JP2019065245A - 光硬化性樹脂組成物、被膜付基材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[2]前記単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)がトリメチルシクロヘキシルアクリレート、(2-メチル−2−エチルー1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、(3-エチルオキセタン−3−イル)メチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ラウリルアクリレートから選択される少なくとも1種である[1]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[3]前記光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)が、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーもしくはエステル(メタ)アクリレートオリゴマーである[1]または[2]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[4]さらに、2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(E)を含有する[1]〜[3]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[5]前記球状フィラー(C)が、平均粒子径0.1〜12μmの範囲内である[1]〜[4]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[6]住宅部材用である[1]〜[5]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[7]基材表面の少なくとも一部に、[1]〜[6]に記載の光硬化性樹脂組成物から形成された硬化被膜を有する被膜付基材。
[8]基材表面の少なくとも一部に、[1]〜[6]に記載の光硬化性樹脂組成物を塗布する塗装工程と、当該塗装面を光照射して該組成物を硬化させる光照射工程を有する被膜付基材の製造方法。
[9]前記塗装工程が、ロールコーターによって行われる請求項8に記載の被膜付基材の製造方法。
本明細書における「平均粒子径」とは、JIS Z 8825:2013で規定されている「粒子径解析−レーザ回折・散乱法」を用いて測定された粒度分布のd50値のことを指す。d50値とは任意の分散媒中での体積基準の粒度分布から、小粒径側からの積算粒径分布が50%となる粒径のことである。
本発明の実施形態に係る光硬化性樹脂組成物は、光を照射することで硬化されて、硬化被膜を形成するものであり、単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)、光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)、球状フィラー(C)ならびに光重合開始剤(D)を含有する。以下、各成分について説明する。
単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)は、光硬化性樹脂組成物の粘度を下げる反応性希釈剤として用いられ、表面張力が35.0dyn/cm以下の単官能の(メタ)アクリレートモノマー(A)であれば特に制限なく使用可能である。本組成物に用いられる単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)は、1種単独で用いてもよく、また2種以上を用いてもよい。
光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)は、本発明における光硬化性樹脂組成物のバインダーとして機能する。光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)は、光硬化性であって、例えば、少なくとも1つの不飽和二重結合を有するオリゴマーまたは樹脂が挙げられる。本組成物に用いられる光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)は、1種単独で用いてもよく、また2種以上を用いてもよい。
球状フィラー(C)は、艶消し剤として機能し、平均粒子径が好ましくは0.1〜12μmの範囲、より好ましくは1〜9μm、さらに好ましくは2〜5μmの範囲にある球状の粒子が使用される。球状フィラー(C)を用いることで、硬化被膜を低光沢化することが可能となる。また、平均粒子径がこの範囲内にある球状フィラーは、手触りの触感(例えば、すべすべ感、柔らかさ(以降、省略し単に「触感」と称する。))を向上させることが可能となる。球状フィラー(C)は、1種単独で用いてもよく、また2種以上を用いてもよい。
球状フィラーとして、無機球状フィラーを用いる場合、非晶質の球状シリカが好ましい。
光重合開始剤(D)は、光照射によりラジカルまたはカチオンを発生し、前述の単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)、光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)ならびに後述する2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(E)を反応させ、本組成物を硬化可能な化合物であれば特に制限されない。光重合開始剤(D)は、1種単独で用いてもよく、また2種以上を用いてもよい。
アルキルフェノン系開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−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−ヒロドキシ−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、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)−ブタノン−1、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノンが挙げられる。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、組成物の粘度調整および硬度、耐汚染性の向上のため、任意成分として、前記光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)以外の2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(E)を含んでいてもよい。2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(E)は反応性希釈剤として用いられるとともに、被膜の架橋密度の調整に用いられる。2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(E)は、1種単独で用いてもよく、また2種以上を用いてもよい。
本発明における光硬化性樹脂組成物の合計100質量%に対して、単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)の含有量は、10〜50質量%の範囲が好ましく、20〜40質量%の範囲がより好ましい。
光重合開始剤(D)の含有量は、光硬化性樹脂組成物の合計100質量%に対して、2〜6質量%の範囲が好ましく、3〜5質量%の範囲がより好ましい。当該配合量が下限値以上であれば、被膜の硬化を十分行うことができ、耐汚染性が向上する。一方、当該配合量が上限値以下であれば、被膜の耐候性が良好となり黄変するおそれも少なくなる。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記各成分を公知の手段で混合することで調製可能である。
本組成物は、必要に応じて、前述した成分以外のその他の添加剤を配合してもよい。
その他の添加剤としては、本発明の分野で通常用いられてきた添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で用いることができ、例えば、有機溶剤、レベリング剤、消泡剤、重合禁止剤、非反応性希釈剤、艶消し剤、沈降防止剤、分散剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
前記その他の添加剤は、それぞれ、1種単独で用いてもよく、また2種以上を用いてもよい。
本組成物には、粘度を所定の範囲に調整する等の点から、有機溶剤を配合してもよい。
また、無溶剤組成物の場合、作業性に優れる観点から、紫外線(UV)照射により硬化する組成物であることが好ましい。UV照射は、大気、窒素雰囲気、炭酸ガス雰囲気等の環境下で行うことができる。
本組成物の固形分100質量%に対するレベリング剤の配合量は、好ましくは0.01〜1.5質量%、より好ましくは0.05〜1.0質量%である。
消泡剤としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系、シリコン系等の各種消泡剤が挙げられる。
本組成物には、該組成物における球状フィラー(C)の分散性を向上し、外観が良好な硬化被膜を容易に形成できる等の点から、分散剤を配合してもよい。
本組成物の固形分100質量%に対する分散剤の配合量は、好ましくは0.1〜10質量%である。
本組成物の用途は特に限定されないが、壁、床、天井、ドア、階段、家具、窓枠等の住宅用部材に用いることが好ましい。本組成物によると、耐汚染性、表面平滑性(触感)および低光沢性に優れる硬化被膜を形成できるため、特に木質基材を用いた床材の塗装に好適である。
本発明に係る硬化被膜は、前記本組成物から形成された膜であり、具体的には、本組成物を光照射により硬化させる工程(硬化工程)を含むことで製造することができる。
前記硬化被膜および該硬化被膜付基材は、具体的には、本組成物を基材の少なくとも一部に塗布する工程(塗布工程)と、その後、光照射により塗布された本組成物を硬化させる工程(硬化工程)とを含むことで製造することができる。
基材としては、特に制限されず、前記硬化被膜を形成したい被塗物であればよく、木材(木質基材)、プラスチック、紙、金属、ガラス、セラミックス、コンクリート等を挙げることができる。プラスチックとしては、例えば、各種プラスチック基材(例:トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロース、ポリエーテルサルホン、ポリアクリル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、(メタ)アクリルニトリル等から形成されるフィルムや成形体)が挙げられる。基材としては、木質基材が好ましい。
前記塗布工程における塗布(コーティング)方法としては、用いる本組成物の組成および基材の種類等に応じて適時選択すればよいが、例えば、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、ディッピング法が挙げられる。
前記硬化工程において照射される光としては、活性エネルギー線が好ましく、該活性エネルギー線としては、例えば、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線、X線、γ線などの電磁波、電子線、プロトン線、中性子線が挙げられ、これらの中でも、硬化速度、照射装置の入手のし易さ、価格などの点から、紫外線が好ましい。
前記硬化工程では、光を照射した後、または、光を照射する際に、硬化時間を短縮させるために、5〜120℃程度の加熱を行ってもよい。
硬化後の被膜の膜厚は、所望の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に限定されないが、通常5〜50μm、好ましくは5〜20μmである。
なお、上記に記載した工程以外であっても、必要に応じて、被膜付基材を製造する際に公知の工程を行っても構わない。
基材に対する本発明の樹脂組成物の塗布量は、特に制限されないが、機能を十分に発揮するため、樹脂組成物の固形分換算で5〜20g/m2が好ましい。樹脂組成物の塗布量がこの範囲にあると、得られる被膜付基材の耐汚染性を高く維持でき、素材感や風合い感等の意匠性(美観)および表面平滑性(触感)を共に高く維持できる。
[実施例1〜11および比較例1〜5]
<光硬化性樹脂組成物の製造方法>
下記材料を表1に示す配合量でディスパーを用いて均一に混合し、光硬化性樹脂組成物を調製した。なお、表1における光硬化性樹脂組成物の欄の数値は、質量部を示す。
TMCHA:トリメチルシクロヘキシルアクリレート(Miwon Specialty Chemical社製、表面張力:26.3dyn/cm)
MEDOL-10:(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製、表面張力:32.3dyn/cm)
比較例に以下の単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)を使用した。
GX8301S(MTGA):メトキシトリエチレングリコールアクリレート(第一工業製薬(株) 製、表面張力:35.1dyn/cm)
DCPEA:ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート(日立化成(株)製、表面張力:36.0dyn/cm)
CTFA:環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(Miwon Specialty Chemical製、表面張力:36.2dyn/cm)
ACMO:アクリロイルモルフォリン(KJケミカルズ(株)製、表面張力:44.6dyn/cm)
4-HBA:4−ヒドロキシブチルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製、表面張力:54.9dyn/cm)
2官能ウレタンアクリレートオリゴマー(Miwon Specialty Chemical製)
HDDA(EO):EO変性1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(Miwon Specialty Chemical製)
TMPTA(EO):EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート(Miwon Specialty Chemical製)
I−184(BASFジャパン(株)製、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)
I−754(BASFジャパン(株)製、オキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエステルとオキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステルとの混合物)
<球状フィラー(C)>
ミズパール K-300:(水澤化学工業(株)製、球状シリカ、平均粒子径2μm)
アートパール C-1000透明:(根上工業(株)製、ウレタンビーズ、平均粒子径3μm)
アートパール C-800透明:(根上工業(株)製、ウレタンビーズ、平均粒子径6μm)
アートパール C-600透明:(根上工業(株)製、ウレタンビーズ、平均粒子径10μm)
ETERPEARL-GP3200:(長興材料工業(株)製、シリコンビーズ、平均粒子径2μm)
ETERPEARL-GP3500:(長興材料工業(株)製、シリコンビーズ、平均粒子径5μm)
ETERPEARL-GP3901:(長興材料工業(株)製、シリコンビーズ、平均粒子径9μm)
ガンツパール GM-0105:(アイカ工業(株)製、アクリルビーズ、平均粒子径2μm)
ガンツパール GM-0801:(アイカ工業(株)製、アクリルビーズ、平均粒子径8μm)
ガンツパール GM-1001:(アイカ工業(株)製、アクリルビーズ、平均粒子径10μm)
基材として木質フローリング板を使用した。まず初めに、水系着色剤(ステイン W UD、中国塗料(株)製)をロールコーターで木質フローリング板に塗布し、JET乾燥機によって100℃×1分乾燥して着色した。
次に、得られた被膜付基材に対し、以下に示す評価を行った。
(1)硬化性
紫外線積算照度計「UVPF−A1」(アイグラフィック社製)を使用して、1パスが照度40mJ/cm2、照射量80mW/cm2での条件で紫外線を照射し、綿棒で擦った後、硬化被膜に擦り傷が付くか否かで判断し、擦り傷が付かないパス数を評価した。なおパス数が2以下で合格とした。
グロスチェッカー「IG-320」(HORIBA製)を使用して、硬化被膜の光沢度を測定、評価した。なお、本発明では、光沢度30以下を合格とした。
合板の日本農林規格で定める汚染B試験に基づいて、被膜付基材に対し、青インキを用いて試験を行った。
なお、耐汚染性試験の評価基準は以下の通りであり、○評価を合格とした。
○:試験終了後、青インクの痕がわからない状態
△:試験終了後、青インクの痕がわずかにわかる状態
×:試験終了後、青インクの痕がわかる状態
被膜付基材に対し、硬化被膜を手で触った際の触感によって評価した。
なお、平滑性の評価基準は以下の通りであり、△評価以上を合格とした。
○:全く凹凸を感じない仕上がり
○△:ほとんど凹凸を感じない仕上がり
△:凹凸を感じる仕上がり
×:大きく凹凸を感じる仕上がり
実施例1〜11および比較例1〜5について、それぞれの評価結果を表1に示す。
Claims (9)
- 表面張力が35.0dyn/cm以下の単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)、光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)、球状フィラー(C)ならびに光重合開始剤(D)を含有する光硬化性樹脂組成物。
- 前記単官能(メタ)アクリレートモノマー(A)がトリメチルシクロヘキシルアクリレート、(2-メチルエチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、(3-エチルオキセタン−3−イル)メチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ラウリルアクリレートから選択される少なくとも1種である請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 前記光硬化性オリゴマーおよび/または光硬化性樹脂(B)が、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーもしくはエステル(メタ)アクリレートオリゴマーである請求項1または2に記載の光硬化性樹脂組成物。
- さらに、2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー(E)を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 前記球状フィラー(C)が、平均粒子径0.1〜12μmの範囲内である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 住宅部材用である請求項1〜5のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 基材表面の少なくとも一部に、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物から形成された硬化被膜を有する被膜付基材。
- 基材表面の少なくとも一部に、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物を塗布する塗装工程と、当該塗装面を光照射して該組成物を硬化させる光照射工程を有する被膜付基材の製造方法。
- 前記塗装工程が、ロールコーターによって行われる請求項8に記載の被膜付基材の製造方法。
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