JP2020019945A - 熱硬化性コーティング剤、硬化物及びフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
(項目1)
水酸基価200mgKOH/g以上であり分子量1000以下のポリオール(A)、
ウレタンポリオール(B)、水酸基含有シリコーン変性樹脂(C)、及び
ポリイソシアネートのアロファネート体(D)、並びに
ポリイソシアネートのビウレット体(E1)及び/又はイソシアヌレート体(E2)を含む、
熱硬化性コーティング剤。
(項目2)
前記ウレタンポリオール(B)が、ポリマーポリオール由来の構成単位を35〜70質量%含む、上記項目に記載の熱硬化性コーティング剤。
(項目3)
自己修復性コーティング剤である、上記項目のいずれか1項に記載の熱硬化性コーティング剤。
(項目4)
上記項目のいずれか1項に記載の熱硬化性コーティング剤の硬化物。
(項目5)
上記項目に記載の硬化物を含む、フィルム。
本開示は、水酸基価200mgKOH/g以上であり分子量1000以下のポリオール(A)、ウレタンポリオール(B)、水酸基含有シリコーン変性樹脂(C)、及びポリイソシアネートのアロファネート体(D)、並びにポリイソシアネートのビウレット体(E1)及び/又はイソシアヌレート体(E2)を含む、熱硬化性コーティング剤を提供する。
本開示において、「ポリオール」は、例えば、水酸基(−OH)を2個以上有する化合物を意味する。
アルキレンポリオールは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アルキレンポリオールは、アルキレンジオール、アルキレントリオール等が例示される。
本開示において、「ポリエーテルポリオール」は、例えば、水酸基を2個以上及びエーテル結合を含む繰り返し単位を2個以上連続して有する化合物を意味する。ポリエーテルポリオールは単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
HO−(REther−O−)nH
(式中、REtherは、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、又はアリーレンアルキレンアリーレン基であり、nは2以上の整数である。)で表わされる。
−Rarylene−Ralkylene−Rarylene−
(式中、Raryleneは、アリーレン基を表し、Ralkyleneは、アルキレン基を表す)
で表わされる基である。
ポリオールのアルキレンオキサイド付加物は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリオールのアルキレンオキサイド付加物は、アルキレンジオールのアルキレンオキサイド付加物、アルキレントリオールのアルキレンオキサイド付加物等が例示される。
本開示において、「ポリエステルポリオール」は、例えば、水酸基を2個以上及びエステル結合を含む繰り返し単位を2個以上連続して有する化合物を意味する。ポリエステルポリオールは単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。なお、ポリカプロラクトンポリオールはポリエステルポリオールの1種である。
HO−{RaEster−OC(=O)−RbEster−C(=O)O}m−RcEster−OH
(式中、RaEster、RbEster、及びRcEsterはそれぞれ独立に、アルキレン基、又はシクロアルキレン基であり、mは2以上の整数である。)で表わされる。
本開示において、「ポリカーボネートポリオール」は、例えば、ヒドロキシ基を2個以上及びカーボネート結合を含む繰り返し単位を2個以上有する化合物を意味する。ポリカーボネートポリオールは単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
HO−{RaCarbo−OC(=O)O}p−RbCarbo−OH
(式中、RaCarbo、及びRbCarboはそれぞれ独立に、アルキレン基、又はシクロアルキレン基であり、pは2以上の整数である。)で表わされる。
1つの実施形態において、ウレタンポリオールは、ポリオールとポリイソシアネートとの反応物である。
ポリオールは、アルキレンポリオール、ポリマーポリオール等が例示される。
ウレタンポリオール中におけるポリマーポリオール由来の構成単位の含有量の上限は、70、65、60、55、50、45、40質量%等が例示され、下限は65、60、55、50、45、40、35質量%等が例示される。1つの実施形態において、ウレタンポリオール(B)は、ポリマーポリオール由来の構成単位を35〜70質量%含む。
本開示において、「ポリイソシアネート」は、2個以上のイソシアネート基(−N=C=O)を有する化合物である。ポリイソシアネートは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記ウレタンポリオールには、ポリマーポリオールでもアルキレンポリオールでもポリイソシアネートでもないモノマー(その他のモノマーともいう)に由来する構成単位が含まれ得る。
ウレタンポリオールの酸価の上限は、1、0.9、0.7、0.5、0.3、0.1mgKOH/g等が例示され、下限は、0.9、0.7、0.5、0.3、0.1、0mgKOH/g等が例示される。1つの実施形態において、ウレタンポリオールの酸価は、0〜1mgKOH/gが好ましい。
本開示において、「水酸基含有シリコーン変性樹脂」は、例えば、水酸基含有シリコーン部位を有する樹脂を意味する。
ポリイソシアネートのアロファネート体は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートのアロファネート体を製造する際、ポリイソシアネートは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートは上述のもの等が例示される。
下記構造式:
ポリイソシアネートのビウレット体は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートのビウレット体を製造する際、ポリイソシアネートは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートは上述のもの等が例示される。
下記構造式:
ポリイソシアネートのイソシアヌレート体は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートのイソシアヌレート体を製造する際、ポリイソシアネートは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートは上述のもの等が例示される。
下記構造式:
1つの実施形態において、上記コーティング剤は、硬化触媒を含み得る。硬化触媒は単独又は2種以上で含まれ得る。
1つの実施形態において、上記コーティング剤は、有機溶媒を含み得る。有機溶媒は単独又は2種以上で含まれ得る。有機溶媒は、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン溶媒;トルエン及びキシレン等の芳香族溶媒;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール及びブタノール等のアルコール溶媒;エチ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メチルエーテル、トリエチ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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブアセテート及びセロソルブアセテート等のエステル溶媒;ソルベッソ#100及びソルベッソ#150(いずれも商品名。エクソンモービル社製。)等の石油系溶媒;クロロホルム等のハロアルカン溶媒;ジメチルホルムアミド等のアミド溶媒等が例示される。これらの中でも本発明のコーティング剤のポットライフの観点よりケトン系の有機溶媒が含まれることが好ましく、ケトン系の有機溶媒の中でもアセチルアセトンが含まれることが好ましい。
上記コーティング剤は、上記(A)、(B)、(C)、(D)、(E1)、(E2)成分、硬化触媒、有機溶媒以外の剤を添加剤として含み得る。添加剤は、重合禁止剤、酸化防止剤、光安定剤、消泡剤、表面調整剤、顔料、帯電防止剤、金属酸化物微粒子分散体、有機微粒子分散体等が例示される。1つの実施形態において、添加剤の含有量の例としては、上記コーティング剤の5質量%未満程度、1質量%未満程度、0.1質量%未満程度、0.01質量%未満程度、0質量%程度等が例示される。
本開示は、上記コーティング剤の硬化物を提供する。上記硬化物を製造する際の条件は後述のもの等が例示される。
本開示は、上記硬化物を含むフィルムを提供する。
塗工方法は、バーコーター塗工、ワイヤーバー塗工、メイヤーバー塗工、エアナイフ塗工、グラビア塗工、リバースグラビア塗工、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷法等が例示される。
乾燥方法は、循風乾燥機等による乾燥が例示される。乾燥条件は120℃で30秒静置等が例示される。
<原料の調製>
〔ウレタンポリオール〕
[樹脂A]
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素導入管を備えた反応容器に、ポリエーテルポリオール(商品名「PTMG650」:三菱ケミカル(株)製)100.0部、トリメチロールプロパン(以下、TMP)23.0部、及び4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(商品名「VESTANAT H12MDI」:エボニック社製、以下、H12MDI)69.9部、並びにメチルエチルケトン183.7部を仕込み、反応系を40℃に設定した。次いで、触媒(商品名「ネオスタンU−830」:日東化成(株)製)を0.16部を仕込み、75℃付近で8時間保温した。その後反応系を室温まで冷却することにより、表1に記載の物性を有する樹脂Aの溶液(不揮発分50%)を得た。
デュラノールT5650E:旭化成(株)製、ポリカーボネートポリオール、数平均分子量500、水酸基価200〜250mgKOH/g
PTMG1000:三菱ケミカル(株)製、ポリテトラメチレングリコール、数平均分子量950〜1050、水酸基価107〜118mgKOH/g
クラレポリオールP−1010:クラレ(株)製、ポリエステルポリオール(ポリ[(3−メチル−1,5−ペンタンジオール)−alt−(アジピン酸)])、数平均分子量1000
実施例1
樹脂Aを100部、BYK−SILCLEAN3700(ビックケミー・ジャパン(株)製;水酸基含有アクリル変性シリコーン)(固形分濃度25%)を5.7部、コロネート2793(東ソー(株)製;ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体)(固形分濃度100%)を40.7部、デュラネート24A−100(旭化成(株)製、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体(固形分濃度100%))を28.6部、アデカポリエーテルGM−30((株)アデカ製、トリメチロールプロパンのエチレンオキサイド付加物(固形分濃度100%))を25.0部、ジオクチルスズジラウレート(固形分濃度100% 以下、DOTDL)を0.07部、メチルエチルケトン(以下、MEK)を168.5部、及びアセチルアセトン(以下、AcAc)を14.4部をよく混合することによって、固形分濃度38%の熱硬化性コーティング剤を調製した。
BYK−SILCLEAN3700(ビックケミー・ジャパン(株)製;水酸基含有シリコーン変性アクリル樹脂)(固形分濃度25%)
コロネート2793:東ソー(株)製、ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体(固形分濃度100%)
デュラネート24A−100:旭化成(株)製、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体(固形分濃度100%)
デュラネートTPA100:旭化成(株)製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(固形分濃度100%)
コロネートHL:東ソー(株)製、ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体(固形分濃度75%)
アデカポリエーテルGM−30:(株)アデカ製、トリメチロールプロパンのエチレンオキサイド4付加物(固形分濃度100%、水酸基価535〜565mgKOH/g、分子量300)
トリメチロールプロパン(水酸基価1254.38mgKOH/g、分子量134.17)
エチレングリコール(水酸基価1807.70mgKOH/g、分子量62.07)
1,4−ブタンジオール(水酸基価1245.01mgKOH/g、分子量90.12)
デュラノール T5650E:旭化成(株)製、ポリカーボネートジオール(水酸基価200〜250mgKOH/g、数平均分子量500)
クラレポリオールF−510:(株)クラレ製、ポリエステルポリオール(固形分濃度100%、水酸基価319.5〜352.5mgKOH/g、数平均分子量500)
プラクセル303:(株)ダイセル製カプロラクトントリオール(固形分濃度100%、水酸基価530〜550mgKOH/g、分子量300)
プラクセル305:(株)ダイセル製カプロラクトントリオール(固形分濃度100%、水酸基価300〜310mgKOH/g、分子量500)
プラクセル410:(株)ダイセル製カプロラクトンテトラオール(固形分濃度100%、水酸基価216〜232mgKOH/g、分子量1000)
プラクセル312:(株)ダイセル製カプロラクトントリオール(固形分濃度100%、水酸基価130〜140mgKOH/g、分子量1250)
PTMG650:三菱ケミカル(株)製、ポリテトラメチレングリコール、(水酸基価160〜187mgKOH/g、数平均分子量600〜700)
コーティング剤を、市販のポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名コスモシャインA4100、100μm厚)に、乾燥後の塗膜厚が10μmになるように塗工し、120℃で120秒間乾燥させることによって、熱硬化させた。その後、40℃×2日間のエージングを実施し、塗膜を作製した。
フィルム表面を真鍮ブラシで10往復し、傷が消えるまでの時間を計測した。
◎:一瞬で復元
○:10秒以内に復元
△:1分以内に復元
×:復元しない
JIS K 7204 プラスチック−摩耗輪による摩耗試験方法に従って行うテーバー摩耗試験前後のヘイズ値を測定し((株)村上色彩技術研究所、HM−150)、試験前後のヘイズ値の差(ΔH)を算出した。テーバー摩耗試験は、テーバー摩耗試験機(テスター産業(株)製、AB−101テーバー式摩耗試験機)を用いて、荷重500g、回転数60rpm条件で、摩耗輪CS−10Fを100回転させた。
○:ΔH値が1.0〜2.4未満
△:ΔH値が2.4以上10未満
×:ΔH値が10以上
フィルム表面に油性インク(アスクル(株)製、商品名PERMANENT MAKER)で印を書き、当該印を乾燥した不織布(旭化成(株)製、商品名ベンコットM−3II)で拭き取ることにより評価した。評価基準は以下のとおりである。
○:拭き取り可能
×:拭き取り不可
JIS K 7204 プラスチック−引張特性の試験方法−の試験条件に従い、硬化物単独の破断伸度の測定を実施した。硬化物の形状は、幅5mm、厚さ10μm、長さ25mmとし、試験速度は200mm/minとした。
破断伸度(%)=100×(L−25)/25
L:硬化物破断時の硬化物長さ
○:150%以上
△:100〜149%
×:99%以下
フィルム表面に、スチールウール(#0000)を押し当て、500g荷重にて10往復したあと、傷があるか確認した。
○:傷なし
×:傷有り
Claims (5)
- 水酸基価200mgKOH/g以上であり分子量1000以下のポリオール(A)、
ウレタンポリオール(B)、水酸基含有シリコーン変性樹脂(C)、及び
ポリイソシアネートのアロファネート体(D)、並びに
ポリイソシアネートのビウレット体(E1)及び/又はイソシアヌレート体(E2)を含む、
熱硬化性コーティング剤。 - 前記ウレタンポリオール(B)が、ポリマーポリオール由来の構成単位を35〜70質量%含む、請求項1に記載の熱硬化性コーティング剤。
- 自己修復性コーティング剤である、請求項1又は2に記載の熱硬化性コーティング剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性コーティング剤の硬化物。
- 請求項4に記載の硬化物を含む、フィルム。
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