JP2019147855A - 感光性樹脂組成物及びその製造方法、並びにその用途 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]不飽和カルボン酸又はその誘導体に由来する二重結合を側鎖に有する変性ポリビニルアルコール(A)、光重合開始剤(B)及び化合物(C)を含有する感光性樹脂組成物(D)であって;
化合物(C)が、共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩若しくはその酸化物(C1);環状ニトロキシルラジカル(C2);及びアルコキシフェノール(C3);からなる群より選択される少なくとも1種であり、
変性ポリビニルアルコール(A)の粘度平均重合度が200以上4500以下であり、けん化度が65モル%以上99.9モル%以下であり、1,2−グリコール結合量が1.4モル%以上1.9モル%未満である感光性樹脂組成物(D)。
[2]共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩若しくはその酸化物(C1)が、芳香環を構成する炭素原子に水酸基が2つ以上結合した化合物又はその塩若しくはその酸化物である、上記[1]の感光性樹脂組成物(D)。
[3]共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩若しくはその酸化物(C1)が、α,β−不飽和カルボニル化合物のα位とβ位に水酸基が2つ以上結合した化合物又はその塩若しくはその酸化物である、上記[1]の感光性樹脂組成物(D)。
[4]変性ポリビニルアルコール(A)が、二重結合を側鎖に0.01モル%以上5モル%未満有する、上記[1]〜[3]のいずれかの感光性樹脂組成物(D)。
[5]変性ポリビニルアルコール(A)がさらにエチレン単位を主鎖に有し、該エチレン単位の含有量が1モル%以上20モル%未満である、上記[1]〜[4]のいずれかの感光性樹脂組成物(D)。
[6]イエローインデックスが40未満である、上記[1]〜[5]のいずれかの感光性樹脂組成物(D)からなる粉末。
[7]上記[1]〜[5]のいずれかの感光性樹脂組成物(D)及び水を含有するコーティング剤。
[8]上記[7]のコーティング剤を基材表面に塗工してなる塗工物。
[9]上記[8]の塗工物からなる感熱記録材料。
[10]化合物(C)の存在下で、ポリビニルアルコール(E)と、不飽和カルボン酸又はその誘導体とを反応させて変性ポリビニルアルコール(A)及び化合物(C)を含有する組成物を得る工程、及び該組成物と光重合開始剤(B)とを混合する工程を有する、上記[1]〜[5]のいずれかの感光性樹脂組成物(D)の製造方法。
本発明の感光性樹脂組成物(D)は、不飽和カルボン酸又はその誘導体に由来する二重結合を側鎖に有する変性ポリビニルアルコール(A)(以下、「変性PVA(A)」と略記することがある)、光重合開始剤(B)及び化合物(C)を含有する。本発明の感光性樹脂組成物(D)は、紫外線を照射することにより架橋体を形成し、耐水性に優れた皮膜を形成できる。
上記PVA(E)は、ビニルエステル系単量体を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等の従来公知の方法を採用して重合し、得られるポリビニルエステルをけん化反応に付することにより製造できる。工業的観点から好ましい重合方法は、溶液重合法、乳化重合法および分散重合法である。重合操作にあたっては、回分法、半回分法および連続法のいずれの重合方式を採用することも可能である。
本発明で用いられる不飽和カルボン酸又はその誘導体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、プロピン酸、2−ペンテン酸、4−ペンテン酸、2−ヘプテン酸、2−オクテン酸、ケイ皮酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、イワシ酸、ドコサヘキサエン酸、ソルビン酸等の不飽和モノカルボン酸及びその塩;アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸2−エトキシエチル等の不飽和モノカルボン酸ヒドロキシエステル及びその誘導体;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、ムコン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸等の不飽和ジカルボン酸及びその塩;アコニット酸等の不飽和トリカルボン酸;無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等の不飽和カルボン酸無水物;アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル等の不飽和カルボン酸アルキルエステル;マレイン酸モノメチルエステル(マレイン酸モノメチル)などのマレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル等の不飽和ジカルボン酸モノエステル;マレイン酸ジアルキルエステル、フマル酸ジアルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル等の不飽和ジカルボン酸ジエステルが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用できる。
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
本発明で用いる光重合開始剤(B)に特に制限はないが、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、アセトフェノン類、アシルホスフィン類、ベンゾインアルキルエーテル類、アントラキノン類、ベンジル類、ジアセチル類、ケタール類、メタロセン類などの開始剤が挙げられる。中でも水に溶解しやすく、また紫外線照射時に黄変しにくいという観点から、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−メチルプロパンが好ましく、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパンがより好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物(D)は、さらに化合物(C)を含有し、化合物(C)が、共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩もしくはその酸化物(C1);環状ニトロキシルラジカル(C2);及びアルコキシフェノール(C3);からなる群より選択される少なくとも1種であることが重要である。
本発明の感光性樹脂組成物(D)の製造方法に特に制限はないが、好適な製造方法は、化合物(C)の存在下で、PVA(E)と、不飽和カルボン酸又はその誘導体とを反応させて変性PVA(A)及び化合物(C)を含有する組成物を得る工程、及び該組成物と光重合開始剤(B)とを混合する工程を有する方法である。
本発明の感光性樹脂組成物(D)及び水を含有するコーティング剤も本発明の好適な実施態様である。当該コーティング剤としては、具体的には、感熱記録材料におけるオーバーコート層や感熱発色層等を形成するためのコーティング剤、クリアーコーティング剤、顔料等を含有する白色又は有色コーティング剤、インクジェット記録材料におけるインク受理層を形成するためのコーティング剤、剥離紙原紙における目止め層を形成するためのコーティング剤等が挙げられる。
上記コーティング剤を基材表面に塗工してなる塗工物も本発明の好適な実施態様である。塗工物としては、例えば、感熱記録材料、インクジェット記録材料、剥離紙原紙、その他塗工紙等が挙げられる。また、当該塗工物の製造方法は、上記コーティング剤を基材表面に塗工する工程を有する。このような製造方法によって上記塗工物を容易に得ることができる。
上記塗工物からなる感熱記録材料も本発明の好適な実施態様である。感熱記録材料は例えば、基材、感熱発色層及びオーバーコート層がこの順に積層された層構造を有する。上記感熱発色層及びオーバーコート層の少なくとも一方が、上記コーティング剤の塗工による塗工層として形成されていることが好ましい。
PVAの粘度平均重合度はJIS−K6726(1994年)に準じて測定した。具体的には、けん化度99.5モル%未満の場合には、けん化度99.5モル%以上になるまでけん化したPVAについて、水中、30℃で測定した極限粘度[η](リットル/g)を用いて下記式により粘度平均重合度(P)を求めた。
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
PVAのけん化度は、JIS−K6726(1994年)に準じて測定した。
変性PVA(A)について、1H−NMRを用いて変性PVA(A)中に導入された二重結合の量を測定した。なお、当該二重結合の量は変性PVA(A)の全モノマー単位に対する二重結合の量である。
以下の実施例で用いたPVA(E)及び得られた変性PVA(A)のそれぞれに、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を加え、60℃で5時間保つことで、PVAを再けん化した。このとき、PVAのビニルアルコール単位1モルに対して水酸化ナトリウム量が0.1モルとなる量とした。得られたPVAをメタノールにて1週間ソックスレー抽出することで、けん化度が99.9モル%以上の精製PVAを得た。
PVAの1,2−グリコール結合単位の含有量(モル%)=100×β/α (I)
得られた変性PVA(A)を98℃の水に溶解させて4質量%の水溶液を調製した。水溶液を目視に確認し、以下の評価基準に従って評価した。
なし:98℃で溶解していた。
あり:98℃で液中に不溶物が発生していた。
感光性樹脂組成物(D)からなる粉末のイエローインデックス(YI)は、得られた感光性樹脂組成物(D)からなる粉末について、篩(メッシュサイズ:100μm、1000μm)を用いて100μm未満および1000μmを越える粉を除去したのち、カラーメーター(スガ試験機製SM−T−H1)を用いて測定した。なお、イエローインデックスはJIS−Z8722(2009年)およびJIS−K7373(2006年)に準じて測定、計算された値である。
感光性樹脂組成物(D)の4質量%水溶液を調製し、20cm×20cmのPETフィルム上に62gグラム流涎し、20℃65%湿度下で7日間風乾した。作製した感光性樹脂組成物(D)からなる皮膜をPETフィルム上から剥がし、5cm×8cmの大きさに切り出した。このフィルムに対し、ハンディキュアラブ(HLR100T−2、セン特殊光源株式会社)を用いて、20μW/cm2の強度で90秒間紫外線を照射した。
溶出率(%)=100×{(浸漬前の皮膜質量)−(乾燥後の皮膜質量)}/(浸漬前の皮膜質量)
膨潤率(倍)=(浸漬後の皮膜質量)/(乾燥後の皮膜質量)
A:膨潤率が0倍以上3倍未満、溶出率が0質量%以上10質量%未満
B:膨潤率が3倍以上20倍未満、溶出率が10質量%以上60質量%未満
C:膨潤率が20倍以上、溶出率が60質量%以上
(変性PVA(A)の製造)
フラスコ内にPVA(E)として、粘度平均重合度1700、けん化度98.0モル%、エチレン変性量4モル%、1,2−グリコール結合量1.6モル%の粉状PVAを100質量部、不飽和カルボン酸又はその誘導体としてイタコン酸2.95質量部、化合物(C)として4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル0.1質量部を入れて混合後、85℃で1時間、90℃で1時間、120℃で4時間、固体のまま撹拌下で熱処理することで反応を行い、変性PVA(A)及び化合物(C)を含有する組成物を得た。
得られた変性PVA(A)100質量部及び化合物(C)0.1質量部を含有する粉末状の組成物に対して、光開始重合剤(B)として1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン)1質量部を粉末状のまま添加し、感光性樹脂組成物(D)とした。得られた感光性樹脂組成物(D)からなる粉末のYIは13であった。さらに得られた感光性樹脂組成物(D)からなる皮膜の膨潤率、溶出率及び耐水性を上述の方法に沿って評価した。結果を表2に示す。
PVA(E)の種類、不飽和カルボン酸又はその誘導体の種類及び量、及び化合物(C)の種類及び量、並びに熱処理条件を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして感光性樹脂組成物(D)を得た。得られた感光性樹脂組成物(D)からなる粉末のYI、さらに得られた感光性樹脂組成物(D)からなる皮膜の膨潤率、溶出率及び耐水性を上述の方法に沿って評価した。結果を表2に示す。
セパラブルフラスコにジメチルスルホキシド(DMSO)を500質量部、PVA(E)として、粘度平均重合度1000、けん化度99.5モル%、エチレン変性量6モル%及び1,2−グリコール結合量1.6モル%のPVAを100質量部加え、攪拌しながら105℃に昇温することで均一溶液を得た。その均一溶液へ、不飽和カルボン酸又はその誘導体としてメタクリル酸メチルを23質量部、化合物(C)として没食子酸プロピルを0.2質量部、フェノチアジンを0.2質量部加え、均一になるまで攪拌した。均一になった後、エステル交換触媒として酢酸ナトリウムを1.9質量部加えて105℃で5時間反応させた後、室温まで放冷した。反応溶液にDMSOを100質量部加え希釈した後、1000質量部のメタノールに滴下することで、変性PVAを析出させた。析出させた変性PVAを1000質量部のメタノールで2回洗浄したのち、真空乾燥させることで変性PVA(A)を得た。得られた変性PVA(A)の分析結果を表2に示す。さらに、変性PVA(A)の種類を変更した以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物(D)を得た。得られた感光性樹脂組成物(D)からなる粉末のYI、さらに得られた感光性樹脂組成物(D)からなる皮膜の膨潤率、溶出率及び耐水性を上述の方法に沿って評価した。結果を表2に示す。
粘度平均重合度1700、けん化度98.0モル%、エチレン変性量4モル%及び1,2−グリコール結合量1.6モル%のPVAに対して、光開始重合剤(B)として1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン1質量部を粉末状のまま添加し、感光性樹脂組成物(D)とした。得られた感光性樹脂組成物(D)からなる粉末のYI、さらに得られた感光性樹脂組成物(D)からなる皮膜の膨潤率、溶出率及び耐水性を上述の方法に沿って評価し。結果を表2に示す。
粘度平均重合度1700、けん化度88.0モル%、及び1,2−グリコール結合量1.7モル%のPVAに対して、光開始重合剤(B)として1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン1質量部を粉末状のまま添加し、感光性樹脂組成物(D)とした。得られた感光性樹脂組成物(D)からなる粉末のYI、さらに得られた感光性樹脂組成物(D)からなる皮膜の膨潤率、溶出率及び耐水性を上述の方法に沿って評価した。結果を表2に示す。
Claims (10)
- 不飽和カルボン酸又はその誘導体に由来する二重結合を側鎖に有する変性ポリビニルアルコール(A)、光重合開始剤(B)及び化合物(C)を含有する感光性樹脂組成物(D)であって;
化合物(C)が、共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩若しくはその酸化物(C1);環状ニトロキシルラジカル(C2);及びアルコキシフェノール(C3);からなる群より選択される少なくとも1種であり、
変性ポリビニルアルコール(A)の粘度平均重合度が200以上4500以下であり、けん化度が65モル%以上99.9モル%以下であり、1,2−グリコール結合量が1.4モル%以上1.9モル%未満である感光性樹脂組成物(D)。 - 共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩若しくはその酸化物(C1)が、芳香環を構成する炭素原子に水酸基が2つ以上結合した化合物又はその塩若しくはその酸化物である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物(D)。
- 共役二重結合を有し、かつ該共役二重結合を構成する炭素原子に結合した水酸基を2つ以上有する化合物又はその塩若しくはその酸化物(C1)が、α,β−不飽和カルボニル化合物のα位とβ位に水酸基が2つ以上結合した化合物又はその塩若しくはその酸化物である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物(D)。
- 変性ポリビニルアルコール(A)が、二重結合を側鎖に0.01モル%以上5モル%未満有する、請求項1〜3のいずれかに記載の感光性樹脂組成物(D)。
- 変性ポリビニルアルコール(A)がさらにエチレン単位を主鎖に有し、該エチレン単位の含有量が1モル%以上20モル%未満である、請求項1〜4のいずれかに記載の感光性樹脂組成物(D)。
- イエローインデックスが40未満である、請求項1〜5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物(D)からなる粉末。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物(D)及び水を含有するコーティング剤。
- 請求項7に記載のコーティング剤を基材表面に塗工してなる塗工物。
- 請求項8に記載の塗工物からなる感熱記録材料。
- 化合物(C)の存在下で、ポリビニルアルコール(E)と、不飽和カルボン酸又はその誘導体とを反応させて変性ポリビニルアルコール(A)及び化合物(C)を含有する組成物を得る工程、及び該組成物と光重合開始剤(B)とを混合する工程を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物(D)の製造方法。
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