JP2019167508A - 活性エネルギー線硬化性組成物及び金属成形物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]ウレタン(メタ)アクリレート(A)、水酸基価が50〜180mgKOH/gである重合体(B)及び(メタ)アクリロイル基を有するモノマー(C)を含む活性エネルギー線硬化性組成物。
[2]前記(A)、前記重合体(B)及び前記モノマー(C)の合計質量に対して前記(A)を5〜35質量%含む、[1]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[3]前記(A)、前記重合体(B)及び前記モノマー(C)の合計質量に対して前記重合体(B)を15〜45質量%含む、[1]又は[2]に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[4]前記重合体(B)の質量平均分子量が10000〜50000である[1]〜[3]のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[5]更にシランカップリング剤を含む、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
[6]金属基材上に、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物を有する金属成形物。
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」及び「メタクリレート」の片方又は両方を、「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及び「メタクリル」の片方又は両方を、「(メタ)アクリロイル」とは「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の片方又は両方を、「(メタ)アクリロニトリル」とは「アクリロニトリル」及び「メタクリロニトリル」の片方又は両方を意味する。
前記ポリイソシアネート(a1)は、本発明の硬化性組成物の硬化物に可撓性を付与する。
前記ポリイソシアネート(a1)としては、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタ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等の芳香族ポリイソシアネート;エチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート;キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ポリイソシアネート;これらのビューレット体、アロファネート体等が挙げられる。
化合物(a1)は、1種の化合物を単独で、又は2種以上の化合物を併用して用いることができる。
化合物(a2)は、1種の化合物を単独で、又は2種以上の化合物を併用して用いることができる。
これらの中でも、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の粘度を低くできることから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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましい。
前記化合物(a3)は、1種の化合物を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
前記化合物(a4)としては、例えば、アルカンジオール、ポリカーボネートジオール、ポリカプロラクロンジオール及びアミドジオール等の多価アルコールが挙げられる。
ポリエステルジオールとしては、例えば、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、3−メチルペンタンジオール、2,4−ジエチルペンタンジオール、トリシクロデカンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、水添ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール類;これら多価アルコール類とコハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、テトラヒドロフタル酸等の多塩基酸又はこれら多塩基酸の酸無水物との反応によって得られるポリオール等が挙げられる。
重合体(B)の質量平均分子量を10000〜40000とすることにより、硬化性組成物の硬化物の外観を良好にすることができる。
また、重合体(B)の質量平均分子量を20000〜35000とすることにより、硬化性組成物の硬化物の折り曲げ性を良好にすることができる。
装置:東ソー社製 高速GPC装置 HLC−8320GPC型
UV検出器:東ソー社製 UV−8320型
流速:0.35mL/min
注入口温度:40℃
オーブン温度:40℃
RI温度:40℃
UV波長:254nm
サンプル注入量:10μL
カラム:(1)〜(3)の順に3本連結。
(1)東ソー社製 TSKgel superHZM−M(4.6mmID×15cmL)
(2)東ソー社製 TSKgel superHZM−M(4.6mmID×15cmL)
(3)東ソー社製 TSKgel HZ2000(4.6mmID×15cmL)
ガードカラム:東ソー社製 TSKguardcolumn SuperHZ−L(4.6mmID×3.5cmL)
溶媒:THF(安定剤BHT)
サンプル濃度:樹脂分0.2質量%に調整
他の単量体としては、水酸基を有する単量体と共重合可能な単量体であり、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、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、n−ノニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(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、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、2−ジシクロペンテノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のアクリル酸エステル類;スチレン、α−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン又はスチレン誘導体;N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド化合物;(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸類;(メタ)アクリロニトリル等の重合性不飽和ニトリル類;マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジブチル等の不飽和カルボン酸エステル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類等が挙げられる。
なお、前記重合体(B)の水酸基価を50〜180mgKOH/gとするためには、前記重合体(B)の製造で使用する全単量体に対する前記水酸基を有する単量体の使用量を調節すればよい。
単官能(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(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、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、モルフォリル(メタ)アクリレート、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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコ−ルモノ(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、ジシクロペンタニル(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、イソボルニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、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、フェニル(メタ)アクリレート等のモノ(メタ)アクリレート、無水フタル酸と2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの付加物などのモノ(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
これらは、1種又は2種以上を併用して用いることができる。
前記光重合開始剤(D)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、メチルオルトベンゾイルベンゾエイト及び4−フェニルベンゾフェノン等のベンゾフェノン型;t−ブチルアントラキノン及び2−エチルアントラキノン等のアントラキノン型;2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、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}、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパノン及び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−オン等のアルキルフェノン型;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1、ジエチルチオキサントン及びイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン型;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(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド及びビス(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アシルフォスフィンオキサイド型;フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル等のフェニルグリオキシレート型等が挙げられる。
これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
これらの中でも、硬化性組成物の硬化性の点から、ベンゾフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンがより好ましい。
これらの中でも、金属基材及び金属蒸着膜の双方に対する密着性に優れる点から、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有アルキルアルコキシシラン類、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のグリシジル基含有アルキルアルコキシシラン類がより好ましい。
シランカップリング剤の配合割合は、得られる硬化性組成物の硬化物の日焼け止めに対する耐性の外観、密着性及び耐摩耗性が良好となる点から、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)、前記重合体(B)及び前記モノマー(C)の合計量質量に対して、0.3〜5質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。
本発明の硬化性組成物の塗布方法としては、ハケ塗り、スプレーコート、ディップコート、スピンコート、フローコート等の方法が用いられるが、塗布作業性、被膜の平滑性、均一性の点から、スプレーコート法、フローコート法が好ましい。
ハードコート層やアンダーコート層の膜厚は、硬化被膜の厚さで3〜40μmの範囲であることが好ましい。
得られた硬化性組成物を、縦9cm、横5cm、厚さ2mmの長方形の平板状のアルミ製テストピースを基材として、前記基材の表面に硬化後の塗膜の膜厚が約15μmになるようにスプレー塗装した。次いで、オーブン中、温度60℃で3分間加熱処理することにより有機溶剤を揮発させた。その後、空気中で、塗布面の上方より、高圧水銀灯を用いて、積算光量1000mJ/cm2の紫外線を照射して塗膜を硬化させた。光量は、光量計としてオーク製作所製 商品名UV−351(SN型)を用いて波長340〜380nmの紫外線積算エネルギー量を計測した。このようにして、基材の表面に被覆層が形成された評価用積層体(1)を作製した。評価用積層体(1)を使用して硬化物の外観、密着性及び日焼け止め剤に対する耐性試験後の性能を評価した。
PETフィルム(東洋紡績社製 コスモシャインA−4300、膜厚188μm)を基材として、前記基材の表面に硬化後の塗膜の膜厚が約15μmになるようにスプレー塗装した。
次いで、オーブン中、温度60℃で3分間加熱処理することにより有機溶剤を揮発させた。その後、空気中で、塗布面の上方より、高圧水銀灯を用いて、積算光量1000mJ/cm2の紫外線を照射して塗膜を硬化させた。光量は、光量計としてオーク製作所製 商品名UV−351(SN型)を用いて波長340〜380nmの紫外線積算エネルギー量を計測した。このようにして、基材の表面に被覆層が形成された評価用積層体(2)を作製した。評価用積層体(2)を使用して折り曲げ性を評価した。
3−1.初期外観
硬化物の外観を評価するために各評価用積層体の外観を目視で評価した。目視評価の判定は以下の基準で表示した。
◎:表面が平滑であり、高光沢である。
○:表面が平滑であるが、光沢が高くない。
×:表面に凹凸があり、平滑ではない。
評価用積層体の表面に形成された硬化物に対して、カッターナイフで碁盤目状に1mm間隔で基材に達するカットを入れ1mm2のます目を100個作り、その上にセロハンテープを貼り付け急激にはがし、硬化物とアルミ基材との界面剥離した碁盤目の状態を観察した。判定は以下の基準で表示した。
◎:碁盤目カット試験で剥離なし。
〇:碁盤目カット試験で剥離なしだが、切り溝がややかける。
△:碁盤目カット試験でやや剥離。
×:碁盤目カット試験で全面剥離。
評価用積層体の表面に形成された硬化物の面が外側となるように評価用積層体を長手方向に折り曲げて硬化物の割れの有無又は基材からの硬化物の剥れの有無を観察した。判定は以下の基準で表示した。
◎:折り曲げ角40°以上で硬化物の割れ又は剥れが見られる。
○:折り曲げ角30°で硬化物の割れ又は剥れが見られる。
△:折り曲げ角20°で硬化物の割れ又は剥れが見られる。
×:折り曲げ角10°以下で硬化物の割れ又は剥れが見られる。
日焼け止め(ニュードロジーナ社製ウルトラシアードライタッチ・サンブロックSPF45)0.2gを5cm2面積に均一に塗布して、50℃で12時間静置した後、大量の水で日焼け止めを洗い流し、日焼け止め剤に対する耐性試験後の、塗膜の外観と基材との密着性、耐摩耗性を評価した。判定は以下の基準で表示した。
・塗膜の外観
◎:塗膜全面に白化、クモリ、ニジ、フクレ現象のいずれもない。
○:塗膜の一部に白化、クモリ、ニジ、フクレ現象のいずれかがある。
×:塗膜全面に白化、クモリ、ニジ、フクレ現象のいずれかがある。
・塗膜の密着性
◎:碁盤目カット試験で剥離なし。
〇:碁盤目カット試験で剥離なしだが、切り溝がややかける。
△:碁盤目カット試験でやや剥離。
×:碁盤目カット試験で全面剥離。
・耐摩耗性
評価用積層体をスチールウール(ボンスター社製 #0000)で表面を5往復擦り、面の傷のつき易さを目視にて観察し、耐摩耗性を評価した。判定は以下の基準で表示した。
◎:傷の跡がない。
○:僅かに傷跡がある。
△:傷跡がはっきりと残る。
×:傷跡が多く残る。
2Lの4つ口フラスコに、化合物(a1)としてビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)メタン(住化コベストロウレタン製 商品名デスモジュールW)262.35g(1.00モル)をジブチル錫ジラウレート0.10gと共に仕込み、ウォーターバスでフラスコ内温が60℃になるように加熱した。
次いで、フラスコ内温を60℃に保ち、その混合物を撹拌しながら、化合物(a2)としてポリエーテルポリオール(保土谷化学工業製 商品名PTG850SN、数平均分子量868)217.00g(0.25モル)とN−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシブタナミド(分子量161.2)33.85g(0.21モル)均一に混合し、40℃に保温した状態で側管付きの滴下ロートを用いて4時間の等速滴下で加え、更に、同温度で2時間撹拌して反応させた。
その後、フラスコ内温を70℃に保ちながら、化合物(a3)として2−ヒドロキシエチルアクリレート128.87g(1.11モル)とハイドロキノンモノメチルエーテル1.23gの均一混合溶液を滴下ロートを用いて2時間の等速滴下で加え、更に、フラスコ内温を75℃に保ちながら、4時間撹拌してウレタンアクリレートUA−1を得た。
2Lの4つ口フラスコ内に表1の成分1の欄に示す原料を仕込み、フラスコ内の液温が110℃になるように加温した。次いでフラスコ内の液を攪拌しながら内温を110℃に保ち、フラスコ内に表1の成分2の欄に示す材料からなる単量体含有混合物を4時間かけて等速滴下した後に、表1の成分3の欄に示す材料を投入した。その後、フラスコ内に1時間おきに1gのアゾビスイソブチルニトリルを合計4回(合計4g)追加投入し、更に2時間攪拌して、共重合体(B−1)を得た。この共重合体のGPC測定によるポリスチレン換算による質量平均分子量は25000、水酸基価は108mgKOH/gであった。
成分2として使用する重合開始剤としてパーブチルO(登録商標、日油製)3.8g、成分4として使用する重合開始剤としてパーブチルO 10gを用いること以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量43000、水酸基価108mgKOH/gの共重合体(B−2)を得た。
成分2として使用する重合開始剤を、アゾビスイソブチルニトリル10gとしたこと以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量16000、水酸基価108mgKOH/gの共重合体(B−3)を得た。
成分2として使用する単量体を、スチレン150g(全単量体の30%)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート175g(全単量体の35%)としたこと以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量22000、水酸基価150mgKOH/gの共重合体(B−4)を得た。
成分2として使用する単量体2−ヒドロキシエチルメタクリレート125g(全単量体の25%)に代えて、2−ヒドロキシエチルメタクリレート62.5g(全単量体の12.5%)、メチルメタクリレート62.5g(全単量体の12.5%)としたこと以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量23000、水酸基価53mgKOH/gの共重合体(B−5)を得た。
成分2として使用する単量体を、スチレン125g(全単量体の25%)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート200g(全単量体の40%)としたこと以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量24000、水酸基価172mgKOH/gの共重合体(B−6)を得た。
2−ヒドロキシエチルメタクリレート125g(全単量体の25%)の代わりにメチルメタクリレート125g(全単量体の25%)を用いること以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量20000、水酸基価0mgKOH/gの共重合体(PB−1)を得た。
成分2として使用する単量体を、スチレン275g(全単量体の20%)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート50g(全単量体の10%)としたこと以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量24000、水酸基価43mgKOH/gの共重合体(PB−2)を得た。
成分2として使用する単量体を、スチレン100g(全単量体の20%)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート225g(全単量体の45%)としたこと以外は、製造例2と同様にして、質量平均分子量25000、水酸基価194mgKOH/gの共重合体(PB−3)を得た。
前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)として製造例1で合成したUA−1 15質量部、前記重合体(B)として製造例2で重合したB−1 60質量部(固形分換算では30質量部)、前記モノマー(C)としてEA−1:ビスフェノールA型エポキシアクリレート(MIWON製 商品名Miramer PE210)35質量部、EHA:2−エチルヘキシルアクリレート(三菱ケミカル製 商品名アクリル酸−2−エチルヘキシル)5質量部、及びTHFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート(大阪有機化学工業製 商品名ビスコート#150)15質量部、前記光重合開始剤(D)としてHCPK:1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン2質量部、ベンゾフェノン2質量部、有機溶剤としてトルエン30質量部、キシレン30質量部、酢酸ブチル30質量部、及び酢酸エチル20質量部を、混合溶解し、硬化性組成物を得た。
表2の組成欄に示す配合及び組成とする以外は、実施例1と同様にして硬化性組成物を調製し、評価用積層体を作成し、評価した。評価結果を表2に記載した。
なお、実施例及び比較例に用いた略号は、以下の化合物を表す。
B−1:製造例2で得られた共重合体
B−2:製造例3で得られた共重合体
B−3:製造例4で得られた共重合体
B−4:製造例5で得られた共重合体
B−5:製造例6で得られた共重合体
B−6:製造例7で得られた共重合体
EA−1:ビスフェノールA型エポキシアクリレート(MIWON製 商品名Miramer PE210)
EHA:2−エチルヘキシルアクリレート(三菱ケミカル製 商品名アクリル酸−2−エチルヘキシル)
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート(大阪有機化学工業製 ビスコート#150)
HCPK:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
BNP:ベンゾフェノン
PB−1:製造例8で得られた共重合体
PB−2:製造例9で得られた共重合体
PB−3:製造例10で得られた共重合体
KBM−403:3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学製 商品名KBM−403)
Claims (6)
- ウレタン(メタ)アクリレート(A)、水酸基価が50〜180mgKOH/gである重合体(B)及び(メタ)アクリロイル基を有するモノマー(C)を含む活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記(A)、前記重合体(B)及び前記モノマー(C)の合計質量に対して前記(A)を5〜35質量%含む、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記(A)、前記重合体(B)及び前記モノマー(C)の合計質量に対して前記重合体(B)を15〜45質量%含む、請求項1又は請求項2に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記重合体(B)の質量平均分子量が10000〜50000である請求項1〜3のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 更にシランカップリング剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 金属基材上に、請求項1〜5のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物を有する金属成形物。
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