクロアルキレン基、またはアリーレン基が挙げられ、nは1〜300の整数である。)
一般式(1)における、R〜Rの炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、または、ノルマルブチル基、ターシャリブチル基が挙げられる。
一般式(1)におけるLである置換または無置換の、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、またはシクロアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン、または、1,2−シクロヘキセン基、1,3−シクロヘキセン基、1,4−シクロヘキセン基、2−メチルプロペン基等が挙げられる。炭素数は1〜20が好ましい。
一般式(1)におけるLである置換または無置換のアリーレン基としてはフェニレン基、ノニルフェニレン基、または、パラクミルフェニレン基等が挙げられる。
ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)における、好ましいnの範囲としては、n=5〜200であり、更に好ましくはn=5〜70である。上記範囲内であると、感光性組成物からなる硬化膜の表面での防汚性に優れる。
ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)成分としては、商品名「X−22−174DX」(信越シリコーン社製)「X−22−2426」(信越シリコーン社製)「X−22−2475」(信越シリコーン社製)、商品名「KF−2012」(信越シリコーン社製)、商品名「サイラプレーンFM−0721」(JNC(株)社製)、商品名「サイラプレーンFM−0711」(JNC(株)社製)等として容易に入手することが出来る。
活性エネルギー線硬化性組成物(B)を調整するに当たり、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)は、エチレン性不飽和単量体100重量%中、15〜90重量%含有することが望ましく、更に、好ましくは、15〜40重量%含有することが好ましく、特に好ましくは15〜35重量%含有することである。
前記、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート(b−2)としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、α―エチル(メタ)アクリル酸グリシジル、α−n―プロピル(メタ)アクリル酸グリシジル、α−n―ブチル(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシブチル、(メタ)アクリル酸−4,5−エポキシペンチル、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシブチル、(メタ)アクリル酸−6,7−エポキシペンチル、α−エチル(メタ)アクリル酸−6,7−エポキシペンチル、β―メチルグリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシル、ラクトン変性(メタ)アクリル酸−3,4―エポキシシクロヘキシル、ビニルシクロヘキセンオキシド等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用しても良い。
上記エポキシ基を有する(メタ)アクリレート(b−2)の中でも、(メタ)アクリル酸グリシジルが、入手性や製造コストの面からも好ましい。
活性エネルギー線硬化性組成物(B)を調整するに当たり、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート(b−2)は、エチレン性不飽和単量体100重量%中、30〜70重量%含有することが望ましく、更に、好ましくは、50〜70重量%含有することが特に好ましい。
α、β−不飽和カルボン酸は、共重合体中のエポキシ基に対し0.95〜1のモル比で反応させることが好ましい。より好ましくは0.99〜1である。
上記好ましい範囲を活性エネルギー線硬化性組成物(B)の不飽和二重結合当量で表すと、100〜3000g/eqであり、より好ましくは100〜1000g/eqであり、特に好ましくは、250〜350g/eqである。上記範囲内であると、感光性組成物からなるコート層表面の防汚性が優れるため好ましい。
(不飽和二重結合当量)
不飽和二重結合当量は「二重結を有する化合物の分子量/二重結合を有する化合物1分子中に含まれる二重結合の数」によって示され、本明細書では下記式により算出した。
[二重結合当量]=[全仕込みモノマー質量(g)+開始剤の質量(g)]/[二重結合を持つモノマーの量(mol)]
他の単量体(b−3)としては、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート(b−2)とラジカル重合可能な重合性単量体であれば特に限定されず、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、
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、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、又はイソステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖又は分岐アルキル(メタ)アクリレート類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャリブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、又はイソボルニル(メタ)アクリレート等の環状アルキル(メタ)アクリレート類;
トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、又はテトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等のフルオロアルキル(メタ)アクリレート類;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、又は3−メチル−3−オキセタニル(メタ)アクリレート等の複素環を有する(メタ)アクリレート類;
ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、又はノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族環を有する(メタ)アクリレート類;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシビニルベンゼン、2−ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレートまたはこれらモノマーのカプロラクトン付加物(不可モル数は1〜5)等の水酸基を有する(メタ)アクリレート類;
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(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モノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、n − ブトキシエチル(メタ)アクリレート、n − ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、2 − メトキシエチル(メタ)アクリレート、2 − エトキシエチル(メタ)アクリレート等のエーテル基を有する(メタ)アクリレート類;
3−(アクリロイルオキシメチル)3−メチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)3−メチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)3−エチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)3−エチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)3−ブチルオキセタン、3−(メタクリロイルオキシメチル)3−ブチルオキセタン、3−(アクリロイルオキシメチル)3−ヘキシルオキセタン及び3−(メタクリロイルオキシメチル)3−ヘキシルオキセタン等のオキセタニル基を有する(メタ)アクリレート類;
スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸ビニル、又は(メタ)アクリル酸アリル等のビニル類;
(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、又はアクリロイルモルホリン等のN置換型(メタ)アクリルアミド類;
(メタ)アクリロニトリル等のニトリル類;
エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、又はイソブチルビニルエーテル等のエーテル基を有するビニルエーテル類;
2−イソシアネートエチルメタクリレート、2−イソシアネートエチルアクリレート、4−イソシアネートブチルメタクリレート、4−イソシアネートブチルアクリレート等のイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート類;
あるいは、これらの混合物があげられる。
イソシアネート基としては、ブロックイソシアネート基も含まれ、好ましく使用することができる。ブロックイソシアネート基とは、通常の条件では、イソシアネート基を他の官能基で保護することにより該イソシアネート基の反応性を抑える一方で、加熱により脱保護し、活性なイソシアネート基を再生させることができるイソシアネートブロック体のことを示す。
このようなブロックイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート類の市販品としては、例えば、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボキシアミノ]エチルメタクリレート(カレンズMOI−BP,昭和電工製);メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロビリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(カレンズMOI−BM,昭和電工製)などが挙げられる。
その他の重合性単量体としては、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)および、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート(b−2)との重合性および、モノマー同士の相溶性の観点から直鎖又は分岐アルキル(メタ)アクリレート類が好ましい。
直鎖又は分岐アルキル(メタ)アクリレート類の構造としては特に限定されないが、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレートが好ましく、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートが、さらに好ましく、特に好ましくは、メチル(メタ)アクリレートが好ましい。
活性エネルギー線硬化性組成物(B)を得る方法としては、フリーラジカル重合、及びリビングラジカル重合等、公知の方法が使用できる。
フリーラジカル重合法の場合は、重合開始剤を使用するのが好ましい。重合開始剤としては例えば、アゾ系化合物及び有機過酸化物を用いることができる。アゾ系化合物の例としては、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン1−カルボニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4'−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、2,2'−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、または2,2'−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等が挙げられる。有機過酸化物の例としては、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、またはジアセチルパーオキシド等が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で、若しくは2種類以上組み合わせて用いることができる。反応温度は好ましくは40〜150℃、より好ましくは50〜110℃、反応時間は好ましくは3〜30時間、より好ましくは5〜20時間である。
リビングラジカル重合法は一般的なラジカル重合に起こる副反応が抑制され、更には、重合の成長が均一に起こる為、容易にブロックポリマーや分子量の揃った樹脂を合成できる。
中でも、有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法は、広範囲の単量体に適応できる点、既存の設備に適応可能な重合温度を採用できる点で好ましい。原子移動ラジカル重合法は、下記の参考文献1〜8等に記載された方法で行うことができる。
(参考文献1)Fukudaら、Prog.Polym.Sci.2004,29,329
(参考文献2)Matyjaszewskiら、Chem.Rev.2001,101,2921
(参考文献3)Matyjaszewskiら、J.Am.Chem.Soc.1995,117,5614
(参考文献4) Macromolecules 1995,28,7901,Science,1996,272,866
(参考文献5)WO96/030421
(参考文献6)WO97/018247
(参考文献7)特開平9−208616号公報
(参考文献8)特開平8−41117号公報
上記重合には有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、アセトン、メチルエチルケトン等が用いられる。これらの重合溶媒は、2種類以上混合して用いてもよい。
上記各成分を重合させて得られた共重合体中のエポキシ基に、α、β−不飽和カルボン酸を反応させることにより活性エネルギー線硬化性組成物(B)を得ることができる。この反応は重合体のエポキシ基が開環し、これによりα、β−不飽和カルボン酸が付加する反応である。
α、β−不飽和カルボン酸としては、各種公知のものを特に限定なく使用することができる。具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシヘキサヒドロフタル酸等のα、β−不飽和モノカルボン酸、(メタ)アクリル酸ダイマー、無水マレイン酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、ムコン酸、シトラコン酸、等のα、β―不飽和ジカルボン酸などが挙げられる。これらのうち、生成する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の光重合反応性の観点から(メタ)アクリル酸、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシヘキサヒドロフタル酸等のα、β−不飽和モノカルボン酸が好ましい。
共重合体とα , β−不飽和カルボン酸の反応は、特に制限されず各種公知の方法を採用することができる。通常は、共重合体とα , β−不飽和カルボン酸とを混合し、必要に応じて各成分と反応せず、且つ相溶性のよい溶剤を用いてもよい。さらに、α , β−不飽和カルボン酸の付加反応には、80〜120℃の温度領域での反応が好適に進行する。反応の温度領域を考慮し、使用する溶剤は、溶剤沸点が100℃以上の、例えば、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルが好ましい。この付加反応では、反応時間を短くする目的で、触媒を用いることができる。触媒としては、具体的には、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミンやアンモニア等のアミン類、トリブチルフォスフィン、トリフェニルフォスフィン等のフォスフィン類等の塩基性触媒、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、トリブトキシアルミニウム、テトラブトキシトリチタニウム等の金属アルコキシド化合物、塩化アルミニウム等のルイス酸、ジブチル錫ジラウレート等の有機錫化合物等の酸触媒が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性組成物(B)の重量平均分子量(ポリスチレン換算)は、1,000〜500,000であることが好ましく、3,000〜15,000であることがより好ましい。本明細書において重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定されたポリスチレン換算分子量を示す。
活性エネルギー線硬化性組成物(B)の添加量としては、感光性樹脂組成物中の固形分の全量を基準として0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%である。
<重合開始剤(C)>
次に、重合開始剤(C)としては、活性エネルギー線照射により、重合反応を開始するラジカル活性種を発生させる化合物であり、従来公知の重合開始剤を用いることが可能である。具体的には、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルメチルケタール、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン、オリゴ{2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン}、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン等のアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、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類;2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン類;その他フェニルグリオキシリックメチルエステル等が挙げられる。より具体的には、イルガキュアー651、イルガキュアー184、ダロキュアー1173、イルガキュアー500、イルガキュアー1000、イルガキュアー2959、イルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー379、イルガキュアー1700、イルガキュアー149、イルガキュアー1800、イルガキュアー1850、イルガキュアー819、イルガキュアー784、イルガキュアー261、イルガキュアーOXE−01(CGI124)、CGI242(BASF社)、アデカオプトマーN1414、アデカオプトマーN1717(ADEKA社)、Esacure1001M(
Lamberti社)、特公昭59−1281号公報、特公昭61−9621号公報ならびに特開昭60−60104号公報記載のトリアジン誘導体、特開昭59−1504号公報ならびに特開昭61−243807号公報記載の有機過酸化物、特公昭43−23684号公報、特公昭44−6413号公報、特公昭47−1604号公報ならびにUSP第3567453号明細書記載のジアゾニウム化合物公報、USP第2848328号明細書、USP第2852379号明細書ならびにUSP第2940853号明細書記載の有機アジド化合物、特公昭36−22062号公報、特公昭37−13109号公報、特公昭38−18015号公報ならびに特公昭45−9610号公報記載のオルト−キノンジアジド類、特公昭55−39162号公報、特開昭59−140203号公報ならびに「マクロモレキュルス(MACROMOLECULES)」、第10巻、第1307頁(1977年)記載のヨードニウム化合物をはじめとする各種オニウム化合物、特開昭59−142205号公報記載のアゾ化合物、特開平1−54440号公報、ヨーロッパ特許第109851号明細書、ヨーロッパ特許第126712号明細書、「ジャーナル・オブ・イメージング・サイエンス(J.IMAG.SCI.)」、第30巻、第174頁(1986年)記載の金属アレン錯体、特開昭61−151197号公報記載のチタノセン類、「コーディネーション・ケミストリー・レビュー(COORDINATION CHEMISTRY REVIEW)」、第84巻、第85〜第277頁(1988年)ならびに特開平2−182701号公報記載のルテニウム等の遷移金属を含有する遷移金属錯体、特開平3−209477号公報記載のアルミナート錯体、特開平2−157760号公報記載のホウ酸塩化合物、特開昭55−127550号公報ならびに特開昭60−202437号公報記載の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、四臭化炭素や特開昭59−107344号公報記載の有機ハロゲン化合物、特開平5−255347号公報記載のスルホニウム錯体またはオキソスルホニウム錯体、特開昭54−99185号公報、特開昭63−264560号公報ならびに特開平10−29977記載のアミノケトン化合物、特開2001−264530号公報、特開2001−261761号公報、特開2000−80068号公報、特開2001−233842号公報、特表2004−534797号公報、特開2006−342166、特開2008−094770、特開2009−40762、特開2010−15025、特開2010−189279、特開2010−189280公報、特表2010−526846、特表2010−527338、特表2010−527339、USP3558309号明細書(1971年)、USP4202697号明細書(1980年)ならびに特開昭61−24558号公報記載のオキシムエステル化合物等が挙げられる。
また、重合開始剤(C)として、水素引き抜き型のラジカル開始剤を用いることが可能であり、具体的には、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーケトン、チオキサントン、またはアントラキノン等の芳香族ケトン類が挙げられる。こられの化合物は、3級アミンを併用することが該業者では一般であり、具体的には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、p−ジメチルアミノフェニルアルキルエステルなどが挙がられるがこれらに限定されるものではない。
これらの中でも、好ましくは、アセトフェノン類、ホスフィンオキサイド類などが挙げられる。
これらは単独または複数の組み合わせで使用することが可能であり、反応硬化物に求める特性に応じて、任意に混合使用が可能であり、これらの重合開始剤(C)を用いる場合の使用量は、感光性組成物の固形分の合計100重量部中、0.1〜50重量部が好ましく、さらに1〜20重量部がより好ましい。
さらに、本発明の感光性組成物組成物には、増感剤を含有させることができる。増感剤としては例えば、カルコン誘導体やジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2−ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ−ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、ミヒラーケトン誘導体、ビイミダゾール誘導体等が挙げられる。
さらに具体例には、大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編、「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、その他、紫外から近赤外域にかけての光に対して吸収を示す増感剤を含有させることもできる。増感剤は、任意の比率で二種以上の増感剤を含んでいてもかまわない。
増感剤は、重合開始剤(C)100重量部に対して、0.1〜150重量部の量を用いることが好ましく、1〜100重量部の量で用いることがより好ましい。
<重合性化合物(D)>
次に、重合性化合物(D)としては、反応に伴う硬化性を向上させるためにラジカル重合性化合物を使用することができる。本発明におけるラジカル重合性化合物とは、分子中にラジカル重合可能な骨格を少なくとも一つ以上を有し、フリル基を有さない化合物および活性エネルギー線硬化性樹脂ではない化合物であることを意味する。また、これらは、いずれも常温、常圧で液体ないし固体のモノマー、オリゴマーないしポリマーの化学形態を持つものである。
このようなラジカル重合性化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸およびそれらの塩、エステル、酸アミドや酸無水物が挙げられ、さらには、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アクリルアクリレート、エステルアクリレートアクリロニトリル、スチレン誘導体、種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ポリウレタン等があげられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下に、本発明におけるラジカル重合性化合物の具体例を挙げる。
アクリレート類の例:
単官能アルキルアクリレート類の例:
メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソアミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート。
単官能含ヒドロキシアクリレート類の例:
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、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピルアクリレート、アクリル酸−2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピル、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート。
単官能含ハロゲンアクリレート類の例:
2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート、1H−ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、2,6−ジブロモ−4−ブチルフェニルアクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチルアクリレート、2,4,6−トリブロモフェノール3EO付加アクリレート。
単官能含エーテル基アクリレート類の例:
2−メトキシエチルアクリレート、1,3−ブチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、クレジルポリエチレングリコールアクリレート、アクリル酸−2−(ビニロキシエトキシ)エチル、p−ノニルフェノキシエチルアクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、グリシジルアクリレート。
単官能含カルボキシルアクリレート類の例:
β−カルボキシエチルアクリレート、コハク酸モノアクリロイルオキシエチルエステル、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、2−アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート。
その他の単官能アクリレート類の例:
N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート、モルホリノエチルアクリレート、トリメチルシロキシエチルアクリレート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、カプロラクトン変性−2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン。
二官能アクリレート類の例:
1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200ジアクリレート、ポリエチレングリコール#300ジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート、ポリプロピレングリコール#700ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールPO変性ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールビス(2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピル)エーテル、ビス(4
−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、1,9−ノナンジオールジアクリレー
ト、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノベンゾエート、ビスフェノールAジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、PO変性ビスフェノールAジアクリレート、水素化ビスフェノールAジアクリレート、EO変性水素化ビスフェノールAジアクリレート、PO変性水素化ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールFジアクリレート、EO変性ビスフェノールFジアクリレート、PO変性ビスフェノールFジアクリレート、EO変性テトラブロモビスフェノールAジアクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン。
三官能アクリレート類の例:
グリセリンPO変性トリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ε−カプロラクトン変性トリアクリレート、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレートトリプロピオネート。
四官能以上のアクリレート類の例:
ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートモノプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルテトラアクリレート、トリス(アクリロイルオキシ)ホスフェート。
メタクリレート類の例:
単官能アルキルメタクリレート類の例:
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート。
単官能含ヒドロキシメタクリレート類の例:
2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート。
単官能含ハロゲンメタクリレート類の例:
2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、1H−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、2,6−ジブロモ−4−ブチルフェニルメタクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチルメタクリレート、2,4,6−トリブロモフェノール3EO付加メタクリレート。
単官能含エーテル基メタクリレート類の例:
2−メトキシエチルメタクリレート、1,3−ブチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコール#400メタクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、メトキシトリプロピレングリコールメタクリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート、メタクリル酸−2−(ビニロキシエトキシ)エチル、エトキシジエチレングリコールメタクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、クレジルポリエチレングリコールメタクリレート、p−ノニルフェノキシエチルメタクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、グリシジルメタクリレート。
単官能含カルボキシルメタクリレート類の例:
β−カルボキシエチルメタクリレート、コハク酸モノメタクリロイルオキシエチルエステル、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−メタクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−メタクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−メタクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート。
その他の単官能メタクリレート類の例:
ジメチルアミノメチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、トリメチルシロキシエチルメタクリレート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、カプロラクトン変性−2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート等。
二官能メタクリレート類の例:
1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール#200ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#300ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#400ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#600ジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジメタクリレート、ポリプロピレングリコール#700ジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールPO変性ジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールビス(2−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシプロピル)エーテル、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、ペンタ
エリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレートモノステアレート、ペンタエリスリトールジメタクリレートモノベンゾエート、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ビスフェノールAジメタクリレート、EO
変性ビスフェノールAジメタクリレート、PO変性ビスフェノールAジメタクリレート、水素化ビスフェノールAジメタクリレート、EO変性水素化ビスフェノールAジメタクリレート、PO変性水素化ビスフェノールAジメタクリレート、ビスフェノールFジメタクリレート、EO変性ビスフェノールFジメタクリレート、PO変性ビスフェノールFジメタクリレート、EO変性テトラブロモビスフェノールAジメタクリレート、トリシクロデカンジメチロールジメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジメタクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジメタクリロキシプロパン。
三官能メタクリレート類の例:
グリセリンPO変性トリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリメタクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ε−カプロラクトン変性トリメタクリレート、1,3,5−トリメタクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールトリメタクリレートトリプロピオネート。
四官能以上のメタクリレート類の例:
ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレートモノプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、オリゴエステルテトラメタクリレート、トリス(メタクリロイルオキシ)ホスフェート。
アリレート類の例:
アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート、イソシアヌル酸トリアリレート。
酸アミド類の例:
アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリロイルモルホリン。
スチレン類の例:
スチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−t−ブトキシスチレン、p−t−ブトキシカルボニルスチレン、p−t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン。
他のビニル化合物の例:
酢酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバル酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、アジピン酸ジビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン等。
上記のラジカル重合性化合物は、以下に示すメーカーの市販品として、容易に入手することができる。例えば、共栄社油脂化学工業(株)社製の「ライトアクリレート」、「ライトエステル」、「エポキシエステル」、「ウレタンアクリレート」および「高機能性オリゴマー」シリーズ、新中村化学(株)社製の「NKエステル」および「NKオリゴ」シリーズ、日立化成工業(株)社製の「ファンクリル」シリーズ、東亞合成化学(株)社製の「アロニックスM」シリーズ、大八化学工業(株)社製の「機能性モノマー」シリーズ、大阪有機化学工業(株)社製の「特殊アクリルモノマー」シリーズ、三菱レイヨン(株)社製の「アクリエステル」および「ダイヤビームオリゴマー」シリーズ、日本化薬(株)社製の「カヤラッド」および「カヤマー」シリーズ、(株)日本触媒社製の「アクリル酸/メタクリル酸エステルモノマー」シリーズ、日本合成化学工業(株)社製の「NICHIGO−UV紫光ウレタンアクリレートオリゴマー」シリーズ、信越酢酸ビニル(株)社製の「カルボン酸ビニルエステルモノマー」シリーズ、(株)興人社製の「機能性モノマー」シリーズ等が挙げられる。
また以下に示す環状化合物もラジカル重合性化合物として挙げられる。
三員環化合物の例:
ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・ポリマー・ケミストリー・エディション(J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.)、第17巻、3169頁(1979年)記載のビニルシクロプロパン類、マクロモレキュラー・ケミー・ラピッド・コミュニケーション(Makromol.Chem.Rapid Commun.)、第5巻、63頁(1984年)記載の1−フェニル−2−ビニルシクロ
プロパン類、ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・ポリマー・ケミストリー・エディション(J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.)、第23巻、1931頁(1985年)およびジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・ポリマー・レター・エディション(J.Polym.Sci.Polym.Lett.Ed.)、第21巻、4331頁(1983年)記載の2−フェニル−3−ビニルオキシラン類、日本化学会第50春期年会講演予稿集、1564頁(1985年)記載の2,3−ジビニルオキシラン類。
環状ケテンアセタール類の例:
ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・ポリマー・ケミストリー・エディション(J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.)、第20巻、3021頁(1982年)およびジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・ポリマー・レター・エディション(J.Polym.Sci.Polym.Lett.Ed.)、第21巻、373頁(1983年)記載の2−メチレン−1,3−ジオキセパン、ポリマー・プレプレプリント(Polym.Preprints)、第34巻、152頁(1985年)記載のジオキソラン類、ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス・ポリマー・レター・エディション(J.Polym.Sci.Polym.Lett.Ed.)、第20巻、361頁(1982年)、マクロモレキュラー・ケミー(Makromol.Chem.)、第183巻、1913頁(1982年)およびマクロモレキュラー・ケミー(Makromol.Chem.)、第186巻、1543頁(1985年)記載の2−メチレン−4−フェニル−1,3−ジオキセパン、マクロモレキュルズ(Macromolecules)、第15巻、1711頁(1982年)記載の4,7−ジメチル−2−メチレン−1,3−ジオキセパン、ポリマー・プレプレプリント(Polym.Preprints)、第34巻、154頁(1985年)記載の5,6−ベンゾ−2−メチレン−1,3−ジオセパン。
さらに、重合性化合物(D)は、以下に示す文献に記載のものも挙げることができる。例えば、山下晋三ら編、「架橋剤ハンドブック」、(1981年、大成社)や加藤清視編、「UV・EB硬化ハンドブック(原料編)」、(1985年、高分子刊行会)、ラドテック研究会編、赤松清編、「新・感光性樹脂の実際技術」、(1987年、シーエムシー)、遠藤剛編、「熱硬化性高分子の精密化」、(1986年、シーエムシー)、滝山榮一郎著、「ポリエステル樹脂ハンドブック」、(1988年、日刊工業新聞社)、ラドテック研究会編、「UV・EB硬化技術の応用と市場」、(2002年、シーエムシー)が挙げられる。
重合性化合物(D)は、ただ一種のみ用いても、所望とする特性を向上するために任意の比率で二種以上混合したものを用いても構わない。
重合性化合物(D)は、上記モノマー以外にオリゴマー、プレポリマーと呼ばれるものを使用できる。具体的には、ダイセルUCB社製「Ebecryl230、244、245、270、280/15IB、284、285、4830、4835、4858、4883、8402、8803、8800、254、264、265、294/35HD、1259、1264、4866、9260、8210、1290.1290K、5129、2000、2001、2002、2100、KRM7222、KRM7735、4842、210、215、4827、4849、6700、6700−20T、204、205、6602、220、4450、770、IRR567、81、84、83、80、657、800、805、808、810、812、1657、1810、IRR302、450、670、830、835、870、1830、1870、2870、IRR267、813、IRR483、811、436、438、446、505、524、525、554W、584、586、745、767、1701、1755、740/40TP、600、601、604、605、607、608、609、600/25TO、616、645、648、860、1606、1608、1629、1940、2958、2959、3200、3201、3404、3411、3412、3415、3500、3502、3600、3603、3604、3605、3608、3700、3700−20H、3700−20T、3700−25R、3701、3701−20T、3703、3702、RDX63182、6040、IRR419」、サートマー社製「CN104、CN120、CN124、CN136、CN151、CN2270、CN2271E、CN435、CN454、CN970、CN971、CN972、CN9782、CN981、CN9893、CN991」、BASF社製「Laromer EA81、LR8713、LR8765、LR8986、PE56F、PE44F、LR8800、PE46T、LR8907、PO43F、PO77F、PE55F、LR8967、LR8981、LR8982、LR8992、LR9004、LR8956、LR8985、LR8987、UP35D、UA19T、LR9005、PO83F、PO33F、PO84F、PO94F、LR8863、LR8869、LR8889、LR8997、LR8996、LR9013、LR9019、PO9026V、PE9027V」、コグニス社製「フォトマー3005、3015、3016、3072、3982、3215、5010、5429、5430、5432、5662、5806、5930、6008、6010、6019、6184、6210、6217、6230、6891、6892、6893−20R、6363、6572、3660」、根上工業社製「アートレジンUN−9000HP、9000PEP、9200A、7600、5200、1003、1255、3320HA、3320HB、3320HC、3320HS、901T、1200TPK、6060PTM、6060P」、日本合成化学社製「紫光 UV−6630B、7000B、7510B、7461TE、3000B、3200B、3210EA、3310B、3500BA、3520TL、3700B、6100B、6640B、1400B、1700B、6300B、7550B、7605B、7610B、7620EA、7630B、7640B、2000B、2010B、2250EA、2750B」、日本化薬社製「カヤラッドR−280、R−146、R131、R−205、EX2320,R190、R130、R−300,C−0011、TCR−1234、ZFR−1122、UX−2201,UX−2301,UX3204、UX−3301、UX−4101,UX−6101、UX−7101、MAX−5101、MAX−5100,MAX−3510、UX−4101」等が挙げられる。
重合性化合物(D)は、感光性組成物の加工性および膜表面の防汚性などの点から、組成物の固形分の合計100重量部中、1〜99重量部の量で用いることが好ましい。
また、重合性化合物(D)は、感光性組成物の成形性や表面の防汚性などの点から、フリル基を有する化合物(A)100重量部に対して20〜400重量部か好ましく、より好ましくは50〜200重量部が好ましい。
重合性化合物(D)として使用可能な前述の化合物のうち、成形性や、コストなどの観点から、多官能(メタ)アクリレートや多官能ウレタンアクリレートが好ましい。
本発明の感光性組成物は、加飾シート用好適に使用することができる。
上述した本発明の感光性組成物の必須成分以外にも、加飾シートの製造時における塗工性や、加飾シート用として求められる特性を付与する目的で、樹脂、溶媒や無機粒子を添加しても良い。
本発明の感光性組成物に使用できる樹脂とは、分子中にラジカル重合可能な骨格を有しない樹脂を意味する。また、これらは、いずれも常温、常圧で液体ないし固体の化学形態を持つものである。
分子中にラジカル重合可能な骨格を有しない樹脂としては、例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体(例えば、エチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース)、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、ポリアマイド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ブタジエンーアクリルニトリル共重合体のような合成ゴム等が挙げられる。これらの樹脂は、その中の1種または2種以上を用いることができる。
樹脂は、感光性組成物の成形性などの点から、感光性組成物の固形分の合計100重量部中、1〜99重量部の量で用いることが好ましい。同時に重合性組成物(B)100重量部に対して、1〜100重量部の量で用いることが好ましい。
本発明の感光性組成物に使用できる溶媒とは、従来公知の有機溶剤を使用可能であり、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、オクタンジオール、2,4−ジエチルペンタンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、4−ヒドロキシー4−メチルー2−ペンタノン、2−エチル−1−ヘキサノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール、イソデカノー
ル、イソトリデカノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、2−メトキシブタノール、3−メトキシブタノール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ベンジルアルコール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエテール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、γ―ブチロラクトン、イソホロン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、n−プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノールアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、トリアセチン、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、ジエチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、o−キシレン、m−キシレン、o−ジエチルベンゼン、m−ジエチルベンゼン、p−ジエチルベンゼン、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、シクロヘプタン、シクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン、オクタン、イソヘキサン、イソオクタン、イソノナン、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、o−クロロトルエン、m−クロロトルエン、p−クロロトルエン、m−ジクロロベンゼン、1,2,3−トリクロロプロパン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらを単独でもしくは混合して用いることができる。
有機溶剤の使用量は、感光性組成物の固形分濃度を5〜50重量%とする量を使うのが塗工適正の観点から好ましい。上述した濃度範囲外においては、塗工液のレべリング性の低下、塗膜の平滑性の低下、膜厚のコントロールが難しくなるなどの問題が生じやすい。
本発明の感光性組成物に使用できる無機粒子とは、シリカ粒子(コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、沈降性シリカなど)、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子、酸化亜鉛粒子などの金属酸化物粒子が好ましく挙げられるがこれらに限定されるものではない。
架橋性などの観点から無機粒子は、その表面に反応性官能基を有しているものがより好ましく、反応性官能基の具体例としては、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、及びアリル基といったエチレン性不飽和結合や、エポキシ基、シラノール基などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
無機粒子の形状としては、球、楕円体、多面体、鱗片形などが挙げられ、これらの形状が均一で、整粒であることが好ましい。また平均粒子径は、0.005〜0.5μmが好ましく、0.01〜0.1μmがより好ましい。
本発明の感光性組成物はさらに目的に応じて、染料、有機および無機顔料、顔料分散剤、ホスフィン、ホスホネート、ホスファイト等の酸素除去剤や還元剤、カブリ防止剤、退色防止剤、ハレーション防止剤、蛍光増白剤、界面活性剤、着色剤、増量剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、色素前駆体、紫外線吸収剤、発砲剤、防カビ剤、帯電防止剤、磁性体、樹脂型分散剤等の分散剤シランカップリング剤や4級アンモニウムクロライド等の貯蔵安定剤、可塑剤、表面張力調整剤、スリッピング剤、アンチブロッキング剤、光安定化剤、レベリング剤、消泡剤、赤外吸収剤、界面活性剤、チキソトロピー剤、抗菌剤、シリカ等の微粒子やその他種々の特性を付与する添加剤、希釈溶剤等と混合して使用しても良い。
本発明の感光性組成物は、前述の通り、フリル基を含む化合物(A)と、重合性化合物(B)と、開始剤(C)を必須成分として含む。
また、前記感光性組成物は、成形加工品の製造に好適に使用することができる。好ましくは、フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性組成物(B)と、開始剤(C)とを含んでなる感光性組成物を基材に塗布する第一の工程と、活性エネルギー線を照射することにより硬化する第二の工程とにより加飾シートを形成し、更に、成型加工する第三の工程により成形加工品を製造することができる。
本発明の感光性組成物は、第二の工程の段階では、開始剤(C)から発生したラジカルにより活性エネルギー線硬化性樹脂(B)が反応することにより架橋反応が進行する。この時、化合物(A)中のフリル基はほとんど反応しないため、所謂イナート樹脂として機能するものと思われる。従って、フリル基を含む化合物(A)により光架橋膜全体の架橋度を抑制(コントロール)することにより、種々の成型加工に対応可能な伸張性・柔軟性を有する架橋膜を得ることが可能になる。
本発明は、製造方法やその作用機構に限定されるものではないが、活性エネルギー線による光架橋(第二の工程)の後に、化合物(A)の有するフリル基と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)由来の光架橋に関与しなかった重合性基が熱架橋することで、架橋膜全体の架橋度が向上し、ハードコート性を有する架橋膜を得ることができる。ここで、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)が有する重合性基が光架橋時に100%消費されないことは該業者では一般的な事実である。
フリル基と重合性基の熱架橋は、特に限定されるものではないが、具体的には、重合性基中のジエノフィル構造とフリル基中のジエン構造によるDiels−Alder反応である。この反応は一般的には室温以上で進行しうるが、加熱した方がより反応が進行しやすい。反応温度は、80℃以上が好ましく、より好ましくは100℃以上である。
第三の工程である成型加工は、熱架橋させるために、加熱を伴う成形加工であることが好ましい。成型工程の熱を利用したDiels−Alder反応により架橋を十分に進行させることが可能となり、成型工程の他に熱架橋させる工程を必要としないため、生産性の観点からも他の熱架橋系に対して優位点が高い。
成形工程は、加熱成形に限定されず、本発明の製造方法は加熱する工程を更に含んでいても良い。
<加飾シート>
本発明の加飾シートは、硬化膜が本発明の感光性組成物を用いて形成されていれば特に制限はなく、基材上に必要に応じて、アンカー層、絵柄層、接着層、離型層、帯電防止層などと自由に組み合わせて層構成される。例えば、本発明の加飾シートが限定されるわけではないが、ラミネート用加飾シート、転写用加飾シートなどが好ましく挙げられる。
ラミネート用加飾シートは、基材上の片側に本発明の感光性組成物を用いた硬化膜を設け、もう一方の片側に、絵柄層や接着層を積層した層構成を有する加飾シートであり、被加飾体(プラスチック筐体)の表面に張り付けることで加飾される。
転写用加飾シートは、基材上の片側に離型層を形成し、離型層上に転写層を積層した加飾シートである。ここで転写層は、本発明の感光性組成物を用いた硬化膜、絵柄層、接着層の順で積層された層であるが、さらに必要に応じて、アンカー層、帯電防止層、紫外線吸収層、低反射層、近赤外線遮断層、電磁波吸収層なども組み合わせることが可能であるが、本発明の加飾シートにおける層構成はこれらに限定されるものではない。
上記のアンカー層は、異なる2層の密着性を高めるため、例えば、本発明の加飾シート用組成物を用いた硬化膜と接着層、あるいは絵柄層間に設けられる層であるが、本発明はこれらに限定されることなく、任意の層間に必要に応じて設けることが可能である。
アンカー層としては、2液性硬化ウレタン樹脂、熱硬化ウレタン樹脂、メラミン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、塩素含有ゴム系樹脂、塩素含有ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系共重合体樹脂などを使用し、グラビアコート法、グラビアオフセット法、キスコート法、ロッドコート法、リバースグラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法、トップコート法、ダイコート法、ナイフコート法、リップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、転写印刷、昇華転写印刷、インクジェット印刷などの公知のコート法、印刷法を用いて積層することができる。
上記の絵柄層は、加飾シートに所望の意匠性を得るために必要な層であり、絵柄については特に制限はなく、例えば、木目、石目、布目、砂目、幾何学模様、文字、写真、イラストなどからなる絵柄が挙げられ、その絵柄の組み合わせについても自由である。また、重ね塗りも自由である他、一部または全面に金属蒸着を行うことも可能である。
絵柄を得るために必要な方法としては、適切な顔料、染料などの着色剤と、バインダー樹脂からなるインキを、公知の印刷方法を用いて形成する方法が挙げられる。ここでパインダー樹脂としては、ポリビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロース系樹脂、アルキド樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、公知の印刷方法としては、グラビアコート法、グラビアオフセット法、キスコート法、ロッドコート法、リバースグラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法、トップコート法、ダイコート法、ナイフコート法、リップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、転写印刷、昇華転写印刷、インクジェット印刷などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
上記の接着層は、転写層を樹脂成型体に転写される際に接着するために必要な層である。接着層は全面でも、転写させたい一部分でも構わない。
接着層としては、接着性を有する樹脂であれば特に制限なく使用可能であるが、好ましくは、アクリル系樹脂、ポリスチレン系、ポリアミド系樹脂、インデン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、塩素化エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂などが挙げられ、必要に応じて1種以上混合して使用することも可能である。また、樹脂成型体との親和性の観点から適宜選択されることがより好ましい。
離型層は、転写層を基材から乖離させるために必要な層であり、メラミン樹脂系離型剤、シリコーン樹脂系離型剤、フッ素樹脂系離型剤、セルロース樹脂系離型剤、尿素樹脂系離型剤、ポリオレフィン樹脂系離型剤、パラフィン樹脂系離型剤、アクリル樹脂系離型剤などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。上記の離型剤は、必要に応じて1種以上自由に混合して使用可能である。
本発明の加飾シートに使用可能な基材としては、特に制限はないが、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ノルボルネン系樹脂、ビニル系樹脂などのプラスチック素材が好ましく挙げられる。
より好ましくは前記プラスチック素材からキャスト法あるいは無延伸、2軸延伸法によるフィルムまたはシート状が挙げられるが、その製造方法に限定されるものではない。また密着性付与の観点から、基材表面にコロナ放電処理やプライマー等の下塗り塗料を塗装されていても構わない。
基材の厚さは特に制限はなく、成型方法によって最適な厚みを選択することが望ましい。
加飾シートの製造方法としては、本発明の感光性組成物が基材上に、均一かつ所定の厚膜になるように成膜された後に、必要に応じて乾燥を行い、さらに活性エネルギー線の照射による光架橋を行うことにより形成される。
成膜方法としては、公知の印刷あるいは塗工方法を用いることが可能であり、例えば
グラビアコート法、グラビアオフセット法、キスコート法、ロッドコート法、リバースグラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法、トップコート法、ダイコート法、ナイフコート法、リップコート法、スプレーコート法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、転写印刷、昇華転写印刷、インクジェット印刷などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
本発明の感光性組成物に使用可能な溶媒の説明において記載したように、塗工性の観点から溶媒を用いる場合がある。しかしながら、多量の溶媒を塗膜中に含んだ状態で活性エネルギー線照射による架橋すると、架橋のコントロールに悪影響を及ぼす場合があるため、塗膜を乾燥することによりある程度除くことが望ましい。乾燥させる方法としては、真空乾燥機などを用いた減圧による真空乾燥か、コンベクションオーブン(熱風乾燥器)、IRオーブン、ホットプレート等を使用したベークによる乾燥、またはその複合により実施することが可能である。設備コストや生産性の観点からベークを選択することが好ましいが、以下の条件に注意して実施されることがより好ましい。
ベークの条件(温度、時間)については、使用する沸点や膜厚、オーブンの乾燥性能に応じて適宜選択することが可能であるが、本発明の加飾シート用組成物は100℃以上の高温領域で前述のフリル基の熱架橋反応が進行しうるため、100℃以下が好ましい。また長時間のベークもまた熱架橋反応が進行する可能性があるため、10分以下が好ましい。プリベーク時点で熱架橋反応が進行してしまうと、活性エネルギー照射による光架橋へ悪影響を及ぼし、架橋度が必要以上に上がった結果、伸張性を損なう可能性が生じるため好ましくない。
本発明の加飾シート用感光性組成物の膜厚としては、特に制限はないが、成型性やハードコート性の観点から、好ましくは1μm〜100μmであり、好ましくは5μm〜50μmである。
本発明の組成物を光架橋させる際に必要な活性エネルギー線とは、熱または紫外線や可視光線、近赤外線等、電子線等である。これらの活性エネルギー線により重合開始剤(C)がラジカルを発生し、続いて重合性化合物(B)が重合することにより架橋反応が進行する。活性エネルギー線の付与の光源としては、250nmから450nmの波長領域に発光の主波長を有する光源が好ましい。250nmから450nmの波長領域に発光の主波長を有する光源の例としては、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、パルス発光キセノンランプ、重水素ランプ、蛍光灯、ND−YAG3倍波レーザー、HE−CDレーザー、窒素レーザー、XE−Clエキシマレーザー、XE−Fエキシマレーザー、半導体励起固体レーザー、365nm、375nm、385nmに発行波長を有するLEDランプ光源などの各種光源が挙げられる。なお本明細書でいう、紫外線や可視光、近赤外線等の定義は久保亮五ら編「岩波理化学辞典第4版」(1987年、岩波)による。
前述のように、硬化膜は、他の必要な層とともに積層され加飾シートとして用いられる。前述の作用機構により本発明の感光性組成物を用いることで種々の成型に対応可能な成型性を有している。さらに、本発明の加飾シートは成型時の熱で硬化膜がさらに熱架橋されることにより、最終的なハードコート性を得ることが可能になる。熱架橋は成型時にかかる熱で十分に進行可能であるが、必要に応じてベーク工程を追加しても構わない。
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、実施例中における各評価は、以下の方法に従った。なお、実施例中、部は重量部、%は重量%をそれぞれ示す。
<重量平均分子量>
重量平均分子量の測定は、東ソー社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)「GPC−8020」を用いた、カラムはSHODEX KF−806L 2本、KF−804L 1本、KF−802 1本を用い、溶媒はテトラヒドロフランを用いた。重量平均分子量は標準ポリスチレン換算で行った。
<フリル基を有する化合物(A)の製造>
(高分子化合物の合成例)
合成例1:化合物(A)−1
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン80重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、単量体(a−1)としてメタクリルオキシエチルイソシアネートとフルフリルアルコールの反応物30重量部、単量体(a−2)としてメチルメタクリレート70重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル3重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.3重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った後、室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−1を得た。重量平均分子量は60,000であった。
合成例2〜17
合成例1における単量体(a−1)、(a−2)を表1に示す種類・配合に変更し、反応時の固形分濃度や重合開始剤の量を適宜調整すること以外は同様に合成することにより、表1に示す重量平均分子量を持つ化合物(A)−2〜(A)−17を固形分50%で得た。
合成例18:化合物(A)−18
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン80重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、n−ブチルアクリレート60重量部、2−アクリロイルオキシエチルイソシアナート40重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル3重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.3重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った。
次に、オクチル酸錫0.1重量部を加えた後、フルフリルアルコール28重量部のメチルエチルケトン30重量部溶液を2時間かけて滴下した。さらに70℃のまま3時間反応させた後、反応液を室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−18を得た。重量平均分子量は30000であった。
合成例19:化合物(A)−19
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン70重量部、無水マレイン酸30重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、メチルアクリレート50重量部、スチレン20重量部、メチルエチルケトン20重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル3重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.3重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った。
次に、フルフリルアミン28重量部のメチルエチルケトン30重量部溶液を2時間かけて滴下した。さらに70℃のまま3時間反応させた後、反応液を室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−19を得た。重量平均分子量は25000であった。
合成例20:化合物(A)−20
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、n−ブチルメタクリレート40重量部、グリシジルメタクリレート60重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル1重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.1重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った後、室温まで冷却した。
次に、2−フランカルボン酸47重量部、テトラメチルアンモニウムブロミド1重量部を加え、100℃で6時間反応した後、反応液を室温まで冷却した。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−20を得た。重量平均分子量は80000であった。
合成例21:化合物(A)−21
合成例7におけるn−メチルメタクリレートをn−ブチルメタクリレートに変更した以外は同様に合成を実施し、固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−8を得た。重量平均分子量は23000であった。
合成例22:化合物(A)−22
合成例7におけるn−メチルメタクリレートをベンジルメタクリレートに変更した以外は同様に合成を実施し、固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−9を得た。重量平均分子量は34000であった。
合成例23:化合物(A)−23
合成例7におけるn−メチルメタクリレートをt−ブチルアクリレートに変更した以外は同様に合成を実施し、固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−10を得た。重量平均分子量は26000であった。
(低分子化合物の合成例)
合成例1:化合物(A)−101
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン60重量部、フルフリルアルコール50重量部、ジブチル錫ジラウレート0.1重量部を仕込み、窒素雰囲気化、60℃に昇温した後、2−アクリロイルオキシエチルイソシアナート72重量部のメチルエチルケトン50重量部溶液を2時間かけて滴下した。続いて60℃のまま3時間反応させた後反応液を室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−101を得た。EI−MS(Thermo社製 PolarisQ)による質量分析より、239.10の分子量を確認した。(理論値
239.08)
合成例2:化合物(A)−102
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン50重量部、フルフリルアミン50重量部、ジブチル錫ジラウレート0.1重量部を仕込み、窒素雰囲気化、60℃に昇温した後、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート43重量部のメチルエチルケトン40重量部溶液を2時間かけて滴下した。続いて60℃のまま3時間反応させた後、反応液を室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−102を得た。EI−MS(Thermo社製 Po
larisQ)による質量分析より、362.17の分子量を確認した。(理論値362.20)
合成例3:化合物(A)−103
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン80重量部、フルフリルアミン50重量部、1,8−ジアザビシクロウンデセン0.1重量部を仕込み、窒素雰囲気化、60℃に昇温した後、グリシジルメタクリレート73重量部のメチルエチルケトン50重量部溶液を2時間かけて滴下した。続いて60℃のまま3時間反応させた後、反応液を室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のフリル基を含む化合物(A)−103を得た。EI−MS(Thermo社製
PolarisQ)による質量分析より、239.30の分子量を確認した。(理論値239.27)
比較例用化合物の合成例:化合物(1)
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン80重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、n−メチルメタクリレート50重量部、グリシジルメタクリレート50重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル3重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.3重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った後、室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のグリシジル基を含む化合物(1)を得た。重量平均分子量は25000であった。
比較例用化合物の合成例:化合物(2)
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン80重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、n−ブチルメタクリレート80重量部、グリシジルメタクリレート20重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル3重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.3重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った後、室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のヒドロキシル基を含む化合物(2)を得た。重量平均分子量は20000であった。
比較例用化合物の合成例:化合物(3)
攪拌機、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン80重量部を仕込み、窒素雰囲気下、70℃に昇温した。次いで、n−メチルメタクリレート50重量部、テトラヒドロフルフリルメタクリレート50重量部、及びアゾビスイソブチロニトリル3重量部を予め混合したモノマー液を2時間かけて滴下した。さらに70℃で1時間反応させた後、アゾビスブチロニトリル0.15重量部を加えて1時間反応させる工程を、モノマーの添加率が98%以上になるまで行った後、室温まで冷却した。メチルエチルケトンを加えて固形分50%のテトラヒドロフリル基を含む化合物(3)を得た。重量平均分子量は54,000であった。
<活性エネルギー線硬化性樹脂(B)の製造方法>
合成例24:化合物(B)−1
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器に酢酸ブチル73.4部とメチルエチルケトン80.0部を仕込み、90℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりグリシジルメタクリレート70.0部、ポリシロキサンメタクリレート(FM−0721;JNC株式会社製)を15.0部、メチルメタクリレート15.0部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.0部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続した。その後室温まで冷却した後に、窒素置換よりエアーバブリングに切り替え、アクリル酸を35.0重量部、p−メトキシフェノールを2重量部、トリフェニルホスフィン1.4重量部加えてから撹拌しながら、105℃まで昇温し、8時間保持して反応させた。その後、室温まで冷却した。樹脂溶液約2gをサンプリングして170℃、10分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が40重量%になるように酢酸ブチルを添加して活性エネルギー線硬化性樹脂の化合物(B−1)を得た。
合成例25〜38(化合物(B)−2〜(B)−13)
合成例24における単量体(b−1)、(b−2)、および、(b−3)を表2に示す種類・配合に変更し、反応時の固形分濃度や重合開始剤の量を適宜調整すること以外は合成例24と同様に合成することにより、表2に示す重量平均分子量および二重結合当量を持つ化合物(B)−2〜(B)−13を不揮発分40重量%で得た。
比較例用化合物の合成例:化合物(4)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器に酢酸ブチル73.4部とメチルエチルケトン80.0部を仕込み、90℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりポリシロキサンメタクリレート(FM−0721;JNC株式会社製)を30.0部、メチルメタクリレート70.0部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.0部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続した。その後室温まで冷却した後に、樹脂溶液約2gをサンプリングして170℃、10分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が40重量%になるように酢酸ブチルを添加して化合物(4)を得た。
比較例用化合物の合成例:化合物(5)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器に酢酸ブチル73.4部とメチルエチルケトン80.0部を仕込み、90℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりグリシジルメタクリレート65.0部、メチルメタクリレート35.0部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル3.0部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続した。その後室温まで冷却した後に、樹脂溶液約2gをサンプリングして170℃、10分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が40重量%になるように酢酸ブチルを添加して化合物(5)を得た。
なお、表2中の略語は以下の通りである。
FM−0721:JNC社製「サイラプレーンFM0721」(ポリシロキサンメタクリレート)
FM−0711:JNC社製「サイラプレーンFM0721」(ポリシロキサンメタクリレート)
FM−0725:JNC社製「サイラプレーンFM0721」(ポリシロキサンメタクリレート)
X−22−174DX:信越シリコーン社製「X−22−174DX」(ポリシロキサンメタクリレート)
X−22−2475:信越シリコーン社製「X−22−2475」(ポリシロキサンメタクリレート)
X−22−2426:信越シリコーン社製「X−22−2426」(ポリシロキサンメタクリレート)
(実施形態1)
<感光性組成物の製造>
実施例1〜41、比較例1〜8
フリル基を含む化合物(A)または、化合物(1)〜(3)、および、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)または、化合物(4)、(5)と重合開始剤(C)、重合性化合物(D)を表3に示す重量部で配合し、感光性組成物を得た。
比較例8
活性エネルギー線硬化性樹脂(B)の化合物(B)−7の代わりにDIC社製メガファックRS−75を10重量部用いた以外は実施例7と同様の配合条件で表3に示す感光性組成物を得た。
なお、表3中の略語は以下の通りである。
RS―75:DIC社製「メガファックRS−75(紫外線反応性フッ素型表面改質材」
PET−30:日本化薬社製「KAYARAD PET−30」(3官能アクリレート)DPGDA:ダイセルオルネクス社製「DPGDA」(2官能アクリレート)
DPPA:サートマー社製「SR399」(5官能アクリレート)
DPHA:新中村化学工業社製「A−DPH」(6官能アクリレート)
UV−7650B:日本合成化学社製「紫光UV−7650B」(ウレタンアクリレートオリゴマー)
UA−3061:共栄社製化学社製「UA−3061」(ウレタンアクリレート)
V−5500:DIC社製「ユニディックV−5500」(エポキシアクリレート)
8KX−012C:大成ファインケミカル社製「アクリット8KX−012C」(アクリルアクリレート)
EBECRYL1830:ダイセルオルネクス社製「EBECRYL1830」(エステルアクリレート)Irg184:BASF(旧チバジャパン)社製「Irg184」(光重合開始剤)
Irg369:BASF(旧チバジャパン)社製「Irg369」(光重合開始剤)
TPO:BASF(旧チバジャパン)社製「TPO」(光重合開始剤)
SI−100:サンエイド社製「サインエイド SI−100」(熱カチオン重合発生剤)
B−7982:Baxenden社製「7982」(ブロックイソシアネート)
MEK:メチルエチルケトン
PGMAC:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<硬化性評価>
実施例1〜41および比較例1〜8で得られた組成物を、PET基材(厚み100μm:東洋紡績社製「コスモシャインA4100」)に、バーコーターを用いて塗工した後、熱風乾燥器を用いて80℃、1分間乾燥することにより膜厚5μmの塗工膜を得た。塗工膜をベルトコンベア式の紫外線照射装置(高圧水銀灯120W/cm灯)を用いて、コンベアスピード10m/分で紫外線照射(積算光量400mJ/cm)して硬化させ、続いて、熱風乾燥器を用いて、160℃、10分間加熱を行うことにより、加熱成型後の塗膜状態を想定した硬化膜を得た。硬化膜の鉛筆硬度試験、耐擦傷試験を行った結果を表4に示す。
(鉛筆硬度試験)
JIS−K−5600の試験方法に則って行い、硬度の判定を行った。加飾フィルムを想定した場合、H以上が使用可能レベルである。
(耐擦傷試験)
#0000スチールウールを使用し、500g/cm荷重をかけて、10往復擦傷した後、目視にて傷の有無を判定した。加飾フィルムを想定した場合、傷がないことが望ましい。
(判定基準)
〇:傷無し
△:わずかに傷あり
×:多数の傷あり
<伸張性評価>
実施例1〜41および比較例1〜8で得られた感光性組成物を、ポリカーボネート基材(厚み1mm:三菱ガス化学社製「ユーピロン・シートNF−2000」)に、バーコーターを用いて塗工した後、熱風乾燥器を用いて80℃、1分間乾燥することにより膜厚5μmの塗工膜を得た。塗工膜をベルトコンベア式の紫外線照射装置(高圧水銀灯120W/cm灯)を用いて、コンベアスピード10m/分で紫外線照射(積算光量400mJ/cm)して硬化膜を得た。この硬化膜を使用し成型加工を想定した伸張性試験、および、防汚性試験を行った結果、並びに自動車分野などの特定用途向けを想定した耐薬品性試験を行った結果を表4に示す。
(伸張性試験)
各硬化膜を基材と共に、JIS K6251−1号規格に準拠したダンベル形状に裁断することにより伸張性試験片を得た。なお、チャック間距離は4cmであり幅は1cmである。このダンベル片を用いて引っ張り試験を行った。(島津製作所製「EZ−SX」)
伸張条件:室温下、100mm/分の引っ張り速度で実施した。
伸長判定:チャック間距離の4cmを基準とし、元の長さの70%に相当する2.8cm、80%に相当する3.2cm、90%に相当する3.6cmにそれぞれ引っ張った際の、塗膜の傷の有無を確認した。加飾フィルムを想定した場合まったく傷がないことが望ましく、より長く伸張できる方がさらに望ましい。
(判定基準)
◎:傷無し
〇:1〜9本程度の傷が入る
△:10〜20本程度の傷が入る
×:多数の傷が入る
(薬品耐性試験)
各硬化膜を基材と共に4cm四方の正方形に裁断を行った後、熱風乾燥器(160℃)で10分ベークを行い、(理想的に)熱架橋が進行した硬化膜を得た。
日焼け止めクリーム(Neutrogena社製「UltraSheer、SPF#55」)を、試験片の中央部分に30mg乗せた後、3cm四方の正方形に裁断されたPETフィルム(厚さ50μm)をその上に被せた。PETフィルム上部から均一に荷重を加えることにより均一な円状(直径1.8cm)にクリームを伸ばした。
以下の条件下にて、熱風乾燥器(80℃、12時間)で静置し、室温まで放冷した後に水道水でクリームを洗い流し、試験片表面の外観を目視で観察することにより、薬品耐性を判定した。
条件1:PETフィルムを剥がし、試験片およびクリームが解放された状態。
条件2:PETフィルムを剥がさず、試験片を10cm四方のガラス基板(厚み5mm)で挟みこみ、ガラス基板上部から500gの荷重をかけた状態(密閉された状態)。
(判定基準)
〇:外観変化がなく(透明)
△:うっすらと曇っている
×:白化が発生(透明性なし)
(防汚性試験)
上述の通り、伸張性試験を行った試験片の伸張部位の塗膜面に対して油性マジック(マジックインキ 油性ペン 大型 No.500 黒色)で筆記後、拭き取りを行い、後残りの状況を評価した。
評価基準
◎:乾拭きにて軽く拭き取り後、後残りなし
○:乾拭きにて拭き取り後、後残りなし
△:乾拭きにて拭き取り後、僅かに後残りあり
×:乾拭きにて拭き取り後、後残りあり
実用レベルは〇以上である。
比較例1のような熱カチオン発生剤を用いてエポキシ架橋による熱架橋を利用する系や、比較例2のようなブロックイソシアと水酸基による熱架橋を利用する系と比較して、本発明のフランとアクリルの熱架橋を利用する系(実施例1〜41)は、塗膜のハードコート性(鉛筆硬度、耐擦傷)の観点で明らかに優れていることが明らかとなった。架橋に利用する反応形態の差が硬化性に反映したことが推察されるが詳細は明らかではない。
また、比較例3および4のように、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)に含まれるエポキシ基を含む(メタ)アクリレート(b−1)と、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−2)のいずれか1成分が不足している活性エネルギー線硬化性樹脂(B)では、十分な表面防汚性が発現されないことが明確となった。
さらに、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)を用いない感光性組成物(比較例5)では表面の防汚性が発現し得ない事が見出された。
その上、フリル基を有する化合物(A)を用いない感光性組成物(比較例6)では伸張性が非常に悪いため、伸張性を要する加飾シートに適応することは難しい。
一方、比較例7のようにテトラヒドロフリル基を有するアクリル樹脂(化合物)(3))を用いた場合には、塗膜のハードコート性がなく、伸張性も若干悪いため加飾シートに適応することは難しい。上述のようにフリル基でないと熱架橋反応が進行しないことや、イナート成分としての機能もフリル基を有する化合物には及ばないことを示している。
更に、比較例8では市販の紫外線硬化型フッ素型表面改質剤を用いて同様に感光性組成物を作成したが、防汚性おいては十分な性能を発現しないことが見出された。
つまり、本発明のフリル基を有する化合物(A)と活性エネルギー線硬化性樹脂(B)、重合開始剤(C)との配合(実施例1〜41)において十分な伸張性とハードコート性および防汚性を両立すること可能な架橋膜を得ることが明らかとなった。
上述のように本発明の感光性組成物を利用した架橋膜は防汚性を発現し、十分な伸張性を有しているが、実施例7〜11が示すようにフリル基を有する化合物(A)の重量平均分子量増加に伴い伸張性をさらに伸ばすことが可能であり、重量平均分子量が100,000〜500,000の場合、特に好ましい結果を与えることが明らかとなった。
したがって、本発明の感光性組成物は、フリル基を有する化合物(A)、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)、重合開始剤(C)から構成されることで、種々の熱成型に対応可能な加飾フィルムを得るための、優れた伸張性とハードコート性および、防汚性を兼ね備えた架橋膜を得られることが明らかとなった。
<真空成型性試験>
実施例1〜41および比較例1〜8で得られた組成物を、ポリカーボネート基材(厚み1mm:三菱ガス化学社製「ユーピロン・シートNF−2000)に、バーコーターを用いて塗工した後、熱風乾燥器を用いて80℃、1分間乾燥させることにより膜厚5μmの塗工膜を得た。塗工膜をベルトコンベア式の紫外線照射装置(高圧水銀灯120W/cm灯)を用いて、コンベアスピード10m/分で紫外線照射(積算光量400mJ/cm)して加飾シートを得た。
続いて、加飾シートを、真空成型機(成光産業社製 「300X」)にセッティングを行い、直方体(縦:65mm、横65mm、高さ25mm)の型を用いて、加熱真空成型(ヒーター温度300℃、推定基材表面温度200℃)を実施した。外観を観察し、成型に伴加飾シートのヒビや割れの有無がないか確認した結果を表4に示す。
(判定基準)
〇:ヒビや割れがなく透明
△:部分的にヒビや割れを確認
×:全体的なヒビや割れを確認
本発明の感光性組成物から形成された硬化膜を有する加飾シートは、成型性に優れる結果となった。故に種々の成型方式に対応可能な成型性を有していることが明らかとなった。
本発明の感光性組成物から形成された硬化膜を有する加飾シートは、優れた薬品耐性を示した(実施例1〜41、比較例1〜8:条件1)。日焼け止めクリームに対する耐性を有することで、自動車用途、特に自動車の内装部品などに好ましく利用することが可能である。
本発明の感光性組成物から形成された硬化膜を有する加飾シートは、十分な薬品耐性を示しているが、架橋組成物中のフリル基を有する化合物(A)がヒドロキシル基を有することでさらに過酷な条件においても良好な耐薬品性を示すことが明らかとなった。(実施例12〜17、32〜38:条件2)
(実施形態2)
<感光性組成物の製造>
実施例101〜103
フリル基を含む化合物(A)、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)、重合開始剤(C)、重合性化合物(D)を表3に示す重量部で配合し、感光性組成物を得た。なお、表5中の略語は表2と同じものを示す。
<硬化性評価>
実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表6に示す。
<伸張性評価>
得られた感光性組成物を、ポリカーボネート基材(厚み1mm:三菱ガス化学社製「ユーピロン・シートNF−2000」)に、バーコーターを用いて塗工した後、熱風乾燥器を用いて80℃、1分間乾燥することにより膜厚5μmの塗工膜を得た。塗工膜をベルトコンベア式の紫外線照射装置(高圧水銀灯120W/cm灯)を用いて、コンベアスピード10m/分で紫外線照射(積算光量400mJ/cm)して硬化膜を得た。この硬化膜を使用し、成型加工を想定した下記伸張性試験、および、防汚性試験を行った結果を表6に示す。
各硬化膜を基材と共に、JIS K6251−1号規格に準拠したダンベル形状に裁断することにより伸張性試験片を得た。なお、チャック間距離は4cmであり幅は1cmである。このダンベル片を用いて引っ張り試験を行った。(島津製作所製「EZ−SX」)
伸張条件:室温下、100mm/分の引っ張り速度で実施した。
伸長判定:チャック間距離の4cmを基準とし、元の長さの70%に相当する2.8cm、80%に相当する3.2cmにそれぞれ引っ張った際の、塗膜の傷の有無を確認した。加飾フィルムを想定した場合まったく傷がないことが望ましい。
(判定基準)
〇:傷無し
△:10〜20本程度の傷が入る
×:多数の傷が入る
<防汚性試験>
実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表6に示す。
<真空成型性試験>
実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表6に示す。
<薬品耐性試験>
実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表6に示す。
比較例1〜5との比較によって示されるように、フリル基を有する化合物(A)として低分子化合物を用いた場合においても、本発明の加飾シート用感光性組成物は良好なハードコート性と伸張性、成型性、および、防汚性を示した。一方で、より伸張性が求められる場合にはおいては、フリル基を有する化合物(A)として低分子化合物よりも高分子化合物を用いた方が対応できる可能性を示した。
フリル基を有する化合物(A)として低分子化合物を用いた場合においても、水酸基を含有する化合物では、自動車用途、特に内装部品用途などに求められる薬品耐性を向上させるためには好ましい事が示された。(実施例103)
本発明の感光性組成物より得られる架橋膜は、成型性とハードコート性が高いレベルで両立しているため、本発明の組成物を利用することで、種々の成型方式に対応可能な優れた加飾フィルムを得ることが可能である。
加飾フィルムの用途としては、プラスチックの加飾であれば特に制限はないが、例えば、マートフォンなどの携帯電話、モバイルパソコンを含むノート型パソコンなどの電子機器や、自動車用の内外装部品、建材などの分野で使用可能である。

Claims (11)

  1. フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)とを含む感光性組成物であって、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)が、ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)およびエポキシ基を含む(メタ)アクリレート(b−2)を含む単量体の共重合体と、α、β―不飽和カルボン酸との反応物であることを特徴とする感光性組成物。
  2. ポリシロキサンモノ(メタ)アクリレート(b−1)が、一般式(1)で表されるポリシロキサンモノ(メタ)アクリレートである請求項1記載の感光性組成物。
    一般式(1)

    (式中、Rは水素原子、またはメチル基であり、R〜Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、水酸基、アルコキシ基、または水素原子であり、Lは、置換または無置換の、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基、シクロアルキレン基、またはアリーレン基であり、nは1〜300の整数である。)
  3. フリル基を含む化合物(A)が、水酸基を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の感光性組成物。
  4. フリル基を含む化合物(A)が、フリル基を有する単量体(а−1)を含む単量体(a)の共重合体(A−1)であることを特徴とする、請求項1〜3いずれか記載の感光性組成物。
  5. 前記共重合体(A−1)の重量平均分子量が、1000〜500000であることを特徴とする請求項4記載の感光性組成物。
  6. 前記単量体(а−1)が、フルフリルメタクリレートであることを特徴とする請求項4または5記載の感光性組成物。
  7. 更に、重合性化合物(D)(ただし前記(B)である場合を除く)を含む、請求項1〜6いずれか記載の感光性組成物。
  8. 加飾シート用である、請求項1〜7いずれか記載の感光性組成物。
  9. 基材上に、請求項1〜8いずれか記載の感光性組成物から形成された硬化膜を有する加飾シート。
  10. 請求項9記載の加飾シートを用いた成型加工品。
  11. フリル基を含む化合物(A)と、活性エネルギー線硬化性樹脂(B)と、重合開始剤(C)とを含んでなる感光性組成物を基材に塗布する第一の工程と、活性エネルギー線を照射することにより硬化する第二の工程と、成型加工する第三の工程、とを含む成形加工品の製造方法。
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